III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi 2-22 Mayıs 21 Cilt: V Sayfa: 22-212 FLOTASYON MÜREKKEP GİDERMEDE CMYK RENK SİSTEMLERİNİN UZAKLAŞTIRILMA PERFORMANSLARI Sami İMAMOĞLU 1, Hüseyin KIRCI 2, Celil ATİK 3, ARİF KARADEMİR 4, Cem AYDEMİR 5 ve Emrah PEŞMAN 1 1 Artvin Çoruh Üniversitesi, Orman Endüstri Mühendisliği 2 Karadeniz Teknik Üniversitesi, Lif ve Kağıt Teknolojisi 3 İstanbul Üniversitesi, Orman Endüstri Mühendisliği 4 Kahramanmaraş Sütçüimam Üniversitesi, Orman Endüstri Mühendisliği 5 Marmara Üniversitesi, Matbaacılık Eğitimi ÖZET Kağıt hamuru üretimine uygun ve sürdürülebilir bir orman kaynağının yeterli olmaması, kağıtlık hamur üretiminde zorunlu olan ve ileri teknoloji gerektiren büyük kapasiteli fabrikaların ne yazık ki işletilemesini zorlaştırmıştır. Bunun sonucunda, Türkiye kağıt endüstrisi lifsel kaynak olarak dışa bağımlı bir sektör haline dönüşmüştür. Bu anlamda atık kağıtların geri dönüşümü ve mürekkeplerinden arındırılarak kullanılması konusu önemini korumaktadır. Toplanan atık kağıtlar en ekonomik ve uygun metoda göre tekrar değerlendirilebilmelidir. Günümüzde ne yazık ki ülkemizde toplanan atık kağıtların çoğu çok fazla bir ön işlem yapılmadan düşük kaliteli kağıt üretiminde değerlendirilmektedir. Mürekkep giderme konusu bu açıdan ülkemizde araştırma bekleyen ve desteklenmesi gereken önemli konuların başında gelmektedir. Bu çalışmada ofis kağıtları üzerine CMYK renk sistemleri ayrı ayrı kontrollü olarak basılmış ve her renk parametresinin flotasyon metodu ile uzaklaştırılabilmesi konusu çalışılmıştır. Kullanılan farklı kimyasallar ve işlemler sırasında kağıt liflerinin en az bozunma ile en yüksek beyazlığa ulaşılması konuları tartışılmıştır. Anahtar Kelimeler: Atık kağıt, flotasyon mürekkep giderme, CMYK baskı, mürekkep çamuru, optik özellikler. THE PERFORMANCE PARAMETERS OF CMYK COLOUR REMOVAL WITH FLOTATION DEINKING ABSTRACT Because of inadequate timber sources and nonoperating pulping factories the pulp and paper industries became dependence to other nations for fibrous raw material in Turkey. In this respect recycling and deinking processes remain importance for Turkey. Unfortunately, waste papers without any pretreatments have utilized for low value paper production. Whereas, with deinking plants these waste papers can be utilized for valuable printing paper. In this respect attempts and scientific studies about deinking proceses sholuld be subvenced. In this study the recycling of CMYK colours printed office papers and removability of these colours with flotation methods were investigated. The effects of several chemicals on deinking and maximum brightness value with minumum strenght loss of recycled paper were determined within the context of study. Keywords: Waste paper, flotation deinking, CMYK printing, sludge, optical properties 22
1.GİRİŞ Kağıt üretimi, özellikle endüstri devrimi ile birlikte gelen ve sonraki dönemlerde de gelişimi süren yeni teknolojilerin devreye girmesiyle hammadde, üretim teknolojisi, proses kontrol ve son ürün kullanım alanlarında çarpıcı gelişmeler göstermiş ve sonuç olarak endüstriyel bir yapıya dönüşmüştür (Diesen, 1998). Ancak, kağıt endüstrisinin sürekliliği sadece gerçekleştirilen teknolojik ilerlemelere değil, aynı zamanda iyi nitelikli, ucuz, yeterli ve zamanında bulunabilen lifsel hammaddelerin sağlanmasına da bağlıdır. Kağıt endüstrisinde son elli yıldır orman kaynaklarının korunması ve çevre kirliliğinin azaltılması yolunda önemli girişimler kendini göstermiştir. Bu girişimlerden en önemlileri; atık kağıt kullanımının yaygınlaştırılması, farklı ağaç türlerinin hammadde olarak kullanılması, tarımsal artıklar ve yıllık bitkilerin hammadde olarak kullanımının artırılması ve biyo-genetik çalışmalarla hızlı gelişen ve daha iyi lif niteliklerine sahip ağaç plantasyonlarının yaygınlaştırılması olarak sıralanabilir (İmamoğlu ve Kayacan, 22). FAO nun (Food and Agriculture Organization) son verilerine göre (FAO, 21), dünyada, yaklaşık 17 milyon ton odundan ve 18 milyon ton da yıllık bitkilerden olmak üzere, toplam 188 milyon ton birincil lif üretilmesine karşın, dünyanın toplam kağıt-karton talebi 3 milyon tonun üzerindedir. Kağıt karton üretimi için dolgu maddeleri hariç geriye kalan lifsel hammadde açığı atık kağıtlardan elde edilen sekonder lifler tarafından karşılanmaktadır. Günümüzde, dünya ölçeğinde, kağıt endüstrisi için üretilen lif bileşiminin %58 lik bölümü, odun ve yıllık bitkilerden üretilen birincil lifler tarafından karşılanırken, geriye kalan % 42 lik bölüm ise atık kağıtlardan elde edilen sekonder lifler tarafından karşılanmaktadır. Ülkemizde ise kağıt endüstrisinde kullanılan lif bileşiminin % 42 lik kısmı birincil liflerden, % 58 lik kısmı ise sekonder liflerden karşılanırken toplam tüketilen kağıt kartonun sadece % 32 si geri kazanılabilmektedir. Sekonder liflerin, dünya ölçeğinde, toplam lif harmanındaki oranı 197 li yıllarda % 2 lerde iken 1995 yılında bu oran % 35 lere yükselmiştir. 21 yılı için dünya ölçeğinde tahmin edilen oran % 4 (Anonim, 1996) olmasına rağmen bu oran daha şimdiden aşılmıştır. Atık kağıt proseslerindeki temel amaç, bir çok kaynaktan elde edilen heterojen yapıdaki atık kağıt hammaddesini, istenen türdeki kağıt üretimi için temiz ve yeknesak kağıt hamuru haline çevirmektir. Bilindiği üzere, atık kağıt hamurları birincil kağıt hamurlarından farklı olarak, elde edildikleri kağıt türüne ve uğradıkları çevrim işlemlerine göre bir takım lif dışı katkı maddeleri ile karışım halinde bulunmaktadırlar. Bunlardan en önemlileri, mineral dolgu maddeleri, nişasta, iç yapıştırma ve yüzey tutkalları, boyalar, kuşe materyali ve baskı mürekkepleridir. Temiz, homojen ve daha parlak bir kağıt hamurunun elde edilebilmesi için bahsi geçen tüm safsızlıkların fiziksel, kimyasal veya biyolojik yöntemlerle modifiye edilmesi veya uzaklaştırılması gereklidir. Magazin, kitap, dergi basımcılığında trikromi renk (Cyan, Magenta, Yellow ve black-cmyk) mürekkep serisi kullanılmaktadır. Günlük yaşantımızda çoğunlukla kullanılan bu ürünlerin geri kazanımının sağlanması aşamasında mürekkep pigmentlerinin arındırılması değişik yöntem ve teknikler kullanılarak yapılmaktadır. Bu tekniklerin başında faz farkını kullanan flotasyon yani yüzdürme tekniği gelmektedir. Bu yöntemde kimyasal işlemler ile serbest hale getirilen pigmentler, hava kabarcıklarına sabitlenerek yüzeye taşınmakta ve geri kazanılacak hamur içerisinden ayrılmaktadır. Bununla birlikte bazı durumlarda pigment uzaklaştırma işlemleri tek başına yeterli olamamaktadır. Bu yüzden renk kırıcı özellikteki bazı ağartıcılar ile ağartılması gerekmektedir. Bu çalışma kapsamında da ilk ağartma kademsinde formamidin sülfünik asit kullanılmıştır. İmamoğlu (22) ofis 23
kağıtları ile gerçekleştirdiği çalışmada formamidin sülfinik asitin atık kağıt hamurularınn ağartılmasında olumlu sonuçlar verdiğini belirlemiştir. Atık kağıt hamurlarında ağartmanın temel üç fonksiyonu vardır (Weinstock, 1994). o Boya ve mürekkep gibi renk verici maddelerin ortamdan uzaklaştırılması. o Kalıntı ligninin ortamdan uzaklaştırılması veya yapısının değiştirilmesi. o Liflerin parlaklığının sağlanması. Yapılan bu çalışmada CMYK renk sistemine göre baskı yapılmış kuşeli ve yazı tabı kağıtlarının geri dönüşümü sırasında içerdikleri renklerin uzaklaştırılabilme performansları araştırılmıştır. Bu amaçla baz kağıtlar hamurlaştırılmış, hamurlaştırma sırasında formamidin sülfünik asit ile ağartılmış ve ardından yüzdürme işlemine uğratılmıştır. 2. YÖNTEM 2.1. Materyal 2.2. Çalışmada baz kağıt olarak 9 g/m² gramaja sahip kuşeli ve kuşesiz 7 1 cm boyutlarında menşei belli olan alkali sistemle üretilmiş ofis kağıtları kullanılmıştır. Her bir deney için tam kuru ağırlığı 1 g olan örnekler kullanılmıştır. Kullanılan kağıtların tek yüzünde çalışmaya konu olan kırmızı, mavi, sarı ve siyah renkler ile baskı yapılmıştır. Deneyde kullanılan kağıtlar yaklaşık 2x3 cm olacak şekilde elde kırpılmıştır. 2.3. Hamurlaştırma/Pulper İçerisinde İlk Ağartma İşlemi Hamurlaştırma ve/veya pulper ağartma işlemi 2 litre kapasiteli heliko tipli Micro- Malestrom hamurlaştırıcısı içerisinde gerçekleştirilmiştir. İstenen hamurlaştırma sıcaklığının işlem boyunca sabit tutulabilmesi için pulper sıcaklığı 4 C olarak sabitlenmiştir. Daha önceden hazırlanan PE torbadaki kağıt örnekleri pulper içerisine doldurulduktan sonra istenen hamurlaştırma sıcaklığındaki proses suyu ile belirlenen kesafet ayarı sağlanmış ve gerekli miktar sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi ilave edilerek 15 dakika örneklerin ıslanması ve şişmesi sağlanmıştır. Süre sonunda, 1 dakika hamurlaştırma yapılmış ve karışımdan bir miktar süzüntü alınarak ph değeri (ph-1) tespit edilmiştir. Ardından, redüktif yapıdaki ağartma işlemi için gerekli miktardaki Formamidin Sülfinik Asit (FAS) çözeltisi pulper içerisine ilave edilmiş ve 1 dakika karıştırma sonunda hamurlaştırma çözeltisinin ikinci ph değeri (ph-2) ölçülmüştür. Tam kuru kağıt ağırlığının % 1 i kadar sabun çözeltisi pulper içerine ilave edilmiş ve flotasyon aşamasından önce homojen bir karışımın sağlanabilmesi için pulper yaklaşık 1 dakika daha çalıştırılmıştır. Sonuç olarak, mürekkepler lifler üzerinden parçalanarak çözeltiye geçmiş ve kağıt örnekleri tamamen bireysel lifler haline gelerek kağıt hamuru elde edilmiştir. Ayrıca baskılı ve baskısız aynı miktardaki kağıt örnekleri pulper içerisinde kimyasal madde kullanmadan kağıt hamuru haline getirilmiştir. 2.4. Flotasyon İşlemi Mürekkep giderme (deinking) işlemi 1 litre kapasiteli Degussa flotasyon hücresinde aşağıdaki şekilde gerçekleştirilmiştir. Pulper ağartma işlemi sonrasında tamamen bireysel lifler haline gelen atık kağıt hamuru flotasyon hücresi içerisine boşaltılmıştır. Flotasyon sırasında 1 dh su sertliğinin sağlanabilmesi için hesaplanan miktardaki Kalsiyum Klorür (CaCl 2 ) sıcak su içerisinde çözülerek flotasyonda kullanılan su içerisine ilave edilmiştir. Ardından toplam hacim 1 litre ve kesafet %1 olacak şekilde 4 24
C lik proses suyu ile ayarlanmıştır. Kompresörden sağlanan hava, dakikada 2.5 litre hücreye alttan girecek şekilde hava debi-metresi yardımı ile ayarlanarak sağlanmıştır. Karıştırma hızı ise 145 devir/dakika olacak şekilde elektrik motoru ile sağlanmış ve 1 mm çapındaki delikli karıştırma diski kullanılmıştır. Flotasyon işlemine 1 dakika devam edilmiş ve her 2 saniyede yüzeydeki köpüklü kısım (FLS) bir kap içerisine sıyrılmıştır. Biriktirilen mürekkep, su, lif ve dolgu maddesi içerikli karışım ileriki analizler için muhafaza edilmiştir. İşlem boyunca flotasyon hücresindeki süspansiyonun seviyesi ilave sıcak su ile (yaklaşık 5 ml) sabit tutulmuştur. Elektrik Motoru 145 dev/dak. Hava Kompresörü Kağıt Hamuru Kes: % 1 Hacim: 1 L Flotasyon Çamuru (FLS) Hava Manometresi KOBALT Hava Debimetresi FLS Toplama Kabı M DEGUSSA Flotasyon Hücresi Hava Girişi 2.5 L/dak Karıştırıcı Disk Çap: 1 mm Girdap Önleme Panelleri Şekil 1. Çalışmada kullanılan flotasyon sistemi 2.5. Kesafet Artırma İşlemi Kesafet artırma işlemi 1 litre kapasiteli ve 2 tyler meshlik (.75 mm açıklık veya DIN No:8) iç hazne eleğine sahip Degussa Yıkama Hücresinde gerçekleştirilmiştir. Flotasyon aşamasından sonra % 1 kesafetteki mürekkebi giderilmiş hamur, yıkama hücresinin iç haznesine doldurulmuş ve atık suyun elek dışına çıkması kendi halinde bırakılarak sağlanmıştır. Ardından, iç haznede kalan hamur sıkılarak kesafetin % 3-32 civarına gelmesi sağlanmıştır (ISO-638, 1978). Dış hazne içerisindeki atık su ise 15 litrelik bir kovada ileriki analizler için muhafaza edilmiştir. Yüksek kesafetteki hamur rutubet tayini için gerekli örneğin alınmasından hemen sonra PE torba içerisine konarak 15 C lik soğutucu içerisinde ileriki işlemler için saklanmıştır. 2.6. Optik Özellikler ve Verim Değerlerinin Belirlenmesi Optik analizler, laboratuar çalışmasında kullanılan baz kağıt, INGEDE ve ISO standardına göre hazırlanmış test kağıtları ile INGEDE test kağıdı formasyonu sırasında 25
ortaya çıkan süzüntünün filtre kağıdından süzülmesi ile elde edilen taslaklar üzerinde yapılmıştır.parlaklık ölçümü ISO/DIS 247 standardına uygun olarak C/2 ilüminasyonu ve difüz metot kullanılarak yapılmıştır (ISO/DIS 247, 1997). Parlaklık ölçümleri, 457 nm dalga boyunda UV filtresi kullanılarak (UV-exc) ve filtre kullanmadan (UV-inc) yapılmıştır. Bu sonuçlarla, hem gerçek ISO parlaklık değeri bulunmaya çalışılmış hem de test kağıtları içerisinde bulunan kalıntı flüoresan etkiye sahip maddelerin parlaklığı ne derecede etkilediği gözlemlenmiştir. Renk ölçümleri ISO/CD 5631 standardına uygun olarak difüz reflektans metodu ile yapılmıştır (ISO/CD 5631, 1997). CIE (Commission Internationale de I Eclairage) tarafından 1971 yılında kağıt endüstrisi için önerilen bu sistem trisitumulus (X, Y, Z) değerlerinden program aracılığı ile L*, a* ve b* CIELAB koordinatlarının hesaplanmasıyla gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sarılık değerleri (Y) aletten okunarak kaydedilmiştir. Beyazlık ölçümü ISO/DIS 11476 standardına göre yapılmıştır (ISO/DIS 11476 1999). Beyazlık ölçümünde farklı metotlar kullanılmasına rağmen bu çalışmada CIE beyazlığı değerleri tespit edilmiştir. Flotasyon aşamaları sırasında uzaklaştırılan madde (FLS) miktarının belirlenmesi ve FLS içerisindeki anorganik madde miktarının saptanması elde edilecek hamurun verimi ve diğer nitelikleri açısından önemlidir. Bu amaçla, flotasyon hücresinin üst kısmında biriken lif, dolgu maddesi, mürekkep ve kirlilik karışımı süspansiyon yani FLS, 1 litrelik bir mezüre alınarak bir süre katı maddelerin çökmesi için beklenmiştir. Çamur taslağın oluşturulma işlemi, daha önceden tam kuru ağırlığı belirlenmiş siyah bant külsüz filtre kağıdından süzme hunisi ve vakum pompası yardımı ile süspansiyonun önce sıvı fazının daha sonra da katı fazının süzülmesi ile sağlanmıştır. Süzme sonunda oluşturulan yaklaşık % 5 kesafetteki çamur taslağı 15 ± 2 C ye ayarlı bir etüvde kurutularak tam kuru madde miktarı hesaplanmıştır. Kuru haldeki bu FLS taslaklar daha sonra yapılacak anorganik madde tayinleri için uygun bir ortamda muhafaza edilmiştir. Laboratuar çalışmaları boyunca yapılan anorganik madde tayinleri flotasyon aşaması sırasında uzaklaştırılan flotasyon çamurunda (FLS) ve atık su içerisindeki kalıntı maddenin (TSS) anorganik madde tayinidir. Ağartma işlemlerini takip eden flotasyon aşamasından sonra elde edilen hamurdaki anorganik madde miktarını ve uzaklaşan madde miktarını belirlemek amacıyla Tappi 211 om-85 (TAPPI T211 Om-85, 1992) metodu uygulanmıştır. 3. BULGULAR ve TARTIŞMA 3.1. Hamurlaştırma ve Flotasyon İşlemleri Sonucu Geri Kazanılan Hamurun Verim ve Anorganik Madde Miktarları Tablo 1 de kuşe ve yazı tapı kağıdı olarak iki farklı kağıt türünün belirtilen baskı renklerinin uzaklaştırılabilmesi için gerçekleştirilen hamurlaştırma ve flotasyon işlemlerinin verim değerleri üzerine etkisi görülmektedir. Tabloda ki veriler incelendiğinde flotasyon işleminin ardından kuşe kağıt içeren örneklerin verim değerlerinin beyaz renk hariç %48-51 aralığına kadar düştüğü bununla birlikte ortamdan uzaklaştırılan çamur miktarının da yaklaşık aynı değerlerde olduğu görülmektedir. Bunun nedeni kuşkusuz kuşe kağıdın içerdiği yoğun dolgu maddesidir. Verilerden anlaşıldığı gibi uygulanan yüzdürme işlemi ile birlikte ortamdaki renk veren pigmentlerin yanı sıra dolgu maddesinin de çamur ve süzüntü su ile hamur içerisinden uzaklaştığı görülmektedir. Bu durum, hamurun içerdiği kül miktarının ortalama % 7 ye kadar düşmesi ve atık çamurun içerdiği kül miktarının 26
%7 lere kadar artmasından açık bir şekilde anlaşılmaktadır. Yazı tabı kağıtlarında ise flotasyon işlemi sonrası verim değeri beyaz renk hariç ortalama %75 seviyesindedir. Tablo 1. Hamurlaştırma ve flotasyon işlemlerinin hamur verimi, atık çamur ve inorganik madde miktarlarıı üzerine etkisi Kağıt KMO Verim FLÇ Kül Kağıt Kül FLÇ Renk İşlem türü (%) (%) (%) (%) (%) Kuşe Beyaz Hamurlaştırma 47,4 96,74-32,23 - Kuşe Mavi Hamurlaştırma 47,4 1,87-36,47 - Kuşe Kırmızı Hamurlaştırma 48,35 11,27-31,84 - Kuşe Sarı Hamurlaştırma Kuşe Siyah Hamurlaştırma 47,56 99, - 37,86 - Kuşe Beyaz Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 46,2 83,39 13,29 33,78 55,45 Kuşe Mavi Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 38,33 48,16 52,69 7,97 68,81 Kuşe Kırmızı Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 38,46 49,55 5,95 8,8 69,23 Kuşe Sarı Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 39,2 48,5 53,49 6,65 68,32 Kuşe Siyah Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 39,34 51,59 49,62 8,68 7,67 Yazı Beyaz Hamurlaştırma 38,65 1,39-2,69 - Yazı Mavi Hamurlaştırma 39,99 99,62-18,85 - Yazı Kırmızı Hamurlaştırma 4,92 99,73-17,42 - Yazı Sarı Hamurlaştırma 42,27 1,77-17,88 - Yazı Siyah Hamurlaştırma Yazı Beyaz Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 4,65 91,91 4,39 19,82 43,2 Yazı Mavi Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 38,32 75,13 26,66 5,27 7,22 Yazı Kırmızı Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 39,18 73,37 26,95 5,81 65,77 Yazı Sarı Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 38,2 72,89 29,7 7,75 65,77 Yazı Siyah Hamurlaştırma+Flotasyon (FAS) 38,37 73,73 26, 1,5 66,13 3.2. Hamurlaştırma ve Flotasyon İşlemleri Sonucu Geri Kazanılan Hamurun Optik Özellikleri Tablo 2: Flotasyon işlemi sonrası elde edilen hamurlar ve test kağıtlarının optik değerleri Kağıt türü Renk İşlem Parlaklık UV Filtreli Parlaklık UV Filtresiz L* a* b* CIE Beyazlık E313 Sarılık Geçirgenlik C h Kuşe Beyaz - 83.98 97.6 93.9 2. 9.4 127.94-17.82 19.4 9.6 281.9 Kuşe Kırmızı - 12.6 13.79 41.73 64.8-5.1 49.82 13.7 22.16 65. 355.4 Kuşe Siyah - 2.13 2.19 15.88 -.2-1. 18.23-7.71 16.27 1. 256.1 Kuşe Sarı - 3.55 3.69 78.53 9.8 93. -327.6 122.8 21.28 93.5 88.9 Kuşe Mavi - 56.75 57.98 54.25-3.4-43.1 32.39-218.1 8.77 52.8 234.8 Kuşe Beyaz H 84.53 94.87 94.18 1.5-6.8 116.99-12.7-7. 282.7 Kuşe Kırmızı H 45.49 49.5 72.86 19.5-5.4 73.38 7.1-2.2 345.2 Kuşe Siyah H 38.55 41.7 67.65.4-4.8 66.6-12.47-4.8 274.8 Kuşe Sarı H 4.21 43.26 85.88 7.3 23.6-46.9 49.65-24.7 72.8 Kuşe Mavi H 65.33 7.5 74.51-7. -2.6 161.8-62.23-21.7 251.2 Kuşe Beyaz KHF 85.89 98.87 95.31 1.9-7.7 123.27-14.8-8. 284. Kuşe Kırmızı KHF 8.4 92.76 92.68 5.8-8.2 119.9-12.33-1. 35.2 Kuşe Siyah KHF 76.23 86.9 91.24 1.9-6.4 19.19-11.81-6.7 287. Kuşe Sarı KHF 77.38 88.49 94.8 2.1-1.5 94.4-1.31-2.5 324.3 27
Kuşe Mavi KHF 84.11 97.4 92.99 -.2-1.3 13.55-21.78-1.4 268.6 Yazı Beyaz - 13.6 147. 93.74 3.4-13.7 146.94-26.24 15.3 14.1 283.9 Yazı Kırmızı - 2.57 22.85 52.66 49.4-5.8 58.75 54.1 18.29 49.7 353.2 Yazı Siyah - 8.44 8.73 36.48.6 1.8-8.73 8.43 2.84 1.9 71.6 Yazı Sarı - 1.38 11.19 8.97 6.9 69.4-257.4 14.9 13.83 69.8 84.3 Yazı Mavi - 56.29 58.45 56.95-22.7-38.9 285.11-178.3 11.84 45. 239. Yazı Beyaz H 86.83 1.1 93.37 2.8-12. 138.46-22.87-12.3 283.3 Yazı Kırmızı H 49.46 53.68 74.1 19.6-7.8 88.94.14-21.1 338.3 Yazı Siyah H 36.95 39.11 66.87.4-3.6 58.81-9.33-3.7 277.2 Yazı Sarı H 39.53 42.2 86.3 4.4 25.6-55.3 5.11-25.9 8. Yazı Mavi H 69.2 73.93 76.7-8.2-21.1 164.97-63.75-22.7 248.6 Yazı Beyaz KHF 88.4 14.3 95.44 2.9-11.3 139.36-2.9-11.7 248.4 Yazı Kırmızı KHF 6.74 69.32 8.9 16.7-1.7 112.38-1.4-19.8 327.1 Yazı Siyah KHF 47.22 52.43 74.48 1.3-5.8 79.67-13.4-5.9 283.2 Yazı Sarı KHF 52.7 58.58 9.5 3. 15.3 5.28 3.98-15.6 78.7 Yazı Mavi KHF 77.1 87.3 82.95-5.8-2. 163.22-53.79-2.8 253.6 H: Hamurlaştırma, KFH: Kimyasal madde +Hamurlaştırma +Flotasyon Tablo 2 de flotasyon işlemi sonrası elde edilen hamurların test kağıtlarına uygulanan bazı optik testlerin sonuçları yer almaktadır. Çalışma kapsamında yüzeyi beyaz, mavi, kırmızı, sarı ve siyah renk ile basılmış birbirinden çok farklı kağıtların renk uzaklaştırma etkinlikleri araştırıldığı için aşağıda yer alan optik özelliklerin çoğunun da kağıdın içerdiği renge göre baskınlığı değişmektedir. Örneğin siyah rengin uzaklaştırılma derecesi hakkında en iyi sonucu hamur parlaklığı ve beyazlık indeksi verirken, CIE L*a*b* sistemine göre kırmızı rengi a*(+) değerindeki mavi rengi b*(-) ve a*(-) sarı rengi b*(+) değerlerindeki değişimi açıklamaktadır. Şekil 2 de işlem görmemiş kağıtlar ile hamurlaştırma ve flotasyona uğratılmış hamurların test kağıtlarının ISO parlaklık değerleri görülmektedir. Grafik incelendiğinde mürekkep ve benzeri renkleri içermeyen beyaz kağıtların, uygulanan işlemler ile birlikte parlaklık değerlerinin az miktarda azaldığı görülmektedir. Bunun nedeni ortamdan uzaklaşan dolgu maddeleridir. Kuşe tabakası içeren siyah baskılı kağıtların parlaklık değeri %2,13 ten flotasyonla birlikte %76,23 e kadar artmıştır. Bununla birlikte yazı tabı kağıdı ile ancak %47,22 ISO parlaklığına kadar ulaşılabilmiştir. Diğer renklerde de uygulanan işlemler ile birlikte parlaklık değerinin arttığı görülmektedir. Burada dikkat çeken renk kuşeli kağıtta %84 e yazı tabı kağıdında %74 ISO parlaklığına kadar çıkan mavidir. Bunun açıklaması da aslında parlaklık ölçümünün gerçekleştirildiği dalga boyunun mavi ışığı yansıtan 457nm olmasıdır. 28
ISO Paraklığı UV Filtreli (%) 12 1 8 6 4 2 83,98 13,6 56,75 56,29 Beyaz (Kuşe) Beyaz (Yazı) Mavi (Kuşe) Mavi (Yazı) Kırmızı (Kuşe) Kırmızı (Yazı) Sarı (Kuşe) Sarı (Yazı) Siyah (Kuşe) Siyah (Yazı) 12,6 2,57 3,55 1,38 2,13 8,44 84,53 86,83 65,33 69,2 45,49 49,46 4,21 39,53 38,55 36,95 85,89 88,4 84,11 77,1 8,4 Kontrol Ham. (FAS) Ham.+Flot. 6,74 77,38 52,7 76,23 47,22 Şekil 2. Uygulanan hamurlaştırma ve flotasyon işlemlerinin hamurların ISO Parlaklık değerleri üzerine etkisi CIE Lab renk uzayının bileşenleri değer (L: lightness), tonlama ve doygunluk (a, b) tur. L, bir rengin açıklığını, a ve b ise rengi oluşturmaktadır(yılmaz, 22) Şekil 3 te Kırmızı ve mavi renk içeren kağıtların a* değeri üzerindeki etkileri görülmektedir. a* değeri negatif iken yeşil, pozitif iken kırmızı rengin varlığına işaret etmektedir. 8 6 4 64,8 49,4 Kırmızı (Kuşe) Kırmızı (Yazı) Mavi (Kuşe) Mavi (Yazı) 8 6 4 a*(%) 2 19,5 19,6 5,8 16,7 2-2 -4-3,4-22,7-7, -8,2 -,2-5,8 Kontrol Ham. (FAS) Ham.+Flot. -2-4 Şekil 3. Kırmızı ve mavi renkli kağıtlara uygulanan hamurlaştırma ve flotasyon işlemlerinin a* değeri üzerine etkisi Grafik incelendiğinde flotasyon işlemi ile birlikte kırmızı rengin kuşeli kağıtta %5,8 yazı tabı kağıdında %16,7 e gerilediği görülmektedir. Benzer şekilde mavi renkli kağıtların 29
içerdiği yeşil renkte yapılan işlemler ile birlikte kuşeli kağıtlarda -,2 ye yazı tabı kağıdında -5,8 e gerilemiştir. Şekil 4 te diğer renklerin a* değerindeki değişimi görülmektedir. Burada dikkat çekici olan sırasıyla sarı ve beyaz kuşe ve yazı tabı kağıtlarının ayrıca siyah yazı tabı kağıdının az miktarda kırmızı renk içermesi ve bununda uygulanan işlemlerle uzaklaşmasıdır. Farklı olarak kuşeli siyah kağıtta uygulanan işlemler ile birlikte yeşil renk artmaktadır. a*(%) 12 1 8 6 4 2-2 -4-6 -8 2, -,2 9,8 3,4,6 6,9 1,5-4,8 7,3 2,8,4 4,4 1,9-6,4 Beyaz (Kuşe) Siyah (Kuşe) Sarı (Kuşe) Beyaz (Yazı) Siyah (Yazı) Sarı (Yazı) Kontrol Ham. (FAS) Ham.+Flot. 2,1 2,9 1,3 3, Şekil 4. Hamurlaştırma ve flotasyon işlemlerinin a* değeri üzerine etkisi Şekil 5 te sarı ve mavi renkli kağıtlara uygulanan hamurlaştırma ve flotasyon işleminin b* değeri üzerine etkisi görülmektedir. Bilindiği gibi b* değeri pozitif iken sarı rengin varlığına negatif iken mavi rengin varlığına işaret etmektedir. Grafik incelendiğinde flotasyon işlemi ile birlikte kuşeli örnekte sarı rengin tamamen uzaklaştığı b* değerinin - 1,5 düstüğü görülmektedir. Yazı tabı kağıdında ise ancak 15,3 değerine kadar sarı renk azaltılabilmiştir. Mavi kuşeli kağıtta ise b* değeri -1,3 kadar gerilerken yazı tabı kağıdında -2, değerine kadar düşmüştür. 21
b*(%) 1 8 6 4 2 93, 69,4 23,6 25,6 Sarı (Kuşe) Sarı (Yazı) Mavi (Kuşe) Mavi (Yazı) -1,5 15,3 1 8 6 4 2-2 -4-6 -43,1-38,9-2,6-21,1-1,3-2, Kontrol Ham. (FAS) Ham.+Flot. -2-4 -6 Şekil 5. Sarı ve mavi renkli kağıtlara uygulanan hamurlaştırma ve flotasyon işlemlerinin b* değeri üzerine etkisi 7 2 1,8 Beyaz (Kuşe) Kırmızı (Kuşe) Siyah (Kuşe) Beyaz (Yazı) Kırmızı (Yazı) Siyah (Yazı) b*(%) -3-8 -13-18 -9,4-5,1-1, -13,7-5,8-6,8-5,1-4,8-12, -7,8-3,6-7,7-8,2-6,4-11,3-1,7-5,8 Kontrol Ham. (FAS) Ham.+Flot. Şekil 6. Alkali oranının hamurun a* değeri üzerindeki etkisi Şekil 6 da ise uygulanan işlemlerin diğer renkli kağıtların b* değeri üzerindeki etkisi görülmektedir. Grafikteki değerler incelendiğinde uygulanan işlemlerin beyaz renk hariç hamurların maviliğini arttırdığı görülmektedir. Aslında bu durum hamurların parlaklık değerlerinin uygulanan işlemler ile artmasıyla da ilişkilendirilebilir. 211
4. SONUÇ Yapılan çalışma ile kuşeli ve kuşesiz kağıt üzerine basılan mavi, kırmızı, sarı ve siyah renklerin flotasyon ile uzaklaştırılabilme performansları çalışılmıştır. Çalışma kapsamında kuşeli kağıtlardan renk uzaklaştırmanın yazı tabı kağıdına göre çok daha kolay olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bunun nedeni büyük olasılıkla ortamda bulunan dolgu maddeleri ile renk pigmentlerinin birlikte kolayca uzaklaştırılabilmesidir. Bununla birlikte yaklaşık neredeyse yarısı dolgu maddesinden oluşan kuşeli kağıtların geri dönüşümde verim değerleri %5 nin altında kalmaktadır. Hamur parlaklığı açısından renkler karşılaştırıldığında ise en iyi sonuçlar sırasıyla mavi, kırmızı, sarı ve siyah renklerde sağlanmaktadır. Daha etkili sonuçların elde edilebilmesi ikinci flotasyon kademesi ve renk kırıcı bir ağartma işleminin uygulanması gerekmektedir. Ayrıca verim açısından düşünüldüğünde kuşe ve yazı tabı kağıtlarının karışım halinde kullanılması gerekmektedir. 5. KAYNAKLAR Anonim, 1996: Jaakko Pöyry Consulting Inc. Diesen, M., 1998: Economics Of The Pulp And Paper Industry. In: Papermaking Science and Technology Series, Book 1, Published In Cooperation With The Finnish Paper Engineers Association and Tappi, Helsinki, 186 P. ISO/CD 5631, 1997: Paper and Board-Determination Of Colour (C/2 )-Diffuse Reflectance Method. ISO/DIS 11476 1999: Paper and Board- Determination Of CIE Whiteness (C/2 ) In Indoor Illumination Conditions. ISO/DIS 2469, 1993: Paper, Board and Pulps- Measurement Of Diffuse Reflectance Factor. ISO/DIS 247, 1997: Paper, Board and Pulps-Measurement of Diffuse Blue Reflectance Factor (ISO Brightness). İmamoğlu, S., 22, Atık Kağıt Hamurlarının Formamidin Sülfinik Asit (FAS) ile Ağartılması İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, İmamoğlu S. ve Kayacan B., 22: Kağıt Endüstrisinde Lifsel Hammadde Kullanımı ve Orman Kaynakları Yönetimi. II. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi, 15-16 Mayıs 22, Artvin. TAPPI T211 Om-85, 1992: Ash in Wood and Pulp, Tappi Test Methods, Tappi Press, Atlanta, Vol. 1. Yılmaz, İ., 22, Renk Sistemleri, Renk Uzayları ve Dönüşümler, Selçuk Üniversitesi Jeodezi ve Fotogrametri Öğretiminde 3. Yıl Sempozyumu, Konya Weınstock, I.A., 1994: Use of The Term Bleaching in The Context Of Virgin and Secondary Fibres: A Clarification. In: Recycled Fibre Technology, Mahendre Doshi Ed., Tappi Pres, Atlanta, Pp. 57-59. 212