Atık Gazete ve Magazin Kağıtlarının Mürekkebinin Giderilerek ...

III. Ulusal Karadeniz Ormancılık Kongresi
20-22 Mayıs 2010
Cilt: V Sayfa: 1925-1933
ATIK GAZETE VE MAGAZİN KAĞITLARININ MÜREKKEBİNİN GİDERİLEREK
YENİDEN DEĞERLENDİRİLMESİNDE KULLANILAN SODYUM HİDROKSİT
MİKTARININ HAMURUN KALINTI MÜREKKEP MİKTARI, RENK VE VERİM
DEĞERLERİ ÜZERİNE ETKİSİ
Emrah PEŞMAN 1 , Hüseyin KIRCI 2 , ve Sami İMAMOĞLU 1
1 Artvin Çoruh Üniversitesi, Orman Fakültesi, Orman Endüstrisi Mühendisliği, epn350@gmail.com,
imamoglusami@gmail.com
2 Karadeniz Teknik Üniversitesi, Orman Fakültesi, Lif ve Kağıt Teknolojisi, hkirci@ktu.edu.tr
ÖZET
Son yıllarda yaşanan hammadde sıkıntısı ve çevresel baskılar, atıkların daha etkin şekilde
kullanılmasını sağlamıştır. Bunların içerisinde atık kağıtların mürekkebinin uzaklaştırılarak yeniden yazı baskı
kağıtları üretiminde değerlendirilmesi de kağıt sektörü için vazgeçilmez iş akışlarından biri olmuştur. Yapılan
bu çalışma kapsamında atık gazete ve magazin kağıdı karışımlarının mürekkebinin uzaklaştırılmasında
kullanılan sodyum hidroksitin hamurun sarılık değeri, verim ve uzaklaştırılan mürekkep miktarını ne yönde
etkilediği araştırılmıştır. Çalışma kapsamında beklenildiği gibi artırılan sodyum hidroksit miktarı ile hamurun
sarılığının arttığı bununla birlikte parlaklığın azaldığı tespit edilmiştir. Tespit edilen olumsuz özelliklerinin yanı
sıra alkali oranın artması ile mürekkebin taşıyıcı tabakasının hidrolizi nedeniyle hamur içersinde kalan
mürekkep miktarı azalmaktadır. Ayrıca artan alkali miktarına bağlı olarak uzaklaştırılan mürekkebin artışına
rağmen lif kaybının azaldığı da tespit edilmiştir. Çalışma kapsamında ayrıca alkalinin yol açtığı koyulaşma
etkisini azaltmak için hidrojen peroksit ilavesinin etkileri de araştırılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Mürekkep giderme, Atık kağıt, Sodyum hidroksit, Hidrojen peroksit
THE EFFECTS OF SODIUM HYDROXIDE USAGE ON EFFECTIVE RESIDUAL INK
CONCENTRATION, YIELD AND COLOR VALUES OF RECYCLED AND DEINKED
OLD NEWS AND MAGAZINE PAPER
ABSTRACT
At the recent day exciting raw materials and environmental regulations entail industial mills for
effective recycling of solid wastes. In this respect paper recycling and deinking plants became the
indispensable proceses of the pulp and paper industries too. In this study the effects of sodium hydroxide as
an alkaline source on effective residual ink concentration, ISO brightness, yield and color values of repulped
and flotation deinked old news-magazine paper mixture was investigated. Naturally increased sodium
hydroxide percentage cause yellowness and decrease the brightness of pulp but decrease the residual ink
concentration of deinked pulp because of hydrolysis effect on the carrier part of ink. Also increased sodium
hydroxide ratio improve the yield of deinked pulp. In this study also the effects of hydrogen peroxide addition
to pulping stage for hindering the alkaline origin brightness loss was investigated.
Keywords: Deinking, Waste paper, Sodium hydroxide, Hydrogen peroxide
1.GİRİŞ
Mürekkep giderme sistemlerinin iyi anlaşılabilmesi için ilk olarak kağıt üzerinden
sökülecek mürekkebin yapısının iyi bilinmesi gereklidir. Mürekkebi üç kısımda
1925

inceleyebiliriz. Bunların ilki kağıt üzerinde kalarak resmin oluşmasını sağlayan pigmenttir.
Mürekkep içerisinde çok küçük tanecikler olarak dağılmış pigmentler mürekkebe rengini
veren yapılardır ve çözünmez yapıdadır. Kullanımı en yaygın olan siyah pigment
hidrokarbonlardan elde edilen ve boyutları 10-50nm olan karbon siyahıdır. Diğer önemli
bileşen ise taşıyıcı kısımdır. Mürekkep içerisinde hacim olarak en geniş yeri taşıyıcı kaplar
ve mürekkep gidermede en belirleyici parametredir. Pigmentler ve bağlayıcılar taşıyıcı
içerisinde dağılmış durumdadır. Baskı işlemi sırasında taşıyıcı, pigmentlerin ve
bağlayıcıların kağıt yüzeyine taşınmasını sağlar ve ardından yapısına göre farklı yollarla
kuruyarak görevini tamamlar. Ayrıca mürekkep içerisine baskı işlemi için istenen fiziksel
ve kimyasal özelliklerin kazandırılması amacıyla yardımcı kimyasallarda ilave edilir.
Bunların mürekkebin akışkanlığını kontrol etmede, mürekkep transferi ve kuruma
işlemlerinde önemli görevleri vardır(İmamoğlu, 2002).
Mürekkep giderme ve atık kağıt işlemede en önemli diğer işlem kağıdın yeniden
hamurlaştırılmasıdır. Hamurlaştırıcının (pulper) görevi kağıdın liflenmesi ve mürekkebin
liflerden sökülmesini sağlamaktır. Hamurlaştırma kademesinde ağır kirler ve diğer
safsızlıklarda uzaklaştırılmaktadır. Mürekkep her ne kadar yüzdürme ve yıkama gibi
işlemlerle ortamdan uzaklaşsa da bu kademeler için gerekli tüm kimyasal hamurlaştırıcıda
ortama ilave edilir. Prensipte pulpere ilave edilen kimyasal maddeler; Sodyum hidroksit,
Sodyum silikat, Çelatlayıcı, Hidrojen peroksit, yüzey aktif maddeleri, kümelendirici ve
toplayıcı kimyasallardır.(Ferguson, 1992)
Bu kimyasallardan Alkali olarak kullanılan Sodyum hidroksitin görevi, liflerin
şişmesini sağlamak, ortamın pH’ını artırmak mürekkebin taşıyıcı tabakasının hidroliz
olmasını sağlamaktır(Ferguson, 1992). Gurnagul (1995) termomekanik hamur içeren
kağıtların yeniden hamurlaştırılmasında sodyum hidroksidin etkilerini araştırmış ve ortama
ilave edilen alkalinin mekanik hamurun liflerinin şişmesinde oldukça etkili olduğunu
bununla birlikte hamurun sağlamlık özelliklerinin de gelişmesinde rol oynadığını tespit
etmiştir. Bunun yanında sodyum hidroksit kullanımı, hamurun renginin koyulaşmasına da
neden olmaktadır. Bu yüzden kromofor oluşumu ile kromofor renklerinin giderilmesini
dengelemek için ortama hidrojen peroksit ve benzeri ağartıcıların katılması gerekmektedir.
(Ferguson, 1992)
Yapılan bu çalışmada atık gazete ve magazin kağıdı karışımlarının yüzdürme
tekniği ile mürekkebinin uzaklaştırılmasında ortama katılan alkali miktarı ve hidrojen
peroksidin yüzdürme işlemi sonrası hamurun verim, mürekkep uzaklaştırma etkinliği ve
renk değerleri üzerine gerçekleştirdiği etkiler araştırılmıştır.
2. YÖNTEM
2.1. Hammadde
Bu çalışmada hammadde olarak; DPC Trabzon tesislerinden elde edilen 31 Mart
2007 tarihli gazete kağıtları (VATAN) ve 27 Ocak 2007 baskı tarihli magazin (BORSA)
dergisi kullanılmıştır. Yapılacak çalışmaların karşılaştırılabilirliliği için kullanılacak
hammaddenin aynı özellikte olmasına ve eşit baskıyı içermesine özen gösterilmiştir. Her
bir deney için %80’i gazete kağıdı ve %20’si magazin kağıdından oluşan tam kuru ağırlığı
100g olan örnekler kullanılmıştır. Deneyde kullanılan örnekler yaklaşık 2x3 cm olacak
şekilde elde kırpılmıştır.
1926

2.2. Mürekkep Giderme İşlemine Uğratılacak Hamurların Hazırlanması
Hamurlaştırma işlemi için lif kesilmesine neden olmayan laboratuar tipi
hamurlaştırıcı(pulper) kullanılmıştır. Hamurlaştırma şartları aşağıda belirtilmiştir;
· Atık Kağıt Konsantrasyonu :%7
· Gazete-Magazin Kağıdı Oranı :%80-%20
· İşlem Süresi :10 dakika
· NaOH oranı :%0, %0,25 , %0,50 , %0,75 ve %1,00
· Sodyum silikat :%1
· Hidrojen peroksit* :%0 , %0,25 ,%0,5 , %0,75 ve %1,00
(Aktif oksijen cinsinden)
· EDTA :%0,2
· Sıcaklık :45-50°C
· Olinor Ticari Sabun :%1,00
2.3. Yüzdürme İşlemi (Flotation)
Yüzdürme işleminde atık kağıtlardan elde edilen 100g lık kağıt hamurları
kullanılmıştır. Hamurlaştırma kademesinden sonra hamurlar direkt yüzdürme hücresine
alınmış ve konsantrasyon %1 olacak şekilde ayarlanmıştır. Aşağıda yüzdürme hücresi
koşulları verilmiştir.
· Konsantrasyon : %1
· Sıcaklık : 45-50°C
· İşlem Süresi : 10 dakika
· Karıştırıcı Devir Hızı : 1500 m/dak
· CaCl 2 miktarı : 0,003 mol/l
Yapılan deneysel çalışmaların sonucunda hamurların verim, atık çamur ve
inorganik madde miktarları belirlendikten sonra Tappi standartları esas alınarak hazırlanan
test kağıtları üzerinden ISO parlaklığı(ISO 2470-1977 (E)), L*a*b* renk değerleri, Sarılık
indeksi YI(ASTM Metod D 1925) ve Efektif kalıntı mürekkep miktarları (ERIC)( TAPPI
Methods T 567 pm-97) tespit edilmiştir.
3. BULGULAR ve DEĞERLENDİRME
3.1. Hamurlaştırma Kademesinde Kullanılan Alkali Miktarının Yüzdürme
İşlemi Sonrası Hamurun Verim ve Optik Özellikleri Üzerine Etkisi
Şekil 1’de değiştirilen sodyum hidroksit miktarının yüzdürme işlemi sonrasında
hamur verimi ve atık çamur miktarı üzerine gerçekleştirdiği etki görülmektedir. Grafik
incelendiğinde hamur veriminin kullanılan alkali miktarının arttırılması ile arttığı
görülmektedir. Bunun nedeni yüzdürme ortamının iyon dengesinin ortama ilave edilen
alkali miktarı ile değişmesidir.
1927

Verim
Atık Çamur
80
75
72,87
74,15
75,88
76,03
76,87
40
35
Verim (%)
70
65
60
22,71
20,39
18,97
18,71
17,32
30
25
20
Atık Çamur (%)
55
15
50
0 0,25 0,5 0,75 1
NaOH (%)
10
Şekil 1. Alkali miktarının hamurun verim ve atık miktarına etkisi
Şekil 2’de ise değiştirilen alkali miktarının, efektif kalıntı mürekkep miktarı yani
ERIC ve hamur parlaklığı değeri üzerine gerçekleştirdiği etki görülmektedir. Bilindiği gibi
ortama ilave edilen alkali miktarı, mürekkep pigmentlerinin serbest hale gelmesi açısından
oldukça önemlidir. Çünkü mürekkebin taşıyıcı tabakasını hidroliz etmektedir(Ferguson,
1992). Bu yüzden grafikten de görüldüğü gibi alkali miktarının artırılması ile hamur
içerisindeki kalıntı mürekkep miktarı azalmaktadır. Şekil 1 ve 2 deki veriler birlikte
değerlendirildiğinde ortamdan uzaklaştırılan çamur miktarının azalmasına rağmen hamur
içerisinde kalan mürekkebinde azalması işlem veriminin alkali ilavesiyle arttığını
göstermektedir. Bu artış sadece yüzdürme ile ortamdan uzaklaşan mürekkep miktarından
değil serbest kalan mürekkebin yüzdürme işlemi sonrası uygulanan kesafet arttırma
işlemiyle ortamdan daha kolayca yıkanması şeklinde açıklanabilir. Bu durum şekil 3’te
verilen atık çamurun içerdiği inorganik ve organik madde içeriğiyle açıkça görülmektedir.
Grafik incelendiğinde yüzdürme ile uzaklaşan inorganik madde miktarının az da olsa arttığı
bununla birlikte organik madde miktarının azaldığı görülmektedir.
1928

ERIC (ppm)
210
200
190
180
170
160
150
140
130
120
ERIC
202,15
183,29
ISO Parlaklığı
178,56
164,83
49,3
158,7
49,41
48,48
48,81 48,27
0 0,25 0,5 0,75 1
NaOH (%)
53
52
51
50
49
48
47
ISO Parlaklığı (%)
Şekil 2. Alkali miktarının ERIC ve hamurun parlaklık değeri üzerine etkisi
Organik Madde miktarı
İnorganik madde miktarı
Organik bileşen (%)
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
19,49
17,13
15,70
15,34
3,54 13,78
3,22
3,26
3,27
3,37
0 0,25 0,5 0,75 1
NaOH (%)
4,0
3,9
3,8
3,7
3,6
3,5
3,4
3,3
3,2
3,1
İnorganik bileşen (%)
Şekil 3. Alkali miktarının atık çamur içerisinde bulunan organik ve inorganik
madde miktarı üzerine etkisi
Şekil 2’de Sodyum hidroksit miktarının hamurun ISO parlaklık değeri üzerine etkisi
görülmektedir. Grafikten görüldüğü gibi alkali miktarının artması ile hamur parlaklığı
hamurun renginin sararması ile düşmektedir. Bununla birlikte Şekil 4’de verilen b* değeri
yani pozitif olduğu için sarılık değeri önemli ölçüde artmaktadır. Ayrıca yine Şekil 4’te
görüldüğü gibi hamurun sarılık indeksi de (YI) artış göstermektedir.
1929

YI Sarılık indeksi (%)
17,0
16,5
16,0
15,5
15,0
14,5
14,0
6,8
14,39
7,03
14,7
15,72
7,58
15,98
7,76
16,39
8,15
YI
b*
9,0
8,5
8,0
7,5
7,0
6,5
6,0
b* (%)
0 0,25 0,5 0,75 1
NaOH (%)
Şekil 4. Alkali oranının hamurun b*(sarılık) değeri ve sarılık indeksi üzerine
etkisi
0.003 mol/l CaCl2 /%1 Olinor / Ağartıcı olmaksızın
a*, % (Yeşil(-) Kırmızı(+))
NaOH, (%)
0
-0.050.00% 0.25% 0.50% 0.75% 1.00%
-0.1
-0.08
-0.1
-0.15
-0.2
-0.17
-0.25
-0.22
-0.3
-0.35 -0.35
-0.4
Şekil 5. Alkali oranının hamurun a* değeri üzerindeki etkisi
Şekil 5’ de alkali miktarının hamurun yüzdürme işlemi sonrası a* değeri üzerine
gerçekleştirdiği etki görülmektedir. “a*” değeri negatif iken yeşil, pozitif iken kırmızı
rengin varlığına işaret etmektedir. CIE Lab renk uzayının bileşenleri değer (L: lightness),
tonlama ve doygunluk (a, b) tur. L, bir rengin açıklığını, a ve b ise rengi
oluşturmaktadır(İbrahim, 2002). Grafikten görüldüğü gibi alkali oranıyla yeşil renk
azalmaktadır.
1930

3.2. ORTAMA İLAVE EDİLEN HİDROJEN PEROKSİT MİKTARININ
HAMURUN RENK DEĞERLERİ ÜZERİNE ETKİSİ
Şekil 6’da görüldüğü gibi alkali oranı sabit alınıp hidrojen peroksit miktarı
arttırıldığında hamurun parlaklığı %48,27 ISO parlaklığından %54,50 ye kadar artmıştır.
Daha önceden de belirtildiği gibi hidrojen peroksit, alkalinin hamuru karartmasını
dengelemek amacıyla ortama ilave edilmektedir. Bununla birlikte peroksit alkaliye ihtiyaç
duyan ve tüketen bir kimyasal maddedir ve mekanik hamurların ağartılmasında oldukça
yaygın olarak kullanılmaktadır(Sixta,2006).
Yapmış olduğumuz çalışmada hamurun renk değerleri ölçüldüğünde sarı rengi
belirten b* değerinin hidrojen peroksit ilavesiyle azalmadığı aksine arttığı tespit edilmiştir.
Şekil 7’de hidrojen peroksidin sarılık “b*” ve sarılık indeksi (YI) üzerine etkisi
görülmektedir. Sarılık indeksi değerinin de ilave edilen hidrojen peroksitle azalmadığı
hatta sabit kaldığı açıkça görülmektedir. Bu sonuçlardan ilave edilen ağartıcının yaygın
olarak bilinenin aksine sarılığı azaltmak değil hamurun renginin açılmasını sağlayarak
alkalinin yol açtığı sararma etkisinin göze daha iyi görünmesini yani ortamda bulunan
mevcut sarı rengin şiddetini azalttığı söylenebilir.
ISO Parlaklığı (%)
55
54
53
52
51
50
49
48
48,27
50,50
54,06 54,10
53,46
51,88 52,41
47
0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,625 0,75 0,875 1
Hidrojen peroksit (%Aktif Oksijen)
Şekil 6. Hidrojen peroksit miktarının hamurun parlaklık değerine etkisi
1931

YI Sarılık indeksi (%)
17,0
16,9
16,8
16,7
16,6
16,5
16,4
16,3
16,2
16,1
16,0
8,65 8,77
8,60
8,35
8,15
16,39 16,41 16,4 16,42 16,38
YI
b*
0 0,25 0,5 0,75 1
9,0
8,8
8,6
8,4
8,2
8,0
7,8
7,6
7,4
7,2
7,0
b*(%)
Hidrojen peroksit (%Aktif oksijen)
Şekil 7. Hidrojen peroksit miktarının “b*” ve sarılık indeksi değerine etkisi
Bu bulguların aksine hidrojen peroksit oranının arttırılması parlaklığın artmasıyla
birlikte aynı zamanda hamurun renk değerlerinden a* değeri yani (-)yeşil ve (+)kırmızı
renk değerleri üzerinde daha etkili olduğu görülmektedir. Şekil 8 incelendiğinde peroksit
oranının arttırılması ile a* değerinin negatif yönde arttığı yani hamurun içerdiği yeşil
rengin arttığı görülmektedir. Şekil 5’te daha önceden belirtildiği gibi ağartıcı olmaksızın
arttırılan NaOH miktarı a* değerini sıfıra yaklaştırmakta yani yeşil rengin azalmasına
neden olmakta iken, %1 NaOH oranı sabit alınıp peroksit oranı arttırıldığında ise alkalinin
azalttı yeşil rengin yeniden artış gösterdiği tespit edilmiştir.
a* (%)
0
-0,1
-0,2
-0,3
-0,4
-0,5
0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,625 0,75 0,875 1
-0,08
-0,45
-0,6
-0,7
-0,8
-0,9
-0,62 -0,65
-0,73
-0,79
Hidrojen peroksit (%Aktif oksijen)
-0,81
Şekil 8. Hidrojen peroksit oranının hamurun a* değerine etkisi
1932

4. SONUÇ
Yapılan çalışma ile mürekkep giderme açısından oldukça önem taşıyan alkali
miktarının mürekkep giderme etkinliği ve hamurun renk değerleri üzerine gerçekleştirdiği
etkiler irdelenmiştir. Çalışma sonucunda artırılan alkali oranıyla mürekkebin taşıyıcı
tabakasının hidroliz olması sebebiyle serbest hale geçen mürekkep pigmentlerinin
ortamdan daha etkili bir şekilde uzaklaşabildiği dolayısı ile hamur içerisinde kalan efektif
mürekkep miktarını azalttığı tespit edilmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında alkalinin
hamurun renk değerleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Hamurun parlaklık değeri artırılan
alkali miktarı ile azalmakta ve sarılık değerleri artmaktadır. Farklı olarak ortamda ağartıcı
olmaksızın alkali miktarının artırılması ile sarılık değeri artarken diğer bir parametre olan
a* değerinin negatif eksende sıfıra doğru yaklaştığı yani yeşil rengin azaldığı tespit
edilmiştir. Çalışma kapsamında alkalinin yol açtığı bu olumsuz renk etkisini azaltmak için
ortama katılan hidrojen peroksidin etkileri de irdelenmiş olup peroksit ilavesi ile hamur
parlaklığının önemli derecede geliştiği bununla birlikte renk açılmasının hamurun
sarılığının azalmasından dolayı olmadığı sonucuna ulaşılmıştır. Bununla birlikte %1
sodyum hidroksit oranı sabit alınıp ortama ilave edilen hidrojen peroksit miktarı ile sarılık
değeri fazlaca değişmezken a* değerinin negatif eksende arttığı yani yeşil rengin artış
gösterdiği tespit edilmiştir.
5. KAYNAKLAR
Ferguson, L. D., 1992, “Deinking Chemistry: Part 1” Tappı Journal Vol.75 (7).
Gurnagul, N., 1995, “Sodium hydroxide Addition During Recycling: Effects on Fiber
Swelling and Sheet Strength” Tappı Journal, Vol. 78 (12).
İmamoğlu, S., 2002, “Atık Kağıt Hamurlarının Formamidin Sülfinik Asit (FAS) ile
Ağartılması” İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi,
Sixta, H., 2006, Handbook of Pulp Volume 2, Wiley-VCH
Tappi Test Methods, 1992, Standart Methods for Pulp and Paper Industries, TAPPI Pres,
Atlanta
Yılmaz, İ., 2002, Renk Sistemleri, Renk Uzayları ve Dönüşümler, Selçuk Üniversitesi
Jeodezi ve Fotogrametri Öğretiminde 30. Yıl Sempozyumu, Konya
1933