Genel olarak, kağıt hamuru ve kağıt yapım endustrisinin ana hammaddeleri, ağac, odun dışı ve bitki dışı (esas olarak atık kağıt) olmak uzere uc kategoride sınıflandırılabilir. Ancak orman kaynakları kıttır ve gunden gune azalmaktadır. Gunumuzde dunya toplam kağıt hamuru tuketiminde odun hamuru, atık kağıt hamuru ve odun dışı kağıt hamuru oranları sırasıyla %63, 34 ve %3’tur.
Odun dışı lif kaynaklarının, ozellikle de otlar, tahıl samanları, mısır sapları, bambu ve kuspenin etkin kullanımı, kağıt yapım hammaddelerinin optimize edilmesinde onemli bir rol oynayacaktır. Diğer yandan, keten, kenevir, jut, kenaf, pamuk, sisal ve abaka gibi yumuşak ağac malzemeler kadar iyi veya onlardan cok daha iyi ozelliklere sahip ağac dışı lifler vardır.
Hamurlaştırma ozelliği, hamurlaştırma işleminde mevcut olan ozellikleri, lif ozelliklerini ve hamurlaştırmanın zorluk derecesini ifade eder. Lif malzemesinin performansı bazı faktorlerle tahmin edilebilir durumdadır. Bu faktorler şu şekildedir;
• Lif iceriklerinin ve bicimlerinin hamurlaştırmada ekonomik olarak uygun olup olmadığı;
• Hamurlaştırma işleminde delignifikasyon derecesi ve lif ayrışması ile ilgili zorluk
• Hamurlaştırma yontemlerinin uyarlanabilirliği ve stok hazırlamanın kolaylıkları
• Kağıt hamurunun rengi, ağartma zorluğu derecesi, boşaltılabilirliği ve dayak performansı.
Odun dışı elyaf malzemeler, kağıt hamuru ve kağıt yapım hammaddesi olarak bazı avantajlara sahiptir. Bu avantajlar;
• Hızlı yıllık buyuyen lif kaynağıdır ve odundan daha az lignin iceriğine sahiptir,
• Udun dışı hamur, daha duşuk kimyasal dozajı ile duşuk sıcaklıklarda uretilebilir,
• Daha kucuk bir fabrika, basitleştirilmiş bir surec vererek, imalat sureclerinde uygulanabilir olabilir,
• Odun hamuru olmayan liflerin dovulmesinin uygulanması kolaydır,
• Tarımsal bakış acısından, odun dışı lifli malzemelerin hamur haline getirilmesi, gıda mahsullerinden ek ekonomik faydalar sağlayabilir.
[h=3]Buyuk Lifli Malzemeler[/h] Buyuk lifli malzemelerin delignifikasyon sureci ayrıca uc aşamaya ayrılabilir. Bu aşamlar;
• Lignin gidermenin ana aşaması,
• Lignin gidermenin tamamlayıcı aşaması
• Ve artık lignin giderme aşaması
Ağac lifi ile karşılaştırıldığında, delignifikasyon işlemi, gramlı saman malzemeleri ile farklıdır. Alkali hamurlaştırma işleminde, gramlı saman malzemelerinin ligninini, yumuşak ağac malzemelerinden daha kolay cozunur. Başlıca nedenler şunlardır:
• Bu tur liflerin lifli yapısı gevşek, lignin iceriği duşuk ve hemiseluloz iceriği yuksektir.
• Graminli saman lifinin hızlı pişirme sureci aynı zamanda ligninin yapısıyla da yakından ilgilidir. Alkali ortamda kolayca iyonize olabilen yuksek oranda fenolik hidroksil ve asit grupları iceren gramlı saman lignini liyofiliktir ve kolayca cozunur.
• Ayrıca, bu lignin, ligninin neden kolayca uzaklaştırılabileceğini acıklayabilen duşuk molekuler ağırlık ve yuksek dağılım ozelliklerine sahiptir.
• Kucuk bir molekuler ağırlığa ve duşuk polimerizasyon derecesine sahip, gramlı saman malzemesindeki hemiseluloz, ana bileşeni alkali cozunur ksilan olan, pişirme işlemi sırasında 100°C’ye yukselen sıcaklıkla kolayca parcalanır ve cozulur, buna lignin-karbonhidrat kompleksi (LCC) iceriğinin azalması eşlik eder. Hemiselulozun cozunmesi aynı zamanda pişirme sıvısının penetrasyonu ve ligninin sindirimi icin kanalı acabilir, boylece ligninin hucre duvarından cıkarılmasını teşvik edebilir.
Ayrıca cimen ve odun ayrımının sebepleri sadece cimenin biyolojik bileşimi değil, aynı zamanda otu oluşturan hucre tipleridir.
• Fiber hucre: Toplam hucre kutlesinin %40-60’ını oluşturan lif hucresi, lif uzunluğu 1,0–2,0 mm (bambu haric) ve capı genellikle 10-20 µm olan, gramlı liflerin en onde gelen hucresidir.
• Parankimal hucre: Parankima hucresi, hammaddede bulunan, şekli ve boyutu değişken olan bir diğer ana hucre turudur. Hucre duvarı ince ve hucre boşluğu buyuktur ve su emilimi fiber hucrelere gore 15 kat daha fazladır, bu da pişirme işleminde sıvı oranını artıracaktır. Ayrıca, parankim hucresinin uzunluğu kucuktur, bu da kağıdın sağlamlığını ve stabilitesini etkiler Bu nedenle, parankim hucrelerinin iceriği ne kadar yuksek olursa, hamurlaştırma değeri o kadar duşuk olur.
• Gemi: Kap, bircok kap elemanından oluşan, bitki tarafından besin ve suyun taşınması icin ana kanaldır. Pişirme işleminde, kap, pişirme sıvısının nufuz etmesi icin ana yoldur. Sıvı kimyasallar once malzemenin bir tarafından kaba, ardından cukurlardan diğer hucreye girer. Ozellikle, sıradan saman hamurundan farklı olarak, bambunun kap elemanları genellikle nispeten buyuktur.
• Epidermis hucresi: Epidermal hucre tipleri uzun hucreli ve kısa hucrelidir. Uzun hucrenin işlevi, hucreler arasındaki bağlanma gucunu artırmaktır; dahası, kısa hucreli silikon hucre, silikanın ana kaynağıdır. Alkali hamurlaştırma işlemi sırasında, silika hucreleri, atık likordeki sodyum silikat iceriğini artırabilen, siyah likorun viskozitesini artırabilen ve alkali geri kazanım işleminde “Silikon Girişimi” tehlikesini artırabilen alkali ile cozulur. Asitle hamurlaştırma yontemi benimsendiğinde, kağıt hamurunda kağıt hastalığına neden olabilecek epidermal hucre bulunur.
• Sklereid: Destekleyici etkiye sahip bir sklerenkima hucresi olan sklereid, kalın ve odunsu sekonder duvarlar ve ortak tek bir cukur ile karakterizedir. Ayrıca, Sclereid lifli olmayan hucrelere aittir ve esas olarak korteks ve ozde, ozellikle bambu lifinde bulunur.
[h=3]Bast Elyaf Malzemeleri[/h] Floemde guclu bir mekanik doku olan bast lifi, esas olarak kenevir ve ağac kabuğundan oluşan bir tur mukemmel lif malzemesidir. Bast malzemeleri, kenevir, keten, jut, kenaf ve benzeri gibi ince ve uzun lifleriyle karakterize edilir. Kenaf sak lifi, kağıt hamuru icin yararlı olan uzun uzunluk, buyuk uzunluk-genişlik oranı ve daha duşuk enerji tuketimi ve kimyasal dozajları gibi avantajlara sahiptir. Bununla birlikte, geniş et kalınlığı lumen oranı (1.73) ozelliği, hamurlaştırma ve cırpma uzerinde olumsuz etkiler yaratabilir.
20 mm’lik ortalama uzunluk, keten lifinin onemli olcude uzun olduğunu gosterebilir ve en uzun lifin uzunluğu 47 mm’ye kadardır. Ek olarak, keten lifi ile ilgili olarak, dış duvar puruzsuzdur, hucre boşluğu kucuktur, her iki uc da kademeli olarak sivri ucludur, tup duvarında son derece az cukur vardır ve enine duğum acıktır. Ayrıca keten lifinin, daha yuksek seluloz iceriği ve daha duşuk lignin iceriği gibi avantajlara sahip olduğu gorulebilir. Bu, sonucta, kimyasal hamurlaştırma işleminde kimyasal dozajın duşuk olduğu, hamurlaştırma işleminin hafif olduğu, hamur veriminin olduğu sonuclara yol acacaktır. yuksektir ve gucu iyidir.
Kenevir lifi, keten lifine benzer, ancak boyu kısalır. Kenevir lifinin ozellikleri, enine duğumlerin, kalın lifli hucre duvarının ve puruzsuz yuzeyin varlığıdır. Tersine, kenevir lifi uzundur ve odunlaşma derecesi keten lifinden daha yuksektir. Bunun yanında kenevir lifinin de hamurlaştırma icin mukemmel bir hammadde olduğu acıktır. Jut lifi, puruzsuz ve parlak yuzeyi ve duzensiz hucre duvarı kalınlığı ile karakterize edilir. Yuksek odunsu derecesi ve lignin iceriği nedeniyle, hamurlaştırma ozellikleri kenevir ve ketenden daha duşuktur.
[h=3]Tohum Kabuğu Elyaf Malzemeleri[/h] Her turlu doğal elyafta, pamuk elyafı, mukemmel esneklik, iyi esneklik, yuksek mukavemet ve seyreltik asitlere ve seyreltik alkalilere karşı guclu direnc ozellikleriyle en yuksek seluloz iceriğine sahiptir. Başka bir deyişle, bu tur malzemeler, kağıt hamuru ve kağıt yapımı icin mukemmel bir elyaftır.
[h=3]Yaprak Lifi Malzemeler[/h] Zengin holoseluloz iceriği (toplam seluloz ve hemiseluloz iceriği) ve zayıf lignin iceriği ile yaprak lifi malzemelerinin kimyasal hamurlaştırma işlemi, orta pişirme koşulları, duşuk kimyasal tuketim ve yuksek hamur verimi gibi guclu yonlere sahiptir.
Kaynakca:
https://www.researchgate.net/publication/339097245_Non-wood_fibers_as_raw_material_for_pulp_and_paper_ind ustry
https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/npprj-2019-0064/html
Yazar: Ozlem Guvenc Ağaoğlu
Odun dışı lif kaynaklarının, ozellikle de otlar, tahıl samanları, mısır sapları, bambu ve kuspenin etkin kullanımı, kağıt yapım hammaddelerinin optimize edilmesinde onemli bir rol oynayacaktır. Diğer yandan, keten, kenevir, jut, kenaf, pamuk, sisal ve abaka gibi yumuşak ağac malzemeler kadar iyi veya onlardan cok daha iyi ozelliklere sahip ağac dışı lifler vardır.
Hamurlaştırma ozelliği, hamurlaştırma işleminde mevcut olan ozellikleri, lif ozelliklerini ve hamurlaştırmanın zorluk derecesini ifade eder. Lif malzemesinin performansı bazı faktorlerle tahmin edilebilir durumdadır. Bu faktorler şu şekildedir;• Lif iceriklerinin ve bicimlerinin hamurlaştırmada ekonomik olarak uygun olup olmadığı;
• Hamurlaştırma işleminde delignifikasyon derecesi ve lif ayrışması ile ilgili zorluk
• Hamurlaştırma yontemlerinin uyarlanabilirliği ve stok hazırlamanın kolaylıkları
• Kağıt hamurunun rengi, ağartma zorluğu derecesi, boşaltılabilirliği ve dayak performansı.
Odun dışı elyaf malzemeler, kağıt hamuru ve kağıt yapım hammaddesi olarak bazı avantajlara sahiptir. Bu avantajlar;
• Hızlı yıllık buyuyen lif kaynağıdır ve odundan daha az lignin iceriğine sahiptir,
• Udun dışı hamur, daha duşuk kimyasal dozajı ile duşuk sıcaklıklarda uretilebilir,
• Daha kucuk bir fabrika, basitleştirilmiş bir surec vererek, imalat sureclerinde uygulanabilir olabilir,
• Odun hamuru olmayan liflerin dovulmesinin uygulanması kolaydır,
• Tarımsal bakış acısından, odun dışı lifli malzemelerin hamur haline getirilmesi, gıda mahsullerinden ek ekonomik faydalar sağlayabilir.
[h=3]Buyuk Lifli Malzemeler[/h] Buyuk lifli malzemelerin delignifikasyon sureci ayrıca uc aşamaya ayrılabilir. Bu aşamlar;
• Lignin gidermenin ana aşaması,
• Lignin gidermenin tamamlayıcı aşaması
• Ve artık lignin giderme aşaması
Ağac lifi ile karşılaştırıldığında, delignifikasyon işlemi, gramlı saman malzemeleri ile farklıdır. Alkali hamurlaştırma işleminde, gramlı saman malzemelerinin ligninini, yumuşak ağac malzemelerinden daha kolay cozunur. Başlıca nedenler şunlardır:
• Bu tur liflerin lifli yapısı gevşek, lignin iceriği duşuk ve hemiseluloz iceriği yuksektir.
• Graminli saman lifinin hızlı pişirme sureci aynı zamanda ligninin yapısıyla da yakından ilgilidir. Alkali ortamda kolayca iyonize olabilen yuksek oranda fenolik hidroksil ve asit grupları iceren gramlı saman lignini liyofiliktir ve kolayca cozunur.
• Ayrıca, bu lignin, ligninin neden kolayca uzaklaştırılabileceğini acıklayabilen duşuk molekuler ağırlık ve yuksek dağılım ozelliklerine sahiptir.
• Kucuk bir molekuler ağırlığa ve duşuk polimerizasyon derecesine sahip, gramlı saman malzemesindeki hemiseluloz, ana bileşeni alkali cozunur ksilan olan, pişirme işlemi sırasında 100°C’ye yukselen sıcaklıkla kolayca parcalanır ve cozulur, buna lignin-karbonhidrat kompleksi (LCC) iceriğinin azalması eşlik eder. Hemiselulozun cozunmesi aynı zamanda pişirme sıvısının penetrasyonu ve ligninin sindirimi icin kanalı acabilir, boylece ligninin hucre duvarından cıkarılmasını teşvik edebilir.
Ayrıca cimen ve odun ayrımının sebepleri sadece cimenin biyolojik bileşimi değil, aynı zamanda otu oluşturan hucre tipleridir.• Fiber hucre: Toplam hucre kutlesinin %40-60’ını oluşturan lif hucresi, lif uzunluğu 1,0–2,0 mm (bambu haric) ve capı genellikle 10-20 µm olan, gramlı liflerin en onde gelen hucresidir.
• Parankimal hucre: Parankima hucresi, hammaddede bulunan, şekli ve boyutu değişken olan bir diğer ana hucre turudur. Hucre duvarı ince ve hucre boşluğu buyuktur ve su emilimi fiber hucrelere gore 15 kat daha fazladır, bu da pişirme işleminde sıvı oranını artıracaktır. Ayrıca, parankim hucresinin uzunluğu kucuktur, bu da kağıdın sağlamlığını ve stabilitesini etkiler Bu nedenle, parankim hucrelerinin iceriği ne kadar yuksek olursa, hamurlaştırma değeri o kadar duşuk olur.
• Gemi: Kap, bircok kap elemanından oluşan, bitki tarafından besin ve suyun taşınması icin ana kanaldır. Pişirme işleminde, kap, pişirme sıvısının nufuz etmesi icin ana yoldur. Sıvı kimyasallar once malzemenin bir tarafından kaba, ardından cukurlardan diğer hucreye girer. Ozellikle, sıradan saman hamurundan farklı olarak, bambunun kap elemanları genellikle nispeten buyuktur.
• Epidermis hucresi: Epidermal hucre tipleri uzun hucreli ve kısa hucrelidir. Uzun hucrenin işlevi, hucreler arasındaki bağlanma gucunu artırmaktır; dahası, kısa hucreli silikon hucre, silikanın ana kaynağıdır. Alkali hamurlaştırma işlemi sırasında, silika hucreleri, atık likordeki sodyum silikat iceriğini artırabilen, siyah likorun viskozitesini artırabilen ve alkali geri kazanım işleminde “Silikon Girişimi” tehlikesini artırabilen alkali ile cozulur. Asitle hamurlaştırma yontemi benimsendiğinde, kağıt hamurunda kağıt hastalığına neden olabilecek epidermal hucre bulunur.
• Sklereid: Destekleyici etkiye sahip bir sklerenkima hucresi olan sklereid, kalın ve odunsu sekonder duvarlar ve ortak tek bir cukur ile karakterizedir. Ayrıca, Sclereid lifli olmayan hucrelere aittir ve esas olarak korteks ve ozde, ozellikle bambu lifinde bulunur.
[h=3]Bast Elyaf Malzemeleri[/h] Floemde guclu bir mekanik doku olan bast lifi, esas olarak kenevir ve ağac kabuğundan oluşan bir tur mukemmel lif malzemesidir. Bast malzemeleri, kenevir, keten, jut, kenaf ve benzeri gibi ince ve uzun lifleriyle karakterize edilir. Kenaf sak lifi, kağıt hamuru icin yararlı olan uzun uzunluk, buyuk uzunluk-genişlik oranı ve daha duşuk enerji tuketimi ve kimyasal dozajları gibi avantajlara sahiptir. Bununla birlikte, geniş et kalınlığı lumen oranı (1.73) ozelliği, hamurlaştırma ve cırpma uzerinde olumsuz etkiler yaratabilir.
20 mm’lik ortalama uzunluk, keten lifinin onemli olcude uzun olduğunu gosterebilir ve en uzun lifin uzunluğu 47 mm’ye kadardır. Ek olarak, keten lifi ile ilgili olarak, dış duvar puruzsuzdur, hucre boşluğu kucuktur, her iki uc da kademeli olarak sivri ucludur, tup duvarında son derece az cukur vardır ve enine duğum acıktır. Ayrıca keten lifinin, daha yuksek seluloz iceriği ve daha duşuk lignin iceriği gibi avantajlara sahip olduğu gorulebilir. Bu, sonucta, kimyasal hamurlaştırma işleminde kimyasal dozajın duşuk olduğu, hamurlaştırma işleminin hafif olduğu, hamur veriminin olduğu sonuclara yol acacaktır. yuksektir ve gucu iyidir.
Kenevir lifi, keten lifine benzer, ancak boyu kısalır. Kenevir lifinin ozellikleri, enine duğumlerin, kalın lifli hucre duvarının ve puruzsuz yuzeyin varlığıdır. Tersine, kenevir lifi uzundur ve odunlaşma derecesi keten lifinden daha yuksektir. Bunun yanında kenevir lifinin de hamurlaştırma icin mukemmel bir hammadde olduğu acıktır. Jut lifi, puruzsuz ve parlak yuzeyi ve duzensiz hucre duvarı kalınlığı ile karakterize edilir. Yuksek odunsu derecesi ve lignin iceriği nedeniyle, hamurlaştırma ozellikleri kenevir ve ketenden daha duşuktur.
[h=3]Tohum Kabuğu Elyaf Malzemeleri[/h] Her turlu doğal elyafta, pamuk elyafı, mukemmel esneklik, iyi esneklik, yuksek mukavemet ve seyreltik asitlere ve seyreltik alkalilere karşı guclu direnc ozellikleriyle en yuksek seluloz iceriğine sahiptir. Başka bir deyişle, bu tur malzemeler, kağıt hamuru ve kağıt yapımı icin mukemmel bir elyaftır.
[h=3]Yaprak Lifi Malzemeler[/h] Zengin holoseluloz iceriği (toplam seluloz ve hemiseluloz iceriği) ve zayıf lignin iceriği ile yaprak lifi malzemelerinin kimyasal hamurlaştırma işlemi, orta pişirme koşulları, duşuk kimyasal tuketim ve yuksek hamur verimi gibi guclu yonlere sahiptir.
Kaynakca:
https://www.researchgate.net/publication/339097245_Non-wood_fibers_as_raw_material_for_pulp_and_paper_ind ustry
https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/npprj-2019-0064/html
Yazar: Ozlem Guvenc Ağaoğlu