Kağıt ve karton üretimi Cilt 1

KAKIT FABRİKALARI SERİSİ 6 KAĞIT 4

MÜNİR KARINCAOĞLU

KASIM 2009 ŞUBAT 2010

Kağıt ve Karton Üretimi, Birinci Cilt, Münir Karıncaoğlu, Şubat 2010 Karşıyaka İzmir, [email protected]

KAGIT VE KARTON ÜRETİMİ Cilt 1 ÜRETİM HATTI

i

ii

ÖNSÖZ Kağıt ve karton üretimini anlamayı sağlayacak bu seri, üç ayrı ciltte verilmektedir. Birinci cilt üretim hattına ayrılmıştır. İkinci cilt, fabrika içinde kullanılan kimyasallar, yardımcı maddeler, donanımlar ve diğer ekipmanlarla ilgilidir. Üçüncü cilt ise yardımcı tesislerle ilgilidir. Kağıt üretimi konusunun pek çok detayları olması nedeniyle bunların her birinin anlaşılabilmesi ve aktarılabilmesi çok zordur. Ülkemiz koşullarında teknolojinin kendisi geliştirilememektedir. Bu nedenle bilgiler dış kaynaklardardan alıntılar şeklinde elde edilmektedir. Türkçedeki en önemli kaynak CASEY tarafından yazılan ve SEKA tarafından tercüme edilen üç ciltlik eserdir. Bu gün bakıldığında teknolojik olarak çok geride kaldığı görülmektedir. Fabrikalar kendi içindeki detayları tam olarak dışarıya yansımamaktadır. Çoğunlukla bu bilgilerin eskidikleri için kopyalanmaları mümkün değildir. Kağıt fabrikalarının dışa açıkmış gibi görünmelerine rağmen adeta soyutlanma derecesinde kapalı olmaları, onların gelişmeleri önündeki en büyük engeldir. Elbette fabrikaların sırları olmak durumundadır. Bu sırlar uzun elekle, vakum sistemiyle veya kurutma grubuyla ilgili olmamalıdır. Kağıt eğitimini verecek, üniversiteler dışında özel kurslar bulunmamaktadır. Tappi dokümanları güncel olmalarına rağmen çok pahalı ve özel kağıt dili ile, İngilizce olarak yazılmıştır. Anlaşılmaları için hem ingilizceyi, hem de kağıdı bilmek gerekmektedir. Bu kitap aynı serideki diğer kitaplar gibi konuyu belirli ölçüler içinde anlatmaktadır. Okuyanlara yardımcı olması dileğiyle. Münir Karıncaoğlu, Elektrik Mühendisi 10 Şubat 2010

iii

iv

BÖLÜM 1

GİRİŞ “Dönüşümlü Kağıt İşletmeciliği Temel Bilgiler” adlı kitapta, kağıt fabrikalarında kullanılan terimler anlatılmaya çalışılmıştı. Bu terimler insanlara kağıt fabrikaları içinde ortak bir dilin olduğunu söylemektedir. Bu dil anlaşılmadan kağıt fabrikası içinde diğer konuları öğrenmek ve iletişim kurmak zorlaşmakta ve yıldırıcı olmaktadır.

Kendine

özgü

kağıt

terimleri

oluşturmuş

fabrikalara

bile

rastlanmaktadır. Kağıtçılık dili, sanki yabancı bir ülkenin dili kadar çok sayıda terimi içinde barındırmaktadır. Diğer dillerde de kağıt ile ilgili terimler özel sözlükler hazırlanacak kadar geniştir. Kağıt

fabrikalarında,

temel

kavramları

öğrenmeden

işe

başlanması,

yeni

çalışmaya başlayacakları korkutmaktadır. Eski çalışanlardan bazıları ise konuları birleştiremedikleri, için kendilerine söylendiği kadarıyla işe katılım sağlamaktadır. Eğitimin amacı bireyden azami ölçüde yararlanmak ve onun verimliliğini arttırmaktır. Oysa eğitim ihmal edilmektedir. Daha önceki “Kağıt Fabrikaları” serisinde çıkan tüm kitaplarda, mümkün olduğu kadar kavramlar ön plana alınmıştır. Kavramın kendisi öğrenilmeden bir konunun anlaşılması

zorlaşmaktadır.

Bazı

olayların

oluşum

mekanizmaları

da

açıklanmalıdır. Ortak amaç, her alanda bilgi yoluyla verimliliğin sağlanmasıdır. İşletme içinde bilgi aktarımı genellikle yapılmamakta veya yapılamamaktadır. Eğitim, kişilerin görerek öğrenmesine kalmaktadır. Burada kasıt aramak da gereksizdir. Günün uğraşıları yorucu ve bazen streslidir. Oysa eğitim ortamı daha rahat olmak durumundadır. Bilenle bilmeyenin, uygulayanla uygulamayanın, gelişenle gelişmeyenin birbirinden ayrılmaları ve eksikliğin tespit edilip, kişiye uygun çözümler aranması gerekmektedir. Bilgi birikimi fabrikalardaki çalışma süresiyle ilgiliymiş gibi görülmekte ve tecrübeli

görülenlerin

bildikleri

varsayılmaktadır.

Hatalar

bu

düşünceden

kaynaklanmaktadır. Detaylar yazılı metinlerde saklıdır. Yazılı metinlerden bilgi 1

almak yok denecek kadar azdır. Ya kitap yoktur, ya da olanlar özel kitaplıklarda durmaktadır. Görerek öğrenilmiş bazı değersiz bilgiler, bu sayede fabrikadan fabrikaya taşınarak çoğalmaktadır. İşletme içinde eğitimsizliğin ortaya çıkması sadece

sorunlar

ortaya

çıktığında

ve

olaylar

mercek

altına

alındığında

farkedilmektedir. Bu durumda ise çözüm üretmek yerine kişiler hakkında hüküm verilerek veya onlar defterden silinerek yola devam edilir. Eksikliğin giderilmesi, yani kök nedenin düzeltilmesi, genellikle unutulmaktadır. Kağıt konusunda eğitim kurumlarının olmaması üzücüdür. Kitabın içindeki bilgiler, eski çalışan teknisyenlerle, yeni işletmeye başlayan mühendislere kaynak oluşturmaktadır. Bu kitapta temel terimlerin bilindikleri varsayılmaktadır. İlk kitapta çok az değinilen “nasıl çalışır” konuları bu kitapta ağırlık basmaktadır. Her konudan elbette daha geniş kapsamlı yeni bir kitap çıkartılabilir. Fakat bu tür bilgiler, daha çok TAPPI gibi kuruluşların hazırladığı detaylı çalışmalardan elde edilmelidir. Detaylara yönelecek kişilerin bu yayınları okumaları tavsiye edilir. Çeşitli türkçe kağıt terimlerinin ingilizce karşılıkları da verilmeye çalışılmıştır. Bu konuda ayrıca İngilizce-Türkçe sözlük hazırlanmaktadır. Bunun amacı uluslar arası literatürün takibi sırasında kelimelere aşina olunmasını sağlamaktır. Türkiye’de selüloz üretimi, bir fabrika dışında olmadığından kitapta selüloz üretimi

hakkında

bilgi

verilmemiştir.

Fakat

bir

kağıt

fabrikasında,

kağıt

konveyöründen, bobin makinasına kadar olan ekipmanlar ve ekipman grupları görülebilecektir. Bunlar yapılırken, yeri geldiğinde “Kağıt Fabrikaları” serisinde çıkan diğer kitaplardan alıntılar yapılacaktır. Kitap birden fazla ciltten oluşmakta ve ilk ciltte üretim hattı verilmektedir. Diğer ciltler bu kitabı tamamlayıcı özellikte olacaktır. Resimlerdeki ekipmanların hangi firmaya ait oldukları dikkate alınmamalıdır. Bu resimler eldeki çeşitli kaynaklardan temin edilmiştir. Çeşitli şemalar ise bilgisayar yazılımlarıyla üretilmiştir. Konuların hazırlanmasında kullanılan kaynaklar, kitabın sonuna eklenmiştir. Türkçe kaynak bulunması zor olduğu için TAPPI ve diğer dış kaynaklardan alıntılar yapılmıştır. Bunun nedeni bilgilerin doğru olmasına gösterilen özendir. 2

Ham madde Türkiye selülöz kaynakları kıt olan bir ülkedir. Bu nedenle selülöz üretimi (bir fabrika

dışında)

yapılmamaktadır.

Selülöz

üretimi

başlıbaşına

büyük

bir

organizasyondur. Fabrikanın kullanabileceği orman alanları, kütüklerin fabrikaya nakli ve işlenmesi yoğun çabalar ve büyük yatırımlar gerektirir. Bu tür fabrikalar ham madde kaynaklarına yakın olmak için orman içine ve nehir kenarına kurulmuşlardır. Bazıları nakliyeyi nehir üzerinden kütüklerin nehre atılmasıyla yapmaktadırlar. Bu nedenle çalışma alanı çapı oldukça büyük olmaktadır. Bu tür yatırımların bütçesi olağan üstü büyüktür. Oysa

hurda

kağıdın

ham

madde

olarak

kullanılması

fabrika

alanını

küçültmektedir. Özellikle oluklu kağıt hurdaları (OCC=Old Corrugated Cardboard) ham madde kaynağı olarak kullanılmaktadır. Selülözde olduğu gibi bu fabrikalar da ham madde kaynaklarına yakın olmak isterler. Bu nedenle büyük şehirlerin kenarını tercih ederler. Bu şehirlerde ortaya çıkan atık kağıt bireysel toplayıcılarla çok geniş ve karmaşık bir yapıdadır. Marketler, matbualar, kentlerin belediye çöplükleri ve çöp bidonları ham madde temini için kullanılan kaynaklardır. Bunlar yetmediğinde komşu şehirler ve en sonunda diğer ülkeler kullanılan ek alanlardır. Ülkemizde bazı fabrikalar selülöz ithal ederek çalışırlar. Bunlar genellikle fotokopi kağıtları, kartonlar ve temizlik kağıtları üretirler. Ham madde olarak selülöz pek çok ülkeden ve pek çok ağaç türünden sağlanır. Doğrudan selülöz kullanan fabrikalar, bunları bir karışım veya reçete olarak kullanırlar. Bazılarında ikincil elyaf (Secondary fiber) olarak da adlandırılan hurda kağıt, reçetede katkı maddelerinden biri olarak kullanılır. İşlenerek belirli oranlarda selülöz hamuruna karıştırılır. Selülöz ilk gruplandırma olarak esmer ve bayaz selülöz diye ayrılır. Bir diğer gruplandırma

ağacın cinsine bağlı olarak uzun ve kısa elyaflı selülözler olarak

yapılır. Başka bir gruplandırma selülözün elde edilmesiyle ilgilidir. Kimyasal selülöz, yarı kimyasal selülöz ve mekanik selülöz olarak sınıflandırma yapılır. En nihayetinde ayni ağaç türünde olmasına rağmen, selülözün menşei de, yani ülkesi de sınıflandırmada rol oynar.

3

Kağıt üretimi için elyafın bu kadar çok kaynaktan üretilmesi son yıllarda çevre ve enerji temini gibi konuların zorlamasıyla ve talepteki yoğunluk nedeniyle olmaktadır. Kağıt üretiminde geri dönüşüm dünya da % 50 nin üzerinde seyretmektedir (Bakınız Tablo 1.1). Fiili üretim ise % 50 civarındadır. Konu hurda kağıt olduğunda, hurda kağıdın sınıflandırılması da gerekmektedir. Gazete kağıdından veya oluklu kağıtlardan fotokopi kağıdı üretilemez. Sınıflandırmada 5 temel grup bulunmakta ve bu grupların altında, 80 civarında alt grup bulunmaktadır. Ana gruplar aşağıda verilmiştir: 

Karışık hurda,



Oluklu ambalaj hurdaları, (OCC)



Eski gazete kağıtları, (ONP=Old Newspapers)



Selülöz alternatifi hurdalar, (beyaz basılmamış matbua artıkları ve kenar

ıskartaları

bu

sınıftandır

ve

oldukça

kıt

ve

pahalı

ham

maddelerdir.) 

Yüksek vasıflı matbua artıkları

Selülöze göre hurda kağıt işlem basamakları, kirlilikler nedeniyle daha fazla olmaktadır. Selülözden kağıt imalatında önemli noktalar, elyaf karışımındaki oranlar ve öğütmedir. Hurda kağıtta kirlilikler, toplama ve cinslerine göre ayırma sırasında azaltılsa da, hurda balyalarında % 5 lere varan oranda kirlilik görülmektedir. Bu değerler laboratuar analizlerinde daha kesin rakamlarla tespit edilebilir. Cinslerine ayırmada da yoğun işçilik nedeniyle ayırma mükemmel olmamaktadır. Giderek ayırma sorunları atmaktadır. Dönüşüm Dönüşüm toplama oranı % kullanım oranı ABD 56 37 İngiltere 64 77 Avrupa 65 49 Tablo 1.1 Dönüşümlü kağıt toplama ve kullanma oranları Ülke

(Kaynak: AF&PA ve CPI Fact Sheet, ABD ve İngiltere 2007, Avrupa 2006) Hurda

kağıt

kullanan

fabrikaların

artması

ham

maddeye

olan

ihtiyacı

körüklemekte ve fiyatlar artmaktadır. Sonuç olarak hurdanın daha karışık ve yabancı maddelerin daha özensiz ayrılmasına neden olmaktadır. İşte bu durum hurda ile çalışan fabrikaların önündeki en büyük handikaplardandır. Kağıt 4

fabrikalarında hamur hazırlama kısmının tasarımında, kirliliklerin türleri ve oranları

önemlidir.

Bu

konularda

bile

Türkiyede

hatalı

verilerle

yatırım

yapılmaktadır. Sürekli hurda kağıt döngüsü de karşılaşılan ikinci büyük handikaptır. Sürekli hurda

kağıdın

dönüşümü

dayanımları

azaltmakta

ve

ölü

elyaf

miktarını

arttırmaktadır. Tüm bu sorunlar hurda kağıt işleyen fabrikalarda verimsizliğe neden olmaktadır. Şekil 1.1 de hurda kağıt işleyen bir balya presi görülmektedir.

Şekil 1.1 Hurda kağıt presleme tesisinden bir görünüş

Kağıt üretimine genel bakış Bu

gün

kağıt

üretimi

geçmişten

farklı

bir

teknikle

yapılmaz.

Hamurun

hazırlanması, safiha oluşturma, presleme, kurutma, tutkallama ve kalenderleme aşamaları vazgeçilmez yöntemlerdir. Bunun yanında son iki yüzyıldır değişen şey deytaylardır. Her süreç bugün bile araştırma konusudur. En azından ekolojik konulara ilgi fazladır. Elyafla kullanıcı arasındaki zincir buna katkı sağlamaktadır. Zincirde kağıt sanayii ve ona ham madde, kimyasallar ve ekipmanlar sağlayan firmalar yanında matbualar, mürekkep ve baskı makinaları yapanlar ve satanlar da bulunmaktadır. Hurda kağıt dönüşümü hızla gelişmektedir.

5

Araştırma ve geliştirme ekonuları aşağıda verilmektedir: 

Girdileri (ham madde, enerji, su ve kimyasallar) ve gürültüyü azaltmak,



Çalışma sürelerini ve ekipman ömrünü uzunlaştırmak,



Kağıt kalitesini ve dönüşümü geliştirmektir.

Bunlar yapılırken aşağıdaki konular ön plana alınmaktadır: 

Üretim sürecini anlamak, yakından ve detaylarıyla incelemek



Gramajları düşürerek aynı kalitede ve işi yapacak üretim yapmak,



Hurda kağıt girdisini arttırmak,



Elyafla dolgu ve kaplama maddelerini değiştirerek kaliteyi arttırmak,



Yanki kurutucularda ve elekte güvenli çalışma koşulları yakalamak,



Makinanın aşınmaması için yeni yöntemler geliştirmek,



Çalışanların sayısını azlatmak

Araştırma ve geliştirme için kullanılan araçlar ve bilimsel konular aşağıdadır: 

İleri ölçme sistemleriyle süreç analizleri yapmak,



İleri kontrol teknikleri kullanarak süreçlerin simülasyonu yapmak,



Kağıt elyaflarının biçimsel özelliklerini araştırmak,



Kimyasalların işlevselliğini geliştirmek,



Sonlu elemanlar yöntemi ve hesaplamalı akışkanlar dinamiğini kullanmak



Mikro ve nano düzeyde görsel teknikler geliştirmek,



Malzeme bilimini kullanmak.

Kağıt üretiminde kullanılan ürünler şunlardır: 

Elyaflar, o

Kimyasal ve mekanik selülözler,

o

Hurda kağıtlar,



Dolgu maddeleri ve pigment boyalar,



Kimyasal katkı maddeleri,



Kaplama kağıtta kullanılan pigmentler.

Kağıt yapımı ham maddelerin işlenmesiyle başlar. (Şekil. 1.2)

6

Hurda Kağıt

Döküntü sistemi Elekaltı

Mekanik Sel. Kimyasal Sel.

Hamur

App.

Kağıt

Kapla -

hazır-

Flow

Maki-

ma ve

nası

diğer.

lama

Dolgu Kimyasallar Kaplama

Şekil 1.2 kağıt üretiminin aşamaları Tüm maddelerinin kullanımında optimum değerler hedef alınır. Katkı maddeleri fabrikaya hazır veya hazırlanmak üzere gelir. Ham maddenin hazırlanmasında, ihtiyaçlar

yapılacak

işlemleri

belirler.

Selülöz

kullanımı

hamur

hazırlama

bölümünüde ekipmanların azalmasını sağlar. Bu da, daha az enerji kullanımı demektir. Hurda kağıdın selülözden ucuz olması ona olan talebi arttırmaktadır. Elyafın hazırlanması makina bütesinde son bulur. Hamur hazırlamayı, makina yaklaşım bölgesi (approach flow) takip eder ve hamur kasasıyla son bulur. Bu bölgenin görevi: 

Farklı kimyasalları dozajlamak ve karıştırmak,



Hamur kasasına sürekli, kaliteli ve düzenli hamur akışını sağlamaktır.

Kağıt makinasının görevi kullanıcının talep ettiği kağıdı veya kartonu üretmektir. Kağıt veya kartonda, makina yönünde ve eninde özelliklerin düzgün olması istenir. Kağıt makinasında aşağıdaki bölümler bulunur: 

Hamur kasası,



Elek bölümü,



Pres bölümü,



Kurutma bölümü, 7



Tutkal presi,



Bazen kaplama bölümü,



Kalender,



Mal sarıcı

Buradan sonra kağıt tamponla alınarak müşteriler için bobin makinalarında işlenir. Genellikle ve ekonomik nedenlerle kaplama ve süperkalenderleme makina dışında yapılır. Bu gün kağıt makinası bölümleri olarak yaygınlaşmaktadır. Üretim sırasında oluşan döküntüler ve elek altı sularındaki elyaflar geri kazanılır. Elek altı suyu (White water) makinada ve yaklaşım bölgesinde kullanılır. Taze su fıskiyelerde gereklidir. Kağıt üretim hattı boyunca, üretimin gereği, kesafette sürekli değişme olur. Düşük, orta ve yüksek kesafet terimleri sıklıkla kullanılır ve kullanım yerine göre anlamı değişkendir. (Tablo 1.2) de kesafetler işleme göre verilmektedir. Kesafetin içinde dolgu maddeleri de bulunmaktadır.

Yapılan işlem Pulperleme

Düşük kesafet

Orta kesafet

Yüksek kesafet

6 ve altında

6-12

12-18

Eleme

1,5 ve altında

1,5-4,5

-

Temizleme

1,5 ve altında

1,5-2,5

2,5-6

Beyazlatma

-

10-15

25-35

Öğütme

3 ile 6 arası

10-15

28-35

Hamur kasası

2 nin altında

-

2 nin üstünde

Tablo 1.2 Çeşitli işlemlerde kesafetin anlamı

8

BÖLÜM 2 HAMUR HAZIRLAMA Giriş Hamur hazırlama bölümünde çeşitli kaynaklardan gelen ham maddeler, yani ham elyaf, hamur haline getirilerek, kağıt üretebilecek özelliklerde işlenir. Kağıt hamuru doğrudan selülözden olduğu kadar, hurda kağıttan da elde edilir. Çeşitli türde kağıt ve karton üretilmesi nedeniyle, kağıt hamuru da çeşitlilik gösterir. Elyaf ham maddesi dökme olabileceği gibi, balyalar halinde veya entegre selülöz fabrikalarında olduğu gibi, hamur halde kullanılır. Kağıt makinasına geldiğinde, özellikleri son derecede sabit, içine çeşitli katkı maddeleri ve kimyasal maddeler katılmış halde, belirli kesafette ve kalitede özellik kazanmış olur. Bu özellikleri kağıdın kalitesini ve makinanın sorunsuz çalışabilmesini sağlar. Hamur hazırlama bölümünde, birbiri ardına sıralanmış çeşitli işlem kademeleri bulunur. Her bir kademenin ve ekipmanın verimliliği ve güvenilirliliği kendi tasarım özellikleri yanında kesafet, kirlilik (rejek), gibi hamurun özelliklerine de bağlıdır. Ayrıca hamura katılan kimyasallar ve diğer katkı maddeleri de verimlilik ve kalitede etkilidir. Bazı işlemler tek kademede tamamlanırken, diğerleri birden fazla kademede tamamlanır. Bir kısım işlemlerde, hamura istenilen özellik kazandırılırken, ek özellikler veya olumsuzluklar ortaya çıkar. Hamur hazırlama sistemindeki işlemleri belirleyen, kullanılan ham maddenin özellikleri ve üretilecek kağıdın özellikleridir. Hurda kağıttan elde edilen kağıtlarda elyafın temizliği ve yabancı maddelerin uzaklaştırılması önemlidir. Kimyasal selülözlerde ise düğümlerin açılması için refinerlerde öğütme yoluyla elyafın işlenmesi önem kazanır. Bir hamur hazırlama ünitesinde aşağıdaki gibi üç ana işlem basamağı söz konusudur (Şekil 2.1): 

Elyafın üretilmesi 9



Elyafın geri kazanılması



Atıkların işlenmesi

Şekil 2.1. Hamur hazırlamada işlemlerin gruplandırılması



Elyafın

üretilmesi:

Ham

elyafı

girdi

olarak

kullanmak

yoluyla,

kağıt

makinasında kullanılacak hamurun elde edilmesi için gereken işlemler olarak özetlenebilir. Bu işlemler arasında aşağıda adı geçenler bulunmaktadır: Ham elyaf kümelerinin bağımsız elyaflara ayrılması (pulperleme), elyaflardan kirliliklerin ayrılması (temizleme), elyaftan suyun ayrılması (teksif), elyafın işlenmesi ve kalan kirliliklerin ayrılması. 

Elyafın geri kazanılması: İyileştirme sürecinde atılan elyaflı sudan, diğer katı maddeler ayrıştırılır, suyun içindeki kirlilikler alınır. Burada ayrıştırma işlemi devam etmektedir.



Atıkların ayrılması: Hem ekonomik hem de ekolojik nedenlerle atık suyun içinden katı maddeler alınarak su ayrıştırılır. Kağıt türüne göre bir miktar su geri döndürülerek yeniden kullanılır. Kalan su atılır.

10

Hamur hazırlama ünitesinde detayları ilerdeki bölümlerde verilecek olan bir dizi elyaf hazırlama işlemi yapılır. Aşağıda özet olarak çeşitli işlem basamakları ve bunların yapılış amaçları verilmektedir: 

Hamurun elde edilmesi ve elyaflarına ayırma: Ham elyafın sulandırılarak hamur hale getirilmesi sonucu pompa ile basılabileek kıvam elde edilir. Burada kesafet % 1 ile % 6 arasında değişmektedir. Bunun sonucunda gerekiyorsa hamur elyaflara ayrılır. Hurda kağıt işlenmesinde kağıt dışı parçacıklar ve mürekkep parçacıkları elyaflardan ayrılmalıdır. (Slushing, deflaking)



Eleme (Screening): Hamur içinden şekil, büyüklük ve istenmeyenler gibi ayrılması istenilenleri ayırma işlemi.



Fraksinasyon (Fractionation): Elyafları istenilen kriterlere göre, genellikle uzunluklarına göre ayırma işlemi.



Santrfüj

temizleme

(Centrifugal

cleaning):

Hamur

içindeki

istenmeyen

parçacıkları ayırma işlemi. Genellikle daha yoğun olan cisimler ve düğümler, elyaftan bu yolla ayrıştırılır. 

Öğütme (Refining): Elyafın şeklini, boyunu ve yüzeyinin yapısını değiştirmek için yapılan işlem.



Seçici yüzdürme veya seçici flotasyon (Selective flotation): Hamurdan elyaf içindeki farklı yüzey özelliklerine sahip, (hidrofobik) ıslatılamayan parçacıkların yüzdürmeyle ayrıştırılması işlemi.



Seçici olmayan yüzdürme veya flotasyon (Nonselective flotation): Sudan katı parçacıkların ayrıştırılması işlemi.



Beyazlatma, renk giderme (Bleaching): Sarı veya esmer elyafa gerekli parlaklık ve ışık özelliğinin kazandırılması işlemi.



Yıkama (Washing): Çok küçük katı parçacıkların hamurdan ayrıştırılması işlemi.



Su alma (Dewatering): Hamurdan su alınması işlemi.



Dispersiyon

(Dispersing):

Kirlilik

ve

yapışkan

maddelerin,

mürekkep

parçacıklarının kağıtta görülmemesi için boyutunu küçültme işlemi. 

Büteye alma ve karıştırma (mixing and storing): Düzgün bir hamur karışımı elde edebilmek ve bunu depolayabilmek için, hamurun üzerinde karıştırıcı takılı bütelere alınması.

11

Hurda kağıt işlenmesinde ayrıştırma işlemlerinin önemi büyüktür. Hurda kağıt hamurunun içinde aşağıdaki yabancı maddeler bulunmaktadır: 

Kağıt üretimi sürecinde bazı kimyasal maddeler kullanılır. Bunlar boyalar, kaolin gibi dolgu malzemeleri, kağıdın üzerine kaplanan kaplama malzemeleri ve çeşitli amaçlar için kullanılan kimyasallardır.



Kağıda sonradan tabaka halinde uygulanan mürekkepler, vernikler, folyolar, tutkallar ve parafin türü maddelerdir.



Kağıdın kullanımı sırasında, toplanırken veya depolanırken üzerine yapışan zımbalar, teller, cam kırıkları, kum ve çimento artıklarıdır.

Katı parçacıklar hurda kağıt içinde çok çeşitli türlerde ve değişik özelliklerde bulunurlar. Ayırma için seçilen kriterler elyaf kaybını önleyecek türde, kaliteli elyafın özelliklerinden farklı olmak durumundadır. Bunlardan bazıları, parçaların büyüklüğü, şekli, bozunma özellikleri, yoğunluğu ve hidrofobik özellikleridir. Aşağıda Tablo. 2.1 de kirlilikler yoğunluk ve parçacık büyüklüğüne bağlı olarak sınıflandırılmıştır.

Metal

Yoğunluğu g/cm³ 2,7-9

Parçacık büyüklüğü 1 mm den büyük

Kum

1,8-2,2

1 mm den büyük

Dolgu ve kaplama

1,8-2,6

0,001-1 mm arası

Mürekkep

1,2-1,6

0,001-1 mm arası

Yapışkanlar

0,9-1,1

Parafinler

0,9-1,0

Straforlar

0,3-0,5

0,001-1 mm arası 0,001-0,01 mm arası 0,1 mm den büyük

Plastikler

0,9-1,1

0,1 mm den büyük

Kirliliğin türü

Tablo 2.1 Hamur içindeki kirliliklerin özellikleri Yukarıda belirtilen kirliliklerin, makinanın düzgün çalışması ve kağıt kalitesi açısından hamurdan uzaklaştırılmaları gerekir. Dolgu maddeleri bir dereceye kadar hamur tarafından tolere edilebilirler. Aşağıda Şekil 2.2 de parçacık büyüklüklerine göre ayırma işlemleri verilmektedir.

12

Mükemmel

Kirliliği ayırma yöntemi

DAF

Eleme

Yıkama

Seçici olmayan yüzdürme

Santrifüj temizleme

Kötü Kirliliğin büyüklüğü mm Şekil 2.2 parçacık büyüklüğüne göre ayırma yöntemleri



Seçici olmayan yüzdürme, (buna çözünmüş havalı flotasyonda denir) sudan küçük parçacıkların alınmasınında oldukça etkilidir. (DAF)



Yıkama yoluyla temizlikte çok küçük parçacıklar elyaftan uzaklaştırılır. Bu işlemde kullanılacak suyun miktarı ve özelliği verimlilik açısından önemlidir.



Seçici yüzdürmede suyu bünyesine almayan türde strafor gibi parçacıklar, farklı parçacık büyüklüğü aralığında sudan ayrıştırılırlar.



Eleme ise (Screening) daha büyük ve kübik parçacıkların ayrılmasında oldukça etkili bir yöntemdir.

Bazı parçacıkların uzaklaştırılmaları oldukça zordur. Bunlar yapı olarak çok küçük parçalarla, naylon parçaları gibi büyük alana sahip veya yapışkanlar gibi esnek deforme olabilen parçalardır. Kademeli temizleyiciler sudan ağır ve büyük parçacıkların ayrıştırılmasında etkili ekipmanlardır. İlerleyen bölümlerde hamur hazırlama ünitelerinde kullanılan ana üretim süreçleri ve bu süreçlerin çalışma mantıkları verilecektir. Bu süreçlerde kullanılan ekipmanlar

da

görülebilecektir.

Bu

ekipmanlar

kullanılan

ham

maddenin

özelliklerine göre değişkenlik göstermektedir.

13

HAMUR HAZIRLAMA BÖLGESİNDE KULLANILAN ANA ÜRETİM SÜREÇLERİ VE EKİPMANLARI

Ham maddenin beslenmesi Ham madde beslemesinde ana amaç, üretim tonajına uygun miktarda ham maddeyi pulpere aktarabilmektir. Besleme pulper tipine bağlı olarak kesikli veya sürekli olabilir. Kağıt ham maddesi olan selüloz veya hurda kağıt, balyalar halinde veya dökme olarak beslenir. Entegre kağıt fabrikalarında selülöz fabrikasından hamur olarak besleme yapılır. Öyle bile olsa, özellikle duruşlarda döküntülerin işlenmesi için pulpere ihtiyaç bulunur. Selülöz ve hurda balyaları tellerle bağ yapılırlar. O nedenle bağ tellerinin kesilmesi durumunda ortamdan otomatik olarak uzaklaştırılmaları gerekir. Teller kesildikten sonra gene otomatik olarak rulo haline getiriler ve kolayca ortamdan uzaklaştırılır. Selülöz balyaları küçük olduklarından, balya beslemesinde kesiklilik yaşanmaması için önce selülöz istifleme raflarında yığılırlar. Bu istifleme forklift operatörüne zaman kazandırır. Balyalar buradan teker teker alınarak tel kesme ve tel ayırma ünitesine gelirler. Bu işlemlerden sonra balyalar, kesilmemiş tellerin tespit edilmesi için, manyetik dedektörlü bir bölmeden geçerler. Kusurlu balyaların telleri elle kesilip alınır. Tel ayırma sistemlerinde % 96 oranında bir verimlilik bulunur. Verimliliğe etki eden iki ana unsur makinanın kendisi ve balya kalitesidir. Balyalar 180° döndürülerek alt üst edilirler. Daha sonra da pulpere gönderilmek üzere balya konveyörüne yüklenirler. Kesikli pulperlerde pulpere alınan miktarın bilinmesi gerekir. Bu tür durumlarda bir balya tartım sistemi bulunur. Tel kesme ve besleme konveyörleri çok çeşitli kapasitelerde üretilmektedir. Bazıları saatte 180 balyaya kadar besleme yapabilmektedir. Hurda kağıt işleyen fabrikalarda kağıtlar balyalı veya dökme olarak beslenirler. Bir fabrikada aynı anda her iki yöntem de kullanılabilir. Genellikle balyaların 14

büyüklüğü ve bağ yapıları son derece değişkendir. Bu nedenle otomatik tel kesme üniteleri hurda kağıtla çalışan işletmelerde daha önemli hale gelir. Balya telleri genellikle ortamdan uzaklaştırılır. Kuyruk halatı bulunan düşük kesafetli pulperlerde, kuyruk oluşumuna katkısı nedeniyle teller ortamdan uzaklaştırılmaz. Bu tür tel kesme ünitelerinde de kesim verimi % 96 civarındadır. Kesilmemiş teller elle kesilerek balyanın serbest kalması sağlanır. Aşağıda Şekil 2.3 de bir hurda kağıt balya teli kesme sisteminin resmi görülmektedir.

Tel kesme ünitesi

Balya

Balya

açıcı

Şekil 2.3 Tel kesme ünitesi Otomatik olarak tellerin kesilmesi sonrasında preslenmiş balyanın açılması gerekir. Bunu yapacak olan ünite balya açıcıdır. Gevşek balya konvyör üzerinde belirli bir yükseklikte pulpere gönderilir. Uzaklığı ölçen bir ağırlık ölçü sistemi balya yüksekliğinden ağırlığı yakalamaya çalışır. Konveyör motorunun hız kontrolu, besleme miktarını ayarlamakta kullanılır. Bu sistemler saatte 120 balya besleyebilecek büyüklüklere kadar imal edilirler.

Pulperde hamurun açılması Pulperde

elyaf

açmanın

amacı

kuru

olan

elyaf

kümelerini

ıslatarak

ve

parçalayarak, elyafı tanelerine ayırmak ve onları pompalarla basılabilecek hale getirmektir. Pulper ihtiyacı hamur hazırlama süreçlerinden ilkidir. Pulperleme ihtiyacı kağıt makinasında ortaya çıkan kuru döküntüler için de gereklidir. Bu nedenle çeşitli pulperler üretilmiştir.

15

Puperleme sırasında uygulanan parçalama kuvvetinin, ham maddenin bağlanma gücünün üstünde olması gerekir. Islatma yoluyla elyafları birbirine bağlayan hidrojen bağları zayıflar. Parçalama kuvveti selülözde yaklaşık % 85 ile % 98 arasında azalır. Selülöz içinde bağlayıcı kimyasallar bulunmaz. Hurda kağıtlarda ise bağlayıcılıkta azalma % 60 ile % 80 arasındadır. Hurda kağıtlarda bu nedenle pulperleme sıcak olarak yapılır. Elyafın açılmasının zor olduğu durumlarda pulperdeki hamur sıcaklığı 75 °C nin üzerine kadar çıkartılır. Yaş dayanımın iyice arttığı durumlarda, asit ve baz türü çeşitli kimyasallar parçalamaya yardımcı olarak kullanılır. Elyafın açılması sırasında ortaya çıkan güçler, akmaya karşı direnç, parçacıklarda pozitif ve negatif yönde ivme ihtiyacı ve yapışkanlık nedeniyledir. Akma direnci ve hızlanmaya karşı koyan mukavemetler birlikte çalışarak, kesme gerilimini yaratır. Parçacıklarda ivme görülmesi, atalet momenti nedeniyledir. Pulperde rotor çevresine tutunmanın nedeni yapışkanlık, ivme mukavemeti ve mekanik güçlerdir. Selüloz için pulperde elyaf açma aşamaları şöyledir: 

Ham maddenin belirlenen miktarda pulpere beslenmesi,



Kuru ham maddenin hızla ıslatılması,



Ham maddeyi elyaflarına ayrılacak kadar kuvvet uygulanması



Hamurun boşaltılması

Hurda kağıt işlenmesi durumunda ek bazı işlemlerin yapılması gerekir: 

Tahta parçası, cam ve diğer parçalanabilir katı maddelerin daha fazla parçalanmadan kaba olarak pulperden uzaklaştırılması,



Naylon torbalar, ipler, bez parçaları, yapışkan bantlar, folyolar ve tel parçaları gibi elyaf dışı cisimlerin pulperden alınması,



Beyazlatma yapılacaksa bazı kimyasalların hamura katılması.

Düşük kesafet pulperleri Ham maddeye, üretim kapasitesine ve kirlilik miktarına göre pulper tipi ve hamur kesafetleri değişmektedir. Kesafetler % 5 ile % 28 arasında değişmektedir. 16

Pulperleme süresi 5 dakika ile 40 dakika aralığındadır. Pulperler genellikle paslanmaz çelikten ve düşey konumludur. Tabandaki pulper bıçağı hamuru kesmeye yarar. Pulperin duvarlarına, çarpma elemanları yerleştirilmiştir. Pulper tabanına doğru hamuru ve atıkları yönlendirici klavuz parçalar bulunur. Bu parçalar hamuru pulper duvarlarına doğru yönlendirir. Şekil 2.4 de düşük kesafetli bir pulper kesiti ve hamur hareketi görülmektedir.

halat

Çöp kapanı Kuyruk kesici

Hamur

Tahrik

çıkışı

Şekil 2.4: Düşük kesafet pulperi Düşük kesafet pulperleri tabanda düz bir bıçağa sahiptir. Bıçak çevresinin çizgisel hızı saniyede 15-20 metre arasındadır. Bu tür pulperler % 4-6 arasındaki kesafette çalışırlar. Tabanda bıçağın altında hamurun geçmesi için 6-20 mm deliğe sahip bir elek bulunur. (Şekil 2.5)

Şekil 2.5 Düşük kesafet pulperi bıçak ve eleği

17

Bu tür pulperlerde çalışma sürekli veya kesikli olabilir. Hurda kağıt işlenmesi durumunda sürekli pulperlerde tabana çöken aşırı kirlilikler pulperin çalışmasını ve kaliteyi olumsuz etkilr. Şekil 2.6 da pulper dibindeki çöpün alınma yöntemi görülmektedir. Pulper içindeki ağır katı çöpler, çöp kapanına merkezkaç kuvvetiyle savrulur ve dışarı çıkamaz. Çöp kapanının tabanında ardışık iki adet pnömatik zaman kontrollu sürgülü on-off vana bulunur. Ağır çöpler bu vanalar aracılığıyla çöp miktarına bağlı olarak zaman ayarıyla aşağıya dökülür. Kapana dolan kirli hamur ise buradan disk seperatöre gelir. (Buna türbo seperator da denmektedir, bir tür yatay pulperdir.) Disk seperatörün iki işlevi bulunur. Birinci amacı temiz hamurla, kirli hamuru ayırmaktır. İkinci amacı ise deflaker gibi çalışıp parçalamamış elyaf kümelerinin boyutunu küçültmektir. Disk seperatör temizlenmiş hamuru geri alarak, kalan kirli ve halâ parçalanmamış hamuru döner sepetli eleğe gönderir. Döner sepetli elek bu karışımın içinden rejekleri alarak, kalanları pulpere boşaltır.

Döner sepetli elek

halat Disk seperatör hamur Kuyruk kesici

Hamur çıkışı

Çöp kapanı

Şekil 2.6 Çöp kapanı ile çöpün pulperden alınması (Voith) Pulper içine sarkıtılan halat bir başka kaba temizleme işlemi yapar. Naylon torbalar, folyolar, kumaşlar, ipler ve balya tellerini toplar. Oluşan kuyruk zaman ayarlı olarak pulperden dışarıya çekilir. Kuyruk oluşumu sürekli, belli bir çapta yapılmalıdır. Pulper tahrik sistemi ve hamur kalitesi kuyruk uzamalarından ve 18

kalınlaşmasından etkilenir. Böyle durumlarda kuyruk kopar ve pulperden alınması gerekir. Bunun için pulper durdurulur ve kuyruk çıkartılır. Üretim sırasında oluşan kuyruk kolay taşınabilmesi için hidrolik bir makasla periyodik olarak kesilir. Orta ve yüksek kesafet pulperleri Orta

kesafet

pulperlerinde

kesafet

%

12

civarındadır.

Yüksek

kesafet

pulperlerinde ise, kesafet % 19 lara kadar çıkar. Her iki pulper türünde de rotor bir çam ağacına benzer. Tabanda elek bulunmaz. Çünkü pulper kesikli (beç usulü) çalıştırılır. Çevrenin çizgisel hızı saniyede 12 ile 17 metredir. Bu tür pulperler hurda kağıtta kullanılmaktadır.

Şekil 2.7 de yüksek kesafet pulperi

görülmektedir.

Hamur çıkışı

Şekil 2.7 Yüksek kesafet pulperi Her beçte telleri alınmış ve açılmış hurda balyası ve gerekli su pulpere yüklenir. Pulperde parçalama süresi ham maddeye bağlıdır. Genllikle 15-20 dakika civarı açma için yeterlidir. Bu süre tecrübe ile daha iyi belirenir. Yüksek kesafet pulperinden

hamurun

indirilmesi,

akışkanlığın

kolaylaştırılması

ve

eleme

yapılabilmesi için hamura su ilave edilmesisi gerekir (Şekil 2.8) . 19

Yeterli elyaf açılımı sağlandıktan sonra, kesafeti düşürmek için hamura su ilave edilerek karıştırılır. Kesafeti düşürülen hamur disk seperatöre gönderilir. Burada kaba eleme ve elyaf açma işlemi yapılır. Uygun olan hamur disk seperatörden pulper boşaltma bütesine (Dump Chest) gönderilir. Kirli hamur ise önce bir ara tankta kesafeti düşürülür ve oradan döner sepetli eleğe alınır. Döner sepetli elekte rejekler ayrılarak temizlenen hamur disk seperatöre geri gönderilir. Ayrılan rejeklerin suyunun iyi alınması gerekir. Atılacak rejeklerden su alınmazsa katı atık bölgesinde sularını bırakarak bu bölgeyi bataklık haline getirir. Çıkan elyaflı su sisteme geri döndürülür.

Yüksek kesafet pulperi su

Disk seperatör Pulper bütesine su

Döner sepetli elek

Ara tank Şekil 2.8 Yüksek kesafet pulperinde çöpün alınması (Voith)

Tambur (Drum) pulperler Üçüncü bir pulper türü tambur (Dum pulper) şeklindeki yatık döner pulperlerdir. Bu pulperlerde çalışma kesafeti % 14% ile % 28 arasındadır. Pulperlerde tahrik çevreden yapılır. Pulper bir miktar çıkışa doğru eğiktir. Bu yapı çimento döner fırınlarının yapısına

veya tromel tür kurutuculara benzer. Daha çok gazete

kağıdı, fluting ve testliner gibi kolay açılabilen türde hurda kağıtlar için kullanılır. Yapışkanların, kirliliklerin ve ince folyo kaplamaları gibi cisimlerin elyaftan ayrılabilmesi çok sınırlıdır. Şekil 2.9 da kurulu bir tesisteki tambur pulper görülmektedir. Türkiyede ki oluklu kağıt üreten kağıt fabrikalarında bu tür pulperler kullanılmamaktadır.

20

Şekil 2.9 Döner pulperler Bu pulperler parçalama yanında kaba eleme de yaparlar. Pulperde birinci bölme parçalama bölgesi, ikinci bölge kaba eleme bölgesidir. Dönüş hızı çevresel olarak saniyede 100 ile 120 metre arasındadır. Tambur çapı 2,5-4 metre aralığındadır. Pulper uzunluğu 30-40 metredir. Uzunluğun üçte ikisi parçalama bölgesidir. Kaba temizlik için kesafet %3 ile % 5 arasında ve delik çapı 6-9 mm dir. (Şekil 2.10).

Tambur pulper

Tambur elek

Balyası açılmış

Ön sulandırma

hurda kağıt İtici

Boşaltıcı Fıskiyeler

Yüksek kesafet çıkışı Hız 1,5 m/s

Hız 2,5 m/s

Şekil 2.10 Tambur tip döner pulperin iç görünüşü Pulper içine, dönerken kenarlarda açılmamış elyafın tutunmasını sağlayacak elemanlar monte edilmiştir. Elyafın açılması iki şekilde gerçekleşir:

21

1. Dönerken duvara tırmanarak geriye düşme parçalamaya yardımcı olur. 2. Düşme sonucu etrefa saçılan su ıslanmayı ve parçalanmayı kolaylaştırır. Döküntü pulperleri Kağıt makinasının altındaki döküntü pulperleri elek, pres ve mal sarıcı ve varsa tutkal pres, kuşeleme gibi bölümlerinin altında bulunur. Elekteki kenar ıskartaları ve kağıt kopmalarında, preslerde safiha bağlanana kadar, hamur pulpere dökülür. yaş kısımda elyaf açılımı çok kolay olur. Tutkal presin ve mal sarıcının altındaki pulperlerde kağıt kuru olduğu için açılma zaman ister. Döküntü pulperleri safiha eninde tasarlanırlar. Kapasiteleri üretim kapasitesine eşittir. Kağıt koptuğunda döküntü pulperi çalışmaya başlar. Fıskiyeler gerekli suyu pulpere gönderirler. Kesafet genellikle % 3-5 arasında ve düzensizdir. Pulper yapısı parçalamayı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Pulper bıçağı uygulaması yanında, yatay olarak monte edilmiş karıştırıcılar da kullanılmaktadır. Hamur çıkışı bir elek içinden sağlanır. Şekil 2.11 ve Şekil 2.12

Pulper bıçağı

Yuvarlak delikli

Hamur çıkışı

elek

Şekil 2.11 Döküntü pulperi bıçak aksamı

22

Şekil 2.12 Geniş bir makinada döküntü öküntü pulperi iç görünü görününtüsü

Deflakerde (Elyaf açıcı) işleme ve elyafın dağıtılması Deflakerde hamur işlemenin emenin amacı elyaf kümelerinin dağıtılarak dağı larak, tek tek elyaf tanelerinin elde edilmesidir. Bu işlemin sonunda kümelenmiş elyafın tamamen ortadan kaldırılması beklenir. Bu işlem kağıt kalitesinde ve ileri ilerideki işlem aşamalarında çalışmayı kolaylaştırarak hamuru işleme sorunlarını nı çözmeye yarar. Özellikle açılmış elyafların temizlenmesi kolaylaşır. Pulperden sonraki aşamalarda elyaf açılımı sağlar. ğlar. Disk seperatörlere benzer sonuçlar lar alınır. Pompaların ve kademeli temizlik eleklerinin elyaf açma özellikleri sınırlıdır. Deflaker da işlenecek elyaf % 3 ile % 5 arası kesafettedir. (Şekil 2.13).

Çıkış

Giriş

Şekil 2.13 Deflaker iç görünüşü

23

Deflaker içinde sabit bir stator ve hareketli bir rotor plakası vardır. Her iki plaka üzerinde dişler bulunur. Rotor ve stator ikilisinin üzerinde bulunan dişlerin arasından geçen elyaf kümeleri, aldıkları darbelerle dağılırlar. Mekanik yapısı bir refinere, dişli yapısı da bir dispergere benzer. (Şekil 2.14) Bazılarında stator çift diskli refinerler gibi iki tanedir. Aralarında rotor dönmektedir. Bazı deflekerlar konik rotor ve statorludur.

Şekil 2.14 Konik Deflakerın iç görünüşü, rotor/stator Rotorun çevresel hızı saniyede 25 ile 40 metre arasındadır. İşlenecek elyaf kümelerinin büyüklüğü dişlilerin yapısını ve sıklığını belirler. Şekil 2.15 de kaba ve ince dişli iki rotor tasarımı görülmektedir.

Kaba rotor

İnce rotor

Şekil 2.15 Kaba ve ince deflaker rotorları

24

Deflaker da işlenecek hamur için harcanacak enerji, kuru bazda ton başına kw olarak hesaplanır. Buna spesifik enerji denir. (Kuru bazda ifadesi içinde rutubet olmayan anlamındadır. Buna kemik kuruluğu da denir.) Düşük mukavemetli kağıtlarda ton başına 20 ile 40 kw parçalama enerjisi harcanır, yani spesifik enerji 20-40 kw/ton dur. Genellikle yüksek değerler daha iyi elyaf açılımını ifade eder. Deflakerda enerji tüketimi rotorla stator arasındaki boşluğun azaltılmasıyla artış gösterir. Kesafetin artması da enerji tüketimini arttırır. Rotor yapısının ince veya kaba dişli olması da enerji tüketiminde etkilidir. Çalışma verimi, tecrübe veya laboratuar analizleriyle anlaşılır. Deflakerda işlem bir kez yapılır. Çok güçlü ham maddelerde birden fazla defalekerdan geçirme gerekebilir. Bu tür elyafların dispergerde açılmaları daha iyi sonuç verir.

Eleme (Screening) Elemenin amacı elyaf özelliği olmayan ve boyutları küçülen katı parçacıkların ortamdan uzaklaştırılmasıdır. Katı parçacıklar arasında plastikler, elyaf düğümleri ve lif kümeleri bulunur. Hamur yuvarlak delikli veya yarıklı bir açıklıktan geçer. Genellikle

hamur elyaflarının büyüklüğü, ip parçalarından büyük ve

katı

parçacıklardan küçüktür. Katı parçacıklar elek gözeneklerinden geçemez ve bir miktar hamurla birlikte rejek olarak çıkar. Temizleyici rotoru dönerken eleğe temas etmez, fakat hamuru eleğe doğru itecek darbeler yaratır. Böylece eleğin tıkanmasını önler. Eleklerde parçalama işlemi yapılmaz. Elek girişi ile çıkışı arasındaki basınç farkı, sıkştırılabilen elyafların deliklerden geçmesine neden olur. Bu nedenle sıkıştırılabilen yumuşak kirlilikler elekten geçerler. Basınç farklılığını fazla arttırmak elemeyi olumsuz etkiler. Sıkıştırılabilen kirlilikler deliklerden geçerek hamurda kalırlar.

25

Eleme ham madde türüne bakılmaksızın, her tür hammadede yapılması gerekir. Hurda kağıtla çalışılırken temizlik işleri birden fazla kademede ve farklı gözenekli eleklerle yapılır. İlk temizleme kademesi kaba temizleme olarak adlandırılır. Bu kademenin rejekti ve bir miktar hamur ikinci bir eleğe gelerek daha iyi bir temizleme yapılır. Bu kademede de rejekler ve bir miktar hamur çıkar. Her kademede bir miktar kirlilik adım adım azaltılır. Son temizlik kademesinden çıkan kirlilik elyaf kaybına neden olur. Yüksek rejek oranı aynı zamanda yüksek elyaf kaybı demektir. Temizleme ünitelerinin verimliliği efektif ayırmanın teorik maksimum ayırmaya olan oranıdır. Maksimum teorik temizleme oranı yüz olarak kabul edildiğinde, temizlik fiili olarak

% 98

gerçekleşmişse: Temizlik verimi=98/100= % 98 dir. Kademelerin çoğalması elyaf kaybını azlatarak verimliliği arttırırken, yatırım maliyetini ve enerji sarfiyatını da arttırır. Bu nedenle eleme daima ham madde özellikleri, temizlik verimi, elyaf kaybı, üretim miktarı ve üretimde güvenilirlilik beklentisi gibi kriterler göz önüne alınarak yapılır. Bu bilgilerden sonra eleme kademelerine daha detaylı bakılacaktır.

Kaba eleme Kaba elemede hem sepetli hem de disk seperatörler kullanılır. Aşağıda Şekil 2.16 da bir disk separatörün içi görülmektedir. Düşük kesafet pulperinin yatay görünümüne benzemektedir. Konik bir gövdesi, bıçak şeklindeki rotoru, eleği ve çevreye yerleştirilmiş tampon takozları bulunmaktadır. Elek delikleri 2-4 mm arasındadır. Rotorun çevresel hızı saniyede 20-30 meteredir. Disk şeklindeki elekten % 6 nın altındaki kesafetler geçebilir. Kaba elemede birinci kademe olarak kullanılması yanında, elyaf parçalama özelliği nedeniyle birinci kaba eleğin arkasından ikinci kademe olarak, rejekleri ve elyaf kümelerini dağıtmak için de kullanılabilir. Elyaf kümelerinin dağıtılmasının ileri aşamalarda yararı olacaktır.

26

Şekil 2.16 Disk seperatör (Türbo seperatör) Kaba temizlemede kullanılan sepetli elekler ince temizleme eleklerine benzer. Tek farkı eleğin rotor olarak dönmesi ve bıçakların sabit olmasıdır. Bu tür makina yapısı sadece kaba elemede bulunur. (Şekil 2.17).

Giriş Elek sepeti Hamur

Rotor

çıkışı

Yatak

rejek

Gövde Gres memesi

Montaj plakası

Şekil 2.17 Kaba temizleme eleği Katı atık miktarına bağlı olarak rotor yapısı değişmektedir. (Şekil 2.18) Bu tür eleklerin elyaf kümelerini dağıtması disk seperatörlere göre çok azdır ve sonucu rotorun yapısı belirler. Silindirik sepetlerde kesafet % 5 in altındadır.

27

Şekil 2.18 Kaba eleme rotoru (Voith) Kaba temizlikte son kademe yüksek miktarda atıkla çalışır. Bu nedenle yüksek verimli ve az elyaf kayıplı olmalıdır. Şekil 2.19 de basınçsız ve % 1-4 arasında kesafetle çalışan son kademe bir kaba temizleyici görülmektedir. Giriş

Giriş

Rejek

Çıkış

Çıkış

Şekil 2.19 Son kademe kaba temizleyici Elek delikleri 2-4 mm arasındadır. Rotor elyafı elekten sıyırma işlemi yaparken rejekleri çıkışa yönlendirir. Bu ilerleme sırasında fiskiyelerle su ilavesi yapılırak elyafla kirlilikler birbirlerinden ayrılır. Başka bir tür kaba elek, kuyruklu elektir. (Şekil 2.20). Kuyruklu elek iki bölgelidir. Alt bölgesi basınçlı disk seperatör gibi çalışırken üst bölgesi silindirik sepetli elek gibi çalışır. Her iki bölgede de yuvarlak delikler bulunur. Basınçlı 28

elekler de son kademe kaba temizliğinde elyaf açmak ve çöp ayırmak için kullanılmaktadır.

Elek sepeti Rotor tamburu Rejek Orifis Çıkış 2

Rotor

Ağır Giriş

rejekler

Çıkış 1

Elek tablası

Şekil 2.20 Basınçlı son kademe temizleyici

İnce eleme İnce elemede çeşitli tipte silindirik sepetli elek kullanılmaktadır. Bunlar aşağıdaki özellikleri nedeniyle farklılıklar gösterir: 

Düzgün hamur akışı için çeşitli gövde yapılarındaki geometri,



Darbe özelliklerini yaratmayı amaçlayan rotor yapıları,



Hamurun girişi ve çıkışına göre rotorun konumu,



Çevresel hızları,



Hamurun merkezkaç veya merkeze doğru akışı



Deliklerin şekli ve büyüklüğü,



Deliklerden geçen hamurun hızı



Boşluklara yakın bölgelerde hamuru etkilemek için yapılan özel tasarım.

İnce eleme kesafeti % 1,5 ın altındadır. Rotorlar bu kesafetler için tasarlanmıştır. Çevresel hızları saniyede 10-30 metredir. (Şekil 2.21)

29

Şekil 2.21 İnce elek rotorları İnce elek sepetleri 0,1-0,4 mm açıklığında olurlar. Elek gözenekleri yarıklıdır. Bazı sepetler matkapla işlediğinden yarık ölçüleri delme aparatına bağlı olarak toleranslıdır.

Çubuklu

olan

sepetlerde

çubuklar

kaynakla

tutturulmuş

ve

taşlanmıştır. (Şekil 2.22) Çubukların şekli ve açısısal montajı, yarığa elyafın girişini, dolayısıyla elemenin kapasitesini belirler. Daha küçük yarıklar ve düşük açılar daha iyi temizleme yaratır veya tersi olur. Bunun yanında ince yarıklar ve düşük giriş açısı eleme kapasitesini de düşürecektir. Çalışma sırasında yarığın geometrisini düzenli tutabilmek için eleme öncesinde hamurdan aşındırıcı parçaların uzaklaştırılmış olması gerekir. Bu nedenle hurda kağıt işlenmesinde, temizleme öncesi düşük kesafet temizleyicileri konması gerekir.

Rotor dönüş yönü A Kesiti

Şekil 2.22 Sepetlerde çubuklu elek yapısı.

30

İnce elemede son kademe elekleri kalite yaratmak için yarıklı sepet şeklindedir. Çalıştırma beç veya sürekli tarzda olabilir. Sürekli çalıştırmada, beç tipine göre temizlik artarken, elyaf kaybı da artar. Beç tarzında yıkama sırasında elyafların yanında, hamura daha fazla kirlilik geçecektir. Şekil 2.23 de son kademe eleği görülmektedir. Rejek

Rotor

Giriş

Elek sepeti

Rejek

Çıkış Rejek

bölgesi

Şekil 2.23 İnce eleme son kademe eleği iç görünüşü Her ince temizlik sistemi çeşitli kademelerden oluşur. Her bir kademede hamur girişi ve rejek çıkışları kendi aralarında ihtiyaca göre bağlantılıdır. Şekil 2.24 (a-b) de ileri besleme, Şekil 2.24 (c) de tam kaskat çalışma ve Şekil 2.24 (d) yarı kaskat çalışma şekillerine ait şemalar görülmektedir. Şekil 2.24 (e) de seri bağlantı görülmektedir.

Şekil 2.24 (a) İleri besleme

31

Şekil 2.24 (b) İleri besleme ve son kademede seri besleme

Şekil 2.24 (c) Tam kaskat besleme

Şekil 2.24 (d) Yarım kaskat besleme

Şekil 2.24 (e) Seri besleme 32

Kaskat sistemlerde daha yüksek temizleme yapılabilmektedir. İleri besleme çöp birkimlerinin kolayca ayrılabileceği yerlerde pompalarla birlikte avantaj sağlarlar. Seri bağlama düşük elyaf kayıpları açısından daha uygundur. Bu bağlama şekli birinci, ikinci ve üçüncü kademeler olarak sıralanır.

Fraksinasyon (elyaf seçme) Eleme hamur içinde askıdaki çöplerin ayrılması için uygulanır. Prensip olarak fraksinasyonda elyaf girişi ve rejek çıkışı elemeye benzemekle birlikte, fraksiyon elyafları uzun ve kısa olarak seçmede yani ayrıştırmada kullanılır. Özellikle esmer test liner gibi çift katlı kağıtlarda, elyaflar alt ve üst kata farklı uzunluklarda gönderilir. Genellikle kısa elyaf örtücülüğü ve yüzey düzgünlüğü sağlaması nedeniyle üste verilir. Oluklu kağıdı üreten çift elekli makinalarda fraksinasyon vazgeçilmez olarak kullanılmaktadır. Elyaf elemede, eleme oranı % 5-25 arasındayken, fraksinasyonda elyaflar üretim ihtiyacına göre % 30-40 olarak ayrıştırılır. Fraksinasyon düz eleklerle ve sislindirik sepetlerle yapılır. Fraksinasyon sonucunda uzun ve kısa elyaflar kısmen birbirlerinden ayrılırlar. Uzun elyafların içinde kısa elyaflar, kısa elyafların içinde de uzun elyaflar görülecektir. Bu işlem sadece elyaflarda istenilen zenginleşmeyi sağlayabilir. Ham maddenin özellikleri, kesafetin durumu, elyafların eleğe giriş açısı seçiciliği etkiler. Eleme sırasında rejekler arasında uzun elyaflar yoğunluktadır.

Santrifüj temizleme ve siklon temizleyiciler Santrifüj temizlemede, kağıt kalitesini olumsuz olarak etkileyecek olan, hamur içindeki askıda bulunan yabancı parçacıklar alınır. Bunlar içinde aşındırıcı kum ve cam parçaları ile tıkanmaya yol açacak düğümler bulunur. Etkili ayrıştırma yoğunlukla ilgili olduğundan elyafla benzeşen yabancı maddeler uzaklaştırılamaz. Santrifüj temizleme diğer temizleme yöntemlerini tamamlayıcı bir işlemdir. Elemeden farkı, temizlenecek hamuru sıkıştırarak deforme etme olayı yoktur. Bunlara hidrosiklonlar da denilmektedir. 33

Hidrosiklonlar, her tür ham madde ile çalışılırken kullanılmaktadır. Hamur hazırlamada çeşitli noktalarda hidrosiklonlardan yararlanılır. Yüksek kesafetli hidrosiklonlar (%2–%5) pulper çıkışında kullanılmaktadır. Orta kesafetteki hidrosiklonlar % 2 kesafetle çalışır. Düşük kesafetliler içinse, kesafet aralığı %0.5 ile %1.5

arasındadır. Bu türler hamur hazırlamada yaklaşım bölgesinde

(Approach Flow sisteminde) kullanılmaktadır. Yüksek yoğunluklu yani metal, cam, kum ve katı diğer parçalar gibi ağır cisimler pulper çıkışında yakalanmaya çalışılır. Bunların parçacık büyüklükleri 10-100 mm arasındadır. Hafif rejekler içinse parçacık büyüklükleri 8–20 mm aralığındadır. Bunlar çeşitli plastik parçaları, straforlar ve yapışkan (wax) birikimleridir.

Temiz hamur

Giriş

Rejek

Sulandırma Şekil 2.25 Hidrosiklon temizleyici Hidrosiklonlarda

parçacıkların

ayrılma

prensibi

hızla

hamuru

siklon

içine

göndermektir. (Şekil 2.25). Bu esnada ağır parçacıklar siklon içinde duvara doğru fırlatılırken, ağırlıkları nedeniyle dibe doğru giderler. Hamur ise üstten dışarıya 34

alınır. Tabana doğru olan akış hafif ve ağır rejekleri temiz hamurdan uzaklaştırır. Siklon içinde santrifuj kuvvet, temiz hamuru üstten alırken, aksiyel kuvvet rejekleri tabana iterek ayrıştırır. Hidrosiklon temizleyicilerin verimi aşağıdaki nedenlerle artar: 

Küçük çapın yaratacağı santrifüj kuvvetle ve hamur hızıyla verim artar. (Hamur hızı siklona giriş ve siklondan çıkıştaki basınç farklılığına bağlıdır.)



Düşük kesafet, hamurun yukarıdan uzaklaşmasına yardımcı olur.



Hamurun ve rejeklerin birbirine karışmaması verimi arttırır.



Parçacıkların sudan yoğun olmaları ayrıştırmaya yardımcı olur.



Yoğunluk yanında, parçaların büyüklüğü ayrıştırmayı kolaylaştırır.



Siklonun hidrodinamik yapısı ayrıştırmada önemlidir.

Hidrosiklonların girişinde temiz hamur ve rejeklerin akışları yönüne bağlı olarak hidrosiklonlar karşı akımlı veya aynı yönlü (Uni flow) temizleyiciler olarak adlandırılırlar.

Şekil 2.26 de her iki akış yönüne göre santrifüj temizleyiciler

görülmektedir.

Karşı akışlı Temiz Hamur Giriş

Paralel akışlı Rejek

Giriş

Giriş

Giriş

Rejek Rejek Ağır Temizleyici

Temiz

Hafif Rejek Temizleyici

Rejek

Hamur

Temiz Hamur Ağır

Hafif

Temizleyici

Temizleyici

Şekil 2.26 Santrifüj temizleyicilerin akış yönüne göre çalışması Karşı akışta ağır cisimlerin temizlenmesinde giriş ve temiz hamur çıkışı yukarıda rejek çıkışı ise aşağıdadır. Hafif rejekler alınacaksa hamur girişi ve rejek çıkışı üsttendir. Pararlel akışlılarda, rejeklerle hamur aynı yönden, farklı yerlerden çıkmaktadır. Genelikle temizleyicilerde giriş, rejek ve temiz hamur çıkışı olarak üç 35

yol bulunmaktadır. Dört yollu temizleyiciler de bulunmaktadır. (Giriş, temiz hamur çıkışı, hafif rejek çıkışı ve ağır rejek çıkışı.) Bazı temizleyicilerde ise hava çıkışını sağlayacak beşinci bir çıkış bulunmaktadır.

Yüksek kesafetli temizleyiciler Yüksek kesafet temizleyicileri pulperden sonra kullanılırlar. Burada kesafet % 2 ile % 5 hatta % 6 arasındadır. Bunlar çapları ve boyları itibariyle en büyük temizleyicilerdir. Temizleme kademelerine girmeden önce çapı 1 mm den yukarıda olan parçacıkların alınması hedeflenir. Parçacık yoğunlukları sudan oldukça fazladır. Bu parçacıklar tıkanma, sıkışma, aşınma ve diğer türde makina hasarlarına yol açarlar. Temizleyiciyr girişte kesafet ölçümü sorun olmaktadır. Çoğunlukla karşı akım prensibiyle çalışırlar. Bazı türlerinde rotor bulunur. Aşağıda Şekil 2.27 da rotorlu ve rotorsuz tip yüksek kesafet temizleyicileri görülmektedir.

Rotorsuz bir temizleyici

Rotorlu bir temizleyici

Çıkış

Çıkış Giriş

Giriş

Çöp kapanı

Rejek

Rejek

Şekil 2.27 rotorsuz ve rotorlu ağır rejek temizleyicisi Rejeklerin çıkışı çöp kapanı ile beç usulü yapılır. Sürekli tiplerde son kademede çöp kapanı bulunur. Bu türlerde rejek sulandırılarak temizlenir. Bu sistem Şekil 2.28 de görülmektedir. 36

Yüksek kesafet temizleyicileri

Düşük kesafetli Su girişi

Su girişi

temizleyici

Çöp kapanı

Sedimantasyon tankı Çöp kapanı

Şekil 2.28 Yüksek kesafet temizleme kademeleri

Orta kesafet temizleyicileri Orta kesafet temizleicileri % 2 kesafetlerde çalışır. Ölçüleri yüksek kesafetli temizleyicilerden daha küçük ve tek kademeleidir. Diğer temizleyiciler gibi amaçları kendisinden sonrak ekipmanları korunmaktır.

Düşük kesafet temizleyicileri ve temizleme sistemleri Düşük kesafet temizleyicilerinde kesafet aralığı % 0,5 ile % 1,5 arasındadır. Çok küçük çaplı olurlar. Genellikle üç yönlüdürler. Düşük kesafet ve yüksek santrfüj kuvveti nedeniyle parçacıkları ayırma etkisi fazladır. Diğer yandan fazla enerji harcanmasına neden olurlar. Rejekleri sürekli olarak atarlar. Küçük kum parçacıklarını ayırmadaki başarıları nedeniyle pahalı sepetleri olan eleme

ünitelerini aşınmaktan ve sıkışmaktan korurlar. Temizlik sırasında

savurma kuvveti nedeniyle çevredeki kesafet daha fazla olur. Aynı zamanda parçacıklar da aynı kuvvet tarafından çevreye savrulur.

37

Rejekler nedeniyle çıkış ucunda tıkanma olmaması

ve rejeklerle birlikte elyaf

kaybolmaması için, alttan su verilir. Temizleyici tasarımında su verilmesi nedeniyle, rejekle hamurun karışmaması sağlanır. Şekil 2.29 de rejek atılan koni ucundaki detaylar görülmektedir.

Şekil 2.29

Düşük

yoğunluk

temizleyicileri

günümüzde tutkal birikintilerin,

ve

plastik

köpükleri atmak için kullanılırlar. Özellikle tutkal parçacıkları eleme nedeniyle şekilsiz ve çok küçük topaklar halinde olabilir. Bunların atılabilmesi için tek şart yoğunluklarının sudan hafif olmasıdır. Bir temizleme sistemi dörde kadar kademelendirilmiş olabilir. Birinci kademenin rejekleri sulandırılarak ikinci kademeye verilir. Temiz hamur birinci kademe girişine geri döner. İkinci kademenin rejekleri üçüncü kademeye gelir. Üçüncü kademede temizlene hamur ikinci kademeye girer. Üçüncü kademe rejekleri dördüncü kademeye verilir. Dördüncü kademede temizlenen hamur üçüncü kademe girişine verilir. Rejekler ise beşinci kademeye gelir. Beşinci kademede temiz hamur dördüncü kademenin girişine verilir ve rejekler atılır. Bu tür temizleyici kademelerine kaskat sistemli temizleyici kademeleri denir. (Şekil 2.30).

38

Giriş

Çıkış Birinci kademe

İkinci kademe Üçüncü kademe Dördüncü kademe

Beşinci kademe Rejekler Seyreltme suyu Şekil 2.30 Kaskat sistemde temizleyici kademelerinin dizilişi ve çalışması Temizleyici elemanları biraraya gelerek paket halinde temizleyici kademelerini oluşturur. Bağlantılar sistematik hale getirildiği için montaj kolaylığı sağlanır. Temiz hamur çıkışı ve rejek çıkışı kollektör şekline getirilmiştir. Şekil 2.31 de böyle bir birinci temizleme kademesi grubu görülmektedir. .

Şekil 2.31 Birinci temizleme kademesi grubu 39

Özel bir tip temizleyicide gövde dönmektedir. Amaç daha yüksek santrifüj kuvveti elde etmektir. Bu nedenle yoğunluğu bire yaklaşan yapışkanlar da ortamdan uzaklaştırılabilmektedir.

Öğütme (Refinerde işleme) Öğütmenin veya elyafları dövmenin amacı, elyaf şeklini kullanıma uygun olacak şekilde tasarlamaktır. Bunun iki nedeni vardır: 

Kağıt üretim sürecini iyileştirmek,



Üretilmiş kağıda istenilen özellikleri kazandırmak.

Örneğin elekte ve preslerde iyi su bırakma özelliği istenir. Ayrıca elekte formasyonun kaliteli olması arzu edilir. Safihanın dayanımı arttırmak, yaş olan safihanın elekten prese ve preslerden kurutma grubuna kopmadan geçmesini sağlar. Kağıt özellikleri arasında dayanımla ilgili bazı tanımlar bulunur. Bunlar çekme mukavemeti (tensile strength), yırtılma direnci (tear resistance), patlama mukavemeti (bursting strength), katlama dayanımı (folding strength, folding endurance), bükülme dayanımı (stiffness, bending resistance, Young’s modulus), basınç endeksi (bulk modulus), hava geçirgenliği (air permeability), opaklık (opacity) ve basılabilirliliktir (printability). Öğütme sırasında hamurun, dolayısıyla kağıdın özellikleri az veya çok etkilenir. Bu nedenle öğütme parametrelerinin optimizasyonu sağlandığında sağlıklı sonuçlar elde edilecektir. Öğütme kimyasal selülözlerde son derece önemlidir. Mekanik selülöz ve hurda kâğıtlarda daha az öneme sahiptir. Hurda kâğıtta öğütme genellikle dayanımı arttırmak ve düğümleri azaltmaktır. Öğütmeyle elyafların şekli değişir. Boyları kısalır, enlerinden bölünürler, çökmeler ve liflenmeler olur. Düşük kesafetlerde öğütme kesafeti % 3 ile % 6 arasındadır. Yüksek kesafetlerde ise, genellikle hurda kağıtlarda % 30 lara kadar çıkar. Öğütülecek elyaflar rotor ve stator arasından geçirilirler. Düşük kesafette öğütmeyi etkileyen parametreler şunlardır: 

Elyafların geometrik şekli 40



Öğütmeye harcanan spesifik enerji (Ton elyaf başına harcanan enerji)



Spesifik kenar yükü

Şekil 2.32 de bir öğütücü (refiner) bıçağı görülmektedir. Rotordaki bıçak ile statordaki bıçak arasındaki açı (kesme açısı=cutting angle), çubukların genişliği ve keskinliği ve elyaf özelikleri öğütmede ana parametrelerdir. Bıçak aşınmaları nedeniyle bıçak ağızlarında belli şekillenmeler oluşur.

Şekil 2.32 Bir öğütücü bıçağı parçası Net öğütüm enerjisi bir ton elyafı öğütmek için harcanan enerjidir. Burada enerjinin tamamı elyaf üzerinde harcanmaktadır. Refiner yüklüyken çekilen enerjiden, yüksüzken ve içinden hamur geçerken çekilen enerji çıktıktan sonra kalan miktara net öğütüm enerjisi denilmektedir. Rotor ve statorun birbirine yaklaştırılması ile elektrik enerjisi elyafa aktarılır. Spesifik kenar yükü, çekilen net

enerjinin,

bir

saniyede

geçen

bıçak

ağızları

uzunlukları

toplamına

bölünmesine denir. Wat-saniye/metre olarak birimlendirilir. Yüksek spesifik kenar yükü kesmenin olduğunu, düşük değer ise fibrilleşmenin olduğunu ifade eder.

Motor gücü Yüksüz güç Net öğütüm enerjisi Dönüş hızı Verim % Toplam bıçak ağzı m/saniye Spesifik kenar yükü W s/m

Jordan tip 263 132 131 419 50

Geniş açılı 250 85 165 360 66

Dar açılı 200 35 165 740 82

30000 80000

23000 44000

30000 150000

4,36 1,64

7,17 4.75

5,5 1,1

Tablo 2.2 Çeşitli öğütücülerde elde edilen bazı veriler

41

Fibrilleşme

ile

kesmenin

mukayese

edilmesi

durumunda,

kesmenin

elyaf

dayanımını azaltacağı ortadadır. Bu durum suyun bırakılmasını kolaylaştırır ve formasyonu iyileştirir. Bu nedenle kısa elyaf yaratmak için öğütmenin dar açılı, dar enli ve keskin köşeli bıçaklarla yapılması ve yüksek spesifik kenar yükü alınarak yapılması önerilir. Süzülme değerini arttırmak için (SR; Schopper Riegler) daha az öğütüm enerjisi gerekmektedir. Bunun tersine fibrilleştirmek için rotor ve stator bıçalarının açısı daha büyük açılı, spesifik kenar yükü düşük olmalıdır. Sonuç formasyona ve su geçirimine olumsuz etki ederken, dayanımlar artmaktadır. Fibrilleştirme türü öğütüm geçirgenliği arttırmak için daha fazla enerji gerektirir. Günümüzün düşük kesafetli öğütücüleri çift diskli veya konik öğütücülerdir. Şekil 2.33 de çift diskli öğütücü görülmektedir. Rotorun her iki tarafın da bulunanbıçak ağızları

ile

statorun

bıçak

ağızları

karşılıklı

çalışırlar.

Bıçakların

birbirne

yaklaşmasıyla öğütücü yüklenir. Çevresel hız saniyede 25 metredir.

Çıkış

Giriş

Eksenel hareketli

Dişli kovanı

şaft ve rulmanı

Boşluk ayarı Eksen üzerinde hareketli rotor

Yağlama

Şekil 2.33 Çift diskli öğütücü

42

Şekil 2.34 de silindirik rotor ve statorlu öğütücü görülmektedir. Hamur ortadan öğütücüye girer. Çıkışa doğru ilerlerken öğütüm gerçekleşir. Öğütme enerjisi rotor ve stator arasındaki boşluğun ayarlanmasıyla olur. Konik bir ilerleme vardır. Hamur Hamur

çıkışı

çıkışı

Boşluk ayarı

Rotor Hamur beslemesi Stator

Şekil 2.34 Silindirik bıçaklı öğütücüler Yüksek kesafetli öğütücülerde (% 30ve üzeri) öğütme elyafların birbirine sürtünmesiyle sağlanır. Bu nedenle elyafta kesafetin yükseltilmesi gerekir. Maliyet açısından elyaf kesafetinin yükseltildiği durumlarda öğütme de yapılır. Yüksek kesafetli öğütme elyaf uzunluklarını bir yere kadar koruyarak, elyafa yüksek dinamik mukavemet, yüksek uzama ve gözeneklilik kazandırır. Bu tür öğütme özel refinerlerle veya dik dispergerlerle yapılır. Bu tür çalıştırmada hamur buharla ısıtılmaz. Serbestlik (Canada Standard Freeness=CSF, veya Schopper Riegler= SR) değeri öğütmenin etkisini ölçmek için kullanılan özelliklerdir. Maalesef bu değerler gerçekten öğütme hakkında kabaca fikir verirler. Aynı CSF veya SR değerinde, aynı hamur, laboratuarda farklı öğütücülerde işlendiğinde kağıdın özelliklerinin çok değiştiği görülür. Benzer sonuçlar kağıt makinasında da alınmaktadır. Elyaf uzunluğunun dağılımı, spesifik yüzey veya elyafların esnekliği öğütme hakkında daha iyi bilgiler vermektedir.

43

Su Elyaf

Pulper ve büte

Pompa

Refiner

Örnek alma

Şekil 2.35 Laboratuarda elyaf öğütüm ve ölçümü SR değerini arttırmak için gereken enerji miktarı her 1 değer artışı için 0,5 kw ile 2 kw arasındadır. Bu değer hamur cinsine göre ve öğütme koşullarına göre değişmektedir. Bazı kağıt fabrikaları laboratuarda refiner kullanırlar. Şekil 2.35) to check the incoming fiber materials and to elaborate optimum refining conditions for their individual furnishes.

Flotasyon (Yüzdürme) Seçici flotasyon Seçici flotasyon, hamur hazırlama sistemlerinde, kağıt üretim sürecinde iyileşme sağlanması amacıyla yapılır. İşlemin amacı mürekkepler, yapışkan bant artıkları (Stickies)

kaplama

pigmentleri,

çeşitli

tutkallar

gibi

kirlilikleri,

hamurdan

uzaklaştırmaktır. İşlem sırasında hava kabarcıkları gerektiğinden, ortama hava verilir. Hava kabarcıklarının parçacıkları yakalama özelliği vardır. Parçacıklar hava kabarcıklarına tutunarak yüzeye tırmanırlar. Yüzeyde köpük birikimi olur. Bu köpük yüzeyden uzaklaştırılır. Flotasyonun amacı, yararlı elyafı tutup, kir

44

parçacıklarını ortamdan uzaklaştırmaktır. Bu tür su almayan parçacıklara hidrofobik (sudan korkan, suyu iten) parçacıklar denir. Ayrıştırılması beklenen parçacıkların büyüklüğü 10 mm den başlar ve 500 mm ye kadar sınırlıdır. Mürekkep giderme (Deinking) oluklu hurda artıkları ve gri kartonlar dışında, beyaz kağıtlarda yaygın olarak kullanılır. Mürekkebin ayrılması parlaklığı arttırır, kağıda canlılık kazandırır. Diğer kirlilikler alındığında ise, kağıtta temiz bir görünüm ortaya çıkar. 50 mm ve üstündeki parçacıklar kağıtta rahatlıkla görülebilir ve kaliteyi düşürür. Hurda kağıt karışımının cinsine ve kağıt spesifikasyonuna bağlı olarak, birden üçe kadar flotasyon ünitesi kullanılabilir. Mürekkebin giderilebilmesi hurda kağıt karışımına, işletmede kullanılan suyun sertliğine ve kağıttan beklentiye bağlı olarak değişir. Fabrika koşullarını optimumda tutabilmek için, aynı koşulların oluşturulduğu laboratuar türü bir flotasyon ünitesi üzerinde denemeler yapılır. İyi bir mürekkep giderme için, üretim sırasında bazı ortam koşullarının sağlanması gerekir: 

Parçacıklar

ortamda

rahatça hareket edebilmelidir.

Böylece

elyaflardan

kolayca ayrılabilirler. 

Parçacıkların şekli ve büyüklüğü yüzmeye müsait olmalıdır. Bunun anlamı büyük parçacıkların yüzebilmeleri için küçültülmeleri, çok küçük parcacıkların bir araya toplanmaları ve düz levha gibi olanların hacimi hale gelmesi gerekir.



Parçacıklar hidrofobik özellikte, sudan etkilenmeyecek türde olmalıdır, değilse ortama bir miktar yüzey aktif maddeler (surfactants) katılarak parçacıkların yüzeyi kaplanmalıdır.



Hava kabarcıklarının hareketi serbest olmalıdır. Bunun için kesafetin düşük olması gerekir.



Hava kabarcıklarının çapı 1 mm civarında ve yeterli sayıda olmalıdır. Düzgün dağılım için karıştırma da yapılmalıdır.

Öteden beri çok çeşitli flotasyon üniteleri kullanılmıştır. Tüm ünitelerde hava kabarcıkları üretilir ve üstte biriken parçacıklar yönünden zengin köpükler ortamdan alınır.

45



Hava kabarcıklarının üretimi: Hava kabarcıkları yaratmanın yolu, havayı gözenekli

sinterlenmiş

kabarcıklarının

bir

büyüklüğü,

metal

veya

hamurun

seramikten

yüzey

geçirmektir.

gerilimine,

verilen

Hava

havanın

hacimsel miktarına, hava enjektörlerine ve hamurun hareketine bağlıdır. Hareketli

karıştırıcısı

olan

dinamik

karıştırıcılarla

birlikte

basınçlı

hava

Sabit karıştırıcı uygulamasında kabarcık büyüklüğü hamurun

uygulanır.

özelliğine bağlı olarak değişkenlik gösterir. Toplam hava akışının, toplam hamur akışı oranına bağıl hava yükü denir. Bağıl hava yükü genellikle % 300 dür ve özel durumlarda % 1000 e çıkar. 

Hava kabarcıklarıyla parçacıkların çarpışması: Çarpışma parçacıklarla hava kabarcıklarının buluşabilme olasılığına bağlıdır. Ortamın geçirgenliği buluşmayı hızlandırır. Hareketli karıştırıcılar kullanılarak çarpışma olasılığı çabuklaştırılır.

Sabit

karıştırıcılarda

kabarcıklarla,

parçacıkların

o

anda

ortamda bulunmaları gerekir. Güçlü karıştırma yüksek buluşma olasılığı demektir. 

Parçacıklarla zenginleşen hava kabarcıklarının yüzeye taşınması: Parçacıkla

hava

kabarcığı

buluştuğunda,

birbirlerinden

ayrılmamaları

sağlanmalıdır. Ayrılma tıpkı buluşma gibi türbülanslı ortamda gerçekleşir. Bu nedenle buluşma sonrası kabarcığın yüzeye çıkış mesafesinin mümkün olduğu kadar kısa ve hareketsiz tutulması gerekir. Öte yandan hamurun yüksekliği avantajdır. Bir kez su yüzeyinde elyaflı köpük oluşturulduktan sonra, bu tabakanın hareket ettirilmemesi yani dağılmaması gerekir. 

Köpüğün uzaklaştırılması: Köpük serbest olarak taşkanla bir savaktan alınır.

Bu

tasarımlarda

arada

bir

köpükler

süpürücü emilerek

köpükleri alınır.

almaya

Genellikle

yardımcı basınç

olur.

Bazı

farklılığından

yararlanılır. Basınçlı iç bölgeden vakumlu dış bölgeye doğru köpük akışı sağlanır. 

Hücre yapısı: Hücre yapısı genellikle açık tiptir. Kapalı tip olanlar bu günlerde çevresel nedenlerle yaygınlaşmaktadır. Kapalı tiplerde düşük bir basınç veya vakum bulunur. Bir ünite çeşitli hücrelerden oluşmaktadır. Birinden çıkan elyaflı su diğerine girerek seri dolaşır. Bu aşamalarda da çeşitlilikler sağlanmıştır. Dikey veya yatay hücre grupları, birbirlerine bağlanmıştır. Özel bir tipinde düşey siklon modeli yapılmış ve kabarcıklar santrifüj kuvvetle merkeze doğru yönlendirilmiştir.

46

Şekil 2.36 den 2.41 a kadar olan resimlerde şematik olarak farklı tipte ve markada flotasyon üniteleri görülmektedir. Aşağıda Şekil 2.36 ve 2.37 da kapalı ve basınçlı bir ünite görülmektedir.

Şekil 2.36 ve 2.37 Kadant-Lamort tipi flotasyon ünitesi Bu tiplerde 3 ile 5 hücre üstüste yerleşmiştir. Hareket en üstten aşağı doğrudur. Üsttekinden çıkan hamur alttakine geçer. Havalandırma sabit tip karıştırıcılarla olur. Hava aşağıdan yukarıya doğru yükselir ve köpük basınçla borulardan dışarıya atılır. Bir rejek vanası rejek oranını kontrol etmek için kullanılır. Şekil 2.38 ve 2.39 da yatayda sıralanmış hücrelerden oluşan bir grup flotasyon ünitesi görülmektedir. Hava dağıtıcı motor, hava temini ve dağıtımında kullanılır. Hücrenin iç ve dış bölmeleri arasında basınç farklılığı, askıdaki köpüğü diğer hücreye iter. Köpük bir savaktan rejek kanalına atılır.

Şekil 2.38 ve Şekil 2.39 Metso Flotasyon ünitesi

47

Şekil 2.40 da ve 2.41 de oval bir hücre yapısı görülmektedir. Her hücrede hava girişi bağımsızdır. Sabit karıştırıcılar bulunur. Köpük tabakası bir savaktan alınarak ortak bir kanala verilir. Köpük içinde atık parçacıklar yanında, dolgu malzemeleri, kısa ve ölü elyaflar bulunur. Değerli olan elyafın kaybı minimuma indirilmelidir. Rejeklerin azaltılması, parlaklık ve temizlik üzerinde olumsuzluk ve kalite bozukluğu yaratır. Bu nedenle ikinci bir flotasyona gerek olabilir.

Şekil 2.40 ve Şekil 2.41 Voith Flotasyon ünitesi Rejek içinde çok miktarda hava bulunur. Havanın alınmaması ikinci flotasyon ünitesinin çalışmasını olumsuz etkiler. Havanın alınması mekanik köpük kırıcılarla yapılır. Flotasyon üniteleri % 0,8 ile % 1,5 kesafetlerde çalışırlar. Hamur sıcaklığı 40–70 °C arsındadır ve hafif baziktir (pH 7–9). Su sertliği ise

5–30 °dH.

(°dH=alman sertliği, 1 °dH bir litre suda 10 mg CaCO3 demektir)

Selektif olmayan flotasyon (Dissolved Air Flotation, DAF) Bu tür flotasyon sistemleri suyun katı parçacıklardan temizlenmesinde kullanılır. Amaç suyun içinde bulunan ve mekanik olarak alınamayan ve istenmeyen parçacıkların alınmasıdır. Kül, yapışkanlar, ölü elyaflar ve her tür öğütüm artıkları bu yolla sudan ayrıştırılır. Bu tür unsurlar su kalitesini ve dolayısıyla üretim kalitesini

bozarlar.

Flotasyon

üitesinde

parçacıkları

yakalamak

için

hava

kabarcıkları kullanır. Bunun için temizlenecek su, basınçtan kurtarılmış hava ile doyurulur. Bu nedenle ünite, çözülmüş havalı Flotasyon (DAF) adını almıştır.

48

Bu ünitelerde yapılan işlemler çeşitli basmaklara ayrılır: 

Topaklaşmanın sağlanması: Katyonik polimerler, topaklaşma (floklaşma, flocculation) sağladıklarından, topaklaştırıcı (Flokülant, flocculant) adını alır. Katyonik reçine temizlenecek suya ilave edilir. Küçük parçacıklar bir araya gelerek topaklaşırlar. Bunun yanında suda çözünmüş askıda parçacıklar olarak, anyonik atıklar da (anionic trash) bulunur. Topaklaştırıcı yanında pıhtılaştırıcı

(coagulants)

kullanılarak,

bu

tür

çözünmüş

maddelerin

pıhtılaşarak topakların içine girmesi sağlanır. 

Kabarcık oluşumu: Önce bir tank içinde bir miktar işlenecek suyun 7 bar basınçlı havaya doyması sağlanır. Havanın çözülme miktarı basınca bağlıdır. Sıcaklık arttıkça çözünme azalır. Çözünmeyen havanın olumsuz etkisi olur. Suyun basınçtan kurtulmasıyla su içinde çok küçük ve düzenli hava kabarcıkları oluşur.



Yüzdürme (Flotation): Havayla zenginleşen az miktardaki temizlenecek su ana

su

akıntısının

içine

verilerek

flotasyon

tankına

gönderilir.

Hava

kabarcıkları topaklanmaya neden olarak yüzmeye başlarlar. Tankın veya havuzun yüzeyinde topaklar birikirler. Topakların çözülmemesi için hareketler son derece tavaş olur. 

Balçığın alınması, temizlenmiş su çıkışı: Şekillenen ve dengeye gelen yüzeydeki köpüklü balçık, döner kepçeyle ortamdan alınır. Temizlenen su tankın altından uzaklaştırılır.

Temizliğin yapıldığı tank oldkça büyüktür. Genellikle dairesel kesitli olmasına rağmen dikdörtgen tanklar da mevcuttur. Metal veya beton tanklar olabilir. Tasarım mevcut alana, ünitenin süreçteki yeriyle ve suyun kalitesi ve miktarıyla ilgilidir. Şekil 2.42 ve 2.43 dairesel kesitli DAF ünitelerini göstermektedir. Havayla zenginleşen atık su üstten ve ortadan havuza verilir. Döner kepçe balçığı sıyırır ve deşarja gönderir. Temizlenmiş su alttan alınır. Tank çapları 25 metreye kadardır ve kapasiteleri saatte 2500 m³ ü işleyecek durumdadır.

49

Şekil 2.42 ve Şekil 2.43 Flotasyon ünitesi (Meri Entsorgungstechnik).

Hurda kağıtlarda ağartma (Bleaching) Hamur hazırlama ünitesinde ağartmanın amacı elyafın optik özelliklerinin iyileştirilmesidir. Hamurun canlılığı veya parlaklığı (brightness) arttırılırken renklerdeki ton farklılıkları azaltılarak düzenli dağılım sağlanır.

İki tür ağartma

işlemi yapılmaktadır: 

Oksitleyerek ağartma: Hidrojen peroksitle yapılan ağartma,



İndirgeyerek ağartma: Sodyum dithionite (sodium hydrosulfite) veya FAS (formamidine sulfinic acid) ile yapılan ağartma.

Her iki yöntemde de kimyasal reaksiyon söz konusu olduğundan kullanılan kimyasalın tipi, miktarı, hamurun pH değeri, sıcaklığı ve işlem süresi (retention time) önemlidir. İhtiyaca göre her iki yöntemin birleştiği sistemler bulunabilir. Kullanılan kimyasalar kağıttaki istenilen özelliğe bağlı olarak seçilir. Peroksitle ağartmada kostik (NaOH) veya sodyum silikat ve bazen yüksek sıcaklıkta bağlayıcılar (chelating agents) kullanılır. Kostik ve peroksitin dozajı sararmayı önleyecek düzeyde olmalıdır. Bu en ekonomik ağartmayı sağlar. Bu tür ağartma yüksek kesafetlerde (% 30) daha etkilidir. Bir disperger kullanılması durumunda, ağartıcılar hamura burada verilerek etkinlik sağlanır. Verilecek dozajlar peroksit için % 1 ile % 2 yeterlidir. Hamur buradan ağartma kulesine gönderilir. İşlem süresi 30 dakika ile 90 dakika arasında sürer. Ortam sıcaklığı 60 ile 90 °C arasındadır. Hamurun pH değeri 10 – 11 arsındadır. Kazanılan parlaklık

50

% 2 ile % 11 (ISO) civarındadır. Bu değerler ham maddeye ve ortam koşullarına bağlıdır. Şekil 2.44 de bir ağartma sistemi görülmektedir.

Dengeleme helezonu Disperger Vidalı pres

Ağartma kimyasalları Yüksek kesafet ağartma kulesi

Buhar

Şekil 2.44 Peroksitli ağartma sistemi Ekonomik

olarak

indirgeyici

ağartma

yapmanın

yolu

hamurun

oksijensiz

olmasıdır. Çünkü sodyum hidrosülfit havanın oksijenine hassastır. Bu nedenle hamurun havasının alınması gerekir. Kesafet % 10 ile % 15 arasında olmalıdır. FAS oksijene daha az hassas bir madde olduğundan kesafet % 30 olabilir. FAS ın karıştırılması için dispergere ihtiyaç bulunur.

En iyi sonuç dispergerde basınç

altında 120 °C de alınır. Her iki kimyasalda pompa girişine verilerek karışım sağlanır. Dozaj miktarı % 0.4 ile % 1.0 (dithionite) arasındadır. FAS kullanımında dozaj % 0.2 ile % 0.6 arasındadır. İndirgeme yöntemi, oksitleme yöntemine göre daha hızlı olur. Bu nedenle daha küçük ekipman gerektirmektedir. Reaksiyon süresi 15 ile 60 dakika arasındadır. Ortam sıcaklığı 60 °C - 95 °C, pH değeri 6.5 to 7.5 (dithionite) ve 10.0 - 10.5 (FAS) arasındadır. Şekil 2.45 de indirgeme yöntemi kullanan ağartma sistemi görülmektedir.

51

Borutank ve orta kesafet

Disk filtre

pompası

Ağartma kimyasalları

Ağartma kulesi

Kule tip büte

Şekil 2.45 İndirgeme yöntemi kullanan bir ağartma tesisi

Yıkama Yıkama, hamur hazırlama ünitesinde elyaftan çözünebilir ve kağıt üretimini olumsuz etkileyecek diğer katı maddeleri ayırmak için uygulanır. Çözünmüş ve askıda kalan katı maddeler arasında, arasında organik ve inorganik maddeler bulunur. Çözünmüş maddeler, COD değerlerini etkileyen maddelerle, anyonik atıklardır. Bunların yanında ölü elyaflar, katı parçacıklar, kaplama maddeleri, mürekkepler, mikro yapışkanlar ve dolgu maddeleri de diğer katı parçacıklar bulunur. Birleşik Devletlerde yıkama yoluyla mürekkep parçacıklarını temizleme yaygın bir uygulamadır. Yıkama bir tür filtre etme ve kesafeti arttırma işlemidir. Yıkanarak alınanan parçacıklar 30 mm den küçüktür. Parçacıklar küçüldükçe yıkamanın etkisi artar. Yıkama girişinde kesafeti düşürülür ve çıkışta yükseltilir. Maksimum teorik temizlik miktarı çıkan fitratın giren hamura oranıyla bulunur. Bu rakam pratikte elde edilemez. Yıkanacak hamur miktarı, hamur üzerinde yapılacak diğer işlemler ve üretilecek kağıdın özellikleri yıkama ünitesinin kullanımını ve türünü belirler. Çıkan filtratın temizlenmesi için seçici olmayan bir flotasyon ünitesine ihtiyaç bulunur. Bunun anlamı yüksek miktarda kayıp oluşması ol şması demektir. Yıkama makinası bir tür yüksek elek dönüşüne sahip diskli teksif eleğidir. Sabit filtreli, eğimli elekli, fıski fıskiyeli ve

52

basınçlı elek türünde yıkayıcılar bulunmaktadır. Diskli teksif eleklerine ait bir örnek Şekil 2.46 da görülmektedir.

Giriş

Merkez valsi

Tahrik valsi

Regüle valsi

Gergi valsi

Vidalı kriko

Fitrat çıkışı

Merkez valsi

Giriş

Şekil 2.46 Bir diskli ikiz yıkayıcı Bu ikiz yıkayıcıda, her iki diske giriş, ayrı ayrı ve merkez valsle elek arasınadır. Filtrat ve yıkanmış hamur ayrılarak uzaklaştırılır. Bu tür makinalar 350 ile 1000 metre hızda çlışır. Hamur elekle sıkılarak suyu alınır. Giriş kesafeti % 0,7 ile % 1,5 arasında olabilir. Çıkışta kesafet %5 ile % 10 arasında bir değere yükselir. Yıkama etkisi safiha kalınlığına bağlı olarak değişir. Gramaj yükseldikçe yıkama etkisi azalır. Filtrat içindeki kül ve toz elyaf da gramaja bağlı olarak değişir. Büyük parçacıklar daha çok tutunuma sahiptir.

Teksif ve hamurdan suyun alınması Teksifle ilgili işlemlerde hamurun içindeki suyun ve bu suyla birlikte erimiş katkı maddelerinin alınması sağlanır. Suyun alınmasının teknolojik ve ekonomik nedenleri vardır. Bunların başlıcaları şunlardır: 

Hamurdan kimyasal maddeler, kirlilikler ve sıcaklık alınmış olur.



Hamurun kesafeti başka işlemler için istenilen düzeye getirilir.



Atık su veya elek altı suyundan elyaf kazanılır. 53



Yaş elyaf tabakaları oluşturmak (yaş elyafın nakli için) veya rejeklerin suyunu almak için kesafet arttırırlır.

Su alma işlemi bir tür filtreleme işlemidir. Burada kesafeti yükseltilmiş hamurla kesafeti çok düşük elyaflı su (filtrat) birbirinden ayrışır. Filtre işleminin başında katı maddelerin tutunumu son derece düşükken kesafet arttırğında tutunum artar. Tersine, filtrat içindeki katı parçacıklar ise azalır. Su alma işleminde hedef filtratın sıfır kesafete düşürülmesidir. Pratikte bu mümkün olmaz. Dolaysıyla tutunma tam olarak gerçekleşmez. Yıkamada katı parçacıklar ortamdan alındığı için teksif işlemine göre avantajlıdır. Suyun hamurdan alınması için çeşitli tipte makinalar kullanılmaktadır. Bunlardan başlıcaları döner teksif elekleri, belt filtreler, ikiz elekler (twinwire), disk filtreler, vidalı presler ve eğimli eleklerdir. Bunlar birbirlerinden çeşitli yönlerde farklı sistemlerdir: 

Suyu alabilmek için kullanılan kuvvetler birbirinden farklıdır. Yer çekimi kuvveti, vakum etkisi, eğimli bir yüzeye elek tarafından baskı uygulanması, mekanik baskı uygulama gibi yöntemler kullanılır. Giriş kesafeti % 0.5% dan % 3.5 a kadar değişir.



Çıkış kesafetinden beklenen değerler % 3 kesafetten başlayarak % 30 kesafetlere kadar çıkar.



Filtratın kesafeti ppm derecesinde düşük ve yüzde ile ifade edilemeyecek kadar azdır.

Makina seçiminde teknolojik ve ekonomik beklentiler ön planda tutulur. Döner tamburlu teksif elekleri Döner tamburlu teksif eleklerinde açık bir perfore silindir üzerine ince gözenekli bir elek takılmıştır. Bu parça hamur içinde dönerek suyun ayrılmasını sağlar. Şekil 4.47 da bu tür teksif eleğinin iki farklı tipi görülmektedir.

54

Hamur çıkışı Hamur

Hamur

girişi

girişi Hamur

Hamur

girişi

girişi

Filtrat çıkışı

Filtrat çıkışı

(a)

(b) Şekil 2.47

Besleme kesafeti % 0.5 ile % 2.5 arasındadır. Tamburun dönüşüyle elek üzerinde bir tabaka oluşur. Suyun alınmasını kontrol etmenin yolu elek dışındaki hamurla, elek içindeki filtrat arasında seviye oluşturmaktır. Oluşan seviye basınç farklılığı yaratır. Artan basınç farklılığı kesafeti arttırır. Şekil 2.47 (a) da düşük kesafetli bir teksif eleği görülmektedir. Bu durumda kesafet % 3 ile % 4 arasındadır. Kesafeti yükselen hamur bir oluktan alınır. Daha yüksek kesafetlere çıkmak için (% 5– %6) tambur üzerine bir pres valsi oturtulmuştur. Bu tiplerde suyunu kaybeden hamur raspa ile valsten sıyrılır.

Filtrat ise eleğin içindeki bir borudan aşağıya

akar. Belt Filtreler ve ikiz presler Buradaki temel mantık, süzülecek hamurun yatay dönen bir elek üzerine beslenmesidir. Suyun alınması ya yer çekimi ile, ya da, elek altından yapılan vakumla sağlanır. Bu türlere belt filtre denir. Suyun alınması hamuru üstten kapatan ikinci bir elekle (ikiz elek) arttırılabilir. En yüksek kesafet ise, ikiz eleğin 55

yanında birden fazla pres nipi oluşturularak sağlanır. Şekil 2.48 de böyle bir uygulama görülmektedir. Bunlara da ikiz elekli presler denilir. İkiz elekli presler de iki eleğin yanında presleme için baskısı bulunur. Bu türlerde vakum uygulamasıyla % 25 ile % 50 arasında kesafet yakalamak mümkündür.

Şekil. 2.48 İkiz elekli pres ünitesi Diskli teksif elekleri Bunlarda delikli bir disk üzerine ve altına elek geçirilmiştir. Çeşitli sayıda diskler birbiri ardına eşit aralıklarla yerleştirilmiştir. Ekipmanın uzunluğu 12 metreye kadar çıkar. Elek çapları ise 3.0–5.5 m kadar olabilir. Diskler yarıya kadar hamurla doludur. Suyu hamurdan ayıran kuvvet hamurun ve filtratın seviyesidir. Diskler

dakikada

5-20

metre

çevresel

hızda

dönerler.

Bu

esnada

disk

yüzeylerinde hamur tabakası oluşur ve ağırlıklarıyla geriye düşerler. Şekil 2.49 de böyle bir diskli teksif eleği görülmektedir. Kesafeti yükselen hamurlar bir savaktan alınarak toplanır. Filtrat ise merkezde bulunan içi boş şaft aracılığıyla uzaklaştırılır.

56

Şekil 2.49 Diskli teksif eleği

Disk Filtreler Disk filtrelerle diskli teksif elekleri birbirlerine çok benzerler aralarındaki farklar bunlara vakum uygulanması ve kullanım amaçlarıdır. Bu tür filtreler su devrelerinde, elek altı suyunu temizlemek ve pulper sonrası kesafeti arttırmak için kullanılır. Giriş kesafetleri % 0.5–% 1.3 arasıda değişirken çıkış kesafetleri %12– %18 e kadar çıkar. Filtre diskleri diskli teksif eleklerine benzer. Disk filtre dönerken yüzeyde oluşan elyaf tabakası, hem filtratla hamur arasındaki basınç farklılığı, hem de vakumla ayakta kalır. Özellikle vakum nedeniyle tabaka yerinde kalır. Bu sayede hamurdan su alma işlemi devam eder. Kalınlaşan hamur tabakası diskin üstüne monte edilmiş fıskiyelerle disklerin arasındaki konveyöre oluklardan düşürülür. Daha sonra disk yüzeyleri fıskiyelerle temizlenir ve yeniden hamura dalmaya hazır hale getirirlir. Başlangıçta filtreleme yer çekimi kuvvetiyle olur. Filtrat kesafeti hamur tabakası tam oluşmadığından oldukça bulanıktır. Hamur tabakası oluşup kalınlaştıkça kesafet azalır. Filtrat ayrıldıktan sonra iki yolu takip eder. Temiz olan kısım filtre temizliğinde fıskiyelerde kullanılır. Bazen üçüncü bir yolla daha temiz olan filtrat alınır. Şekil 2.50 da böyle bir filtrenin iç yapısı görülmektedir.

57

Çıkış Bölgesi

Osilatörlü Fıskiyeler

Kurutma Bölgesi

Bulanık filtrat Bölgesi

Temiz Filtrat Bölgesi Hamur

Kesif

Temiz

Bulanık

girişi

hamur

Filtrat

Filtrat

çıkışı Şekil 2.50 Disk filtrenin iç yapısı

Vidalı presler Vidalı preslerde bir gövde, perfore bir elek ve döner konik bir vida bulunur. (Şekil 2.51) Giriş

Süzülme bölgesi

Elek sepeti

Vida Filtrat

Çıkış

Şekil 2.51 Vidalı Presin iç görünüşü

58

Hamur vida tarafından ileriye doğru itilir. Elek ve vida konik yapıdadır. Vida şaftında da bu koniklik görülür. İtme hareketi hamurun sıkışmasına neden olur. Elekle gövde arasında bir boşluk bulunur. Sıkışma hamurdaki suyun elekten gövdedeki boşluğa süzülmesine neden olur. Yüksek kesafetli hamur vidanın uç tarafından alınır. Fitrat ise elekle gövde arasından alınır. Bu türlerde filtrat kesafeti oldukça yüksektir. Bu nedenle hamurdan su alınmasında kullanılabilecek kaba bir ayırma özelliğine sahiptir. Genellikle atıkların suyunun alınmasında kullanılır.

Elyafları dağıtma (Dispergerler ve Dispersiyon) Harman yapısına ve üründen beklentiye göre hamurun dağıtılmasındaki amaçlar aşağıda verilmektedir: 

Hamur içindeki kirlilikleri gözle farkedilemeyecek kadar küçültmek,



Yapışkanların (stickies) büyüklüğünü azaltmak,



Hurda kağıttaki kaplama ve tutkal parçacıklarını elyaftan sökmek,



Parfinlerin (wax) dağılmasını sağlamak,



Mürekkep parçacıklarını elyaftan ayırmak,



Elyaf kümelenmelerini dağıtmak



Hamuru mekanik ve kimyasal olarak işlemek,



Hamura ağartma kimyasalları vermek,



Hamurdaki mikro organizmaları öldürmek.

Elyafları ve kirliklikleri dağıtma ihtiyacı sadece hurda kağıt işlenirken ortaya çıkar. Üretim kademesi olarak, kesafetin arttırıldığı (%25 - %35) bir bölgeye disperger kurulur. Ağartma

için kimyasalların verilmesi dispergerde başlar. Üründen

yüksek kalite beklendiğinde, iki disperger kullanılır. Hamur içindeki kirliliklere ve elyaf kümelerine yüksek kesme kuvveti uygulayarak dağılmalarını sağlar. Kesme kuvvetinin, Hamurdaki tüm parçaları birbirine bağlayan kuvvetin üstüne çıkması istenir. Bu nedenle hamur kesafeti % 24 ile % 30 arasında tutularak, kesme kuvvetinin hamura daha fazla geçmesi sağlanır. Hamurun ısıtılması kirliklerin ve elyafların bağlarını gevşemesini kolaylaştırır. Şekil 2.52 de komple bir dispersiyon ünitesi görülmektedir. 59

Vidalı pres

Dengeleme Disperger

helezonu Buhar Şekil 2.52 Disperger ünitesi (Voith) İyi bir dispersiyon sisteminde üç işlem aşaması bulunur: 

Kesafetin % 4 lerden % 22-35 arasına çıkarılması,



Hamurun sıcaklığının 90 °C ile 130 °C lere çıkarılaması,



Hamura dağıtma kuvveti uygulanması.

Hamurun içindeki su, vidalı presle veya ikiz elekli presle alınır. Gerekli hamur sıcaklığı doğrudan hamura buhar verilerek yapılır. Bunun için, ya bir helezon, ya da doğrudan dispergerin kendisi kullanılır. Yüksek hızlı dispergerler disk tipi (Şekil 2.53) ve düşük hızlılar ise hamur yoğurucusu (Şekil 2.54) şeklindedir.

Şekil 2.53 Disk disperger 60

Şekil 2.54 Yoğurucu disperger Disk disperger bıçakları genellikle dişli yapıdadır. Şekil 2.55 de dişli yapıda bir disperger bıçağı görülmektedir.

Şekil 2.55 Disk disperger bıçak dişleri Rotor ve stator dişleri birbirlerinden 1 mm veya daha az aralıklıdır. Çevresel hız saniyede 50 ile 100 metre arasındadır. Ton elyaf başına gereken spesifik enerji saatte 50-80 Kw arasındadır. Nadiren 150 kw a çıkar. Disk dispergerler elyafların 61

serbest kalması için yüksek sıcaklıklarda çalışırlar. Ayrıca kesafet arttırılarak elyafların ve parçacıkların daha iyi dağıtılması sağlanır. Yoğurucu tip disperger bıçak dişleri, disk disperger bıçak dişlerine göre çok kabadır. Rotor ile stator arasında 10 mm boşluk bulunur. Çevresel hız saniyede 5 ile15 metre arasındadır. Tasarım açısından bir veye 2 şaftlı olanları bulunur. Yoğurucu tip dispergerlerde tüketilen enerji ton başına saatte 30 kw ile 80 kW arasında değişir. Özel durumlarda 120 kw a çıkar. Bu tip elyaf dağıtıcılar düşük sıcaklıklarda çalışabilirler. Yoğurucu tip dispergerlerde enerji dispergere verilen hamur miktarıyla yani giriş kesafetiyle değiştirilebilir. Disk dispergerlerde ise tüketilecek enerji miktar, disk öğütücülerde olduğu gibi rotorla stator arasındaki boşluğun değiştirilmesiyle ayarlanabilir. Her iki dispergerin mukayese edilmesi durumunda, aralarında bazı farklılıklar görülecektir: 

Disk dispergerler yapışkan (stickies) maddelerin ve kirliliklerin dağıtılmasında avantaj sağlarlar.



Yoğurucu tür dispergerler yüksek gözeneklilik ve hacim istendiğinde öncelikle kullanılırlar.

Karıştırma ve depolama Karıştırma, hamur içindeki tüm unsurların karıştırma etkisiyle düzgün olarak dağılmasını sağlar. Bir büte içinde karıştırma yapılırken, tüm hacmin sürekli olarak karışması istenir. Bu nedenle karıştırmaya harcanacak enerji miktarı oldukça yüksektir. Bütelerde karıştırma işi, genellikle hamur kesafetinin % 3-% 5 arasında olduğu durumlarda yapılır. En az enerji kullanımı ile en iyi karıştırmanın sağlanması için, büte çapının yüksekliğe oranı 1:1 veya 1:1,6 arasında olmalıdır. Hamur karıştırıcıları gemi pervanelerine benzerler. Şekil 2.55 de böyle bir hamur karıştırıcısı görülmektedir. 62

Şekil 2.55 Karıştırıcı örnekleri ve büteye yandan montajı Spesifik enerji miktarı hamurun bir metre kübü için 0,2 kw dan başlar ve 0,5 kw a kadar çıkar. Enerji tüketimini tayin eden faktörler bütenin büyüklüğü, geometrik yapısı, hamurun cinsi ve kesafettir. Depolama sırasında hamur karıştırılmazsa elyaf ve su birbirinden ayrılarak faz oluştururlar. Bu durumdan kaçınılmalıdır. Hamurun farklı bölgelerini, aralıklarla karıştırmak topaklaşmayı önlemek için yeterli olmaktadır. Böylece enerji tasarrufu sağlanmış olur. Düşey karıştırıcılarda çeşitli seviyelerde, birden fazla pervane bulunabilir. Çok büyük çaplı bütelerde karıştırıcı bir elips çizerek hareket eder. Enerji talebi bir metreküp hamur için 0,02 kw ile 0,1 kw arasındadır. Büyük kule bütelerde taban kısmında çap daralması olur. Şekil 2.56(a) da kule tipi hamur büteleri görülmektedir. Sadece alt bölgedeki hamur karıştırılır. Bu durumda hamur kesafeti daha yüksek olabilir (% 10 ve üzeri). Burada hamurun sürekli kullanılıyor olması yani aşağı doğru ilelemesi gerekir. Çıkışa doğru hamur inceltilerek pompayla basılabilecek hale getirilir. Bu durumda hamurun faz yapması önlenmiş olur. Küçük ve orta boy bütelerde kullanılan hareketli bir karıştırıcı ve büte içindeki görünüşü Şekil 2.56 (b) de verilmektedir.

63

Şekil 2.56 (a) Konik tabanlı bir büte ve karıştırıcısı

Şekil 2.56 (b) Hareketli bir dikey karıştırıcı ve hamurun hareketi

64

Hamur hazırlamaya bütün bir sistem olarak bakış Hamur hazırlama bölümünün amacı, ham maddeyi, kağıt makinasının, ürünün ve nihayetinde müşterinin taleplerine uygun hale getirmek için değiştirmektir. Ham madde selülöz ve hurda kağıtlar gibi çeşitli kaynaklardan elde edilir. Günümüzde en büyük kaynak hurda kağıtlar olmaktadır. Hurda kağıt, çeşitli türlere göre ayrılırken bir miktar da yabancı maddelerden temizlenir. Bu nedenle üretim süreçleri ham madde kaynağının yapısı göz önüne alınarak tasarlanır.

Selülözden hamur hazırlama Selülözden kağıt üretimi için, hamur hazırlama tasarımı oldukça sadedir. Selülöz hurda kağıda göre çok temizdir. Kağıdın türüne ve kağıt makinasının tek veya çift elekli oluşuna göre, çok çeşitli ham madde türleri, muhtelif oranlarda harmanlar, değişen kalitede ve makinanın çalıştırılabilirliliği dikkate alınarak, ham madde kullanılır. Bunların herbirinin hamur hazırlamada işlenmesi farklıdır. Entegre kağıt fabrikalarında, kağıt ve selülöz üretimi birlikte yapılır. Bu fabrikalarda selülöz doğrudan hamurdan kağıda çevrilir. Entegre olmayan fabrikalarda ise selülöz kurutularak balya veya dökme olarak pazarlanır. Entegre fabrikalarda hamurun hazırlanmasında yol kısalarak genellikle öğütme yapılır. Oysa

entegre

olmayan

fabrikalarda

selülöz

balyalarla

alınarak

pulperden

başlamak üzere bir dizi işlemden geçirilir. Şekil 2.57 de kimyasal selülözle çalışan birinci hamur kağıt fabrikasının hamur hazırlama sistemi görülmektedir. Ham (virgin) selülöz balyalarla alınır. Besleme bir konveyörle yapılır. Balya tellerinin elle veya otomatik olarak çok iyi temizlenmesi gerekir. Balyalar düşük kesafet pulperlerinde suyla parçalanır. Pulper kesafeti % 4 ile % 6 arasında değişir. Düşük kesafetli pulperlerden sonra ağır rejekleri almak için siklon temizleyiciler ekipmanları

kullanılır. mekanik

Siklon

temizlemeden

hasarlardan

korumaktır.

amaç,

kendisinden

Yüksek

kesafette

sonraki çalışan

deflakerlarda elyaf kümeleri bireysel elyaflara ayrılır. Bu işlem aynı zamanda kağıtta balık gözü tabir edilen dağılmamış elyafların yarattığı oluşumu engeller.

65

Hamur Bütesi

Öğütme

Deflaker (opsiyonel)

temizleme

Ağır rejek

Pulper bütesi

pulperi

Düşük kesafet

Besleme

Arıtmadan dönen su Şekil 2.57 Kimyasal selülöz işleyen bir hamur hazırlama

Bundan sonraki aşama öğütmedir. Öğütme kağıt kalitesi üzerinde önemli rol oynar. Ham selülözün çeşitli kaynaklardan gelmesi nedeniyle, öğütme işlemi ham maddenin

cinsine

göre

değişir.

Öğütme

ile

kağıdın

dayanım

özellikleri,

formasyonu ve elektrik yalıtımı gibi beklentiler veya yağ geçirimsizliği gibi özellikler değişir. Aynı konu, makinanın düzgün çalıştırılması için de önemlidir.

Hurda kağıttan hamur hazırlama Hurda kağıt işleyen hamur hazırlama sistemleri çok değişkenlik gösterir. Bunun nedeni çok çeşitli kağıt türleri olması ve kağıt harmanının çeşitlilik göstermesidir. Ayrıca kağıt dışı maddelerin kağıdın toplandığı kaynağa göre değişmesi kirlilikleri farklılaştırır. Bunun yanında atık su ve katı atıklarla ilgili kanunlar ve gürültü ile ilgili mevzuat dikkate alınmak durumundadır. Hurda kağıt kullanımında üretimde verimlilik yanında ekonomik nedenler de, hamur hazırlamanın şekillenmesinde önemli seçim unsurlarıdır.

66

Basım amaçlı kullanılan kağıt türleri için hamur hazırlama Birinci ve ikinci hamur kağıt türlerinin üretiminde kullanılmış gazete, kitap dergilerin yanında, matbulardan çıkan kenar kesimi artıkları kullanılır. Bu türlerde genellikle mürekkep giderme işlemi yapılır. 

Eski gazete artıkları ONP (Old NewsPapers),



Eski dergiler OMG (Old MaGazines),



Karışık ofis artıkları MOW (Mixed Office Wastes),



Kuşeli veya kuşesiz birinci hamur hurdaları da CWF (Coated Wood Free) ve UWF (Uncoated Wood Free) bunlar arasındadır.

Bu türlerde ağartılmamış ikinci hamur (mekanik selülöz kökenli) hurdalardan kaçınılır. Bu türlerde optik özellikleri iyileştirmek için yüksek ağartma özelliği gerekir. Hurda elyaftan beyaz hamur elde edecek hamur hazırlama tesislerine genellikle Mürekkep Giderme (DIP=Deinked Pulp) ünitesi adı verilir. Çoğu kez mürekkep giderme seçici flotasyonla yapılır. Özel durumlarda temizlik kağıtlarında yıkama ile mürekkep giderme yapılır. Mürekkep gidermede ana parametreler, parlaklık (brightness)

kalitesi,

yapışkan

(stickies)

oranının

azlığı,

kirlilikler

ve

kül

miktarıdır.

İkinci hamur hurdaları işleyen hamur hazırlama sistemleri Basım amaçlı kullanılan kağıtlar içinde gazete kağıdı hurda kağıdın en fazla kullanıldığı türdür. Türkiye’de olmasa da dünyada gazete kağıdı üreten pek çok kağıt fabrikası bulunmaktadır. % 100 hurda kağıttan elde edilen süperkalenderli (SCB) kağıt üretimindeki gelişmeler ve düşük gramajlı kuşe kağıt üretimi Avrupa’da oldukça yaygınlaşmaktadır. Yüksek kaliteki süperkalenderli A sınıfı (SC-A) ve yüksek kaliteli düşük gramajlı kuşe kağıtlarda (LWC) ise hurda kağıt kullanımları % 30 lara yükselmiştir. Eski gazete kağıdı ve eski dergi hurdaları kullanan tesislerde hurda kullanım oranı % 40-60 civarındadır. Bu tür hurdaları kullanan kağıt fabrikalarının kağıt kaliteleri

67

belirli özelliklerde olmak durumundadır. Tablo 2.2 de kağıtta beklenen önemli parametreler verilmektedir.

Tür

DIP Parlaklık ISO

DIP Kir sayımı mm²/m²

DIP Yapışkanlar mm²/kg

DIP Kül miktarı %

45-48

1500-3000

4000-8000

20-25

60-62

100-200

200 ün altında

12-16

65-68

100-200

200 ün altında

12-16

65-68

50-100

68-72

50-100

ONP-OMG karışık Gazete kağıdı ONP İyi gazete kağıdı İyi ONP Süperkalenderli SC Düşük gramajlı Kuşe LWC

100 ün altında 100 ün altında

12-16 9-13

Tablo 2.2 ONP/OMG/SC/LWC kağıtlarda Avrupa kalite değerleri Şekil 2.58 de beyaz kağıt türleriyle ilgili bir hamur hazırlama ünitesinde görülebilecek temel işlem basamakları verilmektedir. Dönüşümlü kağıt genellikle balyalarla ve bazen dökme olarak fabrikaya gelir. Hurda kağıt balyaları konveyöre beslenmeden önce telleri kesilerek otomatik olarak alınır. Genellikle yüksek kesafetli, beç usulü çalışan bir pulperde hamur açılır. Balyalar pulpere düşmeden önce tartılırlar. Tartım konveyör üzerinde konveyör ayaklarına monte edilmiş, Load-cell üniteleri bulunan bir sistemle yapılır.

Pulper

içinde

elyafın

parçalanması

için

gereken

su

ve

ağartma

kimyasalları ölçüye göre daha önce konulmuştur. Pulperde elyafın açılması için, hamur kesafeti oldukça yüksek değerde, %15 ve üzerinde tutulur. Bunun amacı elyafı daha iyi açmak ve kirliliklerle, yabancı cisimleri fazla parçalamayacak bir ortam oluşturmaktır. Tambur tip pulperlerde kesafet % 28 lere çıkar. Tambur pulperlerde çalıştırmada süreklilik vardır. Diğerlerinde beç usulü parçalama yapılır.

68

Opsiyonel ağartma ve silolama

Flotasyon ünitesi 2

Su arıtımı

Teksif eleği 3

Ek beyazlatma için kule opsiyonel Disperger

Teksif eleği 1 Düşük kesafet elekleri

Su arıtımı

Teksif eleği 2

Hafif rejek elekleri (opsiyonel) Hafif rejek temizliği

Çamur işleme

Flotasyon ünitesi 1

Pulper bütesi Delikli eleme grubu Ağır rejekler

Pulperleme

Besleme

Rejeklerin teksifi

Yüksek kesafetli

Şekil 2.58 Beyaz hurda işleyen bir hamur hazırlama 69

İkinci hamur kökenli hurda kağıtların mürekkebinin iyi ayrılabilmesi için alkali (bazik) ortam gerekir. Sodyum hidroksit (NaOH) mürekkep parçacıklarının ayrılmasında yardımcı bir unsurdur. Sodyum silikat ise tekrar mürekkebin elyafa bağlanmasını önler. Ayni zamanda sodyum hidroksit nedeniyle oluşan sarılığı da dengeler. Yıkama aşamasında sabun ve yüzey gerilimin azaltan diğer yüzey aktif maddeler kullanılırlar. Pulperde açılan hamurun içinden, yoğunluğu hamura göre yüksek olan metal, kum ve cam türü yabancı maddeler yüksek kesafet temizleyicilerinde alınır. Bu işlemden sonra, daha büyük yabancı maddeler % 4,5 kesafette kaba elekten geçirilerek temizlenir. Temizleyici olarak disk elekler kullanılır. Disk eleklerin delik çapları 4 ile 16 mm arasındadır. Bunun peşinden orta kesafette delikli eleklerde temizleme yapılır. Burada delik çapı 1 mm dir ve amacı düz parçacıkların hamurdan alınmasıdır. Orta kesafetten kasıt % 3,5 kesafettir. Kaba temizlik sonrası hamur pulper bütesine iner. Bunun peşinden orta kesafette yapışkanlar ve diğer yuvarlak parçacıkların temizlenmesi için siklon temizleyiciler kullanılır. Burada ekipmanlara zarar verecek kumlar hamurdan alınır. (Yüksek kalite beklentisi durumunda ikinci bir temizleyici elek kullanılır ve

kesafet daha da düşer. Burada kesafet % 2

civarında ve elekler 0,2 mm

yarıklı tiptedir.) Bazı ara büteler resimde

gösterilmemiştir. Mürekkep giderme ünitesi beyaz hurda kağıttan hamur üretimi için vazgeçilmez bir kademedir. Fabrikanın can damarı durumundadır. Burada kesafet % 1,2 ye inmiştir. Mürekkep giderme (DIP) flotasyon ünitesinde yapılır. Amaç mürekkep parçacıklarının, diğer hidrofobik özellikli parçacıkların ve küllerin elyaftan alınmasıdır. Mürekkep giderme kimyasallarından olan sabun ve yüzey gerilimini azaltan maddeler, ya pulperde yada mürekkep gidermeden önce hamura

verilir.

Sabunun

her

iki

noktadan

birden

verilmesi

yaygın

bir

uygulamadır. Çok kademeli ince temizleme 0,15 mm yarıklı eleklerle yapılır. Eğer yarıklı elek sistemde

ilk

defa

burada

kullanılıyorsa,

yani

daha

önceki

aşamalarda

kullanılmamışsa, kum alma işleminin öncelikle yapılmış olması gerekir.

70

İnce eleme sonrasında hamurun kesafetinin arttırılması şarttır. Bu işlem disk filtrelerle yapılır. Kesafeti % 30 ve üstüne çıkarmak amacıyla ek su alma işlemi, ikiz elekli presle veya vidalı presle

yapılır. Dispergerle işlemede bu işlem

gereklidir. Dispersiyon yüksek sıcaklıklarda yapılır. Isıtma için hamurun içine doğrudan buhar verilir veya ıstıma bir helezonda gerçekleşir. Dispergerde hamur içinde kalmış olan kirlilikler de alınmış olur. Eğer, mürekkep gidermeye ek olarak başka ağartma işlemi yapılacaksa, dispergerde kesafetin yüksek olduğu ve karıştırmanın yüksek düzeyde olduğu noktada, hidrojen peroksit gibi oskitlendiricileri kullanmak uygun olur. Ağartma kimyasallarının elyafta tutunum süresine ihtiyacı vardır. Bu nedenle disperger sonrasında ağartma süresi kazanmak için, ağartma kulesine ihtiyaç bulunur. Yukarıda anlatılan süreç mekanik selülözden yapılmış kağıtların hurdalarındaki mürekkebi gidermek için geçerlidir. Son zamanlarda işin daha iyi yapılabilmesi ve kağıttaki kaliteyi arttırmak için ikinci bir ağartma süreci kullanılmaktadır. Bu işlemde hamurda kalmış, gözle görülebilecek mürekkepler, yapışkanlar ve diğer hidrofobik parçacıklar küçültülerek görünmez hale getirilir. İkinci ağartma kademesinde, hamurun kesafetinin arttırılması gerekir. Bu aşamada kesafet % 12 ye çıkartılır. Özellikle yüksek kalite beklenen süperkalenderli kağıt türleriyle (SC), Düşük Gramajlı kuşe kağıtlarda (LCW) bu işlem uygulanacaksa yeniden kesafetin % 30 un üzerine çıkarılması gerekir. Burada da ısıtma ve dispergerden geçirme işlemi tekrarlanır. Hamurda geriye kalan mürekkepler, yapışkanlar ve kirlilikler, ebat olarak gözle görülebilecek büyüklüğün altına indirilir. Ek olarak yapılacak oksitlendirici ağartma bir disk filtre veya ikinci bir disperger kademesiyle yapılır. İndirgeyici ağartmada ise kimyasal olarak hidrosulfit, sodyumdityonite veya FAS kullanılır. Son olarak hamur depolama kulesine pompalanır. Tablo 2.3 de işlem basamaklarının kalite değerleri üzerindeki etkileri görülmektedir.

Yüksek değerde mürekkep giderme ünitesi kurulmasında (DIP)

son bir aşama da düşük kesafette elyafın en az bir refinerde öğütülmesi yapılır. Burada refiner, hamur makina yaklaşım bölgesine (approach flow) gelmeden önce, depolama kulesinden sonra monte edilir. Burada öğütme yoluyla, kağıttan beklenen

mukavemet,

ve

yüzey

özellikleri

gibi

kağıt

kalitesini

etkileyen

özelliklerin elyafa kazandırılması amaçlanır. 71

Kalite

Parlaklık

Benek miktarı

Yapışkan oranı

Pulperleme ve kaba eleme

Küçük mürekkep parçalarını alma

Daha büyük mürekkep parçalarını alma

Eleme yeteneği kazandırma

Kül oranı

Ağır cisimleri alma Geniş alanlı parçaları alma Çöp ve kumları alma Kübik ve yuvarlak parçacıkları alma

Azalma

Düşük kesafette siklon tem. Düşük kesafette elekli tem. Flotasyon1

Azalma Mürekkep almada artış

Azalma

Ağır rejek temizleme

Azalma

İnce temizleme

Azalma

Yıkama ve teksif

Dispersiyon1

Flotasyon 2

Dispersiyon2

Mürekkep almada artış Daha küçük mürekkep parçacıkları alma Mürekkep almada artış Daha küçük mürekkep parçacıkları alma

Oksitleyici ağartma

Artış

İndirgeyici ağartma

Artış

Öğütme

Azalma

Elyaf tasarımı

Kaba temizlik

Yüksek kesafetli temizleme Orta kesafette delikli elek

Çöp oranı

Azalma Kum, çöp ve leke yapıcıları alma Kübik ve yuvarlak parçacıkları alma

Azalma

Azalma Parçacık büyüklüğü düşürme

Parçacık büyüklüğü düşürme

Azalma

Azalma

Parçacık büyüklüğü düşürme

Parçacık büyüklüğü düşürme

Azalma

Güçlenme esneklik

Tablo 2.3 Hamur hazırlama işlemlerinin kalite üzerindeki etkileri 72

Birinci hamur hurdaları işleyen hamur hazırlama sistemleri Birinci hamur (Kimyasal selülöz) hurdaları, karışık ofis artıkları (MOW=Mixed Office Wastes), kuşeli ve kuşesiz kağıt hurdaları (CWF and/or UWF) temizlik kağıdı üretiminde ve yazı tabı kağıtlarında kimyasal selülözün yerine hammadde olarak kullanılır. Tablo 2.4 de bu tür kağıtlar için ham madde kalite değerleri ve kalite talepleri verilmektedir. Tipik bir birinci hamur kağıt hurdası işleyen hamur hazırlama ünitesiyle, ikinci hamur hurdası işleyen hamur hazırlama ünitesi arasında benzerlikler görülür. Şekil 2.59 da hamurun akış yolu görülmektedir.

Tür Karışık MOW/UWF/CWF Temizlik Kağıtları, tissue Selülöz alternatifi hurdalar

DIP Parlaklık ISO

DIP Kir sayımı mm²/m²

DIP Yapışkanlar mm²/kg

DIP Kül miktarı %

60–70

1000–5000

5000–20000

15–25

80–90

< 150

< 200

<2

80–90

< 100

< 20–40

<5

Tablo 2.4 MOW/UWC/MWC kağıtlarda Avrupa kalite değerleri Birinci hamur hurdalarını işlemede ikinci hamura göre temel fark kesafetin arttırıldığı kısımlarındadır (Şekil 2.57). Temizlik kağıtlarında % 2 olan düşük kül değerini yakalayabilmek için hamurda yıkama yapılır. Bu ise elyafın sulanması nedeniyle teksif işlemini gerektirir. Yıkama sonucu alınan filtrat içinde çok miktarda kül bulunur. Külün filtrattan alınması için DAF (dissolved air flotation) üniteleri kullanılır. Bu nedenle elyaf geri kazanmada ve enerji kullanımında verim oldukça düşer. Birinci hamur selülöz muadili hurdalarda kağıt için verilen değerler çok iddialı olduklarından, bunların sağlanabilmesi için, en az bir yıkama ünitesi ve ikinci bir disperger gerekir.

73

dönen

Opsiyonel su giderme

arıtmadan

Ağartma Opsiyonel Disperger

Takviye su

Depolama

Ağartma Disperger Tesksif Yıkama Düşük kesafet elekleri

Flotasyon 1

Orta kesafet elekleri

su

Temizlenmiş su Temizlenmiş su

Flotasyon 2

Çamur işleme

Düşük kesafetli temizleme

Temizlenmiş

Opsiyonel yıkama

Orta kesafet temizleyiciler Delikli eleme grubu Ağır rejekleri temizleme

Yüksek kesafetli pulper

Besleme

Rejek ten su alma

Pulper bütesi

Şekil 2.59 Birinci hamur işleyen bir hamur hazırlama ünitesi 74

Ambalaj hurdalarında hamur hazırlama sistemi Ambalaj kağıtlarının üretiminde hurda kağıt kullanımı oldukça yaygındır. Tüm dünyada kullnım oranı % 60 ları bulur. % 100 oluklu hurdalarını kullanan fabrikalar yaygınlaşmıştır. Hurda kağıtta ana kaynak evler, fabrikalar ve marketlerdir. Bu kağıtlara dünyada verilen genel ad eski oluklu kutulardır (Old Corrugated

Containers

veya

Old

Corrugated

Cardboards=OCC).

Oluklu

hurdalarında yabancı madde miktarı matbua artıklarından çok fazla ve çeşitlidir. Dönüşüm sonucunda özellikle esmer olanlarda kalite giderek düşer. Ayni zamanda, makinanın çalıştırılabilmesi zorlaşırken, üretim maliyetleri artar ve hamur hazırlama sistemi üzerinde ciddi yaptırımlar meydana gelir. Bunun sonucu hamur hazırlama sistemleri eski zamanlarda kurulanlara göre karmaşıklaşmakta ve karmaşıklığı her geçen gün artmaktadır. Hamur hazırlamada dikkate alınması gereken kriterlerler, temizlik, mukavemet değerleri, elyaf verimliliği ve toplam verimliliktir. Kağıdın optik özellikleri giderek önem kazanmakta ve baskı yapılabilir kağıda doğru bir gidiş gözlenmektedir. Oluklu kağıtları çoğu kez çok katlı olarak üretilirler. Bu nedenle farklı elyaf katmanlarından oluşurlar. Bunun sonucu hamur hazırlama kısmında da farklı sistemler bulunur. Yüzde yüz hurdadan, çok katlı üretim için farklı hamur hazırlama hatları kurulur. Fraksinasyon elyafı sınıflandırmada kullanılan temel işlemlerden biridir. Şekil 2.60 da ambalaj kağıtları için iyi tasarlanmış fraksiyon ünitesi olmayan bir hamur hazırlama sistemi görülmektedir. Dönüşümlü kağıt hurdaları balyalarla gelirler. Gelen balyalar konveyörle pulpere verilmeden önce telleri kesilir, fakat telleri alınmaz. Pulper düşük kesafetlidir (%4.5– % 5.5). Pulperde teller, ipleri, naylon torbaları, tekstil artıklarını toplayarak halatla dışarıya alınmasını sağlar. Pulper içinde biriken çeşitli kirlilikler bir çöp kapanınyla dışarı alınır. Pulper içinden çöplerin alınarak elyaflarının geri kazanılması başlı başına bir döngü oluşturur. Pulperde açılan hamur içinde ağır rejekler olduğundan temizleme kademesinde ilk temizlik yapılır. Bu hamurun içinde % 20 oranında ayrılmamış elyaf kümeleri bulunur. Pulper bütesi içinde hamura yeterli süre verilerek kalan elyafların da karıştırıcı ile açılması sağlanır. 75

Teksif eleği

takviyesi

Geri kazanılmış su

Büte

Düşük kesafet elekleri Hamurda ince kum temizliği Delikli eleme grubu Pulper bütesi Ağır rejekleri temizleme

Rejekte elyaf temizliği

Düşük kesafet pulperi

Balya besleme

Şekil 2.60 fraksiyonu olmayan bir hamur hazırlama sistemi görülmektedir. Pulper bütesinden sonra hamur delikli elekte % 3,5 kesafette kaba olarak temizlenir. Bu bölüm hamurdaki açılmamış elyaf miktarıyla ilgili olarak tasarlanır. Açılmamış elyafın yüksek oranda olması durumunda bıçaklı delikli elek (Disk elek, türbo seperatör) kullanılır. Delik çapları 2,4 mm dir. Bunların yarıklı eleklerden üstünlüğü elyaf açma özellikleridir. İkinci kademesinde 1,6 mm delikli olanı kullanılır. Bunların bağlantıları seridir. Delikli elekten sonra açılmamış elyaf % 4 e düşürülmelidir.

Bu

değer

daha

sonraki

temizlik

kademelerinin

daha

iyi

çalışmalarını sağlar.

76

Hamur içinde ilk kaba ağır rejek kademesinden sonra ikinci bir ağır rejek alımı gerekir. Bunun için kesafetin düşürülmüş olması gerekir. (Kesafet Kontrolu) Düşük kesafetli sepetli ince elek kademeleri bu aşamada kullanılır ve elek yarıkları 0,0–0,15 mm dir. Bu kademelerde yapışkanlar ve diğer kirlilikler alınır. Kesafeti düşürülen hamurun teksif eleklerinde suyunun alınması gerekir. Böylece daha az bir hacimde yüksek depolama gücü yakalanmış olur. Fraksiyon kullanan bir hamur hazırlama sistemi Şekil 2.61 da verilmektedir. Türkiyedeki oluklu hurda işleyen fabrikalarda fraksinasyon ünitesi kullanımı yaygındır. Delikli elekten sonra hamur 0,20-0,15 mm lik yarıklı elekte ayrıştırılır. Belirli oranlarda elyaf uzunluğuna göre ayrılır. Kısa elyaflı hamur çoğunluktadır ve fraksinatörün kabul (accept) çıkışından alınır. İçindeki kumların alınması için temizleyiciye gönderilir. Hamur bütesine gönderilmeden önce kesafeti teksif eleklerinde arttırılır. Fraksinatörün rejek çıkışından ise uzun elyaflı hamur alınır. Bu kısım kütle olarak daha az olmasına rağmen daha çok işlemden geçirilmesi gerekir. Uzun elyafların yanında hamurun içinde çok miktarda kirlilik bulunur. Bu nedenle en az bir kademeli ağır rejek temizleyisinde temizlenmesi gerekir. Bu aşamadan sonra hamurda ince temizlik kademeleri ile temizlik yapılır. Bazı durumlarda müşteri beklentileri çok kaliteli görünümü olan bir kağıt yönünde olabilir. Bu durumda optik yönden temiz görünüm önemli hale gelir.

Böyle

durumlarda disperger kirlilikleri küçülterek homojen görüntü elde etmek için önemlidir. Eğer hurda kağıt içinde “WAX” parafin türü kaplama maddeleri varsa (Amerikan hurdalarında temizlemek

yaygınlıkla ve

uzun

görülmektedir) elyafta

her

dispersyon

iki

hamurda

uygulanmalıdır.

hafif Hurda

rejekleri kağıtta

mukavemet arttırmak isteniyorsa refiner kullanılması önerilen yöntemdir.

77

Depolama

disperse etme (opsiyonel) Kısa/uzun

Takviye su

Uzun elyafları

teksif Kısa elyaf temizleme Uzun elyafaları eleme Uzun elyafları temizleme Fraksinasyon

Delikli eleme grubu

Pulper bütesi Ağır rejekler

Besleme

Rejekten su alma

Düşük kesafet pulperi

Şekil 2.61 Fraksiyon kullanan bir hamur hazırlama sistemi 78

Döküntülerin işlenmesi Dmküntü kağıt fabrikalarında sürekli olarak üretim sırasında çıkar ve önemli bir ham madde kaynağıdır. Çıktığı noktalar, eleklerde kenar şeritleri yaş olarak, bobin makinasında ise kuru olarak süreklilik gösterir. Mal sarıcıda tampon değişiminde preslerde ve tutkal preste

kağıt kopmalarında da döküntü ortaya

çıkar. Bu döküntüler, makina yaklaşım bölgesine (approach flow) hamur halinde pompalanırlar. Döküntünün

işlenmesi

pulperlerde

safihanın

açılmasıyla

başlar.

Makinanın

altında, ilgili bölgelerde, makina eninde pulperler kuruludur. Bobin makinaları içinde ayrıca pulper bulunur. Döküntü işleme sistemini makinanın ihtiyaçları belirler. Bazen döküntünün çeşitli nedenlerle arttığı olur. Başta kesafetin ayarlanması için teksif eleği olmak üzere, temizlik kademeleri ve elyaf dağıtıcılar (deflaker) bulunur. Döküntü sistemlerinde yeterli depolama yapılabilmesi ve diğer hamurla belirli oranlarda kontrol edilerek karıştırılması önemlidir. Asıl üretilecek kağıdın değerleri dikkate alınarak karışım oranı tespit edilir. Renkli kağıtlarda anında karıştırma mümkün olmayabilir.

Hurda kağıt işlemede çevresel amaçlı işlemler Hurda kağıtla çalışılırken, hamur hazırlama sistemleri maliyetin düşürülmesi, fabrikanın çalıştırılabilmesi ve çevre mevzuatı açısından çok önemlidir. Çevresel ünite faaliyetleri arasında, rejeklerin işlenmesi, çamurun işlenmesi ve suyun işlenmesi bulunmaktadır.

Pulperden çıkan kaba rejeklerin suyu % 60 kesafete

kadar delikli eleklerde alınır. Eğer ısıtılmada kullanılacaksa, metaller alındıktan sonra kalanlar parçalanarak yakılır. Flotasyondan ve DAF ünitelerinden çıkan çıkan ince rejekler de % 60 kuruluğa kadar çıkartılarak suyu alınır. Bunlar ya, yakılmaya gönderilir ya da briket imalatında kullanılır. Su arıtımında da maliyet ve çevre mevzuatı nedeniyle geri kazanım ön plana çıkar. Suyun tekrar kullanılabilmesi için üretilen kağıdın parlaklığı, temizliği, veya kokuşmuşluğu dikkate alınır.

79

Üretim süreçleri mühendisliği ve otomasyon Günümüzde fabrikaların çok karmaşık hale gelmesi nedeniyle süreç mühendisliği ve otomasyon mükendislikleri çok gerekmektedir. Mühendislik çalışmaları, süreç basamaklarını planlamayı, kağıt üzerinde yerleştirmeyi, düşük enerji harcayacak, çevre koşullarına uyacak ve yatırımı ekonomik kılacak şekilde madde balansını, doğru ölçüde pompa, boru, büte seçimini ve tasarımını kapsar. Usta işi bir hamur hazırlamada büte sayısı neredeyse yok gibidir. Bunun yerini hız kontrollu fan pompaları almaktadır. Otomasyon sistemi hamur hazırlamada gerekli işlem basamaklarınının doğru sırada yapılmasını, kesafetin, akışın, basıncın, seviyenin, sıcaklığın ve enerji tüketiminin istenilen sürede ve istenilen değerlerde tutulmasını sağlar. Otomasyonun etkin kullanımı da büte ihtiyacını azaltacaktır. Devreye alırken ve devreden çıkarken, gerek işlem gruplarının, gerekse hamur hazırlamanın kendisinin DCS üzerinden özel yazılımlarla kontrolu yapılmaktadır. Her tür değişiminde, türe uygun süreç değişimi sağlanabilmektedir. Gerekli set değerleri operatör veya yazılım tarafından değiştirilebilmelidir. Her alt sistemde üretim kontrol değerleri kayıplar da dikkate alınarak hesaplanır. Kalite kontrol anlayışı otomasyonda yeni yaklaşımlar getirmektedir. Bunun örneği, operatörün bütedeki hamurun parlaklığını set edebilmesidir. Bu amaçla ölçülen değere göre gerekli kimyasallar hesaplanarak geri besleme yerine, ileri besleme yoluyla sorun çözülmeye çalışılır. Bu yöntem ölü süreyi ortadan kaldırarak, daha düşük bir maliyetle, daha düzgün bir ağartma sağlamaktadır. Buna

eklenecek

bir

maliyet

kontrol

modülü,

çok

kademeli

ağartma

sistemlerinde en kaliteli ve en düşük maliyetli ağartma kimyasalları dozajını hesaplayarak sistemde uygulamaktadır.

80

BÖLÜM 3 SU DEVRELERİ

Bir kağıt fabrikasında su, enerji ve ham madde kadar önemli bir unsurdur. Hamurun bir yerden bir yere nakli sulandırarak olmaktadır. Suyun ayrıca, temizlik,

soğutma

sızdırmazlığın

sağlanması,

yatakların

yağlanması

ve

bağlayıcılık özellikleri bulunmaktadır. Eski fabrikalarda bir ton kağıt üretimi için 500 ton su kullanılmaktayken halen bu rakam 10-15 ton arasındadır. Bu ciddi düşüş kağıt üretiminde bazı kapalı su devrelerinin kurulmasıyla sağlanmıştır. Geçmişte taze su ile yapılan pek çok iş, temizlenmiş su ile yapılmaktadır.

Taze su Bir kağıt fabrikası, hemen yanında nehir gibi bir su kaynağı yoksa, kullanacağı suyu derin kuyu açarak sağlar.

Bu su Türkiye’de genellikle içilecek kalitede

olduğundan ikinci bir işleme gerek görülmez. Buhar üretimi dışında, fotoğraf kağıdı, sigara kağıdı gibi bazı özel kağıtlar için suyun yumuşatılması gerekir. Yeraltı kaynaklarındaki azalma nedeniyle kağıt üretimi için gerekli taze su miktarının düşürülmesi gerekmektedir. Soğutma ünitelerinde ısınan taze su, başka işlerde kullanılmak üzere depolanır. Taze suyun kullanıldığı yerlerin sayısı oldukça

azalmıştır.

Bunlar

arasında,

buhar

üretimi,

kimyasal

hazırlama,

sulandırma, salmastralar, vakum pompaları sızdırmazlıkları ve keçeler için bazı yüksek basınçlı fıskiyeler yer almaktadır.

Üretim sürecinde kullanılan sular Üretim sürecinde suyun defalarca kullanılması onun işlenmesiyle mümkündür. Bu tür sular hamura su verilmesi ve alınması sırasında kullanılırlar. Suyun içindeki bazı maddelerin sürekli döngü nedeniyle giderek artması, kalitesini taze suya göre düşürür. Son yıllarda kağıt üretim süreçlerinde bazı değişiklikler olmaktadır:

81



Kullanılan hurda kağıt oranları giderek artmaktadır.



Asidik ortamdan nötr ortama doğru gidilmektedir.



Su tüketimi giderek düşmektedir.

Bu değişikliklerin tamamı üretimde sorunların artması anlamına gelir. Özellikle zararlı maddelerin suda artması söz konusudur. Bu maddeler: 

Selülözden gelen reçine ve lignin türevleri,



Taze sudan gelen çürümüş bitki artıklarının oluşturduğu asitler,



Döküntülerden gelen, kağıt kaplamasında kullanılan bağlayıcılar, tutkallar ve yapıştırıcılar,



Kimyasallardan gelen yağ asitleri, silikatlar nişastalar ve diğerleridir.

Tablo 3.1 de üretimde kullanılan suyun içindeki zararlı maddeler ve kaynakları verilmektedir. Bu maddeler kağıt üretiminde kullanılan kimyasallarda verimsizlik başta olmak üzere, kağıtta azalan optik ve dayanım değerleri, kötü tutkallama, kötü koku oluşumu, su süzülümünde ve kurutmada olumsuzluklar ve makina hızında düşme gibi sonuçlar yaratırlar. Kimyasal bileşik Sodyum silikat Polifosfat tuzu Poliakrilat Nişasta Hümik asit Lignin türevleri, Semiselülözler, Lignosülfonat tuzları Yağ asitleri

Kaynağı Peroksitli ağartma ve hurda kağıtta mürekkep giderme Dolgu dispersanları Dolgu dispersanları Kaplı döküntü, hurda kağıt Taze su Kimyasal veya mekanik selüloz Mekanik selülöz, mürekkep giderme

Tablo 3.1 Zararlı bileşikler ve kaynakları Bu maddeler, kağıt üzerinde kötü görüntü ve kopmalara neden olan, birikinti ve köpük oluşumunun temel nedenleridir. Zararlı maddeler arasında, anyonik oligomerler, poli-elektrolitler, noniyonik hidrokolloidler de bulunabilir. Bunların tamamı suda anyonik kül olarak ölçülebilir. Bunlara ayni zamanda çözülmüş askıdaki maddelerde (Dissolved Colloidal Substances=DCS) denir. Katyonik retansiyon kimyasallarıyla ve katyonik nişastalarla ve yaş dayanım arttırıcılarla 82

etkileşime girerek çökelmelere neden olur. Kimyasal oksijen talebi ölçülerek (COD) ölçümleri yapılabilir. İnorganik çözülmüş tuzlar iletkenliği arttırırlar. Tuzlar ayni zamanda üretim performansında ve kağıdın özelliklerindede değişme yaratır. Elektrolitler elyafın şişmesini azaltırken, kloriti de azaltır. Bunun sonucu korozyon oluşumu başlar. En nihayetinde askıdaki katı parçacıklar fıskiyelerde sorun yaratır.

Su devreleri Kağıt üretiminde tüm döngülerde su devreleri ile doğrudan veya dolaylı bağlantı bulunur. Su devrelerinin amacı gereken yerde gerekli miktarda ve kalitede suyu verebilmektir. Bir kağıt fabrikasında birden fazla su devresi bulunur. Şekil 3.1 

Kağıt makinası ve yaklaşım bölgesinde beyaz su (white water) döngüleri bulunur.



Hamur hazırlama kısmında

ise beyazlatmaya bağlı olarak, birle üç arasında

su döngüsü bulunur. Taze

Taze su Hazırlama

DEVRE 2

DEVRE 1

Hamur Approach Flow Kağıt makinası

Rejek ve atıklar Şekil 3.1 Kağıt fabrikalarında su devreleri Arıtma üniteleri genellikle fabrikanın bitişiğinde onun bir parçası durumundadır. Bazı fabrikalarda atık su sistemi dış dünyaya kapalıdır. Bunun anlamı alınan taze suyun ton kağıt başına 1,5 tonu geçmemesidir. Bunun bir tonu kağıdın kurutulmasında açığa çıkarken, yarım tonu da rejek içinde kalır.

83

Su yönetimi her modern fabrikada olması gereken bir olgudur. Su yönetiminin başarılı olabilmesi için aşağıda belirtilen noktalara uyulmasında fayda vardır: 

Süreç tasarımının etkinliği, örneğin hamur kesafetinin her işlemde mümkün olduğunca

yüksek tutulması,

zararlı

maddelerin suya

geçmeden

kağıt

hamuruyla birlikte taşınmasını sağlar (% 30 kesafette). 

Taze

suyun

sadece

kağıt

makinasında

yüksek

basınç

fıskiyelerinde

kullanılması, her işlemde fazla suyun bir geriye gönderilmesi ve atık suyun ilk işlem basamağından yapılması (en düşük kaliteli su). 

Çok makinalı fabrikalarda her makinanın sularının diğerine karıştırılmaması.



Katı maddelerle zararlı maddelerin arıtılması için böbrekler gibi çalışan sistemler kullanılmalıdır.



Her işlem aşamasında suya, depodaki hamur miktarına yetecek nişasta verilmesi, devreye girişlerde ve kağıt kopmalarında kontrolsuz nişasta verilmesinin önlenmesi.

Beyaz su devreleri Beyaz su devreleri kağıt makinası ve yaklaşım bölgesinde bulunur. Üç ayrı beyaz su döngüsü söz konusudur. Birinci döngü, eleklerden doğrudan süzülen suların oluşturduğu döngüdür. Elekaltı suyu olarak da adlandırılır. Hamur kasasına gelen hamurun sulandırılmasında ve profil kontrolunda kullanılır. İkinci beyaz su döngüsü formasyon kasalarından ve preslerden gelen sulardır. Preslerdeb gelen su eğik elekte kaba olarak temizlenrek alınır. Birinci döngünün taşkanı da buraya gelir. Bu su bir ara tankta biriktirtilerek hamur hazırlamada kesafetin

%12–%30

den

%4–%12

ye

düşürülmesinde

ve

döküntünün

ıslatılmasında kullanılır. save-all unit. Üçüncü döngü, ikinci beyaz su devresinin bir kısmı ve kenar kesici fıskiyeden tavalara gelen sulardır. Tava suları hamur hazırlamada hmur içinde ve su temizliğinde kullanılır. Modern kağıt makinalarının çoğunda disk filtre bulunur. Bu disk filtre tavalardan gelen ve 2. Beyaz su döngüsünden alınan suyu temizler . İçine bir miktar hamur atılarak disk filtrenin bir elyaf tabakası oluşturması sağlanır. Bu tabaka genellikle disk filtre büyüklüğünü son derece küçültecektir.

84

Disk filtreli tava suları içinde son derece az parçacık bulundurur ve süper temiz su elde edilir. Bu su taze su alternatifi olarak kullanılır. Temzizlenmiş su bir tankta depolanır. Biraz bulanık olan filtrat tekrar girişe verilerek, elyaf tabakası approach flowda hamura verilir. Kül ve ölü elyafın uzaklaştırılması istendiğinde, tava sularını temizlemek için DAF (dissolved air flotation) üniteleri kullanılır. Bu durumda DAF’ın rejekleri atılmak durumundadır. Disk filtrenin DAF’a üstünlüğü filtrat kalitesi, kimyasal kullanmama, daha küçük alanda çalışmadır. Makina ve approach flow kısmı su döngüleri toplamda su fazlası verirler. Bunun iki nedeni vardır. Birinci neden taze su fıskiye ve kimsallarda sulandırma işlemidir. İkinci neden ise, hamurun bu bölgeye safihadaki (% 50) kesafetten daha yüksek kesafetle (%12-30) gelmesidir. Tavalardan alınan sular geriye temiz filtrat olarak takviye suyu (Make-up water) şeklinde gönderilir. Bu su ilave olarak DAF ünitelerinde temizlenir.

Hamur hazırlamada bulunan diğer su devreleri Bazı durumlarda kağıt makinasında sadece bir su döngüsü kullanılır. Bunun örneği kimyasal selülözün tek elyaf kaynağı olması veya düşük kaliteli ambalaj kağıtlarıdır. Mekanik selülüöz veya hurdadan iyi kalitede ambalaj kağıtları üretilecekse nakinanın düzgün çalıştırılabilmesi ve kalitenin yakalanabilmesi için su devreleri ayrılmalıdır. İyi bir kalite hedeflenmişse hamur hazırlamada birle üç arasında su döngüsü kurulması gerekir. Döngüler hamurdan su çekilmesi sırasında ayrılabilir. Disk filtre, ikiz elekler, vidalı preslerden gelen filtratlar aynı döngü

içinde

geriye

döndürülerek,

hamurun

sulandırılmasında

yeniden

kullanılmalıdır. Bu sular ayrı bir tankta toplanmalıdır. Bu tür döngülerin sularının ayrı tanklarda toplanması, taşmaların önüne geçerek atık arıtma ünitesinde dengelerin bozulmasını ve sisteme su takviyesini önler. Rejeklerden veya çamurdan çıkan sular kötü kalitededir. Bunlar genellikle DAF ünitelerinde işlenir. Taze su kullanımı dikkate alınarak bunların bir kısmı yeniden kullanılabilir. Bu suları kullanmanın en iyi yolu temizlik için kullanılan sulardır. Pıhtılaştırıcı (coagulant) ve floklaştırıcı kimyasallar kullanılarak zararlı maddeler DAF ünitelerinde alınabilir. Bazı kağıtlarda yüksek kül miktarı sorun yaratır. Külün uzaklaştırılması yıkamayla sağlanabilir. Bu günlerde vidalı pres filtratlarının 85

külünü gidermek çok yaygınlaşmıştır. Genellikle vidalı pres filtratı DAF ünitesine gönderilmektedir. Aşağıda kağıt türüne göre iki su devresi örneği verilmektedir: Beyazlatması olan gazete kağıdı için su devresi Şekil 3.2 de hurda kağıt olarak gazete kağıdı kullanan ve mürekkep giderme tesisi olan modern bir gazete kağıdı fabrikasının su devreleri görülmektedir. Sistemde üç farklı su devresi bulunmaktadır. Bunların ikisi hamur hazırlamada biri kağıt makinasındadır.

Şekil 3.2 Gazte hurdası işeyen modern bir fabrikanın su devreleri Tavaları takiben bir DAF ünitesi bulunmaktadır. DAF 1 kağıt makinasından tavalardan ve kısmen HH 2 devresine ait disk filtreden gelen zararlı maddelerin 86

alınması için kullanılmaktadır.

DAF 2 rejek ve çamur dan gelen suları filtre

etmede kullanılmaktadır. Temizlenen suyun bir kısmı 1 nolu devrede kullanılırken kalan arıtma ünitesine gönderilmektedir. Oluklu kağıtlar için su devresi Oluklu kağıtlarında su devreleri beyaz yazı tabı kağıtlarına göre daha sadedir. Genellikle bir su devresi yeterli olmaktadır. Modern fabrikalarda düşük kesafetli temizleme olması nedeniyle teksif işlemine gerek olduğundan iki su devresi kullanılmaktadır. Bunun birincisi makinada yaklaşım bölgesinde ikincisi de hamur hazırlama kısmındadır.

Şekil 3.4 de modern bir fluting ve testliner üreten

fabrikada kullanılan su devreleri görülmektedir.

Şekil 3.4 Oluklu kağıt makinalarında kullanılan su devreleri

87

Taze su sadece kağıt makinasında kullanılmaktadır. İki numaralı beyaz su döngüsü teksif işleminden sonra yeniden sulandırmada kullanılmaktadır. Tava suları pulperde ek olarak kullanılmaktadır. Teksif eleğinin filtratları ise pulperde ana su kaynağı olarak kullanılmaktadır. Atık su rejeklerden çıkarak arıtma ünitesine gitmektedir.

Kapalı bir su devresi oluşturmada zorluklar Suyun defalarca kullanılmasının önünde bazı zorluklar bulunmaktadır. Atılan su miktarı düştükçe suyun kimyasal oksijen ihtiyacı (COD değeri) artmaktadır. Bu ise yukarıda anlatılan çeşitli sotunlara yol açmaktadır. Bu nedenle bir miktar taze su ilavesi gerekmektedir. (Tablo 3.2).

Uygulama yeri

Bir ton kağıda gerekli atık su

Yazı tabı kağıtları çok devreli ve karşı akım prensibine göre

8–10

Mukavva ve oluklu kağıtları tek veya çok devreli sadece fıskiyeler için su arıtımı

3–5

Bozucu etkileri Kağıt kalitesinde düşme Keçe/fıskiye tıkanması Tutunumda azalma Kireç taşı oluşumu Şlaym oluşumu Koku sorunları (su ve üründe) Korozyon Çökelti oluşumu

Tablo 3.2 Su sistemini kapatmada sınırlar Sonuç olarak yazı tabı kağıdındaki çok devreli su sistemleri karşı akım prensibine göre çalışır ve kısmen su temizleme işlemi yapılır. Bu sayede su tüketimi ton kağıt başına 8–10 tona düşürülmüştür. Bundan daha fazla sistemin kapatılması zararlı maddelerin artmasına neden olur. Bu ise kağıt kalitesini olumsuz etkiler. Optik özellikler düşerken, kirlilik miktarı artmaya başlar. Bu durumda kağıt makinasının çalıştırılmasında güçlükler yaşanır. Keçelerde geçirimsizlik artarken, fıskiyelerde tıkanmalar yaşanır. Çökelme ve şlaym oluşumu görülür. Oluklu kağıtların üretiminde de suyun azaltılması durumunda benzer sorunlar ortaya çıkar. Bu türlerde atık su miktarı ton üretim için 3–5 tonun üzerinde olmalıdır. Daha fazla sistemin kapatılması durumunda, kağıtta ve fabrikanın

88

içinde kokuya neden olur. Korozyon artarken çökelmeler başlar ve kağıt makinasının çalıştırılabilmesi sorunlu hale gelir, verimlilik düşer. Sıfır atık sulu sistemler Sıfır atık su demek taze su tüketiminin ton kağıt başına 1,5 ton olması demektir. Bu durumda zararlı maddelerin yaratacağı sorunlar ön plana çıkarak kağıda yansımaya

başlar.

technologies,

Bunun

çözümü

böbrek

benzeri

teknolojileri

(kidney

http://ec.europa.eu/research/growth/pdf/press-room-paper-

kidney.pdf) kullanmaktır. (Böbrek vücuda giren suyu değil kandaki suyu temizler.)

Böbrek

teknolojileri

pıhtılaştırma ve

yüzdürme

(coagulation ve

flocculation) yanında DAF ünitelerini ve biyolojik arıtmayı (anaerobik/ aerobik) birleştiren sistemlerdir. Bunların yanında membran teknolojileri ile filtreleme ve ters ozmoz yöntemleri de kullanılmaktadır. Şekil 3.5 de sıfır atık su kullanan bir fabrikadaki sistem verilmektedir. (kaynak: Voith).

Kağıt makinası

HAZIRLAMA

HAMUR

SU

Approach Flow

TAZE

WW 1

WW 2

Biyolojik arıtma (Anaerobik ve aerobik)

Şekil 3.5 Sıfır atık su kullanan bir fabrikadaki su devresi Bazı oluklu kağıdı üreten fabrikalarda sıfır atık sistemleri kullanılmaktadır. Bunlar anaerobik ve aerobik biyolojik arıtma sistemlerini COD değerlerini düşürmek için 89

kullanmaktadır. Bu fabrikaların sıfır atık su hedefleri çeşitli nedenlere dayanır. Atık su bedellerindeki fazlalık nedeniyle bunu yapan fabrikalar vardır. Bir başka neden taze suyun bulunmamasıdır. Membran filtreler pilot ölçekte kurulmaktadır. Ve işletme giderleri çok fazladır.

90

BÖLÜM 4

Makina yaklaşım bölgesi (Approach Flow) Yaklaşım bölgesi kağıt makinası hamur kasası ile hamur hazırlama arasında kalan bölgedir. Bu bölgede hamur hazırlamada açılan ve temizlenen elyaf türleri çeşitli oranlarda karıştırılır, sulandırılır, kimyasallar ve dolgu maddeleri eklenir, son temizlikleri yapılır, havası alınarak, makina kapasitesine göre kesafeti ve kuru madde miktarı belirlenir ve hamur kasasına gönderilir. Sabit debide, sabit, basınçta, sabit kesafette, sabit karışımda hamurun makinaya verilmesi kağıdın

Ham hazırlamadaan

karışımı

former elek

orantılı olarak

elekleri

Hamurun

Yaklaşım bölgesi

Sabit akışta hamur kasasına beslenmesi gerekir.

Hava giderme



temizlik kademeleri

Hamurun düzgün karıştırılması ve düzgün elyaf ve su dağılımı

Yaklaışım bölgesi



karıştırılması

Özellikle hamurun ve beyaz suyun ölçülerek karıştırılması

Hamurla beyaz suyun



Kağıt Makinası

kalitesinde ve gramajında düzgünlük sağlar. Bunun için:

Döküntülerden Tavalardan gelen

Tavalara

Elyaf geri kazanma ve hamur hazırlamaya Şekil 4.1 Modern bir kağıt fabrikasında yaklaşım bölgesi

91

Şekil 4. 1 de modern bir makinadaki yaklaşım bölgesi görülmektedir. Son temizlik ve elek kademeleri kağıt makinasının aşınmasını önlerken kağıt kalitesini arttırır. Bazı fabrikalarda ekonomik nedenlerle hamur hazırlamada yapılması gereken bazı işlemler yaklaşım bölgesinde yapılmaktadır. Kalite ve düzgün makina çalıştırılması için hamurdan hava alma işlemi de yapılmaktadır. Hamur kasasına giden hamurun kesafeti otomasyonla çözülmektedir. Bunun yanında özel mühendislik tasarımları hamur kasasında uygulanmaktadır.

Ölçme, oranlama ve karıştırma Öncelikle çeşitli elyafların ölçülerek, belirli oranlarda hamur harmanı yapılması gerekir. Dolgu maddelerine bakılmaksızın hamurun kesafeti % 3-4 arasında sabit tutulmaya çalışılır. Bu nedenle her elyaf türünün kesafetinin sabitlenmesi esastır. Sonuçta kağıdın türüne ve gramajına göre kesafet 0,1 ile 1,5 arasında olacak şekilde elekaltı suyu ile karıştırılır. İdeal olarak hamur sabit bir kesafet ve dağılıma

getirilir.

Kesafet

dağılımındaki

bozukluk

kağıdın

gramajının

dalgalanmasına neden olur. Geçmişte çok büyük tanklar kullanılarak hamur karışımının dağılımı karıştırıcılarla düzeltilmeye çalışılırdı. Modern makinalarda hamur kasasına saniyede 1,5 m³ hamur verilmektedir. Bunun anlamı bir iki saat kapasiteli karışım tanklarının çok büyük hacimde ve oldukça pahalı olması demektir. Bu hacimlerde hamurdan hava alınması da mümkün olmaz. Ayrıca tür değişimlerinin hızlı yapılması isteniyorsa büyük kapasiteli tanklarda hamurun bitmesi uzun zaman alır. Oysa tür değişimi hızla yapılabilmelidir. Bu nedenle ölçme ve hamurun suyla karıştırılması, düzenli hamur temininde büyük tanklara göre daha kaliteli ve avantajlıdır. Hamurun harmanlanması Modern makinalarda yaklaşım bölgesindeki karışım büteleri ve makina büteleri çok küçük tutulmakta, hatta kısmen özel harmanlama/karıştırma sistemleriyle yer değiştirmektedir. Bu bir tür hidrolik karıştırıcıdır ve bütenin hemen önündedir. Karıştırma işlemi bütede devam eder. (Şekil 4.2). Burada tüm elyaf türleri bir karıştırma borusuna gelir Kesafeti yüksek olandan ve dolgusu fazla olandan başlayarak hamur sırayla alınır. Bu hamur ayni zamanda disk filtrelerde maya

92

olarak kullanılır. Diğer düşük ve değişken kesafetli hamurlar karıştırma bütesinde düzenli hele getirilir. (Şekil 4.1 de bağlantılara da bakılması)

-Hamur hazırlamadan -Döküntülerden -Tavalardan gelen elyaflar -Dolgular Filtrelerde maya

-Katkılar

amaçlı kullanım

Şekil 4.2 Çeşitli hamur türlerinin ölçülerek harmanlanması Hamurla beyaz suyun karıştırılması Çok büyük kapasiteli beyaz su depolarında mikrobik kirlenmeler oluşur ve tür değişimlerinde sorunlar yaşanır. Hava gidermeden gelen

Tavalardan gelen Beyaz su -Temizleyicilerden gelen -Eleklerden geri döngü

Kesif hamur

Fan pompası

Şekil 4.3 Hamurla beyaz suyun karıştırılması 93

Bu nedenle şekil 4.3 de görülen türde hamur ve beyaz su karışımı sağlayacak tasarımlar geliştirilmiştir. Bu tür karıştırıcıların başka görevleri de vardır. Bunlar hava gidermeden, temizleyicilerden ve eleklerden geri dönen hamurları kesif hamur alınmadan önce beyaz suya karıştırmaktır. Şekil 4.1 e

bağlantılar için

bakılmalıdır. Geri döngülerin knetik enerjisinden yararlanılarak karışım sağlanır. Kesif hamur karıştırıcının alt noktasından karışım borusunun merkezine doğru yapılır. İyi bir karışım, beyaz su karışımı ile hamurun hız farlılığı ile sağlanır.

Son temizlikler ve son eleme Yaklaşım bölgelerinde temizlik ve elekten geçirme son bir denetim amacını taşır. Hamur hazırlama bölgesinde yeterli temizlik ve eleme işlemleri yapılmışsa ayrıca bu işlemlerin tekrarlanması gerekmez. Fakat özellikle oluklu kağıtlarda bu işlemler yaklaşım bölgesi içinde yeniden alınmış olabilir. Son temizlik Temizliklerin çok kademeli siklon temizleyicilerle, çok küçük kirlilikleri almak için yapıldığı daha önce belirtilmişti. Bu kirlilikler arasında özellikle yoğunluğu hamurdan fazla olan, kum, cam kırıkları, ufak kıymıklar, zımba telleri ve metal talaşları bulunur. Kuşe kağıt hurdalarında son kademeden oldukça zengin dolgu maddesi ve pigmentler atılır. Bu minerallerin geri kazanılmasıyla rejek miktarı azaltılır. Büyük çapta olan dolgular ve mineraller ise rejekte bırakılır. Son eleme Döküntülerde dahil tüm elyaf daha önce elense bile, yapışkanlar nedeniyle elyafta yeniden kümelenmeler oluşur. Bu nedenle basınçlı elek öncesi son kez eleme yapılması zorunlu hale gelir. Çoğu zaman elekler yuvarlak gözenekli seçilir. Üretim alanına bağlı olarak eleklerde bazı özellikler aranır. 

Çok düşük darbe yapacak rotor çubukları,



Çok iyi işlenmiş düğüm yartmayan yüzey taşlaması,



Basit ve bozulmaz yapı ve



Hava kabarcığı yaratmayan yapı bu özellikler arasındadır.

94

Hava giderme Hamur içinde kalan hava, üretim sırasında sorun yaratır. Bunlar aşağıda verilmiştir: 

Süzülme kapasitesini düşürür,



Kopmalara yol açar,



Çalışma üzerinde etkili olur,



Eleme ve pompalamada sorunlara yol açar,



Köpük oluşumunu arttırır,



Hidrofobik maddelerin birikmesine yol açar,



Mikrop üretimi hızlanır.



Kötü formasyon nedeniyle kağıt kalitesi düşer.



Kağıtta küçük delikler ve çevresinde kirlilik görülür,



Pompalarda kavitasyona neden olur,



Hamur debisinde ve basınçta değişmeler ve darbeler meydana gelir,



Kötü gramaj profili ile sonuçlanır.

Hava giderme işlemi fiziksel olarak sulandırılmış hamurda vakumla sağlanır. Yüksek

kapasiteli

makinalarla kaliteli

kağıtlarda

uygulanır. Hava giderme

tanklarında vakum uygulanır. (Şekil 4.5 ).

Giriş

Vakum hattı

Taşkan Çıkış Şekil 4.5 Hava giderme tankı iç görünümü

95

Burada hava büyük bir yüzey elde edilerek hamurdan çekilir. Vakumun yüksek olması nedeniyle ortam sıcaklığında bir tür kaynama olayı yaşanır. Örneğin 50 °C lerde 0,87 bar vakumda kaynama gerçekleşir. Vakum değerini hamurun sıcaklığı belirler. Taşkan oluşabilmesi için hamurun vakum gücünü yenecek yükseklikten akması gerekir. Başka bir yöntem santifüj gaz alma pompalarıdır. Hamurun dönüşü sırasında gaz açığa çıkarak alınır. Köpük söndürücülerle kimyasal olarak gaz giderme işlemi de yapılmaktadır. Yaklaşım bölgesinin performansı sadece iyi ekipmanlarla sağlanamaz. Bunun yanında esaslı bir proje tasarımı olması gerekir. Borulama ve bütelerin yerleşiminin düzgün çalışmada önemi çoktur. Akış yönünde tüm borularda aşağı doğru bir eğim olması gerekir. Hamur hızının ayrışmaya, şlayma ve iplenmeye neden olmayacak hızda olması gerekir. Çoğunlukla boru içleri kaynak çapaklarına karşı taşlanmalıdır. Dozajlama yapılacaksa verilen kimyasalların kesme etkisinde kalmaması gerekir. Dozajlama sırasında hızlı ve iyi bir karışım sağlanmalıdır. Yaklaşım bölgesinde işlemlerin sağlıklı olabilmesi kesafet, akış, basınç, vakum ve seviyelerin hızlı ve doğru şekilde kontrol altına alınmasıyla mümkündür. Hamur kasası basıncındaki salınım, makina yönünde gramaj oynamalarına yol açar. Hamur kesafetindeki sapmalarda ise, hem makina yönünde, hem de makina eninde gramaj değişikliği oluşur. Kağıt makinasında su tutunumu (retansiyon) ve hamurun kimyasal dengesi sabit götürülmek zorundadır. Retansiyon kontrolu elek altı suyunun kesafeti kontrol edilerek ve gerekli kimyasal kontrol sağlanarak yapılmaktadır.

Dolgu

maddeleri,

renk,

hava

alımı,

katyonik

talep

(zeta

potansiyel) kontrolu yaygınlaşmıştır. Tek tek süreç değiçkenlerini kontrol etmek yerine

birleşik kontrol kavramları

kullanılmaktadır.

Süreç

kontrolu,

yerini

süreçlerin ortak yönetimine bırakmaktadır.

96

BÖLÜM 5

Kağıt ve karton üretimi Kağıt makinalarına genel bakış Kağıt makinasının amacı sürekli şekilde makina eninde ve yönünde düzgün safiha üretebilmektir. Kağıt makinası, yaklaşım bölgesi de dahil olmak üzere 

Hamur kasası,



Elek bölümü,



Pres grubu,



Kurutma grupları,



Nişasta presi (seçmeli)



Kuşe/kaplama bölümü (seçmeli)



Son kurutma grupları



Kalender



Mal sarıcıdan oluşur.

Mal sarıcıdan sonra tampon, bobin makinasında, müşteri isteklerine göre bobin haline getirilir. Bobinler ambalajlanarak sevke hazır hale getirilir. Çeşitli kağıt türlerine göre harman yapılacak şekilde makina yerleşimi yapılır. Ekonomik ve kalite nedeniyle makinalar yazı tabı kağıdı, oluklu kağıtları, özel kağıtlar ve temizlik kağıtları üretecek şekilde, imalatçı tarafından çeşitlendirilir. Çeşitlendirmede makinanın hızı, eni, elek kısmı, presler ve kurutma grupları üzerinde farklılıklar oluşur. Makina eni müşteri talepleriyle doğrudan ilgilidir. Oluklu kağıtlarında 2,5-3,3 metre ve onun katları standart hale gelmiştir. Bu nedenle 5-7 ile 5-10 metre eninde makina görmek yaygındır. Kağıt makinaları 150 yılı aşkın süredir seri olarak üretilmekle birlikte pek çok değişim son 30 yıldır yaşanmaktadır. 

Hurda kağıt kullanımında ciddi miktarda artış ve makina hızlarının artması nedeniyle çalışırken keçe temizlikliği yapılmaktadır. 97



Hamurun pH değeri asidik ortamdan nötr ortama geçmiştir. Bu durum kalsit kullanımını sağlamış ve daha dayanıklı kağıtlar üretilebilmiştir.



Hidrolik hamur kasaları daha hızlı makinalara olanak sağlamıştır. İkiz elekli former elekler kullanılmaya başlamıştır.



Hamur kasasında profil düzeltmek için sulandırma yapılarak daha ince gramajlarda kağıt üretimi mümkün olmuştur.



İkiz former elekler safihada Z yönünde alt ve üstte simetrik ve düzenli bir su drenajı sağlayarak daha hızlı makinalar yapılmasını sağlamıştır.



Kurutmaya giren katı madde miktarı “Shoe preslerle” arttırılmıştır. Bu durum safihanın dayanımını arttırarak makina çalışma performansını yükseltmiştir.



Tek nipli shoe pres makina hacmini ve maliyetini azaltmıştır.



Preslerde çekiş ortadan kalkarken yüksek hızda makina performansı artmıştır.



Kurutma gruplarında grup çekişleri kalkmış ve makina verimliliği ve hızı artmıştır. Enine daralma eğrisi düzelmiştir. (Kağıtta enine daralma, ende düzgün dağılım göstermez ve U şeklinde bir profil oluşur. Bu bozuk profil kağıtta ıslak baskı sırasında düzensiz genişlemeye neden olur.)



Sentetik elek ve keçeler düzgün su süzülümü sağlamış ve uzun ömürlü ürünler üretilmektedir.



Süreç kontrolu gelişmiş, operatörlerin ekran üzerinden üretimi izlemeleri, kalite ile ilgili gidişat eğrilerini görebilmeleri, makinanın durumunu izleyip gereken önlemleri alabilmeleri sağlanmıştır.



Makina hızları artmış, bu günlerde 2100 metrelere kadar yükselmiştir.



Makina enleri 10 metrenin üzerine çıkmıştır.



Kalenderlerde yumuşak kaplamalar hızlı makinalara uygulanmış ve yüksek kaliteli kağıt türleri üretilebilmiştir.



1550 metre/dakikanın üzerinde, makinada üzerinde kuşe ve kalenderleme yapılabilmektedir.

Kuşe ve kalenderleme makinaya dahil olduğunda makina veriminde düşme olmaktadır. Üreim hattındaki en zayıf zincir olarak toplam makina verimi (OEE) düşmektedir. Öte yandan bu işlemlerin makina dışında yapılması kalitede son derece düşüklük yaratmaktadır. Bu nedenle makina üzerinde kaplama ve kalenerleme yaygınlaşmaktadır. Günümüzde kağıt üretimi karmaşıklaşmış ve ekipmanlara olan güvenin artması gerekmiştir. Ayrıca ekipmanlarda tolerans değerleri son derece önemli, hale 98

gelmiştir. Gramajı yakalayabilmek adına, hamur kasası cetvel ağzı 10 metre açıklıkta 10 mikron (0,01 mm) toleransla işlenmektedir. Kalenderlerde hassasiyet 3 mikrona düşmüştür. Bu değer 60 mikron safiha kalınlığında % 5 hassasiyet anlamına gelmektedir. Kağıt makinaları günde 24 saat ve bütün yıl boyunca çalışırlar. Kısa planlı veya plansız duruşları olur. Bunlar üretim kaybı anlamına geldiklerinden süreler kısalmaktadır. Kestirimci bakım veya elek, keçe, vals değişimleri planlı duruşlardır. Üretim ve bakım tarafından programlar birleştirilerek yapılırlar. Plansız duruşlar, kağıt kopmaları veya arızalar nedeniyle olur. Üretim sırasında safihayı etkileyen çeşitli kuvvetler bulunur. Bunlar: 

Safihanın bir yüzeyden uzaklaşmasına neden olan kuvvetler. Bunlar safihanın yüzey özelleklerinden veya kesafet gibi nedenlerden bağımsız kuvvetlerdir.



Bir yüzeyden ayrılırken oluşan vakum kuvveti. Yüzeyle safiha arasındaki açıya ve makina hızına bağlıdır.



Hareketli bir havanın safiha üzerinde yaratacağı dinamik basınç kuvveti. Desteksiz kalan safihaya etki eden kuvvet, havanın hızına ve çarpma şiddetine bağlıdır.



Safihanın boşlukta kendi ağırlığından kaynaklanan kuvvet. Safihanın ağırlığına ve boşluğun uzunluğuna bağlıdır.



Serbest çekişte meydana gelen santrifuj kuvvetler. Makina hızına ve safiha ağırlığına bağlıdır.



Safiha ile bir yüzey birleşmeden önce, araya giren havanın yaratacağı dinamik basınç kuvveti. Makina hızına bağlıdır ve havanın sürtünme kuvveti dikkate alınmamıştır.



Mekanik çekiş kuvveti. Yukarıdaki kuvvetleri yenecek büyüklükte ve safihayı güvenle taşıyacak olan kuvvet.

Safihaya uygulanan çekiş kuvveti safihanın kopmadan gidebilmesi için onun dayanımından küçük olmalıdır. Çekiş kuvvetinin uygulanması safihayı hızlandırır. Kuruma sırasında safihada ende ve boyda daralma görülür. Bunun anlamı eğer safihaya harici bir kuvvet uygulanmazsa safihanın giderek hızının azalması demektir. Daralma nedeniyle meydana gelen çekme kuvveti de safihanın 99

dayanma değerinin altında olmalıdır. Kurumanın başlangıcında, safihada rutubet oranı yüksek olduğundan dayanma kuvveti düşük olur. Kuruma arttıkça daralma artar. Kağıdın uzama potansiyeli safihanın kuruluğuna bağlıdır. Kuru safihada uzama çok düşük olur. Yaş safihada düşük mukavemet olması nedeniyle ve kuru safihada düşük uzama değeri nedeniyle grupların hız kontrollarına, pres nip değerlerine, tutkallama presine ve kalendere dikkat edilmesi gerekir. Yüksek hızlı makinalarda serbest çekişe müsaade edilmemelidir. Safihadaki enine ve boyuna düzensizlikler de kopmada etkilidir. Aşağıda Türkiye’de bir makinada ölçülen fiziksel değerler görülmektedir.

EN ÇALIŞMASI

1. 2. 3. 4.

Cetvel ağzı genişliği: Elek genişliği: Elekte safiha genişliği: Sifon valste safiha genişliği:

Safiha eni

2600 2650 2620 2340

mm mm mm mm

5. III. Pres girişte safiha genişliği:

2300 mm

6. Kurutma girişi safiha genişliği:

2300 mm

7. 4. Kurutma grubu çıkışı safiha genişliği:

2270 mm

8. Yanki çıkışı safiha genişliği:

2250 mm

9. Mal sarıcıda kağıt genişliği:

2230 mm

Çekme %

% 1,71 % 0,00 % 1,30 % 0,88 % 0,89

Bu ölçümler, Kağıt Makinası 370 m/dakikada, 112 gr/metre² fluting çalışırken alınmıştır. Toplam çekme (%) = (234-223)/234*100= % 4.7 Kağıt koptuktan sonra mümkün olduğunca hızlı şekilde kağıdın bağlanması gerekir. Bu ya safiha tam ende iken veya 20 cm lik şerit oluşturularak yapılır. Safiha daha sonra tam ene genişletilir. Şeridin veya safihanın beslenmesinde hava kuvvetinden, vakumdan, keçelerden veya çeşitli valslerden yararlanılır. Safiha eni makina boyunca değişir: 100



Elek formasyon bölümünün sonunda kenarlardan 15-20 cm eninde şerit şeklinde kesim yapılır.



Çekiş nedeniyle kağıdın uzaması



Kuruma nedeniyle ende daralma (% 2– % 8)

Kağıt makinasında silindir ve valsleri yataklayan iki taraflı şase bulunur. Tüm makina boyunca safiha eleğe, pres keçelerine ve kurutma keçelerine temas eder. Aşınmış elek veya keçeler yenilenmelidir. Bunların yaş kısımda değişimi sırasında ön taraftaki yataklar sökülerek tek taraftan desteklemeyle (“cantilever”) elek ve keçe değişimi yapılır. Kurutma kısmında dikişli yapıda keçeler kullanılır.

Hamur kasası Hamur kasasının amacı düzgün bir safiha elde etmektir. Bunun için çok düzgün bir jet oluşturulur. Jet hızı ile makina hızının eşitlenmesi düzgün elyaf dağılımında gereklidir. Bu nedenle hamur kasası kağıdın kalitesi üzerinde birinci derecede öneme sahiptir. Hamur, yaklaşım bölgesinden hamur kasasına bir boru aracılığıyla gelir. Hamurun elek eninde düzgün bir dağılım göstermesi gerekir. Bu nedenle 6mm ile 25 mm aralığındaki cetvel ağzından basınçla dışarı akar.

Hamur kasası içinde elyafın

düzgün dağılımını sağlayan perfore bir döner elek (üstüvane, rektifiye valsi) bulunur. İyi bir safiha (kağıt) formasyonu yakalamanın yolu hamur kasasındaki hamurun sudan ayrışmamasıdır. Üstünavenin görevi bunu sağlamaktır. Gerekli türbülansın büyüklüğü

elyafın türüne göre değişir. Bazı modern hamur

kasalarında yüksek türbülans, step difizörlerle sağlanır. Hamur kasasında cetvel ağzından çıkan ve eleğe düşen hamurun hızı makina hızına yaklaşır. Jet kalınlığı yani hamur miktarı cetvel ağzının üst dudağını ayarlayarak elde edilir. Bu açıklık bazen belirli bir genişliğe sabitlenir. Bu durumda açıklık 1 mikron toleransla ayar mekanizmasıyla ayarlanır. Ayar mekanizmasının amacı makina eninde gramaj profilini düzeltmektir. Makina yönünde ayar için ise üst dudağın ayarlanması gerekir. Bu ayar işlemi ile jetin eleğe çarpma açısı ayarlanmış olur. (şekil 5.1).

101

Elek

Eleğe çarpma mesafesi

Jet hızı

Eleğe çarpma açısı

Jet açısı

Eleğe çarpma hızı

Şekil 5.1 Hamur kasasından çıkan jetle ilgili tanımlar Kağıt sanayiinde birden fazla hamur kasası bulunur. Bunun nedeni çeşitli kağıt türlerine ve eleğe göre tasarım yapılmış olmasıdır. Aşağıda bunlardan bazı örnekler görülmektedir. Bunlardan ilki açık hamur kasasıdır ve artık yeni makinalarda kullanılmamaktadır. (Şekil 5.2 A)

Şekil 5.2 A Açık hamur kasası Üstüvane valsli hamur kasası örneği Şekil 5.2.B de görülmektedir. Günümüzde bazı makinalarda örnekleri görülmektedir. Hamurun üzerinde basınçlı hava yastığı bulunur. Bunun özellikleri geliştirilerek daha farklı türleri yapılmıştır.

102

Şekil 5.2.B Üstüvaneli ve hava yastıklı hamur kasası örneği Yüksek türbülanslı hamur kasalarına hidrolik hamur kasaları da denilmektedir. Hamura

serbest

bir

yüzey

imkanı

verilmeden

eleğe

verilir.

Uzun

elekli

makinalarda (Fourdirinier) hamur kasasına monte edilmiş, fan pompası ve basınçlı elekten kaynaklanan hamurdaki darbeleri emen bir damper sistemi bulunur.

Şekil 5.2.C Hidrolik hamur kasaları (Voith ve Metso)

103

Başka bir hidrolik hamur kasası örneğinde ahtapot adı verilen merkezi bir tank bulunur. Bu tank, hamurdaki darbeleri sönümleyerek, hamuru çevresel olarak eşit şekilde dağıtarak, esnek borularla cetvel ağzına gönderir.

Şekil 5.2.D Hidrolik başka bir hamur kasası örneği, ahtapot tip Hamurun gramajı cetvel ağzına gönderilen hamurun kesafeti ve miktarıyla belirlenir. Kesafetteki değişim dikkate alınarak hamur miktarı değiştirilir. Bu cetvel ağzının açılıp kapanmasıyla sağlanır. Hamur kasası basıncı jet hızını düzenli ve sabit sağlayacak şekilde hava fanı (körüğü) devriyle oynayarak sağlanır. Hamur kasasından önceki fan pompası ve basınçlı eleğin fazla darbeli hamur göndermesi istenmez. Burada darbe büyüklüğü % 1 in altında olmalıdır. Böyle durumlarda çeşitli hızlarda darbelerin azaltılması ve sabitlenmesi için bir dampere gerek duyulur. Şekil 5.3 de böyle bir hamur kasası örneği görülmektedir. Delikli plaka ve hava yastığı hidropnömatik bir darbe emilimi sağlar. Hamur delikli plakadan geçerken darbe enerjisinin büyük kısmı emilir. Makina eninde sabit bir jet hızı yakalanması temel gereklerden biridir. Elekle jetin hızları arasındaki oranın sabitlenmesi düzgün bir elyaf dağılımı yakalanmasını sağlar. Hamurun cetvel ağzından eleğe, elekle aynı hızda teması, rastgele dağılmış olan elyafların, elek üzerinde rastgele konumlarını korumalarını sağlar. Elekle jet hızı arasında oluşacak hız farkında, elyaflar ya makina yönünde (MD), ya da makina eninde (CD) dizileceklerdir. 104

Profil sulandırıcı Darbe emici hava yastığı Delikli plaka

Şekil 5.3 Darbe emilimli ahtapot türü bir hamur kasası örneği (Kadant) Jetin elekten hızlı olduğu durumda, elyaflar frenleme etkisiyle makina eninde dizilirler. Jet hızı elekten yavaşsa,

elyaflar çekilerek makina yönüne doğru

dizilirler. Bu durum kağıt kalitesi üzerinde etkili olur. Kağıdın makina yönünde ve eninde dayanımları değişir. Bu bazen kasten yapılabilir. Kağıdın nem alması veya kuruması

enine

ve

boyuna

uzama

ve

büzülmeleri

farklılaştırır.

Fotokopi

makinallarında veya baskıda sorunlar yaşanır. Şekil 5.4 de formasyon kalitesi ve enine/boyuna kopma dayanımı oranları verilmektedir.

Formasyon

MD/CD kopma dayanımı

Kötü

İyi

Hız farkı Vjet-Velek

Hız farkı Vjet-Velek

Şekil 5.4 Jetle elek arasındaki hız farkının kopmaya ve formasyona etkisi 105

Günümüz makinaları dakikada 2000 metrenin üzerine çıkmaktadır. Bu durum hamur basıncının 5 barın üzerine çıkması anlamına gelir. Çalıştırma şartlarını iyileştirmek ve elek ve preste su süzülümünü arttırmak için hamur kasasına 40°C ile 75°C arasında hamur verilir. Özel durumlarda sıcaklık 90 °C ye çıkmaktadır. 10 metre enindeki bir makinada hamur kasasının ağırlığı da artmaktadır. Tüm bu nedenlerden hamur kasasında, özellikle cetvel ağzında, orijinal ölçüler ve toleranslar değişmektedir. Sonuçta jet olması gerektiğinden farklı oluşur. Bunu önlemenin yolu bu tür etkileri ortadan kaldıracak tasarımlardır. Makina eninde gramaj sapması binde 5 i aşmamalıdır. Bunu sağlayacak bir kontrol sistemi olmalıdır. Çalışırken kenarlarda gramaj daha az olur. Geçmişte ve günümüzde bunu önlemek için cetvel ağzında ayarlı verniyeli bir dudak bulunmaktadır. Bir ayar bölgesi uzunluğu 75 mm dir. Kenarlarda bir veya iki ayar verniye ile gereken profil düzeltmesi yapılabilir. Şekil 5.5 de gramajı düzenleyecek sistemin gramaj profiline olan etkisi görülmektedir.

Aşağıya

mekanizmasının

doğru

genişliği)

basılan

gramajı

bir

belirli

ayar

mekanizması

miktarda

düşürür.

Bu

(D=

ayar

noktanın

eteklerinde ise gramajın yükseldiği görülür. Gramajdaki bozulma 5 ayar bölgesi uzunluğundadır. Yani gerçekte profildeki bozulma ayar bölgesi uzunluğundan çok fazladır. Bu durum kağıt kalitesini olumsuz etkiler. Son 20 yıldır bu olumsuzluğu gidermek için başka bir profil kontrol sistemi geliştirilmiştir. Bunun adına sulandırma (Dilution) denilmektedir.

Gramajdaki sapma

Cetvel ağzında bir ayar bölgesi düşük

Bir sulandırma vanası açık

Şekil 5.5 Profil düzeltmede cetvel ağzı ayarı ile sulandırmanın etkisi

106

Sulandırma cetvel ağzı ayar sistemine göre daha kaliteli profil sağlamaktadır. Hamur kasasına daha yüksek kesafette hamur alınmakta ve sulandırılarak kesafeti düşürülmektedir. Düşük kesafetli bir bölge gerektiğinde, bölgesel olarak kesafet

düşürülmekte

veya

kesafetin

arttırılması

gerektiğinde

sulandırma

kısılmaktadır. Yazı tabı kağıtlarında 60 mm ye kadar dar bölgelerde sulandırma yapılmaktadır.

Böylece

profil

düzeltme

işlemi

çok

dar

bir

bölgede

yapılabilmektedir. Sulandırma yöntemindeki diğer avantaj elyaf diziliminin (formasyon) daha düzgün olmasıdır. (Şekil 5.6).

Jet hızı elekten düşük

Jet hızı elekten fazla

Şekil 5.6 Jet hızının, elek hızının ve jet açısının formasyona etkisi

Mekanik ayar mekanizmaları hamur akışını yani jeti kesmeye çalışır. Kesme hareketi jetin yönünü değiştirir. Burada jetteki açısal çok küçük bir sapma formasyonda büyük değişiklikler yaratır. Elyaf dizilişi ultrasonik cihazlarla makina üzerinde yapılabilmektedir. Kötü elyaf dizilimi kağıdın diğer özelliklerini de önemli ölçüde etkiler. Jet açısının, 1000 mete/dakikalık bir makinada 1° sapması, makina eninde 10 metre/dakika lık kaçma yaratır. Yani gerçek elyaf hızı (Vrel) makina enine doğru 10 metre/dakikalık sapma gösterir. Fiilen makina yönünde, hamurla elek arasında 40 mm/dakikalık bir fark da varsa vektörel olarak toplam sapma 14° olacaktır. Hamurun böylesine büyük bir açı ile çıkması daha sonra formasyon bölesindeki yerleşimi belirleyecektir.

107

2000 metre/dakikalık bir makinada 1° lik sapma 20 metre/dakika anlamına gelir. Aynı şekilde elek/jet hızındaki 40 mm/dakikalık fark 27° lik vektörel sapmaya neden olur. Bu durum tasarım açısından yüksek hızlarda hamurun ve makinanın dinamiklerini çok iyi anlamayı gerektirir. Makina üzerinde ölçüm teknikleri giderek gelişmektedir.

Şkil 5.7 Çift beslemeli (çift katlı) bir hamur kasası örneği Son yıllarda kağıdın türüne göre hamur kasası tasarımları ön plana çıkmıştır. (Şekil 5.7). Burada iki ayrı hamur kasasının tek bir gövdede birleşmiş hali görülmektedir. Farklı harmanlardan verilmektedir. Cetvel ağzına kadar elyaflar ayrı hatlardan gelmektedir. Jet noktasında birleşmekte ve su alma sırasında karışmaktadırlar. Bu tür hamur kasalarının bazı avantajları bulunmaktadır: 

Kağıt makinalarında üst eleğe ihtiyaç kalmamaktadır,



Tek katlı kağıtlarda altta daha ucuz ham madde harmanı kullanılmakta ve üstteki kaliteli/pahalı elyaf harmanı tarafından saklanabilmektedir.

Hamur kasasından çıkan elyaflı hamur safihaya dönüşür. Hamur kasasından çıkan hamurun kalitesinin, safiha ve kağıt kalitesi üzerinde önemli etkisi bulunur. Bu nedenle yaklaşım bölgesi hamur kasası ve elek tek bir ünite olarak değerlendirilir. Elek bölümünün görevleri şunlardır: 1. Suyla elyafın büyük oranda ayrılması, (süzülme, drenaj) 2. Elyafların düzenli dağılımını sağlamak 3. Elyaf floklaşmasını önlemek.

108

Elyafın sudan ayrılması filtreleme ve teksif işlemlerinin birleşimidir. Tam bir filtrasyon işleminde elek üzerinde bir kek tabası oluşur. Kekin dışındaki hamurun kesafeti değişmeden sabit kalmaktadır. Tam bir teksif işleminde ise hamur kesafeti artış gösterir. Safiha oluşumu filtrelemedeki kek oluşumuna benzer. Süzülen beyaz suyun içinde ölü elyaflar, dolgu maddeleri ve tozlar bulunur. Suyun süzülmesi önce hidrostatik yani yer çekimiyle, sonra vakum etkisiyle veya mekanik etkiyle oluşur. Bu kuvvetler: kuvvetler 

Jet hızına ek olarak hamurun elek üzerindeki yüksekliği,



Elek altından uygulanan vakum ve su alma elemanlarının etkisi,



Üstten baskı yapan başka bir döner eleğin veya valsin yarattığı dış basınç. Hamura etki eden dış basınç (P) (P ise

P = S/R dir.

S eleğin gerginliğini gerginliği (N/cm), R ise cm cinsinden elek veya valsin

çapını ifade eder. P basıncı elek üzerindeki hamura etki eden santrifüj kuvvetin üstünde olmalıdır. Santrifuj ivme(C) kuvveti

C = V²/R, V² ve hamurun kalınlığı (t) ye etki eden yer çekimi

C.t/g dir. Alt eleğe gelen basınç kuvveti bu değerden daha büyük

olmalıdır. Makina hızı arttıkça bu rakam dikkate değer miktarda artmaktadır.

Elek tipleri Uzun elek (Fourdrinier Fourdrinier elek) en yaygın kullanılan elektir.

Bulunuşundan

itibaren sürekli gelişme göstermiştir. göstermiştir. Yatay bir kasanın üzerine geçirilen sonsuz elek, alttan çeşitli su alma elemanları takılarak kullanılır. (Şekil 5.8)

3

1

8 2

7

4,5,6 Şekil 5.8 Uzun elek (Fourdrinier elek)

109

Bu

eleklerde

hız

1200

metre/dakikalara

kadar

çıkar.

Bu

hızın

üstüne

çıkamamasının nedeni serbest haldeki hamurun elek üzerinde aşırı türbülansa girmesidir. Ayrıca aşırı hız elekle birlikte suyun sürüklenmesine, yani süzülme kapasitesinin düşmesine neden olur. Bir uzun elek, göğüs valsi (Breast roll) (1), formasyon kasaları (forming boards) (2), foiller (3), register valsler (table rolls) (4), gergi valsleri (Wire stretcher) (5), regüle valsleri (6), vakum kasaları (7) (suction boxes), emici valsten (suction roll) ve fıskiyelerden (showers) oluşur.

Elek bölümlerinde kullanılan elemanlar Elek bölümünde eleği desteklemek, su alımını kolaylaştırmak, formasyonu sağlamak ve iyileştirmek gibi çeşitli elemanlar bulunur: 

Formasyon kasası uzun eleklerde eleğin başlangıcında hamur jetinin eleğe çarptığı kısımda yer alır. Çeşitli bıçaklar ve çubuklardan yapılmıştır. Elekten suyun alınmasına yardımcı olur. Çünkü bu bölgedeki aşırı süzülme nedeniyle süzülmeye karşı bir mukavamet oluşur. Adeta elek suyla boğulur.

Şekil 5.9 Formasyon kasası 

Register valsler (Şekil 5.10) yarattıkları türbülansla süzülmeye katkıda bulunurlar. Makina yönünde elekle vals arasında basınç oluşurken ters yönde vakum oluşur. Makina hızı attıkça vakum ve basınç etkisi şiddetlenerek artar 500 metre/dakika hızda sınır değere ulaşılır.

110

Şekil 5.10 Register valsler (Table Rolls) 

Su alma foilleri (Şekil 5.11), uzun eleklerde ve ikiz eleklerde kullanılır. Keskin, bıçağa benzeyen ağızları eleğin altında tutunan suları raspalamaya yarar. Ayni zamanda vakum etkisi yaratarak su alınmasına yardımcı olur. Ağız açıları 0 ile 3° arasındadır.

Şekil 5.11 Kasa üzerindeki Foiller 

Foil kasaları üzerine foillerin takıldığı kasalardır.

Şekil 5.12 Vakum kasaları

111



Foil yerine kullanılan ve sıfır açıyla takılan bıçaklardır. Akışa karşı takılan türleri sabitlenmeden ayarlanabilir kuvvetle eleğe basarlar. Bunların ana amacı suyu raspalamaktır.



Yaş emici kasalar su aynasınını öncesinde yerleştirilirler. Düşük vakumla çalışırlar.

Vakum

fanlarla

sağlanır.

Diğer

vakum

kasalarından

farkları

hamurdan önemli miktarda suyu almalarıdır. Su aynasından sonra safihada serbest su bulunmaz. Uzun eleklerde gözle görülmeleri mümkündür. 

Vakum kasaları su aynasının arkasında bulunurlar yaş emici kasalardan farklılıkları elyaf arasından hava emebiliyor olmalarıdır. Vakum pompaları ile vyaratılan vakumla çalışırlar.



Sifon valsi farklı tasarımlarda yapılır. Bazılarında boş bir çerçevedir. Vakum içeriden uygulanır. Kağıt formasyonunda kullanılırlar. Elek bölümünde son vals olarak monte edilirler. Sifon valslerinin görevi safihanın kuru madde miktarını arttırmaktır.



Fıskiyeler, çalışırken eleği temizleyen elemanlardır. (Şekil 5. 13)

Şekil 5.13 Salınımlı çalışan bir fıskiye 

Egütör valsleri, içleri boş üzerleri tel elekle kaplı valslerdir. Drenaj yer çekimi yönündedir. Su aynasının hemen önünde uygulanacak bir egütör valsi formasyonu düzeltmek için kullanılır. Bu vals tel elekten yapılmıştır ve içi boştur. Safihaya baskı yaparak yüzeydeki elyaf kümelenmelerini düzelterek dağıtmaya yarar. Filigranlı kağıt yapımında kullanılan egütör valsleri özel tasarlanmış desenlere sahiptir. Bu desenler metal elek teline lehimlenerek tutturulurlar. Safihaya baskı yaparak, desenleriyle elyaf sıkışmasına neden olur. Özellikle kağıt paralarda kullanılan ışıkta görülebilen, gizli resimler ve işaretler bu yöntemle yaş kısımda yapılır. (Şekil.14).

112

Serbest yüzey

Egütör

Elek Şekillenmiş

Hız

yüzey

profili Baskı profili

Şekil 5.14 Egütör valsi Süzülmeye eleğin filtre etme özelliği direnç gösterir. Ayrıca elyafların açılımı kimyasallar, elyafın türü, dolgu maddeleri, ölü elyaflar süzülmede etkilidir. Elekte kuru madde miktarı % 18-20 arasındadır. Süzülme nedeniyle ölü elyaflar, tozlar ve dolgu maddeleri beyaz suya geçer. Hamurun elek üzerinde kalma özelliğine tutunum (Retansiyon) denir. Tutunum= Elek üzerinde kalan elyaf/eleğe verilen toplam katı madde Tutunumun % 100 olması arzu edilir. Buna rağmen elek altı suyuna geçen maddeler nedeniyle tutunum % 100 ün altında gerçekleşir. Bu nedenle elek altı suyunda kesafet artışı istenmez.

ÜST

Çift elekle su almada dağılım

Dolgu oranı

Dolgu oranı

Tek elekle su almada dağılım

ALT

ÜST

ALT

Şekil 5.15 Z yönünde dolgunun dağılımı

113

Tutunumu arttırmak için retansiyon kimyasalları kullanılır. Beyaz su, yaklaşım bölgesinde hamuru sulandırmak için yeniden kullanılmaktadır. Şekil 5.15 de makina eninde ve Z yönünde dolgunun safiha içindeki dağılımı görülmektedir. Tek eleklerde dolgu alt yüzeyde elekten emilerek alınır. Hamur kasası içinde, elyaf topaklanmasını önlemek için küçük ölçekte (Mikro türbülans) türbülanslar yaratılır. Bu nedenle iyi bir elyaf formasyonunun çok hızlı olması gerekir. Aksi takdirde küçük ölçekli türbülansların elek üzerinde bir süre daha sürdürülmesi gerekir. Bunları sağlayacak olan vakum ve basınç etkisi yaratacak register valsleri, foiiller ve bıçaklardır. Bunun yanında 500 metrenin üstünde salınımlar, özellikle register valsinden gelenler sakıncalı lmaya başlar. Bazı makinalarda eleğin kendisi sarsılmak suretiyle formasyon düzeltilir. Sarsma frekansı 10 hz civarında, 25 mm yatay düzlemdedir. Bu yöntem daha çok düşük hızlı

ve eleğin kısa tutulma zorunluğu olan, düşük kesafetli makinalarda

uygulanır. Jet hızıyla makina hızı arasındaki fark, elyafların kümelenmesi açısından son derece belirleyicidir. Hızların eşit olması durumunda elyaflar, hamur kasası içindeki durumlarına göre rastgele dizilirler. Hız farklılığı olduğunda elyafların büyük çoğunluğu ya makina yönünde ya da eninde dizilirler. Kağıt mukavemeti kağıt elyaflarının dizilimine göre belirlenir. Bu dizilim kağıdın kullanım amacına ve yerine göre bazen olumlu, fakat çoğunlukla olumsuzluk yaratır. Bazı kağıt türlerinde jet hızında 15-70 metre arasındaki fazlalık oluşur. Elyaflar makina yönünden farklı açıda eleğe verilecek olursa, elek üzerinde defalarca anaforlara neden olur. Bu durumda elyaf dizilimi makina yönünde değildir. Bu nedenle fotokopi kağıdı gibi kağıtlarda sorunlar oluşur. Eleğin özellikleri kağıt yüzeyi üzerinde, tutunumda, su giderme hızında, enerji tüketiminde ve makina çalışma performansında etkilidir. Ayrıca elek yüzeyi, akışa karşı direnç, makina eninde düzen ve aşınma konularında etkilidir. Bu nedenle elek yapımında ve tasarımında talepler son derece yüksektir. Suyun ilk süzülmeye başladığında olanlar buna bir örnektir. Yardımcı filtre tabakasında atkı iplerinin çapları 120 mikrondur. Komşu atkı ipleri, merkezden merkeze yaklaşık 150 mikron uzaklıktadır. mikron

Atkı iplerinin arasındaki boşluk alan olarak 30 x 30

ve derinlik olarak 60 mikron olmaktadır. Uzunluğu 2 mm ve çapı 30

mikron olan bir elyaf tanesi ve çapı mikron olan dolgu maddeleri bulunmaktadır. 114

Dolgu maddelerinin elekten geçmesi, ya da elyafın elek gözeneklerini tıkaması söz konusudur. Günümüzde çok katlı elekler yaygın olarak kullanılmaktadır. Elek malzemesi plastik ve nadiren bronz veya çeliktir. İyi bir eleğin her noktası, eleğin ömrü boyunca aşağıdaki özellikleri kaybetmemelidir: 

Z yönünde suya karşı düşük mukavement göstermelidir,



Su sürüklenmesi az olmalıdır,



Kağıt yüzeyinde elek izi yaratmamalıdır,



Alt katında yüksek aşınma direnci olmalıdır.

Elek temizliğinin derinlemesine yapılabilmesi son derece önemlidir. Safihada formasyon bozukluğu yaratmamalı ve safiha kopmalarına neden olmamalıdır. Elek temizliği için tasarlanmış bir alet Şekil 5.16 da görülmektedir.

Şekil 5.16 Elek temizleme aparatı Elek üzerinde tarama yapan bir başlığı ve üzerinde bir veya daha fazla nozul bulunmaktadır. Su basıncı 250 bardır. Kirli su elektrik süpürgelerinde olduğu gibi emilmektedir. Üretim sırasında garajda durmaktadır.

Elek bölümünde türler Aşağıda, kağıt makinalarında kullanılan elek türleri verilmektedir. Su süzülmesi tek yönlü olabileceği gibi iki yönden de yapılabilmektedir. İki yönden su alınması kağıdın alt ve üst yüzeylerinde simetrik yapı oluşmasını sağlar. Drenaj süresi azalırken elek boyu da kısalmaktadır. Uzun eleklerde 800 metre hızlarda elek boyu 20 metre civarındadır. Bunun anlamı, drenaj süresinin 1,5 saniye olması demektir. Oysa 1200 metre hızda çalışan bir hibrit elekte, boy 20 metre ise, 115

drenaj süresi 1 saniye olmakta ve Gap former eleklerde elek uzunluğu 5 metreye düşmekte ve 2000 metre makina hızında 0,15 saniye drenaj süresi olmaktadır. Aşağıda

çeşitli

eleklerin

çalışma

prensipleri

verilmektedir.

Ayrıca

kağıt

formasyonunun düzgünlüğü açısından cetvel ağzından çıkan hamurun içindeki rastgele elyaf dizilimi, olduğu gibi muhafaza edildiğinde, yani safiha oluştuğunda, formasyon daha düzgün olmaktadır. Formasyon

silindirli

elekler,

suyu

geçirebilen,

metal

silindirin,

hamur

havuzunda dönerek safiha oluşturması esasına göre çalışır. (Şekil 5.17)

Şekil 5.17 Çeşitli döner silindirli elekler Akışa karşı ve akış yönünde çalışan ve hamur içinde dönen elek türleri eski tasarımlardır (a,b,c). Bu türlerde, daha sonra daldırma yönteminden vazgeçilmiş ve en sonunda emici elek türlerine geçilmiştir (d). Emici sdir eleklerde, formasyon silindirinin içine vakum uygulanır. Hamur, elekle formasyon silindirinin yüzeyi arasında safiha oluşturur. Tek katlı karton üretimde 400 metre dakikanın üzerinde çalışan formasyon silindirleri bulunmaktadır.

116

Şekil 5.18 Sifon valsi bulunan, silindirli formasyon eleği Temizlik kağıtlarında (Tissue), hızın 1500 metrelere çıkarılması sifon valsi kullanılarak sağlanabilir. (Şekil 5.18) Eğimli eleklerde safiha eğimli bir elek yüzeyinde oluşur. Hamur elek üzerini kapatan basınçlı bir kasa içindedir. Eleğin altında eleğe destek olan formasyon kasaları bulunur. (Şekil 5.19). Formasyon kasası basınçları ayarlanabilmektedir. Bu tür makinalar çok düşük hızlarda çalışır. Kesafetlerde % 0,01 gibi son derecede düşüktür. Özel bazı kağıtların üretilmesinde ve sentetik safihalarda kullanılır.

Şekil 5.19 Eğimli elek

117

Hibrit ikiz elekde, birinci elek uzun elektir. Uzun eleğin üzerinde ikinci bir elek döner. Su alma elemanları üst elekte de bulunur. (Şekil 5.20)

Şekil 5.20 Hibrit ikiz elek Bu yapı drenaj kapasitesini arttırır. Bunun yanında Z yönünde simetri oluşur. Yani kağıdın her iki yüzeyi de benzer özellikler gösterir. İyi bir formasyon elde edilebilmesi için alt elekle üst eleğin su alma özelliklerinde eşit şartlar sağlanması gerekir. Geçmişte bu tür elek tasarımlarında, valsler, foliller, sifon valsleri eklenerek ve dizilimleri oynanarak çok değişik örnekler oluşmuştur. Boşluklu (Gap Former) ikiz elek çok yüksek hızlı makinalarda kullanılan en son teknolojilerdendir. Her iki elekte de su alma elemanları bulunur. Hamur ayni hızda dönen iki eleğin arasından geçer. (Şekil 5.21).

Şekil 5.21 Gap formerli ikiz elek

118

Suyu alacak kuvvetlerden biri eleklerin gerginliğidir. Bu kuvvet hamurun merkezkaç kuvvetine karşı çalışır. Suyun alınmasına ve formasyonu iyileştirmeye yardımcı olan diğer unsurlar, sifon valsi, vakum pabuçları, formasyon bıçakları, gibi elemanlardır. Kağıt hamuru jet oluşturularak iki elek arasındaki boşluğa enjekte edilir. Bu tür elek türlerinde firmadan firmaya ve bir firma içinde bile çok fazla çeşitlilik gözlenmektedir. Halen yeni türler geliştirilmektedir. Bu türlerin içinde, yüksek hızlarda, formasyon valsi-bıçak-sifon valsi dizilimi neredeyse standart hale gelmiştir.

(Şekil

5.22).

Burada

formasyon

valsini

bir

formasyon

pabucu

izlemektedir. Genellikle formasyon bıçakları karşı hareketlidir. Bunların arkasında bir sifon valsi yerleşmiştir.

Sifon valsi Bıçaklar

Formasyon valsi

Şekil 5.22 Gap former eleğin şematik görünümü Su alma bölgesinde safiha formasyon valsiyle dış elek arasında kalır. Sifon valsinde ise, valsle transfer eleği arasındadır. Bu durum onun S şeklinde valsler arasındaki yolculuuk ettiğini gösterir. Böylece kağıt Z yönünde simetrik yapıda oluşur. Safiha dikey olarak elekler arasında hareket eder. Beyaz su ile uğraşmak, elek ve vals değişimleri, bakım işleri daha kolay hale gelir. Bu tür makinalarda hız limitleri her gün biraz daha değişmektedir. 2000 metrelere ulaşmaktadır.

119

Press bölümü Pres bölümünün amacı safihaya baskı yaparak kuru madde miktarını arttırmaktır. Bunun yararı buharlaşma için harcanan enerjiyi düşürmektir. Ayrıca safihanın sıkışması onun yaş dayanımını arttırmaktadır. Yaş safiha elekten alınarak (pickup) keçelerle prese sevkedilir. Pres bölümü

bir kaç baskı nipinden oluşur. İki

pres valsi arasındaki baskı çizgisine nip denilmektedir. Safiha keçe üzerinde, keçe altında veya iki keçe arasında sevk edilir. Bazı makinalarda sevk sırasında elekle pres arasında boşluk bulunur. Buna “açık çekişli” denir. Pres baskısının ortaya çıkardığı su, keçe ile uzaklaştırılır. Yüksek miktarda

su

alınması

durumunda

keçenin

altında

bulunan

pres

valsinin

yüzeyindeki deliklerden su alımı yapılır. Vakum emişli pres valslerinde suyun alınması ve taşınması kolaylaştığından performansları fazladır.

Raspa Üst vals

Klavuz pimi

Yataklar ve suportlar Güçlü gövde

Alt vals Tepsi

Klavuz pimi Baskı pistonu Şekil 5.23 Tek nipli basit yapıdaki bir pres Pres keçeleri baskı altındayken bile yüksek seviyede su tutabilirler. Baskıdan kurtulduklarındaysa suyu kolayca bırakabilirler. Yüzeyleri baskı sırasında kağıda iz bırakmayacak şekilde yapılır. Baskı sırasında elyaf safihaya 20 mikron gömülür. Bu durumda elyaf çapı 30-40 mikrondur. Pres ve keçeler oldukça değişik özellikler gösterirler. Suyun alınması emici borularla sağlanır. Sabit veya

120

aralıklı verilen basınçlı su jeti ile temizlikleri yapılır. Bazen suyun içine özel maddeler katılarak temizlik üst seviyede seviye sağlanır. Klasik pres bölümlerinde üç veya dört nip sağlayan ardışık pres grubu bulunur. (Şekil 5.24).

Safiha

Şekil 5.24 Bir pres bölümü Pres valsleri birbirlerine çizgisel olarak, bir milimetreye 20–300 Newton kuvvetle basarlar. Klasik preslerde lerde baskı miktarı nip uzunluğuna, uzunluğuna vals çapına çapına, vals kaplamasına ve gövde malzemesine bağlıdır. Yüksek gramajlarda kağıtlarda, kağıdın özellikleri de önemlidir. Genellikle, uygulanan basıncın öncelikle safihanın elyaf yapısının direncini yenecek güçte olması gerekir. Başlangıçta bu direnç çok düşüktür. Kuru madde oranı arttıkça,, elyaf direnci artış gösterir. (Şekil 5.25). Bu nedenle kuru madde miktarı arttıkça baskının/basıncın kının/basıncın arttırılması gerekir. Belirli bir basınçtan sonra safihadaki su oranına bağlı olarak yüksek baskıda safihada bozulma başlar. Bu nedenle e baskı ve rutubet oranı performans açısından bilinmelidir. Suyun akış direnci hamurun/elyafın cinsine, işlenmesine işlenmesine ve içindeki dolguya bağlıdır. Safiha sıcaklığı suyun direncini düşürür. Gerçek nip basıncı su oranı düşürüldükçe nipten nipe giderek arttırılır. Suyun alınmasında elekte olduğu gibi her iki yüzeyden eşit oranda sağlanması dolguların eşit olarak dağılmasına dağılmasına yardımcı olur.

121

Kimyasal selülöz

Safiha direnci 10⁶ Pa

Mekanik selülöz

Safihadaki kuru madde oranı % Şekil 5.25 Baskı ile kuru madde arasındaki ilişki Pabuç preslerde, (shoe press, şu pres) klasik preslere göre, baskı süresi 10 kata kadar uzatılabilmektedir. (Şekil 5.26). Bu preslerde iç bükey bir pabuç üzerinde dönen plastik veya esnek bir bant bulunmaktadır. (Şekil 5.26). Üstte ise baskı silindiri bulunur.

Baskı silindiri Safiha Esnek bant

Keçe

Yükün yönü

Pabuç

Şekil 5.26 Pabuç presin yapısı Şu pres hidrostatik yağlama presibiyle çalışır.

Klasik preslere göre nip yerini

daha geniş bir baskı alanına bırakmıştır. Yük yönünde yaklaşık 90 bar civarında

122

baskı ile presleme yapılır. Bunun yanında pabucun alanı bir ölçüye kadar değiştirilebilmektedir.

Şekil 5.27 Pabuç presin esnek bantı Aşağıda Şekil 5.28 de klasik presle, presle pabuç pres arasındaki baskı karşılaştırmalı olarak görülmektedir. Bu presler sayesinde kuru madde oranı, elyafın cinsine göre % 50- % 55 lere ulaşışır. Yüksek kuru madde, kurutmada daha az buhar

Basınç

Basınç

enerjisi ve daha fazla yaş safiha dayanımı demektir.

Zaman

Zaman

Şekil 5.28 Klasik lasik pres ve pabuç pres arasındaki baskı profili Pabuç pres uygulaması oluklu kağıtları üretiminde standart olarak 1980 lerden beri kullanılmaktadır.

Daha

sonra

yazı tabı kağıtlarında

da

kullanılmaya

başlamıştır. Günümüzde modern ve hızlı yazı tabı kağıtları üreten makinalarda iki klasik baskı nipi bulunur. İkinci nipten sonra bir sevk keçesi veya sevk bantı bulunur. Bu preslerde nip basıncı milimetrede 1250 Newtona çıkmaktadır. İkinci nipten önce bir buhar kasası ve/veya CD rutubet profili kontrolu isteğe bağlı olarak konabilmektedir. 123

Preslerde kağıdın iki keçe arasında preslenerek suyunun alınması Z yönündeki simetriye yardımcı olur. Safihadaki katmanlar presler sayesinde iyice sıkışır. Tek pres keçesi uygulaması asimetri yaratcağından kağın ön ve arka yüzü baskı sırasında farklılık gösterir. sterir. Şekil 5.29 da çift keçeli bir pabuç presi görülmektedir. 1300 metre/dakika makina hızında, 300 mm den uzun bir pabuç, kimyasal selülözde, kuruluğu % 52 ye çıkarmaktadır. Keçe kalitesi de, de o oranda yüksek vasıflı olmak durumundadır. İkinci bir pres olmaması ekonomik bir makina, düşük enerji gideri, azalan keçe maliyeti, daha az vals ve bakım anlamına gelmektedir.

Şekil 5.29 Voith ve Metso ya ait tek pabuç pres uygulaması Pabuç presler temizlik kağıtlarında da kullanılmaktadır. Presten sonra, k kuru madde

oranının

yükselmesi

avantaj

sağlamaktadır.

Pabuç

pres,

yankee

kurutucudan önce, vakum presin yerini kullanılmaktadır. (Şekil Şekil 5. 5.30).

Şekil 5.30 Yankee silindir öncesi pabuç pres uygulaması

124

Makina eninde düzgün bir rutubet profili yakalanması, kalite ve ekonomi açısından çok önemlidir. Bu nedenle nip basıncının düzgün olması gerekir. Ayrıca keçelerden suyun düzgün alınması gerekir. Bunun için gerekli şartlar, keçe tasarımının kalitesi, yapısı ve keçenin şartlandırılmasıdır. Ek olarak CD rutubet profili için düzeltici pres valsleri ve arkasından safiha enlemesine buhar kasalarıyla ısıtılır. Safihanın makina eninde yatay hareketler yapmaması gerekir. Özellikle yüksek hızlarda ve düşük gramajlarda, safihanın rutubetinin en fazla olduğu yerlerde safihanın yanal hareketleri kağıt kopmalarına neden olur. Bunun için regüle sistemleri sağlıklı çalışmalıdır. Modern makinalarda safihanın serbest kalmaması için keçe içinde sevk edilmesi (kapalı çekiş) ve kısa yol kullanması ona avantaj sağlamaktadır. İz presleri Kağıda yaşken baskı yaparak özel desenler elde edilmesine yarar. Bu tür preslerde keçe bulunmaz. Amaç safihadan suyun alınmasından çok, safiha üzerinde belirgin izlerin oluşmasıdır. Burada desenli kaplaması olan valsler kullanılır. Desenli vals, üst vals olarak kullanılır. Alt vals ise düz yüzeye sahiptir. Ülkemizde kullanılmış olan bu teknik daha sonra unutulmuştur. Gofrajlı özel kağıtların yapılmasına olanak sağlar.

Kurutma bölümü Kurutma bölümü preslerde suyu % 50 ye düşürülen safihadaki kalan suyu buharlaştırmak için tasarlanan makina bölümlerinden biridir. Safihanın kuru madde oranı % 98 lere kadar çıkarılmaktadır. Kurutma sırasında elyaflar hidrojen bağlarıyla birbirlerine bağlanırlar. Bu bağlanma kağıda dayanıklılık sağlar. Kurutma sırasında, ısının silindirden kağıda transferi ve rutubetli havanın ortamdan uzaklaştırılması, yani hem ısı transferi, hem de kütle transferi söz konusudur. Preslerden verilen safihanın kurutma bölümünü geçerken oluşacak yanal hareketler, regüle edilerek sağlanır. Kurutma bölümü sonunda mal sarıcıda

125

tampon oluşur. Tampon öncesinde rutubet ve gramaj ölçümü yapılır. Bazı makinalarda kalender de kurutma bölümü sonunda kurulmuştur. Kurutma bölümü için tarih içinde çeşitli yöntemler geliştirilmiş ve kurutma işlemi için ekipmanlar geliştirlmiştir. Aşağıda bunlardan önemli olanları verilmektedir. Buhar silindirli kurutma En yaygın kurutma yöntemi olarak kullanılmaktadır. Safiha keçe ile silindir arasında ilerlerken, buhar kurtma silindiri içine verilir ve kondensat dışarıya alınır. Isı silindir duvarından kağıda aktarılır. Hava akışı buharlaşan suyu ortamdan

uzaklaştırır.

Silindir

içindeki

kondensatın

durumu

kurutma

performansını etkiler. Buhar, enerjisini silindir gövdesine aktardığında yoğuşur. Normal çalışma şartlarında bu kondensat silindirden sifon aracılığıyla uzaklaştırılır. Silindir içindeki basınç, kondensatın dışarıya çıkmasını sağlar. Bu basınç aynı zamanda büyük miktarda buharın da kondensatla birlikte dışarıya kaçmasına neden olur (yaklaşık buharın %10–20 si). Buna kaçan buhar adı verilir. Safihanın kuruma hızı doğrudan doğruya buhardaki enerjinin safihadaki rutubete aktarılma hızıyla ilişkilidir. Safihadaki rutubet ile buhar arasında pek çok ısıl direnç bölgeleri bulunur. Bunlar silindirin iç ve dış yüzeylerindeki kondensat tabakaları, kurutma silindirinin kendisi, kâğıt ve kurutma yüzeyi arasında sıkışan hava ve kâğıdın dış yüzeyindeki elyaf tabakasıdır.

Şekil 5.31: Isı direnç bölgeleri ve ısı transferi

126

Şekil 5.31 de gösterilen ısıl direnç bölgeleri temelde 3 sınıfa ayrılır; Kondensat, silindir çeperi ve safiha. (Diğer bir değişle silindir içi ısıl direnç, silindirin kendi ısıl direnci ve silindir dışı ısıl direnç) Her üç ısıl direnç te son derece önemlidir. Her üçü kurutma oranını sınırlamaktadır. Silindirlerin içindeki kondensat, ısı transferini önemli ölçüde engellediğinden, yüksek hızlı makinalarda kondensatın silindirden uzaklaştırılması performans için önemlidir. Çeşitli sifon tasarımları kondensatın uzaklaştırılması ve silindir içindeki kondensat birikiminin derinliğinin azaltılmasını sağlar. Çubuklar, çepere tutunan kondensatta türbülansı arttırarak, buharın metalle buluşmasına yardımcı olur ve ısı transferini arttırırlar. Kondensatın davranışı Son 30 yıldır, kondensat direncini azaltmak adına oldukça büyük miktarda çaba gösterilmiştir. Bu işi anlamak için, kondensatın silindir içindeki davranışını gözlemek gerekmektedir. Makina hızına bağlı olarak, kondensat silindir içinde havuz durumunda, şelale durumunda veya ince bir tabaka durumunda olabilir. Görünüşler Şekil 5.32 de verilmektedir.

Havuz durumu

Şelale durumu

Tabaka oluşumu

Şekil 5.32 Kondensatın silindir içindeki davranışı Eğer silindir yavaş dönüyorsa, kondensat buhar silindir yüzeyinde yoğuşarak kenarlardan aşağıya doğru süzülür ve tabanda su birikintisi yapar. Bu duruma havuz durumu denmektedir. Silindirin üst tarafında doymuş buhar olacağından ısı transferini engelleyen direnç minimum olacaktır. Tabanda az miktarda biriken kondensat kurutma grubunun çekeceği enerjiyi önemli ölçüde arttırmayacaktır.

127

Makina hızı bir miktar arttırıldığında ince bir tabaka kondensat silindirin iç yüzeyinde dönmeye başlayacaktır. Fakat önemli bir miktar kondensat geriye doğru düşerek çevrede tam tur atamayacaktır. Bu duruma şelale durumu denilmektedir. Şelale 335-365 m/dakika makina hızında oluşmaktadır. Isı transfer direnci bu durumda silindirin üstünde kondensat bulunmaması ve diğer yerlerde kondensatın türbülanslı olması nedeniyle çok düşüktür. Öte yandan, şelale durumunda tahrikte enerji tüketimi çok yüksek olmaktadır. Güç ihtiyacı sadece hıza bağımlı olarak artmaz, aynı zamanda silindir içindeki kondensat

miktarına

göre

de

artar.

Gücün

artması

yanında

güç

çekişi

düzensizleşir ve şase ve silindirlerde sarsılma başlar. Bu durum başka etkilerle buluşarak rezonansa yol açabilir. Çoğu modern makinalar 400 m/dakika nın üzerinde çalışırlar. Bu hızlarda kondensat silindir iç yüzeyinde ince bir tabaka oluşturduğundan bu duruma tabaka oluşumu denilmektedir. İnce kondensat tabakası aşırı türbülanslı değildir. Bu nedenle ısıl direnç fazladır. Sonuç olarak, buharın ısısı buhardan kondensat tabakasına oradan silindire aktarılırken, kâğıda ulaşan sıcaklıkta önemli miktarda düşme olur. Isı transfer direnci makinanın hızı ve artan tabaka kalınlığı ile iyice artar. Tahrik gücü bu şartlarda çok düşer. Tahrik gücü sadece makina hızına bağlı olarak sınırlı oranda artar. Silindirin kütlesi düzenli hale geldiğinden salınmlar ve titreşimler ortadan kalkar. İvmelenme ve frenlemede esnasında havuz durumundan şelale durumuna ve şelale durumundan tabaka durumuna veya bunların tersine durum değiştirir. Kondensat silindir içinde düzensiz hareketler yapar. Çok hızlı makinalarda kondensatın kalınlaşması ısı transferini düşürür. Silindir içine monte edilen çubuklar ısı transferini düzeltirken, tabaka oluşumuna ve bir durumdan diğer duruma geçişlerde süreyi kısaltarak katkıda bulunur. (Şekil 5.33 ve 5.34)

128

Tabaka oluşturmak için gerekli hız Çubuksuz

Makina hızı metre/dakika

Çubuklu

Tabaka kalınlığı mm.

Şekil 5.33 Çubuklu ve çubuksuz silindirlerde tabak oluşumu Silindirin içindeki kondensat silindirin iç yüzeyinden sifonlar aracılığıyla alınır. Buhar fazı basıncının 0,3-0.5 bar olması kondensatı itmeye yeter. Sifonlar sabit veya çok hızlı makinalarda silindirle beraber dönerler. Şekil 5.35 de kurtma silindiri içinden kondensatı alacak sifon resmi görülmektedir.

Şekil 5.34 Çubuk monte edilmiş bir kurtma silindirinin iç görünüşü Kurtma silindirleri dökme demir veya çelikten yapılmaktadır. Metal levhalar bükülerek yapılanlar düşük hızlarda kullanılabilmektedir. Buhar sıcaklığının ısı 129

transferinde önemi büyüktür. Silindir içinde havada kaçınılmalıdır. Kurutma keçeleri kurutma performansını olumlu şekilde etkilemektir.

Şekil 5.35 bir kurtma silindiri sifonu ve iç görünüşü

Hava üfleyerek kurtma Bu tür kurtma bölümleri temizlik kağıtları ve kuşe kağıtlarda ve buhar silindirli makinalarda kurtma kapasitesini arttırmak için kullanılır. Sıcak hava kağıt üzerine bir nozuldan üflenir. Üflenen sıcak hava ısısını kağıda bırakır ve rutubeti uzaklaştırır. Üflenen havanın sıcaklığı ve üfleme hızı kurtma kapasitesini olumlu şekilde etkiler. Bu nedenle kağıda yakın üfleme yapılır. Hava içinden kağıdı geçirerek kurtma Bu yöntem temizlik kağıtları ve sentetik safihalarda kullanılır. Elektrikli ısıtıcıdan yönlendirilen sıcak hava, safiha üzerinden emilir veya safihaya doğru üflenir. Isı doğrudan safihaya geçer. Ve nemli hava uzaklaştırılır.

Yüksek kuruma oranı

sağlanabilir.

130

Enfrared kurtma Safiha yüzeyinin keçeyle temas ettirilmemesi gereken durumlarda (kuşe) yaş safiha üzerine enfrared kurtma sistemi oluşturulur. Genellikle gazla ısıtma yapılır. Yanan gaz ızgarayı kızartarak enfrared hale getirir. (900-1200 °C). Izgaranın hızlı soğuyup ısınması, yani ısıl ataletinin düşük olması, ızgaranın sıcaklık kontrolunu kolaylaştırır ve kağıt kopmalarında yangınları önler. Bazı durumlarda

yüzey

sıcaklığı 700 °C ye çıkan elektrikli ısıtıcılar kullanılır. Bu sistemlerde rutubeti sürüklemek için mutlaka hava akımı olması gerekir. Presle kurutma Bu yöntem pres ile kurutma bölümlerinin bileşimidir. Önce preste su alınır ve arkasından sıcak bir valsle kurtma yapılır. Safikaya baskı yapan uzun mesafeli bir keçe bulunur. Buhar geçirgen yüzeyden dışarı çıkar. Son derece az bir uygulaması vardır. Şoklamalı kurutma Bu yöntemde de pres ve kurutma birleşiktir. Pres nipinde (çoğunlukla pabuç pres) safiha ile sıcak temas sağlanır. Diğer yüzeyde ise keçe baskı yapar. Buhar pres keçesi gözeneklerinden çıkar. Bu yöntem halen geliştirilmektedir.

Kurutma bölümleri Çok silindirli ve çok gruplu kurutma bölümü. Çok silindirli kurutma bölümleri tek katlı silindir veya iki katlı silindir dizilimi ile hatta bunların karışımı yapılarak kurulurlar. Türkiyede klasik dizilim çoğunlukla iki katlıdır. (Şekil 5.36). Kağıt makinasının kapasitesine ve üretilen kağıdın cinsine göre

silindir sayısı değişir. Yazı tabı kağıtlarında 60 civarında oluklu

kağıtlarında 90 lara varan silindir sayısı görülür. Bu dizilimde kağıdın silindirle temas açısı 220 ile 240° dir. Hem üstte hemde altta keçe bulunur. Kurutma keçesinin görevi safihayı silindir yüzeyine basarak ısı transferini sağlamaktır. Sevk ipi sistemi kağıdın bağlanması için kurtma bölümüne monte edilmiştir.

131

Şekil 5.36 Çift sıra silindirli kurutma bölümü

Modern ve hızlı makinalarda tek katlı silindir dizilimi görülür. Bunlar üst sıraya monte edilirken alt sıraya sifon valsleri veya boş silindirler yerleştirilmiştir. Safihaya daha iyi rehberlik eden bu yapı günümüzde yaygın olarak kullanılmaya başlamıştır. (Şekil 5.37).

Şekil 5.37 Tek sıra silindirli kurutma kur bölümü

Üst silidirlerde safihaya basan keçe bulunur. Alt sıradaki sifon valslerinde sifon etkisi baskı etkisini azaltır. Safihanın silindir ve valse va se temas etmediği yerlerde safihayı rayında tutmak için çin dengeleme elemanları satabilizatör bulunur. (Şekil 5.38).

132

Pik-up

Çıkış tarafı

tarafı

Sifon valsi

Şekil 5.38 Tek katlı silindirli bir makinada yapı Yüksek hızlı makinalarda şerit verme, yönlendirici raspalar ve havayla yapılır. (Şekil 5.39). Bazı kağıt makinalarında hem tek sıralı, hem de çift sıralı silindir yapısı bulunur. Türkiye’de bu uygulama halen kullanılmaktadır.

Şerit verici raspa ve hava nozulu Şekil 5.39 Şerit verici Kurutma silindir çapları günümüzde genellikle 180 cm olmakla beraber, eski makinalarda 150-220 cm arasınadır. Daralma ve uzama nedeniyle oluşan safiha gerginliğini kontrol edebilmek belirli sayıda silindir sayısına göre gruplar oluşturulmuştur. Her grubun kendi keçeleri ve tahrik sistemi bulunur. Buhar ve kondense sistemi de bu gruplandırmaya göre çalışır. Buhar ve kondense sitemi kaskat denilen bir mantıkla çalışır. 133

Ana buhar grubuna canlı doymuş buhar gönderilir. Buradan çıkan buhar kondensat karışımının kondensatı ayrılarak buharı bir başka grupta kullanılır. Yeterli olmazsa canlı buharla takviye edilir. Sonunda buhar tüm enerjisini bırakıncaya kadar bu işlem devam eder. Genllikle 1. Gruba en düşük enerjili çürük buhar gönderilir. Burada safihanın ön ısıtılması yapılır. Yüksek hızlı makinalarda kurtma keçelerinin hava geçirgenlikleri, kurutma kapasitesini düşürmeyecek şekilde azaltılmıştır. Modern keçeler, yüksek temas alanı sağlayan, düşük kaliperli (kalınlık), yüksek dayanımı ve aşınma direnci olan makinalardır. Keçelerin temizliği kurtma profilinin düzgün olmasını sağlar. Bu nedenle üretim sırasında keçeyi temizleyecek donanımlar geliştirilmiştir. Yüksek hızlarda safihaya etki edecek bir takım kuvvetleri azaltmak ve safiha kopmalarını önlemek için tek katlı silindir uygulaması kullanılmaktadır. Burada safiha tek bir keçe altında yol alır. Safihanın keçeyle temasının ve baskının düşük olduğu yerlerde stabilizatörler safihayı destekler. İki katlı silindir uygulamasında da stabilizatörler kullanılmaktadır. Düşük mukavemet gerektiren tutkallama gibi yerlerde gergi kontrolu bulunur. Tahrik hızı gergi kontrolu tarafından yönlendirilir. Bu sayede kağıt kalitesi ve makinanın sorunsuz çalıştırılması güvence altına alınmıştır.

Havbe Tüm kurtma grupları havbe içine alınmıştır. Havbe sıcak ve nemli havanın kontrol altına alınmasını sağlarken taze hava takviyesini de mümkün kılar. Havbe içindeki hava öyle kontrol edilmelidirki, ne havbeden sıcak hava kaçmalı ne de havbeye soğuk hava girmelidir. Giren hava ile çıkan hava arasında denge olmalı ve yoğuşma olmamalıdır. Yoğuşmayı önlemek için havbe duvarları çok iyi izole edilmektedir. Enerjinin verimliliği açısından ısı geri kazanma sistemi kullanılır. Makine salonuna göre, yüksek sıcaklık ve nem bulunan havbe içinde, havanın hareketi ve havbenin yüksekliği nedeniyle, basınç her seviyede değişerek bir basınç eğrisi oluşturur. Bu durum havbe duvarının dışına göre, altlarda negatif, havbe tavanına doğru pozitif bir basınç okunmasına neden olur. Havbe içinde alt bölge ve üst bölge arasında, öyle bir seviye vardır ki, basınç salonla ayni 134

değerdedir. Bu noktada salonla havbe içinde basınç farklılığı sıfır olarak okunur. Bu seviyeye sıfır seviyesi denir. Basınç farkı kontrol edilmediğinde sıfır seviyesi havbe içinde aşağıya veya yukarıya doğru yer değiştirir. Bu seviyenin önemi aşağıda anlatılacaktır. Basitlik açısından havbeden dışarıya olan kaçakların verim üzerindeki olumsuz etkisi ihmal edilebilir. Fakat makina salonunu rutubete boğarlar. Asıl verimsizliği yaratan hava hareketi havbenin içine doğru olan kaçaklardır. Çünkü havbe içine doğru olan kaçaklar, bağıl nem olarak ve sıcaklık olarak düşük değerli olduklarından (normalde 25 t- 35 ºC) eksoz miktarını ve enerji tüketimini arttırırlar. Bu nedenle enerji ekonomisi açısından havbe dışına olan kaçaklardan daha önemlidirler. Ayrıca havbe içini soğutarak yoğuşmaya ve havbe içinde damlamaya neden olurlar. Havbeye verilen hava miktarının, havbe içine doğru oluşacak kaçaklardan çok yüksek olması istenir. Böylece havbe içi yoğuşma önlenmiş fakat eksoz miktarı artmış olur. Bu durumda, sıfır seviyesi havbenin alt taraflarına doğru kayar ve havbe dışına doğru olan kaçaklar özellikle safiha giriş/çıkış ağızları bölgesinde artar. Bu durum, bu bölge çevresinde havbe dışında makina salonunda yoğunlaşma yaratır. Havbeye verilen havanın azalması durumunda, sıfır seviyesi yükselerek içeriye doğru olan kaçakların artmasına ve yoğuşmaya, beraberinde ekonomik olmayan çalışmaya yol açar. Safiha giriş ve çıkış bölgesinde sıfır seviyesinin yakalanması, kaçakları minimum seviyede tutar. İşte kontrol edilmesi gereken nokta da burasıdır. Havbe otomatik havalandırma sistemi, eksoz hava debisini ve taze hava debisini optimum performansa ayarlayarak, etkili bir kurutmanın yanında, buhar enerjisi tüketimini verimli hale getirmelidir. Eksoz rutubeti, eksoz fanlarının devriyle oynayarak debinin değiştirilmesiyle ayarlanır. Burada hız kontrollü motorlar kullanılmalıdır. Kontrol sisteminde havbenin durumuna göre ön kurutma ve son kurutma bölümleri için iki ayrı çevrim bulunmalıdır. Eksoz rutubeti, set değeri geçecek olursa eksoz hava fanı devri arttırır. Rutubet düşecek olursa eksoz fanı hız düşerek atılan hava miktarını azaltır. Bu durumda eksoz hava rutubetini ve sıcaklığını ölçen algılayıcılar bulunmalıdır. Büyük kesitli 135

eksoz kanallarında farklı bölgelerde farklı hava karışımları olabilir. Eksoz havasından örnek almak için özel düzenekler kullanılmaktadır. Havbe sıfır seviyesi taze hava fanlarının debisi ayarlanarak kontrol edilir. Gene yukarıda anlatıldığı gibi, her kapalı havbe bölmesi için ayrı kontrol sistemi bulunur. Sıfır seviyesi set değerin üstünde ise taze hava fanları debisi attırılarak, yani forse edilerek sıfır seviyesi aşağı doğru çekilir. Sıfır seviyesi set değerin altına düşmüşse hava çekişi azaltılarak seviye istenilen yere getirilir.

Safihanın kuruması Safiha kurudukça dayanımı artar. Çünkü elyaftaki hidrojen molekülleri birleşerek bağ oluştururlar. Kuruma % 50 den % 95 e çıkarken, dayanım 10 katı artar. Kururken uzama meydana gelir ve uzama oranı en daralma oranını da belirler. Makina eninde daralma profilleri

Çift sıralı silindir

Tek sıralı kurtma dizilimi

Salon tarafı

Tahrik tarafı

Şekil 5.40 Tek sıralı ve çift sıralı silindirlerde daralma profili

Ayrıca daralmaya etki eden diğer faktörler, hamurun cinsi, hamurun dövülme derecesi, elyafların dizilişi ve daralmaya karşı çalışan kuvvetlerdir. Makina yönünde uzama kontrol edildiğinde daralma da kontrol altına alınabilir. Enine daralma kenarlarda ortaya göre daha fazla olduğundan düzensizdir. Şekil 5.40 da çift sıralı ve tek sıralı silindirlerde enine daralma profilleri görülmektedir. Tek sıra silindirli makinalarda, salon ve tahrik tarafı arasında, çok büyük bir kısmında, en profilinin yatay ve düşük oranda seyrettiği, uzamanın az olduğu ve

136

ölçülerde kararlılık olduğu (dimensional stability) görülür. Öte yandan kenarlarda hızla darlamanın arttığı görülür. Baskı sırasında ısınma veya ıslanma neticesinde kağıdın kıvrılması arzu edilmez. Kıvrılma,

safihada

Z

yönünde

simetrik

olmayan

kaynaklanır ve kuruma sırasında kendini belli eder.

stresten

(gerilmelerden)

Kıvrılma miktarı simetrik

olmayan kurutmadan bir ölçüde etkilenir. Bu etki kurtma sonuna doğru giderek artar. Kıvrılma yönünü iç bükey veya dış bükey olarak elyafların yapısı belirler. Kıvrılma çift sıralı silindirleri olan son kurtma bölümlerinde, alt ve üst silindirlerdeki çalışma şartlarıyla oynanarak düzeltilebilir. Tek sıralı silindirli makinalarda ise, rutubet verilerek, hava üflemeli, ek kurutma donanımıyla sağlanabilir. Düzgün enine rutubet dağılımı önemli kalite kriterlerindendir. Silindirlerden safihaya ısı aktarılması ve havbenin buhar eksoz koşulları düzgün olmalıdır. Enine rutubet profil kontrolu için buhar kasaları veya rutubet verici donanımlar kullanılabilir.

Temizlik kağıtlarında (Tissue) kurutma bölümü Klasik kurtma yöntemi temas ve hava üflemedir. Günümüzde hava akımı içinden geçirme bunlara eklenmiştir. Böylece tek bir havbesi olan yanke silindir ve sonrasında havayla kurtma uygulaması yaygındır.

Yanki silindir. Yanki silindir (Şekil 5.41) 8,2 metre uzunluğunda ve 3,6-5,5 metre arasındaki ölçülerdedir. Bazen 6,3 metre çapa kadar çıktığı görülür. İç yapısı ısı aktarımını yapabilecek şekilde donatılmıştır. Bazen kurtma oranı türbülans jeneratörleriyle arttırılır.

137

Merkez

Sifon tarafı Silindir başlığı Buhar başlığı Silindir kanalları Şekil 5.41 Yanki silindirin iç görünüşü Kondensatın alınması, sifon üzerinden iki fazlı (su/buhar) akış şeklinde olur. Silindir gövdesi özel dökme demirden yapılmıştır. Gövde hem dinamik hem de statik kuvvetlerin

etkisi altındadır. Silindir

içindeki buhar

basıncı,

gövde

üzerinden yüksek miktarda enerji geçişi, yüksek hızlardaki merkezkaç kuvvet ve presleme yükünün getirdiği dinamik stres bu kuvvetlerdendir. İyi bir krepleme için silindir kaplaması yarı selülöz ve/veya yarı sentetik olarak yapılır. Böylece aşınmalar azalırken silindir yüzeyinin ömrü artar. Şekil 5.42 de makina üzerinde yanki silindir yüzeyinde yapılan düzeltici taşlama işlemi görülmektedir.

Şekil 5.42 Makina üzerinde yapılan yüzey taşlaması

138

Bir veya iki pres valsi safihadaki suyun giderilmesi ve ısı aktarımını iyileştirme için kullanılır. Hem yanki, hem de pres valsleri belli oranda bombeli (Crown) yapıdadır. Bu yapı CD rutubet profilini düzgünleştirmek için kullanılır. Yankilerde kurtma ve havbe Aşağıda Şekil 5.43 ve 5.44 de Yanki havbesi ve havbenin hava devresi görülmektedir.

Şekil 5.43 Yanki havbesine örnek VLV 1

Hava çıkışı

VLV 2

WR 2 ULV 1 ALV

ULV 2

BR 1

BR 2

WR1

Hava beslemesi BR

Brülör,

ULV

Sirkülasyon fanı

VLV

Yanma hava fanı

ALV

Eksoz hava fanı

WR

Isı geri kazanma

Yaş kısım

Kurutma kısmı

Şekil 5.44 Yanki hava devresi 139

Havbe yanki silindiri 220-260° açıyla sarar ve açılabilen iki eşit parçadan oluşur. Nozul palakası silindirle aynı merkezlidir, üzerinde eksozlar bulunur. Nozulların çapı 5 ile 7 mm arasındadır ve sayısı nozullar arasındaki mesafeye, nozul plakasına ve silindire göre değişir. Burada dikkate alınması gereken diğer bir unsur, aynı debide daha düşük enerji tüketecek ve azami kurtma sağlayacak şekilde, nozul çapını ve sayısını belirlemektir. Nozullar arası mesafe minimum 20 mm dir. Verilen hava sıcaklığı 700 °C ye kadar çıkar. Hava hızı saniyede 160 metredir. Makina eninde rutubet kontrolu açısından havbe bölümlere ayrılmıştır. Diğer makinalarda olduğu gibi ısıl izolasyon yapılır. Buradaki fark ısı aralığının çok fazla olmasıdır. Bu nedenle izolasyon önemlidir. Brülörler, fanlar ve eşanjörler havbe dışındadır.

Yüzey tutkallama (Surface Sizing) Bazı kağıt makinalarında yüzey tutkallama için bir bölüm bulunur. Bu bölümde safiha üzerinde nişasta tabakası oluşturulur. Buna yüzey tutkallama denir. Bu işlemin amacı kağıdın yazım veya basım sırasında mürekkebi kontrollu almasıdır. Tutkallı kağıtlar daha dayanıklı olurlar. Özellikle oluklu kağıtlarında ve yazı tabı kağıtlarında tutkallama önemlidir. Kopma mukavemetini arttırmak için kağıdın içine nişastanın katılması nasıl önemli ise, burada da kağıdın yüzey mukavemetini arttırmak için yüzeye tutkallama yapılması gerekir. Yüzey tutkallama kağıda her tür sıvının girişini zorlaştırır. Mürekkebin dağılımı kontrol edilmiş olur. Aynı şekilde kuşede yüzey tutkallaması kaplamanın daha iyi tutunmasını sağlar. Tutkallama, tutkal press ( size press) veya film pres denilen bölümde gerçekleşir. Bu bölümde, tutkal preste bulunan iki valsin üstlerine tutkal verilir. Safiha bu valsler arasından geçerken, yüzeylerine tutkal tabakası alarak ilerler. (Şekil 5.45). Sonuçta safihanın her iki yüzü kapiler etkiyle nişastayı emmeye çalışırken, presin hidrolik basıncı nişasta tutkalını kağıdın içine doğru basar.

140

Şekil 5.45 Tutkal preste safihanın görünüşü Tutkalın

safiha

yüksekliğine, sıcaklığa,

tarafından

tutkal

safihanın

alınması

ve

konsantrasyonuna, gözenekliliğine

ve

bünyeye

geçişi

viskoziteye, nip

tutkal

havuzunun

safihanın

rutubetine,

basıncına

bağlıdır.

Tutkal

konsantrasonunda meydana gelen değişmeler, havuzun yüksekliğindeki oynama, ve nip basıncındaki değişmeler, safihanın rutubeti ve verilen tutkalın temizliği kontrol edildiğinde tutkallama düzgün olur.

Şekil 5.67 Bir tutkal pres örneği Tutkal konsantrasyonu % 5 ile % 12 arasındadır. Genellikle safihaya geçen tutkal miktarı, kuru bazda 0,8 ile 3 g/m² dir. Tutkal presteki tutkal havuzunda oluşan türbülans ve yüksek tutkal konsantrasyonunun emiliminin düşük olması, hızı 1000 m/dakika ile sınırlar. 141

Bu sorunları aşmak için film pres uygulaması geliştirilmiştir. (Şekil 5.46). Vaslerin yüzeyine uygulanan tutkal tabakası safihaya aktarılır. Bu sistem ayrıca safihanın aşırı ıslanmasını da önler. Aşırı ıslanma kağıt kopmalarına neden olurken, kurutma ekonomisini verimsizleştirir. Filmi istenilen miktarda oluşturmak için bir uygulama (applicator) silindiri, çubuğu veya valsi kullanılır.

Şekil 5.46 Film pres uygulaması (Voith ve Metso) Yeni tutkal pres tasarımları hızlı makinalar için çözümler üretmiştir. Makina hızının dakikada 1700 m ve üstünde olduğu durumlarda bile tutkallama için kullanılabilmektedirler. Tutkal konsantrasyonu % 8 ile % 15 arasında tipik değerlerdir. Bunun üzerinde % 25 rakamlarına bile çıkılmaktadır. Yüzeye verilen miktar ise kuru bazda metrekareye 1 ile 4 gram, hatta 7 gram olmaktadır. Tutkal içindeki su miktarı rutubeti arttırır. Kurumuş bir safihanın tutkallama sonrası rutubetinin % 65-% 70 olduğu görülür. Bu nedenle ekonomik çalışmadan uzaklaşılır. İlk kurutma silindiri tutkaldan etkilenmeyecek şekilde korumaya alınmalıdır. Oluklu kağıtlarında genellikle tek taraflı tutkallama yapılır. Kağıdın dış yüzeyinin tutkallanarak yüzey dayanımı arttırılmaya çalışılır. Makinada kuşeleme Yüksek yüzey kalitesi istendiğinde kağıt yüzeyi pigmentlerle kaplanır. Özellikle basım işlerinde kullanılan kağıtlarda yüzey kaplaması makina performansını etkilediği için başka bir makinada yapılmaktaydı. (Bakınız cilt 2-3). Makina üzerinde kaplama yapılması yöntem olarak eski makinalara benzemektedir. Makina ebatlarında olmuştur.

Gerek

mal sarıcı ve açma donanımı tekrarlanmadığı için küçülme personel

gerekse

yatırım

tutarında

azalma

meydana 142

gelmektedir. Ayrıca kağıt zayiatı da azalmıştır. Bunun yanında kağıt kopmaları makina verimini düşürmektedir. Bu nedenle, Toplam makina verimi azalmaktadır. Makina dışı işlemlerde % 1 oranında zayiat olmaktadır. Kağıdın kalitesi zayiatlar üzerinde etkili olmaktadır. Karton Kartonun gramajının yüksek olması onu dayanıklı yapmaktadır. Bunun yanında makina hızları daha düşük olmaktadır. Bu iki neden kağıt zayiatını azaltmaktadır. Bu nedenle makina üzerinde kağıdı işlemek kolaylaşmaktadır. Şekil 5.47 da iki kuşe istayonu bulunan bir karton makinası görülmektedir.

QCS Kalender QCS

QCS Kalınlık profil

Kuşeleme 1

Kuşeleme 2

sistemi Mal sarıcı

Şekil 5.47 İki istasyonlu kuşeleme Aşağıda Şekil 5.48 de 4 istasyonlu bir kuşeleme sistemi görülmektedir.

İki

istasyon ilk/ön kurutma bölümünden sonra kurulmuştur. Önce alt kısım sonrada üst kısım kaplanmaktadır. Üst kısmın kaplanması, benzeşik iki istasyonda yapılmaktadır. Alt kaplamada safiha makina yönünde giderken, üst kaplamada ise makinaya ters yönde gider. Kaplandıktan sonra makina yönüne döner. Enfrared ve havalı kurutuculardan sonra kısa bir son kurtma grubu bulunur. Şekil 5.49 da kuşelemedeki kaplama prensibi görülmektedir.

143

1

2

3

4

Şekil 5.48 5. 4 istasyonlu kuşeleme

Safiha

Destek valsi

Bıçak Kaplama

Destek parçası

Kaplama gramajı

Kaplama

Bıçak basıncı

Şekil 5.49 49 Kuşe istasyonunun sembolik görünüşü Matbua ve Yazı tabı kağıtları Matbua kağıtları daha çok makina dışında kuşelenir. Orta hızlardaki bazı makinalarda, makina üzerinde tek istasyonlu bir yapı bulunur. 1990 larda yüksek hızlar için film pres uygulaması kullanılmaya başlamıştır. Şekil 5. 5.50 de düşük gramajlı kuşeleme makinası makina görülmektedir. 144

Şekil 5.50 Düşük gramajlı (LWC), makina üzerinde kuşeleme Film

pres

uygulamasında

safihaya

etki

eden

kuvvetler

bıçaklı

kuşe

makinalarından daha düşük olduğundan, kağıt kopmaları daha az olmaktadır. Düşük yatırım maliyetine karşılık, yüksek makina verimi elde edilmektedir. Kağıt yüzeyinin düzgünlüğü de daha kaliteli olmakta kağıt daha iyi perdahlanmaktadır. Ekonomik ve kaliteli kağıt üretimi onu şu anda cazip duruma getirmiştir. Film uygulamasının makina üzerinde yapılması kağıt kopmaları açısından uygun

olduğundan,

çok

katlı

kaplamalarda

ön

kaplama

amacıyla

daha da

kullanılmaktadır.

Kalenderleme Kalender uygulamasının amacı kağıt yüzeyinin özelliklerini baskı amacıyla düzenlemektir. Kağıt yüzeyinin kalender uygulamasıyla kazanacağı özellikler aşağıdadır: 

Baskı kalitesinde düzelme



Yüzey düzgünlüğünde artış



Kağıt yoğunluğunda artış



Esmerleşme



Parlaklık kazanma



Opaklık

145

Baskı düzgünlüğü iyi bir kalite için temel şartlardandır. Bu durum kağıdın yüzey düzgünlüğüne bağlıdır. Baskı kalitesinin yüksek olması, basılı kağıda istenilen parlak ve düzgün görünümü ve yoğunluk artışı verir. Örneğin hatalı noktasal kaymaları önler. Bir düşünceye göre perdah ve yüzey düzgünlüğü kağıdın kalender valsleri arasında nip kaymasından kaynaklanır. Diğer bir görüşe göre kalenderin düzgün yüzeyi kağıda geçmektedir. Üçüncü bir görüşte kalender nipinin kesme kuvveti yüzeydeki parçacıkların yerlerini değiştirerek düzgünlüğe neden olur. Bu arada kalenderdeki

ısının

elyaflara

geçmesi

nedeniyle

yumuşayan

kağıdın

düzgünleşmesi de söylenmektedir. Kağıdın ezilmesi kalınlığında azalma yaratır. Özetle kaliper yani kalınlık azalırken kağıdın mukavemeti artar. Kağıdın mukavemeti baskı sırasında önemlidir. Parlaklık ve opaklık baskı kalitesine etki eden diğer faktörlerdir. Esmerleşme elyafların baskı altında çökmesiyle oluşur. Perdah etkisni arttırdığı için baskı sırasında baskı yoğunluğu artar. Kalenderleme iki veya daha fazla kalender valsi arasından kağıdın geçirilmesiyle yapılır. Kalenderlemeyi etkileyen kağıdın dışında bazı unsurlar vardır: 

Nip basınçları



Nipte geçen süre



Vals elastikiyeti



Vals yüzey sıcaklığı ve düzgünlüğü.

Klasik düz valsler baskı altına girdiklerinde bükülme oluşur. Bu bükülme nedeniyle valsin düzgünlüğü ortadan kalkar. Bu nedenle valslere belli bir bombe verilir (Crown). Her basınç değeri için gerekli bombe farklı olduğundan belli bir basınç değerine uygun bombe verilir. Aksi takdirde yeni bir bombe için taşlama gerekir. 1950 lerde Küsters tarafından bir gelişme yağılmıştır.

Sabit bir şaft etrafında

dönen içi boş bir vals (swinging roll, dönel vals) geliştirilmiştir. Şaftla vals duvarı arasına basınçlı yağ doldurularak, basınçla oynamak suretiyle gerekli bombe ayarlanabilmektedir. (Şekil 5.51). Bu durum kalenderlerde gelişmenin başlangıcı olmuştur. 146

Şekil 5.51 Dönel valsin iç görünüşü Dönel valsin bombesi sınırlı kaldığından bölgesel olarak nip ayarı yapılan valsler geliştirilmiştir. (1974, Escher Wyss, Nipco vals şekil 5.52). Sabit bir şaft üzerine bölgesel olarak monte edilmiş hidrolik elemanlar bulunmakta ve bir kontrol ünitesi tarafından kontrol edilmektedirler. Vals, altı ile sekiz arasında bölgeye ayrılır. Her biri ayrı kontrol edilebildii için, çizgisel olarak baskı ayarı mümkün olmaktadır. Bölgesel kontrollu valsler Küsters, Metso ve Voith tarafından üretilmektedir.

Şekil 5.52 Bölgesel kontrollu bir kalender vals grubu

147

Günümüzde bölgesel kontrol sayısı 60 lara kadar çıkmıştır. Bu nedenle daha hassas profil kontrolu yapılabilmektedir. (Şekil 5.53). Makina kalenderleri ve süper kalenderler 5 metrenin üzerine çıkmış ve bu enlerde bölgesel kontrol standart hale gelmiştir. Daha dar enlerde basit hidrolik kalender kontrolu kullanılmaktadır.

Şekil 5.53 Çok bölgeli kontrolllu vals Süperkalenderler makina dışı olduklarından, vals değişimleri nedeniyle %25 %30 oranında çalışmazlar. Hızları da maksimum 750 m/dakikadır. Yüksek hızlı makinalara ayak uydurabilmeleri için iki veya üç süperkalender gereklidir. Bu durum esnek kalenderlerin (soft calenders) geliştirilmesine yol açmıştır. Esnek kalenderler biri ısıtılan, diğeri esnek iki valsten oluşur. Sentetik valsler kağıt dolgulu valslere göre daha dirençlidir ve makina üzerinde kullanılabilmektedir. Bazı durumlarda makina üzerinde çok başarılı oldular. Bunun yanında, kağıt yüzeyindeki tüm kalite taleplerini karşılayazlar. Bunu yapabilmeleri için dolgulu hale dönüştürülerek makina dışında çalıştırılmaktadırlar. 1990 ların ortalarında geliştirilmiş sentetik kaplamalar bulunmuştur. İlk bakışta klasik dönel süperkalenderlere benzemektedir. Farklılığı daha az nipinin olması, az enerji çekmesi ve makinaya uygun olmasıdır.

Kalender türleri Makina kalenderleri Makina kalenderleri iki veya daha fazla valsli olmata ve mutlaka üretimde kullanılmaktadır. Kağıt yüzeyinde orta derecedeki talepleri karşılamakta veya ön

148

kalenderleme işlemini yapabilmektedirler. Bunlar tam bombeli veya bölgesel kontrollu olarak üretilirler. (Şekil 5.54). Süperkalenderler Makina dışında kullanılan çok valsli kalenderlerdir. Ayrıca bir açma, bir de sarma ayakları bulunur. Vals sayıları 9-12 9 12 arasındadır. Çok özel silikon bazlı kağıtlarda vals sayısı 18 e kadar çıkar. Valsler sert veya elastik olabilir. Vals sayısı çift olduğunda nda geriye dönüş için, dönüş elastik iki vals nipi uygulanır. Çünkü açma ve sarma ayakları aynı taraftadır. (Şekil 5.55)

Şekil 5.54 Makina kalenderi Elastik valsler dolguludur. Dolgu çelik bir şaft üzerine sarılmış özel bir kağıttır. (Şekil 5.56). Kağıt sertliği sıkıştırılarak ayarlanmaktadır. Sert valsler çelik veya dökme demirdir. Genellikle ısıtılırlar. En alt ve üstteki valsler tam bombeli veya bölgesel kontrollu valslerdir.

149

Şekil 5.55 Süperkalender örnekleri

Şekil 5.56 Pamuk kağıdıyla kaplanan bir kalender valsi Kağıt kopmasından sonra dolgulu valslerin üzerinde iz oluşmaması için nipler hemen birbirinden ayrılır. Maksimum hızları dakikada 800 metredir. Maksimum nip baskıları milimetrede 450 newtondur. Dolgulu valslerde maksimum hız, maksimum sıcaklık ve maksimum nip ayni anda sağlanamaz.

150

Esnek (Soft) kalenderler En yaygın olanı iki esnek valsten yapılmış olandır. Birisi ısıtmalı diğeri bombeli iki valsi

bulunur.

Çizgisel

baskı

milimewtreye

10-350

N

arasındadır.

Yüzey

sıcaklıkları 230 °C ye kadar çıkar. İki taraflı kalenderleme için ikili grup bulunur.

Şekil 5.57 Esnek kalender Sıcak kalenderlemenin yeterli olmadığı durumlarda ilave esnek niplerle kapasite arttırılır. Bunlar makina üzerine kurulabilirler. Yükler ve sıcaklıklar dolgulu valslere göre daha da arttırılabilmektedir. (Şekil 5.57). Modern çok nipli kalenderler Modern çok nipli kalenderler görünüş olarak süper kalenderlere benzerler. Ana farklılık dolgulu valslerin yerini polimer kaplı valsler almıştır. Sonuçta bu tür valsler makina üzerinde kurulurlar. Ve süperkalenderlerden iki misli hızlarda, daha yüksek yüzey sıcaklıklarında ve daha fazla yük altında çalışırlar. Küsters, Metso ve Voith tarafından kendi özel tasarımları yapılmıştır. Genişletilmiş Nipli kalenderler Bazı karton türleri Yanki silindrilerde son yüzey özelliğini kazanmaktaydı. Bu silindirler ısıtılmakta ve yüzeyleri son derece düzgün taşlanmıştır. Bu yöntem yerini

genişletilmiş

nipli

kalenderlere

bırakmıştır.

Bunun

iki

avantajı

bulunmaktadır. Birincisi hızları yanki silindirelere göre daha yüksektir. İkincisi, esnek kalenderde hacimli ve düzgün yüzey elde edilebilmektedir. Bunlar pabuç preslerdeki prensibe göre çalışırlar. Isıtılmış metal vals, bir pabuç etrafında dönen esnek kaplamaya basarken kaplanacak yüzeyin kenarlarına 151

rutubet şartlandırması yapılır. Safiha uzatılmış baskı nipinden geçerken sıcak metal vals tarafından baskıya alınır. Yüzey sıcaklığı 200 °C nin biraz üzerine çıkar. Nip uzunluğunu pabuç belirler. Uzunluk 130 ile 250 mm arasındadır. Nem ve sıcaklık düşük baskıda iyileştirilmiş bir yüzey elde edilmesini sağlar. Karton daha hacimli olarak çıkar. Gofraj (kabartma) kalenderleri Burada amaç kağıda üç boyutlu görünüm kazandırmaktır. Bunun için tek nipli kalender kullanılır. Bunun için üç farklı yöntem kullanılır. 

Matriks gofraj



Düz sırtlı gofraj



Birleşik gofraj

Matriks gofrajda (Matrix Embossing) üstte yüzeyi işlenmiş bir vals kullanılır. Vals genellikle kromla kaplıdır ve ısıtmalıdır. Alt valsin çapı iki katıdır ve esnek yüzeye sahiptir. Sonuç olarak safiha nipten geçerken üst valsteki izler kağıda geçer. Kağıdın her iki yüzün de de izler görülür. Bunlar baskı işlerinde ve duvar kağıtlarında kullanılır. Düz sırtlı (Flatback Embossing) gofraj makinaları makina kalenderlerine benzer. Fakat fark olarak, vals çapları bire iki ölçüsündedir. Bu yöntemde kağıdın sadece üst yüzeyinde gofraj görülür. Arka yüzey düzdür. İki yüzde iz istenmesi durumunda kağıdın arka yüzeyi yeniden makinadan geçirilir. Birleşik gofraj (Union embossing) kalenderleri makina kalenderlerine benzer. Aynı çaplı iki sert vals bulunur. Vals yüzeylerinde birbirine oturan oluklar bulunur. Gofraj bitimi kağıt oluklu bir görünüm alır. Sürtünmeli kalenderler Sürtünmeli kalenderlerde üst ve alt valsler farklı hızlarda döner. Hız farkı % 1030 arasındadır. İskambil kağıtlarındaki yüzey görüntüsünü bu tür kalenderler yaratır.

152

Mal sarıcı (Reel) Mal sarıcı sürekli üretilen kağıdı makara şeklinde sarmak içim kullanılır. İngilizce adı olan reel makara anlamına gelir Türkçede mal sarıcı olarak geçmektedir ve sarılan makaraya boş tampon denir. Dolu tampon çapları 4,5 metreye kadar büyür. Tampon sıkılığı ve kenar düzgünlüğü önemli parametrelerdendir. Tampon değişimi sırasında kağıdın işlem dışı kopmaması gerekir. Bir tamponun sıkılığı bazı nedenlere bağlıdır. (Şekil 5.58). Bunlar: 

Safihanın gerginliği,



Nip kuvveti



Merkez momentidir. Mal sarıcı tamburu Kağıt parametreleri

Nip

Merkezkaç kuvvet

Merkez moment Sarma

Safiha gerginliği

Nip çizgisi kuvveti

Merkez moment

Mal sarıcı öncesi

Tamburla tampon arasındaki

Tamponun merkezinde oluşan

Çekme kuvveti

dikey kuvvet

moment

Şekil 5.58 Tampon sıkılığını etkileyen parameteler

Bazı kağıt türleri, kopmayı önlemek için düşük safiha gerginliği ister. Bu nedenle tampon sıkılığı yeterince sağlanamaz. Ana parametre olan nip kuvvet, 1 ile 6 kN/m arasındadır.

Nip kuvvetini tampon ve tambur birlikte yaratır. Merkez

moment ise iyi bir tampon için üçüncü şarttır. Bu üç parametreyi çeşitli şartlarda ve kağıt türlerinde, çeşitli şekillerde birleştiren yöntemler kullanılmaktadır. Tampon dönüş hareketini ya tahrikli dönen tamburdan alır, ya da ayrıca takrik edilir. Bazı tampon türlerinde sıkılık aşağıdaki formüle göre hesaplanır: 153

S = f (sabit) + f (safiha gerginliği) + f (nip kuvveti)+ f (merkez momneti) S

değeri kN/m olarak çıkmakta ve

f

sabit değeri pilot çalışmalarda tespit

edilmektedir. Aşağıdaki tabloda çeşitli kağıtlar için f değerleri verilmektedir. 1200 m/dak. için kuvvet değerleri Sabit,

f

Safiha gerginliği, Nip kuvveti,

f

f

Merkez momenti,

f

Birimi N mm²

Yüksek gramajlı kuşeler -0,6

Düşük gramajlı kuşeler –0.26

N mm², N/m

8.2 X 10–4

7.4 X 10–4

N mm², N/m

5.8 X 10–4

3.7 X 10–4

N mm², kN/m

3.0 V 10–1

9.6 X 10–2

Tablo 5.1 Tampon üzerine etki eden kuvvetler Sabit

f

değerinin minimum olmasının önemi, diğer üç kuvvetin belli bir değerin

altına düşmesi halide sarımın gerçeklştirlemeyceğidir. Sarma sırasında etkisi olan kağıt parametreleri gözeneklilik, düzgünlük, sertlik değeri (Young’s modulus), yoğunluk, sürtünme katsayısı ve makina eninde kalınlık (caliper) profilidir. Tampon tasarımı onun çalışırken parametrelerinin değiştirilmesine

imkan

vermez.

Öte

yandan

kağıdın

türüne

göre

bazı

parmetrelerinin değiştirilmesi sınırlı miktarda yapılabilir. Sarma sırasında kağıt kalitesi iyileştirilemez. Bu nedenle uzun yıllar aynı tip mal sarıcı kullanılmıştır. (Şekil 5.59). Bu tür mal sarıcıda sadece primer ve sekonder kollar tarafından yaratılan nip kuvveti bulunur. Merkez momenti bulunmaz. Başlangıçta primer kol tamponu sarım esnasında aşağıya doru indirir. Sekonder kol tamponu yatay kızak üzerinde tutar. Nip kuvveti tampon sarıldıkça artacağından, büyüyen tampona göre değerini koruması sağlanır.

154

Boş tampon

Boş tampon

İtme kolu

istasyonu

Primer kol Tampon kelepçesi Tampon

Gergi ölçümü

Açma valsi

Tambur

Sekonder kol

Fren

Şekil 5.59 Tipik bir mal sarıcı Bazı malsarıcılarda nip kuvveti bulunmaz. Bunun yerine tampon merkezinde bir motor dönüşü sağlar. Hassas kağıtlarda bu durum son derece önemlidir. Nipsiz mal sarıcıların hızları en fazla dakikada 700 metre civarındadır. 1990 larda yeni bir mal sarıcıya olan talep başlamıştır. Düşük gramajlı kuşe kağıtlarda (LWC) makina üzerinde kuşeleme başladığında yüksek hızlara çıkılmıştır. Tampon çapları 2,8 m den 3,2 m ye çıkarılmıştır. Bu durum yeni mal sarıcıya gereksinim yaratmıştır.

Yeni nesil mal sarıcılar Merkezden tahrikli Yeni nesil mal sarıcılar, tüm sarım boyunca tampon merkezinden tahrik edilmektedirler. Özellikle hassas kağıtlarda nip kuvvetini azaltmak ve ayni zamanda tampon sıkılığını sağlamak için bu yöntem kullanılmaktadır.

155

Nip tahrikli Modern ve geniş iş makinalarda nip yükü hidrolik silindirlerle sağlanır. Burada nip yükü belirleyici faktördür. Şekil 5.60 5. de nip yükü 120 tonu bulan bir makinadaki durum görülmektedir. Tambur sabit, tampon yatayda hareketlidir. Burada sürtünme kuvveti önemsenecek kadar büyümektedir. Bu nedenle düşük ve lineer sürtünme

sistemi

kullanılmaktadır.

Nip

kuvveti

yük

sensörleri

tarafından

algılanmakta ve kontrol edilmektedir. Eski yöntemde kullanılan p primer koldan

Nip yükü

sekonder kola geçiş durumunda, umunda, yük değişimi bir dezavantaj olarak kalmaktadır.

Nip yükü

Tamponun hareketine göre nip yükü değişimi

Şekil 5.60 5. Nip tahrikli bir mal sarıcı Diğer iki tip mal sarıcıda hareketli tambur nip yükünü yaratmaktadır. Burada kollar arasında transfer olmadığı için nip baskı değeri değişmemektedir. 5.61 de

Şekil

tambur düşey pozisyonda hareketli, hareketli, tampon ise yatayda hareketlidir.

Burada tambur ağırlığı telafi edilmek durumundadır. Çünkü dikey durumda çok büyük

bir

tampon

ağırlığı

olmasına

rağmen

çok

azı

nip

kontrol kontrolunda

kullanılmaktadır. Bu nedenle, kontrol sisteminin doğruluğu azalır.

156

α

Nip

α (Sabit değil)

yükü

Şekil 5.61 Nip tahrikli başka bir uygulama Üçüncü bir mal sarıcı tipinde inde tambur yatayda hareketli, hareketli, tampon sabittir sabittir. Burada nip yükü tampon ağırlığına diktir. kuvvetinde

sapmalar

düşüktür.

Düşük sürtünme kuvvetleri nedeniyle nip Bu

nedenle

çok

yüksek

hassasiyet

elde

edilmektedir. (Şekil 5.62)

Nip

Şekil 5.62 62 Nipten tahrikli üçüncü bir mal sarıcı

157

Tambur tasarımları Sarılan tampon için tambur tasarımı son derece önemlidir. Şekil 5. 5.63 de görüleceği gibi sarım sırasında safihanın havalandığı görülür. Safiha afihanın üst yüzeyi ve

tambur hız

(V)

nedeniyle

hava

taşır. taşır.

Düşük kağıt

porozitesi

(hava

geçirgenliği), taşınmış ınmış olan havanın safiha ile tambur arasında birikmesine neden olur. Safiha bu nedenle yerinde sabit sabi durmaz ve makina eninde hareket eder. Sonuçta kenarda düzgün görünüm bozulur. Hava cebi büyüdükçe nip boyunca genişler. Sonuçta kağıtta kırışıklıklar kırışıklıkla oluşur ve kağıt kopar. Hava cebi oluşumu iki yöntemle giderilir veya azaltılır. Birincisi tambur üzerine üze ine açılan dar kanallar havanın kaçmasına yardımcı olur. Pratik tecrübe, yüksek hızlı makinalarda delikli tamburların,

havayı

tahliye

ederek

verimliliği

arttırdığını arttırdığını

göstermektedir.

Tambura giren hava alttan tahliye edilir.

Safiha üzerinde

Hava

taşınan hava Hava

cebi

cebi Alt yüzeylerde taşınan hava

Sıkışma basıncı: P~V² Şekil 5.63 5. Tamburda hava sıkışması İkinci olarak, makina eninde safiha kalınlığındaki bozukluk, silindirik olmayan tampon oluşturur. Bunun anlamı nipin boydan boya tam basmaması demektir. Bu nedenle safihanın en üst iki tabakası arasında hava cebi oluşur. Kağıtta porozite yüksekse, hava kaçacak yol bulur. Eğer kağıt porozitesi porozitesi düşükse düşükse, hava bu iki tabaka arasında sıkışır. Bazen pek çok katman arasında hava cebi bulunur. Eğer cepler büyük değilse ve düzenliyse sorun oluşmaz. Cepler büyük ve düzensizse, makina yönünde salınım yaratarak kırışıklığa ve kağıt kopmasına yol açar.

158

Yarıklı tamburlarda hava cebi oluşumu artmasına rağmen, tahliye nedeniyle kenar düzgünlüğü görülür. Burada geniş yarık uygulamasına gidilir. Yarığın spiral şekilde yapılması ve tambur merkezinde yön değiştirmesi uygulamsı yapılr. Bu yarık havayı tambur bur merkezine değil, değil dışarıya doğru taşımalıdır. Hava ceplerini azlatmanın bir yolu tambur yüzeyini lastikle kaplamaktır. Lastik yüzeyin düzgün olmayan yüzeyi havanın atılmasına yardımcı olur. Ayni amanda lastik kaplamanın esnekliği, nip basıncının makina eninde düzgün olmasını sağlar. Sarma sistemleri Kesiksiz safiha, tampon çapı belirli bir büyüklüğe ulaşınca mal sarıcıda kesilir. Burada yeni bir boş tampon devreye girer. Tampon başlatıcısı yeni boş tamponu döndürmeye başlar. Boş tamponun hızı makina hızına hızına eşitlenmedikçe transfer gerçekleşmez. Bu arada boş tampon aşağıya tamamen tama inmiştir. Safiha kesilerek yeni tampona sarılmaya başlar ve dolu tampon kızak üzerinde ayrılır. Bazı yeni nesil mal sarıcılarda sıralama farklıdır. Önce Önce ana tampon nipten ayrılır. (Şekil 5.64). Standart mal sarıcı Tambur ve tampon

Boş makara makina hızına

hızları makina

çıkarılır nip baskısına alınır

hızına eşit ve boş

ve sarım başlar

makara dönmüyor Yeni nesil mal sarıcı Tambur ve dolu

Boş makara ve sıkıştırma

tampon makina

valsi makina hızına çıkar.

hızında dönerler. Boş

Sıkıştırma valsi basarken

makara ve havalı

sekonder nip açılır. Primer

sıkıştırma valsi sıfır

nip kapanır ve boş makara

hızdadır.

dönüş pozisyonuna girer. Sarma başlar

Şekil 5.64 5. Yeni ve eski mal sarıcların farkları 159

İskandinav türü kesme En basit ve en eski kesme sistemidir. Dolu tampon bir miktar nipi açılarak yavaşlatılır. Böylece makina hızında dönen tambur ve boş tampon ile yavaşlamış dolu tampon arasında safihada boşluk oluşur. Boşluktaki safiha dönmekte olan boş tamponun vakum etkisiyle onun tarafından kapılır ve sarım başlar. Düşük gramajlı kağıtlarda boşluktaki kağıdın hızla yeni tampona sarılmaya başalamsıyla kağıt koparak dolu tampon boşta kalır. Yüksek gramajlı kağıtlarda ise dolu tamponla yeni tamponun birbirlerinden ters yönde uzaklaşması yüksek kopma etkisi yaratır. Daha yüksek gramajlı kağıtlarda yeni tampon üzerine buhar (bazen su) verilir. Bu yöntemin dezavantajı yüksek miktarda döküntü ve fire oluşturması ve makinanın sık sık zorlayıcı kuvvetlere maruz kalmasıdır. Bıçakla kesme Yenilikler arasında, sarma sonunda yeni tampona başlarken safihanın açık çekişte bıçakla kesilmesi söz konusudur. Bu sistem 120 gram/m² kağıtlara kadar uygulanmaktadır. Havalı kesme sistemleri Havalı sistemler genellikle 100 gram/m² kağıtlara kadar kullanılır. Bazen özel durumlarda 150 gram/m² lere çıkıldığı olur. Kaz boyunlu bir boru ile hava verilir. Safihadaki makina yönünde iğneleyerek yapılan birkaç santimetrelik yırtık safihayı zayıflatır. Bu arada boş tampona doğru iki yerden hava üflenerek safiha kesilir. Küçük makinalarda kenarlara yakın iki üfleme başlığı bulunur. Bunlar kenarlardan safihayı yırtarlar. Daha büyük enlerde kobra denilen bir sistem kaz boynuna ilave edilir. Bu sistemler kompresör havasıyla çalıştıklarından son derece basittirler. Bu sistemlerde bir miktar döküntü çıkmaktadır. Şeritli kesme sistemleri Daha yüksek gramajlarda özellikle oluklu kağıtları ve kartonlarda kullanılır. Yeterli sağlamlıkta bir kağıt şerit tamburun üzerine makina eninde öncelikle yerleştirilir. Şeritin yapışkan olan bir ucu, boş tampon niple birleştiğinde onun bir ucuna yapıştırılır. Dolu tampon tamburdan ayrılırken şeridin ucundaki frenleme etkisi safihanın yırtılmasına neden olur. Çeşitli şerit türleri bulunmasına rağmen zayiatlar gene de oluşur. Şekil 5.65 de şerit örnekleri görülmektedir. 160

Şekil 5.65 Kağıt kesme şeritleri

Yüksek basınçlı sulu kesme sistemleri Bu tür kesme sistemleri yüksek basınçlı bir, iki veya üç nozuldan oluşur. Çok hızlı bir şekilde makina eninde hareket eder. Nozullar harekete tampon merkezine 20 ile 40 cm den başlayarak kenarlara doğru hızla giderken basınçlı hava verirler. Böylece ortada giderek büyüyen bir şerit oluşur. Bu şerit boş tampona sarılır. Nozullar kesim sonunda hızla kenarlara doğru kaçarlar. Bu yöntem yeni sarma sistemlerinde kullanılmaktadır. (Şekil 5.66 ve 5.67)

Şekil 5.66 Voith e ait bir kesme sistemi

161

Şekil 5.67 Metsoya ait bir kesici nozulu ve sistemi

162

Yararlanılan kaynaklar 1. Handbook of Pulp and Paper, Herbert Holik, 2006 WILEY, 2. Selülöz ve Kağıt Kimyası, James P. Casey, SEKA, 1960 3. Wood and Cellulosic Chemistry, 4. The Dictionary of Paper 5. Karton, baskı, kutu etkileşimleri ve karton ambalaj, Kartonsan, 2001. 6. Handbook for Pulp and Paper Technologists, Garry.A.Smook, Angus Wilde Publications, 1992 7. Principles of Wet End Chemistry, William E. Scot, TAPPI, 1996,

163