Kağıt Üretiminde Uygulamalar

Son yirmi yıl içerisinde, kalsiyum karbonat dünya genelinde kağıt endüstrisinde kaolinle aynı üretim miktarını yakalamıştır. Günümüzde kağıt sektöründe yıllık 10 milyon tondan fazla kalsiyum karbonat kullanılmaktadır. Bu, dünya genelinde kağıt sektöründe tüketilen minerallerin % 44 ‘lük oranına karşılık gelmektedir. Bu oran kendi arasında ayrıldığı zaman, ortalama 2,5 milyon ton PCC ’ye dayalı kalsiyum karbonat ve 8 milyon doğal öğütülmüş kalsiyum karbonata tekamül etmektedir.

1980’li yılların ortalarında Kuzey Amerika’da, PCC dolgu olarak önemli bir rol oynamıştır. Her ne kadar bu rolde kaplama uygulamaları yer almasa da. Kireç taşının tüm dünya genelinde yaygın olması gibi, kağıt fabrikaları civarında yapılan PCC üretimi en çok fiyat-etkilerinin seçimine olanak sağlamıştır. Bu olayda, PCC % 25’lik katı bileşen oranında meydana gelir ve direkt olarak bir dolgu üretimi gibi kullanılabilir. Ortalama 15 yıl içerisinde Amerika kıtasında toplam 48 PCC fabrikası inşa edilmiştir.

Bu arada, genel ekonomik bölünme düşüncesi, doğal kalsiyum karbonat üreticilerinin bir çok fabrikanın tedarikçiliğini kesinleştirmek için, mantıklı ve ikna edici stratejiler geliştirmelerine öncülük etmiştir. Bugün, en geniş üretim tesisinin sadece bir alandan kağıt sektörü için üretimini yaptığı doğal kalsiyum karbonat oranı yıllık 2,5 milyon tondur.

Kağıt endüstrisinde kalsiyum karbonatın büyüme olasılıkları kaygıdan uzaktır. Kaplanmış kağıtların malzeme tüketiminin önemli bir bölümünü kapsamasına rağmen, gazete kağıtlarında ve ağaç içeren kağıtlarda, yüksek beyazlıklı minerallerin kullanımında ilk adımlar çoktan atılmıştı. Özellikle gazete kağıtları için, 1990’ların ortalarında yeni bir akım

görülmüştür. Minerallerin ağırlıkları sayesinde % 15 oranlarında kullanım, günümüz yüksek kaliteli kağıtlarında oldukça yaygındır. Doğal beyazlığına, kullanıma hazır olmasına ve yüksek uygulama teknolojilerinin gelişimine bağlı olarak, kalsiyum karbonat gelecekte de önemli bir rol oynamayı sürdürecektir.

Kullanılan kalsiyum karbonatın inceliği, kağıdın bir çok özelliğini etkiler ve kağıt iyileştirme işlemlerinde kesin ve önemli etkileri vardır.

Modern kağıt araştırmaları,kaplama yapısının ıslak iyileştirme prosesinden önce şekillendiği ve iç yapının kalenderlemeden etkilenmediği genel görüşüne dayanmaktadır. Aslında bunlar kalenderlemeden etkilenmiş yüzey tabakalarıdır.

İnce nitelikli kalsiyum karbonatın daha yoğun bir iç kaplama yapısına öncülük ettiği anlaşıldığı zaman, gerçek şudur ki, ince kalsiyum karbonat aynı kalenderleme şartlarında daha parlak bir kağıt yüzeyi üretir. Kaba bir kalsiyum karbonatla aynı kağıt parlaklığına ulaşmak için, daha çok kalenderleme basıncı uygulamak gerekir. Bu durumda, kaplamanın altında kalan lifli bileşenler mutlaka etkilenir. Kalenderleme karalaması olarak adlandırılan parlaklık ve donukluk kaybına sebebiyet verebilir. Bundan kaçınmak için, kağıt parlaklığı kaba kalsiyum karbonat için sınırlandırılır. Bununla birlikte kaba malzeme sönük yüzeyler için ve ara kaplama için uygundur.

Kağıt yüzeyinin, düzgünlük, gözeneklilik, buhar sızdırma gibi mekanik özellikleri de kalsiyum karbonatın tane büyüklüğü dağılımına göre değişir.Artan incelikle,kağıt düzgünlüğü artarken, pürüzler azalır. Çok ince kalsiyum karbonatlar kullanılsa bile mikro gözeneklerin önüne geçilemez. Bu takip eden kalenderleme işleminde de uygulanır. Bu gözenekler kaplama tabakalarını açık olarak muhafaza eder ve su buharının geçişini kolaylaştırır. Bu durum yüzeyleri güçlü bir şekilde yoğunlaşmış, yüksek parlaklıklı kağıtlar için bile geçerlidir.

Isı ayarlı ofset baskıda, yükselen kurutma sıcaklığında kaolin esaslı katmanların yapısı,suyun lifli tabakalardan kaçmasını engelleyen bir bariyerdir. Sentetik lateks bağlarının parça katmanları bir arada tutması gibi, su toplamış tabakalar kağıt yüzeyinde oluşur.

Kalsiyum karbonatın tipik ısı ayarlı ofset baskı hızlarındaki bu önemli etkisi, 1980’li yılların başlarında fark edilmiştir. Bu dönemde, sulu kabarcıklar baskı sırasında sık sık oluşmaktaydı. Burada eğer kağıt yüksek kaolin bileşenleri ile kaplanmışsa ve baskı yüksek sıcaklıklarla kurutulmuşsa bu durum kaçınılmazdır.

Avrupa’da bu problem, kağıt yüzeylerinde kaolin yerine kalsiyum karbonata geçişin artmasıyla yavaş yavaş azalmıştır. Aynı zamanda kalsiyum karbonatın inceliği de,parlaklığı korumak ve kalender karalanmasından kaçınmak için artmıştır. Bir sonuç olarak, 1980 ve 1990’lı yıllarda Avrupa kağıt pazarının parlaklık oranı gözle görünür bir şekilde artmıştır. Kalsiyum karbonat ürünlerinin inceliği doruk noktaya ulaşmıştır.Bu malzemeler, boyutu 1 mikrondan küçük taneciklerinin oranı %90’dan daha küçük yüksek kaliteli- yüksek parlaklıklı karbonatlardır. Kağıt parlaklık değerlerinde bu yolla başarılan artış, pahalı sentetik minerallerle elde edilmiştir. Örneğin, saten beyaz veya özel olarak kristalleştirilmiş kalsiyum karbonat gibi.

Baskı esnasında, baskı mürekkebi kağıt yüzeyini hem mekanik olarak, hem de kimyasal olarak etkiler. Kaplamada kullanılan kalsiyum karbonatın tane boyutu dağılımı, bu iki etkileşimin belirlenmesinde çok önemli bir rol oynar.

İnce kalsiyum karbonat nitelikleri,kağıt yüzeylerindeki gözenekliliğin artmasına ve daha geniş oranlarda dağıtıcı ajan içermesi bakımından kaba kalsiyum karbonata göre daha iyidir. Benzer olarak, bu iki nitelik arasında da farklılıklar meydana gelebilir. Baskı mürekkebinin özelliklerine bağlı olarak, baskı parlaklığı, yarı-renk tonu noktalar yayılımı, tek tip baskı, kuruma davranışları ve rengin çizilme dayanımı gibi özelliklerden bahsedilebilir.

Bu tür farklılıklar özellikle düşük gramajlı kaplanmış rotogravur ve dört renkli

soğuk ayarlı gazete kağıtlarının baskısında meydana gelir. Her iki baskı işleminde,renkli bir pigment kullanılır. Bu boya organik çözeltilerin emilmesini takip eden bir filmi kağıt yüzeyi üzerinde oluşturur. Her iki durumda da, çok ince kalsiyum karbonat parçaları, mineral yağları gibi çözeltilerin hızlı bir şekilde emilmesine engel olabilir. Böyle durumlarda kaba veya çok ince parçacıkları seçilerek azaltılmış kalsiyum karbonat kullanarak daha iyi baskı sonuçları elde edilebilir.