Formation, Wire Retention and Wastes in Waste Paper Mill

Abstract

Paper was initially produced using cellulose fibers obtained from blackberry and rice stalks through simple methods. As the demand for paper increased, various annual plants, agricultural waste, and old fabrics containing plant fibers were also used for paper production in the following years. On the other hand, forests became the primary raw material source for the paper industry after the development of methods to extract cellulose from trees in the 1800s. Nowadays, with the growing human population and increased consumption, the shortage of raw materials has reached the utmost levels in the paper industry, as in many other sectors, making it difficult to meet demands. For this reason, the recovery of wastepaper, the extraction of cellulose fibers from different annual plants, and the efficient utilization of raw materials are of uttermost importance in paper production. Alongside the process of recycling wastepaper in paper mills, specific challenges have emerged in paper production. Fiber retention and efficient water usage are among the most critical factors influencing operating costs. Factors like the supply of raw materials, difficulties in the procurement process, and insufficient raw material quality negatively impact paper production in wastepaper production. This study aims to examine the topics of retention, water usage and waste through the lens of a paper mill that processes waste paper.

Keywords

• retention
• formation
• wastes

Atık Kağıt Üretim Süreçlerinde Formasyon ve Atıkların Yönetimi

Öz

Kâğıt, ilk icadında böğürtlen ve pirinç saplarından basit metotlarla elde edilen selüloz elyaflarından üretilmiştir. Takip edilen sonraki yıllarda kağıda olan talebin artmasıyla çeşitli yıllık bitkiler, tarımsal atıklar ve aynı zamanda bitkisel elyaf içeren eski kumaşlar da kağıt üretimi için kullanılmıştır. Ormanlar ise 1800’lü yıllarda ağaçlardan selüloz elde edilmesi geliştirildikten sonra, kâğıt endüstrisi için ana hammadde kaynağı olarak işletilmeye başlanmıştır. Günümüzde ise artan insan nüfusu ve tüketimle beraber çoğu endüstrilerde olduğu gibi kâğıt sektöründe de hammadde kıtlığı azami seviyede olup, talepler karşılanamamaktadır. Bu nedenle kâğıt üretiminde özellikle atık kağıtların geri kazanılması, farklı yıllık bitkilerden selüloz elyafı elde edilmesi ve hammaddenin en etkin şekilde değerlendirilmesi son derece önem arz etmektedir. Kağıt fabrikalarında atık kağıttan tekrar kağıt üretilme süreciyle birlikte, kağıt üretiminde bazı sorunlar oluşmaya başlamıştır. Kâğıt üretiminde özellikle elyafların tutunması ve etkin su kullanımı, işletme maliyetlerini etkileyen en önemli kalemlerin başında gelmektedir. Atık kağıt üretiminde hammaddenin temini, temin sürecinin zorlukları ve hammadde kalitesinin yetersizliği gibi faktörler kağıt üretimini olumsuz olarak etkilemektedir. Bu çalışmada atık kâğıt işleyen bir kağıt fabrikası üzerinden tutunma, su kullanımı ve atıklar konusu incelenmeye çalışılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Formasyon
• atıklar
• tutunma

References

1. Adanur, S. (1997). Paper machine clothing. Technomic Publishing Company Inc.
2. Ağaçsapan, B. (2016). Katı atık yönetiminde coğrafi bilgi sistemleri: eskişehir ili atık aktarma istasyonları için yer seçimi örneklemi [Yüksek lisans tezi]. Eskişehir Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
3. Anna, S. (2007). Valuation of retention/formation relationships using a laboratory pilot paper machine [Graduate thesis]. Royal Institute of Technology Department of Fibre and Polymer Technolgy, Stockholm.
4. Bown, R. (1985). Review of methods for increasing filler loadings. Paper Technol. Ind., 26(6), 289–292.
5. Brückle, I. (2009). Bleaching in paper production versus conservation. Restaurator, 30(4), 280–293.
6. Chabot, B., Daneault, C., Fournier, F., Morneau, D., & Arial, M. (2004). A methodology to determine retention and drainage in laboratory. Paperi Puu, 86(6), 445–449.
7. CNBM Int. (2023, Feb 3). Brief analysis of waste paper pulp processing. http://www.paperpulpingmachine.com/analyze-waste-paper-pulp-processing/
8. Danielewicz, D. (2024). Effects of pre-treatment with commercial cellulase and hemicellulase and laboratory beating of unbleached pine kraft pulp on freeness, paper strength, and fiber quality. BioResources, 19(4), 7737–7751.

9. Dong, C., Song, D., Patterson, T., Ragauskas, A., & Deng, Y. (2008). Energy saving in papermaking through filler addition. Industrial & Engineering Chemistry Research, 47(21), 8430–8435.
10. Engin, M., & Atik, C. (2018). The impact of zeolite filler on ageing and mechanical failure of paper. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 33(3), 512–521.
11. Eroğlu, H., & Usta, M. (2004). Kağıt ve karton üretim teknolojisi (1. Cilt). Karadeniz Teknik Üniversitesi. Fineman, I., & Hoc, M. (1978). Surface properties, especially linting, of surface-sized fine papers. Tappi, 61(5), 43–46.
12. Gess, J. (1998). The chemistry and mechanics of fine particle retention. TAPPI Press.
13. Gümüşkaya, T. (2018). Atık geri dönüşümünde üretim maliyetlerinin incelenmesi: bir kâğıt üretim tesisinde uygulama [Yüksek lisans tezi]. İstanbul Arel Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul.
14. Hubbe, M. A., & Gill, R. A. (2016). Fillers for papermaking: a review of their properties, usage practices and their mechanistic role. BioResource, 11(1), 886–2963.
15. Hubbe, M. A. (2014). Prospects for maintaining strength of paper and paperboard products while using less forest resources: a review. BioResources, 9(1), 634–1763.
16. Hubbe, M. A., Sjöstrand, B., Nilssonb, L., Koponen, A., & McDonalds, J. D. (2020). Rate-limiting mechanisms of water removal during the formation, vacuum dewatering and wet-pressing of paper webs: a review. BioResource, 15(4), 9672–9755.
17. I’Anson, S., Karademir, A., & Sampson, W. (2006). Specific Contact Area and the Tensile Strength of Paper. Appita : Technology, Innovation, Manufacturing, Environment, 59(4), 297–301.
18. İmamoğlu, S., Atik, C., & Karademir, A. (2005). Atık kağıt kullanan kağıt-karton fabrikalarında ortaya çıkan mikrobiyolojik sorunlar. Kafkas Üniversitesi Artvin Orman Fakültesi Dergisi, 6(1-2), 179–190.
19. Jinagool, W. 2016. Genetic variability of drought tolerance of trees of agronomic interest : the role of vulnerability to xylem cavitation [Doktora tezi]. Universit´e Blaise Pascal, Agricultural sciences, France.
20. Karademir, A., Varlıbaş, H., & Çiçekler, M. (2013). Kağıt üretiminde CaCO3 dolgu maddesinin kimyasal tutunması üzerine bir araştırma. SDÜ Orman Fakültesi Dergisi, 14, 48–52.
21. Karademir, A. (2002). Quantitative determination of alkyl ketene dimer (AKD) retention in paper made on a pilot paper machine. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 26(5), 253–260.
22. Karademir, A. (2023). Kağıt fabrikası islak parti operasyonları: YL ders notları. Bursa Teknik Üniversitesi. Bursa.
23. Karademir, A., Chew, Y. S., Hoyland, R. W., & Xiao, H. (2005). Influence of fillers on sizing efficiency and hydrolysis of alkyl ketene dimer. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 83(3), 603–606.
24. Karademir, A., Tutuş, A., & Mengenoğlu, F. (2003, Sep 3–6). AKD absorption properties of kaolen, CaCO3, and TiO2 [Symposium presentation]. XI National Clay Symposium, İzmir, Türkiye.
25. Krogerus, B. (1999). Modified starch pigments as paper additives. Proc. Minerals in Papermaking – Sci. Technol. Adv. in Fillers, 14.
26. Laufmann, M., & Rapp, H. U. (1995). Wire abrasion and its potential causes: Proc. TAPPI 1995 Dyes, Fillers, and Pigments Short Course Notes, TAPPI Press.
27. Mercangöz, M. & Doyle, F. J. (2006). Characterizising the process from the digester to the paper machine, IEEE Control System Magazine, 30–39.
28. Moberg, K. (1985). Highly-filled papers: obstacles and approaches. TAPPI Press.
29. NCAS Inc. (2003). Pulp mill process closure: a reviev of global tehnology developments and mill experiences in th 1990s. (Tehnical Bulletin No. 860), Research Triangle Park, National Council for Air and Stream Improvements Inc.
30. Riley, A. (2012). Paper and board packaging. Woodhead Puplishing.
31. Smook, A. G. (1992). Wet-end operations. Angus Wilde Puplication.
32. Tanaka, H., Luner, P., & Côté, W. (1982). How retention aids change the distribution of filler in paper. Tappi, 65(4), 95–99.
33. Tehlikeli Atıkların Kontrolü (TAK) Yönetmeliği. (2005). 1. Bölüm: Tanımlar (Sayı 25755).
34. Theo, G. M. (2005, Sep 11–16). Filler and fines retention in papermaking [Symposium presentation]. 13th Fundamental Research Symposium, Chambridge, UK.
35. Tutuş, A., & Eroğlu, H. (2003). A practical solution to silica problem in straw pulping. APPITA Journal, 56(2), 111–115.
36. Usta, U. C. (2023). Farklı atık kağıtlar üzerinde bazı fonksiyonel kimyasal denemeleri [Yüksek lisans tezi] Bursa Teknik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Bursa.
37. Valmet, (2023, Feb 3). Papermachine clothing and filter fabrics for board and paper machines. https://www.valmet.com/board-and-paper/services-for-board-and-paper/paper-machine- clothing-and-filter-fabrics/
38. Varaka Kâğıt San. A.Ş., (2024). Balıkesir Kağıt Fabrikası.
39. Varlıbaş, H. (2010). Lif modifikasyon işleminin retansiyon üzerine etkileri [Yüksek lisans tezi]. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kahramanmaraş.
40. Wypych, G. (1999). Handbook of fillers (2nd Edition). Plastic Design Laboratory. XWP Machine. (2023, Feb 2). Paper board making machine. https://www.xwpapermachine.com/products/Paper-Board-Making- Machine.html