Samenvatting - Material science PDF

Preview

Summary

Material science...

Description

H1: PAPIER IN DE MEDIAMIX What’s keeping print Alive? - Toegepaste taalkunde - Neurowetenschappen - Cognitieve psychologie 1) Toegepaste taalkunde Tekstsoorten volgens tekstlinguïstiek - Informatieve teksten à die een stand van zaken in de werkelijkheid weergeven - Persuasieve teksten à die de toebehoorder of lezer van iets willen overtuigen - Betogende teksten à die een bepaald standpunt of een visie innemen en met argumenten onderbouwen - Expressieve of emotieve teksten à die uitdrukken wat er in de spreker of schrijver omgaat - Ontspannende of diverterende teksten à die de lezer of toebehoorder willen verstrooien 2) Neurowetenschappen = aspecten van het zenuwstelsel -zintuigen worden aangestuurd door het centraal zenuwstelsel: zien, horen, ruiken, smaken en tasten - Digitale media: zien en horen - Gedrukte media: zien, horen, ruiken en tasten 3) Cognitieve psychologie = de tak van de psychologie die zich bezighoudt met al die psychische processen die te maken heben met zaken als begrip, kennis, herinneringen, geheugen, probleemoplossen en informatieverwerking - Lezen online vs op papier - Papier zet aan tot online shopping (cataloog)

H2: DEFINITIES EN CIJFERS Wat is papier? In termen van het technische productieproces is papier een mat van intern vervlochten plantaardige vezels, gevormd door bezinking vanuit een suspensie in water. Het is een vlakke structuur die tot stand komt door natuurlijke vezelhechting en –vervilting. Grafische papieren kunnen worden onderverdeeld in twee hoofdcategorieën: al dan niet gestreken houtvrije en houthoudende papieren. Wereldwijde papierproductie 1961-2005 Indien deze trend zich zou doorzetten dan zou er tegen 2015 700 miljoen ton geproduceerd worden. Recente schatting : wereldwijde verbruik in 2030 zou oplopen tot bijna 500 miljoen ton.

Grootste landen voor papierproductie

Stand van zaken - Paper & board production = 419,7 miljoen ton à Stijging van 1,7% - Paper and paperboard market: Demand is forecast to grow by nearly a fifth by 2030 = 482 million tons Ongelijk verbruik (2015) o USA 71 miljoen ton /325 miljoen inwoners = 220 kg/ pers per jaar o China 150 miljoen ton / 1,4 miljard inwoners = 100 kg/ pers per jaar Verbruik stijgt (traag maar gestaag) o Verwacht … miljoen ton in 2050 Stand van zaken 2018: CEPI

Stand van zaken wereldwijd 2017

Factoren die verbruik beïnvloeden - Bevolkingstoename - Beter en meer onderwijs - Toenemende administratie

-

Digitalisering Stijgende welvaart

Maatregelen - Beter, duurzaam en ecologisch bosbeheer - Meer en beter recupereren van oud papier - Aandeel vulstoffen opdrijven, van 10% tot 40% - “non-fibrous materials”, zoals kunststof toepassen ipv papier - Alternatieve bronnen van (cellulose) vezels gebruiken

H3: GESCHIEDENIS VAN PAPIER Het ontstaan van het schrift Van grottekeningen tot hiërogliefen - Grottekening: 1 beeld per verhaal - Hiëroglief: 1 beeld per woordbetekenis Over spijkerschrift tot alfabet - Spijkerschrift: lettergrepenschrift (1 spijker per lettergreep) - Alfabet: fonetisch schrift (1 letter per klank) Het ontstaan van papier Papyrus: eerste drager – 3200 vChr - Aaneenschakeling van stroken plantenstengel van Cyperus Papyrus - Oorsprong naam “papier” Perkament: alternatief voor Papyrus 2e eeuw voor Chr - Gemaakt van huiden en geiten, schapen en kalveren - Techniek uit Pergamon (Turkije) - Perkament is sterker dan papyrus en lokaal te vervaardigen - Na de Middeleeuwen: goedkopere Papier: ontstaan in China - Rond 1°5 na christus, Cai Lun - Klopte vezels van bamboeriet; de bast van de moerbeiboom en zijde-afval tot een vezelbrij - Brij werd sterk verdund met water en gedroogd = papier = cfr hedendaagse papierproductie De verspreiding van papier Pas in de 8e eeuw - Verspreiding via Arabieren - Eerst naar Midden en Nabije- Oosten - Daarna naar Noord-Afrika en Zuid-Europa - Via Franse kruisvaarders naar West-Europa in de 13e eeuw - 1054 eerste papiermolen in Spanje - 1405 eerste papiermolen in de Zuidelijke Nederlanden (Hoei) - Tenslotte naar Noord- en Oost-Europa - In 1700 is lompenpapier over Europa verspreid Productie van papier 15e eeuw: Productie in oude molens 1. Sorteren van lompen 2. Vermalen en ontvezelen 3. Scheppen van papier 4. Drogen 17e eeuw - Productie in oude molens - Hollandse stampmachine

Grote houthamers stampen lompen tot kleine vezeltjes die zich vermengden met het water = papierpap o Verbeterde voorbereiding o Grotere keuze aan grondstoffen - De “Hollander” o Maalbak met messen en maalplaat op de bodem o Ontvezelen van het papierstof o Mooier, witter papier - Kollergang o Verberterde voorbereiding van het papierstof o Stampers worden vervangen door molenstenen o Vervolgens wordt de brij fijngemalen in de Hollander Eind 18e / begin 19e Eeuw – de papiermachine - Eind 18e eeuw: “zeefdoek zonder einde” – Nicolas Louis Robert - Gebroeders Foudrinier ontwikkelden het concept van de langzeefmachine - Begin 19e eeuw: Eerste indrustriële machine 19e eeuw – hout als grondstof - 1719: Reaumur stelt vast hoe wespen uit hout een soort papier synthetiseren voor de bouw van hun nesten - 1850: Friedrich Keller: maakt van houthpulp papier à papier niet erg stevig - 1851: Hugh Burgess: cellulosepulp “verteren” d.m.v. chemische reacties - 1900: Massaproductie van papier – 2,5 miljoen ton/jaar. Industriële revolutie: kranten, boeken, … ook in scholen (vervangen van leisteen) o

Evoluties in de papierwereld 21e eeuw: innfovaties in productieproces en grondstoffen gaan verder - Augmented reality: Papier spoort de gebruiker aan om zijn of haar tablet of smartphone te gebruiken om de experience te verruimen - Tactiliteit van papier: Troenen die we willen koppelen aan de beperkingen van digitale media - Interactive paper: Papier dat reageert op input van de lezer. Dat kan gaan van interactieve posters die reageren op omgevingsgeluid of aanraking, zoals een touchscreen

H4: ECOLOGISCHE ASPECTEN Basisgrondstof van papier - Vezels - Vulstoffen & lijmen - Water -

Twee stappen o Pulpfabricatie o Papierfabricatie

Vezels: houtvezels - Naald- en loofhout zijn samen met oud papier de belangrijkste bronnen (+-90%) - Naaldhout 2/3 – loofhout 1/3 - Andere vezels goed voor 10% (bamboe, lompen) - Wereldwijd: 60% nieuwe vezels ) 40% gerecycleer à Grootste deel dus uit houtvezels – duurzaam bosbeheer erg belangrijk - Resthout: afval zagerijen - Bosbouw: plantages o Naaldbomen (spar, den): dunne, lange vezels = even goede sterkte o Loofbomen (berk): korte, dikke vezels= geven dikte en opaciteit, gladheid o Eucalyptus: zuiderse snelgroeier

Vezels: oud papier = gerecycleerde vezels, neemt aan belang toe - Post-consumer papier o Al dan niet bedrukt - Pre-consumer papier o Afval van papierfabriek

Gerecycleerd papier = papiervezel is beperkt aantal keren recycleerbaar (tot 7 keer) - Technisch

-

o Besmette producten (plastic, metaal, …) o De-inking (problematiek ink vs toners) Economisch o Kost van ophaling, investeringen, afzetmarkt Nieuwe vezel is dus absoluut noodzakelijk “recycleerbaar” versus “gerecycleerd” Papier is één van de meest gerecycleerde producten in de wereld 2017: 72% van het papier in Europa gerecycleerd

Vezels: - Katoen van de katoenplant o Uitval textielindustrie o Voor duurst epapiersoorten zoals conqueror, Gmund Cotton, Wild, … - Bamboe, hennep, gras, suikerriet, algen, wol, lompen, … - Stro: basis voor stro- en golfkarton Duurzaam bosbeheer - Wereldwijde ontbossing: tijd om de trend te keren! - Oorzaken o Timmerhout en pulp o Energie o Landbouw voor voeding en textiel (palmolie, soja, veeteelt, katoen …)

Misverstanden - Tropische regenwouden - Jaarlijkse aangroei o Noorden: 146% van de kap Bosareaal en biodiversiteit staan centraal

-

Elke m^2 bos in kaart gebracht Meer bos in Europa dan 100 jaar geleden Vastleggen van kapzones en natuurgebieden o In samenwerking met het WWF - Voldoende heraanplanten (150%) - Gericht aanplanten (gepaste soorten) - The Navigator Company: Eucalyptus - Plantages - Oogsten = selectief uitdunnnen - 50% van houtbevoorrading in Europa komt van uitdunning Europese labels - FSC-label (Forest Stewardship Concil) & CoC - PEFC-label (Programme for Endosement of Forest Certification Schemes) - Der Blaue Engel (Duitsà - Europees Ecolabel - Nordic Swan (Scandivnavisch) - EMAS & ISO14001 - Het kringloopbeeldmer Belangrijk is niet het etiket, wel correcte informatie naar de gebruiker over het product Labels bosbeheer FSC = Forest Stewardshop Council - Internationale niet-gouvernementele organisatie - Gegroeid uit milieubeweging (WWF) - Streeft naar wereldwijd verantwoord bosbeheer o Milieu, sociaal en economisch - Wereldwijd > 90 mio hectare bos gecertifceerd

FSC labeling: deze labels worden voornamelijk gebruikt voor papierproducten, maar kunnen ook voorkomen bij houtproducten FSC 100% label Dit label geeft aan dat een product volledig gemaakt is uit hout of vezels uit een FSC gecertificeerd bos

FSC Mix label Het FSC mix label staat op producten die bestaan uit minstens 70% materiaal uit FSCgecertificeerde bossen, in combinatie met FSC Controlled Wood en/of gerecycled materiaal

FSC Recycled label Geeft aan dat een product gemaakt is uit 100% gerecycleerd materiaal, waarbij minstens 85% postconsumer gerecycleerd. Geeft enkel garantie over duurzame herkomst afvalpapier maar uiteraard niet over herkomst oorspronkelijke vezel

FSC – CoC FSC reikt ‘Chain of Custody’ (CoC) uit aan bedrijven die kunnen bewijzen dat de FSC producten die ze verkopen, afkomstig zijn uit FSC – bossen= bewijzen waar hout vandaan komt - Identificatie binnen het bedrijf (stickers, barcodes) - Gescheiden doorloop FSC en niet-FSC tijdens opslag en verwerking - Vermelding op facturen en documentatie FSC labeling Een correct FSC label bestaat uit volgende elementen: - Het bekende ‘checkmark’ en ‘ree’ logo (het boompje) - Vermelding website: http://www.fsc.org - Type FSC product (100%, Mix of Recycled) - Een standard claim, bijvoorbeeld ‘Uit goed beheerde bossen’ - De FSC lientiecode die verwijst naar de gecertificeerde producent/leverancier Opmerking: bij plaatsgebrek kan een miniversie van het label opgenomen wordenn, waarbij enkel het logo, het type en de licentiecode opgenomen staat PEFC: Programme for Endorsement of Forest Certification - Vrijwillig initiatief van de bosbouwsector - Gegroeid als tegenreactie uit papier- en pulp producenten

Milieulabels (pulp- en papier productie) Der Blaue Engel - Duits milieulabel - Het label wordt uitsluitend toegekend aan producten/diensten met verminderde impact op het milieu in vgl met soortgelijke producten

een

EU Ecolabel - Garandeert dat de productie op een milieuvriendelijke wijze gebeurt - Voor diverse categorieën kwaliteitsvereisten voor de producten - Beheerd door de Europes commisie - Controle door onafhankelijke controleorganisaties EU Ecolabel voor papier: - Lage uitstoot in de lucht - Lage uitstoot broeikasgassen - Hergebruik afval - Gereduceerd verbruik elektrische en fossiele energie - Reductie/ preventie van risico’s voor gezondheid van de mensheid in relatie tot gebruik gevaarlijke stoffen

Nordic Swan - Scandinavisch milieulabel - Strikte milieunormering doorheen alle fases van een product’s life cycle - Strikte normering ivm gebruikte chemicaliën - Beheerd door de Nordic Ecolabelling Board Verschillende scandinavische overheidebn via het label duurzame consumptie promoten

Milieubeheerssystemen pulp- en papier productie EMAS: Europees Milieumanagement) en Audit Schema - Hele milieumanagementsysteem wordt via audits door onafhankelijke externen (milieuverificateurs) gecontroleerd - Milieubeleid van organisatie evalueren, rapporteren en verbeteren - Geen echt milieulabel (mag niet op producten staan, wel in informatiemateriaal)

ISO 14001: milieumanagementsysteem - Voorwaarden idem aan EMAS - !! niet peridiek extern informatie verstrekken over milieuprestaties. EMAS vereist dat wel

Recyclagepictogrammen pulp- en papierproductie - Möbius-loop

-

Groene punt

CO2 neutraal = Carbon footprint - Meet de impact op het milieu van menselijke activiteiten in termen van geproduceerde broeikasgassen, gemeten in eenheden koolstofdioxide (CO^2) - Carbon neutraal: carbon emissies werden gecompenseerd tot 0

-

Fabriek is echt CO2 neutraal Vb Lessebo Design: volwaardige keten houtzagerij – pulpfabriek – papierfabriek – hergebruik energie - Offsetting= kopen van credits = CO^2 uitstoot wordt gecompenseerd met CO^2 vermindering elders. Bedrijven kunnen deze offset-kredieten gebruiken om hun onvermijdelijke CO^2-emissies te compenseren o Groencertificaten o Emissie credits o Vb Crush – Favini

Emissie papierfabriek Chloorgebruik bij bleking - Eerst fase: chloor - Tweede fase: chloordioxide - Tegenwoordig: waterstofperoxide, zuurstof of ozon Bleken met chloor is door de Europese Unie volledig verboden EFC: Elementair chloorvrije pulp - Pulpbleking zonder chloorgas, wel chloordioxde - 0,1 tot 0,4 kg AOX per ton pulp TFC: Totaal chloorbrije pulp - Pulpbleking met waterstofperoxide - Maar nooit echt chloorvrij wegens chloorbervindingen in het hout zelf - < 0,02 kg AOX per ton gereed product Gebruik water papierfabriek - Gavrieken aan rivieren voor water - Zuivering in eigen zuiveringsstation - Streng gecontroleerd

Verbeteren logistiek papierfabriek - Afstanden verkleinen tussen o Bossen en pulpfabriek o Pulpfabriek en papierfabriek o Recyclagefabriek en consumenten - Geïntegreerde fabrieken (CO^2 neutraal) water, hulpproducten, palletenfabriek, energieplant,… - Gebruik van alternatieve transportmiddelen in plaats vna vrachtwagens - Palletisatie-softwares voor optimale stockage en vervoer Herbruikbare energie papierfabriek - Papierindustrie is grootste gebruiker van herbruikbare energie: 54% tgo 13% van het Europese energieverbruik is gebasseerd op herbebruik van energie - Geïntegreerde papermills zijn 90% of meer self-sufficient o Gebruik van eigen “liquors” (verbranding van de lignine) o Gebruik van vrijgekomen energie van de kookprocessen o Afvalstoffen (schorsen) gebruikt als brandstof Cfr Lessebo Duurzaam bosbeheer: bedenkingen - Groeiende ecologische voetafdruk van digitale infrastructuur - Checklist voor marketeers - “stonepaper is recycleerbaar als plastic” De. Papierindustrie levert grote inspanning maar is nog verre van perfect. Daarom: koop verstandig aan met kennis van zaken! Denk na of papier het beste medium is voor een bepaalde situatie. “Digitaal” is echter ook niet klimaat “neutraal” - Consumentenelektronica o Geplande veroudering: levensduur toestellen o Kinderarbeid o Kobalt voor smartphones en elektrische wagens o 1 of 2 dollar per dag tot 12 uur lang in de mijnen o Amnesty International o E-waste: 44 miljoen ton e-afval van goederen zoals computers en smartphones - Textiel en mode o Kinderarbeid o Rana Plaza, Bangladesh o Fair wear foundation (FWF) Papier is een natuurlijk afbreekbaar produt en genereert geen vlijven afval. Waneer krijgen we een volwaardige Chain of Custody voor voedsel, kledij, elektronica,… ?

H5: GRONDSTOFFEN Samenstelling en productie van papier

Hout als basisgrondstof Naaldhout (softwood) - Zacht hout - Lange sterke vezels Loofhout (hardwood) - Hard hout - Korte vezels Hout als basisgrondstof Chemische samenstelling - Cellulose 50% Katoen en watten = 100% cellulose - Hemicellulose 30% - Lignine 20% (zorgt voor verkleuring in papier) Lijm, bindmiddel, grondstof of brandstof Andere vezels als basisgrondstof - Natuurlijke vezels (10%) o Grassen, lompen, stro, touwen, hennep, bagasse, bamboe, katoen, tomaten,… - Steen cfr stonepaper - Synthetische vezels o Yupo, synaps, pretex, neobond …

Synthetisch papier Eigenschappen - Sterk - Scheurresistent - Waterbestending - Goede “papiervoeling” Toepassingen - Polsbandjes, plantlabels, bagagelabels, menukaarten Hulpstoffen Waarom? - Optimaliseren vna de productie - Om specifieke eigenschappen in te bouwen - Kostprijsreductie (minder pulp) - Papiereigenschappen verbeteren o Opaciteit, bedrukbaarhei, glans, witheid … Hulpstoffen: vulstof Vulstof van de strijklaag - opaciteit (ondoorschijnend) en witheid van het papier verhogen = optische eigenschappen (licht) andere middelen om opaciteit te verhogen:: o houthoudend papier o hoger grammage en/ of dikker papier (opdikkend) o ongebleekte pulp o lange vezels - bedrukbaarheid verbeteren o vrije ruimte tussen de vezels opvullen o oppervlaktegladheid verbeteren

-

matheid of glans bepalen o grootte van de vulstof (in de strijklaag) bepaalt ook glans of matheid

-

witheid verbeteren o vulstoffen zijn voornamelijk witte poeders (of pasta’s) belangrijkste vulstoffen o krijt o Kaolin o Titaandioxide

-

Hulpmiddelen: kleurstof - Kleurstof in de massa of in strijklaag

-

Pigmenten (inkt) en kleurstoffen (dye) Lichtechtheid vlgns wolschaal (1-8) = eigenschap van kleurstof die aangeeft in hoeverre de kleurstof door de invloed van zonlicht wordt beïnvloed

Lichtechtheid volgens wolschaal (1-8) 1 = zwakke kleurechtheid 8 = zeer goede kleurechtheid Hulpmiddelen: opwitters = optische witmakers = OBA (optical brightening agents) - Witter dan wit = “blauwwit” - UV licht wordt teruggekaatst - Enkel in combinatie met bepaalde vulstoffen want sommige absorberen UV licht (Titaandioxide) - Aandacht voor colormanagement en hagelwitte papieren (compensatie voor bv neutrale huidtint) vb. Heaven 42 Hulpmiddelen: lijmmidelen - Beschrijfbaar en bedrukbaar maken van papier want verminderd absorptie (waterafstotend) - Oppervlatelijming (size-press): verstevigen van papier en maatvaster maken - Hechten van vulstoffen en vezels - Soorten: hars, paraffine, synthetische lijmen Hulpmiddelen: bindmiddelen - Verhoogt bindkracht tussen alle hulpstoffen en de vezels onderling en zorgt voor sterker papier - Soorten o Zetmeel § Inwendige “lijming” § Oppervlakte “lijming” § Lijmen van strijklagen o Chemisch verbeterd zetmeel § Hoge witheid en werkt goed mt opwitters § Goede bindkracht

Hulpmiddelen: retentiemiddelen - Vormt een “brug” tussen vezels en vulstoffen waardoor vulstofgehalte aanzienlijk kan verhoogd worden - Beperken het wegspoelen of doorvallen van kleine vezels en hulpstoffen op de zeef - Helpen bijde ontwatering door vezels snel bij elkaar te brengen Water -

-

Van 95% op stofoploop (hulpstof) naar 5% in afgewerkt papier (grondstof) Zorgt voor o Transport van de vezels en hulpstoffen o Mengen van de vezels en hulpstoffen o Binden vna de vezels en hulpstoffen 5% water in afgewerkt papier Paier kan water opnemen of afstaan aan de omgeving Aandacht voor klimatisatie, verpakking en gebruik in laserprinter

H6: PRODUCTIEPROCES BASISGRONDSTOF Waar wordt papier van gemaakt

CHEMICAL PULPING/ MECHANICAL PULPING Ontsluiten van de vezels Van basisgrondstof tot pulp - Ontschorsen - Onsluiten = vezels worden aan elkaar losgemaakt o Mechanisch ontsloten pulp o Chemisch ontsloten pulp Mechanische ontsluiting - Voordelen o Hoge opbrengst o Goede opaciteit door lignine (houthoudend) o Lagere kostprijs - Nadelen

o Vergeling door lignine - Kortere vezel - 33% van geproduceerde pulp - Voornameijl voor kranten en magazines Verschillende methodes: - Houtslijp (MP) = chips vermalen door ronddraaiende slijpstenen - Drukslijp = idem houtslijp maar onder hoge druk - Thermoslijp = idem houtslijp maar houtchips worden voorverwarmd - RMP, refiner mechanical pulp = vochtige houtchips onder druk - CRMP, chemical refiner mechanical pulp = voorbehandeling met sulfiet, daarna vermalen - TMP, thermo mechanical pulp = warme houtchips onder druk vermalen - CTMP, chemi thermo mechanical pulp = hybride proces van chemische voorbehandeling en warmte (semi-chemical) = beste houthoudende, mechanisch ontsloten pulp Chemische ontsluiting - Structuur van lignine afbreken (houtvrij) - Lagere opbrengst dan mechanische ontsluiting - Sterkere vezel (meer intact) - Sulfaat procedé (85%) - sulfiet proced...