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Alle Oberthemen / Werkstoffkunde / Papier, Farbe, Kunststoffe

Grundlagen Werkstoffe 1 (41 Karten)

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01 Unterschied Papier/Papyrus
Papyrus
• Stengelmark eines Sumpfgewächs wird in Streifen geschnitten, kreuzweise übereinandergelegt, gepresst, gehämmert, geglättet und getrocknet
• sehr langlebig (2000 Jahre alte Funde)
• lässt sich nicht falzen  Aufbewahrung in Rollen
• wird schnell gelb-bräunlich

Papier
• nicht so empfindlich  länger haltbar als Papyrus
• günstigere Herstellung
• nicht so anfällig gegenüber Feuchtigkeit
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02 alt-chinesische Papierherstellung
Faserstoffe: Bambus,Maulbeerbast, Ramie, Chinagras, Hanf, Lumpen, Hadern
• Kochen
• Schöpfen des Bogens
• Pressen der Bögen
• Trocknen der Bögen
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03 Warum stieg im Lauf der Jahrhunderte der Papierverbrauch?
• erschwingliche Rohstoffe
• steigende Anzahl der Informationsmedien
• Wandel zum ”Wegewerfprodukt”
• vermehrte Kommunikation
• in den letzten 100 Jahren stieg der Pro-Kopf-Verbrauch von 13 kg auf 233 kg
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04 Gautschen
Zusammpressen der Papierbahnen zum Zweck der Entwässerung Früher: Abnehmen der Papierbahn vom Schöpfsieb auf den Filz
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05 Geräte der mittelalterlichen Papierherstellung
Rohstoff: Lumpen
Mit Messern oder Scheren wurden die Lumpen zerkleinert und in Steingefäßen gewässert, im Stampfgeschirr zu Brei zerstampft. Weitere Geräte: Bütte, Handschöpfform, Filz, Oberflächenleim, Presse,Marmorplatte oder Schlaghammer zur Glättung des Papiers
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01 Fasern, die der Papierherstellung dienen
Textilien -> Hadern
Einjahrespflanzen -> Zellstoff
Altpapier -> Sekundärstoff
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02 Anteil von Altpapier am Papierrohstoff
61%, allerdings ist das Potential noch nicht voll ausgeschöpft
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03 Unterschiede der verschiedenen Zellformen des Holzes
Tracheiden
• lange Fasern
• Aufgaben: Stütz-Zellen, Speicherzellen

Liproformfasern
• kürzer als Tracheiden
• Aufgaben: Festigkeit geben

Trocheen und Parenchymzellen
• Transport- und Speicherzellen
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04 Kambium, Bast,Markstrahlen, Kern- und Splintholz
Kambium: dünne Zellschicht, eigentlich wachsender Teil des Baumes
Bast: Versorgung des Baums mit Nährstoffen (innere Rinde)
Markstrahlen: Verteilen der Fette, Stoffwechselprodukte radial zerkleinern und speichern
Kernholz: Zellen sind bereits abgestorben, enthalten Harz, Fette und Kohlenhydrate
Splintholz: Wasserleitung des Baums, heller als Kernholz
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05 Welche Fasernart bildet den Hauptbestandteil im Nadelholz/Laubholz?
Nadelholz
• 92% Tracheiden
• 6% Parenchymzellen

Laubholz
• 28% Parenchymzellen
• 20% Tracheen
• Libofomfasern
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06 Aufbau einer Holzfaser
• Mittellamelle
• Primärwand
• Sekundärwand
• Tertiärwand
• Faserhohlraum
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07 chemische Hauptbestandteile von Holz
• Cellulose
• Hemicellulose
• Lignin
• Mineralstoffe
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08 Unterschiedliche Verteilung der chemischen Hauptbestandteile bei Nadel-/Laubholz
• Laubholz: Cellulose 42%, Hemicellulose 33%, Lignin 21%,Mineralstoffe 1%
• Nadelholz: Cellulose 41%, Hemicellulose 29%, Lignin 26%,Mineralstoffe 1%

Laubholz haben mehr (Hemi-) Cellulose, Nadelhölzer allerdings längere Fasern
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09 Bildung von Cellulose
Makromolekulares Kohlenhydrat, bestehend aus 49% Sauerstoff, 45% Kohlenstoff, 6% Wasserstoff
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10 Bedeutung der funktionellen Cellulose-Gruppen
• OH-Gruppen ermöglichen Ausbildung von Waserstoffbindung
• Makromoleküle vereinigen sich zu Micellen
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11 Warum wird Lignin bei der Faserstoffgewinnung in der Regel entfernt?
Lignin ist hart, spröde,wasserabweisend und vermindert somit die Quellung der Fasern. Je mehr Lignin im Papier vorhanden ist, desto schneller vergilbt das Papier durch Verbindung mit dem Sauerstoff der Luft.
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12 Bedeutung von Wasserstoffbrücken in Fasern und Papier
Papier ist ein Filz aus pflanzlichen Cellulosefasern. Zusammenhalt beruht auf mechanischer Verfilzung und auf chemischen Bindungen, den Wasserstoffbrücken. Sie verleihen dem Papier Festigkeit.
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13 Vorraussetzungen für die Ausbildung von Wasserstoffbrücken
• Zwei Moleküle teilen sich ein Wasserstoffatom
• Atome streben nach Edelgaszustand -> Ausgleich zwischen Protonen und Elektronen
• Bei Wasserstoffbrücken verbindet sich das O- mit dem H
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01 Rohstoffe bei der Papierherstellung
• Wasser
• Holz
• Holzschliff
• Zellstoff
• Altpapier
• Stroh,Gräser, ...
• Füllstoffe
• Hilfsstoffe
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02 Unterschiede zwischen Steinschliff und Refinerverfahren zur Holzstoffherstellung
Refinerverfahren
• Schonender Umgang mit den Fasern
• Holzstoff besitzt höhere Festigkeit

Steinschliff
• Günstiger im Energieverbrauch
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03 Herstellung mit SGW,TGW,PGW
SGW
• Steinschleifverfahren Stone Groundwood
• Holzprügel werden unter Wasserzugabe zu Fasern zerschliffen

TGW
• Thermoschliffverfahren Thermo Groundwood
• Wie SGW, allerdings werden Holzprügel unter Atmosphärendruck mit Dampf bei 100° C zerfasert

PGW
• Druckschliffverfahren Pressurized Groundwood
• Wie TGW, allerdings steht die komplette Schleifvorrichtung unter einem Überdruck von 2,5 bar
• Bei 125° C weicht Lignin optimal auf
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04 Refiner-Holzstoffherstellung
• Mahlaggregat mit rotierenden und feststehenden Messer oder Scheiben
• Hackschnitzel werden zerfasert
• durch Wasserdruck und Fliehkraft nach außen zwischen Scheiben gedrückt
• Stoff wird gequetscht, Fasern werden weniger gekürzt
• Unterscheidung in RMP (Refiner Mechanical Pulp),TMP (Thermo Mechanical Pulp), CTMP (Chemical Thermo Mechanical Pulp)
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05 Eigenschaften von Holzschliff als Rohstoff für Papierherstellung
• hohe Ausbeute
• ergibt hohe Opazität und Dimensionsstabilität
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06 stofflicher Unterschied zwischen Holzschliff und Zellstoff
Holzschliff
sämtliche Bestandteile des Holzes wie z.B. Lignin, Cellulose, Harz

Zellstoff
Qualitativ hochwertiger Faserstoff, das Lignin ist beinahe vollständig herausgelöst
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07 Vor- und Nachteile Holzstoff und Zellstoff
Holzstoff
Vorteil: billigstes Verfahren, hohe Ausbeute
Nachteil: schlechtester Faserrohstoff, Fasern werden zerstört,Weißegrad nur 60%
Einsatz: Zeitung (ungebleicht), günstigere Produkte (gebleicht)

Zellstoff
Vorteil: Lignin ist entfernt (bei weniger als 5% = holzfrei)
Nachteil: niedrige Ausbeute, teurer in der Herstellung
Einsatz: hochwertige Papiere, Bücher, Hochglanzmagazine
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08 Prinzip der Zellstoffherstellung – Delignifizierung
Durch chemische Umwandlung oder Lösemittel wird Lignin aus Holz herausgelöst, so dass sich der verbleibende Faserverband ohne weiteren mechanischen Aufwand auflösen lässt

Delignifizierung: technischer Prozess zur Ligninentfernung. Polymere Ketten werden durch starke Oxidationsmittel aufgebrochen
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09 Unterschied Zellstoff/Cellulose
Zellstoff wird durch chemischen Aufschluss aus pflanzlichen Faserstoffen gewonnen.
Hauptbestandteil: Cellulose

Cellulose ist ein chemischer Bestandteil von Zellstoff. Im Holz mit Lignin verbunden
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10 Arten der Zellstoffgewinnung
Sulfitverfahren
• Holzschnitzel werden in sauren Chemikalien gekocht
• geeignet für Nadelhölzer, nicht für harzreiche Holzarten

Sulfatverfahren
• Holzschnitzel werden in alkalischen Chemikalien gekocht
• geeignet für Nadel- und Laubhölzer aller Art
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11 Bleichverfahren für Holzstoff
oxidative Bleiche
• Bleichmittel Peroxid
• Weißzunahme bis zu 10% bei 2 Stunden

reduzierte Bleiche
• Bleichmittel Ditrionit
• Weißzunahme 2,5% - 8%
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12 Zellstoffbleiche
• Weiterführung der Delignifizierung
• Restlignin: ca. 2%-20%
• Anlösen des Lignins
• Herauslösen des Lignins im Waschprozess
• Sulfitzellstoff bis zu 4 Stufen
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13 verschiedene Bleichstufen
• Anlösen des Lignin durch Chlor
• Alkaliextraktion: Herauslösen des Lignins im Waschprozess
• Hyperchloridbleiche: Anlösen des Lignins
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14 ECF und TCF
• Chlorfreies Verfahren TCF – Totally Chlorine Free
• Chlorgasfreies Verfahren ECF – Elementary Chlorine Free
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01 Altpapiereinsatzquote
Verhältnis des inländischen Altpapierverbrauchs zur Produktion von Papier, Karton und Pappe. In Deutschland liegt sie bei etwas über 60%.
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02 Einflüsse, durch die die Faserstoffe des Altpapiers beeinträchtigt werden
Durch die Aufbereitung und den Deinking-Prozess (Auflösen des Papiers – Entfernen von Fremdstoffen – Abtrennen der Druckstoffe) büßen die Fasern an Qualität ein.
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14 ECF und TCF
• Chlorfreies Verfahren TCF – Totally Chlorine Free
• Chlorgasfreies Verfahren ECF – Elementary Chlorine Free
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03 Einfluss des steigenden Rückgewinnungszyklus’ auf Altpapier-Qualität
Die Qualität der Fasern wird durch jede Aufbereitung schlechter.Nach 8 bis 10 Durchgängen sind die Fasern zerstört.
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04 Verfahren zur Druckfarbenentfernung im Altpapier
• Deinking
• Flotation
• Wäsche
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05 Deinking-Flotationsverfahren
Faserbrei im Pulper
-> Zugaben von Chemikalien
-> Altpapier quillt auf, sprengt dabei
Druckfarbe von den Fasern
-> Ablösungsprozess wird durch Natronlauge unterstützt
-> Fettsäuren verhindern erneutes Absetzen der Farbe an die Fasern und bewirken
Agglomeration der Farbpartikel
-> lagern sich an Luftblasen an
-> werden mit Luftblasen
an Oberfläche getragen und als Schaum abgeschöpft
-> entfernt ca. 70% der Farbe
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01 Einsatz von Hilfsstoffen
Schelligkeit der Papiermaschine -> beschleunigt Entwässerung und Bindung von Fasern und Füllstoffteilchen auf dem Papiermaschinensieb Farbstoff: in geringen Mengen, um den erforderlichen Farbton zu erreichen Entschäumer: Bei Vorgängen, bei denen dem Faser-Wassergemisch Luft zugeführt wird,um Blasen und Schaumbildung zu verhindern
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02 Was bewirken Füllstoffe im Papier?
Durch Ausfüllen der Zwischenräume zwischen Fasern machen Füllstoffe Papier weicher und geschmeidiger -> glatte Oberfläche
Die Zusammensetzung bestimmt Transparenz, Opazität und Farbaufnahme beim Druck.
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03 Vor- und Nachteil von Füllstoffen
Vorteil
• verbessern Bedruckbarkeit
• günstigeres Papier
• Erhöhung von Weißgrad und Opazität

Nachteil
• Verschlechterung der Festigkeitseigenschaft
• Gefahr des Stäubens und des Rupfens
• Papier wird geräuscharmer
Kartensatzinfo:
Autor: kodak
Oberthema: Werkstoffkunde
Thema: Papier, Farbe, Kunststoffe
Schule / Uni: HdM
Ort: Stuttgart
Veröffentlicht: 17.05.2010
Tags: Neß
 
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