Σύγχρονες μέθοδοι παραγωγής χαρτιού από ορυκτές πρώτες ύλες

Κυριακόπουλος, Αντώνιος; Kyriakopoulos, Antonios

dc.contributor.author	Κυριακόπουλος, Αντώνιος	el
dc.contributor.author	Kyriakopoulos, Antonios	en
dc.date.accessioned	2022-02-17T07:55:20Z
dc.date.available	2022-02-17T07:55:20Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54743
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22441
dc.rights	Default License
dc.subject	Πέτρινο χαρτί	el
dc.subject	Stone paper	en
dc.subject	Mineral paper	en
dc.subject	HDPE	en
dc.subject	Calcium carbonate	en
dc.subject	Synthetic paper	en
dc.subject	Ανθρακικό ασβέστιο	el
dc.subject	Πολυαιθυλένιο	el
dc.subject	Οικολογικό χαρτί	el
dc.subject	Ορυκτά	el
dc.title	Σύγχρονες μέθοδοι παραγωγής χαρτιού από ορυκτές πρώτες ύλες	el
heal.type	bachelorThesis
heal.generalDescription	Αντικείμενο μελέτης αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι οι «Σύγχρονες μέθοδοι παραγωγής χαρτιού από ορυκτές πρώτες ύλες» και ειδικότερα η χρήση ανθρακικού ασβεστίου (CaCO3), που αποτελεί ένα προϊόν επεξεργασίας ή παραπροϊόν εκμετάλλευσης ανθρακικών πετρωμάτων όπως ασβεστόλιθοι, ώστε να δημιουργηθεί ένας εναλλακτικός τύπος χαρτιού, το χαρτί από πέρα ή πέτρινο χαρτί (Stone Paper). Το πέτρινο χαρτί παράγεται από 80% περίπου ανθρακικό ασβέστιο και 20% πλαστικό και αποτελεί μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση, αφού δεν απαιτεί κοπή δένδρων και χρήση νερού για την παραγωγή του. Έχει παρεμφερείς χρήσεις με το απλό χαρτί και επιπλέον είναι 100% αδιάβροχο, δεν περιέχει χημικά και έχει μεγαλύτερη αντοχή (tear-resistant). Το περιβαλλοντικό αποτύπωμα της παραγωγής του είναι μικρότερο σε σχέση με το χαρτί από κυτταρίνη, αν κάποιος λάβει υπόψιν ότι το πέτρινο χαρτί μπορεί να παραχθεί από 100% απορρίμματα (waste products) και ανακυκλώσιμα υλικά. Επομένως, το πέτρινο χαρτί στη χαρτοβιομηχανία μπορεί να μειώσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της βιομηχανίας παραγωγής χαρτιού παγκοσμίως και να αποτελέσει μια βιώσιμη λύση.	el
heal.classification	Περιβάλλον	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-10-27
heal.abstract	Το χαρτί είναι από τις πιο διαδεδομένες μορφές επιφάνειας στην οποία οι άνθρωποι μπορούν να γράψουν, να σχεδιάσουν ή να τυπώσουν κείμενα και εικόνες. Από την αρχαιότητα μέχρι και σήμερα ο άνθρωπος ένιωθε την ανάγκη να καταγράψει σκέψεις και συναισθήματα, τη ζωή και τον πολιτισμό του. Αυτό φαίνεται σε τοίχους σπηλαίων, σε πέτρινες και κεραμικές πλάκες και αργότερα σε δέρματα ζώων και πάπυρους. Από το 1850 και μετά η παραγωγή χαρτιού στηρίζεται αποκλειστικά στη χρήση ξύλου και μέσα σε λίγα χρόνια η ζήτηση αυξάνεται ραγδαία. Οι ανάγκες για μείωση του κόστους, βελτίωση των ιδιοτήτων του χαρτιού αλλά και οι περιβαλλοντικές ανησυχίες για παραγωγή προϊόντων πιο φιλικά στο περιβάλλον, στρέφουν τη χαρτοβιομηχανία στην αναζήτηση σύγχρονων μεθόδων παραγωγής χαρτιού. Πρόσθετες ουσίες που αποτελούν τις χρωστικές χρησιμοποιούνται στην παραγωγή χαρτιού ως υλικά πλήρωσης και επικάλυψης και είναι συνήθως ορυκτές πρώτες ύλες όπως το ανθρακικό ασβέστιο, οι καολίνες κ.α. Μια καινοτομία στο χώρο της βιομηχανίας του χαρτιού εμφανίζεται στα τέλη του 20ου αιώνα και έρχεται να αλλάξει τον τρόπο παραγωγής χαρτιού που γνωρίζαμε έως τώρα. Πρόκειται για ένα νέο προϊόν που ισχυρίζεται ότι δεν χρησιμοποιεί καθόλου ξύλο, ούτε νερό στη διαδικασία παραγωγής του. Αποτελείται από ανόργανες ενώσεις προέλευσης ανθρακικών πετρωμάτων και γι’ αυτό καλείται πέτρινο χαρτί. Η διαδικασία παραγωγής του είναι αρκετά απλή. Τα δύο κύρια συστατικά είναι το ανθρακικό ασβέστιο και μια μικρή ποσότητα μη-τοξικής ρητίνης, συνήθως υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλένιο (HDPE). Η ανάμειξη των δύο υλικών γίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες και ύστερα από επεξεργασία προκύπτει ένα προϊόν που μοιάζει με το κανονικό χαρτί από κυτταρίνη. Το πέτρινο χαρτί έχει κάποιες εξαιρετικές ιδιότητες. Είναι αδιάβροχο, δεν περιέχει χημικά, δεν απελευθερώνει τοξικά αέρια όταν καίγεται και παρουσιάζει μεγαλύτερη αντοχή από το κανονικό χαρτί. Εάν βρεθεί ελεύθερο στη φύση διασπάται ύστερα από μακροχρόνια έκθεση σε UV ακτινοβολία. Είναι ευαίσθητο στην εκτύπωση με laser, όμως η επιφάνειά του είναι κατάλληλη για γραφή όπως και στο κανονικό χαρτί. Μάλιστα, στο πέτρινο χαρτί το μελάνι επικάθεται πάνω στην αδιάβροχη επιφάνεια με αποτέλεσμα να χρησιμοποιείται λιγότερο μελάνι από ότι στο συμβατικό χαρτί που το μεγάλο πορώδες που το χαρακτηρίζει αφήνει το μελάνι να το διαπεράσει. Το γεγονός ότι δεν χρειάζεται να κοπεί κάποιο δέντρο και ούτε να χρησιμοποιηθούν νερό και χημικά για την παραγωγή του, κάνει το πέτρινο χαρτί να είναι πιο φιλικό προς το περιβάλλον. Αυτά τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά οδήγησαν στην περαιτέρω μελέτη του πέτρινου χαρτιού και την διεξαγωγή της παρούσας εργασίας. Συγκεκριμένα, έγινε η προσπάθεια παρασκευής πέτρινου χαρτιού από μίγμα compound ανθρακικού ασβεστίου και γραμμικού πολυαιθυλενίου χαμηλής πυκνότητας LLDPE μαζί με κόκκους υψηλής πυκνότητας πολυαιθυλενίου HDPE. Η διαδικασία έγινε σε μηχάνημα εξώθησης με δύο κοχλίες, στο δικόχλιο εργαστηριακό εκβολέα του Εργαστηρίου Τεχνολογίας Πολυμερών (ΕΤΠ), της Σχολής Χημικών Μηχανικών ΕΜΠ. Για την μορφοποίηση και την επεξεργασία του μίγματος στη μορφή λεπτών φύλλων χρησιμοποιήθηκε θερμοπρέσσα. Τρία δείγματα με διαφορετικές αναλογίες ανθρακικού ασβεστίου παρήχθησαν (με αναλογία 48%, 60% και 72% ανθρακικό ασβέστιο) υπο την μορφή σφαιριδίων. Η επεξεργασία των σφαιριδίων με τη θερμοπρέσσα έδωσε 3 πλάκες πάχους 2mm και τρία λεπτά φύλλα. Μακροσκοπικά παρατηρήθηκε ότι με την αύξηση της περιεκτικότητας σε ανθρακικό ασβέστιο, η επιφάνεια του χαρτιού έχει καλύτερες ιδιότητες στη γραφή και την αδιαφάνεια. Μικροσκοπικά διακρίνονται μερικές αστοχίες στις άκρες της περιοχής γραφής με μελάνι. Το μελάνι εκχέεται στην επιφάνεια του χαρτιού εκτός της περιοχής γραφής σε ορισμένα σημεία. Οι πλάκες πάχους 2mm παρουσίασαν πιο ψαθυρή συμπεριφορά με την αύξηση του πληρωτικού ανθρακικού ασβεστίου. Εντοπίστηκαν στοιχεία όπως το Ca (Ασβέστιο) και το O (Οξυγόνο) από την ανάλυση με φασματόμετρο ακτίνων Χ διασπαρμένης ενέργειας (EDS, Energy Dispersive System) και από το σύστημα αναλυτικού ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης – SEM φάνηκαν οι κρύσταλλοι ανθρακικού ασβεστίου και παρατηρήθηκε από τις εικόνες μεγάλης ευκρίνειας δευτερογενών ηλεκτρονίων (Secondary Electron Images), ότι η δομή του χαρτιού είναι πιο συνεκτική με την αύξηση της περιεκτικότητας σε ανθρακικό ασβέστιο.	el
heal.advisorName	Περράκη, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Τσακαλάκης, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τσακιρίδης, Πέτρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Γεωλογικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	60 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false