Новые реагенты для проклейки картона: дешевле, прочнее

Картонная упаковка за свою жизнь переживает 5-7 циклов переработки. Каждая реинкарнация короче предыдущей, поскольку при каждом цикле переработки качество картона неизбежно ухудшается. Делать картон из первичной целлюлозы (то есть – пилить леса) дорого и нецелесообразно. Спрос на сырье постоянно растет, но за последние 40 лет в России не построили ни одного нового целлюлозного завода.

На сегодняшний день в сегмент бумажных компаний, занимающихся целлюлозным производством в России, входят порядка 200 предприятий. 120 из них разной мощности занимаются выпуском картона, 80% его объема идет из вторсырья (макулатуры).

В Европе уровень переработки бумаги составляет 71,5% (данные на 2016 год), каждую секунду вторую жизнь получают 2 тонны макулатуры. В нашей стране показатели скромнее (примерно 25%), но спрос на вторичное бумажное сырье постоянно растет. В 2016 году правительство даже вводило временный мораторий на продажу макулатуры на внешние рынки, чтобы справиться с внутренним дефицитом и обуздать рост цен на бумагу. Цены на макулатуру действительно рухнули на 24%, что привело к многочисленным жалобам заготовителей.

Проблема в общих чертах в следующем: потребители хотят видеть красивую и прочную упаковку (все-таки по внешнему виду судят о качестве самого товара), а получают картон с дефектами, заломами и трещинами на поверхности, на котором трудно сделать качественную печать. Бесконечно «мучить» целлюлозу и пускать ее в переработку более чем на 5-7 «кругов» практически невозможно: химические связи разрушаются, волокна укорачиваются – и формирование прочной трехмерной «сетки» бумажного листа становится невозможным.

Допустим, проблему доступности вторсырья для производства картона рынок, так или иначе, решит. Нужны технологии, которые увеличат его прочность, жесткость, водостойкость и т.п. Традиционно данные задачи решаются с использованием различных реагентов для поверхностной и внутримассной проклейки. То есть необходимы вспомогательные химические вещества. Предприятия целлюлозно-бумажной индустрии ввозят их в основном из-за границы.

Проклейке как одному из важнейших процессов в получении бумаги и картона уже более 200 лет. Канифольная проклейка бумаги была изобретена в 1807 г. немецким фабрикантом Фрицем Иллигом.

Существует огромное количество реагентов, применяемых для проклейки бумаги и при производстве картона. Зачем они нужны? Перед переработкой макулатура подлежит очистке от всевозможных загрязнений и наполнителей. С этой целью волокна дополнительно размалывают, что, разумеется, не идет на пользу конечным изделиям.

Во избежание дефектов готового картона в процессе изготовления в ход идут проклеивающие вещества. В зависимости от метода различают проклейку в массе и поверхностную проклейку. В первом случае реагент вводится в бумажную массу, а во втором проклейка осуществляется путем нанесения реагента на поверхность изделия (см., например, «ВНИИБ - Технология целлюлозно-бумажного производства. Справочные материалы. В 3-х томах.»).

Существующие клеевые составы способны «базово» решать только одну из задач:

Желательно, чтобы обе задачи в производстве решались совместно и максимально эффективно. Поэтому в реальном производстве применяются композиции, в которых используют как связующие, так и гидрофобизирующие полимеры. В них обычно входят крахмал, карбоксиметилцеллюлоза, синтетические клеи (АКД, АЯА), синтетические полимерные смолы (ПВС), а также латекс (водные дисперсии полимеров). Их расход велик, что отражается на стоимости готовой продукции.

Актуальной задачей является снижение расхода полимерных продуктов, повышение стабильности свойств путем разработки новых полимерных составов, способных решать и проблему гидрофобизации и упрочнения и выступать в качестве альтернативы уже имеющимся на рынке продуктам и составам.

Отечественные производители химических веществ этой категории не способны пока в полной мере удовлетворить существующую потребность. Исследование рынка, проведенное нами, позволило выявить крайне малое число производителей полимерных дисперсий для проклейки картона у нас в стране. Причем цена на данное вещество выше даже, чем у некоторых зарубежных аналогов, поскольку сырье для его производства все равно приходится завозить.

Российские целлюлозно-бумажные предприятия вынуждены использовать в своем производстве зарубежные химикаты. Везут проклеивающие составы (стирол-акрилатные дисперсии) в основном из Германии (вездесущий концерн BASF). Судя по данным таможенной статистики, главными импортерами также являются Австрия, Польша, Финляндия. На диаграммах можно видеть, что отечественные предприятия закупают немалый объем «малой химии» и тратят на это приличные деньги.

Объем поставок САД в 2016 году составил 2,5 тысячи тонн, на общую сумму 208 млн. рублей.

Зарубежные поставщики проклеивающих составов для производства картона выдают стабильное качество и аккуратные поставки, с этим спорить бессмысленно. Но за это качество потребителю приходится платить в европейской валюте.

Осмелимся предположить, что любому нормальному производителю хочется минимизировать издержки при сохранении качества выпускаемой продукции, свести к минимуму валютные, таможенные и логистические риски.

Во-первых, специалисты ИХТЦ провели детальное патентно-информационное исследования вопроса. Было выделено и проанализировано более 20 патентов. Вывод - технология производства полимерной дисперсии для проклейки картона обладает новизной и способна к правовой охране.

Во-вторых, рыночный анализ показывает, что спрос на проклеивающие составы для производства качественного и недорогого картона в России велик, и, судя по статистике последних лет, отрасль будет расти.

Нами подготовлен проект, проведены исследовательские работы в лаборатории, в т.ч. с участием ведущих специалистов профильных исследовательских центров (в том числе Северного (Арктического) федерального университета), разработана базовая технология.

Проведенные испытания показали, что разработанные проклеивающие реагенты для картона и бумаги по своим техническим характеристикам эквивалентны зарубежным образцам, при этом эффективная стоимость (на тонну продукта) ниже импортных проклеек в полтора-два раза, поскольку делается продукт полностью на отечественном сырье.

В настоящий момент есть все необходимые расчеты для масштабирования производства полимерных дисперсий в достаточных объемах, чтобы удовлетворить спрос российских производителей картона и бумажной упаковки.

Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!