Еще добавки?!

Непростая ситуация сложилась для российских производителей гофрированного картона в настоящее время, что обусловлено следующими тенденциями:
•    запуск новых гофроагрегатов и модернизация существующих производств(см. таблицу);
•    рост цен на макулатуру за последний год более чем на 50% и отсутствие возможности компенсировать увеличение себестоимости производства повышением отпускных цен на гофрокартон[1].

В отсутствие реального развития рынка (экономики) в России наблюдается резкое снижение динамики роста производства гофропродукции – до 2,3%. На ближайшие годы прогнозируется темп прироста рынка гофроупаковки 2,5%; при этом суммарные мощности производства увеличатся на 7% [2]. Прямым следствием вышеуказанных тенденций является повышение конкурентной борьбы между производителями гофротары в условиях ее перепроизводства.

Очевидно, что в этих обстоятельствах ключевыми факторами сохранения своих позиций на рынке для гофровиков являются оптимизация производства и повышение его экономической эффективности за счет совершенствования технологии, экономии материалов и энергоресурсов.

Дополнительной возможностью упрочить свои позиции является формирование, освоение и наполнение новых ниш на рынке таро-упаковки. «Продвинутые» компании – производители гофропродукции – разрабатывают свою стратегию развития рынка упаковочных материалов из гофрокартона, активно навязывая (в хорошем смысле этого слова) новые виды гофроящика с заданными свойствами: с влагостойким клеевым соединением и барьерными свойствами, в том числе паро-, водо-, жиронепроницаемостью [3]. С целью повышения срока хранения пищевых продуктов предлагается упаковка из гофрокартона с антибактериальными и антиоксидантными свойствами. Заявлено производство гофроящика с огнестойкими (огнеупорными) свойствами. Существует BSD-упаковка – гофроупаковка, не накапливающая статического электричества [4]. Важно отметить, что все вышеперечисленные свойства гофрокартона обеспечиваются применением химикатов без ущерба для последующей (после использования) переработки гофроупаковки в качестве макулатуры. Придание различного рода потребительских свойств гофрированному картону осуществляется, как правило, поверхностной обработкой плоского слоя в клеильном прессе БДМ, что дает дополнительные преимущества производителям, имеющим полный цикл производства: бумага для гофрирования/картон для плоских слоев / гофрированный картон. Тем не менее, предприятия, у которых есть только гофроагрегаты, также имеют немалый потенциал для расширения ассортимента выпускаемой продукции и повышения эффективности.

Традиционная технология выработки гофрированного картона, в отличие от технологии изготовления бумаги и картона, достаточно ограничена в использовании химических вспомогательных средств (ХВС): список применяемых химикатов исчерпывается нативным крахмалом, каустиком и бурой. Дополнительно в летнее время для подавления развития бактерий в крахмальном клее могут применяться биоциды (консерванты). Предприятия с небольшими объемами производства применяют модифицированные крахмалы-носители (Carrier starch).

В этой связи целесообразно обратиться к опыту применения добавок к крахмальному клею производства компании Ingredion Incorporated Inc. (США). Ingredion Incorporated Inc. образована в 2011 году слиянием двух крупнейших производителей крахмалов и крахмалопроизводных: компании Corn Products International и компании National Starch. Для того чтобы охарактеризовать масштаб и компетентность Ingredion, достаточно сообщить, что до объединения Corn Products International обеспечивали крахмалом более 50% производителей гофрокартона в Северной Америке (Канада, США и Мексика). Доля Северной Америки в производстве гофротары во всем мире составляет около 30%; легко подсчитать, что около 15-20% мирового объема гофрированного картона склеивается крахмалом от Ingredion.

Будучи признанным лидером среди поставщиков нативного крахмала и модифицированных крахмалов-носителей для гофрированного картона, компания Ingredion также обеспечивает производителей полным спектром влагоупрочняющих смол и функциональных добавок для придания новых свойств гофроупаковке и снижения себестоимости продукции. Серия продуктов Coragum™ (от Сorrugated – гофрированный и Gum–смола) дает возможность решать практически все проблемы, встречающиеся в производстве гофрированного картона (рис. 1).

Смолы и добавки Coragum

Самый большой недостаток гофрокартона – его способность впитывать в себя влагу (воду). Относительно высокая влажность и непосредственный контакт с водой резко ослабляют его прочность, в том числе по клеевому соединению. Являясь экологичным и эффективным сшивающим агентом крахмала, влагоупрочняющая смола Coragum WP-50 придает необходимую влаго- и водостойкость клеевому соединению, обеспечивая сохранение целостности гофрокартона и формы упаковки в условиях повышенной влажности и перепадов температуры. 

Линия продуктов Coragum включает функциональную добавку Coragum PA-15, разработанную для улучшения склеивания гофрированного слоя и лайнера. Таким же свойством обладает функциональная смола Coragum PR-20, оптимизирующая процесс производства за счет увеличения прочности склейки гофрированного картона, повышения скорости гофроагрегата и улучшения качества гофрокартона при одновременном придании водостойкости клеевому соединению. Указанные продукты «нацелены» на максимальное упрочнение сырой (влажной) склейки – Green Bond, а также на улучшение склеивания трудносклеиваемых «тяжелых» целлюлозных, мелованных и других специализированных лайнеров высокого качества. Высокоэффективная химическая природа этих добавок дает синергетический эффект при их взаимодействии с крахмалом и бурой, обеспечивая отличную структуру и липкость крахмального клея, прочность клеевой пленки без негативного влияния на вязкость клея при его хранении.

Для особых случаев компанией Ingredion разработаны и предлагаются другие, не менее интересные и эффективные продукты. Например, добавка CoragumPT для улучшения смачивания крахмальным клеем поверхности лайнера и флютинга (особенно лайнеров и флютинга из целлюлозы и полуцеллюлозы с низким значением впитываемости при одностороннем смачивании (Cobb), а также «плотных» мелованных лайнеров и лайнеров с другими покрытиями). Сoragum PT усиливает впитывание (пенетрацию) клея в структуру гофрированного и покровных слоев и обеспечивает проникновение клея на глубину (примерно 25% от толщины флютинга и лайнера), требуемую для достижения качественной склейки [ 5 ].

Другая добавка-пеногаситель Coragum DF разработана для снижения пенообразования и улучшения нанесения крахмального клея на вершинки гофровна высокоскоростных гофроагрегатах последнего поколения. 

Для контроля кальциевых отложений, образуемых солями жесткости воды, используемой для приготовления крахмального клея, разработан комплексообразователь Coragum C80, предотвращающий «обрастание» поверхностей миксеров, насосов, трубопроводов и клеенаносящих валов и способствующий увеличению их срока эксплуатации.

Дополнительно для оптимизации процесса производства разработаны новейшие добавки Coragum, снижающие затраты на склеивание за счет снижения сухого остатка и минимизации нанесения клея без ухудшения качества склейки. Добавки первого поколения, снижающие расход крахмала, обеспечивали необходимую вязкость клея, но при этом снижали его липкость. Представители новейшей генерации – функциональная добавка Coragum HS-30 и функциональная смола Coragum PR-Xtreme (смесь влагоупрочняющей смолы и функциональной добавки) – дают возможность снизить сухой остаток крахмального клея на 15% и более, улучшая при этом интрамолекулярную структуру клея и его пленкообразующую способность (рис. 2). Обеспечивая нанесение более однородной пленки, эти продукты дают возможность снизить расход клея без ухудшения качества клеевых полосок. В результате улучшается прочность склейки всех марок картона, что дает возможность повысить скорость гофроагрегата на 50% при производстве пяти- и семи-слойного гофрокартона. 

Таким образом, добавки CoragumHS-30 и CoragumPR-Xtreme не только снижают сухой остаток крахмального клея, но и повышают сопротивление гофрированного картона расслаиванию (PAT), в отличие от добавок для снижения сухого остатка, предлагаемых ранее. Последние, обеспечивая снижение расхода крахмала, «конкурировали» с клеем за воду и ухудшали его липкость. В итоге происходило ослабление склейки и увеличение брака по этой причине. 

Coragum HS-30 и Coragum PR-Xtreme, напротив, снижают отбраковку гофрокартона по причине плохой склейки и оптимизируют потребление крахмала [6].

Выводы
1.    Для сохранения позиций на рынке в условиях усиления конкуренции производителям гофрокартона необходимо совершенствовать технологию, повышать качество продукции и предлагать потребителям гофроупаковку с новыми функциональными свойствами.
2.    Влагоупрочняющая смола Сoragum WP-50 обеспечивает высокие значения водостойкости клеевого соединения гофрокартона и способствует сохранению его прочности и жесткости в условиях повышенной влажности, что актуально при упаковке фруктов, овощей и продуктов, подвергаемых замораживанию и/или охлаждению.
3.    Функциональные смолы Coragum PR-20 и Coragum PR-Xtreme, помимо придания водостойкости клеевому соединению, улучшают влажную склейку, что дает возможность повысить скорость выработки пяти- и семи-слойного гофрокартона. Отмечено, что Coragum PR-Xtreme ускоряет процесс отлежки гофрокартона, давая возможность перерабатывать заготовку практически «с колес», без потери марки гофрокартона.
4.    Пенетрант Coragum PT усиливает впитывание клея в лайнер и флютинг из целлюлозы и улучшает их склеивание. При испытаниях Coragum PT установлено повышение сопротивления расслаиванию гофрокартона (РАТ) на 25%.
5.    Функциональные добавки Coragum PA-15 и Coragum HS-30 – это перспективные химикаты, особенно в производстве пяти- и семислойногогофрокартона на современных высокоскоростных агрегатах.
6.    Пеногаситель Coragum DF и комплексообразователь Coragum C80 улучшают качество клеевых полосок, способствуя эффективной склейке гофрокартона. Coragum C80 снижает отложение солей жесткости на оборудовании и увеличивает срок его службы. Стаильский С. С., к.т.н., Воробьева О. В., к.т.н., ООО «Бэстхем»