Роль крахмала в ЦБП
 
Крахмал в целлюлозно-бумажной промышленности — не «вспомогательное» сырье, а один из ключевых инструментов управления прочностью, печатными свойствами и себестоимостью бумаги, картона и гофрокартона. Его тип, способ модификации и схема применения напрямую влияют на характеристики флютинга, лайнера и готового гофрокартона на всех этапах производственной и логистической цепочки.

В производстве бумаги и картона крахмал выступает как связующее, формирующее дополнительные водородные связи между целлюлозными волокнами и повышающее сопротивление разрыву, продавливанию и излому.
При правильном подборе крахмала растут жёсткость и упругость листа, снижается пылимость поверхности и улучшается проклейка, что важно для печатных видов бумаги, упаковочных марок и гофрокартона.
Одновременно крахмал влияет на удержание мелкого волокна и минеральных наполнителей, что позволяет оптимизировать рецептуру полуфабриката и снизить долю дорогих волокнистых компонентов без потери требуемых эксплуатационных показателей.

Основные группы крахмала: нативный и модифицированный

В целлюлозно-бумажной промышленности используют как нативные крахмалы (кукурузный, картофельный и другие), так и модифицированные формы с измененными реологическими и адсорбционными свойствами.
Нативный кукурузный и картофельный крахмал применяют прежде всего для повышения прочности в сухом состоянии, улучшения связей между волокнами и снижения пыления поверхности, особенно в упаковочных, мешочных и гофрокартонных марках.
Модифицированные крахмалы (катионные, окисленные и др.) позволяют дополнительно управлять вязкостью клейстеров, зарядом макромолекул и адгезией к волокну, что открывает более широкий диапазон технологических схем проклейки и удержания наполнителей.

Катионный крахмал: удержание и прочность

Катионный крахмал получают введением в макромолекулу нативного крахмала функциональных групп с положительным зарядом (аммонийных, аминных и др.), часто на основе реагента CHPTAC.
Положительный заряд обеспечивает адсорбцию катионного крахмала на отрицательно заряженном целлюлозном волокне и минеральных наполнителях, что повышает степень их удержания в бумажной массе и уменьшает потери со сточными водами.
В промышленных исследованиях показано, что модифицирование карбонатных наполнителей катионным крахмалом может увеличивать их удержание в композиции бумаги с порядка 55–65% до более 80%, при сохранении или росте показателей прочности и печатных свойств.
Для бумагоделательных машин катионный крахмал используют преимущественно при внутримассной проклейке: он вводится в разбавленную бумажную массу, повышает скорость обезвоживания и сопротивление листа продавливанию и излому при умеренном расходе (единицы килограмм на тонну бумаги).

Окисленный крахмал: поверхностная проклейка и печатные свойства

Окисленный крахмал получают, как правило, гипохлоритной или другой окислительной обработкой нативного крахмала, в результате чего образуются карбоксильные группы и снижается молекулярная масса.
Такие продукты образуют низковязкие высокодисперсные растворы с высокой адгезией, глубже проникают в поры бумаги и формируют более прочную пленку на поверхности листа по сравнению с нативным крахмалом.
По данным справочников по наилучшим доступным технологиям, до 60% объёма модифицированных крахмалов в ЦБП приходится именно на окисленные формы, которые широко применяют как основное связующее при поверхностной проклейке печатных видов бумаги.
Поверхностная проклейка окисленным крахмалом через клеильный пресс перед последней сушильной группой позволяет снизить пылимость и выщипывание при печати, стабилизировать впитываемость красок и повысить устойчивость физических свойств бумаги при старении.

Связь крахмала с характеристиками гофрокартона

В производстве флютинга, лайнера и картона для плоских слоев гофрокартона крахмал используется как в массе, так и при поверхностной проклейке, влияя на сопротивление продавливанию, торцевому сжатию и излому.
Для флютинга важны реологические свойства клейстеров и способность формировать прочные клеевые швы между гофрой и лайнером: крахмал должен обеспечивать стабильное качество склейки при колебаниях температуры и скорости машины.
Лайнеры и тест-лайнеры требуют баланса между сухой прочностью, жесткостью и печатными свойствами, поэтому сочетание нативного крахмала с катионными и окисленными формами позволяет адаптировать композицию под конкретный класс прочности гофрокартона и вес упаковываемого груза.
Для гильзового и коробочного картона крахмал дополнительно влияет на кольцевую жесткость и устойчивость к локальным нагрузкам, что критично для тяжелой упаковки и многоярусного хранения на складе и в паллетах.

Выбор вида крахмала с учётом задач производства

При выборе сырья предприятия ЦБП ориентируются на несколько групп параметров: тип волокон (первичная и вторичная целлюлоза), содержание наполнителей, требуемые показатели прочности и печатные требования к конечной продукции.
Нативные крахмалы целесообразны там, где ключевую роль играет повышение сухой прочности и жесткости при минимальной сложности рецептуры, например в мешочной бумаге и массовых упаковочных марках.
Катионный крахмал рационален в композициях с высокой долей минеральных наполнителей и макулатурного волокна, когда требуется максимальное удержание дисперсной фазы и снижение потерь по стоку.
Окисленный крахмал — основной инструмент для тонкой настройки поверхностной проклейки, регулирования впитываемости красок и долговечности печатной продукции, включая офсетные и упаковочные виды бумаги.

Закупка крахмала: себестоимость против скрытых потерь

Ориентация только на низкую цену тонны или килограмма крахмала без учёта его функциональных характеристик и совместимости с существующей рецептурой полуфабриката приводит к скрытым потерям на уровне всего производственного цикла.
Слабое связующее или неверно подобранный тип крахмала могут вызвать снижение прочности, рост пылимости, ухудшение печати и нестабильность проклейки, что выражается в дополнительном браке, пересорте и увеличении расходов на корректирующие меры.
Напротив, корректный выбор нативного, катионного и окисленного крахмала под конкретную линейку продукции позволяет одновременно повысить эксплуатационные свойства бумаги и гофрокартона и оптимизировать структуру себестоимости за счёт лучшего удержания наполнителей и снижения доли дорогого волокна.

Цифровизация закупок крахмала: возможности «Енода»

На практике сопоставить предложения по крахмалу через разрозненные КП, письма и звонки трудно: различные поставщики по-разному описывают модификацию, степень замещения, реологические и адсорбционные свойства продукта, что мешает объективному сравнению.
Тендерная площадка «Енода Тендер» позволяет перевести закупку крахмала в прозрачный цифровой формат: заказчик может выбрать тип крахмала (нативный, модифицированный), область применения (внутримассовая или поверхностная проклейка), требования к прочности, удержанию и печатным свойствам конечной продукции.
В рамках единого технического задания участники тендера предоставляют сопоставимые данные по продукту, что дает возможность сравнивать не только цену, но и целесообразность применения конкретного вида крахмала для заданной бумажно-картонной линейки и гофропроизводства.