Утилизация бытовых отходов является одной из актуальных проблем XXI века. Под прессом общественного протеста захоронение твёрдых бытовых отходов на свалках становится непопулярным. В связи с этим актуальным становится разработка новых композиционных материалов на основе отходов различных материалов.
Производство многих видов упаковочных бумаг и картонов, как, например, картона для плоских слоев, бумаги для гофрирования и оберточной бумаги предусматривает использование макулатуры в качестве основного сырья. Этот ассортимент требует наименьших затрат на тонну продукции. Чтобы применять макулатурную массу в широком ассортименте целлюлозно-бумажных изделий, ее необходимо подвергать глубокому облагораживанию с высокой степенью восстановления бумагообразующих свойств, что требует больших капиталовложений. Материалы, получаемые из такого сырья, не имеют достаточного уровня прочности, жесткости и чистоты поверхности.
Применение химических вспомогательных веществ для восстановления и улучшения бумагообразующих свойств волокнистого сырья, особенно вторичного, используемого в производстве бумаги и картона, особенно актуально для российской бумажной промышленности по экономическим причинам. В настоящее время у большинства небольших и средних предприятий, выпускающих тестлайнер и флютинг и тароупаковочные виды бумаги, отсутствуют средства для комплексной замены или модернизации оборудования для подготовки макулатурной массы и изготовления из нее продукции. Поэтому химические добавки и особенно связующие вещества играют в повышении качества продукции из 80-100 % -ной макулатуры решающую роль
Гидрофобизирующие проклеивающие материалы: обычная и модифицированная канифоль; парафин; горный воск; стеараты; силиконы; битум; латекс; синтетические клеи на основе димеров алкилкетенов; квилон и некоторые другие .
Эти вещества придают бумаге нужную степень гидрофобности, снижают ее способность поглощать воду и делают бумагу пригодной для письма чернилами, однако они (за исключением латексов и битумов, которые обладают связующими свойствами) не увеличивают, а даже несколько снижают механическую прочность сухой бумаги . К числу связующих проклеивающих материалов относятся:
крахмал, его производные (модифицированный крахмал);
животный клей;
казеин,
соевый протеин;
производные целлюлозы (карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза), некоторые растительные камеди (манногалактаны);
жидкое стекло; синтетические полимеры – поливиниловый спирт, поливинилацетат, полиакриламид, альгинаты, и другие .
К этим же проклеивающим материалам относят также «влагопрочные», мочевино- формальдегидные смолы, придающие бумаге прочность не только в сухом, но и во влажном состоянии. Большинство связующих проклеивающих материалов – гидрофильные органические коллоиды, они имеют сродство к целлюлозному волокну и поэтому связывают между собой волокна, повышая прочность бумаги .
Одним из основных вспомогательных веществ в бумажной промышленности является крахмал. Это связано как с его уникальными функциональными свойствами, так и с низкой ценой, возобновляемостью сырьевых ресурсов и экологической чистотой. При этом в производстве бумаги и картона все больший удельный вес занимают модифицированные крахмалы (катионный и анионный).
Настоящее время нативный крахмал в качестве связующего применяется крайне редко из-за присущих ему недостатков, отмеченных выше. Его повсеместно заменили модифицированными крахмалами различного вида.
Исследованиями доказано, что и на основе крахмала можно создать полиэлектролитные флокулянты, если ввести в макромолекулы амилозы и амилопектина ионизируемые группы. Одновременно было установлено, что обработка крахмала окислителями, ферментами, прививка карбоксиметильных, карбонатных и оксипропильных групп могут существенно улучшить функциональные свойства нативного крахмала при склеивании, использовании для поверхностной проклейки и в качестве связующего в меловальных пастах. Так, возникло целое направление промышленности – создание и производство высокоэффективных, отвечающих экологическим требованиям модифицированных крахмалопродуктов, предназначенных для целлюлозно-бумажного производства.
Таким образом, катионно-модифицированные крахмалы позволяют создавать новые высокоэффективные композиции бумажной массы и являются наиболее актуальным и перспективным проклеивающими материалами, используемые в современном бумажном и упаковочном производстве.
