ПРИМЕНЕНИЕ КРАХМАЛА


Растения, являющиеся источниками крахмала, всегда были важной частью рациона питания человека, дающей 70-80% потребляемых калорий. Благодаря широкой распространённости этих растений, а также из-за низкой стоимости, лёгкости модификации и возобновляемости источников нашлось много способов непищевого применения крахмала. В настоящее время крахмал используется в адгезивах, связующих, покрытиях, пенах, наполнителях, флокулянтах, пластиках, клеях и модификаторах вязкости.

Крупнейшим потребителем крахмалов является бумажная промышленность, получающая более 60% всего производимого крахмала. Ещё 15% использует пищевая промышленность и столько же - все остальные, вместе взятые, потребители. Адгезивы на основе крахмала составляют приблизительно 60% от общего количества натуральных адгезивов. В последние два десятка лет пластики на основе крахмала нашли применение в качестве упаковочных материалов, плёнок для мульчирования и составов для изготовления одноразовых изделий.
(По материалам статьи "Native starch; uses of" Lawton Jr, John)


Бумажная промышленность.
Текстильная промышленность.
Пищевая промышленность.
Производство клея.




Производство гофрокартона

Гофрированный картон предназначен для изготовления разнообразной упаковки. Несмотря на то что в последнее время наблюдается вытеснение гофрокартона полимерными материалами в некоторых сегментах упаковочной отрасли, гофрокартон остаётся незаменимым там, где необходимо обеспечить жёсткую форму упаковки.

Основное сырье и материалы для производства гофрокартона:

  • -картон для плоских слоёв плотность 150-235 г/м2, бурый, облачный белый.
  • -бумага для гофрирования плотностью 80-160г/м2


В зависимости от высоты профиля различают 4 типа гофров:
  • А: 4,4-5,5 мм
  • В: 3,2-4,4 мм
  • С: 2,2-3,2 мм
  • Е (микро): 1,1-1,6 мм


  • -клей крахмальный или силикатный.

Сырье (картон для плоских слоёв и бумага для гофрирования) проходит процесс кондиционирования в помещениях с температурой не ниже 15 °C в течение 12-24 часов. Кондиционирование (и дальнейшее нагревание) способствует выравниванию влажности бумаги для гофрирования и картона для плоских слоёв, что приводит к улучшению склейки между слоями.
Рулоны картона и бумаги устанавливаются на размоточном станке (раскате). Полотно бумаги с раската поступает на нагретые гофровалы с заданным типом профиля. Нагрев гофровалов обеспечивает стабильное и полное формирование гофров по высоте.
На вершины гофров клеевым валом наносится необходимое количество клея, которое регулируется изменением положения дозирующего вала. Здесь же происходит совмещение полотна картона с гофрированным полотном бумаги, который прижимным валом приклеивается к вершинам гофра. Это завершающее действие по производству двухслойного гофрокартона.
В случае изготовления более прочного материала 2-слойный гофрокартон по наклонному транспортёру подаётся на накопительный мост и далее в клеильную машину. Клей наносится на свободную сторону гофров и происходит подклейка второго плоского слоя картона, подаваемого с размоточного устройства.
При транспортировке 3-слойного гофрокартона по плитам сушильного стола происходит склеивание и подсушка гофрополотна до заданной влажности.
После сушильного стола 3-слойный гофрокартон проходит охлаждающую часть линии и подаётся в секцию продольно-поперечной резки, где картон раскраивается и рилюется вдоль полотна в соответствии с картой раскроя и режется на листы.
Листы укладываются в кипы. По мере остывания клеевой шов сохраняет некоторое время липкость и в кипе происходит повторное склеивание случайно отошедших друг от друга слоёв бумаги и картона, тем самым предотвращается процесс отслоения.
Силикатный клей в настоящее время при производстве гофрокартона используется всё реже. Силикатный клей имеет ряд существенных недостатков:
  • -время варки силикатного клея до 6 часов;
  • - норма расхода 90 г на м2 (крахмального клея - 75 г на м2);
  • - температура склейки 190-195 °C (при использовании крахмального клея рабочие узлы, такие как утюги, гофровалы, сушильные плиты, имеют температуру не более 130 °C);
  • - длительное время сушки клеевого шва;
  • - гофрокартон получается очень жесткий, это приводит к тому, что быстро тупятся ножи режущего оборудования;
  • - клеевой шов хрупкий, что ухудшает качество тары;
  • - вреден для здоровья (пыль, содержащая двуокись кремния, относится к веществам 3-го класса опасности, вызывая раздражение кожного покрова и слизистых оболочек).


Крахмальный клей получил наибольшее распространение при производстве гофрокартона.
Основные компоненты крахмального клея: вода, крахмал, щелочь (гидроксид натрия), бура (тетраборат натрия). При нагревании водный раствор крахмала образует клейстер. Температура клейстеризации зависит от сырья крахмала. Картофельный крахмал имеет температуру клейстеризации 58 °C, кукурузный - 75-80 °C, тапиоковый - 76-83 °C, пшеничный - 74 °C. Образование крахмальных клейстеров возможно без повышения температуры. Использование щелочи как дополнительного реагента приводит к существенному снижению температурного порога перехода в клейстеризированное состояние. Несмотря на разнообразие видов крахмала основным сырьем для крахмального клея является кукурузный крахмал. Кукурузный крахмал обладает способностью образовывать стабильные высоковязкие клейстеры в щелочной среде. При концентрации щелочи в растворе 10 г/л кукурузный крахмал переходит в клейстер уже при комнатной температуре. Это свойство используется для получения крахмального стабилизатора при получении клея.
Итак, крахмальный клей состоит из двух составляющих: крахмального стабилизатора (вода-NaOH-крахмал-бура) и крахмальной суспензии (вода-крахмал). При смешивании стабилизатора (или щелочного крахмального клейстера) с крахмальной суспензией образуется устойчивая дисперсия крахмала. Клейстеризированные зёрна щелочного клейстера удерживают во взвешенном состоянии нераскрытые (неклейстеризированные) зерна крахмала суспензии. Можно сказать, что стабилизатор определяет характер нанесения клея на гофробумагу, а крахмальная суспензия - процесс склеивания.
Клейстеризация нераскрытых зерен суспензии происходит при прохождении гофрокартоном таких нагретых рабочих узлов, как сушильные плиты, утюги и пр. Введение буры обеспечивает повышение вязкости клея, его стабильность, а также эластичность и прочность клеевого шва.
Использование картофельного, а также пшеничного или ржаного крахмала для производства гофрокартона нетехнологично:
  • - их щелочные клейстеры имеют низкую вязкость, что приводит к некачественной проклейке (образованию зон вздутия);
  • - низкая температура клейстеризации щелочных клейстеров (ниже 48 °C) вызывает преждевременную клейстеризацию стекающих с очистителей излишков клея, вызывая образование «сосулек».
  • Ко всем перечисленным минусам применение пшеничного и ржаного крахмала для приготовления клея приводит к пенообразованию в клеевой ванне. Пенообразование связано с высоким содержанием белка в этих видах крахмалов.


Использование крахмальных клеев на основе кукурузного крахмала обладает целым рядом достоинств:
  • -доступность, экологичность сырья;
  • -низкая себестоимость продукции;
  • -низкий расход клея;
  • -стабильность готового клея при хранении в течение нескольких суток;
  • -высокая скорость гофроагрегата;
  • -хорошие механические и эксплуатационные показатели готовой продукции;
  • -оптимальный расход электроэнергии.