Российские целлюлозно-бумажные комбинаты столкнулись с дефицитом проклеивающих агентов из-за остановки европейских поставок и некачественных поставок из Китая. Помимо вопроса качества остро встал вопрос логистики. Отрасль столкнулась с необходимостью восстановить процессы гидрофобизации бумаги, опираясь исключительно на доступное внутри страны сырье. В ответ российские технологи из компании АКТО синтезировали три проклеивающих агента, полностью исключающих применение галогенированных соединений. В основе разработок — высшие α-олефины производства СИБУР, органические дикарбоновые ангидриды и модифицированная живичная канифоль.
Переход на локализованную химию позволяет решить указанные проблемы. Как отмечает основатель компании АКТО Артем Пермяков, использование отечественных α-олефинов и органических дикарбоновых ангидридов дает возможность специалистам компании синтезировать проклеивающие агенты на месте, исключив зависимость от европейских поставщиков.
ОКД: жидкий аналог воска АКД с проклейкой на накате и без риска гидролиза
Классический алкилкетендимер (АКД) традиционно поставляется в виде твердого воска, который необходимо нагревать до 70–80°C перед приготовлением эмульсии на его основе. Российский олефин катионной димеризации (ОКД) решает эту инфраструктурную задачу на этапе синтеза. Продукт получают из фракций α-олефинов С14–С18 (производство СИБУР) и органических дикарбоновых ангидридов посредством катионной олигомеризации. Полученный реагент сохраняет вязкотекучесть при +20…+25 °C, что позволяет работать с ним стандартными насосами без терморубашек и теплых складов.
Технология применения АКВАСАЙЗ OKD:
- перекачка воска происходит в водный раствор катионного крахмала с концентрацией от 3 до 6%;
- размер дисперсных частиц после прохождения через смесительную станцию достигает от 0,5 до 2,0 мкм;
- созревание гидрофобной пленки на накате картоноделательной машины завершается за часы вместо нескольких суток.
Технология обеспечивает формирование дисперсии с размером частиц 0,5–2,0 мкм и электрокинетическим потенциалом +30…+50 мВ, что гарантирует плотное электростатическое притяжение мицелл к отрицательно заряженной целлюлозе.
Готовый продукт под названием АКВАСАЙЗ OKD демонстрирует эффективность на уровне европейских аналогов.
Главное технологическое отличие — скорость закрепления: гидрофобная пленка созревает непосредственно на накате бумагоделательной машины. Это исключает многодневное ожидание вызревания и устраняет риск «расклея» при неполной реакции. При этом активная основа остается стабильной при хранении и транспортировке: продукт сохраняет все свойства после полного цикла заморозки-разморозки, что снимает жесткие требования к зимнему хранению.
Продукт не дает «скользящего эффекта», что расширяет область применения: ОКД подходит для мешочной бумаги, гофрокартона, а также беленой писчей и банкнотной бумаги. Приготовление эмульсии гибко встраивается в действующие процессы: используется горячий способ с катионным крахмалом (70–80 °C) или холодный — с полимерным фиксатором.
Стерические препятствия вокруг ангидридного цикла снижают подвижность молекул, продлевая срок жизни эмульсии. Операторы дозируют жидкость насосами напрямую из кубовой емкости, смешивая с крахмалом после кукера.
Российский ASA: стабильная дисперсия с гарантированной активностью
Традиционный синтез ASA опирается на гетерогенные цеолитные катализаторы, которые требуют сложной стадии фильтрации и приводят к потерям сырья на реакционных решетках.
Кроме того, импортные реагенты ASA часто поставляются без контроля молекулярной массы основного действующего вещества, что приводит к быстрому гидролизу эмульсии, сразу через несколько минут после ее приготовления. Это требует организации сложной схемы контроля приготовления и подачи эмульсии и создает риск брака из-за потери активности реагента.
Российская технология решает эту проблему на этапе синтеза. Вместо гетерогенных цеолитных катализаторов, которые требуют фильтрации и оставляют механические примеси, используется гомогенный каталитический комплекс. Он работает в объеме реакционной массы, обеспечивая конверсию 70–80% без образования осадка. Результат — чистый продукт, который не загрязняет оборудование и не теряет активность при хранении.
Отсутствие механических примесей от цеолитов резко повышает гидролитическую стабильность эмульсии: капли активного вещества не коалесцируют и не выпадают в осадок, сохраняя реакционную способность до момента контакта с волокном. Продукт поставляется в жидкой форме при комнатной температуре, что упрощает дозирование и логистику.
Российский ASA от компании АКТО с торговым названием АКВАСАЙЗ AS сохраняет высокую реакционную способность в широком диапазоне pH и температур, что делает его универсальным для различных видов волокна и наполнителей.
Жидкая канифоль АКВАСАЙЗ К: нейтральная проклейка без агрессивных коагулянтов
Традиционные канифольные клеи гидрофобизируют бумагу строго в кислой среде при показателях pH 4,5-5,5 с обязательным добавлением сульфата алюминия. Жидкая канифоль АКВАСАЙЗ К фиксируется на волокне без применения квасцов и не кристаллизируется при охлаждении, сохраняя работоспособность при +5°C.
Реагент фиксируется на волокне в нейтрально-щелочной среде (pH 6,5–8,0) без использования токсичных коагулянтов. Это исключает дополнительную коррозию элементов БДМ, предотвращает деградацию целлюлозного волокна и повышает безопасность условий труда.
Расход сухого вещества снижается до ~2,5 кг/тонну готовой продукции против ~10 кг/тонну для классической канифоли. Проклейка завершается за 6 часов на накате, а полная совместимость с карбонатом кальция позволяет использовать дешевый мел в качестве наполнителя. Интеграция в производство происходит без изменения базовой рецептуры: эмульсию готовят с использованием того же катионного крахмала, который уже применяется на фабрике для укрепления бумаги.
Научно-техническая значимость
Переход на отечественные проклеивающие агенты снимает системные ограничения, характерные для традиционных решений. Вместо семидневного ожидания созревания проклейки клея АКД и обязательного нагрева воска до 70–80°C фабрики получают реагенты, работающие «на накате» при комнатной температуре. Отказ от сульфата алюминия при использовании канифольной проклейки устраняет риски коррозии оборудования и деградации волокна, а переход от твердой канифоли и нестабильных товарных форм эмульсий к жидким концентратам — снимает требования к теплым складам и сложной логистике.
Локализация синтеза на заводе С6 в Республике Марий Эл обеспечивает готовность заказа за 4 дня, стабильность партий и независимость от санкционных ограничений. Предсказуемая себестоимость, снижение расхода активного вещества до четырех раз и возможность полной заморозки реагентов без потери свойств формируют новую экономическую модель гидрофобизации, адаптированную под реальную инфраструктуру российских ЦБК.
Разработанные решения демонстрируют три принципиальных достижения российской прикладной химии.
Во-первых, полный отказ от галогенированных реагентов и трихлорфосфора переводит синтез в экологичный и безопасный формат, снимая зависимость от ограниченных сырьевых цепочек.
Во-вторых, стабилизация реакционных центров через молекулярный дизайн и стерическую защиту позволяет продлить срок жизни эмульсий в водной среде без применения сложных импортных стабилизаторов.
В-третьих, все три агента адаптированы под существующую инфраструктуру ЦБК: они интегрируются в действующие узлы приготовления химикатов без капитальной модернизации линий, что снижает порог внедрения и позволяет масштабировать технологии в кратчайшие сроки.
Технологии прошли апробацию на пилотных линиях: показатели проклейки по методу Кобба соответствуют уровню зарубежных аналогов. В формате открытого технологического трансфера предприятия отрасли могут интегрировать решения в текущие процессы, сохраняя базовую рецептуру массы и операционную стабильность производства.