Представьте себе, что старая картонная коробка, в которой вы недавно получили доставку, снова становится упаковкой или газетой. В процессе переработки старой упаковки (известной как макулатура или старые гофрокартонные контейнеры) возникает серьёзная проблема: волокна бумаги собираются в комки, называемые флоками. Эти комки ухудшают прочность и качество новой бумаги.

Флоки — это небольшие комки из волокон целлюлозы, которые образуются при переработке бумаги. Во время перемалывания волокна сцепляются между собой и образуют комки. Это полезно на начальном этапе, потому что волокна лучше измельчаются. Однако если комки остаются в бумаге до самого конца, они ослабляют её прочность и однородность. Это приводит к тому, что бумага становится менее качественной и требует больше энергии и сырья для её производства.

Учёные и инженеры разработали технологию дефлоккуляции (от англ. defloccing) — это особая зона в оборудовании для переработки бумаги, где комки разрушаются за счёт сильного механического воздействия сразу после этапа перемалывания. Эта технология, известная под торговой маркой D-FLOC-IT, была успешно применена сначала для древесины с длинными волокнами, а затем стала использоваться и для переработки макулатуры.

Суть технологии проста: после измельчения бумага проходит через зону с высокими сдвиговыми усилиями, где комки эффективно разбиваются на отдельные волокна. Это делает бумагу прочнее и сокращает затраты энергии на её производство.

Эксперименты проводились прямо на бумажных фабриках. Важное преимущество таких испытаний — реальная оценка, поскольку в лаборатории сложно воспроизвести условия настоящего производства. Испытания показали, что дефлоккуляция помогает сократить потребление энергии на переработку макулатуры на 15–30% и существенно улучшает качество бумаги.

Например, на одной из фабрик (см. рис. 1) использование дефлоккуляторов позволило снизить энергопотребление на 0,59 лошадиных сил на тонну (л.с./тонна), а при одновременном использовании двух дефлоккуляторов эффект почти удвоился.

Рисунок 1. Для самых тяжелых сортов (34 фунта) расход энергии снижается на 0,59 лошадиных сил на тонну в день (л.с./тонна).

Преимущества дефлоккуляции проявляются не только в экономии энергии. Бумага, полученная с помощью этой технологии, становится прочнее и однороднее, что особенно важно для упаковочных материалов и гофрокартона. При этом внедрение дефлоккуляторов не требует значительных затрат и рисков, поскольку зоны разрушения комков устроены так, чтобы не возникало засоров оборудования.

Влияние на качество продукции

Используя дефлоккуляцию, производители отметили улучшения в нескольких ключевых параметрах бумаги:
- Повышение прочности на сжатие (индекс STFI)
- Улучшение однородности структуры бумаги
- Снижение затрат на производство

Эти изменения делают технологию особенно привлекательной для фабрик, производящих бумагу и картон на основе переработанной макулатуры, позволяя повысить конкурентоспособность и устойчивость производства.

Исследователи предлагают продолжить изучение эффекта дефлоккуляции и искать оптимальные условия её применения. Особенно перспективной выглядит возможность комбинировать дефлоккуляцию с другими инновациями в области переработки бумаги, такими как фракционирование волокон и гомогенизация.

Таким образом, дефлоккуляция открывает новый путь для более эффективного и экономичного производства переработанной бумаги, помогая сохранить природные ресурсы и снизить нагрузку на окружающую среду.