Сколько циклов переработки выдерживает картонное волокно

Картон часто называют одним из самых удобных материалов для повторной переработки. Использованную коробку можно распустить в воде, очистить полученную массу и снова изготовить из нее бумагу или упаковочный картон. Однако повторять этот процесс бесконечно не получится.

В популярных материалах обычно указывают, что целлюлозное волокно выдерживает от 5 до 7 циклов. В российских отраслевых публикациях встречается диапазон от 5 до 8 циклов, а отдельные эксперименты показывают возможность 8–12 повторных переработок. Европейские лабораторные исследования дают еще более высокий результат: при контролируемых условиях волокна перерабатывали более 25 раз без критической потери целостности.

На первый взгляд эти данные противоречат друг другу. На практике речь идет о разных условиях. Диапазон 5–8 циклов описывает промышленную переработку, где сырье загрязняется, часть волокон теряется, а оборудование оказывает на материал механическое воздействие. Показатель свыше 25 циклов получен в лабораторной среде, где состав массы, чистоту воды и потери сырья можно контролировать намного точнее.

Короткий ответ

В реальном производственном цикле картонное волокно обычно эффективно используется от 5 до 8 раз. При бережной переработке, применении проклеивающих и упрочняющих составов количество циклов может увеличиваться примерно до 10–12.

Более 25 циклов технически возможны в лабораторных условиях, но эту цифру нельзя считать гарантированным сроком службы любой картонной коробки. В промышленности раньше самого волокна ограничивающими факторами часто становятся загрязнения, потери массы, требования к прочности и невозможность собрать весь использованный картон.

Иными словами, у картонного волокна нет строго установленного срока, после которого оно внезапно становится бесполезным. Его свойства ухудшаются постепенно.

Почему часто говорят именно о 5–7 циклах

Цифра 5–7 получила широкое распространение не случайно. Она достаточно точно описывает количество повторных переработок, после которых становится сложно выпускать продукцию прежнего качества без добавления первичной целлюлозы или специальных химических компонентов.

Американская ассоциация лесной и бумажной промышленности указывает, что переработанные бумажные волокна могут повторно использоваться от 5 до 7 раз. Российский экологический оператор приводит близкий диапазон: исследования физико-механических свойств гофрокартона показывают возможность примерно 5–8 циклов.

Но это не означает, что после седьмого цикла все волокна одинаково разрушаются. В бумажной массе одновременно находятся:

• длинные и относительно прочные волокна;

• короткие волокна, уже прошедшие несколько циклов;

• мелкие частицы, называемые фракцией мелочи;

• остатки наполнителей, краски, клея и покрытий;

• свежая целлюлоза, добавленная для восстановления прочности.

Поэтому в производстве оценивают не возраст отдельного волокна, а свойства всей волокнистой композиции.

Что происходит с волокном во время переработки

Для получения нового картона макулатуру измельчают и смешивают с водой. Волокна отделяются друг от друга, после чего массу очищают от пленки, скоб, клея, песка и других примесей. Затем волокнистую суспензию формуют, прессуют и высушивают.

Само нахождение в воде не является главной причиной ухудшения качества. Существенные изменения происходят во время размола, прессования и особенно при многократном высушивании.

Волокно хуже впитывает воду

Первичное целлюлозное волокно имеет пористую стенку и хорошо набухает в воде. Благодаря этому оно становится гибким и образует большую площадь контакта с соседними волокнами.

Во время сушки часть микроскопических пор закрывается. При следующем намокании они уже не восстанавливаются полностью. Такое явление называют ороговением, или хорнификацией волокна.

После нескольких циклов волокно удерживает меньше воды, становится жестче и хуже принимает форму соседних волокон. В результате площадь контакта между ними уменьшается, а связи в готовом картоне становятся слабее. Научные обзоры называют снижение способности к набуханию и потерю гибкости одними из основных необратимых последствий повторной сушки.

Снижается способность волокон соединяться

Прочность картона зависит не только от прочности каждого отдельного волокна. Не менее важно, насколько хорошо волокна соприкасаются и связываются между собой.

Свежие, гибкие волокна легче сплющиваются и образуют плотные участки контакта. Повторно высушенное волокно становится менее податливым. Из-за этого ухудшаются межволоконные связи, что влияет на сопротивление разрыву, продавливанию и сжатию.

Именно потеря способности к связыванию нередко оказывает большее влияние, чем простое уменьшение длины волокна.

Волокна укорачиваются, но не сразу

Распространенное объяснение звучит так: при каждой переработке волокна ломаются и становятся короче. Это верно лишь частично.

При обычном роспуске в воде повреждение может быть небольшим. Заметное укорачивание происходит в основном во время интенсивного повторного размола, очистки и других механических операций. Более жесткие и хрупкие вторичные волокна действительно легче повреждаются.

При этом научные данные показывают, что сокращение средней длины не всегда является главным источником потери прочности. В мягких лабораторных условиях длина может меняться незначительно, тогда как способность волокна набухать и образовывать прочные связи уже снижается.

Увеличивается количество мелких частиц

Поврежденные фрагменты волокон переходят во фракцию мелочи. Небольшое количество таких частиц может заполнять промежутки между крупными волокнами и улучшать поверхность картона.

Если мелочи становится слишком много, возникают другие проблемы. Масса медленнее обезвоживается, растет расход энергии на сушку, а прочность готового материала может снижаться. Часть мелких волокон уходит вместе с отходами очистки и сточной водой, поэтому общий выход пригодного сырья постепенно уменьшается.

Накапливаются посторонние вещества

В макулатурной массе могут присутствовать:

• печатные краски;

• клеевые составы;

• остатки скотча и этикеток;

• минеральные наполнители;

• парафин и воск;

• жир и пищевые загрязнения;

• частицы полимерных покрытий;

• вещества, придающие бумаге влагопрочность.

Часть примесей удаляется во время сортировки и очистки. Однако вместе с ними теряется и определенное количество пригодных волокон.

Поэтому реальный срок циркуляции картона зависит не только от состояния целлюлозы. Иногда чистое волокно еще можно использовать, но его извлечение из сложной многослойной упаковки становится технически невыгодным.

Как меняются основные свойства

Показатели не ухудшаются с одинаковой скоростью. Результат зависит от породы древесины, способа получения целлюлозы, интенсивности размола, температуры сушки и рецептуры картона.

У химической и механической древесной массы изменения могут проходить по-разному. Например, некоторые механические волокна после повторной обработки становятся более плоскими и способны формировать плотный лист. Поэтому отдельные показатели на ранних циклах иногда не ухудшаются или временно улучшаются. Универсальной шкалы, по которой каждый следующий цикл снижает прочность на одинаковый процент, не существует.

Условная картина по количеству циклов

Следующая таблица показывает общий принцип, а не обязательный сценарий для каждой партии сырья.

Российский эксперимент с гофрокартоном показал до восьми циклов для первичного волокна и до двенадцати при использовании внутримассной проклейки. Под циклом исследователи понимали полный переход от сырья к листовому материалу и обратно через роспуск, размол и повторный отлив.

Откуда появилась цифра «более 25 раз»

Исследования, на которые ссылается Европейская федерация производителей гофрокартона, показали, что волокна картона способны проходить свыше 25 лабораторных циклов без значительной потери целостности.

Эти результаты важны, поскольку доказывают: у целлюлозного волокна нет жесткого биологического или химического ограничения на уровне пяти или семи переработок. При мягком воздействии оно может служить намного дольше.

Однако в лабораторном эксперименте легче обеспечить:

• одинаковый состав сырья;

• бережный роспуск;

• низкий уровень загрязнений;

• возврат мелких волокон в массу;

• минимальные потери при очистке;

• стабильные условия прессования и сушки.

На промышленном предприятии картон поступает из разных источников. Он может быть влажным, загрязненным, ламинированным или смешанным с другими видами макулатуры. Поэтому лабораторный максимум нельзя напрямую переносить на каждую коробку, попавшую в контейнер.

Даже крупные производители, признающие возможность 25 циклов, указывают, что в массовом производстве практическим ориентиром остаются примерно 5–7 повторных использований.

Почему нельзя производить весь картон только из старой макулатуры

Для нормальной работы бумажного цикла требуется постоянное поступление первичной целлюлозы. Она компенсирует волокна, которые:

• ушли вместе с загрязнениями;

• стали слишком короткими;

• попали в неперерабатываемые изделия;

• были утрачены во время сбора и сортировки;

• использовались в санитарно-гигиенической бумаге;

• остались в книгах, документах и другой долго хранящейся продукции.

Первичные волокна также помогают поддерживать прочность упаковки. Это особенно важно для транспортных коробов, которые должны выдерживать штабелирование, удары, вибрацию и повышенную влажность.

Европейские отраслевые организации прямо указывают, что первичное и вторичное волокно не являются взаимоисключающими материалами. Они дополняют друг друга и вместе поддерживают замкнутый производственный цикл.

Можно ли продлить срок службы волокна

Количество полезных циклов можно увеличить. Для этого производители работают сразу в нескольких направлениях.

В первую очередь требуется качественная сортировка. Чистый сухой гофрокартон дает более стабильное сырье, чем смешанная макулатура с остатками пищи, пленки и клея.

Не менее важен щадящий размол. Слишком интенсивная механическая обработка восстанавливает часть способности волокон к связыванию, но одновременно повышает риск их разрушения и образования мелочи.

Дополнительно применяются крахмал, проклеивающие составы и вещества, повышающие сухую прочность. Они помогают компенсировать ослабление межволоконных связей. Еще один распространенный способ заключается в добавлении длинноволокнистой первичной целлюлозы.

На срок службы также влияет конструкция самой упаковки. Чем легче отделить пленку, этикетку или защитное покрытие, тем больше качественного волокна можно вернуть в производство.

Какой вывод считать правильным

Утверждение «картон можно переработать только 5–7 раз» слишком категорично. Более корректно говорить, что это распространенный практический диапазон массовой промышленной переработки.

Фраза «картон можно перерабатывать более 25 раз» тоже нуждается в пояснении. Такой результат подтвержден лабораторными исследованиями, но требует чистого сырья, бережной обработки и минимальных потерь.

Наиболее точная формулировка выглядит так:

Картонное волокно обычно проходит 5–8 эффективных промышленных циклов. При оптимизированной технологии срок его использования может достигать 10–12 циклов, а лабораторные испытания показывают возможность более 25 переработок. При этом свойства волокна изменяются постепенно: оно хуже набухает, становится жестче, слабее связывается с соседними волокнами и чаще повреждается при механической обработке.

Таким образом, срок службы картона определяется не одной цифрой. Он зависит от качества сбора, состава упаковки, технологии предприятия и требований к новой продукции. Чем чище и проще перерабатываемая упаковка, тем дольше ее волокна остаются полезным промышленным сырьем.

Наша продукция:

• Картонные коробки
• Самосборные картонные коробки
• Коробки для маркетплейсов
• Коробки для переезда
• Маленькие коробки
• Четырёхклапанные коробки
• Большие коробки
• Архивные коробки
• Гофрокартон
• Двухслойный гофрокартон
• Пятислойный гофрокартон
• Трёхслойный гофрокартон
• Гофрокартон Т-21
• Гофрокартон Т-22
• Гофрокартон Т-23