Карбамідоформальдегідні смоли: виробництво, застосування та властивості

Карбамідоформальдегідні смоли широко використовуються в будівництві, і деревообробці деяких інших галузях народного господарства. Промисловим способом проводити їх вперше почали в США в 1927 році. По водостійкості та міцності поліефірним і епоксидним матеріалами такі смоли дещо поступаються. Зате і виготовлення їх обходиться набагато дешевше.

Як виробляють

Отримують смоли КФС, як можна судити з назви, шляхом поліконденсації формальдегіду з карбамідом. Представляють вони собою негорючу водну суспензію, ступінь в'язкості якої і колір можуть відрізнятися в залежності від марки. Виробництво карбамидоформальдегидних смол зазвичай передбачає використання спеціальних, забезпечених сорочкою і особливим перемішуючим пристроєм, апаратів. Всього процес виготовлення такої продукції включає в себе три основних етапи:

поліконденсацію;

кислу конденсацію;

сушку.

Поліконденсацію смоли проводять у лужному середовищі при показнику рН реакційного розчину, що дорівнює 7.5-8. В процесі виготовлення стежать за тим, щоб молярне співвідношення карбамід: формальдегід становило 1:1.6-1.9. Кислу конденсацію проводять у середовищі з рН=4.5-4.8. На це етапі у зв'язку зі збільшенням молекулярної маси починає різко зростати в'язкість розчину. По закінченні реакції кислої конденсації в смолу додають ще одну порцію карбаміду. Необхідну кількість цієї речовини розраховують таким чином, щоб молярне співвідношення компонентів у готовому розчині становило 1:1.3-1.4. На стадії сушіння смолу доводять до необхідних значень умовної в'язкості. На заключному етапі продукт охолоджують і модифікують з метою зниження його токсичності.

Сфера використання

Використовуватися карбамідоформальдегідна смола (формула N=CH2 С=О і NH2 HOCH2NH С=NH2) може при виробництві:

ДВП і ДСП;

фанери;

шпаклівок, лаків і фарб;

вологостійких паперу та картону (просочення);

пінопласту.

Також дуже часто використовується смола карбамідоформальдегідна (КФ-МХ2) в бурінні . У цьому разі вона застосовується в якості основи тампонажних розчинів. Останні, в свою чергу, являють собою в'язкі суміші, здатні швидко тверднути на повітрі. Використовуються тампонажні розчини в основному для закріплення обсадних колон і для захисту їх від корозії.

Клей на основі КФС

На підприємствах деревообробної промисловості в чистому вигляді КФС застосовують рідко. Набагато частіше служить основним елементом у використовуваному в столярній справі карбамідоформальдегідна смола клеї. Основних різновидів таких коштів, виготовляються на основі КФС, існує п'ять:

КФ-Б — швидкотверднучий клей;

КФ-ПРО — загального призначення (вміст формальдегіду не вище 025 %);

КФ-МТ — малотоксичний, що використовується для виробництва ДВП і ДСП;

КФ-Ж — з підвищеною життєздатністю;

КФ-БЖ — поєднує в собі переваги марок КФ-Б і КФ-Ж.

Швидкотверднучі клеї КФ-Б на підприємствах деревообробної промисловості використовують в основному при виробництві фанери і при облицюванні меблевих щитів на однопрольотних пресах. Малотокисчний продукт КФ-ПРО застосовують переважно лише для склеювання паперу. Також такий клей може використовуватися при виробництві фанери. ДСП і ДВП з його застосуванням не виготовляють. Для виробництва плит на основі стружки або волокна застосовується продукт марки КФ-МТ.
Клей з підвищеною життєздатністю відмінно підходить для з'єднання різних деталей меблів. У будівництві в деяких випадках він може застосовуватися і для зміцнення слабких грунтів. Універсальні клеї КФ-БЖ найчастіше використовуються при виготовлення фанери та меблів. Також їх можуть застосовувати при виробництві різного роду столярно-будівельних виробів. В залежності від виду затверджувача всі клеї на основі КФС можуть використовуватися як для гарячого, так і для холодного склеювання. Іноді в будівництві, деревообробці і т. д. знаходять застосування і особливі клеї з різного роду модифікаційними добавками.

Властивості смоли КФ-МТ

Технічні характеристики карбамидоформальдегидних смол в залежності від сфери застосування можуть бути різні. З представленої нижче таблиці можна одержати інформацію про властивості найбільш популярною смоли КФ-МТ, використовуваної при виробництві ДВП і ДСП. КФ-МТ

Характеристика



Показники



Коефіцієнт рефракції



14621465



Частка сухого залишку



66 % від маси



Умовна в'язкість при +20 про З



3050 по ВЗ-4 відразу після виготовлення, 150 — через 60 діб



Допустима масова частка вільного формальдегіду



0.3 %



рН



6.56.8



Желатинизация при додаванні 1% NHCL (при t=100/20 про З)



3555 /8

Від інших марок КФ-смоли КФ-МТ відрізняється насамперед зменшеною в'язкістю при відносно високому сухому залишку. Такі характеристики дозволяють вводити її у змішувачі з безповітряним розпиленням. Використання такого обладнання, в свою чергу, робить можливим значне зниження вологості оброблених смолою деревних частинок і, відповідно, зменшення час пресування плит.

Просочувальні смоли (СКФП)

Ця різновиди КФС використовується при виготовленні вологостійких картону і паперу. Іноді її застосовують також для просочення декоративних рулонних плівок, фанери, ДСП і ДВП. Нижче в таблиці представлені характеристики цього продукту.
СКФП

Характеристика



Показник



Сухий залишок



4553 %



Умовна в'язкість



13-15 по ВЗ-246 з соплом 4 мм



Частка вільного формальдегіду



Не більше 0.5 %



рН



7.3-8



Час желатинізації при 100 С



2-5

Характеристики смоли, яка використовується для виробництва ЛКМ

Для цієї мети зазвичай застосовується продукт марки До-421-02 Являє собою меламинокарбамидоформальдегидная смола прозору рідину і має наступні властивості: К-421-02

Характеристика



Показник



Умовна в'язкість по ВЗ-246



40-55



Частка вільного формальдегіду



Не більше 0.3 %



Вуглеводнева сумісність



Не нижче 157 мг/л



Кислотне число КОН



Не більше 1.0



Сумісність з ксилолом 1:1



Повна



Висихання суміші з гумової смолою або касторовою глифталем



Не більше 45 хв

Властивості КФ-МХ2

Карбамідоформальдегідні смоли, які використовуються для виготовлення тампонажних розчинів, також повинні повністю відповідати ГОСТ. КФ-МХ2

Характеристика



Показник



Частка сухого залишку



69 %



Частка вільного формальдегіду



Не більше 0.5 %



Змішуваність з водою у відношенні 1-20 (t=20 про C)



Повна



РН



8-9



Желатинизация



40-80

Карбамидоформальдегидний пінопласт: сфера використання

Цей продукт використовується, в основному, в будівництві в якості утеплювального матеріалу. Він може застосовуватися для ізоляції від холоду:

стін;

підпокрівельного простору;

міжповерхових перекриттів і стель.

У порівнянні зі звичайним пінополістиролом, пінопласт КФС має одну важливу перевагу. Цей матеріал абсолютно негорючий. Карбамідоформальдегідні смоли відносяться до групи термоактивних речовин. Тобто зворотні реакції в них відбуватися не можуть за визначенням. Відповідно і КФС-пінопласт під час пожежі не утворює розплаву. Єдине — під впливом високих температур він трохи втрачає в масі, виділяючи безпечні для здоров'я людини азот і вуглекислий газ. Термін служби у пінопласту цього різновиду приблизно такий же, як і у екструдованого пінополістиролу — близько 80 років. Використовувати цей матеріал може як у вигляді плит, так і в рідкому стані. В останньому випадку маса просто заливається в порожнині різного роду будівельних конструкцій.

Як роблять пінопласт КФС

Вперше цей цікавий матеріал з'явився в кінці 30-х років у Німеччині. В Європі при зведенні будівель і споруд він використовується дуже широко. У 30 % випадків при утепленні різного роду огороджувальних конструкцій застосовується саме цей матеріал. Останнім часом все більш популярним КФС-пінопласт стає і в Росії. Технологія виготовлення цього утеплювача щодо проста. У продажу навіть існує спеціальна, відносно недороге обладнання, придбати яке, в принципі, може кожен бажаючий. Працюють такі установки наступним чином:

в одну з ємностей наливається водяний розчин ортофосфорної кислоти і піноутворювача;

в іншу ємність поміщається власне сама карбамідоформальдегідна смола;

в бочці відкриваються крани.

Для змішування компонентів матеріалу використовується потужний насос. Карбамідоформальдегідна смола і потік піни переганяються їм у спеціальний змішувач. Отриману в цій ємності масу заливають в порожнині будівельних конструкцій через шлаг з соплом.

Властивості смоли, яка використовується для виробництва пінопласту

Для цієї мети в будівництві зазвичай застосовується продукт марки КФЖ-ПВ. Це рідка смола білого або світло-коричневого кольору, технічні характеристики якої повинні в точності відповідати вимогам ГОСТ. КФЖ-ПВ

Характеристика



Показник



Сухий залишок



51 %



Вільний формальдегід



Не більше 025 %



Умовна в'язкість по ВЗ-246



17-25



рН



7.5-8.5



Желатинизация при 100 про З



45-80



Змішуваність з водою у відношенні 1:2



Повна



Гарантійний термін зберігання



20-25 днів

Як маркуються КФ-смоли

Таким чином, знайшла дуже широке в промисловості і сфері будівництва карбамідоформальдегідна смола застосування. Маркується цей продукт, згідно вимогам ГОСТ 14192. На етикетці ємності з КФС або в накладній повинні бути присутніми:

найменування підприємства-виробника з його товарним знаком;

маса нетто;

марка смоли;

дата виготовлення;

номер партії;

позначення самого стандарту.

Як повинна бути упакована смола

Великі деревообробні та будівельні підприємства купують цей продукт зазвичай у дуже великих кількостях. У цьому випадку смола карбамідоформальдегідна КФ доставляється до місця призначення в залізничних цистернах. Партії продукту поменше розливаються в сталеві бочки. Останні перед застосуванням, згідно ГОСТ 13950 повинні бути ретельно промиті. Стандарти допускають заливку смоли в тому числі і в багатооборотні бочки з невеликими зовнішніми дефектами.

Методи випробування

Приймають карбамідоформальдегідні смоли на підприємствах партіями (з однаковими характеристиками і масою не більше 200 тонн). Для перевірки якості продукту проводяться випробування. На першому етапі їх виробляють:

паркан точкових проб металевою трубкою;

з'єднання всіх проб з розміщенням в скляній банці;

наклеювання етикеток з позначенням дати і місця відбору проби.

Власне самі випробування можуть включати в себе візуальний огляд, а також визначення в лабораторних умовах:

маси сухого залишку кожної проби;

масової частки вільного формальдегіду;

концентрації водневих іонів;

час желатинізації;

змішуваності з водою;

межі міцності.

Як правильно транспортувати і зберігати

Перевозитися смола карбамідоформальдегідна (клас небезпечності речовини — II) може на всіх видах транспорту. При температурі повітря нижче 0 про Припускається використання тільки ємностей з теплообмінниками або теплоізоляційними покриттями. В останньому випадку розігрів проводиться шляхом подачі гарячої води в сорочку цистерни. Температура КФС після проведення цієї процедури не повинна перевищувати 25 про С. Виробляти розігрів продукту пором забороняється. Влітку, при температурі повітря від 25 про З, перевозити смолу можна не довше ніж протягом 10 діб. Зберігають продукт при температурі не нижче 5 про С і не вище 20 про С у щільно закритій тарі. Не дозволяється тримати бочки або цистерни зі смолою під прямими сонячними променями. Також ГОСТ наказує зберігати тару з цим продуктом під накриттям, не допускаючи впливу на неї атмосферних опадів.

Карбамідоформальдегідна смола: виробники і марки

На сьогоднішній день в Росії виробляється близько 500 тис. тонн КФС в рік. Найбільшими вітчизняними компаніями, що займаються випуском цієї продукції, є:

«Югорский леспромхолдинг»;

«Шатура»;

Череповецький і Поволзький фанерно-меблеві комбінати;

Також займаються у нас в країні виготовленням такої продукції, як карбамідоформальдегідна смола, виробники російсько-фінські. Спеціалізуються на виробництві цього матеріалу, наприклад, ЗАТ «Метадинея» і входить в європейський концерн Swiss Krono Group компанія «Кроностар-Схід». Крім цього, КФС є однією з різновидів продукції, що випускається такими гігантами хімічної промисловості, як «Акрон» і «Метафакс».