Статьи

(doc-версия)

Источники и причины постоянного выделения формальдегида (ФА) из древесно-плитных материалов.

            При производстве плит ДСП или OSB, когда стружка осмоляется,  в композиции стружки + смола + отверждитель- смола занимает от 12 до 14 % по массе. Когда вода уходит и смола отверждается, то эту величину необходимо умножить на коэффициент – 0,65.

            В плитах МДФ, которые сейчас очень популярны, содержащие карбамидо-формальдегидной (КФС) смолы примерно в 2 раза меньше, т.е. порядка 6 %, а сухой остается порядка 4,5 %.

            Но и многие плиты МДФ не проходят по требованиям по выделению  формальдегида (ФА) по Европейским стандартам, поэтому производители задаются вопросом как получить плиту по стандарту Е1 или даже Е0 по содержанию ФА в массе плиты. Химики давно знают, как это сделать.

            Это отечественный парадокс. Наши фирмы  хотят продавать МДФ-плиты в Европу, а производство таких плит там закрывают, т.к. эти производства считаются экологически грязными. Но Европейцы хотят закупать эти материалы в России. Отечественные производители, используя такой спрос, могут значительно увеличить свои доходы. Но при этом они не хотят платить ни копейки за улучшение технологий. Это поразительное явление.

            К настоящему времени нами отработаны технологии детоксикации КФС и детоксикации древесно-плитных материалов. Основой этих разработок явился тщательный анализ основных причин и источников выделения токсичных веществ из древесно-плитных материалов и эффективное блокирование этих выделений:

1. Остаточный метанол (метиловый спирт) в формалине, в концентратах и в древесно-плитных материалах.

          В промышленности ФА получают окислением метилового спирта кислородом воздуха в присутствии катализаторов, поэтому промышленный формальдегид всегда содержит примеси метилового спирта.

CH₃OH+½O₂→CH₂O+H₂O

          Примесь метилового спирта усиливает токсичность КФС,  используемых в качестве связующего в древесных плитах [4], а в процессе эксплуатации метанол окисляется в ФА, увеличивая его концентрацию в плите.

1. Остаточный формальдегид (ФА) в КФС.

            При синтезе КФС поликонденсация ФА и мочевины  не проходит до конца и останавливается на стадии равновесия, при котором КФС как товарный продукт содержит 0,1..0,5% массовых частей формальдегида. При изготовлении древесноплитных материалов остаточный формальдегид сорбируется на частицах древесины и при эксплуатации выделяется в окружающую среду.

            Ситуация с остаточным ФА усугубляется также тем, что в исходном формалине и в «концентратах», содержащих водный раствор ФА, он содержится не только в свободном виде, но и  в виде олигомерных соединений с водой - олигометиленгликолей и не обнаруживается обычными методами определения свободного формальдегида:

СН₂О     +   Н₂О → НО-СН₂-ОН

                                       Формальдегид      вода     метиленгликоль

n(HO-CH₂-OH) → H- (OCH₂)_n- OH

            В процессах прессования древесно-плитных материалов при температурах от 160^оС до 175 ^оС указанные олигомеры разрушаются, и выделяют свободный ФА, также попадающий в массу древесноплитного материала.

1. Отщепление свободного формальдегида от отвержденной формальдегидной смолы в процессе производства.

            В соответствии с литературными данными, отвержденная КФС склонна к термической деструкции и, начиная с температуры 155 ^оС (по другим данным – со 135  ^оС) происходит активное отщепление свободного ФА за счёт разрушения метилольных (R-СН₂ОН) групп и метиленэфирных связей (-СН₂-О-СН₂)  [1] [2] [3]:

R-CH₂O-CH₂-R’→ R-CH₂-R’ + CH₂O↑

            В то же время, как уже упоминалось выше, температурный режим прессования древесноплитных материалов лежит в диапазоне 160^оС..175^оС в поверхностных слоях материала, примыкающих к плитам пресса. Поэтому в процессе прессования при отверждении КФС интенсивно отщепляется ФА,  который не только выделяется в воздух цехов, но и сорбируется в массе плиты.

1. Постоянное выделение формальдегида в процессе эксплуатации.

          В дополнение к вышеперечисленным факторам, приводящим к выделению формальдегида, очень важно отметить, что при обычных условиях эксплуатации отвержденные КФС  постоянно отщепляют формальдегид за счёт разложения метилольных групп и метиленэфирных связей:

R’CH₂OH+ HO-CH₂R’→ + CH₂O+ Н₂О + R’-CH₂-R

1. Выделение токсичных веществ при горении.

            Отвержденные КФС очень сильно горят, выделяя при этом формальдегид.

            С целью многократного снижения содержания остаточного ФА в КФС и полного удаления из них метанола, была разработана технология детоксикации КФС, позволяющая полностью удалять метанол и снижать остаточный ФА до 0,01-0,05 % по КФС.

            Для получения нетоксичных и трудногорючих древесноплитных материалов с КФС в их состав вводили хемосорбенты каталитического действия, которые избирательно сорбировали ФА и вызывали его полимеризацию в полиметиленоксид:

nCH₂O→ [-CH₂-O-] _n

            Для отверждения КФС использовали новый продукт Диафос-Р-50, который одновременно является катализатором отверждения КФС,  антипиреном и поглотителем ФА. Для полного поглощения ФА поверхность плит покрывали грунтовкой детоксицирующей «Василол», что привело к снижению уровней выделения формальдегида практически до нуля, а по группе горючести плиты перешли из группы горючести Г4 в группу Г1.