Карбамидоформальдегидные смолы: производство, применение и свойства

Карбамидоформальдегидные смолы: производство, применение и свойства

Карбамидоформальдегидные смолы широко используются в строительстве, деревообработке и некоторых других отраслях народного хозяйства. Промышленным способом производить их впервые начали в США в 1927 году. По водостойкости и прочности полиэфирным и эпоксидным материалам такие смолы несколько уступают.

Зато и изготовление их обходится намного дешевле.

Как производят

Получают КФС смолы, как уже можно судить по названию, путем поликонденсации формальдегида с карбамидом. Представляют они собой негорючую водную суспензию, степень вязкости которой и цвет могут различаться в зависимости от марки. Производство карбамидоформальдегидных смол обычно предполагает использование специальных, снабженных рубашкой и особым перемешивающим устройством, аппаратов. Всего процесс изготовления такой продукции включает в себя три основных этапа:

поликонденсацию;

кислую конденсацию;

сушку.

Поликонденсацию смолы проводят в щелочной среде при показателе рН реакционного раствора, равном 7.5-8. В процессе изготовления следят за тем, чтобы мольное соотношение карбамид: формальдегид составляло 1:1.6-1.9.

Кислую конденсацию проводят в среде с рН=4.5-4.8. На это этапе в связи с увеличением молекулярной массы начинает резко возрастать вязкость раствора. По окончании реакции кислой конденсации в смолу добавляют еще одну порцию карбамида.

Необходимое количество этого вещества рассчитывают таким образом, чтобы мольное соотношение компонентов в готовом растворе составляло 1:1.3-1.4. На стадии сушки смолу доводят до требуемых значений условной вязкости. На заключительном этапе продукт охлаждают и модифицируют с целью снижения его токсичности.

Сфера использования

Использоваться карбамидоформальдегидная смола (формула N=Ch3 С=О и Nh3 HOCh3NH С=О Nh3) может при производстве:

ДВП и ДСП;

фанеры;

шпатлевок, лаков и красок;

влагостойких бумаги и картона (пропитка);

пенопласта.

Также очень часто используется смола карбамидоформальдегидная (КФ-МХ2) в бурении. В этом случае она применяется в качестве основы тампонажных растворов. Последние, в свою очередь, представляют собой вязкие смеси, способные быстро затвердевать на воздухе.

Используются тампонажные растворы в основном для закрепления обсадных колонн и для защиты их от коррозии.

Клей на основе КФС

На предприятиях деревообрабатывающей промышленности в чистом виде КФС применяют редко. Гораздо чаще служит основным элементом в используемом в столярном деле карбамидоформальдегидная смола клее. Основных разновидностей таких средств, изготавливаемых на основе КФС, существует пять:

КФ-Б — быстротвердеющий клей;

КФ-О — общего назначения (содержание формальдегида не выше 0.25 %);

КФ-МТ — малотоксичный, используемый для производства ДВП и ДСП;

КФ-Ж — с повышенной жизнеспособностью;

КФ-БЖ — совмещающий в себе преимущества марок КФ-Б и КФ-Ж.

Быстротвердеющие клеи КФ-Б на предприятиях деревообрабатывающей промышленности используют в основном при производстве фанеры и при облицовке мебельных щитов на однопролетных прессах. Малотокисчный продукт КФ-О применяют по большей мере лишь для склеивания бумаги. Также такой клей может использоваться при производстве фанеры.

ДСП и ДВП с его применением не изготавливают. Для производства плит на основе стружки или волокна применяется продукт марки КФ-МТ.

Клей с повышенной жизнеспособностью отлично подходит для соединения всевозможных деталей мебели. В строительстве в некоторых случаях он может применяться и для укрепления слабых грунтов. Универсальные клеи КФ-БЖ чаще всего используются при изготовлении фанеры и мебели.

Также их могут применять при производстве разного рода столярно-строительных изделий. В зависимости от вида отвердителя все клеи на основе КФС могут использоваться как для горячего, так и для холодного склеивания.

Иногда в строительстве, деревообработке и т. д. находят применение и особые клеи с разного рода модификационными добавками.

Свойства смолы КФ-МТ

Технические характеристики у карбамидоформальдегидных смол в зависимости от сферы применения могут быть разные. Из представленной ниже таблицы можно получить информацию о свойствах наиболее популярной смолы КФ-МТ, используемой при производстве ДВП и ДСП.

КФ-МТ

Характеристика Показатели
Коэффициент рефракции 1.462…1.465
Доля сухого остатка 66 % от массы
Условная вязкость при +20 оС 30…50 по ВЗ-4 сразу после изготовления, 150 — через 60 суток
Допустимая массовая доля свободного формальдегида 0.3 %
рН 6.5…6.8
Желатинизация при добавлении 1% NHCL (при t=100/20 оС) 35…55 / 8

От других марок КФ-смол КФ-МТ отличается прежде всего уменьшенной вязкостью при относительно высоком сухом остатке. Такие характеристики позволяют вводить ее в смесители с безвоздушным распылением. Использование же такого оборудования, в свою очередь, делает возможным значительное снижение влажности обработанных смолой древесных частиц и, соответственно, уменьшение время прессования плит.

Пропиточные смолы (СКФП)

Эта разновидности КФС используется при изготовлении влагостойких картона и бумаги. Иногда ее применяют также для пропитки декоративных рулонных пленок, фанеры ДСП и ДВП. Ниже в таблице представлены характеристики этого продукта.

СКФП

Характеристика Показатель
Сухой остаток 45…53 %
Условная вязкость 13-15 по ВЗ-246 с соплом 4 мм
Доля свободного формальдегида Не более 0.5 %
рН 7.3-8
Время желатинизации при 100 С 2-5

Характеристики смолы, используемой для производства ЛКМ

Для этой цели обычно применяется продукт марки К-421-02 Представляет собой меламинокарбамидоформальдегидная смола прозрачную жидкость и имеет следующие свойства:

К-421-02

Характеристика Показатель
Условная вязкость по ВЗ-246 40-55
Доля свободного формальдегида Не более 0.3 %
Углеводородная совместимость Не ниже 157 мг/л
Кислотное число КОН Не более 1.0
Совместимость с ксилолом 1:1 Полная
Высыхание смеси с резиновой смолой или касторовым глифталем Не более 45 мин

Свойства КФ-МХ2

Карбамидоформальдегидные смолы, используемые для изготовления тампонажных растворов, также должны полностью соответствовать ГОСТ.

КФ-МХ2

Характеристика Показатель
Доля сухого остатка 69 %
Доля свободного формальдегида Не более 0.5 %
Смешиваемость с водой в отношении 1-20 (t=20 оC) Полная
РН 8-9
Желатинизация 40-80

Карбамидоформальдегидный пенопласт: сфера использования

Этот продукт используется в основном в строительстве в качестве утепляющего материала. Применяться он может для изоляции от холода:

стен;

подкровельного пространства;

межэтажных перекрытий и потолков.

В сравнении с обычным пенополистиролом, пенопласт КФС имеет одно немаловажное преимущество. Материал этот совершенно негорючий. Карбамидоформальдегидные смолы относятся к группе термоактивных веществ.

То есть обратные реакции в них происходить не могут по определению. Соответственно и КФС-пенопласт во время пожара не образует расплава. Единственное — под воздействием высоких температур он немного теряет в массе, выделяя неопасные для здоровья человека азот и углекислый газ. Срок службы у пенопласта этой разновидности примерно такой же, как и у экструдированного пенополистирола — около 80 лет.

Использоваться этот материал может как в виде плит, так и в жидком состоянии. В последнем случае масса просто заливается в полости разного рода строительных конструкций.

Как делают пенопласт КФС

Впервые этот интересный материал появился в конце 30-х годов в Германии. В Европе при возведении зданий и сооружений он используется очень широко. В 30 % случаев при утеплении разного рода ограждающих конструкций применяется именно этот материал.

В последнее время все более популярным КФС-пенопласт становится и в России.

Технология изготовления этого утеплителя относительно проста. В продаже даже существует специальное, относительно недорогое оборудование, приобрести которое, в принципе, может любой желающий. Работают такие установки следующим образом:

в одну из емкостей наливается водяной раствор ортофосфорной кислоты и пенообразователя;

в другую емкость помещается собственно сама карбамидоформальдегидная смола;

в бочке открываются краны.

Для смешивания компонентов материала используется мощный насос. Карбамидоформальдегидная смола и поток пены перегоняются им в специальный смеситель. Полученную в этой емкости массу заливают в полости строительных конструкций через шлаг с соплом.

Свойства смолы, используемой для производства пенопласта

Для этой цели в строительстве обычно применяется продукт марки КФЖ-ПВ. Это жидкая смола белого или светло-коричневого цвета, технические характеристики которой должны в точности соответствовать требованиям ГОСТ.

КФЖ-ПВ

Характеристика Показатель
Сухой остаток 51 %
Свободный формальдегид Не более 0.25 %
Условная вязкость по ВЗ-246 17-25
рН 7.5-8.5
Желатинизация при 100 оС 45-80
Смешиваемость с водой в отношении 1:2 Полная
Гарантийный срок хранения 20-25 дней

Как маркируются КФ-смолы

Таким образом, нашла очень широкое в промышленности и сфере строительства карбамидоформальдегидная смола применение. Маркируется этот продукт, согласно требованиям ГОСТ-14192. На этикетке емкости с КФС или в накладной должны присутствовать:

наименование предприятия-изготовителя с его товарным знаком;

масса нетто;

марка смолы;

дата изготовления;

номер партии;

обозначение самого стандарта.

Как должна быть упакована смола

Крупные деревообрабатывающие и строительные предприятия закупают этот продукт обычно в очень больших количествах. В этом случае смола карбамидоформальдегидная КФ доставляется к месту назначения в железнодорожных цистернах. Партии продукта поменьше разливаются в стальные бочки. Последние перед применением, согласно ГОСТ-13950, должны быть тщательно промыты.

Стандарты допускают заливку смолы в том числе и в многооборотные бочки с небольшими наружными дефектами.

Методы испытания

Принимают карбамидоформальдегидные смолы на предприятиях партиями (с одинаковыми характеристиками и массой не более 200 тонн). Для проверки качества продукта проводятся испытания. На первом их этапе производят:

забор точечных проб металлической трубкой;

соединение всех проб с размещением в стеклянной банке;

наклеивание этикеток с обозначением даты и места отбора пробы.

Собственно сами испытания могут включать в себя визуальный осмотр, а также определение в лабораторных условиях:

массы сухого остатка каждой пробы;

массовой доли свободного формальдегида;

концентрации водородных ионов;

времени желатинизации;

смешиваемости с водой;

предела прочности.

Как правильно транспортировать и хранить

Перевозиться смола карбамидоформальдегидная (класс опасности этого вещества — II) может на всех видах транспорта. При температуре воздуха ниже 0 оС допускается использование только емкостей с теплообменниками или теплоизоляционными покрытиями. В последнем случае разогрев производится путем подачи горячей воды в рубашку цистерны. Температура КФС после проведения этой процедуры не должна превышать 25 оС.

Производить разогрев продукта паром запрещается.

Летом, при t воздуха от 25 оС, перевозить смолу можно не дольше чем в течение 10 суток. Хранят продукт при температуре не ниже 5 оС и не выше 20 оС в плотно закрытой таре. Не разрешается держать бочки или цистерны со смолой под прямыми солнечными лучами.

Также ГОСТ предписывает хранить тару с этим продуктом под навесом, не допуская воздействия на нее атмосферных осадков.

Карбамидоформальдегидная смола: производители и марки

На сегодняшний день в России производится порядка 500 тыс. тонн КФС в год. Самыми крупными отечественными компаниями, занимающимися выпуском этой продукции, являются:

«Югорский леспромхолдинг»;

«Шатура»;

Череповецкий и Поволжский фанерно-мебельные комбинаты;

Также занимаются у нас в стране изготовлением такой продукции, как карбамидоформальдегидная смола, производители российско-финские. Специализируются на производстве этого материала, к примеру, ЗАО «Метадинея» и входящая в европейский концерн Swiss Krono Group компания «Кроностар-Восток». Помимо этого, КФС является одной из разновидностей продукции, выпускаемой такими гигантами химической промышленности, как «Акрон» и «Метафакс».

Добавить комментарий