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=CH2 С=О и NH2 HOCH2NH С=О NH2) 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.
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.
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:
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.
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 смолыотносятся 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.
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»;
Поволжский фанерно-мебельные комбинат;
Также занимаются у нас в стране изготовлением такой продукции, как карбамидоформальдегидная смола, производители российско-финские. Специализируется на производстве этого материала, к примеру, компания «Кроностар-Восток», входящая в европейский концерн Swiss Krono Group. Помимо этого, КФС является одной из разновидностей продукции, выпускаемой такими гигантами химической промышленности, как ПАО «Акрон» (Великий Новгород) и ПАО "Метафракс".
