14.11.2017

Модификатор для снижения токсичности древесных плит и ДСП

КАК СДЕЛАТЬ МЕБЕЛЬ ИЗ ДСП БЕЗОПАСНОЙ НЕ ТОЛЬКО «НА БУМАГЕ».

Производство ДСП и прочих древесных плит растет с каждым годом. Практически вся плита идет на изготовление мебели.

Однако существенный объем производимой в России древесностружечной плиты токсичен, и явление это носит массовый характер. ДСП и вся прочая продукция, в которой используется карбамидно-формальдегидная (реже – фенол формаль-дегидная), смола, имеет высокий уровень эмиссии остаточного формальдегида. В Лаборатории органического синтеза химического факультета Томского государственного университета, начиная с 2006 года, была сделана серия замеров параметров плит разных российских производителей – ни один образец не соответствовал заявленному «по бумагам» классу. У большинства производителей показатель эмиссии ДСП по содержанию формальдегида превышает 12 мг/100 г готовой плиты. Отдельные образцы оказались предельно токсичны.

При том, что качественная ДСП сегодня должна соответствовать классу не выше E1. Этого требуют международные стандарты и ГОСТ, этим обеспокоен сознательный потребитель.

Ответственные производители давно искали решение, как снизить показатель эмиссии формальдегида в готовом изделии. Сегодня на рынок выведен российский модификатор смолы, который эффективно решает эту задачу без сколько бы значимого удорожания продукции. Уменьшение токсичности при производстве ДСП и древесных плит.

ВСЁ ДЕЛО В СМОЛЕ.

Возможно ли решить проблему так, чтобы и «волки были сыты, и овцы целы»? Иными словами, стоит задача снизить показатель эмиссии формальдегида в готовых изделиях до разрешенных современными стандартами, чтобы это не отразилось на цене продукции и не отпугнуло покупателя. Оказывается, возможно.

Для того чтобы понять, как «укротить» формальдегид, нужно немного разобраться в технологии изготовления ДСП. В первую очередь, нас интересует связующий компонент, источник свободного остаточного формальдегида и его эмиссии из готовой продукции – карбамидно-формальдегидная смола (КФС).

Технология самой распространенной смолы КФМТ-15, которая была внедрена на производстве еще в 70-е годы прошлого века и фактически не менялась с того времени, не позволяет без дополнительных компонентов получить плиту класса Е1. В обязательном порядке ей требуется модификатор.

Сегодня в России действует порядка 50 линий по производству ДСП и фанеры. Крупных игроков на этом рынке, выпускающих более 100 тыс. кубометров в год, более 30. Собственным производством карбамидно-формальдегидной смолы обладает примерно половина производителей плит.

Потребности новых комбинатов в смоле закрывают 5 крупных производителей, специализирующихся на карбамидно-формальдегидной смоле (Уралхимпласт, «Акрон», «Химсинтез», «Сибметахим» и «Метадинеа»). На их долю приходится более 95 % общероссийских отгрузок КФ-смол. Остальные предприятия выпускают КФ-смолы в основном для собственного потребления.

В последние годы ряд производителей активно продвигают на рынок карбамидоформальдегидный концентрат (КФК). Такой вариант производства смолы популяризируют, в основном, компании, поставляющие соответствующее оборудование для варки. Средним и небольшим предприятиям он, вероятно, помогает сэкономить на поставках и логистике. К заверениям о том, что подобный способ варки более экологичен, следует относиться осторожно.

С точки зрения конечного результата, разница не слишком большая. В контексте самого процесса, это как купить полуфабрикат в супермаркете или сварить самому из продуктов, в которых ты уверен. Крупные предприятия в отрасли не варят смолу из концентрата. Снижение показателя эмиссии формальдегида.

ТОНКОСТИ ТЕХНОЛОГИИ.

Итак, имеется базовая марка смолы, ГОСТ на нее и обкатанная десятилетиями ударного труда технология получения. В правильной смоле количество формальдегида точно рассчитано и соответствует химии процесса. Проще говоря, каждый технолог на производстве знает, сколько нужно засыпать и залить в реактор каждого из компонентов, чтобы произошла полная конденсация молекул.

На каждом предприятии есть свои тонкости производственного процесса. На некоторых стадиях варки смолы процессы протекают очень быстро – здесь и проявляется искусство технолога, варщика. Однако, поскольку процесс крупнотоннажный, остаточный свободный формальдегид в смоле будет всегда, вопрос лишь в его количестве. В лабораторных условиях можно сварить смолу с идеальными характеристиками, с классом эмиссии в конечной плите Е0 и без остаточного формальдегида. В пробирке можно контролировать все параметры: с точностью до миллиграмма отмерить реагенты, соблюсти температурный режим, однородность температуры и равномерность перемешивания. В производственных условиях сделать это гораздо труднее по многим причинам.

Естественные проблемы с качеством внутренней поверхности реакторов, наличие застойных зон, низкая эффективность перемешивания, недостаток аналитического контроля и т.п. в итоге приводят к тому, что карбамид и формальдегид реагируют не стехиометрически. То есть связываются не в том соотношении, которое подразумевает формула.

Так мы получаем свободный остаточный формальдегид в готовой смоле, который не связан химическими связями с карбамидом. В цехе производства ДСП эту смолу смешивают с формованной стружкой и отправляют под ленточный пресс. Дальше, как и любой газ, в полном соответствии с правилом Ле-Шателье, он диффундирует наружу, то есть – выветривается.

Но это еще не конец истории. Связанный с карбамидом формальдегид образовал полимерный каркас смолы. Под воздействием температуры, кислорода воздуха, УФ-излучения в готовой продукции будет происходить постепенная деструкция химических связей, каркас будет с течением времени разрушаться. Этот естественный процесс и называется эмиссией формальдегида.
Томские учёные создали технологию для уменьшения токсичности смол.

АЛЬТЕРНАТИВЫ МОДИФИКАТОРУ НЕТ.

Существуют три стандартных способа снижения эмиссии формальдегида в продукции, ни один из которых не дает гарантированного результата. Во-первых, к лабораторным результатам можно приблизиться, если у вас: соответствующим образом оформлена технология, много точек контроля производственного процесса, чистые реакторы без отложений, точные весы, грамотные технологи, правильная контрольно-измерительная аппаратура.

Загвоздка в том, что на крупных предприятиях, возникших в СССР, оборудование по большей части морально и физически устарело. Учитывая низкую рентабельность, когда компании бьются за каждый рубль в стоимости продукции, мало кто готов инвестировать в модернизацию производственного процесса. В некоторых случаях это сделать попросту невозможно.

Во-вторых, ламинирование плиты действительно решает проблему, но на время (когда нужно, допустим, получить сертификат). Давайте оставим байки про 100 % безопасность мебели из ламинированной плиты маркетологам. В процессе изготовления мебели плиту режут, сверлят – токсины выход найдут.

Третий вариант: использование в процессе производства синтетической смолы меламина.

В России его производство было запущено только в 2012 году на ОАО «Невинномысский Азот». В основном он идет на изготовление полимеров и уходит на экспорт. Но технология варки карбамидно-меламино-формальдегидной смолы имеется: в Европе ее использует для производства древесно-стружечных плит относительно небольшой процент предприятий, у нас – еще меньше. В России значительная доля меламина – импортная (несмотря на вывоз из страны своего). К тому же, меламин выступает не как модификатор, а как полноправный компонент синтеза смолы. Его нужно водить от 5 % до 20 %, это в 1,5-2 раза удорожает смолу. Он малоактивен, и надо долго ждать, пока он полностью прореагирует со смолой. Синтез смолы с меламином на 2-3 часа дольше, чем без него, что влияет на производительность. Это уже другая технология, требующая иного (или дополнительного) оборудования.
Снижение эмиссии формальдегида.

РЕШЕНИЕ НАЙДЕНО.

Во всем цивилизованном мире для производства безопасных, низкотоксичных древесно-стружечных плит предпочитают использовать модификаторы смолы. Это наиболее эффективный вариант решения проблемы, который способен связать остаточный формальдегид, перевести его в неактивную форму и снизить эмиссию.

В 2015 году в России появился свой отечественный модификатор смолы, который дешевле зарубежных аналогов и нисколько не уступает им по своим физико-химическим характеристикам.

Задача была поставлена самими производителями. Группа специалистов Лаборатории органического синтеза Томского государственного университета с 2006 года работала над решением задачи
снижения токсичности древесных плит, получаемых на основе КФ-смолы. Практически сразу же в лабораторных условиях были получены хорошие результаты. С 2014 года к решению задачи внедрения и масштабирования полученных результатов присоединился Инжиниринговой химико-технологический центр ТГУ (ООО «ИХТЦ»).

На сегодняшний день пройден этап промышленных испытаний, начавшихся в 2015 году. Партнерами Инжинирингового центра было наработано более 300 тонн карбамидно-формальдегидной смолы с использованием модификатора Плиты, произведённые на ее основе, при проверке параметров по действующему ГОСТу, показали, что уровень эмиссии в готовой плите с помощью модификатора можно снизить в 1,5 – 2 раза.

Эффективность модификаторов подтверждена испытаниями на площадках 4-х производственных компаний. Основным промышленным партнером данной работы выступило томское предприятие «Томлесдрев» – крупнейший производитель древесных плит. Благодаря внедрению технологии, предприятие освоило промышленный выпуск малотоксичной древесной плиты.
Найдено решение по уменьшению токсичности древесных плит.

ЦЕНА ВОПРОСА.

Модификатор не ведет к увеличению длительности синтеза, как, например, меламин и удорожание такой плиты составляет всего 4–5 %. Для такого объемного рынка, как рынок ДСП, MDF, ДВП, это небольшая наценка. Важно отметить, что стоимость ДСП в мебели – не более 10–15 %. Если увеличить этот показатель даже на 10 %, то конечный потребитель заметит рост цены на 1 % (то есть – не заметит вовсе). В итоге можно изготавливать плиту, которая действительно будет иметь
класс эмиссии Е1 или Е0,5 и соответствовать всем международным стандартам и ГОСТам.

Группа разработчиков продолжает исследования и сопровождает процесс внедрения технологии на российских предприятиях. Применение модификатора компаниями по изготовлению ДСП –это уже совершенно другая производственная культура. Хочется верить, что отечественные производители к ней готовы.
Модификатор для уменьшения токсичности древесных плит не увеличивает стоимость мебели.