Проект участка по производству водорастворимой фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3013 производительностью 3000 т/год

Были проведены исследования по определению санитарно-химических свойств карбамидо- и фенолоформальдегидных  смол.

Как показывают приведенные данные, в смолах, полученных при одних и тех же мольных соотношениях и режимных условиях, содержание свободного формальдегида колеблется незначительно. Количество же формальдегида, выделяющегося при отверждении, значительно больше количества свободного формальдегида и не зависит от его содержания в смоле в свободном состоянии. Такое явление выделения формальдегида в больших количествах, чем содержание его в свободном, несвязанном состоянии, может быть объяснено наличием в смоле низкомолекулярных летучих соединений, метилольных и эфирных групп, а также сравнительно легкой деструкцией смоляного комплекса при его термообработке.

Для определения количественных соотношений  карбамида и формальдегида, вступивших в соединение при конденсации карбамидных смол, определяли общее содержание формальдегида в готовой смоле в расчете на 100 %-ную сухую смолу. Определение проводили путем гидролиза смолы с фосфорной кислотой.

Выделение формальдегида  при отверждении.

 

 

рис.3.2.1.Определение формальдегида при отверждении:

1 — барботерчик; 2 — колба для абсорбции формальдегида водой; 3 — резиновые шланги;' 4 — контактный термометр; 5 — колба с навеской клея; 6 — баня с теплоносителем;   7 — электроплитка

Определение формальдегида, выделяющегося при отверждении, проводили по следующей методике. На дно конической колбы равномерно кисточкой наносили навеску клея, взятую по разности масс клея в бюксе на аналитических весах. Колбу плотно закрывали пробкой, в которую вставляли две стеклянные трубки, изогнутые под прямым углом, как показано на

рис.3.2.1. Через одну из них производили забор воздуха, подаваемый в колбу; через вторую, опущенную почти до самого дна — до слоя отвержденного клея, прогоняли воздух, насыщенный формальдегидом, который дополнительно пропускали через барботерчик (стеклянную трубку с круглым завершением с отверстиями), погруженный в воду для наиболее полного поглощения формальдегида водой. Затем воздух выбрасывался в атмосферу. Воздух подавали через аспиратор для отбора проб воздуха. Скорость воздуха была постоянной — 0,25 л/мин. Колбу с навеской клея погружали в водяную или глицериновую баню, температуру которой регулировали с помощью контактного термометра. Продолжительность отверждения была постоянной и составляла 30 мин.

Формальдегид в водном растворе определялся йодометрически с применением 0,01 н. растворов йода и тиосульфата, приготовляемых непосредственно перед анализом. Полученные данные показывают следующее:

1. С увеличением навески от 0,1 до 1,0 количество формальдегида, образующегося   при   отверждении,   уменьшается. Объясняется это тем, что с одной и той же поверхности выделяется примерно одинаковое количество формальдегида, независимо от величины навески, а следовательно, и толщины клеевого слоя. При большой навеске формальдегид остается внутри отвержденного комплекса и поэтому сразу в воздухе не определяется.

2. С увеличением температуры от 100 до 180°С количество формальдегида, образующегося при отверждении, увеличивается.

На  основании  этих  данных  при   отверждении   клея    без   сочетания с  древесиной   можно  сделать  следующий   вывод.  Максимальное количество формальдегида выделяется при отверждении самого тонкого клеевого слоя. При этом оно тем больше, чем выше температура отверждения клея. Для улучшения санитарно-гигиенических свойств изделий необходимо технологический процесс вести таким образом, чтобы отверждение клея производить в минимально возможной толщине клеевого слоя при максимально возможном температуре отверждения с тем, чтобы количество остаточного формальдегида в отвержденном клее в готовых клееных изделиях было минимальным.

Определение формальдегида, выделяющегося  из отвержденного клея, производили  двумя методами.

По одному из них навеску клея, равномерно нанесенного на дно конической колбы, к которой был подключен обратный холодильник, отверждали на кипящей водяной бане (при температуре отверждения 100 °С) в течение 30 мин. Затем через холодильник вливали 50 мл воды, перемешивали и полученный раствор анализировали на содержание формальдегида йодометрическим методом. Так же, как и в предыдущем случае, определяли влияние величины навески (массы) клея или толщины клеевого слоя на количество формальдегида в отвержденном клее. На  основании  проведенных  исследований  можно  сделать  следующие выводы:

1.  Санитарно-химические свойства синтетических смол и  клееных  материалов на их основе, в частности количество формальдегида, выделяющегося из ДСтП на основе карбамидоформальдегидных смол, зависит от особенностей  строения  карбамидных  смол,  от  общего  содержания  формальдегида в составе смолы, мольных соотношений формальдегида и карбамида, от содержания в смоле не только мономеров   (свободного формальдегида), но и димеров, тримеров и низкомолекулярных обрывков цепей,  которые  являются   химически  не  стойкими  и  в   процессе  изменения температурно влажностных   условий    эксплуатации    клееных    материалов разрушаются   с   выделением   формальдегида.   Поэтому    практически    за время   всего   срока   эксплуатации   они   неизбежно   выделяют   формальдегид.

2.  Выделение формальдегида как при отверждении, так и из отвержденного клея зависит от состава смолы, от мольных соотношений между карбамидом  и  формальдегидом,  между  фенолом и формальдегидом.  Чем больше содержание формальдегида в составе смолы, тем больше выделяется его при отверждении и из самого отвержденного клея.

3.  К технологическим факторам, оказывающим влияние на количественное  выделение  формальдегида  в  процессе изготовления  ДСтП и  фанеры, относятся количество смолы в изделии, а значит, и степень распыления связующего в процессе его нанесения,  а также температура прессования, количество тепла, воздействовавшего на полимер.

4.  Максимальное выделение формальдегида во времени происходит из тонких  пленок. Из толстого клеевого слоя  формальдегид  будет выделяться  в течение длительного  времени.  Вот почему в  соответствии с санитарными требованиями необходимо стремиться к рациональному сокращению расхода  связующего. При этом важно максимально возможное распыление клея для его полного отверждения и наибольшего выделения во время прессования с тем, чтобы отвержденный клей в готовых изделиях содержал минимальное   количество остаточного формальдегида.

5.  Чем выше температура отверждения, тем полнее происходит отверждение клея, тем большее количество формальдегида выделяется в процессе прессования изделий и, следовательно, меньше остается в отвержденной смоле, а значит, и в изделии.

6. При разработке новых синтетических смол необходимо учитывать их санитарно-химические свойства как в товарной, так и в отвержденной   форме, т.е. в такой, в какой она находится в готовом изделии.

В настоящее время, когда вопросам охраны здоровья человека и окружающей среди уделяется большое внимание, с особой остротой в деревообрабатывающей промышленности встают вопросы улучшения санитарно-химических свойств синтетических смол и санитарно-химических свойств клееных материалов на их основе, в частности древесностружечных плит.

 

 

 

4. ОХРАНА ТРУДА

 

Токсические свойства новолачных и  резольных фенолоальдегидных олигомеров определяются в первую очередь наличием в них остаточных мономеров. Фенолы — сильные яды, которые могут вызвать поражение нервной системы как при попадании в дыхательные пути, так и на кожу, особенно в виде 70—80 %-ных растворов. Отравление парами возможно при концентрации 8,8—12,2•10^-6 кг/м³ (максимально разовая) и 5 мг/м³ (среднесуточная); в воде водоемов—1•10^-6 кг/м³ и 1 мг/м³ соответственно.

В процессе производства фенолформальдегидных полимеров токсическое действие могут оказывать применяемые растворители и добавки.        Фенолформальдегидные полимеры чаще всего действуют на кожу, вызывая дерматиты и экземы. Первые признаки кожного заболевания появляются через  2—5  недель  после  начала   работы   с  полимерами.

При производстве пресс-композиций с использованием в качестве связующего фенолоальдегидных олигомеров возможно загрязнение воздуха пылью пресс-порошков, фенолом и формальдегидом. Пыль пресс-порошков способна вызывать функциональные изменения нервной системы, ларингиты, бронхиты, эмфиземы легких, а иногда и дерматиты. Предельно допустимая концентрация пыли пресс-порошков в воздухе производственных помещений составляет 6•10^-6 кг/м³  (максимально разовая)  и 6 мг/м³  (среднесуточная).

 

5. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

 

Основными отходами при производстве фенолформальдегидных смол являются фенольные  воды, содержащие фенол и формальдегид. Поэтому перед спуском их в  водоемы производят их обесфенолевание. Основным методом утилизации фенольных вод является их дополнительная конденсация в присутствии значительного количества катализатора. Этот прием позволяет снизить концентрацию фенола в воде с 3000—3500 мг/л до 150 мг/л. Так же обесфенолевание сточных вод можно производить путем окисления кислородом или озоном, а так же хлорной известью.

Наибольшие применение получили методы дополнительной конденсации с последующей биохимической отчисткой. Применяется сжигание фенольных вод в специальных печах, при этом фенол и формальдегид сгорают с образованием углекислого газа и воды, которая испаряется.

Используют отчистку с помощью  ионообменных смол, принцип работы которых заключается в фильтрование растворов.

На предприятиях также проводят адсорбционную отчистку газовых  выбросов в колонах с псевдоожижанной жировой насадкой орашаймой водным раствором щелочи.   

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

 

1. Азаров В.И., Цветков В.Е.   Технология связующих и полимерных материалов.—М., 1987.
2. Быстров Г.А. и др.    Обезвреживание и утилизацияотходов в производстве пластмасс.—Л., 1982.
3. Доронин Ю.Г. и др.   Синтетические смолы в деревообработке.—       М.,1987.
4. Козулин Н.А. и др.   Оборудование для производства и переработки пластических масс.—Л., 1967,
5. Отчет по общеинженерной практике.