Мероприятия по снижению токсичности плит

Древесностружечные плиты, применяемые в натуральном виде и в виде готовых изделий (мебели) в жилых и общественных зданиях, должны удовлет-ворять определенным санитарно-гигиеническим нормам, т. е. не должны оказывать вредного воздействия на человеческий организм. Одним из отрицательных свойств древесностружечных плит является токсичность, т. е. способность плит выделять в окружающую среду вредные химические вещества в количестве, превышающем допустимые концентрации. Плиты, полученные с применением карбамидофор-мальдегидных смол, имеют существенный недостаток, который заключается в том, что в период прессования плит и длительное время после изготовления из них вы-деляется формальдегид, вредно действующий на человеческий организм.

Формальдегид — один из компонентов карбамидных смол — во время синтеза (производства) смолы и затем во время отверждения связующего при горя-чем прессовании плит в основном почти полностью вступает в реакцию с карба-мидом и связывается, но небольшая часть остается свободной. Поскольку фор-мальдегид токсичен, то чем больше в смоле содержится свободного формаль-дегида, тем хуже санитарная характеристика плит, так как с течением времени свободный формальдегид выделяется из плит. Однако выделяется не только сво-бодный формальдегид, который можно устранить путем нагревания готовых плит под вакуумом, но и формальдегид из отвердевшей смолы, т. е. из готовых плит под воздействием различных факторов.

Источником выделения свободного формальдегида из готовых плит являя-ется гидролиз полностью или частично отвердевшей смолы под влиянием темпера-туры и влажности окружающей среды. Исследования показывают, что при дли-тельной эксплуатации плит в среде с переменной влажностью и температурой гидролитической деструкции подвергается до 20…30 % смолы, содержащейся в наружных слоях. Гидролитическая деструкция отвердевшей смолы внутреннего слоя не происходит.

К санитарной характеристике плит предъявляют все более жесткие требова-ния. Требования носят дифференцированный характер. В зависимости от назначе-ния плит, от степени выделения свободного формальдегида разделены на три груп-пы эмиссии: Е-1, Е-2 и Е-3.

В соответствии с ГОСТ 10632—89 содержание вредных химических веществ, выделяемых плитами в производственных помещениях, не должно пре-вышать ПДК для воздуха рабочей зоны производственных помещений (т. е. 0,5 мг/м³), а количество вредных химических веществ, выделяемых плитами в условиях эксплуатации, не должно превышать в окружающей среде ПДК, утвер-жденных Минздравом РБ для атмосферного воздуха.

На эмиссию формальдегида из плит оказывают влияние большинство тех-нологических факторов: свойства смолы; состав и расход связующего; порода древесины, влажность осмоленной стружки; температура и продолжительность прессования плит; условия охлаждения (кондиционирования).

Наиболее значительное влияние на величину и продолжительность выделе-ния формальдегида из плит оказывает содержание свободного формальдегида в смоле /3/.Улучшение санитарной характеристики плит достигнуто за счет совер-шенствования химических свойств используемых синтетических смол, пре-имущественно за счет снижения содержания свободного формальдегида. С этой целью изменяют режим синтеза смол (молярное соотношение карбамида и фор-мальдегида К:Ф, температуру и рН реакционной массы).

Снижение содержания формальдегида в смолах, а в конечном итоге и в плитах, в первую очередь достигается благодаря снижению мольного соотношения карбамида и формальдегида К:Ф — от 1:1,8 до 1:1,1. Однако производство мало-токсичных смол при низком мольном соотношении ведет к ухудшению некоторых показателей смол /3/, а в конечном итоге и к ухудшению физико-механических по-казателей плит. Это требует увеличения расхода связующего или повышения плот-ности плит, при этом возрастают материалоемкость и стоимость плит.

На выделение формальдегида из готовых плит влияет и состав связующего. При прессовании плит с отвердителем (NН₄С1) во внутреннем слое содержание формальдегида в плитах меньше примерно на 20%, чем при прессовании без отвер-дителя. С увеличением количества отвердителя в составе связующего выделение формальдегида из готовых плит уменьшается, однако при этом снижается проч-ность плит.

Расход связующего значительно меньше влияет на эмиссию формальдегида из плит, чем содержание свободного формальдегида в смоле, а при использовании смол с низким молярным соотношением К:Ф изменение расхода связующего не от-ражается на эмиссии формальдегида из плит.

По своей природе формальдегид является весьма активным химически и вступает в реакцию со многими химическими веществами. Однако до сих пор не найдено вещество, способное решить проблему связывания формальдегида.

Некоторого уменьшения выделения формальдегида из готовых плит можно добиться введением в состав связующего аммиака и карбамида. Но при этом сни-жается реакционная способность связующего, что может привести к снижению прочности и водостойкости плит.

Массовая доля сухого остатка связующего и связанная с ней влажность осмоленной стружки также существенно влияет на выделение формальдегида как в процессе прессования, так и из готовых плит. Повышение сухого остатка смолы от 50 до 70 % снижает выделение из нее формальдегида в 1,7 раза. Предполагается, что с понижением сухого остатка смолы в ней увеличивается содержание низкомо-лекулярных соединений, содержащих метилольные группы в концевых звеньях. Взаимодействуя с водой, концевые звенья становятся более подвижными, менее стойкими и при повышении температуры могут разлагаться, выделяя формальде-гид.

Возрастание влажности осмоленной стружки приводит при прочих Одина-ковых условиях к увеличению выделения формальдегида в процессе прессования /1/ и из готовых плит. Зарубежными исследованиями установлено, что при сниже-нии влажности осмоленной стружки на 1 % содержание формальдегида в готовых плитах уменьшается н 4,9…6,5%. Наименьшее выделение свободного формальде-гида при влажности осмоленной стружки 7…9 %.

С повышением температуры прессования резко возрастает выделение формальдегида из плит в период прессования /3/, что в свою очередь приводит к уменьшению содержания формальдегида в готовых плитах. Установлено, что при повышении температуры прессования на 10⁰С содержание свободного формальде-гида в плитах уменьшается в среднем на 4,3 %. Таким образом, для улучшения санитарно-гигиенической характеристики плит их прессование следует вести при высоких (180…220°С) температурах с тем, чтобы в период горячего прессования и при выгрузке плит из пресса было удалено (выделено) наибольшее количество сво-бодного формальдегида, а его содержание в плитах осталось минимальным.

Продолжительность прессования плит меньше влияет на выделение фор-мальдегида из плит в процессе прессования и его содержание в готовых плитах. Установлено, что увеличение на 1 с продолжительности прессования в прессе на 1 мм толщины плиты (в диапазоне от 12 до 20 с/мм готовой плиты) снижает содержание формальдегида в плитах в среднем на 3,3 % (в нижней части диапазона на 4,8, в верхней — на 2,4 %). Температура и продолжительность прессования тесно взаимосвязаны, поэтому с повышением температуры прессования и сокра-щением продолжительности выдержки выделяется примерно одинаковое коли-чество формальдегида.

Исследованиями ЦНИИФа выявлена общая для всех указанных факторов тенденция уменьшения выделения формальдегида из готовых плит при их выдерж-ке. При этом чем больше выделения формальдегида из плит непосредственно пос-ле прессования, тем выше при прочих равных условиях продолжительность этих выделений.

Возможность улучшения санитарно-гигиенической характеристики плит за счет изменения указанных технологических параметров довольно ограниченна, так как технологические параметры, измененные в целях уменьшения содержания сво-бодного формальдегида в готовых плитах, часто не совпадают с теми, которые необходимы для получения высоких показателей свойств плит и экономических показателей их производства. Можно выделить следующие мероприятия, оказы-вающие благотворное влияние как на улучшение физико-механических показа-телей, так и на санитарно-гигиеническую характеристику плит: высушивание стружки до минимально возможной влажности 1...3%; использование смол с низ-ким содержанием свободного формальдегида и связующих с высоким сухим остатком (60…65%) и как итог — использование осмоленной стружки низкой влажности, 6…8% для внутреннего слоя и 10...12% для наружных слоев; прессова-ние плит при высоких температурах (180...220°С).