Научная статья на тему 'Проблемы обеспечения формальдегидосодержа щими смолами и экологической безопасности древесноплитных материалов в России'

Проблемы обеспечения формальдегидосодержа щими смолами и экологической безопасности древесноплитных материалов в России Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
444
100
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ДРЕВЕСНАЯ ПЛИТА / ФАНЕРА / СОДЕРЖАНИЕ ФОРМАЛЬДЕГИДА / СМОЛЫ / WOOD PLATE / PLYWOOD / THE MAINTENANCE OF FORMALDEHYDE / PITCH

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Стрелков В. П., Иванов Б. К., Цветков В. Е.

Стрелков В.П., Иванов Б.К., Цветков В.Е. ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДОСОДЕРЖАЩИМИ СМОЛАМИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ДРЕВЕСНОПЛИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В РОССИИ. Показана перспектива развития древесных плит. Древесные плиты должны отвечать требованиям международных стандартов по выделению формальдегида не более 0,124 мг/м3 воздуха. Содержание формальдегида по перфораторному методу должно быть снижено до 4 мг/100 г. Предлагаются варианты связующих для снижения токсичности древесных плит.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Strelkov V.P., Ivanov B.K., Tsvetkov V.E. PROBLEMS OF MAINTENANCE FORMALDEHYDE PITCHES AND ECOLOGICAL SAFETY OF WOOD PLATES IN RUSSIA. The prospect of development of wood plates is shown. Wood plates should meet the requirements of the international standards on formaldehyde allocation-no more than 0,124 mg/m3 of air. The formaldehyde maintenance on the puncher to a method should be lowered to 4 mg/100. Variants binding for decrease in toxicity of wood plates.

Текст научной работы на тему «Проблемы обеспечения формальдегидосодержа щими смолами и экологической безопасности древесноплитных материалов в России»

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Далее после компьютерной обработки результатов экспериментов B-плана были получены уравнения регрессии.

Y = 121,54 - 1,167X + 225,72X, +

+ 0,37X3 - 0,8944X22 - 0,95XX2;

Yal = -4,299 + 0,041X1 + 8,3944X2 -

- 5,5X22 + 0,0325X2X3 - 0,02778X1X2;

Yh = 250,4 - 1,43X1 - 617,22X2 -

- 1,169X3 + 351,111X22 + 0,0153X32 +

+1,2627XX3 + 2,1222X1X,;

Ych2o = 11,69 + 0,0558X1 - 30,444X2 -

- 0,415X3 + 10,556X22 + 0,005889X32 +

+0,1833X2X3 + 0,075XX2.

По результатам полученных данных можно сделать следующие выводы.

1. Наилучшими физико-механическими показателями обладают плиты, полученные по следующим режимам:

ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФОРМАЛЬДЕГИДОСОДЕРЖАЩИМИ СМОЛАМИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

древесноплитных материалов в россии

В.П. СТРЕЛКОВ, зам. ген. дир. по научной работе ЗАО»НИИ ВНИИДРЕВ», канд. техн. наук, Б.К.ИВАНОВ, зав. отделом хим. испытаний древесных материалов ЗАО «НИИВНИИДРЕВ», В.Е. ЦВЕТКОВ, проф. каф. технологии древесных плит и пластиковМГУЛ, д-р техн. наук

tsvetkov@mgul.ac.ru

ставляет 12,8 млн м3/год. Дополнительно в реализации находятся 18 проектов с общим приростом мощностей 2,8 млн м3/год:

- 8 заводов ДСП с приростом мощностей на 1280 тыс. м3/год;

- 4 завода МДФ мощностью 880 тыс. м3/год;

- 6 фанерных заводов, в том числе производящие плиты из многослойного шпона ЛВЛ, с общей мощностью 760 тыс. м3/год.

Подготовлены около 20 новых проектов по строительству заводов ДСП, МДФ, ОСБ и фанеры с общей мощностью до 5 млн м3/год. Из них 16 проектов включены Министерством промышленности и торговли Российской Федерации в перечень приоритетных в области освоения лесов. Всего общий прирост мощностей по древесным плитам и фанере может составить около 8 млн м3/год. В результате прогнозируется насыщение

Основным потребителем формальдегидосодержащих клеящих смол в России являются заводы по производству древесно-стружечных плит, древесно-волокнистых плит средней и высокой плотности, а также фанеры. Используются карбамидоформаль-дегидные, фенолоформальдегидные и мела-минокарбамидоформальдегидные смолы.

Данные по производству древесных плит и фанеры в России приведены в табл. 1.

В 2009 г. произошел спад производства по всем видам древесных плит. В 2010 г. производство древесно-волокнистых плит в основном восстановилось, объем производства фанеры превысил уровень 2008 г., производство древесно-стружечных плит только в 4-м квартале 2010 г. начало работать с превышением уровня 2008 г.

Суммарная мощность заводов по производству древесных плит и фанеры со-

Т = 130 °С,

т = 0,35-0,45 мин / мм,

Q = 10-20 % .

2. Модифицированное КФ связующее позволяет получать нетоксичные плиты, соответствующие нормам ПДК.

Библиографический список

1. Взаимопроникающие полимерные сетки / Ю.С. Липатов, Л.М. Сергеева. -Киев: Наук. думка, 1979. - 160 с.

2. Зигельбойм, С.Н. Термопластичные клеи в производстве мебели / С.Н. Зигельбойм. - М.: Лесная пром-сть, 1978. - 104 с.

3. Тришин, С.П. Технология древесных плит: лабораторный практикум для студентов / С.П. Тришин. - М.: МГУЛ, 2001. - 96 с.

4. ГОСТ 10632-2007. Плиты древесно-стружечные. Технические условия.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

141

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Таблица 1

Производство древесных плит и фанеры в России

Древесные плиты Производство по годам, тыс.м3 Количество линий в 2010г.

2007 2008 2009 2010

Древесно-стружечные плиты (ДСП) 5261 5749 4562 5484 44

Древесно-волокнистые плиты (ДВП) 1318 1283 947 1258 36

Древесно-волокнистые плиты средней плотности (МДФ) 849 900 850 900 6

Фанера 2763 2583 2107 2679 59

Плиты из многослойного шпона (ЛВЛ) 30 35 39 70 2

Всего: 10221 10550 8505 10391 149

Древесные плиты из крупноразмерной ориентированной стружки (ОСБ) Производство ОСБ не создано

импорт 182 импорт 300 импорт 200 импорт 300 0

Таблица 2

Прогноз потребления формальдегидосодержащих смол лесопромышленным комплексом россии

Потребители смол Производство материалов с использованием смол, тыс. м3 Потребность в формальдегидосодержащих смолах, тыс.т

2008 г 2010 г. 2015 г. 2008 г. 2010 г. 2015 г.

Древе сно-стружечные плиты 5750 5484 8600-9400 633 603 890-1030

Плиты МДФ и ХДФ 1216 1600 3200-3800 171 225 440-520

Плиты ОСБ 0 0 1500-2000 0 0 70-100

Фанера 2583 2679 3200-3600 210 217 260-290

Клееный брус 200 550 1200-1500 2 5 10-13

Импрегнирование бумаги 708 млн м2 880 млн м2 1100-1400 млн м2 90 110 140-180

Другие потребители смолы (каширование, фанерование плит, мебельные клееные щиты, паркет и др.) 10,0 12,0 20,0

Итого потребление смол 1116 1172 1830-2150

Мощности по производству формальдегидосодержащих смол, в том числе: 1522 Нет данных развития мощностей по производству смол

- карбамидные смолы 1422

- фенолоформальдегидные смолы 100

Обеспеченность лесопромышленного комплекса россии формальдегидосодержащими смолами, т + 406 + 350 -308т628

внутреннего рынка России древесными плитами с необходимостью выхода на внешние рынки сбыта. Подотрасль древесных плит в перспективе должна стать экспортно ориентированной, по аналогии с производством фанеры, где 64 % от объемов производства направляется на экспорт.

На период до 2015 г. в России в основном определились проекты строительства заводов древесных плит и фанеры. Однако, если смотреть далее 2015 г., с учетом тенденций развития в Китае и в странах Юго-Восточной Азии, можно рассчитывать на более интенсивное развитие подотрасли. Имеющаяся

сырьевая база позволяет осуществить интенсивное развитие подотрасли древесноплитных материалов. По оптимальному варианту расчетов до 2020 г. прогнозируется удвоение выпуска листовых древесных материалов, по инерционному, по аналогии с прошедшим пятилетним периодом, прирост производства составит не более 50 %. Пропорционально этому прогнозируется и рост потребления формальдегидосодержащих смол. Исходя из прогноза развития производства древесных плит и фанеры, институтом ЗАО «ВНИИД-РЕВ» сделана оценка потребности в формальдегидосодержащих смолах к 2015 г. (табл. 2).

142

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Общее потребление формальдегидосодержащих смол лесопромышленным комплексом, включая карбамидоформаль-дегидные, фенолоформальдегидные и меламиносодержащие, в 2010 г. составило около 1170 тыс. т, в том числе: 810 тыс. т для древесных плит, 230 тыс. т для фанеры и около 110 тыс. т для декоративной пленки. Эта потребность обеспечивалась имеющимися мощностями - около 1520 тыс. т/год (табл. 2). С учетом прогнозов развития производства древесных плит и фанеры потребление формальдегидосодержащих смол к 2015 г. возрастет до 1830-2150 тыс. т и возникнет проблема дефицита в объеме до 300-600 тыс. т в год. К 2020 г. дефицит смол увеличится примерно до 1,0 млн т/год.

Наиболее сложное положение на рынке формальдегидных клеящих смол складывается в регионах Сибири и Дальнего Востока, где опережающими темпами начинается строительство древесноплитных производств. Например, в 2010 г. в Хабаровском крае в ОАО «Аркаим» (порт Ванино) начал работать завод по производству ДСП мощностью 140 тыс. м3/год, готовится к запуску малазийское предприятие по производству МДФ мощностью 150 тыс. м3/год - эти заводы вынуждены покупать смолы в Китае. Для прогнозируемого развития древесных плит в Восточной Сибири необходимо создание собственных мощностей 200-300 тыс. т/год по производству карбамидных смол. В начале 90-х годов были ликвидированы мощности по карбамидным смолам в г. Ангарске Иркутской обл., и потому восточнее г. Томска производство карбамидных смол отсутствует. При этом карбамидоформальде-гидная смола производства ОАО «Томский НХК» не в полной мере удовлетворяет требования древесноплитной промышленности. При мощности 200 тыс. т/год в производстве продолжают использоваться установки непрерывного способа, на которых невозможно получать смолы с мольным соотношением формальдегида к карбамиду менее 1,2. Это затрудняет возможность изготовления малотоксичных древесных плит - для плит класса Е-1 необходимы смолы с мольным соотношением от 1,0 до 1,1.

В настоящее время в производстве древесных плит обостряется проблема экологической безопасности продукции, осложняющая перспективу развития подотрасли. Уже возникают препятствия по экспорту ДСП, МДФ, ДВП и изделий из них. Действующие в России ГОСТы предусматривают для древесных плит класса Е-1 содержание формальдегида 8 мг/100 г по перфораторному методу при среднегодовой не более 6,5 мг/100 г. Для облицованных ДСП класса Е-1 предусмотрен норматив эмиссии формальдегида по газоаналитическому методу

- не более 3,5 мг/м2 ч и по камерному методу

- не более 0,124 мг/м3 воздуха. Плиты класса Е-1 являются основным материалом для мебели и для изготовления изделий, эксплуатируемых внутри жилых помещений, и потому класс Е-1 должен стать преобладающим в выпуске древесных плит. Европейские стандарты EN-312 (ДСП), EN-622 (МДФ) и EN-31986 (плиты для строительства) предусматривают для необлицованных древесных плит норматив эмиссии формальдегида 0,124 мг/м3 воздуха по камерному методу. Этот показатель является основным критерием для экспорта-импорта древесноплитной продукции в странах Западной Европы. Аналогичное положение в Северной Америке.

Показатель эмиссии формальдегида становится необходимым критерием и при экспорте российских древесноплитных материалов. Несоответствие отечественной продукции европейским нормативам по эмиссии формальдегида создает препятствия экспорту ДСП, МДФ, ХДФ и изделий на их основе в Западную Европу. Следует отметить, что отечественная фанера в основной части отвечает этим требованиям зарубежных стандартов по экологической безопасности, и потому является экспортно-ориентированной. Ряд отечественных предприятий (ООО «Пермский ФК», ЗАО «Череповецкий ФМК» и другие) успешно осуществили сертификацию фанерной продукции согласно требованиям CARB (США) и успешно экспортируют ее.

Перспектива развития древесных плит тесно связана с перспективой развития экспорта, и потому объективно необходимо

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

143

ДЕРЕВООБРАБОТКА

ориентироваться на требования европейских и международных стандартов по показателю эмиссии формальдегида. ГОСТ 16371 «Мебель. Общие технические условия» с 2008 г. предусматривает норматив выделения формальдегида 0,01 мг/м3 воздуха при испытании камерным методом. Исследования, выполненные в АНО ЦСЛ «Лессертика» (г. Балабаново Калужской обл.), показали, что даже детская мебель некоторых предприятий, подлежащая обязательной сертификации, не отвечает этому нормативу. Уже известно несколько случаев обращения конечных потребителей мебели в суд с иском о возмещении ущерба к производителям, продукция которых создала угрозу здоровью потребителей. Ожидается, что в дальнейшем число таких обращений будет возрастать.

Для обеспечения гигиенических требований по выделению формальдегида из изделий мебели должны использоваться соответствующие облицованные древесноплитные материалы. Поэтому на заводах по производству древесных плит необходимо продолжение работ по снижению содержания формальдегида в плите-основе и повышению изолирующей способности облицовочных материалов для снижения выделения формальдегида из мебели до уровня требований гигиенических нормативов.

Исследованиями ЗАО «ВНИИДРЕВ» и Уральского ГЛТУ (г. Екатеринбург) для необлицованных древесных плит показано, что для обеспечения западноевропейского требования по эмиссии формальдегида, равного 0,124 мг/м3 воздуха, среднее содержание формальдегида в плитах по перфораторному методу должно быть: для ДСП - не более 4,2 мг/100 г, для фанеры - не более 6,0 мг/100 г и для МДФ - не более 3,8 мг/100г, что значительно меньше уровня 8 мг/100 г, предусмотренного отечественными стандартами. Для обеспечения этих требований в древесностружечных плитах и в древесно-волокнистых плитах средней плотности содержание формальдегида должно быть в 2 раза меньше предусмотренного отечественными стандартами для плит класса Е-1. По данным центров Госсанэпиднадзора и АНО ЦСЛ «Лессерти-

ка» (г. Балабаново), большинство отечественных древесных плит не отвечают этим требованиям. Следовательно, для отечественных предприятий задача снижения содержания формальдегида в древесных плитных материалах до уровня половины значения для класса Е-1, согласно ГОСТ 10632-2007, определяется как первоочередная на ближайшие годы. Обеспечение современных требований по экологической безопасности зависит от особенностей применяемых технологий и используемых связующих. Известно, что лучшие результаты достигнуты на современных линиях по производству ДСП, МДФ и ДВП, оснащенных ленточно-роликовыми прессами непрерывного действия, а также одноэтажными и сдвоенными прессами периодического действия. Для обеспечения гарантий экологической безопасности продукции необходима стабильность всех параметров технологических процессов при налаженном производственном контроле, использовании статистических методов управления производственном процессом и эффективности систем менеджмента качества.

Ситуация сложилась так, что заводы древесных плит и фанеры в России работают на импортном европейском оборудовании, применяют западноевропейские технологии, используют идентичные связующие, однако отечественные стандарты на продукцию не гармонизированы с европейскими, что затрудняет экспортные сделки. Для повышения конкурентоспособности древесноплитной продукции необходимо провести гармонизацию отечественных стандартов в части экологического качества и ассортимента продукции с соответствующими европейским и международным стандартами.

В ГОСТ 10632 на древесно-стружечные плиты необходимо ввести показатель выделения формальдегида 0,124 мг/м3, определяемый камерным методом, предусмотреть показатели для влагостойких, конструкционных и особо прочных плит и др. В ГОСТ 53208-2008 «Плиты древесные моноструктурные» необходимо включить показатели для древесно-волокнистых плит высокой плотности, изменить название стандарта,

144

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

ДЕРЕВООБРАБОТКА

включить европейский показатель выделения формальдегида и др. Необходима разработка национальных стандартов на древесные плиты из крупноразмерной ориентированной стружки (ОСБ), на огнестойкие древесные плиты, на ламинированный паркет, на стеновые панели, на ламинированные и окрашенные МДФ и ДВП и др. Также необходим пересмотр старых и введение новых стандартов на методы определения экологической безопасности древесных плит и фанеры.

Известно, что для получения малотоксичных плит необходимы низкомольные кар-бамидоформальдегидные смолы с мольным соотношением формальдегида к карбамиду от 1,0 до 1,1. Имеется необходимость внесения этого показателя в стандарты в качестве технической характеристики карбамидофор-мальдегидных смол для возможности контроля со стороны потребителей. Стандарты необходимо дополнить соответствующей методикой для определения мольного соотношения формальдегида к карбамиду. Например, завод ООО «Флайдерер» (п. Подберезье в Новгородской обл.), имеющий линию для производства ДСП с непрерывным прессом мощностью 500 тыс. м3/год, согласовал с ОАО «Акрон» (г. Новгород) специальные Технические условия на низкомольную карбами-доформальдегидную смолу для производства ДСП по технологии непрерывного способа прессования. В эти технические условия включены показатель мольного соотношения формальдегида к карбамиду (1,02-1,08) и методика для измерения этого показателя. Предприятия расположены поблизости и потому не имеют проблем по доставке смолы в производство ДСП.

Низкомольные карбамидоформальде-гидные смолы имеют малый срок хранения (3-4 недели), что осложняет доставку потребителям, расположенным на значительном удалении. Поэтому для крупных специализированных химических предприятий оптимальное расстояние для доставки низкомольных карбамидных смол не должно превышать 1000 км. По этой же причине целесообразно создание собственных участков для изготовления карбамидных низкомольных смол на

крупных заводах по производству древесных плит. Целесообразно предусматривать окислительную колонну для получения концентрированного формалина из метанола. Такие производства в последние годы созданы в ООО «Кроношпан» и ОАО «Карелия ДСП».

На ряде заводов (ООО «Шекснинс-кий КДП», ОАО «Томский завод ДСП», ОАО «Увадрев-Холдинг» и др.) освоено изготовление карбамидных низкомольных смол на основе применения покупного карбамидо-формальдегидного концентрата, имеющего относительно длительный гарантийный срок хранения.

Для снижения токсичности древесно-стружечных плит в зарубежной практике применяется система из двух смол с различным временем отверждения для внутреннего и наружных слоев ковра: для наружных слоев - низкомольная смола, для внутреннего

- высокореакционная смола. Вариант с двумя смолами предлагается фирмой «Метадинеа»

- крупнейшим изготовителем карбамидных смол в России. Требуются относительно небольшие затраты по дооснащению производства ДСП емкостями для обеспечения одновременной работы с двумя марками смол. Достигается двойной эффект: снижение токсичности плит и повышение производительности линии.

Для снижения содержания формальдегида и расширения ассортимента плит имеется необходимость применения меламиносодержащих связующих. Меламинокарба-мидоформальдегидные смолы необходимы при изготовлении ламинированного паркета, стеновых панелей и для получения влагостойких и повышенной прочности ДСП классов Р3, Р5 и Р7 по европейскому стандарту EN 312, для изготовления наружных слоев плит ОСБ. Меламиносодержащие смолы необходимы и для изготовления влагостойкой фанеры. В Западной Европе потребители отказываются от приобретения фанеры с фе-нолоформальдегидными смолами, спросом пользуется фанера, изготовленная с применением меламинокарбамидоформальдегидных смол. Поэтому организация производства экспортной фанеры на меламиносодержащих

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011

145

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.