طرح توجیهی توليد رزين و چسب اوره فرمالدهيد

اوره فرمالدهيد از پر مصرفترين رزينهای گروه آمينه می باشد. رزينهای آمينه پليمرهايی ترموست هستند كه از واكنش فرمالدهيد و تركيبات گروه (2 NH-) توليد می گردند كه شامل اوره و ملامين فرمالدهيد مِی باشد. چسب اوره فرمالدهيد محصول افزايشی اوره و فرمالدهيد است. ساختار عمومی اوره- فرمالدهيد پيچيده است.

زنجيرهای اوره فرمالدهيد در زمان پخت بدليل ايجاد پيوندهای جانبی به شكل غير محلول در می آيد و شبكه های سه بعدی ايجاد می كند كه بر حسب طول شاخه پليمر و ميزان حلاليت در دماهای مختلف در آب طبقه بندی می شود. تنوع رزين های اوره فرمالدهيد و چسب اوره فرمالدهيد بسيار گسترده است.

اين رزين بر اساس نوع كاربرد از ويژگیهای متفاوتی برخوردار است كه اين ويژگی به فرايند توليد رزين وابستگی دارد. به عبارت ديگر برای توليد هر نوع يا گريد رزين اوره فرمالدهيد شرايط و محيط فرايند بايد متناسب با آن انتخاب گردد. رزين توليد شده ويژه موارد كاربرد خاص خود است و در ساير موارد نمی تواند به كار رود.

انواع رزين های اوره فرمالدهيد عبارت اند از :

1. چسب اوره فرمالدهيد (ويژه توليد نئوپان و تخته چند لا)
2. پودر قالبگيری اوره فرمالدهيد (ويژه توليد قطعات برقی و تزئينی)
3. رزين ريخته گری اوره فرمالدهيد (ويژه ساخت شنی در ريخته گری چدن)
4. رزين رنگ و رزين لامينه چوب و كاغذ
5. فوم عايق اوره فرمالدهيد
6. كودهای كنترل شده

بررسی خواص چسب اوره فرمالدهيد

رزینهای اوره فرمالدهيد دارای گريدهای مختلفی است و هر گريد مورد كاربرد متفاوت و فرمول ساخت ويژه ای دارد ولی به طور كلی پليمرهای مايع و جامد چسب در موارد زير كاربرد دارند:

1. توليد نئوپان 65% مصرف جهان
2. توليد تخته چندلا 15% مصرف جهان
3. ساير موارد مصرف 20%

موارد كاربرد آن

موارد كاربرد انواع رزين ها عبارت است از :

1. توليد انواع نئوپان و تخته های فيبری و گرانولی

محصولات چوبی بزرگترين بازار مصرف برای چسب اوره فرمالدهيد هستند كه تا حدود ٦٥% از كل مصرف UF جهان را شامل می شود. اوره فرمالدهيد به عنوان چسب برای توليدات چوبی مانند نئوپان و MDF تحت فرآيند خشک مصرف می گردد. در صنايع توليدی نئوپان، تكه های خشک چوب يا فيبرها با  مايع اوره مخلوط می شوند و سپس تحت فشار و گرما به شكل محصول نهايی در می آيند.

ميزان رزين در محصول نهايی چوبی، در حدود ٧ تا ٨% وزنی رزين به ازای وزن نئوپان خشک است كه بستگی به مواد اوليه به كار رفته و كيفيت و دانسيته تخته دارد. نئوپان برای توليد كابينت، مبلمان و در ساختار عايق سقف و در بنای ساختمانهای جديد به كار می رود. بنابراين تقاضای محصول بستگی به رشد تقاضا برای كالاهای چوبی خانگی دارد.

ملاحظات زيست محيطی از قبيل فرمالدئيد آزاد شده در حين فرايند توليد و گرد و غبارات حاصل از چوب كه پرسنل توليد در معرض استنشاق آن قرار دارند از معضلاتی هستند كه صنايع نئوپان سازی با آن روبرو است. به همين دليل است كه تلاش برای جايگزين كردن چسب اوره با رزين های طبيعی و يا كم ضرر تر در صنعت نئوپان ادامه دارد.

لازم به ذكر است كه این صنايع توليدی تاكنون پيشرفت های خوبی در جهت حل مشكل خروج فرمالدهيد از اوره فرمالدهيد در حين فرايند نئوپان سازی داشت هاند و ميزان آن را به حد قابل قبولی رسانده اند. يكی از اين روشها استفاده از ملامين همراه مقداری اوره جهت حفظ و نگهداری فرمالدهيد در فرمولاسيون محصول می باشد.

البته اين اصلاح باعث افزايش قيمت محصول می گردد. MDF يا تخته های با دانسيته متوسط از آن گونه تخته هايی است كه از اختلاط الياف سلولزی و رزين اوره فرمالدهيد توليد می گردد، گاهی رزين ملامين اوره فرمالدهيد نيز در توليد MDF استفاده شده است.

2. تخته های چند لايه
محصول شامل يک تخته اصلی هسته مركزی و روكش چوبی آن مي باشد اين محصولات 15درصد از كل مصرف UF جهان را به خود اختصاص داده اند. تخته های چند لايه برای توليد مبلمان، دكوراسيون داخلی و ساير قطعات خانگی كاربرد دارد. چسب اوره فرمالدهيد 55 درصد در ساخت تخته چندلا مصرف می شود.

برای عملكرد بهتر چسب، مقداری مواد اسيدی هم به آن اضافه می گردد. در برخی موارد به منظور بازدهی بيشتر چسب و كاهش قيمت محصول نهايی، مواد آردی به مواد اضافه می گردد. باتوجه به اينكه از لحاظ زيست محيطی موانعی برای استفاده از UF در اين محصول وجود دارد، بنابراين ميزان رشد پايينی در زمينه مصرف برای آن پيش بينی می شود.

ساير موارد كاربرد UF :

1. عايق پشم شيشه
نمد عايق پشم شيشه ساختمانی جهت عايق سازی بام، ديوار حمام، كابلها و موارد مشابه در ساختمانها و ابنيه مصرف می گردد. جهت توليد اين نمد های عايق از اختلاط پشم شيشه با اوره فرمالدئيد و يا چسب هاي اكريليک استفاده می شود.

2. پودر قالبگيری UF
اوره فرمالدئيد بوسيله پرس و يا روش تزريق به شكل محصول نهايی و قطعات صنعتی درمی آيد. قطعات ساخته شده از پودرهای قالبگيری دوام و پايداری خوبی دارند. سختی، مقاومت دربرابر خردشدن و شكستن و مقاومت در برابر حلالهای آلی از خواص قطعات قالب گيری شده UF است. به طور معمول آلفا سلولز و آرد چوب به عنوان پركننده درتوليد اين محصول استفاده می شود.

انواع كليد و پريز و سوئيچهای ساخته شده از اوره فرمالدئيد مقاومت خوبی در برابر قوس الكتريكی دارند و می تواند در رنگهای الوان ارائه گردد. از پودر قالب گيری اوره فرمالدئيد جهت توليد انواع دكمه لباس، بدنه تلفن و وسائل صوتی و تصويری و لوازم خانگي استفاده ميگردد. كاربرد جديد پودر قالب گيری UF استفاده آن به جای دانه ساينده است.

ذرات جامد اوره فرمالدئيد توسط پاشش بخار، رنگ را از روي سطح فلز می زدايد بدون آنكه آسيبی به سطح برساند. UF در مقايسه با ساير مواد شيميايی استفاده شونده جهت زدودن رنگ، كيفيت سطح فلز را حفظ می كند و آسيبی به آن نمی رساند اين مورد بخصوص جهت رنگ زدائی بدنه هواپيماها و تجهيزات نظامی كاربرد دارد.

3. رزين رنگ
رزين های اوره فرمالدهيد به دو صورت در ساخت رنگ و پوششها به كار می رود :

1. رنگ اوره فرمالدهيد
2. رنگ آلكيد _ اوره فرمالدهيد

رنگهای فوق به صورت پايه آبی و حلالی توليد و عرضه می گردد و برای پوشش سطوح فلزی، در انواع مبلمان، روكش چوب و كابينت و رنگهای مقاوم مواد شيميايی و خوردگی استفاده می شود.

4. صنايع نساجی، كاغذ، لامينه چوب
اصلاح ساختار پارچه بوسيله اوره فرمالدئيد باعث كاهش چين و چروک پارچه می شود. رزين اوره _ فرمالدئيد از جمله اولين رزينهايی است كه در صنايع نساجی مورد استفاده بوده است. ولی به مرور مصرف پارچه های حاوی UF و كليه محصولاتی كه شامل فرمالدئيد هستند روبه كاهش است و رزينهای ديگری جايگزين آن شده اند.

رزين های مانند دی متيلول دی هيدروكسی اتيلن اوره (DMDHEU) اكنون در بازار جايگزين رزين UF شده اند. لازم به ذكر است كه قيمت اين رزين ها گرانتر است. از اين رزين ها به عنوان پوشش كاغذ و لامينه كردن چوب نيز استفاده می شود.

5. فوم عايق UF
از رزين اوره فرمالدئيد در توليد فوم های عايق صدا و برودت استفاده می گردد.

6. كودهای كنترل شده UF
كودهای آزاد كننده آرام و كنترل شده نيتروژن بر اساس گريد خاصی از اوره فرمالدئيد توليد می گردند.

7. رزين های ريخته گری
از رزين های اوره فرمالدهيد در توليد چسب قالب ريخته گری استفاده می گردد. لازم به توضيح است كه در ريخته گری چدن يک قالب برای شكل بيرونی قطعه و قالب ديگری برای شكل داخلی قطعه بايد وجود داشته باشد تا قطعه ای مانند رادياتور چدنی با شكل بيرونی خاص و تو خالی و با شكل داخلی خاص توليد گردد.

بدين منظور قالب بيرونی از جنس فلز و قالب داخلی از مخلوط ماسه و رزين ريخته گری ساخته می گردد. مخلوط ماسه و رزين ريخته گری مايع در يک قالب ويژه ريخته شده و با حرارت به شكل داخلی رادياتور قالب گيری می شود و سپس قالبهای ماسه ای كه شكل داخل رادياتورها را دارد در داخل قالب فلزی كه شكل خارجی رادياتورها را دارد قرار گرفته و چدن مذاب بين اين دو ريخته می شود.

پس از سرد شدن چدن و با ضربه زدن به قطعه، مخلوط شن و رزين بصورت دانه از سوراخهای رادياتور بيرون می ريزد. در ريخته گری چدن از انواع رزينهای اوره فرمالدئيد، فنل فرمالدئيد، رزوسينول فرمالدئيد و فورانی يا تركيب آنهاست.

کاربردهای کلی چسب اوره فرمالدهيد

• توليد نئوپان
• توليد تخته های سه لايه
• توليد پودرهای قالب گيری
• توليد MDF

اهميت استراتژيک کالا

1. راه اندازی صنايع پائين دستی در کشور
2. توانمندی متقاضی از نظر سابقه صنعتی، نيروهای متخصص و مجرب جهت اجرا و راه اندازی و همچنين توانمندی مالی به منظور تأمين بموقع سهم آورده متقاضی و تسريع در اجرای پروژه تولید
3. بازار مصرف داخلی و منطقه ای رو به رشد بالقوه و بالفعل مطلوب داخلی و ايجاد شرايط مناسب برای صادرات
4. جلوگيری از واردات چسب اوره فرمالدهيد

بررسی اجمالی روشهای توليد

رزينهای اوره- فرمالدئيد تخت فرايند ناپيوسته توليد می گردند. تجهيزات شامل يک راكتور از جنس فولاد زنگ نزن همزن دار و كندانسور می باشد. اين تجهيزات برای توليد ساير رزين های آمينه مانند ملامين فرمالدئيد نيز به كار می رود. به دليل آن كه فرآيند توليد ناپيوسته است تخمين ظرفيت بر مبنای دوره كاركرد و ظرفيت واحدهای توليدی صورت می گيرد.

اوره فرمالدئيد محصول واكنش افزايشی اوره و فرمالدئيد است كه واكنش توليد طی دو مرحله صورت می گيرد. در مرحله اول فرآيند تولید چسب اوره فرمالدهيد ، اوره و فرمالدئيد واكنش داده به شكل گروههای متيلول در می آيد. تعداد گروههای متيلول بستگی به ميزان فرمالدئيد به كار رفته دارد. (محصولات حاصله مي تواند شامل مونو-متيلول اوره، ا و ٣- دی متيلول اوره و تری و تترا متيلول اوره در فرمولاسيون نهايی باشد).

در مرحله بعدی با حذف آب طی واكنش تراكمی اوره فرمالدئيد به شكل زنجيرهای پليمری در می آيند. واكنش گرمازای فوق توسط اسيد كاتاليز می شود. تقريباًٌ تمامی روش های توليدی بر پايه واكنش تراكمی فوق می باشد. اگرچه فرآيند توليدی در طی سال های گذشته همچنان ثابت مانده اند،

اما پيشرفت هايی در جهت بهبود كيفيت و خصوصيات از طريق اصلاح فرآيند توليد بدست آمده است. گسترش توليدات باتوجه به تنوع مونومرها و تركيب آنها قدم بعدی در اين زمينه بوده است كه تحقق يافته است. در واحدهای توليدی آن، فرمالدئيد و اوره به همراه كاتاليست به داخل مخزن راكتور تخليه می شوند.

سپس همراه با كنترل PH، مواد اوليه گرم می شوند. از آنجائيكه واكنش گرمازاست، كنترل دمای سيستم لازم و ضروری است و پيشرفت واكنش توسط كنترل ويسكوزيته سنجيده می شود. همچنين كنترل طول زنجير پليمر توسط دما و PH صورت می گيرد. محصول نهايی بدليل ساختار شبكه ای به فرم نامحلول و غير قابل ذوب است.

در برخی از واحدهای توليد رزین و چسب اوره فرمالدهيد بخصوص كارخانه های بزرگ به كمک استفاده از خشک كن های پاششی چسب UF به فرم پودری عرضه می شود. برای توليد پودر قالبگيری اوره فرمالدئيد رزين UF با پركننده هايی مانند پودر چوب، آلفا سلولز، خمير كاغذ و … مخلوط می گردد.

بررسی ایستگاه های کنترل کیفیت

کنترل کيفيت محصول جهت توليد رزینها طبق استانداردهای متداول و رقابت در بازار از ضروری ترين نيازهای کارخانه است و توسط آزمايشگاه انجام می گيرد. معمولاٌ لازم است مواد اوليه خريداری شده قبل از استفاده مورد آزمايش قرار گيرند ولی به دليل آنکه همه مواد اوليه با کيفيت موردنظر در بشکه های دربسته از خارج وارد می شوند،

لذا تنها کنترل کيفيت محصول بعد از عمل مخلوط سازی کافی بنظر می رسد و جهت اطمينان بيشتر بهتر است پس از بسته بندی در تيوپ يا قوطی نيز آزمايش کنترل کيفيت انجام گیرد تا مگر در حين بسته بندی کيفيت محصول کاهش نيافته باشد.

تجهيزات خط توليد 

ماشين آلات مربوط به ساخت رزين اوره فرمالدئيد و چسب اوره فرمالدهيد از پيچيدگی خاصی برخوردار نبوده و تماماً قابليت ساخت را در ايران دارند، با توجه به ظرفيت انتخاب شده در هر بچ و مواد اوليه مصرفی، ماشين آلات مورد نياز، تعيين حجم و جنس می شوند. بدين ترتيب فهرست مربوطه به شرح زير خواهد بود:

1. تانک اختلاط (راکتور Kettle)
2. کندانسور (Condanser)
3. مخزن هاپر
4. مخزن اسيد فرميک
5. تانک محلول فرمالين
6. تانک پيمانه فرمالين
7. تانک محلول سود
8. تانک جمع آوری
9. تسمه نقاله
10. دستگاه رينگ زنی
11. ماشين پرکن
12. پمپ ها