Российский рынок смол: рост потребления и производства
Эксперты Центрального научно-исследовательского института фанеры (ЦНИИФ) считают, что для изготовления новых видов фанеры и древесных плит необходимо в ближайшем будущем увеличить на 30-40 % производство феноло- и меламиноформальдегидных смол, а также увеличить производство меламинокарбамидоформальдегидных смол. Специалисты подчеркивают, что для выпуска современных видов фанеры необходимо применять изоцианатные и полиуретановые связующие, так как они обеспечивают прочные и водостойкие клеевые соединения.
Феноло-, меламино- и резорциноформальдегидные смолы существенно превосходят другие смолы по сопротивлению воздействию агрессивных сред, поэтому изготовленная с их использованием клееная древесина может противостоять значительным переменным воздействиям влажности и температуры окружающей среды. А это одно из главных требований к современной фанерной продукции.
Тенденции развития
В рамках одной журнальной статьи невозможно подробно рассмотреть состояние рынка смол ввиду его обширности, однако основные тенденции развития определить можно. Главным трендом сегодня эксперты считают устойчивый рост доли водостойких клеев и связующих на основе феноло-, резорцино-, амино- и меламиноформальдегидных смол как в мировом, так и в отечественном производстве фанеры и древесных плит. Спрос на эти клеи обусловлен схожими процессами, происходящими на рынках деревообрабатывающей отрасли, и, в частности, на фанерном рынке.
В последнее время мировое потребление фанеры стремительно растет, в основном за счет быстрого экономического развития Китая. Сейчас в мире потребляется около 65 млн м3 фанеры в год, и прогнозируется рост ее потребления. На мировом рынке наибольший рост потребления фанеры наблюдается в строительстве. Здесь она используется чаще всего как опалубка, а также в качестве панелей, перекрытий, настилов под полы, для хозяйственных построек и оформления экстерьера и интерьера. Обычно для опалубки используют водостойкую ламинированную фанеру большого формата. Другая область, где активно применяется фанера, - мебельная промышленность. Здесь фанера используется в качестве конструкционного материала наряду с другими видами древесных плит: ДСП, ДВП, MDF. Хотя у фанеры преимущество перед древесными плитами по прочности и влагостойкости, она дороже ДСП и MDF и поэтому применяется либо там, где особенно важны прочностные и экологические качества изделий (детская, школьная мебель), либо там, где цена изделия не так важна, как его внешний вид. Такова ситуация в мире.
Ситуация в России отличается от мировой. В отечественном строительстве используется всего 5-10% выпускаемой фанерной продукции, а на мебельное производство приходится примерно 20-30% всего выпуска фанеры. Тем не менее эксперты считают строительную отрасль самой перспективной для российской фанерной промышленности, потому что там наблюдается стабильный и значительный рост потребления этой продукции. А вот выпуск фанеры для мебельной промышленности, как считают эксперты, неизбежно будет сокращаться. Таким образом, на отечественном рынке фанеры вскоре может сложиться ситуация, схожая с ситуацией на мировом рынке, где строительная отрасль является главным потребителем фанеры.
Для современной строительной отрасли требуется водостойкая конструкционная фанера специальных видов, изготовление которой возможно только при использовании водостойких клеев. Такая фанера требуется также для авиа-, авто- и контейнеростроения, для изготовления грузовых и рефрижераторных вагонов. Повышение спроса на водостойкую фанеру влечет за собой увеличение выпуска водостойких клеев. Эксперты ЦНИИФ отмечают, что потребность в клеях для производства фанеры, в том числе в клеях на водной основе, растет быстрыми темпами. Начиная с 2005 года объемы потребления фенольных и меламиновых клеев для производства клееной фанеры выросли в 1,2-1,5 раза. По экспертным прогнозам, объем применения водных полимерных клеев (карбамидных, фенольных, меламиновых и др.) и дальше будет стабильно расти.
Рынок смол
В настоящее время в мире в год производится более 4 млн т клеев, при этом существенно изменяется соотношение между разными типами клеев. В Европе крупнейшими производителями синтетических смол (карбамидо-, феноло- и меламиноформальдегидных), которые используются в производстве клееной древесной продукции, стали США, Германия, Финляндия и Норвегия.
Российский лесопромышленный комплекс сегодня потребляет в год около 1,2 млн т формальдегидосодержащих смол (в том числе - карбамидных, фенольных и меламиновых). Эта потребность обеспечивается имеющимися производственными мощностями - предприятия выпускают в год около 1,52 млн т. Прогнозируется, что к 2015 году потребность в этих смолах вырастет до 1,9 млн т, к 2020 году - до 2,5-2,73 млн т. Проблема - дефицит в объеме 300 тыс. т - может возникнуть уже к 2015 году, к 2020 году дефицит может вырасти до 1,2 млн т. Для того чтобы обеспечить потребность в этих смолах, придется создавать новые мощности.
В нашей стране ассортимент смол для производства фанеры марки ФК довольно небольшой. Это карбамидоформальдегидные смолы марок КФ-МТ-15, КФ-Н-54, КФ-НФП, КФ-НВ, КФ-А, КФ-О и др. На территории России они до недавнего времени производились из 37-процентного формалина по технологии, имеющей существенные недостатки. Это наличие сточных вод, потери формалина и метанола, длительный процесс синтеза и сушки, большие расходы пара и электроэнергии, малый выход товарной смолы из реактора. При этом зимой для приема и хранения формалина необходимо обеспечивать постоянный подогрев емкостей паром, в результате чего часть формалина улетучивается, а часть осаждается в цистернах в виде параформа. В настоящее время карбамидные смолы производят на карбамидоформальдегидном концентрате (КФК-85). У этих смол немало достоинств. Они быстро отверждаются при нагревании, причем время отверждения можно регулировать в широких пределах - от 15 до 120 с. Экологичные карбамидные смолы отличаются высокой прочностью склеивания и светлой окраской; запасы сырья для их производства по сути не ограничены.
В странах Запада до 60% объема смол выпускается в порошкообразном состоянии. Их применение позволяет повысить степень механизации и автоматизации процесса производства клееной древесной продукции, в частности - за счет ликвидации трудоемкой операции нанесения клея на шпон. Интенсифицируется процесс горячего прессования, расширяется интервал допустимой влажности исходного древесного сырья и сокращается время его сушки, уменьшается удельный расход синтетических смол. В результате по сравнению с традиционными технологиями затраты производителя уменьшаются в 2-3 раза, а производственная мощность предприятия увеличивается в 2-2,5 раза. Кроме того, улучшаются экологические характеристики фанеры, снижается вредное воздействие на окружающую среду. К сожалению, сегодня в России синтетические порошкообразные смолы почти не производятся и не применяются.
Российский рынок отличается тем, что меламино- и меламинокарбамидоформальдегидные смолы выпускаются в ограниченном объеме, а производства фенолорезорциноформальдегидных смол по сути нет. Кроме того, нет рынка отвердителей, наполнителей и модификаторов целевого назначения. Однако эксперты ожидают в ближайшей перспективе увеличения в 1,2-1,5 раза производства водостойких клеев, в частности, фенольных и меламиновых. Поскольку значительно растут объемы выпуска фанеры марки ФСФ, в том числе большеформатной и ламинированной, на ряде предприятий отрасли будет внедряться производство водостойких синтетических клеящих смол марок СФЖ-3013, СФЖ-3014, СФЖ-3093, СФЖ-3026, а также пропиточных фенольных и меламиновых смол СФП.
Эксперты отмечают, что все отечественные смолы, применяемые в производстве фанеры марки ФСФ и ее отделке, соответствуют требованиям мировых стандартов по клеящим и санитарно-гигиеническим свойствам, - у экспортной продукции на их основе не было ни одной рекламации за последние десять лет. Также соответствует всем требованиям стандартов качество бумажных пленок на основе фенолоформальдегидных смол и облицовки ими.
Задача дня – повышение качества
К клееной продукции на основе фенолоформальдегидных смол сегодня предъявляются высокие санитарно-гигиенические требования. Министерством здравоохранения РФ установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) фенола, формальдегида и других веществ, отрицательно действующих на организм человека. Поэтому важной задачей становится разработка малотоксичных фенолоформальдегидных смол, позволяющих получать экологичную клееную продукцию и делать более безопасным ее производство.
Российские фенолоформальдегидные смолы изготавливают по технологии периодического производства, которая состоит из подготовки и загрузки сырья, конденсации фенола с формальдегидом с образованием фенолоспиртов, поликонденсации фенолоспиртов с образованием смолы, охлаждения, слива и затаривания смолы. Из этих смол производят клеи, которые подразделяются по составу на три типа: однокомпонентные, двухкомпонентные и многокомпонентные. Однокомпонентные клеи представляют собой смолы в чистом виде; двухкомпонентные содержат, кроме смолы, отвердитель, наполнитель или растворитель; многокомпонентные - отвердитель, модифицирующие и другие добавки.
Отвердители способствуют переходу синтетических смол из жидкого состояния в твердое. Отвердителями для карбамидных смол обычно служат минеральные или органические кислоты или соли сильных кислот, образующие кислоты при взаимодействии со смолой. Растворители - такие как вода, этиловый спирт, ацетон - вводят в состав клея для снижения его вязкости и концентрации. Наполнители уменьшают абсорбцию клея древесиной, особенно пористой; исключают проникновение клея через наружные слои древесных материалов; увеличивают эластичность клеевого шва и не только снижают напряжения, возникающие в результате усадки, но и уменьшают расход смолы.
Наполнители бывают активными и инертными. Активные наполнители, как правило, органического происхождения, способны набухать и вступать в химическое взаимодействие со смолой. К ним относятся древесная мука, гидролизный лигнин и лигнинная мука, лигносульфонаты, эфиры целлюлозы, крахмал и его производные, пшеничная, ржаная, гороховая, соевая и рисовая мука и др. Инертными наполнителями являются вещества минерального происхождения, нерастворимые и не взаимодействующие со смолой. К ним относятся каолин, гипс, мел, фосфогипс, цемент, силикагель и т. п. Для придания клеевой композиции специфических свойств, таких как повышенная водо- и биостойкость, электропроводимость, в ее состав могут вводиться пластификаторы, ускорители отверждения, стабилизаторы.
Сегодня усилия российских специалистов направлены на повышение качества выпускаемых клеев за счет снижения токсичности, повышения прочности клеевого соединения, снижения показателей водопоглощения и водоразбухания. Для этого применяются различные способы модификации смол, которые позволяют повышать их пластичность, водо- и биостойкость, скорость и степень отверждения. Также при создании новых клеевых композиций учитывается необходимость энергосбережения при склеивании фанеры. Энергосбережение достигается за счет интенсификации режимов, снижения температуры склеивания без потери производительности процесса.
Российские инновации
Специалисты Центрального научно-исследовательского института фанеры считают, что кардинально решать сегодняшние проблемы производства фанеры позволяет применение меламиноформальдегидных смол (МФС). Однако на этом пути есть сдерживающие факторы, в первую очередь высокая стоимость меламина по сравнению с фенолом. Кроме того, по сравнению с фенольными клеями, отвержденный клеевой слой меламиновых клеев более жесткий, что сказывается на долговечности фанеры, а долговечность - одна из важнейших характеристик материалов для строительства. Необходимо было найти компромиссное решение, и в институте разработали специальную карбамидомеламиноформальдегидную смолу марки ЦНИИФ СКМФ, в которой значительная часть меламина заменена карбамидом. Смола СКФМ была модифицирована полиацетальгликолем и фурфуриловым спиртом. Клей на ее основе содержит аэросил, пшеничную муку и хлористый аммоний. На основе фенолоформальдегидной смолы марки СФЖ-3013, модифицированной смолой ЦНИИФ СКМФ и рядом ускорителей реакции отверждения, был разработан быстроотверждающийся клей. Клей приготовили в смесителе объемом 150 л, оборудованном лопастной мешалкой с числом оборотов 200-300 об./мин. Период выдержки клея перед нанесением на шпон составил 20-25 мин.
Для склеивания фанеры использовался березовый шпон толщиной 1,5 мм и влажностью приблизительно 6%. Производственные испытания показали, что разработанный клеевой состав характеризуется хорошими показателями токсичности, прочности клеевого соединения, а также обеспечивает сокращение периода отверждения клея, что повышает производительность прессового оборудования. Фанера, изготовленная на основе нового состава, обладает пониженными показателями водопоглощения и водоразбухания. Несмотря на уменьшение периода склеивания на 22-39%, прочность фанеры соответствует отечественным и зарубежным стандартам. Отвечают современным требованиям и показатели токсичности материала.
В ЦНИИФ также была разработана безотходная технология производства бесфенольной гидролитически устойчивой смолы на основе новых нетрадиционных и нетоксичных материалов для выпуска трудногорючей фанеры. Использование водостойкой бесфенольной смолы марки СДЖ-Н позволяет исключить выбросы фенола и других отходов производства фенолоформальдегидных смол в атмосферу и сточные воды. Фанерная продукция на основе этой смолы обладает более высокой водо- и атмосферостойкостью по сравнению с продукцией на основе фенолоформальдегидных смол. По токсичности фанера, изготовленная с использованием смолы СДЖ-Н, соответствует классу Е-1, она может применяться в строительстве, авто- и вагоностроении, мебельном производстве.
Еще одна разработка специалистов ЦНИИФ - технология производства ФФС повышенной липкости, опробованная на одном из деревообрабатывающих предприятий. Были получены промышленные партии модифицированных фенолоформальдегидных смол марок СФЖ-3013М и СФЖ-3014М, которые использовали в производстве фанеры повышенной водостойкости толщиной 15 и 18 мм. Испытания прошли успешно и показали, что фанера отвечает требованиям ГОСТа на фанеру повышенной водостойкости, а по эмиссии формальдегида соответствует требованиям класса Е-1.
Галина МАЛИКОВА
