فرمالدهید اوره چیست؟

فرمالدهید اوره به چه ماده ای گفته می شود و چه خواصی دارد؟

فرمالدهید اوره که با نام اختصاری UF و همچنین نام متانال اوره نیز شناخته می‌شود، با توجه به نوع ترکیب و همچنین ساختار کلی نامگذاری شده است و علاوه بر آن نوعی رزین ترموستینگ شفاف و یا پلیمر است. ماده یاد شده از ترکیب اوره و فرمالدهید به وجود می‌آید و این رزین ها را در تولید چسب، مواد پوششی؛ تخته خرده چوب و تخته فیبر با چگالی متوسط یا MDF و همچنین اشیای قالب‌گیری شده به کار می برند. فرمالدهید اوره و همچنین رزینهای آمینویی مرتبط در دسته رزینهای ترموستینگ قرار می‌گیرند و از میان آنها نیز پلیمر فرمالدهید اوره از تولید جهانی ۸۰ درصدی برخوردار است. مثال هایی از به کارگیری رزین های آمینو عبارتند از: تایرهای خودرو (که به منظور بهبود اتصال لاستیک  به نخ لاستیک اتومبیل به کار برده می شود)، در کاغذ ها (به منظور بهبود مقاومت کاغذ در برابر پارگی ) و در دستگاه های الکتریکی قالب گیری و علاوه بر آن  پوشش درب ظرف های مربا و سایر موارد.

همانطور که پیش از این نیز یاد شد، رزینهای فرمالدهید اوره دسته‌ای از رزینهای ترکیبی می‌باشند که از ترکیب شیمیایی اوره به عنوان یک کریستال جامد گرفته شده از آمونیا و فرمالدهید به عنوان یک گاز واکنش پذیر گرفته شده از متان، می‌تواند به وجود می آید. رزین های یاد شده بیشترین مصرف را به عنوان چسب در اتصال تخته های چند لایه و یا تخته خرده چوب و همچنین سایر محصولات چوبی دارند.

فرمالدهید اوره از چه خواصی برخوردار است؟

از خواص پلیمر یاد شده می توان به مقاومت بالا در برابر کشیدگی، ضریب خمشی، دمای بالای تغییرشکل حرارتی، جذب پایین آب، انقباض قالب، سختی بالای سطحی، ازدیاد طول تا پارگی و همچنین مقاومت در برابر افزایش حجم اشاره کرد. انحراف ضریب شکست در رزین پلیمری نام برده شده برابر با مقدار یک و پنجاه و پنج صدم است.

همان طور که میدانید سالانه حدود یک میلیون متریک تن از رزین یاد شده تولید می‌شود و به صورت جهانی مورد استفاده قرار می گیرد و بیش از ۷۰ درصد از این تولیدات نیز توسط صنعت جنگلی (که در ان صنایع چوب و دیگر فرآورده های جنگلی را به محصولات نوین تبدیل میکنند)، به عنوان رزینی مناسب برای اتصال تخته خرده چوب به میزان ۶۱ درصد، تخته فیبر با چگالی متوسط به میزان ۲۷%، تخته چند لایه سخت به میزان ۵ درصد و چسب های لمینتی به میزان ۷ درصد مورد استفاده قرار می گیرد.

ساختار شیمیایی رزین های فرمالدهید اوره چگونه است؟

محصولات ساخته شده از رزین فرمالدهید اوره که با نام آمینوپلاست ها نیز شناخته می شوند، دارای خاصیت کاملا شبکه ای می باشند و علاوه بر آن نوعی پلاستیک های ترموستینگ نیمه بلورین هستند. این پلیمر ها با خاصیتی همچون استحکام بالا، عدم انعطاف پذیری، مقرون به صرفگی و همچنین فرآوری سریع شناخته می شوند. در واقع می‌توان عنوان کرد که این مواد یکی از رزین های پلیمری هستند که با بیشترین سرعت ممکن فراوری می‌شوند و زمانی که در معرض دمای افزایش یافته ای  قرار بگیرند، ممکن است حتی در طی ۲ ثانیه فراوری شوند. همانطور که پیش از این نیز یاد شد مصرف اصلی رزین های یاد شده در صنعت محصولات چوبی است و در واقع آنها به عنوان چسبی بسیار محبوب برای تخته خرده چوب ها به کار برده می شوند. محبوبیت این ماده در صنایع چوبی دارای دلایل مختلف می باشد مانند هزینه پایین، سادگی استفاده در شرایط فراوری متفاوت، تنوع، دمای پایین فرآوری، مقاومت در برابر شکل گیری قالبی، خواص گرمایی بسیار عالی، کمرنگی محصول فرآوری شده و همچنین انحلال پذیری بسیار عالی رزینهای غیر فراوری شده. یکی از معایب اصلی چسب های فرمالدهید اوره در مقایسه با سایر چسب های چوبی ترمو ستینگ مانند فرمالدهید این است که این مواد مقاومت خوبی در برابر رطوبت ندارند به خصوص زمانی که در معرض دمای بیشتری قرار بگیرند. از آنجایی که نگرانی های بسیاری در خصوص احتمال سمیت این ماده از طرف آژانس های محیطی و سلامتی محور و مشتریان وجود دارد و از آنجا که سوءظن هایی  نیز مبنی بر احتمال سرطان زایی فرمالدهید وجود دارد، صنایع موجود نوعی نوین از رزینهای فرمالدهید اوره را تولید کرده‌اند که به مقدار خیلی کمی این ماده را آزاد می‌کنند. دو نمونه از سیستم های رزینی که مقدار کمتری این ماده را آزاد می‌کنند عبارتند از Hexion's EcoBind^TM و Arclin's E-Natural^®. در حقیقت این رزین ها به گونه مهندسی شده اند که در سطح یکسان و یا کمتر ماده سمی فرمالدهید را آزاد کنند و این در حالی است که سعی می‌شود تا این مواد از عملکرد مطلوبی برخوردار باشند. ساختار شیمیایی پلیمرهای فرمالدهید اوره از واحدهای تکراری [(O)CNHCH2NH]n تشکیل میشود. در مقابل این ماده فرمالدهید ملامینی قرار می‌گیرد که از واحدهای تکراری NCH2OCH2N تشکیل شده است. این امکان وجود دارد که با توجه به شرایط بسپارشی، زنجیره های انشعابی جدیدی در خلاف جهت زنجیره اصلی رشد کنند.

 تاریخچه رزین فرمالدهید اوره

رزین یاد شده اولین بار در سال ۱۸۸۴ توسط Hölzer تولید شد که با Bernard Tollens همکاری می‌کرد. در سال ۱۹۱۹ نیز Hanns John از چک و اسلوواکی موفق شد تا  رزین فرمالدهید اوره را بعنوان اختراعی برای خود ثبت نماید.

رزین  فرمالدهید اوره چگونه تولید میشود؟

همانطور که پیش از این نیز یاد شد مواد اصلی تشکیل دهنده رزینهای فرمالدهید اوره و فرمالدهید هستند و فرمالدهید هم نقش پیوند ساز و یا شبکه ساز را دارد. در آغاز واکنش رزین های یاد شده در آب و در pH بالای ۷ شکل می گیرند زیرا مشتقات متیلول که در مراحل اولیه به وجود می‌آیند به سرعت در محیط اسیدی چگال میشوند.

 اگر واکنش در محیط قلیایی صورت بگیرد چگالش با سرعت بسیار کمتری اتفاق می‌افتد و در واقع کنترل آن نیز با سادگی بسیار بیشتری همراه خواهد بود و به جای پیوندهای متیلن، گروه های دی متیلن اتر به وجود می آید. الیگومر های چگال شده خاصیت انحلال پذیری در آب را دارند و دارای گروه های یکنواخت می باشند. پس از آن نیز ترکیب یاد شده در شرایط اسیدی و درpH ۵ و توسط گرما واکنش می‌دهد و در نهایت نیز به مقدار مناسبی از غلظت می رسد. در صورتی که  رزین های یاد شده به منظور تولید پوشش های صنعتی به کار برده شوند ،معمولاً به گونه ای اصلاح می‌شوند تا انحلال پذیری آنها در یک حلال افزایش پیدا کند به عنوان مثال می‌توان آنها را با n بوتیل الکل قبل از مراحل چگالش یا  شکل گیری رزین واکنش داد.

فرمالدهید اوره به منظور تولید چه محصولاتی به کار برده می شود؟

پلیمرهای یادشده در تولید محصولات بسیار گوناگونی  کاربرد دارند که از آن جمله می‌توان به لمینت های تزیینی، پارچه، کاغذ، قالب‌های ماسه ای ریخته گری و پارچه های ضد چروک، ترکیبات نخی، ابریشم مصنوعی و همچنین مخمل کبریتی اشاره کرد. ماده نام برده شده برای چسباندن قطعات چوبی به یکدیگر و همچنین به عنوان برف مصنوعی در فیلمها نیز به کار برده می شود.

• حوزه کشاورزی: فرمالدهید اوره همچنین به عنوان یک منبع کود شیمیایی به کار برده می شود که با سرعت بسیار کمی نیتروژن آزاد می کند. نرخ تجزیه این ماده در دی اکسید کربن و امونیا وابسته بر اعمال میکروبهایی است که معمولا به طور طبیعی در خاک وجود دارند. فعالیت این میکروبها و میزان آزادسازی نیتروژن همگی بر دما وابسته است و دمای بهینه برای فعالیت میکروب های یاد شده بین ۷۰ تا ۹۰ درجه فارنهایت و یا ۲۰ و ۳۰ درجه سانتیگراد می باشد.
• عایق های فومی: به کارگیری فوم های عایق ساخته شده از فرمالدهید اوره به دهه ۳۰ باز می‌گردد و در آن دوره یک عایق ترکیبی ساخته شد. به سادگی می‌توان آنها را در داخل دیوار قرار داد و در واقع در اماکنی قرار میگیرند که نیاز به عایق سازی وجود دارد. این ماده معمولا در خانه‌های پیدا می‌شود که قبل از دهه هفتاد ساخته شده اند و در طی زمان نیز این رزین با  سایه های متفاوتی از رنگ زرد تولید شده است ولی انواع نوین آن رنگ زرد روشن دارد. فیلم های اولیه موجود به سادگی کوچک و یا منقبض می شدند ولی امروزه به کمک کاتالیزورهای به روز و همچنین فناوری‌های ساخت فوم، مقدار انقباض به کمترین حالت خود رسیده است و در واقع بین ۲ تا ۴ درصد است. زمانی که فوم یادشده خشک میشود، رنگی مات و تیره دارد و هیچ گونه درخششی در آن دیده نمی شود و زمانی که فرآوری می‌شود معمولاً خشک و ساختاری شکننده دارد.

آیا قرارگیری در معرض محصولات حاوی فرمالدهید اوره برای سلامتی انسان خطرناک است؟

در صورتی که محصولات و مواد حاوی فرمالدهید اوره، فرمالدهید را در هوا آزاد کنند این موضوع می تواند برای سلامتی انسان خطرناک باشد ولی به طور کلی زمانی که میزان غلظت هوا زیر یک ppm باشد، این ماده هیچ آثاری بر سلامتی انسان نخواهد داشت. در واقع فرد در صورتی در معرض علائمی همچون حساسیت های تنفسی و یا سایر مشکلات سلامتی و حتی افزایش خطر ابتلا به سرطان قرار میگیرد، که غلظت هوا بیش از مقدار ۳ تا ppm ۵ باشد. در چنین شرایطی فرد می‌تواند این علائم را تجربه کند، آبریزش از چشم، حساسیت بینی، خس خس سینه و سرفه، خستگی، آلرژی های پوستی و یا واکنش های شدید آلرژیک، حس سوزش در چشم ها و گلو، تهوع و دشواری در تنفس در تعدادی از انسان ها. همچنین افرادی که از فومهای ساخته شده از این ماده در خانه های خود استفاده کرده بودند علائمی همانند سردرد، بی خوابی، کم اشتهایی و کاهش تمایل جنسی را تجربه کردند.