ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์
ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ ( UF ) หรือที่รู้จักกันในชื่อยูเรียเมทานอลซึ่งตั้งชื่อตามเส้นทางการสังเคราะห์ทั่วไปและโครงสร้างโดยรวม[ 1 ]เป็นพอลิเมอร์เทอร์โมเซตติงที่ไม่โปร่งใส ผลิตจากยูเรียและฟอร์มาลดีไฮด์เรซินเหล่านี้ใช้ในกาว ไม้อัดแผ่นไม้อัดอนุภาคแผ่นใยไม้อัดความหนาแน่นปานกลาง (MDF) และวัตถุขึ้นรูป ในด้านการเกษตร สารประกอบยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เป็นปุ๋ยปลดปล่อยช้าประเภทหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด[ 2 ]
ประวัติศาสตร์
UF ได้รับการสังเคราะห์ขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2327 โดย ดร. Hölzer ซึ่งทำงานร่วมกับBernhard Tollensโดยที่ทั้งสองคนไม่ได้ตระหนักว่ายูเรียและฟอร์มาลดีไฮด์กำลังเกิดพอลิเมอไรเซชัน[ 3 ]
ในช่วงหลายปีต่อมา มีนักวิจัยจำนวนมากศึกษาโครงสร้างของเรซินเหล่านี้
ในปี พ.ศ. 2449 คาร์ล โกลด์ชมิดท์ ได้ทำการศึกษาปฏิกิริยานี้เพิ่มเติม เขายังพบตะกอนที่ไม่มีรูปร่างและแทบไม่ละลายน้ำ แต่เขาไม่รู้ว่า เกิดพอ ลิเมอไรเซชันขึ้น เขาคิดว่าโมเลกุลของยูเรียสองโมเลกุลรวมตัวกับโมเลกุลของฟอร์มาลดีไฮด์สามโมเลกุล ในปี พ.ศ. 2440 คาร์ล โกลด์ชมิดท์ ได้จดสิทธิบัตรการใช้เรซิน UF เป็นสารฆ่าเชื้อโรคการจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ทั่วไปเกิดขึ้นตามมา และในทศวรรษต่อมา มีการอธิบายการใช้งานต่างๆ มากขึ้นเรื่อยๆ ในเอกสาร[ 4 ]
ในปี พ.ศ. 2462 Hanns John (พ.ศ. 2434–2485) จากปราก ประเทศเชโกสโลวาเกีย ได้รับสิทธิบัตรแรกสำหรับเรซิน UF ในออสเตรีย[ 5 ]
ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์เป็นประเด็นในการตัดสินของศาลยุติธรรมแห่งยุโรป (ปัจจุบันคือ CJEU) เมื่อวันที่ 5 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2506 คดีหมายเลข 26–62 Van Gend & Loos v Netherlands Inland Revenue Administration [ 6 ]
คุณสมบัติ
ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ เวลาทำปฏิกิริยารวดเร็ว ความแข็งแรงในการยึดเกาะสูง ทนต่อความชื้น ไม่มีสี และทนต่อการเสียดสีและจุลินทรีย์[ 7 ]คุณสมบัติของเรซินยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ ได้แก่ความแข็งแรงดึงสูงโมดูลัสการดัดงอสูง อุณหภูมิการเสียรูปจากความร้อนสูง การดูดซับน้ำต่ำ การหดตัวของแม่พิมพ์ต่ำ ความแข็งผิวสูง การยืดตัวเมื่อขาด และความต้านทานปริมาตรสูง มีดัชนีหักเห 1.55 [ 8 ]
การผลิตและโครงสร้าง
โครงสร้างทางเคมีของพอลิเมอร์ UF ประกอบด้วยหน่วยซ้ำ [(O)CNHCH NH] ในทางตรงกันข้ามเรซินเมลามีน-ฟอร์มาลดีไฮด์มีหน่วยซ้ำ NCH OCH N ขึ้นอยู่กับสภาวะการพอลิเมอไรเซชัน อาจเกิดการแตกแขนงขึ้นได้ ในระยะแรกของปฏิกิริยาระหว่างฟอร์มาลดีไฮด์และยูเรีย จะได้บิส(ไฮดรอกซีเมทิล)ยูเรีย[ 9 ]
มีการผลิต UF ประมาณ 20 ล้านเมตริกตันต่อปี[ 10 ]
การใช้งาน
แผ่นไม้อัดอนุภาค เป็นต้น
กว่า 70% ของผลผลิตนี้จะถูกนำไปใช้โดยอุตสาหกรรมผลิตภัณฑ์ป่าไม้เพื่อใช้ในการยึดแผ่นไม้อัดอนุภาค MDF ไม้อัดไม้เนื้อแข็ง และกาวเคลือบ[ 11 ]
การใช้ประโยชน์ทางการเกษตร
สารประกอบยูเรีย-ฟอร์มาลดีไฮด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในฐานะแหล่งไนโตรเจนแบบปลดปล่อยช้าในภาคเกษตรกรรม[ 2 ]อัตราการสลายตัวเป็นCO และNHขึ้นอยู่กับความยาวของโซ่ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์และอาศัยการทำงานของจุลินทรีย์ที่พบตามธรรมชาติในดินส่วนใหญ่ [ 12 ]กิจกรรมของจุลินทรีย์เหล่านี้และอัตราการปล่อยแอมโมเนียขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ อุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกิจกรรมของจุลินทรีย์อยู่ที่ประมาณ70–90°F (21–32°C) [ 13 ]
ฉนวนโฟม
การนำ ฉนวนโฟมยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์(UFFI) มาใช้ในเชิงพาณิชย์เริ่มขึ้นในช่วงทศวรรษ 1930 ในฐานะฉนวนสังเคราะห์ที่มีค่าการนำความร้อน 0.0343 ถึง 0.0373 W/m⋅K [ 14 ]ซึ่งเทียบเท่ากับค่า Uสำหรับ ความหนา 50 มม. ระหว่าง 0.686 W /m²K และ 0.746 W/ m²Kหรือค่า Rระหว่าง 1.46 m²K /W และ 1.34 m²K / W (0.26 ° F⋅ft²⋅h /BTU และ 0.24 °F⋅ft²⋅h / BTU สำหรับความหนา 1.97 นิ้ว)
UFFI คือโฟมที่มีความหนืดคล้ายกับครีมโกนหนวด สามารถฉีดหรือปั๊มเข้าไปในช่องว่างได้ง่าย โดยปกติจะผลิตในสถานที่โดยใช้ชุดปั๊มและสายยางพร้อมปืนผสมเพื่อผสมสารทำให้เกิดฟองเรซิน และอากาศอัด โฟมที่ขยายตัวเต็มที่แล้วจะถูกปั๊มเข้าไปในบริเวณที่ต้องการฉนวนกันความร้อน มันจะแข็งตัวภายในไม่กี่นาที แต่จะแห้งสนิทภายในหนึ่งสัปดาห์ UFFI มักพบในบ้านที่สร้างหรือปรับปรุงใหม่ตั้งแต่ปี 1930 ถึง 1970 บ่อยครั้งในห้องใต้ดิน ช่องว่างในผนัง พื้นที่ใต้ถุน และห้องใต้หลังคา ในทางสายตา มันดูเหมือนของเหลวที่ไหลเยิ้มแล้วแข็งตัว เมื่อเวลาผ่านไป มันมักจะมีเฉดสีน้ำตาลทรายแดงที่แตกต่างกัน แต่ UFFI ใหม่จะมีสีเหลืองอ่อน UFFI รุ่นแรกๆ มักจะหดตัวอย่างมาก ฉนวน UF รุ่นใหม่ที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาและเทคโนโลยีการทำให้เกิดฟองที่ได้รับการปรับปรุงได้ลดการหดตัวลงเหลือน้อยที่สุด (ระหว่าง 2 ถึง 4%) โฟมจะแห้งเป็นสีด้านไม่มันเงา เมื่ออบแห้งแล้ว มักจะมีเนื้อสัมผัสแห้งและร่วน
ซอก
การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ ลามิเนตตกแต่ง สิ่งทอ กระดาษ แม่พิมพ์ทรายหล่อ ผ้ากันรอยยับ ผ้าฝ้ายผสมเรยอนผ้าลูกฟูกฯลฯ นอกจากนี้ยังใช้เป็นกาวไม้ในอุตสาหกรรมไม้ใช้เป็นกาวเทอร์โมเซตติงเพื่อยึดไม้เข้าด้วยกันเพื่อสร้างไม้อัดและแผ่นไม้อัดอนุภาค ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์มักใช้ในการผลิตตัวเรือนเครื่องใช้ไฟฟ้า (เช่น โคมไฟตั้งโต๊ะ) โฟมถูกใช้เป็นหิมะเทียมในภาพยนตร์ ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคเกษตรกรรมเป็นปุ๋ยปลดปล่อยช้า ซึ่งจะปล่อยสารออกฤทธิ์ ออกมาทีละน้อย เมื่อเวลาผ่านไป[ 15 ]ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์และเรซินอะมิโนที่เกี่ยวข้องใช้ในยางรถยนต์เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะของยาง ในกระดาษเพื่อปรับปรุงความแข็งแรงในการฉีกขาด และในการขึ้นรูปอุปกรณ์ไฟฟ้า ฝาขวด ฯลฯ[ 9 ]
การปล่อยสารฟอร์มาลดีไฮด์
พบว่าการปล่อยมลพิษจากการใช้ปุ๋ย UF ส่งผลให้ความเข้มข้นของฟอร์มาลดีไฮด์ในบรรยากาศเฉพาะที่เพิ่มสูงขึ้นชั่วคราว[ 15 ]การใช้ปุ๋ย UF ในเรือนกระจกพบว่าทำให้ความเข้มข้นของฟอร์มาลดีไฮด์ในอากาศภายในอาคารสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ[ 15 ]
สภาพแวดล้อม เช่น อุณหภูมิและความชื้น สามารถส่งผลกระทบต่อระดับของฟอร์มาลดีไฮด์ที่ปล่อยออกมาจากผลิตภัณฑ์ยูเรีย-ฟอร์มาลดีไฮด์ การสัมผัสกับความชื้นที่สูงขึ้นและอุณหภูมิที่สูงขึ้นสามารถเพิ่มปริมาณการปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์จากผลิตภัณฑ์ UF ได้อย่างมีนัยสำคัญ เช่น แผ่นไม้[ 16 ]
เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับการปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์อิสระและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมจากผลิตภัณฑ์ยูเรีย-ฟอร์มาลดีไฮด์[ 17 ]จึงมีความพยายามอย่างมีประสิทธิภาพในการลดปริมาณฟอร์มาลดีไฮด์ในเรซิน UF [ 18 ]อัตราส่วนโมลาร์ของฟอร์มาลดีไฮด์ที่ต่ำลงจะช่วยลดการปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์อิสระจากผลิตภัณฑ์ UF การปล่อยฟอร์มาลดีไฮด์จากแผ่นไม้อัดอนุภาคที่ใช้ UF ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออัตราส่วนโมลาร์ F/U อยู่ที่ 2.0 ถึง 1.0 มาตรฐานของเยอรมนีสำหรับเรซิน UF กำหนดให้อัตราส่วนโมลาร์ F/U ต้องต่ำกว่า 1.2 มาตรฐาน NPA ของสหรัฐอเมริกาคืออัตราส่วนโมลาร์ F/U ต้องต่ำกว่า 1.3 [ 19 ]
ข้อกังวลด้านสุขภาพ
ความกังวลด้านสุขภาพนำไปสู่การห้ามใช้ UFFI ในรัฐแมสซาชูเซตส์ ของสหรัฐอเมริกา [ 20 ] [ 21 ]และรัฐคอนเนตทิคัตในปี 1981 [ 22 ]ในปี 1982 คณะกรรมการความปลอดภัยผลิตภัณฑ์ สำหรับผู้บริโภคของสหรัฐอเมริกาได้สั่งห้ามใช้ UFFI ทั่วประเทศ[ 23 ]แต่คำสั่งห้ามนี้ถูกยกเลิกในปี 1983 [ 24 ] [ 25 ] UFFI ถูกห้ามใช้ในแคนาดาในปี 1980 ซึ่งยังคงมีผลบังคับใช้จนถึงปัจจุบัน[ 26 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- ยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ (สมาคมประวัติศาสตร์พลาสติก)
- ประวัติความเป็นมาของยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์: บทที่ 1 จากหนังสือของ คาร์ล เมเยอร์ เรื่องเรซินยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ (เมืองเรดดิง รัฐแมสซาชูเซตส์: แอดดิสัน-เวสลีย์, 1979)
- ฉนวนโฟมยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ ( บรรษัทการจำนองและที่อยู่อาศัยแห่งแคนาดา )
- คุณภาพอากาศภายในอาคาร: ฟอร์มาลดีไฮด์ ( สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อม แห่งสหรัฐอเมริกา )
- ฟอร์มาลดีไฮด์... การใช้งานอย่างปลอดภัยในโรงหล่อ ( สำนักงานความปลอดภัยและอาชีวอนามัย แห่งสหราชอาณาจักร )
- สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา: ฟอร์มาลดีไฮด์
- (โครงการประเมินสุขภาพสิ่งแวดล้อมและอาชีวอนามัย | กรมสาธารณสุขรัฐคอนเนตทิคัต)
- คณะกรรมการความปลอดภัยผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค
- (ห้องปฏิบัติการผลิตภัณฑ์ป่าไม้: กรมป่าไม้ กระทรวงเกษตรแห่งสหรัฐอเมริกา)
- [Dunky, M., "เรซินกาวยูเรียฟอร์มาลดีไฮด์ (UF) สำหรับไม้," วารสารนานาชาติว่าด้วยการยึดติดและกาว, 1998. (18:2).]
- (สารานุกรมบริแทนนิกา)
- (PropEx.com)
- (กระทรวงแรงงานสหรัฐฯ สำนักงานความปลอดภัยและสุขภาพในการทำงาน (OSHA))