Бизнес Ресурс

Помимо традиционных материалов, которые используются для крепежа, большое распространение получили различные клеящие составы. Многочисленные виды клеев имеют самое широкое использование. Они применяются для творчества, ремонта, строительства. Технология применения большинства видов клеев относительно простая, а по своим свойствам они зачастую превосходят обычные крепежные материалы. В отличие, к примеру, от пайки или сварки, изделие при склеивании отдельных деталей не требует нагрева до высоких температур. Кроме того, многие клеи обладают повышенной термостойкостью, поэтому склеенные изделия в дальнейшем можно даже нагревать. Бывают клеи, которые сохраняют эластичность даже после высыхания, что снижает уровень механических напряжений после затвердения и обеспечивает прочность при различных нагрузках.

К качеству клея предъявляются высокие требования. В противном случае склеенное изделие или детали быстро выйдут из строя. В свою очередь качество клея зависит от соблюдения различных технологических моментов как при производстве самого клеящего вещества, так и непосредственно при его использовании.

Все клеи подразделяются на две основных группы – органические и неорганические. К органическим клеям относятся составы на основе различных природных и синтетических полимеров, мономеров, олигомеров и с различными искусственными компонентами. При затвердевании олигомеры и мономеры превращаются в полимеры. К природным полимерам относятся вещества животного (казеин, альбумин, коллаген) и растительного (декстрин, крахмал) происхождения, а к синтетическим полимерам – синтетические смолы и каучуки. Клеи на неорганической основе подразделяются на силикатные, керамические, металлические, алюмофосфатные.

Также специалисты классифицируют клеящие составы (собственно клеи и герметики) по термическим свойствам их основы, которые определяются термопластичной или термореактивной природой клея. Термореактивные соединения, как правило, используются в качестве основы для конструкционных клеев. Соединения на основе каучуков и термопласты используются для склеивания неметаллических материалов. Клеи на основе термореактивных смол часто являются составными (так называемые компаунды). Клеи такого вида могут быть акрилатными, эпоксидными, полиэфирными, силиконовыми и полиуретановыми. Они отвердевают при введении отвердителя или под внешним воздействием (например, воздуха, влаги и т. д.).

По консистенции клеи бывают дисперсионными, растворными, твердыми (в виде пленок, плиток, кусочков и т. д.), в виде капсул или расплавов. Растворные клеи, как понятно из названия, выпускаются в виде раствора водорастворимого полимера в воде или полимера другого вида в органическом растворителе. Клеи первого вида имеют основу животного (к примеру, в костном клее), синтетического (поливиниловый спирт, меламиноальдегидный клей), искусственного (КМЦ-клеи) или же неорганического (силикатный клей) происхождения. Эти клеи считаются наиболее безопасными и экологичными. Клеи на органическом растворителе, которые содержат раствор синтетического каучука в цианакрилате, отличаются меньшим сроком застывания, нежели водорастворимые клеи, но при этом они более опасные за счет испарений растворителя.

Одна из самых популярных групп клеев – это так называемые клеи ПВА, представляющие собой дисперсию полимера в воде. Так как сам по себе полимер не обеспечивает прочное склеивание, то для повышения надежности в состав клея зачастую добавляются различные водорастворимые полимеры с высокой степенью адгезии (например, поливиниловый спирт или производные целлюлозы). Благодаря воде, которая входит в состав клея ПВА, он подходит для склеивания пористых гигроскопичных поверхностей. Однако среди недостатков клеев этой группы можно назвать небольшую стойкость клеевого шва и слишком долгое время схватывания.

Расплавами называют термопластичные клеи, которые становятся текучими при нагревании и сохраняют твердость при обычной температуре. Термоплавкие клеи выпускаются в виде шариков или стержней из гранул полимеров. Такой стержень вставляется в термопистолет, который при подключении к электросети нагревается и расплавляет полимер до жидкого состояния. Расплавленный клей можно наносить на склеиваемые поверхности точечным методом. Расплав в виде шариков применяется реже. Такой клей кладут между склеиваемые поверхностями, а затем нагревают одну из них, пока гранулы не расплавятся. Капсулированные клеи выпускаются в виде капсул, которые защищают содержимое от преждевременного засыхания.

Растворные и дисперсионные клеи производятся нескольких видов, в зависимости от консистенции. Густые клеи выпускаются в тубах и имеют более длительный срок высыхания. Средние клеи разливаются во флаконах с кисточкой в пробке, как на флаконах с лаком для ногтей. Жидкие клеи фасуются в полимерные флаконы с аппликатором в виде тонкой иголки, которая облегчает их нанесение.

Другая распространенная классификация подразделяет клеи по условиям склеивания на контактные (без необходимости сдавливать склеиваемые поверхности) и липкие (склеиваемые поверхности сразу же соединяются под давлением). К контактным относят клеи, которые содержат легколетучие растворители. В качестве таковых обычно выступают наименее токсичные вещества вроде легких углеводородов, ацетона, ксилола, эфира, циклогексана, метилэтилкетона, хлорированных углеводородов. Принцип действия таких клеев прост: состав наносят на одну или обе склеиваемых поверхностей и оставляют до полного высыхания.

Клеевые составы также делятся по характеру склеивания на обратимые и необратимые. Разница определяется отношением клеевого шва к воздействию воды, температур, органических растворителей. Некоторые виды необратимых клеев (синтетического происхождения) подразделяются на клеи холодного и горячего отверждения. Также клеящие материалы делятся по водостойкости клеевого соединения на высоководоупорные, водоупорные и неводоупорные. Последним противопоказан контакт с водой, а первые выдерживают даже кипячение в ней.

По степени готовности клеевые составы бывают однокомпонентными и многокомпонентными. В первом случае они продаются уже в готовом к использованию виде, а во втором их готовят непосредственно перед проведением работ из составных частей (как правило, двух).

По назначению бытовые клеи бывают специальными, канцелярскими, хозяйственными, универсальными и полууниверсальными. А в обиходе используется классификация по области применения клея (строительный, обувной, мебельный, этикеточный), по специфическим признакам и пр.

Как мы видим, на рынке существует огромное количество различных видов клеев, которые отличаются по назначению, составам, принципу действия т. д. Сырье же, необходимое для производства клея, зависит от его вида. Всего выделяют несколько основных групп компонентов:

• клеящие вещества, которые обеспечивают адгезионную и когезионную прочность клеевого соединения (это может быть крахмал, растительные смолы, нитроцеллюлоза, декстрин, синтетические смолы, синтетический каучук);
• растворители (ацетон, бензин, сложные эфиры). Главное свойство растворителя – это его растворяющая способность. Активность растворителя определяется скоростью растворения, вязкостью раствора и температурой, которая обеспечивает растворение. Кроме того, растворитель должен максимально быстро смачивать склеиваемые поверхности. Хотя растворитель определяет физико-механические свойства клеевых прослоек, однако из-за этого компонента процесс отверждения значительно замедляется. В процессе испарения растворителя образуются поры, из-за чего снижается прочность клеевой прослойки и ее герметичность. По этим причинам содержание растворителя в клее должно быть по возможности минимальным в соответствии с ТУ.
• пластификаторы (глицерин, камфорное масло, сложные эфиры – дибутилфталат, трифенилфосфат и др.). К ключевым факторам, которые определяют прочность клеевого шва, относятся количество и вид пластификатора, которые иногда добавляют в клеевой состав для устранения неблагоприятного влияния усадки во время образования клеевого слоя. Некоторые пластификаторы, которые плохо совместимы с клеящим полимером, внедряются между наиболее крупными молекулярными образованиями, вызывая их разрушение и усиливая, таким образом, адгезию. Кроме того, правильно подобранные пластификаторы придают клеевой пленке эластичность и прочность.
• наполнители (например, мел, тальк, каолин и др.). Наполнители используются для снижения остаточного напряжения в клеевом слое, что, в свою очередь, приводит к увеличению прочности адгезионной связи. Иногда наполнители повышают теплостойкость клеевых соединений, позволяют уменьшить расход клея и лучше заполнять зазоры между склеиваемыми поверхностями. В специальных клеях в качестве наполнителей используются металлические порошки, увеличивающие теплопроводность клеевых швов, а порошок с содержанием серебра, никеля, меди и ряда других металлов позволяет клеям проводить ток. Технологи, которые занимаются разработкой новых клеевых составов, должны знать все нюансы использования наполнителей, некоторые из которых могут привести к значительному ухудшению качества продукта. Так, например, органические наполнители впитывают влагу и снижают водостойкость клеевого шва. А минеральные порошки способствуют увеличению абразивного износа режущих материалов при обработке склеенных изделий, действуя по принципу наждачной бумаги. Определенные виды наполнителей могут вступить в реакцию с другими компонентами, изменяя свойства продукта (цвет, запах, время высыхания).
• отвердители (пластмасса, стекло, фарфор, металл и т. д.) добавляются в клей для ускорения затвердевания клея. При отверждении клея выделяется тепло. При больших расходах клея это может привести к перегреву и нарушению его структуры. В свою очередь, это даст усадку клеевого слоя и его деформацию, что во многих случаях неприемлемо (например, если речь идет о клеях, используемых при строительстве). Для предупреждения такой ситуации в клей добавляются отвердители, которые способствуют отводу тепла, выделяющегося при химической реакции. При использовании некоторых клеев (например, цианакрилатных) отверждение происходит под влиянием влаги, которая абсорбируется на склеиваемых поверхностях. Иногда в качестве отвердителя может выступать металл, на который наносится клеевой состав.
• ингибиторы и стабилизаторы (ароматические амины, гидрохинон, амины, многоатомные фенолы и пр.). Ингибиторы – это вещества, которые тормозят или полностью останавливают процессы полимеризации. Они применяются в небольших количествах для увеличения срока годности клеев. Стабилизаторы – это так называемые «противостарители», которые вводятся в клей для замедления процессов старения, развивающихся в полимерах под воздействием кислорода, ультрафиолета, тепла. При старении полимера состав и структура его молекул значительно изменяется, что влияет на прочность и другие свойства клеевых соединений.

Также в состав клея могут входить антисептики, вещества, которые предотвращают образование комков в клеевых порошках, красители и прочие добавки.

В зависимости от вида изготавливаемого клея и используемого сырья применяется та или иная технология производства клеевого состава. Однако, в любом случае, процесс производства клея состоит из нескольких основных этапов: подготовка сырья, дробление, взвешивание и подготовка порций, смешивание компонентов, варка, отстой продукта (для определенных видов клеев), сушка и дробление, упаковка.

Порошкообразные клеи производятся путем распыления жидкой смолы и ее последующей сушки горячим воздухом. При изготовлении расплавов сначала отмеряются и смешиваются все компоненты (в качестве основного полимера выступает этиленвинилацетат, эфиры канифоли, каолин в качестве наполнителя и т. д.), затем они плавятся при температуре 120°С, после чего смесь выдавливается в виде нитей, которые потом протягиваются, охлаждаются в воде, измельчаются в гранулы, просушиваются и упаковываются в мешки.

Костный клей вырабатывается из костей крупных позвоночных животных и костяных отходов. Сначала сырье дробится, обезжиривается и направляется на варку. Клеевой бульон с содержанием 10-20 % клея отстаивается, осветляется через фильтрование, в некоторых случаях отбеливается и переливается в вакуум-аппарат. Там смесь выпаривается, и содержание клея в ней увеличивается до 30-40 %. Затем из нее делаются пластины.

В основе альбуминовых клеев лежит животный белок (альбумин), которые затвердевает при температуре 70°С. Для его производства используется кровь животных. При выпаривании крови остается альбумин в кристаллах или в виде пыли, который растворяется в воде в соотношении 1:9. После добавления 10 %-ной гашеной извести получают желеобразную клейкую массу.

К клеям животного происхождения относят и мездровый клей. Он приготавливается путем варки подкожного слоя шкуры животных и других отходов кожевенной промышленности. При изготовлении поливинилацетатных клеев смола растворяется в растворителе с добавлением инициатора и ускорителя полимеризации.

Особого внимания заслуживает технология производства водно-дисперсионных клеев. Такие клеевые составы отличаются повышенной вязкостью, поэтому перемешивать их и фасовать достаточно сложно. Существует две схемы производства таких клеев. В первом случае сначала все компоненты перемешиваются при помощи горизонтальной лопастной тихоходной мешалки. Она совмещена с насосным диспергирующим агрегатом, что позволяет сразу же транспортировать вязкие материалы на упаковочную площадку. Сначала в верхний растворосмеситель загружается сырье, затем оно перемешивается в течение 10-20 минут. Некоторые компоненты одновременно с этим растираются и измельчаются за счет трения лопастей мешалки о корпус смесителя. Содержимое бака поступает после перемешивания в накопительную часть нижнего агрегата, а оттуда – на фасовку. Одновременно с этим в верхнюю часть машины загружается следующая партия сырья. Недостатки этого способа производства заключаются в небольшой производительности труда при больших энергозатратах. Кроме того, для изготовления клеев таким способом приходится использовать готовые наполнители, что удорожает стоимость продукции. Поэтому многие производители используют иную технологию. В этом случае сначала все компоненты перемешиваются и измельчаются при высоких оборотах в жидкой среде. Это позволяет уменьшить энергозатраты. Если в первом случае используется стационарная линия, то во втором случае применяется съемное оборудование, которое можно перемещать и разбирать. Так как оно соединено с емкостью, в которой осуществляется предварительная подготовка материала, то при использовании этой технологии можно не ограничиваться готовыми наполнителями. Такие установки также снабжаются системой принудительной подачи состава к месту фасовки.

Итак, основные расходы на организацию производства клея, которые будут отражены в вашем бизнес-плане, включают в себя стоимость аренды производственных и складских помещений, которые соответствуют всем требованиям безопасности, стоимость оборудования, заработная плата работников предприятия, расходы на сырье. Необходимое оборудование включает в себя электронные весы, диссольвер, компрессор, аппарат фасовки. Минимальная стоимость необходимого оборудования в самой простой комплектации составляет около 150-200 тысяч рублей. Цена зависит от региона, от комплектации и производительности линии. Стоимость сырья зависит от вида клеевой продукции, которую вы собираетесь производить, и составляет от 100 тысяч рублей за первую партию. Всего же по оценкам специалистов для создания среднего по объемам производства клея нескольких видов потребуются инвестиции в размере 700-800 тысяч рублей. Срок окупаемости проекта в таком случае составляет от одного года при наличии рынка сбыта.