В строительной промышленности существует множество применений для связывающих и герметизирующих веществ. Эти материалы ценятся очень высоко, поскольку их можно создавать таким образом, чтобы использовать для наружных работ, и за сравнительно небольшие периоды времени.

Они обладают хорошей адгезией к целому ряду строительных материалов, и они обеспечивают относительно хорошие свойства износостойкости и устойчивости к воздействию атмосферных явлений.

На этом рынке основными применениями являются строительство на площадке и сборка из предварительно изготовленных компонентов жилых домов, строительство коммерческих площадей и развитие инфраструктуры, такое как строительство дорог, мостов, муниципальных объектов и т. д.

Настоящая статья представляет собой вводный обзор строительного рынка и использования на нем связывающих и герметизирующих веществ. Будет осуществлена попытка описания динамики, лежащей в основе кажущихся стихийными колебаний рынка, и характеристики некоторых последних тенденций, характерных для строительной отрасли. Будут рассмотрены наиболее распространенные применения связывающих и герметизирующих веществ. В центре внимания будет рынок, его структура и динамика.

Как отлично понимает всякий человек, читающий газеты каждый день, строительный рынок имеет сложную организацию и очень волатилен. Его функционирование зависит от многих факторов, изменение соотношения которых подчас просто ставит в тупик. К счастью, некоторую стабильность поставщикам обеспечивает ширина и глубина рынка. При наличии спада в одной из частей рынка другая часть, как правило, бывает способна компенсировать этот спад. Также практически всегда получается, что на рынке преобладают несколько тенденций, что и помогает поставщикам. В число последних тенденций входят: переход на «зеленое» строительство, нормативные акты относительно содержания в зданиях токсичных химических веществ (синдром "больного здания"), и более жесткие стандарты в том, что касается защиты зданий от ураганов, наводнений, пожаров и прочих стихийных бедствий.

Строительство является обычно циклической отраслью, которая в значительной степени зависит от  степени благополучия экономической ситуации, сложившейся в данной стране в данном году. Строительный рынок химических материалов испытывает непосредственное воздействие всей деятельности, осуществляемой в строительной промышленности, на которую, в свою очередь, влияет изменение регионального валового внутреннего продукта (ВВП). В мировом масштабе вклад строительной промышленности в глобальный ВВП составляет около 9%, и это один из важнейших элементов каждой экономики. Тем не менее, в некоторых странах, таких как Португалия и Ирландия, на долю строительной отрасли приходится целых 18% и 17% ВВП соответственно.

Рынок связывающих и герметизирующих веществ существует внутри строительной промышленности как часть значительно более крупного рынка строительных химических веществ. Помимо связывающих и герметизирующих веществ в число строительных химических веществ также входят покрытия, цементные теста, строительные цементные растворы, цементные и асфальтовые добавки и полимеры, а также системы для напольных покрытий на основе древесины. Уступая лишь защитным покрытиям, связывающие и герметизирующие вещества занимают второе по значению место на рынке строительных химических веществ, как показано в таблице 1.

Таблица 1: Примерный состав рынка строительных химических веществ

По данным аналитиков Freedonia Group, общемировое потребление строительных химических веществ оценивалось в 2004г. примерно в $24 миллиарда. Двумя самыми крупными потребителями строительных химических веществ являются США и Западная Европа, на долю которых приходится примерно 56% от общего потребления, в то время как для Японии и Китая совокупная доля рынка составляет примерно 21% (Рисунок 1).

Рисунок 1: Доли мирового рынка строительных химических веществ

Имеющийся на сегодняшний день спрос на строительство зданий и сооружений, дорог, а также объектов инфраструктуры, невозможно было бы удовлетворить без использования строительных химических веществ, в число которых входят и связывающие, и герметизирующие вещества. Связывающие и герметизирующие вещества используются в строительной промышленности для различных применений, как для конструкционных, так и для декоративных. Этот рынок включает как строительство жилых домов, так и коммерческое строительство, и развитие инфраструктуры. В Таблице 2 перечисляются некоторые подсекторы строительного рынка.

Таблица 2: Примеры подсекторов общего строительного рынка для связывающих и герметизирующих веществ

Строительная отрасль является огромным рынком для связывающих и герметизирующих материалов. Более 50% от общего объема продукции, которая реализуется в строительном секторе, составляют термопласты, на водяной основе, поскольку основными подложками являются деревянные, а также прочие пористые подложки (например, бетонные или из кирпичной кладки). Тем не менее, имеется тенденция перехода на использование высокоэффективных связывающих и герметизирующих веществ.

В этой отрасли возникают технологические проблемы и проблемы с полевыми применениями, которых обычно не возникает при использовании на производстве или на линиях сборки. Нередко бывает, что связывающее или герметизирующее вещество должно иметь удобное отношение смешивания и параметры отверждения при температуре окружающей среды до 0°C. Здесь необходима высокая скорость твердения для того, чтобы избежать воздействия факторов окружающей среды, таких как дождь, пыль и прочие загрязняющие вещества. Связывающие вещества должны быть совместимы с широким диапазоном подложек.

Может  потребоваться, чтобы у связывающего или герметизирующего вещества были такие свойства для внутреннего применения, как низкая токсичность, или же такие свойства для наружного применения, как устойчивость к воздействию влаги и ультрафиолетовых лучей. Для многих применений существенное значение имеют окраска и внешний вид. Нередко необходимы эластичность и способность к удлинению из-за различий при тепловом расширении за счет использования различных подложек, а также сезонных и ежедневных колебаний температуры.

Строители и подрядчики часто предпочитают традиционные продукты, которые обеспечивают прекрасные эксплуатационные характеристики и стоимость. Они хотят получать связывающие и герметизирующие вещества по конкурентным ценам, так, чтобы было легко их использовать, и чтобы они не задерживали отделочные работы в целом. Они хотят, чтобы рецептуры были составлены так, чтобы продукты эксплуатировались долго, и не было отзывов недоброкачественной продукции. Обычно они неохотно принимают новые продукты без продолжительных полевых испытаний.

В целом, прогнозируется, что рост рынка связывающих и герметизирующих веществ будет опережать рост рынка строительных химических веществ. Тем не менее, в некоторых регионах мира рынок строительных химических веществ очень  слабый, если не сказать мало жизнеспособный. Рынок очень чувствителен к воздействию региональных условий. Так, например, в настоящее время в США наблюдается значительный спад, особенно на рынке жилищного строительства. Это, в первую очередь, происходит из-за трудностей, возникших на рынке кредитов, которые последовали за несколькими годами невероятного роста и раздачи кредитов с высокой степенью риска. Представляется маловероятным, чтобы дела в этом секторе быстро поправились.

Ситуация выглядит особенно удручающе в регионах США, в которых ранее были высокие темпы роста, в таких как Калифорния и Феникс, Аризона. Собранные в Калифорнии данные показывают, что за первые три месяца 2007 года строительство жилья осуществлялось с годовым уровнем в 118,000 новых зданий. Если эта тенденция начала года сохранится, это даст в секторе жилищного строительства просто ошеломляющее падение в 34 процента по сравнению с 2006 годом.

Особенно сильно спад на рынке жилищного строительства ударил по Фениксу, штат Аризона. В 2005 г. здесь закладывалось 63,000 новых домов. Спрос был настолько велик, что торги проводились через систему лотереи. И всего два года тому назад ситуация изменилась коренным образом. Ожидается, что количество новых домов составит 28,000, при этом продажи ожидает примерно 55,000 уже построенных домов.

Преимущественно за счет некоторого равновесия, обеспечиваемого расширением сектора коммерческого строительства, прогнозируется все же дальнейший рост рынка связывающих и герметизирующих веществ на 5% в 2007 г. Общая доходность от продаж связывающих веществ будет ограничиваться замедленным расходованием средств на строительство новых сооружений, в особенности, жилых домов на одну семью.

В секторе коммерческого строительства будет наблюдаться предпочтительный рост для герметизирующих веществ по сравнению со связывающими. Связывающие вещества используются, по большей части, для установки напольных покрытий и при кровельных работах в жилых помещениях, в то время как использование герметизирующих веществ более распространено при строительстве новых коммерческих объектов. Также герметизирующим веществам отдается предпочтение и при последующих применениях, при проведении ремонта, модернизации уже существующих кухонь, ванных комнат и окон. Ожидается, что рост для прочих строительных химических материалов будет опережать общий средний показатель роста по отрасли, включая цементные теста и строительные цементные растворы, а также цементные и асфальтовые добавки.

В результате многие поставщики связывающих и герметизирующих материалов в США переориентируют свою маркетинговую стратегию на коммерческое строительство и рынки модернизации. Было обнаружено, что рынки коммерческого строительства и строительства нежилых помещений работают с разными циклами. Это хорошо, поскольку потери от спада в одной из отраслей можно свести к минимуму за счет расширения рынка в другой. Как показано на Рисунке 2, строительство нежилых помещений испытало спад в первом квартале 2001 г., достигло минимума в начале 2003 г., и оставалось в таком положении до первого квартала 2006 г., т. е . того самого квартала, когда начался резкий спад в жилом секторе. С тех пор в секторе нежилого строительства начался бурный рост, а сектор жилищного строительства продолжил падение, начавшееся в 2005 г.

Рисунок 2: Реальное расходование средств в частном строительстве (изменение в процентном отношении от года к году) ³

Причиной такого усиленного оживления в секторе коммерческого строительства является, в основном, то, что  строители домов понесли большие потери, и мотив доходности переместился со строительства жилых домов на строительство зданий. А в тот период, когда наблюдался бурный рост рынка жилищного строительства, спрос на коммерческое строительство сдерживался и был отложен.

Поиски со стороны поставщиков связывающих и герметизирующих материалов новых рынков сбыта заставили их выйти за рамки традиционных строительных применений, и обратиться к другим заказчикам, таким как производители поддонов, решетчатых ящиков и даже ограждений. Дорожная инфраструктура также проявила себя как растущий рынок, но не потому, что существует потребность в создании новых дорог, а потому, что необходимо ремонтировать и заменять имеющиеся объекты.

В то же время Китай это совсем другая история. В 2004 г. из общего объема глобального рынка строительных химических веществ в $24 миллиарда на долю Китая приходилось примерно 15%. Прогнозируется рост спроса на строительные химические вещества, используемые в применениях на площадке, 10.5% в год с достижением к 2009 году $6.6 миллиардов. Здесь будет продолжать существовать высокая годовая доходность, поскольку продолжающееся развитие Китая в качестве двигателя экономического развития обеспечит приток дополнительных капиталовложений для создания инфраструктуры и строительства жилья. Рост также будет стимулировать использование более высококачественных продуктов по мере того, как структурное качество и долговечность все более и более становятся важными параметрами, экологическое законодательство становится все строже, а технология строительства развивается для того, чтобы соответствовать требованиям все более и более сложных проектов.

Западная и Восточная Европа, Африка, Латинская Америка и Ближний Восток находятся где-то посередине между США и Китаем. Рост в строительной отрасли будет, в первую очередь, зависеть от состояния национальной и региональной экономики в каждом из этих регионов.

На строительном рынке различные региональные группы реализуют кампанию по созданию более «зеленых» и не наносящих ущерба окружающей среде зданий. Для создания таких применений понадобятся не наносящие ущерба окружающей среде связывающие и герметизирующие вещества. Совет по связывающим и герметизирующим веществам работает с этими группами для продвижения использования меньших объемов летучих органических соединений (VOC), чтобы снизить, таким образом, объем выбросов и запахов, которые способствуют  появлению респираторных заболеваний и плохого качества воздуха в зданиях.

Создание зеленого здания требует существенных изменений существующей стандартной практики строительства, которая обычно предопределяется кратковременными экономическими соображениями, в пользу внедрения «хорошей практики» с акцентом на качественное строительство, энергосбережение, хорошее качество воздуха в помещениях, консервацию воды и прочих природных ресурсов и тщательное планирование и проектирование в том, что касается здоровья и репродуктивной функции человека. Продолжающийся переход к созданию зеленых зданий в глобальном масштабе представляется многообещающим по мере того, как все больше и больше стран и строительных организаций стремится создавать стандарты и льготы для продвижения возобновляемой строительной практики.

В Германии крупные производители адгезивных веществ основали Ассоциацию по контролю выбросов в продуктах для установки напольных покрытий (GEV). Они разработали систему классификации продуктов EMICODE, простое и надежное руководство для классификации выбросов таких продуктов. Если на продукте значится EMICODE EC1, это означает, что он не содержит растворителя и является материалом для установки напольного покрытия с очень низким выходом летучих веществ. В том, что касается качества воздуха внутри помещений, они предоставляют экологический метод для определения такого качества для уже имеющихся в помещении напольных покрытий.

Наряду с выбросами VOC, существенной проблемой при использовании связывающих веществ при установке напольного покрытия был запах. Это частично происходит за счет снижения содержания или замены высоколетучих растворителей в связывающих веществах «с низким содержанием VOC» так называемыми "высококипящими" или пластифицирующими веществами, которые используются в качестве среды для транспортировки усиливающей клейкость смолы в полимер. Проблема запаха становится очевидной с течением времени. Несмотря на высокую точку кипения таких пластификаторов, они довольно быстро выделяются в окружающую атмосферу с потенциальным образованием вредного запаха и созданием прочих экологических проблем.

В последнее время было разработано несколько адгезивных систем, которые позволяют решить эти проблемы. Жидкая смола с высокой точкой кипения, которая называется Novares LS 500 (BASF), обеспечивает эффект усиления клейкости при использовании в сочетании с живичной канифолью. Сообщается о существенном увеличении развития связывания, сопротивления отслаиванию, и клейкости в сухом состоянии, а также о значительном уменьшении запаха. Другая новая рецептура адгезивного вещества, Meta-Tech (W.F. Taylor Company), представляет собой однокомпонентый реактивный амид-эфир-акрилат со сшиванием и высоким содержанием твёрдых частиц. Эта система образует проникающую сетевую структуру адгезивного вещества, для которой характерны очень раннее и быстрое изначальное прилипание при мокром наложении, прочные эластомерные связи, водонепроницаемость и низкий объем выбросов VOC. Сообщается, что у этого связывающего вещества сила сдвига на 50% больше, чем у уретанового адгезивного вещества по истечении 24 часов.

Одной из тенденций спроса, которая отражается на росте рынка, является стремление получать более износостойкие продукты с большим сроком эксплуатации. Это относится к полиуретановым связывающим веществам с отверждением во влажной среде, а также высокоэффективным герметикам, таким как полиуретан, силикон и стирольные блок сополимеры. Здесь не занимает доминирующих позиций ни один из продуктов с высокими эксплуатационными характеристиками. Тем не менее, они смогут получить часть доли рынка таких стандартных систем, как поливинил ацетат, акрил и прочие синтетические каучуковые составы.

В число потребностей современных новых строительных технологий входит также необходимость обеспечения хорошего старения новых продуктов и хороших эксплуатационных характеристик при целом ряде экстремальных условий окружающей среды. Дополнительное внимание к этому вопросу привлекли природные катастрофы, которые обошли в последние годы заголовки всех газет. Так, например, был разработан специальный герметик (Purfect Glaze PG38A, National Starch), чтобы помочь производителям окон собирать окна, способные выдерживать ураганные ветры. Прочность такого герметика в отвержденном состоянии намного превосходит прочность, которую можно получить с помощью использования других технологий склеивания (например, силикона, ленты). Продукт прошел испытания, предназначенные для имитации скорости ураганного ветра и изменений давления.

В кровельной отрасли также разрабатывают связывающие вещества, способные противостоять бурям, которые можно было бы использовать при создании однослойных конструкций крыш. Разболтавшаяся под воздействием ветра дранка может превратиться в снаряд при ураганном ветре. Было также установлено, что, когда однослойное кровельное покрытие приклеивали непосредственно к полиизоцианитовой изоляции, после  шквала с градом наблюдалась деламинация. Это происходило не из-за утраты адгезии, а из-за того, что клетки, находившиеся непосредственно под динамической нагрузкой из-за воздействия шквала утрачивали свою физическую целостность. Способом решения этой проблемы стала установка поперечной доски поверх полиизоцианата в большинстве применений.

Также в отрасли широко обсуждается проблема образования плесени. Разрабатываются новые противомикробные ингредиенты для угнетения плесени и грибка на поверхности связывающих и герметизирующих веществ, а также на поверхности других строительных материалов.

Также разрабатывается и внедряется целый ряд новых строительных материалов. Их следует рассмотреть особо в том, что касается выбора нужного связывающего или герметизирующего вещества. В число этих инновационных материалов входит множество композитов и пластмасс, для которых требуются связывающие и герметизирующие вещества, оптимизированные именно для таких поверхностей.

В число будущих дополнительных разработок, вероятно, будут включены работающее от батарей раздаточное оборудование и прочее оборудование для того, чтобы сделать создаваемые на площадке применения более простыми и воспроизводимыми. Будет продолжаться совершенствование упаковочных инноваций и сопл для смешивания, что облегчит внедрение такого нового оборудования. Новые разработки в области рецептур, а также упаковки и методов применения, позволят разливать связывающие и герметизирующие вещества при температурах до -15°C без разогревания картриджа.

В секторе строительства объектов инфраструктуры ожидается значительный рост использования связывающих веществ из-за старения инфраструктуры. Также ожидается существенный рост использования эпоксидных адгезивных систем с волоконным армированием. Такие адгезивные вещества будут использоваться для соединения мостовых опор, балок и прочих элементов, нуждающихся в ремонте. Такие связывающие вещества можно использовать не только для ремонта приходящих в негодность конструкций, но и для придания дополнительной прочности новым конструкциям.7,8

Ссылки

1. Cognard, P., "Building and Construction Adhesives", Parts I-VI, SpecialChem4Adhesives, 2003.

2. SRI Consulting, "Construction Chemicals", SCUP Report, 2004.

3. Newport, P., "Why is US Non-Residential Construction Activity So Strong?", Global Insight, 2007.

4. Bodo, F., "Liquid Resin Reduces Emissions in Flooring Adhesives, Adhesives and Sealants Industry, August 2001.

5. "Environmentally Friendly Wood-Flooring Adhesives", Adhesives and Sealants Industry, October / December 2001; also "Wood Flooring Adhesives Provide Benefits", www.adhesivesmag.com, November 2003.

6. "Sealant Helps Windows Withstand Hurricanes", Adhesives and Sealants Industry, March, 2003.

7. Meier, U., "Composite Material in Bridge Repair", Applied Composite Materials, vol. 7, 2000, pp. 75-94.

8. "Field Test Increases Viability of Composites in Bridge Repair", Engineering News Record, vol. 237, no. 12, September 16, 1996, p. 22.

www.newchemistry.ru