В настоящее время неорганических материалов, способных образовывать концентрированные коллоидные растворы, известно мало. Из них силикат натрия является единственным неорганическим материалом, используемым в качестве клея, благодаря таким его свойствам:

• быстрое схватывание;

• высокая прочность клеевого соединения;

• отсутствие способности кристаллизоваться (морозостойкость);

• сохранение эксплуатационных свойств при хранении в течение 2-3 лет;

• высокая смачивающая способность;

• экологичность;

• низкая стоимость.

        Растворимые силикаты получают двумя способами:

• сплавлением смеси кварцевого песка с кальцинированной содой или с сульфатом натрия и углем в стекловаренных печах. Получаемый расплав называется силикат-глыбой;

• обработкой аморфного кремнезема концентрированными растворами едких щелочей в автоклавах. Стекло растворимое применяют главным образом в виде водных растворов, называемых жидким стеклом.

        Водные растворы стекла химически активны — отличаются клейкостью и вяжущими свойствами. В закрытых емкостях эти растворы хорошо сохраняются, на воздухе разлагаются, при нагревании также разлагаются, с выделением аморфного кремнезема [2].

        В промышленности (в том числе и упаковочной) применяется главным образом жидкое стекло. Технические требования, предъявляемые к натриевому стеклу растворимому (силикат-глыбе) и его водным растворам (жидкому стеклу), регламентированы ГОСТ 13079-93 и ГОСТ 13078-81 [3,4]. Физические свойства растворимых силикатов определяются относительными весовыми соотношениями (модулями) SiO2 к Nа2О. На практике в качестве клеев применяются растворы силиката натрия с модулями от 2,0 до 4,0 и вязкостью от 1 до 10 пуаз.

        Растворы силикатов натрия высокой вязкости при необходимости разбавляют. Силикаты с модулем менее 2,0, несмотря на высокую вязкость концентрированных продуктов, в качестве клеев не применяют вследствие их высокой щелочности и малой стойкости [1]. Тем не менее иногда смесь двух силикатов с разными модулями дает ряд преимуществ. Низкомодульная часть смеси взаимодействует с добавляемыми наполнителями, высокомодульная же снижает водопоглощение и обеспечивает возможность сушки соединения при обычных температурах. Вязкость растворов силикатов очень чувствительна к небольшим изменениям концентрации в соотношении №2О: 5Ю2. Силикатный клей очень устойчив, если под влиянием различных факторов он не теряет воду и не подвергается длительному воздействию окисляющих газов воздуха. Схватывание силикатного клея происходит в результате потери им воды. По мере испарения воды прочность клеевых соединений водорастворимых силикатов возрастает, а при содержании влаги 40 % она достигает 7 МПа. Вязкость жидких силикатов может быть увеличена добавлением хлорида натрия. При соотношении Na20:3,8 SiO2 вязкость силиката понижает сахар, он же увеличивает ее для силиката Nа2О : 3,2 SiO2. Вязкость силикатных клеев резко снижается с повышением температуры. Но использовать в промышленности это свойство для увеличения скорости схватывания проблематично, поскольку на поверхности силикатных клеев в открытых емкостях образуется пленка. Пленкообразование обусловлено быстрым испарением воды с поверхности при повышении температуры и малой скоростью ее просачивания на поверхность из основной массы вязкого клея. Замедляют Пленкообразование сахар, глицерин, сорбит, сульфированное масло, действующие как смачиватели [3]. Клеи на основе силиката натрия в общем не липкие, но при потере 10-15 % воды они отвердевают и образуют прочную адгезионную связь. Для получения прочного клеевого соединения очень важно удерживать склеиваемые поверхности вместе в течение времени, достаточного для отвердевания [5]. Липкость клеев пытались повысить путем добавления других материалов — фосфата натрия, буры, сахара, альгината натрия, карбоксиметил-целлюлозы, фтористого натрия и др. Добавляя к раствору силиката карбамид, битум, глину, добиваются улучшения клеющей способности, вязкости, смачивания, схватывания и смазывающих свойств клея. Ограничивают применение силикатного клея отсутствие водостойкости и гибкости клеевой пленки.

        Для улучшения водостойкости силикатный клей модифицируют растительными и животными белками. Силикаты натрия хорошо смешиваются с пастообразными крахмальными и декстриновыми клеями при условии, что те являются нейтральными или щелочными. Стоит упомянуть о возможности применения в изготовлении силикатных клеев протеинов сои, объемы выращивания которой в Украине постоянно растут. Силикаты натрия совместимы с казеином, каучуковым латексом, которые обеспечивают образование гибкой пленки.

        Интересно отметить, что силикаты с модулями 3,3-3,9 в процессе обезвоживания проходят через стадию, в которой они обладают упругостью каучука, а именно — их комочки отскакивают от твердых поверхностей, не растрескиваясь. Это свидетельствует о многих еще не известных свойствах силикатов и их строении. Однозначного представления о строении водных растворов силикатов не существует, однако большинство исследователей относят жидкие стекла к растворам неорганических полимеров, свойства которых в значительной степени зависят от разветвленности полимерных кремнекислородных анионов, подвижности и степени гидратации катионов щелочного металла [6]. Следует отметить также стойкость силикатов натрия к разрушающему действию плесени, грибков. Их не разрушают также муравьи или другие насекомые, уничтожающие целлюлозу. Картон с твердыми пленками силикатного клея не привлекает мышей и крыс, в отличие от казеиновых клеев.

        Итак, будущее у силикатных клеев есть. Упорный труд, исследования, испытания, безусловно, приведут к созданию силикатных упаковочных клеев нового поколения.