CN102712536A - 快速凝固预混接缝混合料 - Google Patents

Abstract

一种接缝混合料系统包括一种抑制凝固的、预润湿的、凝固型的、预混的接缝混合料和一种凝固引发剂。这种抑制凝固的、预润湿的、凝固型接缝混合料包括一种预混的凝固型接缝混合料基体连同一种无钙磷酸盐防凝固剂，这种防凝固剂阻碍该凝固型接缝混合料的石膏组分的化学水合。这种接缝混合料基体不含碳酸钙。这种凝固引发剂包括用于再启动化学水合反应的明矾。

Description

快速凝固预混接缝混合料

技术领域

本发明涉及一种预混的接缝混合料。更确切地讲，它涉及在一个规定的时间内快速并且可靠地化学硬化的接缝混合料。

背景技术

由石膏墙板制成的墙体常规上是通过以下方式构建的：将墙拼板接合至墙筋上，并且用一种专门配制的组合物（称作接缝混合料）填充和涂抹拼板之间的接缝。将润湿的接缝混合料（干燥型；带接级）置于由墙拼板的对接边缘形成的接缝内部，并且将纸加强带与接缝混合料一起嵌入接缝中，然后允许接缝混合料干燥。当接缝混合料干燥时，将一种第二接缝混合料（表面修饰或整饰级）施加在接缝上，并且也允许其干燥。通常必须第三次施加接缝混合料，并且在它干燥后，可对它进行轻微的砂纸打磨并且可以进行常规地整饰，随后将一种装饰材料（涂料、纺织品或墙纸）施加至墙体上。除了使用两个级别的接缝混合料，一种全目的接缝混合料是可商购的，它被用于嵌入带材和用于这个或这些最终涂层二者。如果使用了玻璃纤维强化带，则将它在施加接缝混合料之前施加至墙体上并且与化学凝固型接缝混合料一起使用。对于这个带接步骤，将接缝混合料施加在玻璃纤维带上并迫使其透过这个条带。

常规地，所有接缝混合料都含有填料、粘合剂和增稠剂。带接级接缝混合料通常与表面级相比含有更多的粘合剂。这些常规填料是碳酸钙、二水合硫酸钙（石膏）、以及半水合硫酸钙（熟石膏）。半水合硫酸钙是仅用于如美国专利号3,297,601中披露的凝固型接缝混合料内。在目前的建筑惯例中，通常优选使用含有碳酸钙或石膏填料的预混的、预润湿的、干燥型接缝混合料。这些预混的、预润湿的、干燥型接缝混合料是优选的，这是为了便于避免在工作现场向水中混入粉碎物料时的下列问题：气载灰尘、脏乱的地面和工作场所、取出块状物以实现光滑混合物、以及额外的时间。然而，这些常规的干燥型接缝混合料在干燥过程中遇到收缩，所述收缩使其难以实现光滑的墙面，并且每个干燥类接缝混合料涂层必须彻底地干燥然后才可施加另外的面层。

为了克服干燥型接缝混合料的这些缺点，凝固型接缝混合料拥有内在低的收缩性并且可以在凝固后进行再涂敷，从而允许更快的构建。粉末的凝固型接缝混合料具有的缺点是需要在使用时在工作现场与水进行钻机搅拌混合（drill mixed）。工作现场钻机搅拌混合粉末混合料产生了过多的粉尘和杂物，消除块状物以获得细腻的混合物可以是困难的，并且与使用预混的混合物相比需要更多的时间。通过引用结合在此的美国专利号5,746,822中的现有技术披露了预混的凝固型接缝混合料。防凝固剂对于中断半水合硫酸钙化学转化成二水合硫酸钙是有用的。中断这个化学凝固过程的能力使得能够产生预混的形式而非粉末形式的凝固型接缝混合料。在添加凝固激活剂时，已经在预混合的凝固填料中因使用防凝固剂而中断的凝固反应可以恢复。优选的预混的、预润湿产品的这些优点因此被结合到具有凝固型接缝混合料的收缩优点和再涂敷优点的产品内。美国专利号5,746,822描述了具有预混的胶结性组分的一种双组分组合物，它包括一种润湿的半水合硫酸钙、多种常规的接缝混合料粘合剂以及增稠剂、以及一种用于胶结基体的防凝固剂。这另一个组分（凝固激活剂如硫酸锌）重启了先前被防凝固剂中断的化学凝固反应。硫酸锌是一种缓慢起作用的凝固激活剂。甚至当以相对大的量使用时，用硫酸锌激活的接缝混合料仍耗费长时间以便在强度方面化学硬化。应用者必须等待接缝混合料涂层充分地牢固和硬化以便施加后续涂层，有时直至次日。

已知明矾是用于半水合硫酸钙系统的一种化学凝固加速剂。它加速了煅烧石膏和水的混合物中的凝固水合反应。然而，因为在碳酸钙存在下生成过多的泡沫，所以很少使用明矾。碳酸钙可以作为其他原料的天然存在杂质或作为添加组分存在。在接缝混合料中，这种类型的泡沫生成导致强度丧失和表面起泡。此外，因生成泡沫所致的大幅度体积膨胀可以造成接缝混合料膨胀和溢出混合桶，并且如果在填料已经施加至墙板表面后膨胀继续进行，则整饰的接缝可能膨胀以致产生难看的凸起接缝（拱起接缝）。现有技术的这些传授内容指向在含有碳酸钙的粉饰灰泥中不使用明矾，但是并未针对该问题提出任何其他方案。

发明内容

这些优点中的至少一项是由一种接缝混合料系统和一种分离的凝固引发剂来实现的，这种接缝混合料系统包括用多种添加物配制的一种抑制凝固的、预润湿的、凝固型接缝混合料，以便允许作为预混的接缝混合料交付给顾客。本发明组合使用了强力凝固引发剂与制成不含碳酸钙的预润湿凝固型接缝混合料，以产生没有过量泡沫的快速、有力凝固作用。

这种抑制凝固的、预润湿的、凝固型接缝混合料包括一种预混的凝固型接缝混合料基体和阻碍该凝固型接缝混合料的石膏组分化学水合的一种无钙的磷酸盐防凝固剂。这种接缝混合料基体不含碳酸钙。这种凝固引发剂包括使得化学水合反应恢复的明矾。

令人意外地，已经发现明矾可以在不形成过多泡沫的情况下作为凝固引发剂与已经添加有防凝固剂的预混的凝固型接缝混合料基体一起使用。这种接缝混合料系统在接缝混合料基体中利用了一种无钙的磷酸盐防凝固剂、作为凝固引发剂的明矾、以及有限量的碳酸钙的组合。这种特征组合提供了长效的防凝固作用，以此为这种接缝混合料提供了预混的功能性、在添加了明矾凝固引发剂时的快速凝固启动、以及一种没有过多发泡的细腻和奶油状质地。

这种使用明矾作为凝固引发剂而不遇到过多发泡问题的能力产生了几个优点。与现有技术的锌化合物相比，使用明矾凝固引发剂的凝固和硬化的速率是明显地更快并且坚固得多。这允许“快速凝固”，由此使得这种接缝混合料迅速凝固并且在蒋其施加至墙壁或天花板上之后很快就准备就绪接受再涂敷或砂纸打磨。这种组合物进一步具有以下优点，即：可以制备基本上无泡沫的接缝混合料，同时形成在现有技术中得不到的令人希望的快速凝固性能。另外，与使用现有技术的硫酸锌时的情况相比明矾允许使用少得多的凝固激活剂，这允许将凝固激活剂更容易地掺入预润湿的凝固型基体中。这种减少的使用导致在工作现场所需的凝固激活剂的明显更小重量和体积，并且允许将这种凝固激活剂以体积小得多的浓缩形式进行销售。

发明详细说明

已经开发了一种用于凝固型接缝混合料的接缝混合料系统，它在预混的状态下具有优异的货架期以及在添加激活剂后快速的凝固时间。这种系统包括一种抑制凝固的、预润湿的、凝固型接缝混合料和一个分离的明矾部分，这个明矾部分是在要使用接缝混合料系统时添加。

这种抑制凝固的、预润湿的、凝固型接缝混合料是一种预混的凝固型接缝混合料基体，其中已经将胶结凝固反应失活、阻止或延迟。这种预润湿的凝固型接缝混合料中的一个关键成分是一种长效防凝固剂，它使预混的含水基体维持在非凝固状态。水的存在通常在受缓凝剂添加物控制的凝固时间内在0.1至5小时内水合成半水合硫酸钙。已经发现在预混的胶结性组合物中提供长期防凝固作用的添加物是不含钙的磷酸盐类。具体而言，已经发现(1)六偏磷酸锌和(2)三聚磷酸钾提供长期的防凝固作用，而(3)焦磷酸四钠提供最持久的防凝固作用。其他有效的防凝固剂包括(4)三聚磷酸钠、(5)磷酸二氢铵和(6)磷酸二氢钾。通常，防凝固作用是由低水平的磷酸盐添加物提供的，其量值范围是基于不包括水的组合物总重量以重量计从约0.1%至约2%。在一些实施方案中，这种磷酸盐添加物是基于不包括水的组合物总重量以约0.1%至约0.6%的量存在的。这种磷酸盐防凝固剂任选地是水溶性磷酸盐，不包括磷酸的钙盐。如在此使用的，术语“无钙的磷酸盐防凝固剂”特别地排除了钙盐的防凝固化合物。

这种磷酸盐无钙磷酸盐防凝固剂是替代常规凝固阻滞添加物或附加在常规凝固阻滞添加物之上来使用的。有用的缓凝剂的一个实例是蛋白质性缓凝剂，如SUMA缓凝剂。这种接缝混合料基体的一些实施方案基于干成分的重量利用约0.02%至1%的缓凝剂、而一些实施方案利用0.02%至1%的缓凝剂。将缓凝剂单一地或彼此以任何有用的量相组合来使用。添加常规的缓凝剂很少影响如由不含钙的磷酸盐所提供的长期防凝固作用，但是，一旦凝固引发剂已经用来重启水合反应，则常规的缓凝剂有助于控制预混的凝固型接缝混合料的凝固时间。

这种接缝混合料基体中的另一个主要成分是石膏组分，如半水合硫酸钙填料。已经发现半水合硫酸钙的α晶型对于长期维持含有无钙的磷酸盐的非凝固的预混的组合物是优选的。总体而言，以重量计至少约百分之二十（20%）的干燥接缝混合料基体是半水合硫酸钙，它可以按重量计占到干燥成分的高达约百分之九十九（99%），更优选地60%至约90%。其他形式的半水合硫酸钙也是有用的，包括β晶型和/或α和β形式的混合物。

碳酸钙已知是存在于石膏粉（新开采的硫酸钙来源）中。碳酸钙经常在半水合硫酸钙中作为杂质存在。对于多种用途，碳酸钙是惰性填料并且不造成问题。然而，当碳酸钙和水与明矾相结合时，已经观察到多种副作用，包括过量发泡。为了在有待与明矾激活剂一起使用的接缝混合料基体中使用，关键是半水合硫酸钙应当基本上不含碳酸钙。“基本上不含”碳酸钙的半水合硫酸钙是指这种半水合物具有以重量计小于2%的碳酸钙。这种半水合硫酸钙的一些实施方案包括小于1%或甚至小于0.5%的碳酸钙。在至少一个实施方案中，这种半水合硫酸钙不含碳酸钙。

当接缝混合料基体中不存在碳酸钙时，在一些实施方案中可任选地使用一种惰性填料作为填充剂。一种优选的惰性填料是滑石。由于滑石具有与碳酸钙大约相同的密度，因此碳酸钙可以由等量的滑石替换，从而仅导致接缝混合料基体密度的轻微变化。其他填料也是可接受的；然而，接缝混合料基体中其他成分的相对量也将需要调整以便维持所希望的接缝混合料密度。

在制备接缝混合料基体时，可以将其他的常规接缝混合料成分掺入该组合物中。乳胶乳液粘合剂是接缝混合料领域技术人员熟知的一种重要成分。可以使任何的常规乳胶乳液粘合剂，其中优选聚乙酸乙烯酯和乙烯-乙酸乙烯酯乳液。

如果存在的话，这种乳胶粘合剂以添加水之前的组合物的重量计是约0.5%至约15%，而一些实施方案使用1%至约8%。还考虑了使用喷雾干燥的粘合剂。

总体上优选的是这种接缝混合料基体包括一种或多种增稠剂。常规的纤维素增稠剂（例如乙基羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟甲基羟丙基纤维素、羟乙基纤维素及其混合物）可以用于本发明的这些接缝混合料中。如果存在的话，纤维素增稠剂的量可以是按不包括所添加水的组合物总成分的重量计约0.1%至约3%、优选地是0.3%至1%。在此考虑了替代纤维素增稠剂或附加在其上使用其他增稠剂。

本发明的接缝混合料基体还可以含有非调平剂如凹凸棒石粘土。这种成分提供了非找平性（non-leveling）、滑腻感和保水性。已经发现凹凸棒石粘土提供了一种具有良好工作特性的接缝混合料，并且根据美国专利号3,297,601，凹凸棒石粘土有助于预混的凝固接缝混合料的长期悬浮和稳定性。总之，如果存在的话，这种非调平剂的量的范围是以添加水之前的基体组合物的重量计约1%至约10%，优选地是2%至7%。除这种粘土之外或取而代之，也可以在接缝混合料基体中使用其他粘土如海泡石、膨润土和蒙脱石。

常规的预混接缝混合料经常含有填料（如硅藻土、云母、滑石或绢云母）以便在干燥时提供抗开裂性。这些成分可以从本发明接缝混合料基体（它不使用云母或滑石而具有优异抗开裂性）中省略；然而，可能希望的是在配方中包括少量云母或滑石以提供改进的滑腻性和可加工性。当在本发明的接缝混合料基体中使用时，云母或滑石可以是按添加水之前的组合物的重量计在约2%和约15%之间。

优选的是本发明的接缝混合料具有在7-8范围内的pH。在一些情况下可能必须使用添加物如柠檬酸来降低pH。总之，pH控制添加物可以按接缝混合料组合物的重量计以0.1%-1%的量存在。

还考虑了将在接缝混合料中经常使用的额外成分用于本发明的接缝混合料系统中。这些成分可任选地包括（但不限于）保湿剂、填料、润湿剂、高岭土、消泡剂，并且在本发明的接缝混合料基体中增塑剂也是有用的。

如果希望有一种轻重量的预混的接缝混合料，可以根据美国专利号4,454,267中的披露内容通过将膨胀珍珠岩掺入这种接缝混合料基体中来提供这种轻重量特性。本领域为人熟知的是如果要将胀珍珠岩掺入接缝混合料基体中，优选这种膨胀珍珠岩应当具有通过100目筛的粒度。在预混的接缝混合料中，这种膨胀珍珠岩可任选地进行处理以使其对水不敏感或不进行包覆。如果对这种膨胀珍珠岩进行处理是有利的，则存在几种方式来使膨胀珍珠岩对水不敏感，其中之一在美国专利号4,525,388中披露。另一种方法是用硅酮或硅氧烷化合物来处理这种膨胀珍珠岩，但是可以使用其他材料来使其对水不敏感（即，排斥水）。经过特殊处理的膨胀珍珠岩从供应商如Silbrico Corporation处是可商购的。

为了实现所希望的轻重量特性，这种膨胀珍珠岩应当以预混的胶结化合物中全部成分（不包括水）的重量计至少约3%的量存在。特别优选的是这种膨胀珍珠岩应当以接缝混合料中全部成分（不包括水）的重量计约5%和约10%之间的量存在。

水按选择的量来添加的，以产生具有所希望粘度的接缝混合料。本发明的一些实施方案的布拉班德粘度目标是在200-400布拉班德(Brabender)单位之间。所述测量值是基于使用A型探头和250cmg扭矩头。

在制备预混的接缝混合料时，必须提供在储存期间湿润介质中对微生物生长的控制。减少微生物的一种方法是引入一种接触杀灭型杀生物剂来对接缝混合料基体进行冲击处理（shock）。触杀型杀生物剂的实例包括家用漂白剂（6%次氯酸钠水溶液）或用于冲击处理游泳池的化学品，如次氯酸锂或钙。虽然这些添加物将基本上杀死制造时存在于接缝混合料基体中的全部微生物，它们将不防止未来的微生物生长。

常规的罐内防腐剂（包括MERGAL 174和/或FUNGITROL 158）是用于持续抑制微生物生长。它们可以与触杀型处理结合或代替它们而使用。还考虑了多种防腐剂组合。

这种接缝混合料系统的第二组分是明矾。这个组分所起作用是激活预润湿凝固型接缝混合料，从而重启半水合硫酸钙/水合反应以便化学地硬化接缝混合料。“明矾”是指任何硫酸铝盐，包括二硫酸铝、钾和铝的硫酸复盐以及铝和氨硫酸复盐。还考虑了水合形式的明矾。当使用明矾时，可以减少所用激活剂的量。明矾使用的量基于100克预混的接缝混合料是约0.5克至约2克。

使用时当添加了凝固激活剂以启动凝固作用时，本发明的预混的胶结组合物能够作为凝固型接缝混合料发挥作用。加速剂克服了磷酸盐防凝固剂的效果并且使半水合硫酸钙能够水合并化学地凝固和硬化。在将凝固激活剂添加至潮湿的混合接缝混合料之后，发生水合反应（半水合硫酸钙变成二水合硫酸钙），从而在数分钟或数小时中产生硬凝固的物体。

实施例1

使用表1的组分制备了一种预润湿的、抑制凝固的、凝固型预混的接缝混合料。#1冲击是指如游泳池中常见使用的干次氯酸钙冲击剂。漂白剂指家用漂白剂，它是约6%的次氯酸钠水溶液。漂白剂和泳池冲击剂均被用作触杀型杀生物剂。

表1

凝固型预混接缝混合料的构成

对于两种上述组合物，通过称量各个干组分并且在容器中合并它们而制得接缝混合料基体。干成分包括半水合硫酸钙、碳酸钙或滑石、珍珠岩、增稠剂和缓凝剂。

将水称量出并置于第二容器中。对于这些实施例，目标布拉班德粘度是250。将剩余的湿成分也称量出并且添加至水中，所述湿成分包括乳胶和防腐剂。

湿组分和干组分随后合并以形成预混的接缝混合料。接缝混合料的凝固受到抑制，直至稍后以表I中所述的量添加了明矾时。

测试了这些接缝混合料的凝固时间并且在表II中呈现数据。提及的Vicat凝固时间是指ASTM C-472，通过引用将其结合在此。Vicat凝固时间是在将明矾添加至预混的接缝混合料时开始。将100克预混的接缝混合料的样品与所述量的明矾混合。将这个样品倾倒至丙烯胶片上以形成小圆饼。将一根300克Vicat针吊在小圆饼中心和外侧缘之间的半空，垂直于小圆饼表面。将该针相对于小圆饼表面吊起并且将其释放以依靠自身重量自由下落。当该针不能穿透至小圆饼底部时即测得凝固时间。

再涂凝固时间是直至这种接缝混合料牢固到足以在进行再涂敷时抵抗变形的时间。当凝固型接缝混合料水合时，温度随反应的进行而上升。较高的温度反映较快的凝固时间。

表II性能数据

常规接缝混合料与本发明接缝混合料的比较显示，用本发明接缝混合料时获得了更快凝固的时间，甚至是在使用相同的凝固启动化合物即明矾时也是如此。这得到再涂凝固时间、Vicat凝固时间和Vicat温度的证实。

另外，获得了一种改进的产品，它在混合过程中是细腻和奶油状的。在混合过程中无泡沫产生并且不存在产品膨胀。

尽管已经显示和描述了预混的接缝混合料的具体实施方案，本领域技术人员将会理解，可以对其作出多种改变和变更而在更广的方面并不脱离本发明。

Claims (10)

1.一种接缝混合料系统，包括：

明矾；

一种无钙磷酸盐防凝剂；

水；和

一种包含半水合硫酸钙的凝固型接缝混合料基体，其中所述接缝混合料基体没有添加的碳酸钙并且所述半水合硫酸钙包含以重量计小于约2%的碳酸钙。

2.如权利要求1所述的接缝混合料系统，其中所述半水合硫酸钙是以半水合硫酸钙的重量计小于0.5%的碳酸钙。

3.如权利要求1所述的接缝混合料系统，其中所述半水合硫酸钙是基本上不含碳酸钙。

4.如权利要求1所述的接缝混合料系统，其中在添加水之前，所述基体进一步包括以该基体组合物的重量计以范围从约1%至约15%的量存在的一种乳胶乳液粘合剂。

5.如权利要求4所述的接缝混合料系统，其中所述乳胶乳液粘合剂包括选自乳液或喷雾干燥粉末的组中的化合物之一，该组由以下各项组成：聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯酯、苯乙烯丙烯酸酯（styreneacrylic）、苯乙烯丁二烯（styrene butadiene）、及其混合物。

6.如权利要求1所述的接缝混合料系统，其中在添加水之前，所述基体进一步包括以该基体组合物的重量计以约1%至约10%的范围存在的一种非调平剂。

7.如权利要求6所述的接缝混合料系统，其中所述非调平剂是选自下组，该组由以下各项组成：海泡石、膨润土、蒙脱石、凹凸棒石粘土（attapulgus clay）及其混合物。

8.如权利要求1所述的接缝混合料系统，其中将所述无钙磷酸盐防凝固剂、所述水和所述凝固型接缝混合料基体进行预混以形成一种抑制凝固的、预润湿的、凝固型的接缝混合料。

9.一种接缝混合料，包括：

一种包含明矾的凝固型接缝混合料基体、一种无钙磷酸盐防凝固剂、半水合硫酸钙和水；

其中所述接缝混合料基体没有添加的碳酸钙并且所述半水合硫酸钙包含以重量计小于约2%的碳酸钙。

10.一种制备接缝混合料的方法，该方法包括：

获得一种包括半水合硫酸钙、水和无钙磷酸盐防凝固剂的抑制凝固的、预润湿的、凝固型的接缝混合料基体，其中所述接缝混合料基体没有添加的碳酸钙并且所述半水合硫酸钙包括以重量计小于2%的碳酸钙；

将所述抑制凝固的、预润湿的凝固型的接缝混合料基体与一个分离部分的明矾一起包装；并且

对所述抑制凝固的、预润湿的、凝固型的接缝混合料基体与所述明矾进行共混。