CN104703942A - 低水干燥型接合配混物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干燥型接合配混物组合物，其包含：至少一种粘结剂、填料和水，所述水具有组合物的总重量的12-18％范围内的重量百分比。

Description

低水干燥型接合配混物

技术领域

本发明涉及一种用于接合配混物的组合物，所述接合配混物用于填充和涂布石膏墙板的相邻面板之间的接头。更具体地，本发明涉及用于降低运输成本的具有降低的水含量的干燥型接合配混物的组合物。

背景技术

在建筑物建造中，最常见的元件之一为用于建造墙和/或天花板的通常称为干式墙的石膏墙板。由石膏墙板制得的墙通常通过如下方式建造：将面板粘附至木立柱或金属框架，并使用称为接合配混物的特别制备的粘合剂处理邻接面板之间的接头。干式墙面板的侧边缘为锥形，因此允许以在精整时产生整体表面的方式将接合配混物施用至邻接面板之间的接缝。该过程通常通过如下方式进行：将镶边(taping)接合配混物置于由墙板的邻接边缘形成的接头内，并将可渗透液体的纸或玻璃纤维带嵌入所述配合物内。当干燥(或凝固)时，将称为顶部接合配混物的第二涂层施用至接头上，其可随后在干燥时轻微砂磨。施用第三或精整涂层，使其干燥，并轻微砂磨以产生隐藏干式墙接缝处的任何迹象的平滑整体表面。另一类型的接合配混物为可用于嵌入接合带和用于施用精整涂层的通用级。可通过使用专门的施用工具而给经精整的墙和接头提供图案化或纹理化效果。

存在数类接合配混物。干燥型配合物通过水的蒸发而硬化，而凝固型接合配混物在固化过程中与水化学反应。凝固型接合配混物通常使用硫酸钙半水合物(也称为巴黎灰泥或灰浆)作为基料。当将水添加至凝固型粉末中时，其经由水合反应而与硫酸钙半水合物反应，以形成硫酸钙二水合物晶体的连锁基体。连锁晶体基体给配合物提供增加的强度。凝固型接合配混物相比于干燥型的益处在于经精整的接头的总体强度，从而产生更小的收缩和裂化，并且不依赖于在进一步精整之前必须等待接合配混物完全干燥。干燥型接合配混物具有易于使用的优点，因为它们通常以预拌形式出现，其中水由制造者添加和混合。第三类型的接合配混物结合了硫酸钙半水合物基配合物的凝固作用与预拌配合物的易于使用性。

本发明的组合物涉及干燥型接合配混物。这种配合物的合适的例子公开于以引用方式并入的美国专利No.6,476,099和No.6,545,066中。这些产品以使用者可立即使用(“预拌”)的稠度在桶或盆中提供。目前，重量大于12lbs/加仑(1437.917kg/m3)的常规重量预拌接合配混物含有大约30-40重量％且高达50体积％的水。随着组合物的常规重量或密度减小，组合物中实际上存在更多的水(以重量计)。‘099专利公开了具有32重量％的水的组合物，‘066专利公开了具有40重量％的水的组合物。尽管由于这些预拌接合配混物相对于袋装粉末产品的使用便利性，且它们可在一些应用中以制造形式使用而获得广泛接受，但在几乎所有情况中由使用者在工地现场添加水。水向预拌接合配混物中的所述工地现场添加主要是由于专业涂敷器优选在相对较快干燥的薄涂层中易于铺展的相对较低粘度的接合配混物。

然而，相比于干燥袋装接合配混物，对于给定的接合配混物样品，预拌形式的相对较重的组合物增加了运输成本，其中预拌型通常在一或五加仑的容器(如桶或提桶)中提供。由于对环境友好的技术的关注增加，在工业中有动机降低在接合配混物制备和分配供应链中所花费的能量。

发明内容

通过提供一种干燥型接合配混物组合物而满足上述需要，在所述干燥型接合配混物组合物中已去除显著部分的水以降低运输成本。在工地现场处，使用者根据需要添加水以获得所需的稠度或粘度。由于使用者无论如何均通常将水添加至现有的预拌接合配混物产品中，因此本发明的组合物不明显加入使用者的制备步骤，而是提供一种组合物，其重量更轻，因此运输至工作现场或当地零售商店的成本更低。本发明的配合物相比于常规预拌接合配混物和完全干燥的袋装配合物的一个优点在于，略湿的颗粒稠度的脱水接合配混物易于在工地现场使用常规混合而分散于水中，并同时降低在工地现场浇水和混合过程中所产生的灰尘的量。因此，提供了一种组合物，其相比于常规预拌接合配混物为轻质的，且同时相比于常规的完全干燥的袋装接合配混物制剂，其易于在工地现场以相对较低水平的在再浇水过程中产生的灰尘分散于水中。

在开发本发明的组合物中出现的一个出乎意料的发现为，在水量的优选的相对较窄范围内提高了在工地现场的可混性，所述的水量的优选的相对较窄范围在最初配制时产生混合物的颗粒稠度。已发现，使用比在制备常规即用预拌接合配混物中所用的范围显著更低的水的优选范围降低了在初始配制过程中材料的凝集和成球。因此，在工地现场处，当本发明的颗粒组合物被再浇水并经受本领域常规的动力混合时，其更均匀地混合或分散。在一个优选实施例中，相比于常规干燥型预拌接合配混物，本发明的组合物具有40至50％范围内的水的重量百分比的降低。

更具体地，提供了一种干燥型接合配混物组合物，其包含至少一种粘结剂、填料和水，所述水具有组合物的总重量的12-18％范围内的重量百分比。应注意到，水量不如可使用多种组合物实现的在配制时混合物的独特的潮湿的颗粒稠度重要。获得最佳稠度所需的水量取决于其他组分而不同：例如，由于表面积的差异，具有更大平均粒度的填料不需要像具有更小粒子的填料那样多的水来获得相同的优选稠度。

在另一实施例中，提供了一种干燥型接合配混物组合物，其包含至少一种粘结剂、填料和水，当配制时，组合物的大约75-95％通过4号筛。

具体实施方式

在本发明的组合物中，主要的要求是本领域公知的“干燥型”接合配混物组合物，其例子如上以引用方式并入，包括美国专利No.6,476,099和No.6,545,066中所公开的组合物。不认为本发明的干燥型接合配混物的特定配方是关键的，只要组合物中的水的重量百分比为大约12-18％，所述水的重量百分比也比所述类型的常规接合配混物小大约50-75％。

相比于本领域也已知的凝固型，优选干燥型接合配混物，因为化学阻滞的浆料的形式的凝固型配混物需要添加准确测量的化学促进剂以用作接合配混物。而且，一旦将促进剂添加至浆料中，或者一旦将水添加至干燥粉末中，则凝固型配混物仅可在凝固/硬化之前的短时窗内使用，之后其无法被再混合。相比之下，即使已添加水，如果密封本发明的组合物且不使其干燥，则可在数日之后使用本发明的组合物，正如任意干燥型接合配混物的情况那样。

通常，本发明的干燥型接合配混物的主要组分为填料，优选为碳酸钙。取决于所需的接合配混物的类型，其他填料，如膨胀珍珠岩、碳酸镁、玻璃或树脂微珠，也是合适的填料。在本发明的组合物中，合适的填料为Dolocron4512，其为由纽约州纽约克莱斯勒大厦的专业矿产公司(Specialty Minerals，Inc.The Chrysler Building，New York，NY)制造的白云石灰岩。碳酸钙构成本发明的组合物的大约65-80重量％。白云石为等同的产品。或者，当需要轻质填料时，优选膨胀珍珠岩。通常，组合使用数种不同的填料以获得特定系列的性质。在本发明的组合物中，另一填料为由专业矿产公司(SpecialtyMinerals，Inc.)的子公司巴雷特公司(Barretts Inc，8625 HWY 91 S.Dillon，MT.59725)制造的Talcron或Montana滑石，主要是硅酸镁。该组分改进耐裂化性和耐冲击性和硬度，为疏水性的，并降低吸湿。滑石构成组合物的重量的大约2-4％。然而，如接合配混物配方领域公知的其他填料被认为是合适的，并包括但不限于云母、微珠等。

如待使用的特定应用所需，除了填料之外，本发明的接合配混物通常包含一种或多种粘结剂、一种或多种增稠剂和其他添加剂。而且，在一些情况中，诸如凹凸棒石粘土的成分充当增稠剂和填料。用于接合配混物中的任何常规粘结剂被认为适用于本发明的组合物。特别合适的粘结剂包括聚乙酸乙烯酯、丙烯酸类、聚乙烯醇、可再分散的粉末，如聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯和淀粉。胶乳粘结剂也是合适的。合适的胶乳乳液粘结剂的例子包括乙烯乙酸乙烯酯共聚物胶乳或聚乙酸乙烯酯胶乳。也可预期粘结剂的组合。

在本发明的组合物中，使用可易于分散的经改性的玉米基淀粉聚合物。在本发明的组合物中，淀粉聚合物用作增稠剂和粘结剂，为来自伊利诺斯州迪凯特的泰莱公司(Tate&Lyle，Decatur，IL)的Starpol 136，并以0.2的大致重量百分比使用。淀粉与聚乙酸乙烯酯(PVA)乳液组合用作大约1.8％的重量百分比的粘结剂。优选的PVA为由加拿大安大略士嘉堡465 CoronationDrive的霍尔科技公司(Halltech Inc.465Coronation Drive，Scarborough，Ontario，Canada)提供的Halltech 41-830。淀粉和PVA乳液粘结剂由于它们各自的性质而优选组合使用并用于降低组合物的成本。

任选地将增稠剂添加至接合配混物中，以获得所需的稠度。纤维素化合物、联合的增稠剂或淀粉为优选的增稠剂，最优选纤维素增稠剂。在本发明的组合物中，使用具有延迟溶解度的羟丙基甲基纤维素(HMPC)。可冷水分散的纤维素醚HMPC用作增稠剂，赋予良好的水需求、带粘合、耐裂化性和可加工性，并提高保水性。一种优选的HPMC为源自密歇根州米德兰48674的陶氏化学公司(Dow Chemical Co.，Midland，MI.48674)的Methocel240S。另一增稠剂和悬浮剂为水溶性羟乙基纤维素(HEC)，并以组合物重量的0.04％，优选0.02-0.05％之间使用。一种优选的HEC为由亚什兰公司(Ashland，Inc.)提供的Natrosol 250HXR。诸如乙基羟乙基纤维素和甲基羟丙基纤维素的其他常规纤维素增稠剂也适用于本发明的接合配混物中。纤维素增稠剂的量为全部接合配混物成分的总重量的约0.02％至约2％。

任选将防腐剂添加至预拌制剂中，以防止细菌和真菌在一段时间内进攻有机组分。在本发明的组合物中，防腐剂的优选量为大约0.08重量％。防腐剂以较少的量使用，通常为总重量的约0.05至约0.15％。合适的防腐剂为由新泽西州韦恩1361阿尔卑斯路07470的ISP公司(ISP，1361 Alps Road，Wayne，NJ 07470)供应的Nuosept 91。

最后，优选包含悬浮剂以防止组合物的更重的组分沉降出来。诸如膨润土、高岭土、海泡石(sepeolite)或凹凸棒石粘土为特别优选的悬浮剂，且尤其优选凹凸棒石粘土。凹凸棒石粘土用作填料和增稠剂，从而在吸收量为总重量的1.0至2.5％，更优选大约2.0％的水时形成凝胶。凝胶B为凹凸棒石粘土的市售制剂，其以商标MIN-U-GEL由马里兰州亨特谷21030的国际先进矿物有限公司(Advanced Minerals，International，LLC，Hunt Valley，Maryland21030)提供。

氢氧化镁也用于将所得接合配混物的pH水平保持在至少9的碱性范围内，即使当使用酸性水时。氢氧化镁的一个优选来源源自马里兰州巴尔的摩的马丁马里塔氧化镁专用品有限公司(Martin Marietta Magnesia Specialties，LLC，Baltimore，MD)。

在制造时将水添加至本发明的接合配混物中，以提供如下组合物：所述组合物降低在混合时产生的灰尘的量，并同时产生在工地现场处促进在水中分散的颗粒稠度。本发明的组合物的一个重要特征在于，用以实现上述目的的在制造之时添加的水量显著少于常规干燥型接合配混物。更具体地，相比于常规干燥型预拌接合配混物，作为组合物的重量百分比，优选构成组合物重量的大约12-18％的在本发明的组合物中的水量降低大约50-75％。

预拌接合配混物的制造包括在混合器中组合湿组分与干组分。在已组合湿成分(例如PVA加上水)之后，将干组分混合至混合器中的湿组分中。持续混合直至获得具有所需的潮湿颗粒稠度的均匀混合物。

在该实施例中，进行试验以测试随水量而变化的组合物的可操作性。在所有试验中，成分组合并混合90秒。组合物A为对照物，并产生粘度为大约450布氏单位的常规预拌干燥型接合配混物。代表本发明的组合物的制剂的组合物B和C形成潮湿易碎的颗粒混合物，其具有极小的粘性，但如果用手成型并压制，则将保持在一起。当使用平板式打夯机搅拌机在低速(搅拌机速度136RPM，附属装置速度60RPM)下在Hobart N-505夸脱混合器中混合时，该混合物在完整90秒混合中保持相同的颗粒稠度，且在最小搅拌的情况下所得混合物的75-95％通过#4筛。当在与B和C相同的条件下混合时，具有更高重量百分比的水的组合物D在大约30秒之后附聚成具有模型粘土的稠度的直径为大约5英寸的整体块，所述整体块保持在一起，且不粘着至混合碗的侧面，尽管球摸起来为粘性的。所述块不能通过#4筛，如下文进一步详细描述，其被认为不利于用于墙板接合配混物的常规工地现场应用中，因为所述块不易分散于水中。

在6天后，在批料中的任意者中不存在明显改变，将水添加至组合物B、C和D中以匹配初始添加至对照A批料中的水。组合物B和C相对易于在Hobart N-50混合器中与水组合，从而在混合60秒之后形成略微块状的混合物，当所有组分湿透时在2小时内消除所述略微块状的混合物。具有18.5％的水的组合物D难以与水组合，因为粘土状块具有低的表面积，并难以破碎。在Hobart N-50混合器可有效组合组分之前，需要相当大的努力来破碎整体块，并将其分散于添加的水中。因此，具有18％的大约最大水重量百分比的如下所示的组合物提供了所需的有利结果。当在次日使用手动混合器混合所有批料时，外观和感觉是相同的。如下制备组合物，且单位以克显示：

表1

在75°F(24℃)和50％的相对湿度下24小时之后，根据ASTM-C474测量对接合配混物的结合：组合物A在97％纸纤维撕裂下测得，B在92％纸纤维撕裂下测得，C在95％纸纤维撕裂下测得，且D在92％纸纤维撕裂下测得。因此，本发明的组合物B和C提供与对照接合配混物中所观察到的可相比的对纸接合带的结合，对照接合配混物的缺点如上所述。

尽管已显示和描述本发明的低水干燥型接合配混物的特定实施例，但本领域技术人员应了解在不偏离更广方面的如以下权利要求书所述的本发明的情况下，可对本发明进行改变和修改。

Claims (10)

1.一种干燥型接合配混物组合物，其包含：至少一种粘结剂、填料和水，所述水具有所述组合物的总重量的12-18％范围内的重量百分比。

2.根据权利要求1所述的组合物，其中当配制时，所得混合物的大约75-95％通过#4筛。

3.根据权利要求1所述的组合物，其还包含至少一种增稠剂。

4.根据权利要求3所述的组合物，其中所述至少一种增稠剂为纤维素增稠剂。

5.根据权利要求3所述的组合物，其还包含至少一种防腐剂和至少一种悬浮剂。

6.根据权利要求1所述的组合物，其还包含用于将pH水平保持在大约9的氢氧化镁。

7.一种干燥型接合配混物组合物，其包含：至少一种粘结剂、填料和水，所得混合物的大约75-95％通过#4筛。

8.根据权利要求7所述的组合物，其中所述水具有所述组合物的总重量的12-18％范围内的重量百分比。

9.一种制备干燥型接合配混物的方法，所述方法包括：

提供至少一种粘结剂和至少一种填料，并将它们混合在一起；

提供重量百分比在所得组合物的总重量的12-18％范围内的水；

分别混合干燥成分和湿润成分；

组合所述干燥成分和湿润成分以形成混合物，并混合所述混合物达90秒。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述混合物的大约75-95％通过#4筛。