CN1395594A - 轻质预混合接缝粘接剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种接缝粘接剂，其使用平均粒度小于25微米，而且在大的剪切应力试验中增重不超过1.5％的空心树脂微球体。

Description

轻质预混合接缝粘接剂
                      发明背景
本发明涉及用于填充和涂敷两个相邻石膏墙板之间的接缝的接缝粘接剂组合物。更具体地，涉及干燥型轻质接缝粘接剂组合物，它可降低敷贴疲劳、缩短工期，而且还会降低包装产品的运输成本。
在建筑过程中，最常用的材料之一是石膏墙板，通常称之为干墙，这些墙板用于墙体和/或天花板的建造。石膏墙板建成的墙体通常要用木柱或金属框架加固，并且要专门制成的接缝粘接剂对相邻墙板间的接缝进行处理。干墙板的边棱是斜切的，因此可在夹缝处使用接缝粘接剂，当完工时在相接的墙板间用这种方法可以获得一个完整的平滑表面，这一工艺通常如下操作：在墙板相接墙缝处涂敷粘接浆料，敷上渗液纸或玻璃钎维带；当干燥(或凝固)后，在接缝上涂敷第二种接缝粘接剂涂层，干燥后，用砂纸稍许打磨；涂敷第三种接缝粘接剂或整饰涂层，干燥后，稍许打磨，得到一个平滑的整体表面，达到干墙缝难以察觉的程度。还有一种多用途接缝粘接剂，既可与粘接带配合使用，还可用于涂敷整饰涂层。使用专门的工具还可使完工的墙壁和墙缝产生出图案或织纹效果。
接缝粘接剂有许多种类。干燥型接缝粘接剂通过水分蒸发达到硬化目的，而凝固型接缝粘接剂则通过与水发生化学反应而达到硬化。凝固型接缝粘接剂通过采用半水硫酸钙作为基质，前者常被叫作灰泥或塑模石膏。当凝固型粉末加水后，通过水合作用与半水硫酸钙反应生成二水硫酸钙晶体的联锁基质。这种晶体互连基质使接缝粘接剂强度增大。凝固型接缝粘接剂比干燥型接缝粘接剂的优越之处在于最终接缝的整体强度大，因而较少干缩和干裂，而且在进一步完工前无需等待接缝粘接剂完全干燥。干燥型接缝粘接剂的优点是使用方便，因为它们通常以预混状态供应，已由厂家添加水分并充分混合。第三种接缝粘接剂综合了半水硫酸钙的凝固作用和预混接缝粘接剂的便于使用特性。预混凝固型接缝粘接剂的特性公开在美国专利5,746,822中，其在此引入作为参考。
轻质接缝粘接剂是本领域公知的，如Williams的美国专利4,454,267和Strcess.Perlite的美国专利4,657,594。它们是一些类似于黑曜岩的玻璃状岩石，经磨细、热膨胀并以有机硅类化合物处理表面使其在接缝粘接剂中用作轻质填料。特殊处理使膨化珍珠岩对水敏感，因而由于毛细作用而无法烘干。涂层处理过的珍珠岩不但对水敏感，而且要用一定量水加以润湿，并使变得松散。大量使用珍珠岩对墙体整体特性有不良影响，包括接缝粘接剂的干燥期、强度、粘合力、粘度和表面吸附特性等。膨化珍珠岩在混合过程中还易于破碎，从而使接缝粘接剂的物理特性进一步恶化。
Montgomery等的美国专利4,824,879建议添加膨化珍珠岩或空心玻璃微球体以降低接缝粘接剂的密度和收缩率。如前面指出的，添加珍珠岩而不影响接缝粘接剂的物理特性有一个添加量限度。玻璃微球体可以使用，但它们容易破裂。当玻璃微球体裂开时，由于开裂的微球体空腔会填满水分和其他添加剂，而使接缝粘接剂的密度增大。玻璃会逐渐凝固，而不易分散，最后使流变特性变差。每当微球体破裂，就需要补充一些微球体以维持接缝粘接剂密度，从而最终使成本升高。玻璃微球体还受到尺寸和密度限制。这些局限性要求添加超过计算值的微球体添加量，以降低总体密度。
在Kaplan的美国专利5,494,947中建议用聚丙烯酸盐微球体以改进凝固型接缝粘接剂。此项专利涉及用于预制墙板和天花板的接缝粘接剂，在凝固后还保持一定柔性，因而在预制板运输和最终安装时可减少裂缝。这些聚丙烯酸盐树脂的表面化学特性为趋向于粘着在一起，而不容易在水中分散，故而很难在水溶液介质中分散，结果生成不受欢迎的块状物。
因此，本发明的目的在于提供一种改良的轻质接缝粘接剂，其最终使用密度应低于水的密度。
本发明的目的还在于提供一种可提供光滑整饰表面的轻质接缝粘接剂。
本发明的另一个目的是提供一种改进的轻质接缝粘接剂，它采用一种制造和使用时均不易破碎微球体。
本发明的另一个目的是提供一种改进的轻质接缝粘接剂，它在水介质中容易分散。
                      发明简述
上述罗列目标均已为本发明所满足或超过，其特点在于使用一种空心树脂微球体作为接缝粘接剂填料。采用本发明组合物完全可以达到小于水的密度。使用与玻璃微球体相同的重量百分比的树脂微球体可以大大改变密度，原因是树脂比玻璃密度低得多。树脂微球体还可以避免像玻璃微球体与所用的聚乙烯醇发生的那种有害作用，这种不良反应可使接缝粘接剂变稠或形成凝胶。
更具体地，本发明的接缝粘接剂包含至少一种粘接剂和一种或多种填料，至少一种填料包含有平均粒度小于75微米，且在高剪切应力条件下密度增大不超过1.5％的空心树脂微球体。使用空心树脂微球体作为轻质填料可提供一种非常轻的接缝粘接剂，其密度小于水的密度，并且当用于干墙时不会产生粒状表面，从而提高了使用性。这些微球体容易与其他配料混合，尤其当加入泥饼之类的预湿物时。
树脂微球体的密度比玻璃微球体密度低很多，由于密度小，较少的树脂微球体就可以产生大量玻璃微球体产生的体积变化。这使得制造非常轻的接缝粘接剂而不给接缝粘接剂的特性带来不良影响成为可能。
                   发明的详细描述
在以后的讨论中，所有百分数均指固体物质在干燥基质中的重量计算值。
本发明中的轻质接缝粘接剂包括一种粘合剂和一种或多种填料，其中包含有平均粒度不超过75微米并且在高剪切应力试验中密度增大小于1.5％的空心树脂微球体。在一个优选实施方案中，将丙烯腈树脂微球体用于或凝固型或干燥型接缝粘接剂。
优选地，接缝粘接剂由粘合剂、填料、增稠剂、防腐剂和分散剂组成。传统接缝粘接剂，包括轻质接缝粘接剂均可从本发明的组合物中获益。据具体应用情况和对接缝粘接剂的特定特性要求而定，可能添加许多任选的配料。
任何适用于接缝粘接剂的粘合剂均可在本发明中应用。粘合剂用于增强接缝粘接剂对基底的粘合性，特别是对干墙的粘合性。可取的粘合剂包括，但不局限于橡乳胶、醋酸乙烯酯类、聚丙烯类、醇类和可分散的粉末，如聚醋酸乙烯酯、亚乙基醋酸乙烯酯和淀粉等，本发明优选乳胶粘合剂。在有代表性的重质接缝粘接剂中，乳胶粘合剂浓度大约为总干重的1％～2.5％；在常用的轻质接缝粘接剂中，粘合剂浓度约为1％～3％。本发明中使用的粘合剂浓度通常略高于上述轻质接缝粘接剂中所用的浓度，其目的在于补偿密度的进一步下降，而且也可保持可观的粘着特性。在本发明中，乳胶粘合剂浓度约为1％～3.5％。
本发明的接缝粘接剂中关键配料为空心树脂微球体，它可满足特定的物理特性。适用于本发明的空心树脂优选为由一种或多种丙烯腈(“ACN”)、偏二氯乙烯(“VDC”)或甲基丙烯酸甲酯(“MMA”)单体形成的均聚物、共聚物或单聚物和/或共聚物的混合物。特别优选的树脂为由CAN和VDC生成的聚丙烯腈(“PACN”)、聚偏二氯乙烯(“PVDC”)共聚物，或由ACN、VDC及MMA生成的共聚物。微球体表现出很高的抗压回弹力，不破裂(不脆)并且可承受常见粘合处理过程和其后用户操作过程中的剪切应力(剪切稳定性)。微球体在浓水溶液中的标准悬浮液，在930型HAMILTON BEACH商用饮料混合器中以14000转/分进行高剪切混合8分钟后，进行了工业应用遭遇的应力模拟试验。
微球体的优选密度约为0.009～0.13g/cc；在这个密度范围内，微球体对接缝粘接剂有最佳体积增大效果。但是，对测量和添加微球体来说，它们还是有足够的重量。
对于获得最后完工的接缝粘接剂光滑面均匀的表面，微球体在水中的均匀分散度至关重要。如果微球体的分散不理想，则最终表面会形成无法接受的、凹凸不平外貌。不易分散的树脂微球体还会增加接缝粘接剂的制备时间。在某些加工状态下，会出现分散不良的微球体，接缝粘接剂生产效率会下降，单位成本会增大。
微球体的粒度优选足够小，使完工的接缝粘接剂表面与传统配料相比不会在表面外貌上看出明显差异。通常，微球体的平均直径应该小于75微米。如果粒度过于小，表面与体积的比值会降低微球体减小总体密度能力。微球体粒度优选为其直径在25～50微米之间。
微球体足够坚固，以使制造过程中很少因混合而破碎。在起着降低接缝粘接剂重量作用的同时，微球体维持完好如初。当微球体破碎时，它们被压扁并随其他较重物质一起流动，将遗下的空洞填满。接缝粘接剂本身凝固，并观察到体积减小，密度增大。通过与密度理论计算值比较可以发现微球体发生破裂，计算时要把带入空气对混合料密度的影响考虑在内。如果在制造过程中微球体被压扁，制成的接缝粘接剂密度会增大，从而需要加入更多的微球体以补偿体积损失和密度增加。选择那些不易破裂的、对剪切力稳定的微球体有助于防止破碎和压扁，通常会看到接缝粘接剂的密度增大，总预期体积减小，并且产量变小。
在接缝粘接剂制备过程中会产生一些使微球体破碎的各种应力。在接缝粘接剂制备过程中，对微球体整体产生巨大应变，其间由混合引起的剪切力和运输过程中造成的压力使微球体的壳壁受到损害。树脂种类、微球体尺寸、壳壁厚度及化学环境都是与微球体在加工和使用过程中承受各种应力性能的有关因素。
为了适用于本发明，通过产品密度增大测得的树脂微球体的破裂限制在在高应力测试中其产品密度增大不应超过1.5％。为了本发明的目的，在这样的一个测试中，将微球体悬浮于水、去沫剂和含水硅酸镁的溶液中，例如LAPONITERD(Southern Clay Products，Inc.Gonzolas，TX)。该测试中的去沫剂是HiMar D-829(Rainbow Chemicals，Inc.，Lake Bluff，IL)。用HAMILTON BEACH930型高速商用饮料混合机对标准悬浮液进行混合8分钟以便模拟生产过程中微球体所承受的应力。对悬浮空心树脂微球体以14000转/分转速进行混合造成了很大的剪切应力。混合机装配有直径0.5英寸、长6.5英寸的主轴。在主轴下方是一个四翼搅拌器，当完全展开时叶片尖端距离为1.5英寸。在主轴上距上述搅拌器上方1.25英寸处装有一个刚性的1英寸园盘搅拌器。将标准液注入不锈钢杯，溶液高度6.75英寸，并混合8分钟。
悬浮液中必须加入悬浮剂，因为微球体的密度小，会在大多数溶剂中出现分离，而使密度测量无法进行。一种合成的含水硅酸镁在水中可产生一个高度摇溶的溶液，并且有出色的悬浮能力，从而防止了轻质微球体浮在溶液表面和分离，使用含结晶水的硅酸镁作为悬浮助剂的同时，还使用了去沫剂，这样减少在开始混合和随后的高剪切测试中带入空气。
在表I中示出的标准悬浮液，用于评价高剪切力对微球体样品的影响：
                              表I
  加入顺序     原料    量(克)     比重     百分比
    1  水     550     1.0     93.94％
    2  Hi-Mar D-829     1.5     N/A     0.26％
    3  LAPONITERD     14     2.0     2.39％
    4  EXPANCEL     20     0.15     3.42％
根据原料使用量及其相应的比重，带或不带微球体的水悬浮液的理论密度计算出来并列入表II
                           表II
    不带微球体的理论密度     8.45磅/加仑(1.01g/cc)
    添加微球体的理论密度     7.06磅/加仑(0.85g/cc)
Hi-Mar D-829去沫剂在室温下(73°F)轻微搅拌加到550克水中，而后加入14克LAPONITERD带结晶水的硅酸镁。溶液在HAMILTONBEACH930型混合机中，在高剪切应力下混合20分钟，此时用Gardco美国标准对一加仑杯溶液称重，得出8.436磅/加仑(1.0106g/cc)。将20克EXPANCEL091WE微球体加入到透明粘稠液中，用手混合，小心防止空气混入。在高剪切应力混合之前，用Gardco美国标准称重一加仑杯溶体，得出带微球体的悬浮液密度。而后悬浮液在高剪切应力条件下在HAMILTON BEACH930型混合机再以2分钟间隔进行混合。每两分钟取样测量密度以确定微球体的存活率。表III表明微球体悬浮液经受每2分钟高剪切应力后的密度测量值。
                     表III
混合时间           密度 体积减小率(％)
分钟 磅/加仑 (g/cc)
0  6.569  0.7870
 2  6.632  0.7945  0.75
 4  6.666  0.7986  1.15
 6  6.671  0.7991  1.21
 8  6.672  0.7993  1.22
表IV归纳的是轻质接缝粘接剂生产用作填料的优选微球体特性。
                      表IV
微球体外壳的成分 PACN、PVDC、有或没有MMA
粒度(加入平均直径) 25-55微米
密度(g/cc) 0.009-0.13
在水中是高分散的 是
不脆 是
对剪切应力稳定 是
不易溶的 是
可以以“湿饼型”提供 是
湿饼型中固体物质的百分含量 10-30
在微球体生产中最优选的聚合物树脂是PACN，例如瑞典NobelIndustries公司的EXPANCEL091WE。这些微球体的树脂外壳对应力表现出相当好的抵抗力，无论是混合时产生的剪切应力还是接缝粘接剂生产时原料运输当中产生的压力。这些微球体的平均直径小于75微米，当用于轻质组合物时，所得材料可展示一种光滑、无凹凸不平的表面，微球体还可以以预湿饼型提供(含量10％)，这些饼状物在水中易于分散。PVDC可与PACN联合使用，也可在生产微球体时单独使用。有时加入MMA，与或不与PACN联合使用均可。
一种由美国专利4,722,943和5,342,689所建议的有涂层的微球体也可使用，上述专利均在此引入作为参考。在生产过程及随后的使用过程中，涂层可增加自由流动性，但会增加材料的密度，因而为了满足接缝粘接剂组合物设定的总体密度下降不变，就必须增大微球体的浓度。组合物优选调整到可以补偿用于微球体涂层剂造成的密度增大，但是这将使生产时间增加和设备补充。
本发明接缝粘接剂包括树脂微球体，其用作一种填料。为了使接缝粘接剂具有其它特性，还优选使用其它填料。其它优选的填料是磨细的碳酸钙，尤其对于干燥型组合物。它是一种干粉，通常占接缝粘接剂干重的50％以上，并且在50％～98％干重之间变动。其它填料，例如云母、滑石如绡云母、硅藻石、粘土如硅镁土、海泡石和高岑土、二水硫酸钙、无水硫酸钙、半水硫酸钙和叶腊石等均可应用。所有填料与所有接缝粘接剂之比，优选为15∶1到5∶1。
珍珠岩或膨化珍珠岩是另一种轻质填料，当接缝粘接剂重量是关键因素时，它可以添加到微球体中用于优选实施例的轻质组合物。在美国专利4,454,267中建议在轻质接缝粘接剂中使用膨化珍珠岩(其在此引入作为参考)。膨化珍珠岩是一种很轻的原料，含有许多裂纹和节理。它必须按美国专利4,525,388叙述进行加工(该专利在此引入作为参考)，由于毛细作用将水吸收，因而原料不会增重。加工过的膨化珍珠岩在使用时，优选其浓度要超过接缝粘接剂所有配料总重(不包括水)的5％。
接缝粘接剂与基体之间的粘接可通过加入下述配料得到改善，如增稠剂、增塑剂和/或聚乙烯醇粉末。纤维素增稠剂是优选的，使用METHOCEL240S可产生最佳效果。常用的纤维素增稠剂，如乙羟基乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲羟基丙基纤维素和羟乙基纤维素均可适用于本发明的接缝粘接剂。纤维素增稠剂的浓度范围约占接缝粘接剂所有配料干重的0.05％～2％。
聚乙二醇(“PEG”)和/或甲氧基聚乙二醇可任选地加入本发明的接缝粘接剂。这些添加剂，每种均可用于调节固化的接缝粘接剂的表面吸收特性。这些添加剂还可以改善原料的湿度和滑润性。在使用时，PEG的添加浓度范围可占接缝粘接剂干重的0.1％～2％。
本接缝粘接剂的其他优选添加剂还包括表面活性剂、润湿剂、脂肪酸盐类及烷基苯磺酸盐。脂肪酸盐或洗涤剂是一种复杂的混合组合物，它包括但不局限于酸类、碱类、抗微生物剂、抗再沉淀剂、着色剂、芳香剂、去沫剂、增泡剂、助溶剂、增水剂、防腐剂、溶剂、增稠剂和表面活性剂，可在若干功能团中进行选择。烷基苯磺酸盐是一种特殊的表面活性剂，它特别适用于同时提交的未决美国专利申请No——中建议的一些特性，用于减少裂纹、陷口和收缩的接缝粘接剂添加剂，该申请也在此引入作为参考。本发明优选的接缝粘接剂采用十二烷基苯磺酸钠，用于改进接缝粘接剂的一些特性，包括抗陷能力、抗裂缝能力和降低收缩能力。在轻质接缝粘接剂中，脂肪酸盐和烷基苯磺酸盐有助于降低接缝粘接剂密度。
采用本发明的组合物，可明显降低接缝粘接剂密度。优选的产品密度小于8.35磅/加仑，比水的密度低。在最优选的实施方案中，产品密度可低于8磅/加仑。
采用树脂微球体还可令接缝粘接剂拥有不同于传统接缝粘接剂的各种香味。如果需要，可掺入像香草精提取液之类的芳香物，以便使接缝粘接剂更为可心。
将水加入预混接缝粘接剂可获得准确的粘度。但是当使用轻质组合物时，必须尽量减少接缝粘接剂的含水量。当所需产品密度小于水的密度时，加水会增大产品密度。此外，当含水量降低时对收缩及裂缝的抵抗能力会提高。为了易于分散而对微球体涂层时，涂层也会使接缝粘接剂的总重增加。这时就需要减少组合物中填料的总体水平以期抵销向微球体添加涂层剂造成的百分比变化。
用预湿树脂微球体饼型制备预混接缝粘接剂需要采用不同于用传统填料的接缝粘接剂时所用的加工方法。传统习惯是：在转入主要湿混合机以前干组分、湿组分要分别加入并混合。当微球体以预湿饼型提供时，这些微球体会堵塞湿组分系统的输送管道，这是由于它们固有的轻质特性。湿填料饼还会在加入干组分系统时产生结块，因为当干组分与填料饼接触时，由于填料饼湿度高的达90％，因而将干组分浸湿。为了防止堵塞，对输送管道造成污染，并防止预湿干填料结块，树脂微球体与其他配料分开，直接进入主混合机。在加入微球体时，添加时间无关紧要。微球体可以预先加入，也可在加入其他组分的同时加入，或在其后加入，只要它们不是作为湿组分组分或干组分组分的一部分加入的。
如果需要，预湿树脂饼可以在水中分散，而后直接用泵送进主混合机。树脂微球体比水要轻得多，非常易于水的表面。因此，在用泵向主混合机送料时，必须将浆料充分混合以保持其均匀分散状态，用于使湿填料饼流态化的水一般要从直接送入主混合机的总水量中扣除。在最终的预湿接缝粘接剂产品中，含水量应予精确调节。
尽管干粉末树脂微球体可以与其他干组分混合，但必须慎重，因为微球体的密度非常低，易于分散于空气中，形成沉积缓慢的云雾。优选处理粉末以最小化其向空气中的释放。
混合接缝粘接剂优选是在较传统接缝粘接剂更低的剪切应力下进行。高粘度混合对微球体会产生较高的剪切力。当微球体破裂时，接缝粘接剂的密度增大。必须非常小心确保微球体破裂尽可能少，方法就是使混合剪切应力要低于微球体壳壁破损的临界点。
在将微球体送往填充处之前对它进行真空处理以期排除夹带的空气，但对接缝粘接剂有负面影响。当真空作用超过微球体壁的强度时，微球体外壳受到应力，最终微球体被压扁并使接缝粘接剂密度增大。在主混合机和填充位间发生的密度增大，往往是由于使用真空处理，在减少空气进入量的同时微球体也破裂了。生产实践表明，在低粘滞度下混合配料即可减少空气夹带，从而无需进行真空处理。
下面的实施例来自预生产试验。试验目的在于确定将轻质树脂微球体引入预湿接缝粘接剂生产系统的可行性。实施例1(对比例)
购自加拿大Canadian Gypsum Co.，Calgary，Alberta的CGC多功能接缝粘接剂被选作预混多功能接缝粘接剂的对照物，并被用作对比的基准。该组合物不含空心热塑性树脂微球体、聚乙二醇或烷基苯磺酸盐。
对照物的测试，包括混合机和填充处的密度及粘滞度的标准测量，如表V所示。
                    表V
          对照批料的工厂测试数据
混合机中密度 8.58磅/加仑(1.03g/cc)
填充处密度 9.62磅/加仑(1.15g/cc)
混合机中粘度 375Brabender单位
填充处粘度 560Brabender单位
进一步测试在实验室中进行并详列于表VI。密度使用GardnerWeight Per Gallon Cup测定。硬度用改进的414 Durometer在1/8英寸厚的干接缝粘接剂板上测试。使用抹刀手工和使用涂布器测试接缝粘接剂的涂布性。将涂布性主观地分成1-10个等级，其中10表示最好。
                                表VI
                        对照批料的实验室数据
测试粘度，Brabender单位 300
固体物质 53.49％
收缩率 20.03％
计算密度 9.03磅/加仑(1.08g/cc)
实际密度 9.11磅/加仑(1.09g/cc)
手工抹刀涂布性 8
10英寸工具Amex Box涂布性 7
室温粘合性 非常好
严热气候粘合性 良好
平均1/8英寸表面硬度 84.3
干燥后裂缝裂纹(Fissure Crack)的存在 无
干燥后龟裂裂纹(Check Crack)的存在 少量
粘合性测试在特定温度及湿度下进行。粘合性测试样品在各种对照环境中固化24小时。室温粘合性测试在75°F和50％相对湿度下进行。寒冷和严热气候测试分别在40°F和80％相对相对湿度及90°F和90％相对湿度下进行。实施例2
对下述试验批料组合物进行了评估以便确定生产含有轻质空心树脂微球体的预混接缝粘接剂的可行性。
                          表VII
                      实施例2的组合物
 原料 磅   (千克) 百分率，％
 IMASCO200 1468   (667) 74.07
 SILBRICO#35-34 242   (110) 12.21
 Super Gel B 75   (34) 3.78
 METHOCEL240S 11   (5) 0.55
 METHOCELJ75MSN 6   (2.7) 0.30
 聚乙烯BPO5S 4   (1.8) 0.20
 硝酸钠 2.11   (0.96) 0.11
 AMICAL48 0.38   (0.17) 0.02
 NACAN78-5692 112   (51) 5.65
 NUOSEPT95 2.5   (1.14) 0.13
 CARBOWAX8000 17   (7.7) 0.86
 EXPANCEL091WE 42   (19.1) 2.12
 总干重 1981.99   (900.9)
 加入混合用水 1318.51   (599.32)
 理论密度 8.41ppg   (1.006g/cc)
将两袋半微球体(每袋约装有18.8湿磅(8.5千克)EXPANCEL091WE微球体)单独加入，或者每袋与25加仑(94.61升)水在一个50加仑(189.11升)的不锈钢容器中混合后加入。一个带有3英寸螺旋浆式搅拌器的标准LIGHTINGTM混合机用于混合微球体，直至获得均匀的浆料为止。发现在容器液体顶部漂浮着一大片树脂微球体，令人担心混合不够充分。在随后的实施例中，增加了第二个螺旋浆式混合机以便确保表面层的充分混合。用于分散微球体的水量从最初加到主混合机中的水量扣除。干的块状配料称重后装入干的料箱。非块状添加剂，如杀菌剂经计量后装入袋中，而后转入干的料箱。在转入主要湿混合机前，添加剂在干的料箱中要经过混合搅拌。大量液体配料在计量后装入贮存槽。液体贮存槽和干混机中的配料与微球体浆料一起转入主湿混合机，并加入足够的水以使添加剂在混合时形成柔软的面团状粘稠物。然后加入第二批水以便达到最佳混合粘度。在包装前，再加入少量水以精确调准产品的粘度。
              表VIII
      实施例2的工厂测试数据
混合机中密度 7.39磅/加仑(0.885g/cc)
填充处的密度 7.82磅/加仑(0.937g/cc)
混合机中粘度 390BU
填充处的粘度 530BU
进一步测试在实验室中进行。在表IX中列出了测试结果。
                      表IX
           实施例2的实验室测试数据
测试粘度，Brabender单位 300
固体物质 49.40％
收缩率 16.04％
理论密度 8.401ppg(1.006g/cc)
实际密度 8.331ppg(0.998g/cc)
手工抹刀涂布性 10
10英寸工具Ames Bex涂布性 8
室温粘合性 非常好
寒冷气候粘合性 不好
严热气候粘合性 非常好
平均1/8英寸表面硬度 82.3
干燥后裂缝裂纹的存在 无
干燥后龟裂裂纹的存在 无
实施例3来自第二批生产试验。试验的目的是确定最佳主混合机中的粘度，改进微球体的分散性和通过增添第二台搅拌器用于微球体在容器中的预混以便缩短混合时间，增加每批加工量以便充分利用主混合机的空间，并研究向微球体预混容器中加入聚乙二醇的可行性以便与干添加剂运行方式进行比较。实施例3下述试验批量组合物进行了评估：
                            表X
                      实施例3的组合物
 原料 磅   千克 百分率％
 IMASCO200 1545   (702) 74.13
 SILBRICO#35-34 255   (116) 12.24
 Super Gel B 79   (36) 3.79
 METHOCEL240S 12   (5.5) 0.58
 METHOCELJ75MSN 6   (2.7) 0.29
 聚乙烯BPO5S 4.2   (1.9) 0.20
 硝酸钠 2.22   (1.0) 0.11
 AMICAL48 0.4   (0.18) 0.02
 NACAN78-5692 118   (53.6) 5.66
 NUOSEPT95 2.6   (1.2) 0.12
 CARBOWAX8000 17.7   (8.0) 0.85
 EXPANCEL091WE 42   (19.1) 2.02
 总干重 2084.12   (947.33)
 加入混合用水 1518.79   (690.36)
 理论密度 8.487ppg   (1.017g/cc)
EXPANCEL微球体和PEG预先用水制成浆料，利用两袋半EXPANCEL微球体，17.7磅(8.0千克)PEG。首先用85加仑(321.725升)水将微球体浆料化，然后用约20加仑(76升)水与PEG一起加到浆料中，总容积达105加仑(397升)。第一批加水57加仑(216升，不包括预浆料用水在内)，使初期总水量达到162加仑(613升)。再向主混合机加水19加仑(72升)使最终混合用水达到182加仑(689升)。
             表XI
    实施例3的工厂测试数据
混合机中密度 7.67PPg(0.919g/cc)
填充处密度 8.25PPg(0.988g/cc)
混合机中粘度 300BU
填充处粘度 420BU
24小时粘度 600BU
48小时粘度 680BU
72小时粘度 700BU(稳定)
在实验室中进行进一步测试，结果列入表XII中。
                     表XII
            实施例3的实验室测试数据
测试粘度 300BU
固体物质 52.19％
收缩率 15.57％
理论密度 8.487ppg(1.017g/cc)
实际密度 8.08ppg(0.968g/cc)
手工抹刀涂布性 10
10英寸工具AmesBex涂布性 8
室温粘合性 非常好
寒冷气候粘合性 良好
严热气候粘合性 未测
平均1/8英寸表面硬度 84.6
干燥后裂缝裂纹的存在 极少
干燥后龟裂裂纹的存在 无
下面的实施例4得自第三批生产试验。试验目的的是生产测试材料用于现场评估、向组合物中加入一些芳香料和对添加烷基苯磺酸盐是否对组合物涂布性有所改进进行评估。实施例4
最佳组合物列入表XIII
                      表XIII
                  实施例4的组合物
 原料  磅 (千克) 百分率，％
 IMASCO200  1532 (696) 72.91
 SILBRICO#35-34  255 (116) 12.14
 Super GelB  91 (41.4) 4.33
 METHOCEL240S  12 (5.5) 0.57
 NATROSOL250HXR 6 (2.7) 0.29
 聚乙烯BPO5S 4.2 (1.9) 0.20
 硝酸钠 2.22 (1.0) 0.11
 AMICAL48 0.4 (0.18) 0.02
 NACAN78-5692 118 (53.6) 5.62
 NUOSEPT95 22.6 (1.2) 0.12
 香草精 0.83 (0.38) 0.04
 WITCONATE90 2 (0.9) 0.10
 CARBOWAX8000 17.7 (8.0) 0.85
 EXPANCEL091WE 42 (19.1) 2.02
 总干重 2084.12 (947.33)
 加入混合用水 1518.79 (690.36)
 理论密度 8.487ppg (1.017g/cc)
表XIV反映的是生产厂家和实验室的综合试验结果。结果表明，在密度低于水的密度情况下，本组合物较之对照物预混多功能接缝粘接剂具有更好的涂布性和物理特性。
                  表XIV
       实施例4的工厂和实验室测试数据
第一次加水(加仑) 110(416升)
第二次加水(加仑) 177(670升)
混合机中粘度(BU) 290
混合机中密度(ppg) 6.98(0.836g/cc)
填充处粘度(BU) 380
填充处密度(ppg) 8.31(0.996g/cc)
固体含量，％ 56.7％
收缩率，％ 14.79％
90°F/室温相对温度90的粘合性 良好
75°F/室温相对温度50的粘合性 非常好
40°F/室温相对温度80的粘合性 好
平均表面硬度 85
裂缝裂纹 无
龟裂裂纹 无
手工抹刀涂布性 10
10英寸工具Ames Bex涂布性 10
上述数据表明，采用本发明的接缝粘接剂可使接缝粘接剂密度显著降低，收缩率小，无裂纹并可减少陷口。
在表XV中列出了上述实施例中所用原料的说明及其来源。
                        表XV
名称 商品名  生产厂家
碳酸钙 IMASCO200  IMASCO Minerals Inc.，Sarry，B.C
膨化珍珠岩 SILBRICO35-34  Silbrico Corp.，Hodgkins，IL
硅镁土粘土 Super Gel B  Milwhite Corp.，Houston，TX
纤维素增稠剂 METHOCEL240S  Dow Chemical Co.，Midland，MI
增稠剂 NATROSOL250  HXR Hercules，Palatine，IL
聚乙二醇 BP-05S  Perry Chemicals，Whitestore，NY
纤维素增稠剂 METHOCELJ75MSN  Dow Chemical Co.，Midland，MI
杀真菌剂 AMICAL48  Angus Chemical，Baffalo Grove，IL
聚醋酸乙烯酯 NACAN78-5692  National Starch Bridgewater，NJ
杀菌剂 NUOSEPT95  Creanova，Inc.，Des Plaines，IL
苯磺酸十二烷 WITCONATE90  Witco Chemicals，Houston，TX
聚乙二醇 CARBOWAX8000  Union Carbide Corp.，Danbury，CT
丙烯腈树脂微泡囊 EXPANCEL091WE  Akzo Nobel，Stratford，CT
虽然已对本发明特定实施例进行了说明，但是本领域的技术人员将会理解，可在其更宽的范围内对本发明进行修改或改进而不偏离其保护范围，该保护范围如下述权利要求书所示。

Claims (18)

1.一种轻质接缝粘接剂，其包含粘合剂和一种或多种填料，其中至少一种所述填料包含空心树脂微球体，该空心树脂微球体的平均粒度小于75微米并且在高剪切应力测试中密度增大不超过1.5％。
2.如权利要求1所述的接缝粘接剂，还包含一种芳香剂。
3.如权利要求2所述的接缝粘接剂，其中所述芳香剂包含香草精。
4.如权利要求1所述的接缝粘接剂，其中所述微球体的平均粒度为约25-约50微米。
5.如权利要求1所述的接缝粘接剂，还包含烃取代的硫酸盐、磺酸盐、硫酸或磺酸，其中所述烃是具有12-24个碳原子的脂肪烃、烯烃、脂环烃或芳香烃或由其中的两种或多种组成的混合物。
6.如权利要求5所述的接缝粘接剂，其中所述烃是十二烷基苯。
7.如权利要求1所述的接缝粘接剂，其中所述粘合剂包含乳胶粘合剂。
8.如权利要求1所述的接缝粘接剂，其中所述填料还包含有膨化珍珠岩。
9.如权利要求1所述的接缝粘接剂，还包含聚乙二醇或甲氧基聚乙二醇。
10.如权利要求9所述的接缝粘接剂，其中所述聚乙二醇或甲氧基聚乙二醇的浓度占固体物质干重的约0.5-2wt％。
11.如权利要求1所述的接缝粘接剂，还包含第二种填料，所述第二种填料包含碳酸钙、二水硫酸钙或其混合物。
12.如权利要求11所述的接缝粘接剂，其中所述第二种填料包含碳酸钙。
13.如权利要求1所述的接缝粘接剂，其中所述的树脂微球体包含丙烯腈共聚物微球体。
14.一种轻质接缝粘接剂组合物，其包含：
一种乳胶粘合剂；
一种增稠剂；
一种防腐剂；
一种分散剂；
一种碳酸钙填料；
十二烷基苯磺酸或十二烷基苯磺酸盐；和
空心苯烯腈共聚物微球体，其平均粒度小于75微米，在高剪切应力测试中密度增值不超过1.5％。
15.如权利要求14所述的接缝粘接剂，其中所述微球体的平均粒度为25-55微米。
16.一种制造轻质接缝粘接剂的方法，其包括：
将所述接缝粘接剂分组成干组分和湿组分，所述组分包括粘合剂、增稠剂、防腐剂、分散剂和一种或多种填料；
将所述湿组分混合在一起；
将所述干组分混合在一起；
将所述湿组分及所述干组分在一个主混合机中混合；
直接向所述主混合机加入空心树脂微球体，所述微球体的平均粒度小于75微米，而且在高剪切应力测试中，其体积减少小于1.5％；和
混合直到所述接缝粘接剂均匀。
17.如权利要求16所述的方法，其中部分所述干组分经过预先称重并放入贮存袋中。
18.如权利要求16所述的方法，还包括在所述添加步骤前将所述树脂微球体预先分散在水中。
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