KR100382873B1 - 즉석-혼합식세팅형조인트화합물 - Google Patents

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Abstract

즉석-혼합 상태로 보관될 수 있고 촉진제 도입시 세팅 및 경화를 초래할 수 있는, 재현성과 세팅 시간 예측성을 갖는 세팅형의 시멘트성 조성물. 시멘트성 베이스 조성물은 주된 충진재로서 황산칼슘 반수화물 및 물의 존재하에서 세팅 작용을 방지하는 특정의 비-칼슘 함유 포스페이트 첨가제를 함유한다. 황산아연같은 촉진제를 즉석-혼합식 시멘트성 조성물에 첨가하여 세팅 작용을 개시할 수 있거나, 즉석-혼합식 시멘트성 조성물은 촉진제의 첨가없이 건조형 조인트 화합물로서 사용될 수 있다.

Description

즉석-혼합식 세팅형 조인트 화합물
석고 벽판으로 만들어진 벽은 통상적으로 벽판 패널을 스터드에 부착시키고, 패널간의 조인트를 조인트 화합물로 불리는 특별히 제형된 조성물로 채워 코팅함으로써 제작된다. 벽판 패널의 인접 엣지에 의해 형성된 조인트내에 습윤 조인트 화합물( 테이핑 등급)을 배치하고, 페이퍼 보강 테이프를 건조되게 될 조인트 화합물과 함께 조인트에 매설한다. 조인트 화합물이 건조될 때, 제 2 조인트 화합물( 토핑 topping 등급)을 조인트상에 적용하고, 이 또한 건조시킨다. 이렇게 한 후에, 조인트 화합물을 살짝 샌딩( sand)하고 벽을 통상적으로 장식용 코팅( 페인트,텍스춰 또는 벽지)으로 마감하거나; 조인트를 은폐할 필요가 있는 경우, 조인트 화합물을 3차 적용할 수 있으며, 이를 건조시킨후, 가볍게 샌딩할 수 있고 장식용 코팅을 벽에 적용할 수 있다. 두 등급의 조인트 화합물을 사용하는 대신에, 테이프 매설 및 마감 코팅(들) 모두에 사용되는 전목적 조인트 화합물이 상업적으로 구입될 수 있다. 화이버글래스 보강 테이프가 사용될 경우, 이는 조인트 화합물을 적용하기에 앞서 벽에 적용된다. 조인트 화합물은 화이버글래스 테이프상에 적용되어 테이프를 통해 강제된다.
통상적으로, 모든 조인트 화합물은 충진제, 결합제 및 증점제를 함유한다. 테이핑 등급 조인트 화합물은 일반적으로 토핑 등급보다 더 많은 결합제를 함유한다. 통상적인 충진제는 탄산칼슘, 황산칼슘 이수화물( 석고), 및 황산칼슘 반수화물( Paris 석고)이다. 황산칼슘 반수화물은 미국 특허 제 3,297,601호에 기재되어 있는 바와 같이 세팅형 조인트 화합물에서만 사용된다. 그러나, 현행 제작 실행에 있어서, 일반적으로는 탄산칼슘 또는 석고 충진제를 함유하는 즉석-혼합식의 예비 습윤된 건조형 조인트 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
통상적인 건조형 조인트 화합물은 매끈한 벽면을 달성하기 곤란하게 하는 수축이라는 문제점에 당면하게 된다. 건조시 이들 선행 기술 조인트 화합물의 수축은 완전히 건조되지 않은 초기 코팅에 제 2 코팅이적용될 경우에 특히 골칫거리이다. 불완전하게 건조된 조인트 화합물로 코팅되거나 충진된 영역은 차후에 수축하게 되며, 이러한 현상은 벽이 마감되고 장식을 꾸민후에 조차도 발생할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 수축이 과도하게 지연되는 경우, 도포구가 재마감 및 재장식을 위한 작업부위로 되돌아갈 필요가 있을 수 있다.
본 발명 이전까지, 조인트 화합물 산업에 있어서 신속히 세팅되거나 경화됨으로써 석고 건조벽 제작에 필요한 시간을 단축하고, 바람직하게는 덜 수축되는 조인트 화합물이 상당히 필요해 왔다. 이러한 유형의 조인트 화합물은 당 분야에 있어서 상당한 진보가 될 것이며 벽면 마감 및 장식에 요하는 경비와 시간을 상당히 단축시킬 것이다.
건조형 조인트 화합물의 단점을 극복하기 위해서, 분말상의 세팅형 조인트 화합물이 개발되어 왔다. 세팅형 화합물에 있어서, 황산칼슘 반수화물( 하소된 석고)이 주된 충진재로서 사용된다. 분말상 화합물은 건조 배합되고 사용준비가 될 때 물과 혼합된다. 물은 황산칼슘 반수화물과 반응하여 세팅 석고( 황산칼슘 이수화물)를 형성한다. 이러한 화합물에서, 세팅 시간은 건조형을 건조하는데 요하는 시간보다 상당히 짧다. 그러나, 세팅형 조인트 화합물은 이들이 즉석-혼합식 조인트 화합물로서 제조될 수 없다는 단점이 있는데, 그 이유는 물과 혼합될 때 이들이 단지 짧은 사용 수명만을 갖고 습윤 상태로 보관될 수 없기 때문이다.
미국 특허 제 4,661,161호에 기재된 선행 기술은 즉석-혼합식 세팅형 조인트 화합물에 대해 기술하고 있다. 상기 특허 문헌은 습윤된 황산칼슘 반수화물, 통상적인 조인트 화합물 결합제 및 증점제를 포함하는 예비 혼합된 시멘트성 성분, 및 동물 조직으로부터 형성된 단백질 성분 및 칼슘 이온을 킬레이트화 하는데 효과적인 킬레이트화제를 포함하는 배합 세팅 지연제로된 2성분 조성물에 대해 기술하고 있다. 기타 성분으로서 촉진제는 제 2 철 이온을 갖는 화합물( 예를 들면 황산 제 2철)과 같이 칼슘보다 높은 로그 K 값을 갖는 화합물을 포함한다. 이 특허 문헌은 시멘트성 성분이 상업화에 적절히 긴 보존 수명을 갖는 것으로 기술하고 있다. 두 성분이 혼합될 때, 시멘트성 성분 수화물은 적절한 기간이 경과한 후 수화되어 용인할만한 조인트 화합물 특성을 갖는 세팅 물질을 형성한다.
그러나, 미국 특허 제 4, 661, 161호에 기재된 즉석-혼합식 세팅형 조인트 화합물은 즉석-혼합된 시멘트성 성분의 보존 수명과 관련한 문제점으로해서 상업적으로 개발될 수 없음이 발견되었다. 즉석-혼합된 시멘트성 성분내의 세팅 지연제 배합물의 활성이 숙성시 저하되어, 촉진제의 첨가 없이도 시멘트성 성분을 포장물에 세팅 유발하는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 즉석 혼합된 시멘트성 성분이 쉘프상에서 숙성될 때, 시스템의 세팅 시간은 통제될 수 없고 예견될 수 없을 정도로 상당히 단축되었다.
본 발명은 즉석 혼합 상태( 즉, 물과 예비 배합된) 상태에서 비교적 안정하고 촉진제를 조성물에 도입할 때 세팅되고 경화될 수 있는 시멘트성 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 즉석 혼합식 시멘트성 조성물은 석고 건조벽 패널간의 이음부 마감용 조인트 화합물, 방화 화합물, 장식 및 주형용 석고, 스팩클링(spackling) 화합물, 및 베이스코팅 및 마감용 석고(베니어 마감 포함)를 포함하여( 이로써 제한되지는 않는다), 각종 적용에 유용하다. 즉석-혼합식 시멘트성 조성물은 조인트 화합물로서 제조될 때 촉진제의 첨가 없이 건조형 조인트 화합물로도 사용될 수 있다.
본 발명은 즉석-혼합 상태(물과 예비 혼합)로 보관될 수 있고 촉진제 도입시 세팅 및 경화를 초래할 수 있는, 재현성과 세팅 시간 예측성을 갖는 세팅형의 시멘트성 조성물을 포함한다. 주된 충진재로서 황산칼슘 반수화물을 함유하는 시멘트성 베이스 조성물이 물 및 물의 존재하에서 세팅 반응을 방지하는 특정의 비-칼슘 함유 포스페이트 첨가제와 예비 혼합될 수 있음이 발견되었다. 촉진제를 즉석-혼합된 시멘트성 베이스에 첨가하여 세팅 작용을 개시할 수 있거나, 즉석-혼합된 시멘트성 조성물이 촉진제의 첨가없이 건조형 조인트 화합물로서 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은 적어도 약 수 개월의 보존 수명을 갖는 즉석-혼합식 세팅형 조인트 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인접 벽판간의 조인트를 채우고 밀봉하는 데에 사용하기 위한, 촉진제로 활성화 후 비교적 짧은 세팅 시간을 갖는 세팅형 조인트 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 인접 벽판간의 조인트 마감에 사용될 수 있고 비교적 낮은 수축율을 보이는 세팅형 조인트 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 촉진제와 혼합될 때 세팅형 조인트 화합물로서 또는 촉진제없이 사용될 경우 건조형 조인트 화합물로서 유용한 즉석-혼합식 시멘트성 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 즉석-혼합식 시멘트성 조성물의 기타 목적 및 장점은 바람직한 실시예의 하기 설명에 의해 명확해질 것이다.
즉석-혼합식 조성물에 특별한 지연제 첨가제를 혼입시킬 때 즉석-혼합 상태(물과 예비 혼합)에서 탁월한 보존 수명을 갖는 시멘트성 조성물이 개발되었다. 시멘트성 조성물내의 주 성분은 즉석-혼합된 시멘트성 베이스를 비세팅 상태로 유지하고, 반면에 물의 존재가 황산칼슘 반수화물 충진제를 정상적으로 세팅하는 장기적인 지연제이다. 즉석-혼합식 시멘트성 조성물에 장기적인 지연 효과를 제공하는 것으로 발견된 첨가제는 비-칼슘 함유 포스페이트이다. 특히, (1) 아연 헥사메타포스페이트 및 (2) 칼륨 트리폴리포스페이트가 장기적인 지연 효과를 제공하는 것으로 밝혀졌으며, (3) 사나트륨 피로포스페이트가 최장 지속 세팅 지연 효과를 제공한다. 기타 효과적인 세팅 지연제에는 (4)나트륨 트리폴리포스페이트, 모노암모늄 포스페이트 및 (6) 일염기성 인산나트륨이 포함된다.
일반적으로, 세팅 지연 효과는 물을 포함하지 않은 조성물 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 10중량% 범위량의 저수준의 포스페이트 첨가제에 의하여 제공된다. 황산칼슘 반수화물 충진제 뿐만 아니라 탄산칼슘도 충진제로서 존재할 수 있다.
주지된 바와 같이, 시멘트성 베이스 조성물내의 주성분은 황산칼슘 반수화물 충진제이다. 이러한 성분은 조성물이 세팅형 화합물로서 작용하게 한다. α-결정형의 황산칼슘 반수화물이 비-칼슘 함유 포스페이트를 함유하는 비세팅된 즉석-혼합식 조성물의 장기적인 유지에 바람직함이 밝혀졌다. 일반적으로, 비습윤된 시멘트성 베이스 조성물의 적어도 약 20중량%가 황산칼슘 반수화물이고, 이는 약 99중량% 까지도 이를 수 있다. 추가로, 탄산칼슘도 충진제로서 존재할 수 있다. 탄산칼슘은 비습윤된 시멘트성 베이스 조성물의 약 75중량% 이하 범위의 양으로 존재할 수 있다.
조인트 화합물로서 시멘트성 베이스 조성물을 제조함에 있어서, 통상적인 조인트 화합물 성분이 조성물에 혼입될 수 있다. 라텍스 에멀션 결합제는 조인트 화합물 분야의 전문가에게 익히 공지되어 있는 중요 성분이다. 여타의 통상적인 라텍스 결합제도 폴리비닐 아세테이트와 함께 사용될 수 있고 에틸렌 비닐 아세테이트 에멀션이 바람직하다. 일반적으로, 존재할 경우, 라텍스 결합제는 물을 가하기에 앞서 조성물의 약 1 내지 약 15 중량% 범위이다.
일반적으로는 시멘트성 베이스 조성물이 조인트 화합물로서 사용될 경우, 소량의 셀룰로스계 증점제를 함유하는 것이 바람직하다. 통상적인 셀룰로스계 증점제, 예를 들면, 에틸하이드록시 에틸셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로스, 메틸하이드록시프로필 셀룰로스 및 하이드록시에틸 셀룰로스가 본 발명의 조인트 화합물에 사용될 수 있다. 셀룰로스계 증점제의 양은 존재할 경우, (즉석-혼합식 화합물 제조에 첨가된 물을 포함하지 않은) 총 조성물 성분의 약 0.1 내지 약 2중량% 범위일 수 있다.
본 발명의 조인트 화합물은 또한 애타펄거스 점토와 같은 비-균전재(non-leveling agent)를 함유할 수 있다. 이러한 성분은 이전에 석면에 의해 제공되어 왔던 비-균전성, 슬립 및 보수성을 제공한다. 애타펄거스 점토가 우수한 작업성을 지닌 조인트 화합물을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 일반적으로, 비-균전재의 양은 존재할 경우 물을 첨가하기에 앞서 베이스 조성물의 약 1 내지 약 10중량% 범위이다. 세피올라이트, 벤토나이트 및 몬트모릴로나이트같은 기타 점토류도 조인트 화합물에 사용될 수 있다.
통상적인 즉석-혼합식 조인트 화합물은 건조시 내균열성을 제공하기 위해 빈번하게 운모, 탈크 또는 세리사이트를 함유한다. 이들 성분은 운모 또는 탈크의 사용없이 탁월한 내균열성을 갖는 본 발명의 조인트 화합물로부터 생략될 수 있지만; 개선된 슬립 및 작업성을 제공하기 위해 제형내에 소량의 운모 또는 탈크를 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 본 발명의 조인트 화합물에 사용될 경우, 운모 또는 탈크는 물을 가하기에 앞서 조성물의 약 2 내지 약 15 중량%일 수 있다.
본 발명의 즉석-혼합식 조인트 화합물은 7 내지 8 범위의 pH를 갖는 것이 바람직하다. 일부의 경우에 pH를 낯추기 위해 시트르산과 같은 첨가제를 사용하는 것이 필요할 수도 있다. 일반적으로, pH 조절 첨가제는 조인트 화합물 조성물의 0.1 내지 1 중량% 범위의 양으로 존재할 수 있다.
조인트 화합물에 빈번히 사용되는 부가 성분은 방부제, 습윤제, 소포제 및 가소제이다. 이들 성분 또한 존재할 경우, 물을 첨가하기에 앞서 일반적으로 조성물의 약 0.05 내지 약 1 중량% 범위의 미량으로 사용된다.
경량성 즉석-혼합식 조인트 화합물을 원하는 경우, 경량성은 미국 특허 제 4,454,267호의 기술 내용에 따라 제형내로 특수 처리한 팽윤 펄라이트를 혼입시킴으로써 제공될 수 있다. 팽윤 펄라이트는 조인트 화합물에 혼입될 경우 100호 메시 스크린을 통해 통과하게될 입자 크기를 가져야 바람직함이 당해 분야에 익히 공지되어 있다. 즉석- 혼합식 조인트 화합물에 있어서, 팽윤 펄라이트는 바람직하게는 물에 비민감성이 되도록 처리된다. 팽윤 펄라이트를 물에 비민감성이 되게하는 몇몇 방안이 있으며, 이중 하나가 미국 특허 제 4,525,388호에 기재되어 있다. 바람직한 방법은 팽윤 펄라이트를 실리콘 또는 실란 화합물로 처리하는 것이지만, 기타 물질을 사용하여 팽윤 펄라이트를 물에 비민감성이 되게 할 수도 있다. 특수 처리한 팽윤 펄라이트는 Silbrico Corp.과 같은 공급업체로부터 구입할 수 있다.
목적하는 경량성을 달성하기 위해서는, 처리된 팽윤 펄라이트가 물을 제외한 즉석-혼합식 시멘트성 화합물내 모든 성분의 적어도 약 3중량%의 양으로 존재하여야 한다. 처리된 팽윤 펄라이트가 물을 제외한 조인트 화합물내 모든 성분의 약5 내지 약 10중량%의 양으로 존재하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 즉석-혼합식 시멘트성 조성물은 세팅 작용을 개시하는 촉진제에 의해 활성화될 때 세팅형 조인트 화합물로서 작용할 수 있다. 촉진제는 포스페이트 지연제 첨가제의 영향을 극복하고 황산칼슘 반수화물이 세팅될 수 있게 한다. 적절한 촉진제 물질은 칼슘보다 높은 로그 K 값을 갖는 양이온을 지닌 화합물이다. 표 I에 칼슘 이온에 대한 디에틸렌 트리아민 펜타아세트산 킬레이트화제를 사용하여 측정한 로그 K 값의 순서로 금속 이온 시리즈를 수록하였다.
[표 Ⅰ]
금속 이온 로그 K 값
제 2철 28.6
수은 26.7
제 2 구리 21.03
니켈 20.21
코발트 19.0
카드뮴 18.93
납 18.87
아연 18.14
제 1 철 16.66
알루미늄 16.0
망간 15.11
칼슘 10.63
포스페이트 지연제로 안정화시킨 즉석-혼합식 시멘트성 조성물의 세팅 작용을 개시하게 될 몇몇 물질이 밝혀졌다. 황산아연이 본 발명의 시멘트성 조성물과의 촉진제로서 사용하기 위한 우수한 물질임이 밝혀졌다. 높은 로그 K 값을 갖고 촉진제로서 적격인 물질중 일부는 촉진된 혼합물의 특성에 역효과를 끼칠수 있으며 이에 따라 바람직하지 않다. 이러한 역효과는 빈약한 공간적 안정성, 결합의 결여, 수분의 방출 및 증가된 점도일 수 있다. 황산알루미늄은 탄산칼슘을 함유하는 제형의 촉진에 사용될 때 이러한 역효과에 기인하여 바람직하지 않은 촉진제이다. 제 1 철 이온을 함유하는 촉진제 또한 이러한 이온을 함유하는 조인트 화합물이 사용될 경우 마감된 벽 및 천장의 얼룩으로 해서 권장되지 않는다. 촉진제와 즉석-혼합식 시멘트성 조성물의 배합 균일성의 가시적 지시체를 제공하기 위하여 안료를 촉진제 성분과 혼입시키는 것이 바람직할 수 있다. 바람직한 촉진제 배합물은 황산아연 95중량% 및 적 산화철 5중량%이다.
즉석-혼합식 시멘트성 조성물은 촉진제의 첨가없이 사용될 경우 건조형 조인트 화합물로서 작용하리라는 것이 발견되었다. 또한, 본 발명의 즉석-혼합식 시멘트성 조성물은 적절한 부가 성분과 혼합될 때, 석고 건조벽 패널간의 이음부 마감용 조인트 화합물, 방화 화합물, 장식 및 주형용 석고, 성형 석고, 스팩클링 화합물, 및 베이스코팅 및 마감용 석고(베니어 마감 포함)를 포함하여( 이로써 제한되지는 않는다), 각종 적용에 유용하다.
방화 화합물로서 사용될 때, 셀룰로스 섬유와 같은 보강 섬유를 조성물에혼입시키는 것이 바람직하다. 보강 섬유는 일반적으로 조성물 건조 중량의 약 0.01 내지 약 5% 범위이다.
본 발명의 즉석-혼합식 시멘트성 조성물은 하기의 성분을 함유할 수 있다.
[표 Ⅱ]
성분 양(중량%)
충진제:
황산칼슘 반수화물 20-90
탄산칼슘 0-75
결합제: (필요하다면)
라텍스 에멀션 1-15
비-균전재: (필요하다면)
애타펄거스 점토 1-10
증점제: (필요하다면)
셀룰로스 물질 0.1-2
지연제:
포스페이트 화합물 0.1-10
방부제 0.05-1
경량 성분(필요하다면)
처리된 팽윤 펄라이트 3-25
물 필요량
즉석-혼합식 시멘트성 조성물은 충진제 물질, 필요하다면 경량 성분, 증점제, 비-균전재 및 지연제 첨가제의 혼합물을 물, 라텍스 결합제 및 방부제가 들어있는 믹서에 첨가함으로써 제조될 수 있다. 혼합물을 고르게 될 때까지 배합할 수 있고 이어서 플라스틱 용기에 포장된다. 일부 조인트 화합물, 특히 경량 성분을 함유하지 않는 것들의 경우, 배합 혼합물을 포장에 앞서 진공 처리하는 것이 바람직할 수도 있다. 일반적으로, VC-3 브라벤더(Brabender) 점도계상에서 측정하여 약 300 내지 600 BU의 최종 브라벤더 점도를 수득하기 위하여 충분량의 물을 조성물에 가한다. 점도는 75 내지 78 r.p.m. 스핀들 속도에서 작동된 250 ㎝-g 토션(torsion) 헤드를 사용하여 실온(약 25℃)에서 측정한다.
35 U.S.C. 112의 요구 조건에 부합하여, 하기의 실시예는 이번에 본 발명자에게 알려진 본 발명의 수행을 위한 최상의 양식을 기재한다. 이러한 실시예에서, 몰리텍 데이터 액퀴지션 시스템 프로덕트(Molytek Data Acquisition System Product), 32 채널 기록계를 사용하여 세팅 시간을 측정한다. 몰리텍 장비는 온도:시간을 작도한다. 조인트 화합물의 몰리텍 세트는 최대 온도 상승의 시간일 것으로 생각된다. 수축 및 1/8 인치 균열 시험을 ASTM C474에 따라 수행한다. 실시예에 사용된 촉진제는 95% 황산아연 및 5% 적 산화철의 배합물이다. 세팅형 화합물이 우수한 내균열성 및 수축 특성을 갖는다는 사실이 조인트 화합물 분야에 익히 공지되어 있으므로, 이러한 시험은 세팅형 화합물에서는 수행되지 않는다.
실시예 1
즉석-혼합식 세팅형 경량성 조인트 화합물은 바람직한 지연제, 사나트륨 피로포스페이트(TSPP), 및 바람직한 황산아연 촉진제를 사용하여 제조된다. 시멘트성 성분은 하기 제형을 사용하여 제조한다:
양 건조
성분 (g) 중량%
황산칼슘 반수화물(α) 996.8 66.45
탄산칼슘 충진제 225 15
애타펄거스 점토 75 5
하이드록시프로필 메틸셀룰로스
증점제(Methocel 250s) 5.25 0.35
처리된 팽윤 펄라이트
(Silbrico 35-34) 105 7
TSPP 지연제 6 0.4
시트르산 1.5 0.1
에틸렌 비닐 아세테이트 중합체
결합제(55% 고체)(Elvace 40-716) 150 5.5 고체
살진균제(Fungitrol 158) 1.5 0.1
살균제(Nuosept 91) 1.5 0.1
물 800
상기 수록된 건조 성분을 물, 라텍스 결합제 및 방부제를 함유하는 혼합기에 가한다. 물의 최종량은 500 BU의 최종 브라벤더 점도를 수득하기 위해 800㎤였다(핀 사용). 혼합물을 고르게될 때까지 배합하고 이어서 보관용 플라스틱 용기에 포장한다.
조성물의 숙성은 실온에서 수행한다. 175일 후, 조성물은 세팅이 일어나지 않았다.
조성물의 일부를 촉진제의 사용 없이 건조형 조인트 화합물로서 시험한다. 1/8 인치 균열 시험에서, 균열은 없었다. 수축 시험에서, 20.3% 수축이 일어났다.
두개의 100g 분량의 조성물을 분말상 황산아연 촉진제를 사용하여 세팅형 조인트 화합물로서 시험한다. 2.5g의 촉진제 배합물을 53분 후에 세팅된(Molytek) 하나의 분량에 가하였지만, 조성물은 촉진제와 혼합하는 동안 다소 헤비하였다. 1.5g의 촉진제 배합물을 80분 후에 세팅된(Molytek) 나머지 100g의 분량에 가하였고, 조성물은 황산아연과 혼합하는 동안 고르고 크림같이 보드랍게 남았다.
실시예 2
아연 헥사메타포스페이트를 지연제로서 및 바람직한 황산아연 촉진제를 사용하여 다른 즉석-혼합식 세팅형 경량 조인트 화합물을 제조한다. 성분 및 양은 6g의 아연 헥사메타포스페이트가 TSPP 지연제 대신 사용된 것을 제외하고는 실시예 1에서와 정확하게 동일하다. 사용된 물의 최종량은 500 BU의 최종 브라벤더 점도( 핀 사용)를 수득하기 위하여 815㎤였다. 조성물은 고르게될 때까지 배합하고, 이어서 보관용 플라스틱 용기에 포장한다.
조성물은 실온에서 숙성시키며, 175일 경과 후 조성물은 세팅되지 않았다.
조성물의 일부를 촉진제의 사용없이 건조형 조인트 화합물로서 시험한다. 1/8 인치 균열 시험에서, 단지 경미한 체크 균열이 있었다. 수축 시험에서, 22.3%의 수축이 있었다.
두개의 100g 분량의 조성물을 분말상 황산아연 촉진제를 사용하여 세팅형 조인트 화합물로서 시험한다. 2.5g의 촉진제 배합물을 57분 후에 세팅된(Molytek) 하나의 분량에 가하였지만, 조성물은 촉진제와 혼합하는 동안 다소 헤비하였다. 1.5g의 촉진제 배합물을 92분 후에 세팅된(Molytek) 다른 100g의 분량에 가하고, 조성물은 혼합중에 다소 헤비하였다.
실시예 3
나트륨 트리폴리포스페이트를 지연제로서 및 바람직한 황산아연 촉진제를 사용하여 즉석-혼합식 세팅형 경량 조인트 화합물을 제조한다. 성분 및 양은 6g의 나트륨 트리폴리포스페이트가 지연제로서 사용된 것을 제외하고는 실시예 1 및 2에서와 동일하다. 사용된 물의 총량은 325 BU의 최종 브라벤더 점도( 핀 사용)를 수득하기 위하여 900㎤였다. 조성물은 고르게될 때까지 배합하고, 이어서 보관용 플라스틱 용기에 포장한다.
조성물은 실온에서 숙성시키며, 175일 경과 후 조성물은 세팅되지 않았다.
조성물의 일부를 촉진제의 사용없이 건조형 조인트 화합물로서 시험한다. 1/8 인치 균열 시험에서, 단지 경미한 체크 균열이 있었다. 수축 시험에서, 24.2%의 수축이 있었다.
두개의 100g 분량의 조성물을 분말상 황산아연 촉진제를 사용하여 세팅형 조인트 화합물로서 시험한다. 2.5g의 촉진제 배합물을 64분 후에 세팅된(Molytek) 하나의 분량에 가하였지만, 조성물은 황산아연과 혼합하는 동안 다소 헤비하였다. 1.5g의 촉진제 배합물을 113분 후에 세팅된(Molytek) 다른 100g의 분량에 가하고, 조성물은 황산아연과의 혼합중에 고르고 크림같이 보드랍게 남았다.
실시예 4
칼륨 트리폴리포스페이트를 지연제로서 및 바람직한 황산아연 촉진제를 사용하여 즉석-혼합식 세팅형 경량 조인트 화합물을 제조한다. 성분 및 양은 6g의 칼륨 트리폴리포스페이트가 지연제로서 사용된 것을 제외하고는 실시예 1 내지 3에서와 동일하다. 사용된 물의 총량은 480 BU의 최종 브라벤더 점도( 핀 사용)를 수득하기 위하여 875㎤였다. 조성물은 고르게될 때까지 배합하고 이어서, 보관용 플라스틱 용기에 포장한다.
조성물은 실온에서 숙성시키며, 175일 경과 후 조성물은 세팅되지 않았다.
조성물의 일부를 촉진제의 사용없이 건조형 조인트 화합물로서 시험한다. 1/8 인치 균열 시험에서, 단지 희미한 미량의 체크 균열이 있었다. 수축 시험에서, 23%의 수축이 있었다.
두개의 100g 분량의 조성물을 분말상 황산아연 촉진제를 사용하여 세팅형 조인트 화합물로서 시험한다. 2.5g의 촉진제 배합물을 68분 후에 세팅된(Molytek) 하나의 분량과 혼합하며, 조성물은 황산아연과 혼합하는 동안 고르고 크림같이 보드랍게 남았다. 1.5g의 촉진제 배합물을 93분 후에 세팅된(Molytek) 다른 100g의 분량에 가하고, 촉진제 배합물과 재차 용이하게 혼합한다.
실시예 5
모노암모늄 포스페이트를 지연제로서 및 바람직한 황산아연 촉진제를 사용하여 즉석-혼합식 세팅형 경량 조인트 화합물을 제조한다. 성분 및 양은 6g의 모노암모늄 포스페이트가 지연제로서 사용된 것을 제외하고는 실시예 1 내지 4에서와 동일하다. 사용된 물의 총량은 510 BU의 최종 브라벤더 점도( 핀 사용)를 수득하기 위하여 800㎤였다. 조성물은 고르게될 때까지 배합하고, 이어서 보관용 플라스틱 용기에 포장한다.
조성물은 실온에서 숙성시키며, 175일 경과 후 조성물은 세팅되지 않았다.
조성물의 일부를 촉진제의 사용없이 건조형 조인트 화합물로서 시험한다. 1/8 인치 균열 시험에서, 단지 미량의 체크 균열이 있었다. 수축 시험에서, 21.7%의 수축이 있었다.
두개의 100g 분량의 조성물을 분말상 황산아연 촉진제를 사용하여 세팅형 조인트 화합물로서 시험한다. 2.5g의 촉진제 배합물을 34분 후에 세팅된(Molytek) 하나의 분량과 혼합하며, 조성물은 황산아연과 혼합하는 동안 극히 헤비하였다. 1.5g의 촉진제 배합물을 37분 후에 세팅된(Molytek) 다른 100g의 분량과 혼합하며, 조성물은 혼합중에 헤비하고 점착성이었다.
실시예 6
지연제로서 화합물중 하나에는 삼염기성 인산칼슘을, 다른 하나의 화합물에는 이염기성 인산칼슘을 사용하여 두개의 즉석-혼합식 세팅형 경량 조인트 화합물을 제조한다. 성분 및 양은 화합물에 6g의 인산칼슘을 지연제로서 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 내지 5에서와 동일하다. 사용된 물의 총량은 800㎤였다. 두 조인트 화합물 모두 실온에서 16시간 이내에 세팅되었으며 시험은 중단되었다.
실시예 7
일염기성 인산칼륨을 지연제로서 및 바람직한 황산아연 촉진제를 사용하여 즉석-혼합식 세팅형 경량 조인트 화합물을 제조한다. 성분 및 양은 6g의 일염기성 인산칼륨이 지연제로서 사용된 것을 제외하고는 실시예 1 내지 6에서와 동일하다. 사용된 물의 총량은 485 BU의 최종 브라벤더 점도( 핀 사용)를 수득하기 위하여 800㎤였다. 조성물은 고르게될 때까지 배합하고, 이어서 보관용 플라스틱 용기에 포장한다.
조성물은 실온에서 숙성시키며, 175일 경과 후 조성물은 세팅되지 않았다.
조성물의 일부를 촉진제의 사용없이 건조형 조인트 화합물로서 시험한다. 1/8 인치 균열 시험에서, 단지 미량 내지 경미한 체크 균열이 있었다. 수축 시험에서, 20.6%의 수축이 있었다.
두개의 100g 분량의 조성물을 분말상 황산아연 촉진제를 사용하여 세팅형 조인트 화합물로서 시험한다. 2.5g의 촉진제 배합물을 32분 후에 세팅된(Molytek) 하나의 분량과 혼합하며, 조성물은 황산아연과 혼합하는 동안 극히 헤비하였다.1.5g의 촉진제 배합물을 35분 후에 세팅된(Molytek) 다른 100g의 분량과 혼합하며, 조성물은 혼합중에 헤비하고 점착성이었다.
실시예 8
하기의 제형을 이용하여 즉석 혼합식 경량 세팅형 조인트 화합물의 플랜트 시험용 제형을 제조한다:
원료 물질 양(파운드)
황산칼슘 반수화물(α) 675
탄산칼슘 충진제 150
애타펄거스 점토 50
하이드록시프로필 메틸셀룰로스 증점제 3.5
처리된 팽윤 펄라이트(Silbrico 43-23) 86
사나트륨 피로포스페이트 지연제 4
시트르산 1
에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 결합제( 55% 고형분) 100
Fungitrol 158 1
Nuosept 91 1
물 617(74 갤론)
원료물질을 별도로 칭량하여 수평축 패들 믹서에서 균일하게 분산될 때까지 물과 배합한다. 이러한 시도에서, 처음에는 50갤론의 물을 사용하고 추가의 물을 주기적으로 가하여 점도를 조정한다. 24갤론의 물을 초기 혼합물에 가함으로써,총 74갤론을 사용한다. 최종 혼합물 브라벤더 ( 핀 사용) 점도는 260 B.U.였다. 최종 혼합물을 용기에 포장하고, 실온에서 12개월간의 보관 후 조성물은 세팅되지 않았다.
최종 혼합물의 100g 샘플을 가변량의 황산아연 촉진제 배합물을 사용하여 보관에 앞서 세팅 시간(Molytek)에 대해 시험한다. 결과는 다음과 같다:
촉진제의 양(g) Molytek 세팅 시간(분)
2.5 39
2.0 44
1.5 62
1.0 93
수일간 보관한 후, 조성물의 일부를 이의 촉진되지 않은 조인트 화합물 적용 특성에 대하여 평가한다. 혼합물은 여전히 낮은 점도(260 BU)를 지녔다. 10 인치의 나이프에 적용시, 조인트 화합물은 연질의 습윤 도포를 나타냈지만 유동상의 문제점은 보이지 않았다.
실시예 9
방화 재료로서 유용한 본 발명에 따른 조성물은 하기의 제형에 따라 제조된다:
원료 물질 양(파운드)
황산칼슘 반수화물(α) 675
탄산칼슘 충진제 150
애타펄거스 점토 50
에틸렌 비닐 아세테이트 중합체
결합제( 55% 고형분) 100
하이드록시프로필 메틸셀룰로스 증점제 3.5
시트르산 1
처리된 팽윤 펄라이트(Silbrico 35-23) 70
셀룰로스 섬유(Kayocel 6Bk50F) 8
사나트륨 피로포스페이트 지연제 4
살균제(Nuosept 91) 1
살진균제(Fungitrol 158) 1
물 542(65 갤론)
이러한 방화 화합물은 ASTM E 814에 따라 방화 시험을 거쳤으며 시험을 통과하였다.
실시예 10
하기의 제형을 사용하여 본 발명에 따른 조인트 화합물 조성물을 제조한다:
원료 물질 양(g) 건조 중량 %
황산칼슘 반수화물(β) 987.8 65.85
탄산칼슘 충진제 225 15.0
애타펄거스 점토 75 5.0
하이드록시프로필 메틸셀룰로스
증점제 5.25 0.35
처리된 팽윤 펄라이트(Silbrico 35-23) 105 7.0
TSPP 지연제 15 1.0
시트르산 1.5 0.10
에틸렌 비닐 아세테이트 중합체
결합제( 55% 고형분) 150 5.50
살진균제(Fungitrol 158) 1.5 0.10
살균제(Nuosept 91) 1.5 0.10
상기 수록된 건조 성분을 물, 중합체 결합제 및 살진균제 및 살균제를 함유하는 믹서에 가한다. 물의 최종량은 460의 최종 브라벤더 점도(핀 사용)를 수득하기 위하여 960㎤였다. 혼합물을 고르게 될때까지 배합하고, 이어서 보관용 플라스틱 용기에 포장한다. 4주 후에 조성물은 세팅되지 않았다.
조성물의 일부를 촉진제의 사용없이 건조형 조인트 화합물로서 시험한다. 조성물의 습윤 밀도는 10.8 파운드/갤론이었다. 1/8 인치 균열 시험에서, 단지 희미한 미량의 체크 균열이 있었다. 수축 시험에서, 19.1%의 수축이 있었다. 이의 적용 특성은 약간 헤비하고 미량의 건조 도포가 있었지만, 경량괴를 지니고 우수한 엣지를 제공하였다.
두개의 100g 분량의 조성물을 분말상 황산아연 촉진제를 사용하여 세팅형 조인트 화합물로서 시험한다. 2g의 촉진제 배합물을 37분 후에 세팅된(Molytek) 하나의 분량에 가하였지만, 조성물은 혼합하는 동안 약간 헤비하였다. 1g의 촉진제 배합물을 83분 후에 세팅된(Molytek) 다른 100g의 분량에 가하며, 조성물은 황산아연과의 혼합중에 연질 상태로 남았다.
실시예 11
하기의 제형을 사용하여 표준 조인트 화합물(경량성 아님)을 제조한다:
원료 물질 양(g) 건조 중량 %
황산칼슘 반수화물(α) 1269 63.45
탄산칼슘 충진제 300 15.0
운모 200 10.0
애타펄거스 점토 100 5.0
하이드록시프로필 메틸셀룰로스
증점제 7 0.35
TSPP 지연제 8 0.40
시트르산 2 0.10
에틸렌 비닐 아세테이트 중합체
결합제( 55% 고형분) 200 5.5
살진균제(Fungitrol 158) 2 0.10
살균제(Nuosept 91) 2 0.10
건조 성분을 물, 중합체 결합제, 및 살진균제 및 살균제를 함유하는 믹서에 가한다. 물의 최종량은 530의 최종 브라벤더 점도(핀 사용)를 수득하기 위하여900㎤였다. 혼합물을 고르게 될때까지 배합하고, 이어서 보관용 플라스틱 용기에 포장한다. 4주 후에 조성물은 세팅되지 않았다.
조성물의 일부를 촉진제의 사용없이 건조형 조인트 화합물로서 시험한다. 조성물의 습윤 밀도는 13.2 파운드/갤론이었다. 1/8 인치 균열 시험에서, 온화한 균열 및 체크 균열이 있었다. 수축 시험에서, 25.9%의 수축이 있었다. 벽판 조인트에 적용시 연질의 습윤성 버터와 같은 도포를 제공하였다.
세개의 100g 분량의 조성물을 황산아연 촉진제 배합물을 사용하여 세팅형 조인트 화합물로서 시험한다. 2g의 촉진제 배합물을 67분 후에 세팅된(Molytek) 하나의 분량에 가하였지만, 조성물은 혼합하는 동안 약간 헤비하였다. 1.5g의 촉진제 배합물을 99분 후에 세팅된(Molytek) 다른 100g의 분량에 가하며, 조성물은 혼합중에 연질 상태로 남았다. 1g의 촉진제 배합물을 181분 후에 세팅된(Molytek) 제 3의 100g 분량에 가하며, 이 조성물 또한 혼합중에 연질 상태로 남았다.

Claims (18)

  1. 황산 칼슘 반수화물 및 물과의 반응으로 세팅 석고를 형성하는 반응의 촉진제를 혼합시 세팅형 조인트 화합물을 형성하는 즉석 혼합식 시멘트 조성물에 있어서, 상기 조성물은 약 20 - 약 90 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함)의 황산 칼슘 반수화물 충진제; 탄산 칼슘 충진제; 약 1 - 10 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함)의 세피오라이트, 벤토나이트, 또는 애탈펄리스; 상기 시멘트 조성물을 175일 이상 비경화상태로 유지시키는 비-칼슘 함유 포스 페이트 세팅 지연제 약 0.1 - 약 10 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함); 결합제; 증점제; 그리고 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 비-칼슘 함유 포스페이트 세팅 지연제가 아연 헥사메타포스페이트, 칼륨 트리폴리포스페이트, 사나트륨 피로포스페이트, 나트륨 트리폴리포스페이트, 모노암모늄 포스페이트, 및 1염기성 인산칼륨 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 황산칼슘 반수화물이 α결정 형태인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 물-비민감성이 되도록 하는 재료로 처리된 팽윤 펄라이트가 경량 조성물을 제공하기 위해 조성물 중에 존재하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 약 0.01 - 약 5 건조중량%의 보강 섬유를 함유하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 황산칼슘 반수화물이 β결정 형태인 것을 특징으로 하는 조성물.
  7. 약 20 - 약 99 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함)의 황산칼슘 반수화물 충진제; 약 1 - 10 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함)의 세피오라이트, 벤토나이트, 또는 애타펄리스; 상기 시멘트 조성물을 175일 이상 비경화상태로 유지시키는 비-칼슘 함유 포스페이트 약 0.1 - 약 10 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함); 그리고 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 즉석 혼합식 시멘트성 조성물.
  8. 제 7 항에 있어서, 황산칼슘 반수화물이 α결정 형태인 것을 특징으로 하는 조성물.
  9. 제 7 항에 있어서, 황산칼슘 반수화물이 β결정 형태인 것을 특징으로 하는조성물.
  10. 제 7 항에 있어서, 비-칼슘 함유 포스페이트 세팅 지연제가 아연 헥사메타포스페이트, 칼륨 트리폴리포스페이트, 사나트륨 피로포스페이트, 나트륨 트리폴리포스페이트, 모노암모늄 포스페이트, 및 1염기성 인산칼륨 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
  11. 제 10 항에 있어서, 비-칼슘 함유 포스페이트 세팅 지연제가 물을 제외한 조성물의 약 0.1 - 약 1 중량% 범위의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  12. 조인트 화합물 시스템에 있어서,
    세팅형 조인트 화합물 제조를 위해 별도의 포장된 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템으로서, 상기 성분은
    A. 약 20 - 약 99 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함)의 황산 칼슘 반수화물 충진제; 라텍스 결합체; 약 1 - 10 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함)의 세피오라이트, 벤토나이트, 또는 애타펄리스; 상기 시멘트 조성물을 175일 이상 비경화상태로 유지시키는 비-칼슘 함유 포스페이트 약 0.1 - 약 10 중량%(조성물 형성에 사용된 총 고체를 기준으로 함); 그리고 물을 함유하는 즉석 형태의 시멘트 조성물; 및
    B. 로그 K값이 칼슘 이온의 값보다 큰 양이온을 갖는 화합물을 포함하고, 상기 시멘트성 조성물과의 혼합시 상기 시멘트성 조성물을 세팅되도록 하는 촉진제인,
    조인트 화합물 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 비-칼슘 함유 포스페이트 세팅 지연제가 아연 헥사메타포스페이트, 칼륨 트리폴리포스페이트, 사나트륨 피로포스페이트, 나트륨 트리폴리포스페이트, 모노암모늄 포스페이트, 및 1염기성 인산칼륨중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 조인트 화합물 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서, 촉진제 성분이 황산아연을 필수적 구성 요소로 하는 것을 특징으로 하는 조인트 화합물 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서, 시멘트성 조성물이 탄산칼슘 충진제를 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 조인트 화합물 시스템.
  16. 제 12 항에 있어서, 비-칼슘 함유 포스페이트 세팅 지연제가 사나트륨 피로포스페이트인 것을 특징으로 하는 조인트 화합물 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서, 황산칼슘 반수화물 충진제가 α결정 형태인 것을 특징으로 하는 조인트 화합물 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서, 황산칼슘 반수화물 충진제가 β결정 형태인 것을 특징으로 하는 조인트 화합물 시스템.
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