KR20140067046A

KR20140067046A - 석고 조성물 및 건축 자재에서 사용을 위한 수성 아스팔트/왁스 에멀젼

Info

Publication number: KR20140067046A
Application number: KR1020147006809A
Authority: KR
Inventors: 알렉시스 엠. 곤잘레즈; 조나단 티. 스튜어트; 윌리엄 제이. 웨르츠
Original assignee: 헨리 컴퍼니 엘엘씨
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2014-06-03
Also published as: US20130042792A1; CN103842170A; MX2014001763A; EP2744652A4; BR112014003500A2; WO2013025731A1; MX345520B; US8821632B2; CA2845616A1; AU2012296660A1; EP2744652A1; CL2014000376A1; JP2014525979A; IL230958A0

Abstract

석고 제형 및 다른 건축 자재에서 사용을 위한 수성 아스팔트/왁스 에멀젼이 본 명세서에 개시된다. 에멀젼은 물; 왁스 성분; 아스팔트 성분; 및 적어도 1종의 유화제를 포함할 수 있다. 선택적 첨가제는 또한 본 명세서의 경화성 석고 조성물을 제조하기 위해 에멀젼 중에 또는 이러한 에멀젼으로부터 형성된 슬러리 중에 포함될 수 있다. 이러한 에멀젼의 제조방법이 또한 제공된다.

Description

석고 조성물 및 건축 자재에서 사용을 위한 수성 아스팔트/왁스 에멀젼{AQUEOUS ASPHALT/WAX EMULSIONS FOR USE IN GYPSUM COMPOSITIONS AND BUILDING PRODUCTS}

관련 출원과의 상호참조

본 출원은 미국 특허법(35 U.S.C. § 119(e)) 하에 2011년 8월 16일 출원된 미국 가특허출원 제61/524,200호(발명의 명칭: AQUEOUS ASPHALT/WAX EMULSION FOR USE IN GYPSUM COMPOSITIONS AND BUILDING PRODUCTS) 및 2012년 1월 18일 출원된 미국 가특허출원 제61/587,822호(발명의 명칭: AQUEOUS ASPHALT/WAX EMULSION FOR USE IN GYPSUM COMPOSITIONS AND BUILDING PRODUCTS)의 우선권을 주장하며, 이들 기초출원은 본 명세서에 그들의 전문이 참조로서 포함되고, 본 명세서의 부분으로서 고려된다.

본 발명의 기술분야

본 발명은 왁스 에멀젼 및 경화성(settable) 석고 제형에 추가하기 위한 혼합물 및 다른 건설 및 빌딩 제형 분야, 및 더 구체적으로는 낮은 물 흡수를 갖는 석고 벽판 재료의 제조를 위한 이러한 혼합물 및 에멀젼 분야에 관한 것이다.

석고 벽판은 건물의 내부 및 외부 벽을 형성하는데 사용된다. 표준 석고 벽판은 석고 슬러리를 제조하는 단계, 2개의 라이너 사이에 슬러리를 위치시키는 단계 및 그것을 경화시키는(즉, 굳히는) 단계에 의해 제조된다. 표준 벽판 제형은 내수(water resistant)가 아니며, 물에 노출될 때 강도를 상실한다. 더 나아가, 그것이 물에 노출된다면, 흰곰팡이, 곰팡이 또는 다른 생물학적 성장이 벽판을 오염시킬 수 있다.

석고 벽판의 내수를 증가시키기 위한 다양한 시도가 있었다. 한 방법은 다양한 화합물, 예컨대, 왁스, 비누화제, 유화제 및 다른 첨가제, 예컨대 아스팔트 내지 석고 슬러리를 함유하는 에멀젼을 첨가하는 단계를 포함한다.

미국 특허 제3,935,021호는 내수 특성을 부여하기 위해 석고 슬러리에 폴리비닐 알코올을 지니는 아스팔트/왁스 에멀젼을 첨가하는 단계를 개시한다. 아스팔트/왁스 에멀젼은 약 1부분 왁스 대 3부분 아스팔트의 비로 파라핀 또는 미정질 왁스를 포함할 수 있다.

미국 특허 제4,094,694호는 내수를 개선시키기 위해 석고 슬러리에 첨가된 폴리비닐 알코올 및 붕산염 화합물을 지니는 아스팔트/왁스 에멀젼을 개시한다. 왁스는 파라핀 또는 몬탄 왁스를 포함할 수 있다. 미국 특허 제5,397,631호는 또한 내수 특성을 개선시키기 위해 석고 슬러리에 첨가된 폴리비닐 알코올을 지니는 아스팔트/왁스 에멀젼을 기재한다. 벽판이 형성된 후, 벽판의 내수 특징을 추가로 개선시키기 위해 수지 라텍스의 코팅이 첨가된다.

미국 특허 제5,437,722호는 약 40℃ 내지 80℃의 융점, 파라핀 탄화수소 100중량부 당 몬탄 왁스 약 1 내지 200중량부 및 파라핀 탄화수소 100중량부 당 폴리비닐 알코올 약 1중량부 내지 50중량부를 갖는 파라핀 탄화수소를 포함하는 내수 석고 조성물 및 무아스팔트 왁스 에멀젼을 기재한다. 석고 벽판의 내수 특성을 개선시키는데 효과적인 것으로 나타난 수성 왁스 에멀젼은 또한 상업적으로 입수가능하다. 하나의 이러한 상업적 선행 기술 수성 에멀젼은 캘리포니아주 엘세군도에 소재한 헨리 컴퍼니(Henry Company)에 의해 공급되는 Aqualite(등록상표) 70이다. 이 에멀젼은 석고 벽판의 수분 저항성을 증가시키는데 매우 효과적인 것으로 나타났다.

미국 특허 공개 제2010-0116406 A1호는 또한 내수 석고 벽판에서 사용을 위한 합성 몬탄계 제형의 사용을 교시한다. 석고 벽판에서 사용을 위한 다른 효과적인 상업적 왁스계 에멀젼은 또한 헨리 컴퍼니에 의해 제공되는 Aqualite(등록상표) 30, Aqualite(등록상표) 700 및 Aqualite(등록상표) 800을 포함한다.

상기 기재한 다양한 에멀젼에 의해 내수가 달성될 수 있지만, 석고 벽판의 개선된 내수 특성을 달성하는 것이 바람직한 한편, 이러한 에멀젼의 비용을 낮춘다. 따라서, 석고 벽판의 내수 특성을 개선시키는 한편 이러한 에멀젼의 비용을, 특히 원재료 비용에 대해 감소시키는 조성물 및 방법에 대한 당업계의 필요가 있다.

본 발명의 특정 양태, 이점 및 신규한 특징이 본 명세서에 기재된다. 모든 이러한 이점은 본 명세서에 개시된 본 발명의 어떤 특정 실시형태에 따라 반드시 달성되지 않을 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 명세서에 개시된 발명은 본 명세서에 교시되거나 또는 제시될 수 있는 다른 이점을 반드시 달성하지 않고 본 명세서에 교시된 바와 같은 하나의 이점 또는 그룹을 달성하거나 또는 선택하는 방법으로 포함되거나 또는 수행될 수 있다.

예시적 실시형태는 석고 제형에서 사용을 위한 아스팔트/왁스 에멀젼을 포함하고, 약 50중량% 이상의 물, 약 15중량% 내지 약 30중량% 이하의 왁스 성분을 포함하되, 왁스 성분은 파라핀 탄화수소 및 천연 몬탄 왁스 및 합성 몬탄 왁스 중 하나 이상, 약 7중량% 이상 내지 약 12중량% 이하의 아스팔트 성분을 포함할 수 있으며, 아스팔트 성분 대 파라핀 탄화수소의 비는 약 0.1:1 및 약 1:1이고, 적어도 1종의 유화제의 중량으로 1중량% 이상 내지 약 5중량% 이하의 범위에 있다.

다른 실시형태에 따라, 석고 제형에서 사용을 위한 수성 왁스 에멀젼은 약 50중량% 이상 내지 약 75중량% 이하의 물, 약 10중량% 이상 내지 약 40중량% 이하의 왁스 성분, 약 5중량% 이상 내지 약 15중량% 이하의 아스팔트 성분, 및 약 0.5중량% 이상 내지 약 5중량% 이하의 적어도 1종의 유화제를 포함한다. 실시형태에서, 에멀젼은 약 70중량% 물, 약 21중량% 왁스 성분, 약 8중량% 아스팔트 성분, 및 약 1중량% 적어도 1종의 유화제를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 왁스 성분은 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스, 및/또는 파라핀 탄화수소 중 적어도 하나 일 수 있다. 일부 실시형태에서, 왁스 성분은 합성 몬탄 왁스를 포함할 수 있고, 합성 몬탄 왁스는 정상 α-올레핀 왁스, 증류 또는 박리를 통한 산화 및/또는 정련에 의해 개질된 약 20개 이상의 탄소 원자의 탄소쇄 길이의 올레핀 왁스, 천연 또는 합성 카나우바 왁스, 팜 왁스, 피셔-트롭시(Fischer-Tropsch) 왁스, 밀랍, 폴리에틸렌 왁스, 폴리머 알켄, 산화된 폴리에틸렌 왁스 및 이들의 혼합물, 배합물 및 유도체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 왁스 성분은 파라핀 탄화수소를 포함할 수 있고, 파라핀 탄화수소는 약 40℃ 내지 약 80℃의 융점을 갖는 파라핀 왁스일 수 있다. 일부 실시형태에서, 파라핀 왁스는 약 1중량% 미만 또는 0.5중량% 미만의 오일을 포함할 수 있다. 에멀젼은 약 0.5중량% 내지 약 5중량%의 몬탄 왁스, 약 0.1중량% 내지 약 5중량% 합성 몬탄 왁스, 및 약 5중량% 내지 약 30중량%의 파라핀 탄화수소를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 에멀젼은 약 1중량% 내지 약 4중량%의 몬탄 왁스, 약 0.25중량% 내지 약 3중량%의 합성 몬탄 왁스, 및 약 10중량% 내지 약 30중량%의 파라핀 탄화수소를 포함한다. 다른 실시형태에서, 에멀젼은 약 1.5중량% 내지 약 3중량%의 몬탄 왁스, 약 0.5중량% 내지 약 1.5중량%의 합성 몬탄 왁스, 및 약 15중량% 내지 약 25중량%의 파라핀 탄화수소를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 에멀젼은 약 2중량%의 몬탄 왁스, 약 1중량%의 합성 몬탄 왁스, 및 약 18중량%의 파라핀 탄화수소를 포함한다. 일부 실시형태에서, 왁스 성분은 파라핀 탄화수소를 포함하며, 아스팔트 성분 대 파라핀 탄화수소의 비는 중량으로 약 0.1:1 내지 약 1:1일 수 있다. 일부 실시형태에서, 아스팔트 성분 대 파라핀 탄화수소의 비는 중량으로 약 0.4:1일 수 있다. 일부 실시형태에서, 아스팔트 성분은 약 60 미만, 약 20 미만, 또는 약 0 내지 10의 침투 등급(penetration grade)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 적어도 1종의 유화제는 탄화수소 수지, 수지, 크래프트 리그닌(Kraft lignin), 스타이렌 말레산 무수물 및/또는 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물 중 하나 이상을 포함한다. 다른 실시형태에서, 폴리(페놀레이트 카복실레이트) 수지, 열경화성 수지, 및 이들의 배합물 및 크래프트 리그닌 중 하나 이상일 수 있으며, 톨유 지방산계 아미도아민 및 이의 배합물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 에멀젼은 약 0.5중량%의 폴리(페놀레이트 카복실레이트) 수지 및 약 0.6중량%의 열경화성 수지를 포함한다. 일부 실시형태에서, 적어도 1종의 유화제는 스타이렌 말레산 및/또는 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물을 포함할 수 있다. 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물은 폴리에틸렌 그래프트 말레산 무수물일 수 있다. 수성 왁스 에멀젼은 또한 비누화제를 포함할 수 있되, 에멀젼은 약 5중량% 미만의 비누화제를 함유할 수 있다. 일부 실시형태에서, 에멀젼은 약 0.1중량% 내지 약 3중량%의 비누화제 또는 약 0.5중량%의 비누화제를 포함할 수 있다. 비누화제는 알칼리금속일 수 있다. 일부 실시형태에서, 수성 왁스 에멀젼은 또한 안정제 및/또는 분산제를 포함할 수 있다.

일부 실시형태는 수성 왁스 에멀젼의 제조방법을 추가로 포함한다. 수성 왁스 에멀젼의 일 제조방법은, a) 아스팔트 및 왁스 성분을 포함하는 제1 에멀젼 성분을 제공하는 단계; b) 물 및 적어도 1종의 유화제를 포함하는 제2 에멀젼 성분을 제공하는 단계, c) 제1 및 제2 에멀젼 성분의 각각을 가열하는 단계; (d) 제1 에멀젼 성분과 제2 에멀젼 성분을 조합하여 에멀젼 용액을 형성하는 단계; 및 (e) 에멀젼 용액을 에멀젼화하여 수성 왁스 에멀젼을 형성하는 단계를 포함하되, 아스팔트 성분은 약 60 미만의 침투 등급을 가진다. 추가 실시형태에서, 단계 (c)는 약 70℃ 초과에서 성분을 가열하는 단계를 포함한다. 아스팔트 성분은 바람직하게는 약 0 내지 약 10의 침투 등급을 가지며, 왁스 성분은 바람직하게는 약 1중량% 미만의 오일을 갖는 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스, 및/또는 파라핀 왁스 중 적어도 하나를 포함한다.

다른 실시형태에서, 수성 왁스 에멀젼의 제조방법은, a) 완전한 아스팔트 에멀젼을 제공하는 단계(완전한 아스팔트 에멀젼은 일부 실시형태에서 약 60 미만의 침투 등급을 가질 수 있는 아스팔트를 포함하는 제1 에멀젼 성분을 제공하는 단계; 물 및 적어도 1종의 유화제를 포함하는 제2 에멀젼 성분을 제공하는 단계; 제1 및 제2 에멀젼 성분의 각각을 가열하는 단계; 제1 에멀젼 성분과 제2 에멀젼 성분을 조합하여 제1 에멀젼 용액을 형성하는 단계; 제1 에멀젼 용액을 에멀젼화하여 완전한 아스팔트 에멀젼을 형성하는 단계에 의해 만들어질 수 있음); b) 완전한 왁스 에멀젼을 제공하는 단계(완전한 왁스 에멀젼은 왁스 성분을 포함하는 제3 에멀젼 성분을 제공하는 단계; 물 및 적어도 1종의 유화제를 포함하는 제4 에멀젼 성분을 제공하는 단계; 제3 및 제4 에멀젼 성분의 각각을 가열하는 단계; 제3 에멀젼 성분과 제4 에멀젼 성분을 배합하여 제2 에멀젼 용액을 형성하는 단계; 제2 에멀젼 용액을 에멀젼화하여 완전한 왁스 에멀젼을 형성하는 단계에 의해 만들어짐); c) 완전한 아스팔트 에멀젼과 완전한 왁스 에멀젼을 조합하는 단계; 및 d) 조합된 에멀젼을 교반시켜 수성 왁스 에멀젼을 형성하는 단계를 포함한다. 이해의 용이함을 위해 순차적 순서로 제시되었지만, 당업자는 상기 방법의 단계가 열거된 순서로 수행될 필요가 없을 수도 있다는 것을 이해할 것이다.

완전한 아스팔트 에멀젼은 적어도 아스팔트 성분, 물, 및 적어도 1종의 유화제를 포함하는 아스팔트 에멀젼으로서 정의될 수 있다. 일부 실시형태에서, 완전한 아스팔트 에멀젼은 본 명세서에 기재된 첨가제 중 어떤 것을 포함할 수 있다.

완전한 왁스 에멀젼은 적어도 왁스 성분, 물 및 적어도 1종의 유화제를 포함하는 왁스 에멀젼으로서 정의될 수 있다. 일부 실시형태에서, 완전한 왁스 에멀젼은 본 명세서에 기재된 첨가제 중 어떤 것을 포함할 수 있다.

특정 실시형태는 또한 (a) 물을 포함하는 석고 슬러리; 및 (b) 약 40중량% 이상의 물; 약 5중량% 이상 내지 약 50중량% 이하의 왁스 성분; 약 3중량% 이상 내지 약 18중량% 이하의 아스팔트 성분; 및 약 0.2중량% 이상 내지 약 10중량% 이하의 적어도 1종의 유화제를 포함하는 수성 왁스 에멀젼을 지니는 경화성 석고 조성물을 포함한다. 아스팔트 성분은 바람직하게는 약 60중량% 미만의 침투 등급을 가지며, 왁스 성분은 바림직하게는 약 1중량% 미만의 오일을 갖는 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스, 및/또는 파라핀 왁스 중 적어도 1종이다. 적어도 1종의 유화제는 적어도 1종의 수지, 크래프트 리그닌, SMA 및/또는 폴리올레핀 그래프트 말레산 무수물을 포함할 수 있다. 선택적으로, 경화성 석고 조성물은 알칼리 금속을 추가로 포함한다.

도 1은 일 실시형태의 예시적 공정을 도시한 도면;
도 2는 제2 실시형태의 예시적 공정을 도시한 도면;
도 3은 제3 실시형태의 예시적 공정을 도시한 도면;
도 4는 제4 실시형태의 예시적 공정을 도시한 도면.

본 명세서에 기재된 조성물의 특정 실시형태는 첨가제로서 내수 석고 벽판에서 사용을 위한 우수한 내수 및 에멀젼 특성을 제공하는 한편, 동시에 상대적으로 저렴한 아스팔트를 사용함으로써 에멀젼의 비용을 감소시킨다. 에멀젼은 또한 당업계에 존재하는 내수, 무아스팔트 에멀젼과 비교하여 유사한 내수 특성을 나타낸다.

본 명세서에 기재된 예시적 수성 아스팔트/왁스 에멀젼의 중요한 성분은 물이다. 에멀젼을 제조하기 위해 사용된 물은 적합한 산업용수, 증류수 또는 탈이온수 등을 포함할 수 있다. 물은 일반적으로 적어도 약 40중량%, 바람직하게는 약 50중량% 내지 약 75중량%, 더 바람직하게는 약 60중량% 내지 약 70중량% 및 훨씬 더 바람직하게는 약 70중량%의 에멀젼의 양으로 에멀젼 중에 사용된다. 그러나, 다른 실시형태는 물의 중량으로 더 높은 백분율 또는 더 낮은 백분율을 이용할 수 있다. 예를 들어, 물은 적어도 약 50중량%의 양으로 에멀젼 중에서 사용될 수 있다.

예시적 수성 아스팔트/왁스 에멀젼은 왁스 성분을 추가로 포함한다. 왁스 성분은 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스 및/또는 파라핀 탄화수소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 왁스 성분은 파라핀 탄화수소 및 몬탄 왁스의 조합을 포함한다. 다른 실시형태에서, 왁스 성분은 몬탄 왁스를 포함하는 적어도 일부분을 포함한다. 또 다른 실시형태에서, 왁스 성분은 적어도 부분적으로 합성 몬탄 왁스로 대체된 몬탄 왁스를 포함하되, 몬탄 왁스 및/또는 합성 몬탄 왁스는 1:99 내지 99:1의 범위에 있는 비에서 배합물에 대해 이들 성분 중 단지 하나의 범위에 있는 조합을 달리하는데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 왁스 성분은 바람직하게는 약 5중량% 내지 약 50중량%의 에멀젼, 바람직하게는 약 10중량% 내지 약 40중량%의 에멀젼, 더 바람직하게는 약 15중량% 내지 약 30중량% 및 훨씬 더 바람직하게는 약 21중량%의 에멀젼을 구성한다. 그러나, 다른 실시형태는 왁스 성분의 중량으로 더 높은 또는 더 낮은 백분율을 이용할 수 있다.

또한 갈탄 왁스로서 알려진 몬탄 왁스는 색상이 전형적으로 어두운 색 내지 호박색인 경질의 자연적으로 생기는 왁스이다(비록, 더 가볍고 더 정련된 몬탄 왁스가 또한 상업적으로 입수가능하지만). 몬탄 왁스는 약 24 내지 30개의 탄소의 쇄 길이를 갖는 장쇄 알킬산 및 알킬 에스터로 형성된 화학적 성분을 포함한다. 천연 몬탄은 수지 산, 폴리테르펜 및 일부 알코올, 케톤 및 다른 탄화수소를 포함하므로, "순수한" 왁스가 아니다. 비누화 가능한 왁스인 몬탄 왁스의 비누화 수는 약 92이며, 그것의 융점은 약 80℃이다. 몬탄 왁스는 또한 표백되거나 또는 정련될 수 있다. 에멀젼 중에서 몬탄 왁스를 사용할 때, 약 0.5 내지 약 5중량%의 에멀젼, 바람직하게는 약 1 내지 약 4중량%의 에멀젼, 더 바람직하게는 약 1.5 내지 약 3중량%의 에멀젼, 및 훨씬 더 바람직하게는 약 2중량%의 에멀젼의 양으로 바람직하게 존재한다. 그러나, 다른 실시형태는 몬탄 왁스의 중량으로 더 높은 또는 더 낮은 백분율을 이용할 수 있다.

본 명세서의 에멀젼 조성물의 왁스 성분 중에 사용될 수 있는 적합한 합성 몬탄 왁스는 당업계에 공지되거나 또는 수성 왁스 에멀젼 중에서 사용을 위해 개발된 임의의 합성 몬탄 왁스를 포함한다. 사용에 적합한 합성 몬탄 왁스는, 본 명세서에 전문이 참조로서 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2010/0116406호에 기재된 왁스를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 이들 합성 몬탄 왁스는 바람직하게는 합성 정상 α-올레핀 왁스, 증류 또는 박리 및/또는 이들의 조합을 통해 산화시키고/시키거나 정련시킴으로써 바람직하게 개질된 약 20개 이상의 탄소 원자의 탄소 쇄 길이의 합성 올레핀 왁스이다. 합성 몬탄 왁스는 또한 다른 합성 몬탄 재료와 함께 개개의 성분으로서 또는 다양한 배합물에서 천연 카나우바 왁스, 팜 왁스, 피셔-트롭시 왁스, 밀랍, 폴리에틸렌 왁스, 산화된 폴리에틸렌 왁스, 폴리머 알켄 및 이들의 유도체, 내수 석고 벽판(예를 들어, 본 명세서에 전문이 참조로서 포함된 미국 특허 제7,892,472호)의 제조를 위한 내수 왁스 제형 대체물로서 유용한 실록산(촉매 또는 다른 첨가물이 있음 및 없음), 콜로포늄 수지, 합성 카나우바 왁스 등을 포함할 수 있다. 이러한 합성 몬탄 재료는 또한 몬탄 왁스 및/또는 파라핀 탄화수소와 조합될 수 있다. 본 명세서의 에멀젼 중에서 사용된다면, 합성 몬탄 왁스는 바람직하게는 에멀젼의 약 5중량%까지, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 5중량%, 더 바람직하게는 에멀젼의 약 0.25 내지 약 3중량%, 훨씬 더 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1.5중량%의 에멀젼, 및 훨씬 더 바람직하게는 약 1중량%의 에멀젼의 양으로 존재한다. 그러나, 다른 실시형태는 합성 몬탄 왁스의 중량으로 더 높은 또는 더 낮은 백분율을 이용할 수 있다.

사용을 위한 적합한 파라핀 탄화수소는 당업계에 공지되거나 또는 석고 벽판의 내수 특성의 형성 및 개선에 대해 유용한 수성 왁스 에멀젼에서 사용을 위해 개발된 것을 포함하고, 다른 왁스 성분(들), 아스팔트 성분, 및 적어도 1종의 유화제와 양립가능한 임의의 적합한 파라핀 탄화수소를 포함할 수 있다. 파라핀 탄화수소는 약 5 내지 약 40중량%의 에멀젼, 바람직하게는 약 10 내지 약 30중량%의 에멀젼, 더 바람직하게는 약 15 내지 약 25중량%의 에멀젼, 및 훨씬 더 바람직하게는 약 18중량%의 에멀젼이다. 그러나, 다른 실시형태는 파라핀 탄화수소의 중량으로 더 높은 또는 더 낮은 백분율을 이용할 수 있다. 예를 들어, 파라핀 탄화수소는 약 5중량% 내지 약 30중량%의 에멀젼을 구성할 수 있다. 다른 건축 자재에 용도에 대해, 예컨대 배향성 스트랜드 보드(oriented strand board)에 대해, 다른 파라핀 왁스가 사용될 수도 있지만, 파라핀 탄화수소는 바람직하게는 약 40℃ 내지 약 80℃의 융점을 갖는 파라핀 왁스인데, 그의 특성은 내수 벽판 제조에 바람직하다.

파라핀 왁스는 정련 공정 동안 왁스로부터 제거된 갇힌(entrapped) 오일의 양을 기반으로 분류된다. 파라핀 왁스의 분류는 약 0.5중량% 미만의 오일을 갖는 완전히 정련된 왁스, 약 0.5중량% 내지 약 1중량% 오일을 갖는 반정련 왁스 및 1% 초과의 오일을 갖는 납린을 포함한다. 파라핀 왁스는 약 1중량% 미만의 오일을 갖는 반정련된 파라핀 왁스 및 더 바람직하게는 0.5중량% 오일을 갖는 완전히 정련된 왁스일 수 있다. 낮은 오일 함량을 지니는 파라핀 왁스가 바람직한데, 그것들이 석고 벽판과 더 양립가능하기 때문이다. 더 높은 오일 함량 파라핀은 석고 벽판의 발포 방지를 야기하고 밀도를 증가시킬 수 있다.

일부 실시형태에서, 왁스 에멀젼은 탄화수소 수지를 포함할 수 있는 탄화수소 화합물 또는 화합물들을 추가로 포함한다. 탄화수소 또는 탄화수소 화합물은 그것으로부터 형성된 탄화수소 화합물 또는 수지인 재료의 분류 중 하나 이상일 수 있다(천연 및 합성). 탄화수소 화합물은 다양한 선택적 작용화된 기를 가질 수 있거나 또는 비작용화될 수 있는 포화 또는 불포화 화합물일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "작용기"에 의해, 기는 자연적으로 존재하거나 또는 합성되어 반응, 그래프팅 또는 다른 화학적 절차를 통해 화합물에 첨가될 수 있다. 작용기의 일부 예는 카복실산 기; 황 함유 기; 황 함유 기; 머캅토 기; 카복실 기; 하이드록실 기; 페놀 기; 질소-함유 기, 예컨대, 아민 등; 케톤; 알데하이드; 아크릴레이트; 지방족, 방향족 또는 지환족 알코올; 플루오르화 기 및 알킬화된, 알케닐화된, 알키닐화된, 아릴화된 또는 상기 주목한 다른 기에 의해 추가로 작용화될 수 있는 유사한 측쇄 기를 포함한다. 일부 실시형태에서, 작용기는 쇄 내 탄소에 부착될 수 있지만, 원소 또는 다른 분자는 또한 쇄 또는 구조, 예를 들어 니트로소 기, 에스터, 에터 등에 도입될 수 있다.

일부 실시형태에서, 탄화수소 화합물은 모노머 형태로 사용될 수 있거나, 또는 다이머, 트라이머, 올리고머화된 형태로 또는 이러한 화합물로부터 만들어진 천연 또는 합성인 수지 형태일 수 있다. 일부 실시형태에서, 양립성, 반응성 또는 다른 특성을 제공하는 것이 사용자에 의해 요망된다면, 화합물 및 수지는 추가로 유도체화될 수 있다. 수지는 3,000 이하 및 바람직하게는 2,000 미만 및 훨씬 더 바람직하게는 약 500 내지 약 1,000의 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 탄화수소 성분에서 사용되는 바와 같은 화합물 또는 수지는 하나의 단일 화합물 또는 수지 또는 이러한 화합물 및/또는 수지 중 2 이상의 혼합물, 배합물 또는 합금일 수 있다.

일부 실시형태에서, 탄화수소는 모노머로서 적어도 1종의 탄화수소 화합물을 기반으로 5 내지 20개의 탄소 원자 또는 적어도 1종의 탄화수소 수지를 가질 수 있되, 수지는 적어도 탄화수소 화합물을 포함하는 다이머이고, 수지는 약 3,000이하의 Mw를 가질 수 있으며, 탄화수소 화합물은 포화 또는 불포화되고, 작용기화 또는 비작용기화되며, 지방족, 지환족 또는 방향족이다. 일부 실시형태에서, 탄화수소는 약 22℃ 내지 약 110℃의 연화점을 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 탄화수소 화합물은 약 65℃ 내지 약 110℃의 연화 온도를 가질 수 있다.

탄화수소 화합물의 비제한적 예는 약 1,000 이하의 분자량 및 약 90℃ 내지 약 100℃의 연화점 및 이의 페놀-작용기화된 수지, 산-작용기화된 수지 및 에스터를 갖는, 방향족 석유 증류물 제품에 의해 형성된 방향족 석유 탄화수소 수지를 포함한다. 이 그룹에서 상업적으로 입수가능한 예시적 화합물은 석유 증기-균열 증류물로부터 형성된 독일의 러트거스 케미칼스 게엠베하(Rutgers Chemicals GmbH)제의 다양한 Novares(등록상표) 수지, 아라카와 케미칼스(Arakawa Chemicals)제의 애크런(Akron) 지환족 탄화수소 수지 및 유사한 화합물을 포함한다. 추가로, 일부 실시형태에서 약 75℃ 내지 약 105℃의 연화점을 갖는 C5 내지 C9 성분의 석유 증류물 분획으로부터 취한 방향족 탄화수소 화합물 또는 수지뿐만 아니라 페놀 개질 화합물 및 수지, 이들의 산 개질 화합물 및 수지 및 에스터를 사용할 수 있다. 상업적으로 입수가능한 화합물의 일부 예는 한국의 코오롱 인더스트리제의 상표명 Hikotack(등록상표) P-90, 프랑스의 크레이 밸리(Cray Valley)로부터 입수가능한 Norsolene(등록상표) M1090과 Wingtack(등록상표) 86, 노바레스(Novares) 메틸스타이렌화된 페놀과 같은 Escorez(등록상표) 2101 및 유사한 화합물 하에 입수가능하다.

다른 실시형태에서, 탄화수소 성분 중에 사용될 수 있는 다른 수지는 테르펜 수지 및 테르펜 페놀 수지, 예컨대 명칭 Sylvatec(등록상표) 하에 아리조나 케미칼(Arizona Chemical)로부터 입수가능한 것, 및 로진, 로진 에스터, 펜타에리트리톨-함유 로진, 펜타에리트리톨-함유 로진 에스터, 및 산-개질 로진, 산-개질 수지 또는 펜타에리트리톨-함유 수지 에스터, 예컨대 러트거스 케미칼스 게엠베하(Rutgers Chemicals GmbH)제의 명칭 Novares(등록상표) 및 아리조나 케미칼(Arizona Chemical)제의 Sylvalite(등록상표) 하에 시판되는 것을 포함한다. 일부 실시형태에서, 탄화수소 성분은 또한, 예를 들어 스트럭톨 코포레이션(Struktol Co)으로부터 입수가능한 것뿐만 아니라 아라카와 케미칼(Arakawa Chemical)로부터 입수가능한 명칭 Akron 하에서 약 95℃ 내지 약 105℃의 연화점을 지니는 지방족 및 지환족 탄화수소 수지를 포함할 수 있다. 약 20℃ 내지 약 100℃의 연화점을 갖는 쿠마론-인덴 수지가 또한 사용될 수 있다. 이러한 수지의 예는 러트거스 케미칼스 게엠베하제의 명칭 Novares(등록상표) 하에서 입수가능하다. 추가로, 예를 들어, 러트거스 케미칼스 게엠베하제의 Novares(등록상표) H-1100으로서 입수가능한 액체 형태 중에서 다이아이소프로필 나프탈렌 에스터와 같은 알킬-, 알킨일 또는 아릴-작용기화된 나프탈렌 에스터, 및 다양한 다른 지환족 화합물, 예컨대 페놀, 테르펜, 인덴, 나트타, 나프탈렌 및 이들의 알킬-, 알케닐- 알킨일-, 아릴-작용기화된 화합물이 또한 탄화수소 성분 중에서 사용될 수 있다.

상업적으로 입수가능한 탄화수소 수지의 다른 예는 스페셜티 케미칼스 세일즈(Specialty Chemicals Sales)제의 SCS-D, 노르솔렌(Norsolene)제의 S-85, 러트거스제의 N-TT90, 선택 타이페이(Sun-Tack Taipei) 및 Aqualite(등록상표) 70을 포함할 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 탄화수소 수지는 단일 유형의 탄화수소 수지 또는 탄화수소 수지 중 하나 이상의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 사용된다면, 탄화수소 수지는 수 중에서 가용성이 아닐 수도 있고, 또는 수중에서 거의 불용성일 수도 있다.

일부 실시형태에서, 탄화수소 수지는 사용된다면, 에멀젼의 전체 중량을 기준으로 약 0.5중량% 및 약 10.0중량%를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 탄화수소 수지는(사용된다면) 에멀젼의 전체 중량을 기준으로 약 1.0중량% 및 약 10.0중량%를 포함한다. 더 바람직하게는, 탄화수소 수지(사용된다면)는 에멀젼의 전체 중량을 기준으로 에멀젼의 약 2.0중량% 및 약 6.0중량%을 포함한다. 그러나, 다른 실시형태는 탄화수소 수지의 중량으로 더 높은 또는 더 낮은 백분율을 이용할 수 있다.

왁스 에멀젼은 석고 벽판에 개선된 내수 특성을 제공하는 아스팔트 성분을 추가로 포함한다. 아스팔트계 에멀젼의 예시적 실시형태는 당업계에 존재하는 무 아스팔트 에멀젼에 비해 석고 벽판에 유사한 발수 특성을 부여한다. 추가로, 아스팔트 성분은 다른 에멀젼 성분과 비교할 때 대체로 덜 비싸다. 따라서, 수성 아스팔트/왁스 에멀젼의 특정 실시형태는 대체로 발수 특성에 기인하여 더 많은 양의 더 비싼 성분을 필요로 하는 무 아스팔트 에멀젼과 비교할 때 원재료 비용 때문에 대체로 제조하는데 덜 비쌀 수 있다.

본 명세서에서 사용을 위한 아스팔트는 대체로 실온에서 높은 점도를 지니는 검정색의, 끈적끈적하고, 반고체인 재료일 수 있다. 주로 그것의 경도에 따라서 몇몇 등급으로 분류된다. 아스팔트의 "침투 등급"은 아스팔트의 경도를 나타내는 지수이다. 침투 등급은 사전결정된 부하 및 시간 하에 25℃의 온도에서 아스팔트 내로 프로브를 침투시킴으로써 결정된다. 침투 등급은 프로브가 5초 동안 100g의 힘으로 압박될 때 0.1㎜ 단위에서 아스팔트를 침투하는 프로브의 깊이에 대응된다. 따라서, 침투 등급이 작을 수록, 아스팔트는 더 단단하다.

아스팔트 성분은 당업계에 공지되거나 또는 석고 벽판의 형성에 유용한 수성 왁스 에멀젼에서 사용을 위해 개발된 임의의 아스팔트를 포함할 수 있다. 아스팔트 성분은 바람직하게는 약 60 미만의 침투 등급을 가진다. 더 바람직한 실시형태에서, 아스팔트 성분은 약 40 미만, 및 더 바람직하게는 약 20 미만의 침투 등급을 가진다. 더 바람직한 실시형태에서, 아스팔트 성분은 약 0 내지 약 10의 침투 등급을 지니는 "0 침투" 또는 "0-pen" 아스팔트이다.

아스팔트 성분은 약 3중량% 내지 약 18중량%의 에멀젼, 바람직하게는 약 5중량% 내지 약 15중량%의 에멀젼, 더 바람직하게는 약 7중량% 내지 약 12중량%의 에멀젼 및 훨씬 더 바람직하게는 약 8중량%의 에멀젼이다. 바람직한 실시형태에서, 아스팔트 성분 대 파라핀 탄화수소의 비는 중량으로 약 0.1:1 내지 약 1:1이다. 더 바람직한 실시형태에서, 아스팔트 성분 대 파라핀 탄화수소의 비는 중량으로 약 0.4:1이다. 다른 비도 사용될 수 있다.

수성 왁스 에멀젼의 특정 실시형태는 추가로 적어도 1종의 유화제를 포함한다. 사용될 수 있는 유화제의 예는 당업계에 공지되어 있거나 또는 아스팔트/왁스 수성 에멀젼에서 사용에 적합한 것으로 개발된 임의의 유화제를 포함한다. 적어도 1종의 유화제는 아스팔트와 양립가능한 음이온성, 완결성(slow-setting) 유화제로부터 선택될 수 있다. 이러한 유화제의 비제한적 예는 탄화수소 수지 및/또는 크래프트 리그닌 및 훨씬 더 바람직하게는 폴리(페놀레이트 카복실레이트) 수지, 열경화성 수지, 톨유 지방산계 아미도아민 또는 이들의 배합물을 포함한다. 폴리(페놀레이트 카복실레이트) 수지는 INDULIN(등록상표) ISE로서 사우스 캐롤라이나주 찰스턴에 소재한 미드웨스트바코 코포레이션(MeadWestvaco Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능하다. INDULIN(등록상표) ISE 수지는 음이온성, 완결성, 아스팔트 유화제이다. 수성 왁스 에멀젼과 함께 사용에 적합한 열경화성 수지는 조지아주 브런즈윅에 소재한 피노바(Pinova)로부터 상업적으로 입수가능한 VINSOL(등록상표) 수지이다. VINSOL(등록상표) 수지는 소나무로부터 유래된 경질이고, 잘 부러지며, 어두운 색상의 열경화성 천연수지이다. 이는 약 57% 페놀 분획, 약 28% 로진 분획 및 약 15% 테르페노이드 분획을 함유하며, 이는 아스팔트 유화제로서 사용될 수 있다. VINSOL(등록상표) 수지는 또한 알칼리금속 수산화물 또는 알칼리토 수산화물과 같은 염기성 매질 중에서 용이하게 비누화가능하다. 따라서, 수산화칼륨과 같은 알칼리 금속 수산화물과 혼합된 VINSOL(등록상표) 수지가 또한 사용에 적합하다. 사용에 적합한 톨유 지방산계 아미도아민은 사우스 캐롤라이나주 찰스턴에 소재한 미드웨스트바코 코포레이션(MeadWestvaco Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능한 INDULIN(등록상표) SAL이다.

다른 실시형태에서, 적어도 1종의 유화제는 SMA 및/또는 폴리올레핀 그래프트 말레산 무수물로부터 선택될 수 있다. SMA는 스타이렌 및 말레산 무수물의 공중합에 의해 얻어질 수 있으며, 그것의 분자량은 800 내지 100,000일 수 있다. 특정 실시형태에서, SMA의 분자량은 1,000 내지 50,000일 수 있다.

이러한 공중합체는 또한 유기 모노하이드록시 화합물의 부분적 에스터와 같은 유도체의 형태로 사용될 수 있다. 부분적 에스터화는 스타이렌과 말레산 무수물의 반응 후 수행될 수 있다. 다르게는, 말레산 무수물과 스타이렌의 부분적 에스터의 반응에 의해 수행될 수 있다. 특정 실시형태에서, 스타이렌 대 말레산 무수물 또는 그것의 부분적 에스터의 몰 비는 1:1 내지 1:5의 범위 내에 있다. SMA의 적합한 예는 사르토머(Sartomer)에 의해 생산된 SMA(등록상표) 1000 및/또는 폴리스코프 폴리머즈 B.V.(Polyscope Polymers B.V.)에 의해 생산된 Xiran SZ 40005를 포함할 수 있다.

부분적 에스터를 형성하기 위해 사용되는 유기 모노하이드록시 화합물은 알코올, 예컨대 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올, 뷰탄올 또는 2-에틸헥산올, 또는 셀로솔브, 예컨대 뷰틸 셀로솔브 또는 에틸 셀로솔브일 수 있다. 특정 실시형태에서, 유기 모노하이드록시 화합물은 말레산 무수물의 ㏖ 당 약 1㏖의 양으로 사용된다.

폴리올레핀 그래프트 말레산 무수물은 폴리올레핀 백본에 그래프트된 적어도 1종의 말레산 무수물 모이어티를 포함할 수 있다. 그래프트 폴리머는 유화제로서 작용한다. 폴리올레핀 백본은 약 5 내지 약 500개의 탄소 원자의 범위에서 탄소 쇄 길이를 가질 수 있다. 이들 탄소 쇄는 선형 및/또는 분지형일 수 있고, 추가로 포화되거나 또는 불포화될 수 있다. 특정 실시형태에서, 폴리올레핀 그래프트 말레산 무수물은 폴리에틸렌 그래프트 말레산 무수물이다

폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물은 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물의 유도체 형태에 대해 아민 및 에스터와 같은 다른 화합물과 추가로 반응될 수 있다. 이들 결과물 유도체는 폴리이미드, 폴리아민, 폴리산, 폴리염, 폴리에스터 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다.

매우 다양한 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물이 본 조성물에 이용될 수 있다는 것이 고려된다. 적합한 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물의 예는 다른 것이 입수가능하더라도, 베이커 페트롤라이트(Baker Petrolite)에 의해 생산된 Ceramer(등록상표) 5005 및 Ceramer(등록상표) 67 그래프트 폴리머를 포함할 수 있다.

일부 실시형태에서, 적어도 1종의 유화제는 왁스 유화제일 수 있다. 특정 실시형태에서, 왁스 유화제는 몬탄 왁스(또는 대안의 천연 또는 합성 대안) 또는 탄화수소(C9-형) 수지를 포함할 수 있으며, 그의 추가 세부사항은 본 출원은 다른 곳에 개시되어 있다. 일부 실시형태에서, 왁스 유화제는 수 중에서 가용성이지 않을 수 있거나 또는 수 중에서 거의 불용성일 수 있다. 추가적인 실시형태에서, 유화제는 액체 유화제일 수 있다. 일부 실시형태에서, 액체 유화제는 PE-MA, Vinsol(등록상표) 비누, Indulin ISE 및 다른 계면활성제, 예컨대 당업계에 공지된 것을 포함할 수 있다.

상기 기재한 각각의 이들 유화제는 수성 아스팔트/왁스 에멀젼 중에서 단독으로 사용될 수 있다. 그러나, 유화제의 배합물은 개선된 에멀젼화 특성을 나타내었고, 따라서 바람직하다.

적어도 1종의 유화제는 약 0.2중량% 내지 약 10중량%의 수성 왁스 에멀젼, 바람직하게는 약 0.25중량% 내지 약 10중량%, 더 바람직하게는 약 0.5 내지 약 5중량%의 에멀젼, 훨씬 더 바람직하게는 약 1중량% 내지 약 3중량%의 에멀젼, 및 훨씬 더 바람직하게는 약 1중량%의 에멀젼이다. 일부 실시형태에서, 적어도 1종의 유화제는 에멀젼의 1중량% 이상 내지 약 5중량% 이하를 포함할 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 폴리(페놀레이트 카복실레이트) 수지는 약 0.5중량%의 에멀젼이고, 열경화성 수지는 약 0.6중량%의 에멀젼이다. 다른 바람직한 실시형태에서, 에멀젼은 파라핀 탄화수소와 아스팔트 성분의 합한 중량으로 100중량부 당 적어도 1종의 유화제의 약 1중량부 내지 약 50중량부를 포함한다.

또한 본 명세서의 실시형태에 따른 수성 왁스 에멀젼에서 알칼리 금속, 바람직하게는 수산화칼륨, 수산화암모늄, 황산마그네슘, 수산화나트륨 또는 유사한 재료 및 훨씬 더 바람직하게는 수산화칼륨을 포함할 수 있는 비누화제(들)가 유용하다. 왁스 에멀젼에서 사용을 위해 공지되거나 또는 개발된 다른 비누화제도 사용될 수 있다. 비누화제는 약 5중량% 미만의 에멀젼, 바람직하게는 약 0.1 내지 약 3중량%의 에멀젼, 및 훨씬 더 바람직하게는 약 0.5중량%의 에멀젼의 양으로 존재할 수 있다.

당업계에 공지된 유형의 선택적 안정제 및/또는 분산제는 원한다면 본 명세서에 기재된 수성 왁스 에멀젼의 바람직한 실시형태에서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 안정제가 사용된다면, 안정제는 폴리비닐 알코올 또는 벽판 내 내수를 향상시킬 수 있는 유사한 재료이다. 폴리비닐 알코올은 바람직하게는 폴리비닐 아세테이트의 가수분해에 의해 제조되며, 더 바람직하게는 실질적으로 완전하게 또는 완전히 가수분해된 폴리비닐 알코올이다. 훨씬 더 바람직하게는, 이는 적어도 약 90% 가수분해된 폴리비닐 알코올, 및 더 바람직하게는 97% 내지 100% 가수분해된 폴리비닐 알코올이다. 훨씬 더 바람직하게는, 사용된 폴리비닐 알코올은 약 60℃ 내지 약 95℃의 상승된 온도에서 수중에서 가용성이지만, 냉수에서 불용성이다. 폴리비닐 알코올은 선택적 성분인데, 그것이 내수를 향상시킬 수 있다고 해도, 전반적인 에멀젼 성분의 비용 증가에 기여하기 때문이다.

바람직한 선택적 분산제는 설폰산(R-S(=O)2-OH) 및 그것의 염과 같은 화합물 중에서 황 또는 황 함유 기(들)를 갖는 것을 포함하지만, 이들로 제한되지 않으며, 여기서 R 기는 하이드록실, 카복실 또는 다른 유용한 결합 기에 의해 다르게 작용기화될 수 있다. 리그노설폰산, 나프탈렌 설폰산, 이들 산의 설폰산염 및 이들 재료의 작용기화된 형태와 같은 더 높은 분자량 설폰산 화합물이 바람직하다. 바람직한 리그노설폰산 염은 사우스 캐롤라이나주 찰스턴에 소재한 미드웨스트바코 코포레이션(MeadWestvaco Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능한 Polyfon(등록상표) H이다. 추가로, 왁스 에멀젼 중에서 사용을 위한 당업계에 공지된 다른 분산제, 예컨대 황산마그네슘; 암모늄 헵타 몰리브데이트/전분 조합물; 비이온성 계면활성제, 이온성 계면활성제, 쌍성이온 계면활성제 및 이들의 조합물; 및 알킬 4급 암모늄 몬트모릴로나이트 점토뿐만 아니라 다른 공지된 분산제가 사용될 수 있다. 유사한 재료가 또한 본 명세서에서 사용될 수 있으며, 단, 그것들은 제형 성분과 양립가능하고, 제형 성분과 함께 잘 수행된다.

일부 실시형태에서, 특정 성분은 단지 무시가능한 양으로 첨가될 수 있거나 또는 완전히 배제될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시형태에 따라, β-나프탈렌 설폰산과 포르말린의 축합 생성물의 알칼리 금속염 및/또는 폴리아크릴산의 알칼리염은 단지 무시가능한 양으로 첨가되거나 또는 완전히 제외될 수 있다. 다른 실시형태에서, 양이온성 계면활성제, 예를 들어 4급 아민 계면활성제는 단지 무시가능한 양으로 첨가될 수 있거나 또는 제형으로부터 완전히 배제될 수 있다. 일부 실시형태에 따라 합성 및/또는 천연 몬탄 왁스는 단지 무시가능한 양으로 첨가되거나 또는 완전히 제외될 수 있다. 일부 실시형태에 따라, 붕산염은 단지 무시가능한 양으로 첨가되거나 또는 완전히 제외될 수 있다.

에멀젼, 유동화제, 증점제, 상용시약, 착색제, 충전제, 보존제, 계면활성제 등의 안정화를 돕는 것으로 공지되거나 또는 돕도록 개발된 유용한 재료를 포함하여, 에멀젼의 형성을 돕기 위해 유화제를 포함하는 상이한 목적을 위한 에멀젼 중에서 통상적으로 사용되는 것과 같은 다른 첨가제가 제공될 수 있다.

제조방법

일 실시형태에서 본 명세서의 수성 왁스 에멀젼의 제조방법은 바람직하게는 가열된 별개의 에멀젼 성분을 제공하는 단계 및 가열된 성분을 조합하여 에멀젼 용액을 형성하고, 이것이 에멀젼화되어 수성 왁스 에멀젼을 형성하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 조성물의 제조방법(100)의 예시적 실시형태의 일반적 이해를 위해, 도 1의 흐름도를 참조로 한다. (101)에서 나타내는 바와 같이, 아스팔트 성분(들) 및 왁스 성분(들)은 적절한 장치 내에서 혼합되어 배합물을 형성할 수 있다. 그 다음에, (103)에서 나타내는 바와 같이, 배합물은 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. (102)에서 보여지는 바와 같이, 별개의 단계에서, 물과 적어도 1종의 유화제가 혼합된다. 그 다음에 물과 적어도 1종의 유화제 용액은 (104)에 나타내는 바와 같이 콜로이드 밀 또는 균질기 내로 펌핑된다. 단계(101 및 102)는 동시에 수행될 수 있거나, 또는 그것들은 상이한 횟수로 수행될 수 있다. 단계(103 및 104)는 에멀젼 내 점적의 적절한 형성을 보장하기 위해 동시에 수행될 수 있다. 일부 실시형태에서, 단계(101 및 103)는 단계(102)가 시작되기 전 수행될 수 있다. 최종적으로, (105)에서 나타내는 바와 같이, (101)로부터의 배합물 및 (102)로부터의 용액은 동일한 콜로이드 밀 또는 균질기 내에서 밀링되거나 또는 균질화되어 수성 왁스 에멀젼을 형성한다.

도 2의 흐름도는 단일 에멀젼 접근을 사용하여 수성 아스팔트 왁스 에멀젼을 형성하는 또 다른 예시적 방법(200)을 도시한다. (201)에 나타내는 바와 같이, 아스팔트 성분(들), 파라핀 왁스, 및 적절한 유화제(예컨대, 불용성 탄화수소 수지와 같은 왁스 유화제)는 약 93.3℃의 온도에서 함께 혼합되어 아스팔트/왁스 배합물을 형성한다. 그 다음에 (203)에 나타내는 바와 같이, 아스팔트/왁스 배합물은 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. 동시에 또는 더 조기에 또는 더 후에, (202)에 나타내는 바와 같이, 물, 액체 유화제, 분산제(들), KOH 및/또는 폴리비닐 알코올은 폴리비닐 알코올이 용해되어 수용액을 형성할 때까지 약 85℃의 온도에서 혼합될 수 있다. 그 다음에, (204)에 의해 도시되는 바와 같이, 수용액은 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. 일부 실시형태에서, 아스팔트/왁스 배합물은 그것들이 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑되기 전 우선 수용액을 지니는 별개의 탱크에 우선 펌핑될 수 있다. 그 다음에, (205)에 나타낸 바와 같이, (203)으로부터의 배합물과 (204)로부터의 수용액은 함께 밀링되거나 또는 균질화되어 아스팔트/왁스 에멀젼의 원하는 입자 크기 및/또는 특성을 달성할 수 있다. 그 다음에 에멀젼은 열 교환기를 사용하여 약 29.4℃ 내지 약 37.8℃ 범위의 온도로 빠르게 냉각될 수 있다. 얻어진 냉각 왁스/아스팔트 에멀젼은 그 다음에 고객에게 운송을 위해 포장될 수 있다.

다른 실시형태에서, 제1 에멀젼 성분은 바람직하게는 본 명세서에 기재된 바와 같은 아스팔트, 바람직하게는 약 60 미만의 침투 등급을 지니는 것 및 왁스 성분을 포함하되, 왁스 성분은 상기 본 명세서에 기재된 에멀젼 조성물 내 왁스 성분에 적합한 다양한 왁스로 구성될 수 있다.

일부 실시형태에 따라, 왁스 성분은 다음의 실시예 방법에 따라 제조될 수 있다. 파라핀 왁스는 그것의 융점 이상으로 가열되어 용융 파라핀 왁스를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서 탄화수소 수지는 용융되고, 용융 파라핀 왁스에 첨가될 수 있다. 일부 실시형태에서, 다른 왁스가 용융 파라핀에 포함될 수 있고, 선택적으로 합성 왁스 또는 천연 왁스가 첨가되어 왁스 성분을 형성할 수 있다. 예를 들어, 몬탄 왁스는 용융되고, 용융 파라핀 왁스와 함께 혼입되어 왁스 성분을 형성한다. 일부 실시형태에서, 용융된 탄화수소 수지는 왁스 유화제로서 왁스 성분에 첨가되어 제1 에멀젼 성분을 형성한다.

그 다음에 물 및 적어도 1종의 유화제, 예를 들어 본 명세서에 기재된 유화제, 바람직하게는 이러한 유화제의 배합물을 포함하는 제2 에멀젼 성분이 제공된다. 다른 첨가제(계면활성제, 분산제 등)는 또한 제2 에멀젼 성분에 제공될 수 있다. 두 에멀젼 성분을 조합하기 전, 각각이 거의 동일한 온도로 가열되는 것이(온도의 변화가 허용가능하지만) 가장 바람직하다. 조합 후 가열을 할 수 있지만, 분리를 피하고, 균질성을 돕기 위해 에멀젼 성분의 조합 전 적어도 약간의 가열을 하는 것이 가장 바람직하다. 두 에멀젼 성분은 밀링 또는 균질화된 혼합 기법을 사용하여 조합될 수 있다. 예를 들어 콜로이드 밀을 통해 성분을 통과시키는 것과 같은 당업계에 공지되거나 개발된 임의의 이러한 기법이 사용될 수 있다.

대안적으로, 균질기는 콜로이드 밀 대신 사용될 수 있다. 이러한 균질기는 우유 및 다른 제품을 균질하게 하기 위해 사용된 동일한 일반적 유형의 장비일 수 있다. 이러한 방법에서, 제1 및 제2 조합 에멀젼 성분은 고압(전형적으로 약 1500 psi 내지 약 3500 psi) 하에서 함께 공급되어 성분을 에멀젼화하고, 전형적으로 콜로이드 밀의 사용과 관련된 더 작은 입자 크기를 만든다. 에멀젼은 또한 저장 시 별개의 에멀젼의 성분을 에멀젼화한 사건에서 교반에 의해 용이하게 재형성될 수 있다.

용액은 필요하다면 추가 가열과 함께 합쳐지고, 에멀젼 용액은 에멀젼화 반응을 겪어서, 예를 들어 석고 벽판 내에서 사용을 위한 수성 왁스 에멀젼을 형성한다.

실시형태에서, 본 명세서에서 상기 기재한 바와 같은 아스팔트 성분은 약 60 미만의 침투 등급을 가지며, 더 바람직하게는 약 0 내지 약 10의 침투 등급을 가지고, 바람직하게는 상기 기재한 바와 같은 왁스 성분은 몬탄 왁스, 탄화수소 수지, 합성 몬탄 왁스 및/또는 파라핀 왁스 중 하나 이상을 가지되, 파라핀 왁스는 약 1중량% 미만의 오일을 갖는 것이 더욱 바람직하다. 알칼리 금속, 선택적 안정제, 예컨대 폴리비닐 알코올 등은 바람직하게는 본 명세서에 상기 기재한 바와 같은 제2 에멀젼 성분에 첨가될 뿐만 아니라 본 명세서에서 주목한 다른 첨가제 중 어떤 것이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 또한 제1 및 제2 에멀젼 성분은 둘 다 에멀젼화 동안 성분을 혼합/균질화하기 전 약 70℃ 초과로 가열된다.

다른 실시형태에서, 본 명세서의 수성 왁스 에멀젼의 제조방법은 완전한 아스팔트 에멀젼 및 완전한 왁스 에멀젼을 제공하는 단계, 및 완전한 에멀젼을 조합하여 수성 왁스 에멀젼 용액을 형성하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 조성물의 방법(300)의 또 다른 예시적 실시형태의 일반적 이해를 위해, 도 3의 흐름도를 참도로 한다. (301)에 나타내는 바와 같이, 아스팔트 성분은 적절한 장치 내에서 혼합될 수 있다. 아스팔트 성분 배합물은 그 다음에 (305)에서 나타내는 바와 같이 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. 동시에, 또는 조기에 또는 더 후에, (302)에 나타내는 바와 같이, 물 및 적어도 1종의 유화제는 배합물로 혼합된 다음, (306)에 나타내는 바와 같이 (301)에서 혼합된 아스팔트 성분 배합물로서 동일한 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. 그 다음에 (301)에서 형성된 아스팔트 성분 배합물 및 (302)에 형성된 물/유화제 배합물은 함께 밀링되거나 균질화되어 (309)에 나타낸 바와 같은 완전한 아스팔트 에멀젼을 형성할 수 있다. (303)에서 보여주는 바와 같이, 별개의 단계에서, 왁스 성분(들)은 혼합되어 왁스 성분(들) 배합물을 형성할 수 있다. 왁스 성분(들) 배합물은 그 다음에 (307)에 나타내는 바와 같이 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. (304)에 나타내는 바와 같이 동시에 또는 더 조기에 또는 더 후에, 물 및 적어도 1종의 유화제는 배합물에 혼합되고, 그 다음에 (308)에 나타내는 바와 같이 (303)에서 혼합된 왁스 성분(들) 배합물로서 동일한 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. 그 다음에 (303)에서 형성된 왁스 성분(들) 배합물 및 (304)에서 형성된 물/유화제 배합물은 함께 밀링되거나 또는 균질화되어 (310)에 나타낸 바와 같은 완전한 왁스 에멀젼을 형성할 수 있다. (311) 및 (312)에 나타내는 바와 같이, 완전한 아스팔트 에멀젼은 완전한 왁스 에멀젼과 조합될 수 있다. (313)에 나타내는 바와 같이, 두 에멀젼은 교반 하에 배합되어 수성 왁스 에멀젼을 형성할 수 있다.

도 4의 흐름도는 이중 에멀젼 접근을 사용하여 수성 아스팔트 왁스 에멀젼을 형성하는 또 다른 예시적 방법(400)을 도시한다. (401)에 나타내는 바와 같이, 아스팔트 성분은 약 121.1℃의 온도에서 적절한 장치 내에서 혼합될 수 있다. 아스팔트 성분 배합물은 그 다음에 (403)에 나타내는 바와 같이 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. 동시에, 또는 더 조기에 또는 더 후에, (402)에서 나타내는 바와 같이, 물, 액체 유화제 및 KOH는 수용액을 형성하는데 균일하게 될 때까지 약 85℃의 온도에서 배합물에 혼합될 수 있다. 그 다음에, (404)에서 나타내는 바와 같이, 수용액은 (401)에 형성된 아스팔트 배합물과 함께 콜로이드 밀 또는 균질기 내로 펌핑될 수 있다. 일부 실시형태에서, 아스팔트 배합물은 혼합물이 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑되기 전 (402)에서 형성된 수용액과 함께 별개의 탱크에 펌핑될 수 있다. 그 다음에 (401)에 형성된 아스팔트 배합물 및 (402)에 형성된 수용액은 함께 밀링되거나 또는 균질화되어 원하는 입자 및/또는 특성을 달성하고, 열 교환기를 사용하여 약 29.4℃ 내지 약 37.8℃의 온도로 빠르게 냉각되어 완전한 아스팔트 에멀젼을 형성한 다음, (406)에 나타내는 바와 같은 탱크로 펌핑된다. (405)에서 보여주는 바와 같이, 별개의 단계에서, 파라핀 왁스 및 왁스 유화제(예컨대, 합성 또는 천연 몬탄 왁스 또는 탄화수소 수지)는 약 93.3℃의 온도에서 함께 혼합되어 왁스 배합물을 형성한다. 왁스 배합물은 그 다음에 (407)에 나타내는 바와 같이 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑될 수 있다. 동시에, 또는 더 조기에 또는 더 후에, (408)에서 나타내는 바와 같이, 물, 액체 유화제, 분산제(들), KOH 및/또는 폴리비닐 알코올은 폴리비닐 알코올이(사용된다면) 용해될 때까지 약 85℃의 온도에서 혼합되어 수용액을 형성할 수 있다. 그 다음에, (409)에서 나타내는 바와 같이, 수용액은 (405)에서 형성된 왁스 배합물과 함께 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑된다. 일부 실시형태에서, 왁스 배합물 및 수용액이 콜로이드 밀 또는 균질기에 펌핑되기 전, 왁스 배합물은 (408)에서 형성된 수용액과 함께 별개의 탱크에 펌핑될 수 있다. 그 다음에, (405)에서 형성된 왁스 배합물 및 (408)에서 형성된 수용액은 함께 밀링되거나 또는 균질화되어 원하는 입자 크기 및/또는 특성을 달성하고, (410)에 나타낸 바와 같은 완전한 왁스 에멀젼을 형성하는 열 교환기를 사용하여 약 29.4℃ 내지 약 37.8℃의 온도로 빠르게 냉각된 다음, (406)에서 형성된 완전한 아스팔트 에멀젼과 합쳐지는 탱크에 펌핑된다. (412)에서 나타내는 바와 같이, (406)에서 형성된 완전한 아스팔트 에멀젼은 탱크 내 (410)에서 형성된 완전한 왁스 에멀젼과 함께 교반 하에 배합되어 완전한 아스팔트/왁스 에멀젼을 형성할 수 있다. 완전한 아스팔트/왁스 에멀젼은 그 다음에 고객에게 운송을 위해 포장될 수 있다.

완전한 아스팔트 에멀젼이 제공되되, 완전한 아스팔트 에멀젼은 다음의 방법을 사용하여 만들어진다. 아스팔트를 포함하는 제1 에멀젼 성분이 제공된다. 특정 실시형태에서, 제1 에멀젼 성분은 다른 온도가 사용될 수도 있지만, 약 120℃ 이상으로 가열된다. 물 및 적어도 1종의 유화제, 예를 들어 본 명세서에 기재된 유화제, 바람직하게는 이러한 유화제의 배합물을 포함하는 제2 에멀젼 성분이 제공된다. 다른 첨가제(계면활성제, 분산제, 및 본 명세서에 상기 기재한 바와 같은 다른 첨가제)는 또한 제2 에멀젼 성분에 제공될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제2 에멀젼 성분은, 다른 온도가 사용될 수도 있지만, 약 85℃까지 가열된다. 제1 에멀젼 성분 및 제2 에멀젼 성분은 밀링 또는 균질화된 혼합 기법을 사용하여 조합될 수 있다. 예를 들어 콜로이드 밀을 통해 성분을 통과시키는 것과 같은 당업계에 공지되거나 또는 개발된 임의의 기법이 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 콜로이드 밀에 추가적으로, 균질기가 사용될 수 있다. 이러한 균질기는 상기 본 명세서에 기재된 동일한 유형을 가질 수 있다.

완전한 왁스 에멀젼이 제공되되, 완전한 왁스 에멀젼은 다음의 예시적 방법을 사용하여 만들어진다. 왁스 성분을 포함하는 제3 에멀젼 성분이 제공되되, 왁스 성분은 본 명세서에서 상기 기재된 에멀젼 조성물 내 왁스 성분에 적합한 다양한 왁스로 구성될 수 있다. 제3 에멀젼 성분은 또한 탄화수소 수지를 포함할 수 있는적어도 1종의 유화제를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 제3 에멀젼은, 다른 온도가 사용될 수도 있지만, 약 90℃까지 가열된다. 물 및 적어도 1종의 유화제, 예를 들어 본 명세서에 기재된 유화제, 바람직하게는 이러한 유화제의 배합물을 포함하는 제4 에멀젼 성분이 제공된다. 다른 첨가제(계면활성제, 분산제 및 본 명세서에서 상기 기재한 바와 같은 다른 첨가제)가 또한 제4 에멀젼 성분에 제공될 수 있다. 특정 실시형태에서, 제4 에멀젼 성분은, 다른 온도가 사용될 수도 있지만, 약 85℃까지 가열된다. 제3 에멀젼 성분 및 제4 에멀젼 성분은 본 명세서에 상기 기재된 바와 같은 밀링 및/또는 균질화된 혼합 기법을 사용하여 혼합될 수 있다.

완전한 아스팔트 에멀젼 및 완전한 왁스 에멀젼은 그 다음에 교반 하에 혼합되고, 합쳐진 에멀젼 용액은, 예를 들어 석고 벽판 내에서 사용을 위해 수성 왁스 에멀젼을 형성한다.

특정 실시형태에서, 본 명세서에서 상기 기재한 바와 같은 완전한 아스팔트 에멀젼의 아스팔트 성분은 약 60 미만의 침투 등급 또는 약 0 내지 약 10의 침투 등급을 가질 수 있으며, 상기 기재한 바와 같은 완전한 왁스 에멀젼의 왁스 성분은 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스 및/또는 파라핀 왁스 중 하나 이상을 가질 수 있되, 일부 실시형태에서, 파라핀 왁스는 약 1중량% 미만의 오일을 가진다. 다른 실시형태에서, 알칼리 금속, 선택적 안정제, 예컨대 폴리비닐 알코올 등은 제2 에멀젼 성분에 첨가될 수 있고/있거나 본 명세서에서 상기 기재한 바와 같은 제4 에멀젼 성분뿐만 아니라 본 명세서에서 주목된 다른 첨가제 중 어떤 것이 또한 제공될 수 있다.

경화성 석고 조성물

석고 슬러리 및 상기 기재한 수성 아스팔트/왁스 에멀젼을 포함하는 경화성 석고 조성물이 또한 본 명세서에 기재된다. 수성 아스팔트/왁스 에멀젼은 바람직하게는 물; 바람직하게는 약 1중량% 미만의 오일을 갖는 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스, 및/또는 파라핀 왁스 중 적어도 1종을 포함하는 왁스 성분; 바람직하게는 60 미만의 침투 등급을 갖는 아스팔트 성분; 및 적어도 1종의 유화제, 바람직하게는 탄화수소 수지 또는 크래프트 리그닌을 포함한다. 선택적 비누화제, 바람직하게는 알칼리 금속이 또한 포함될 수 있다.

석고 조성물은 에멀젼 및/또는 석고 슬러리에 첨가될 수 있는 상기 기재된 분산제(예를 들어, 리그노설폰산, 나프탈렌 설폰산 또는 이들의 조합물)를 선택적으로 포함할 수 있다. 당업계에 공지되거나 또는 개발된 다양한 강도 첨가제 및/또는 습윤 첨가제는 선택적 성분으로서 슬러리에 제공될 수 있다. 따라서, 석고 제형은 라텍스 또는 에멀젼 형태(단독으로 또는 조합으로 첨가됨) 내 비닐 아세테이트/에틸렌 공중합체(들)를 포함하는 적어도 제1 강도 첨가제(들) 및 습윤제 및/또는 계면활성제 중 하나 이상인 제2 첨가제를 포함할 수 있다. 습윤제 및/또는 계면활성제는 지방 알코올, 에톡실화된 알코올, 식물성 오일 에톡실레이트, 알킬 페놀 에톡실레이트, 1염기성 에스터, 실리콘 폴리에터, 알킬화된 피롤리돈, 아스팔텐 분산제, 아세틸렌 다이올, EO/PO 블록 공중합체, 폴리에틸렌 글라이콜, 폴리에틸렌 글라이콜(PEG) 에스터, 알킬벤젠설폰산, 알킬벤젠 설포네이트, 나트륨, 칼륨 및 아민 염, 나트륨 알킬화된 다이페닐 옥사이드 다이설포네이트, 산화아민, 아민 에톡실레이트, 알칸올아마이드, 방향족 설포네이트 나트륨 및 암모늄, 알코올 설페이트, 알코올 에터 설페이트, 에톡실화된 알코올 포스페이트 에스터, 에톡실화된 알코올 설페이트, 알킬 설포네이트 나트륨, 나트륨 알파 설포 메틸 에스터, 나트륨 다이알킬 설포숙시네이트 및 플루오로지방족 계면활성제를 포함하는 물질로부터 선택될 수 있다. 습윤제 및/또는 계면활성제는 독립적으로 또는 하나 이상의 재료의 배합물로 사용될 수 있다. 제1 및 제2 첨가제의 조합은 석고 제품, 예컨대 석고 제형에 대해 향상된 강도 및 더 양호한 접착력의 석고 코어 내에서 칼슘계 성분을 가지며, 따라서 보드 두께 전체적으로 향상된 강도를 제공하는 석고 벽판과 같은 석고 제품을 제공한다.

실시예

이제 예시적 수성 아스팔트/왁스 에멀젼이 다음의 비제한적 실시예에 대해 기재된다.

이 예에서, 시험 동안 이러한 에멀젼을 사용하여 연구실-크기 석고 보드와 마찬가지로 수성 아스팔트/왁스 에멀젼을 형성하였다. 물과 같은 액체 및 수성 아스팔트/왁스 에멀젼 및 어떤 다른 첨가제를 Waring(등록상표) 산업적 주방용 블렌더에 위치시켰다. 블렌더에 첨가한 수성 왁스 에멀젼의 양은 천 평방피트(thousand square feet: MSF)의 벽판 당 약 44 파운드(lbs) 또는 약 70 lbs의 수성 왁스를 갖는 벽판을 형성하기에 충분하였다. 그 다음에 회반죽을 전분 및 가속기(BMA-볼 밀 가속기)와 혼합하였다. 회반죽을 약 10초 동안 액체 중에 담근 다음, 블렌더를 약 15초 동안 중간 속도로 돌렸다. 얻어진 슬러리를 종이와 함께 어떤 형태로 쏟아부어서 12" X 12" 초기 설정을 만들고, 170℃에서 설정한 오븐에 이동시켰다. 18분 후, 보드를 뒤집고, 추가 18분 동안 건조시켰다. 그 다음에, 보드를 43℃에서 24시간 동안 건조시켰다. 6" X 6" 샘플을 그 다음에 보드의 중간으로부터 취하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 보드를 시험하여 그것의 수분 저항을 결정하였다.

그 다음에 6" X 6" 보드의 수분 저항을 ASTM C473에 의하여 측정하였다. 각각의 6" X 6" 보드를 칭량하였고, 2시간 동안 수 중에 담근 다음, 재칭량하였다. 담근 후 보드의 무게 증가%로서 각 보드의 수분 저항을 계산하였다. 따라서 더 높은 수분 저항을 지니는 보드는 더 낮은 수분 저항을 지니는 보드보다 덜 내수성이다.

비교 목적을 위해 44-lbs/MSF 및 70-lbs/MSF에서 상업적 에멀젼 Aqualite(등록상표) 70을 기준으로 두 대조군 샘플을 시험하였다. 표 1 및 2는 다양한 44-lbs/MSF 샘플과 비교한 44-lbs/MSF 대조군 샘플 및 관련된 수분 저항 결과를 나타낸다. 표 3은 탄화수소 수지를 함유하는 다양한 다른 70-lbs/MSF 샘플의 조성 및 관련된 수분 저항 및 점도 결과를 도시한다. 표 4는 다양한 70-lbs/MSF 샘플과 비교한 70-lbs/MSF 대조군 샘플을 나타내며, 이는 수분 저항 결과와 관련된다. 다양한 수성 아스팔트/왁스 에멀젼 성분 및 에멀젼 내 관련된 중량%를 또한 표에 나타낸다. 사용한 석고 유형은 ASTM C1936에 따라 제조한 표준 벽판 이었다. 사용한 전분은 상업적 전분, 벽판 결합제, Tate & Lyle제의 산업적-전분 개질제(Industrial Starch-Modified)였다.

놀랍게도, 7.1중량% 0-pen 아스팔트 및 17.6중량% 파라핀 탄화수소 왁스를 갖는 제형 G 및 2.68중량% 0-pen 아스팔트 및 17.6중량% 파라핀 탄화수소 왁스를 갖는 제형 AL, 및 7.6중량% 0-pen 아스팔트 및 17.6중량% 파라핀 탄화수소 왁스를 갖는 제형 CE를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는 일부 샘플에서 샘플의 수분 저항은 각각 아스팔트 성분을 함유하지 않는 대조군 샘플의 수분 저항보다 적다는 것을 발견하였다.

제2 실시예에서, 상기 기재한 ASTM C473 방법을 사용하여 물 저항 평가에 대해 수성 아스팔트/왁스 에멀젼을 형성하였다. 물을 약 98.9℃까지 가열하였다. KOH를 물에 첨가하였고, Vinsol(등록상표)을 용액 중에 용해시켰다. Vinsol의 용해 시, SMA 및 Indulin(등록상표) ISE을 첨가하였고, 균일하게 될 때까지 용액을 혼합하였다. 유동될 때까지 아스팔트를 개별적으로 가열하였다. 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스, 및 용융 파라핀을 유체 아스팔트에 첨가하였고, 균일하게 될 때까지 혼합하였다. 아스팔트/왁스 배합물을 물 배합물에 혼합하였고, 콜로이드 밀로 밀링시켰다. 내셔날 집섬 벌링턴 스투코(National Gypsum Burlington Stucco) 및 상기 기재한 ASTM C473 시험 방법을 사용하여 수분 내성이 7%가 된다는 것을 발견하였다. 표 5는 예시적 제형을 나타낸다.

성분	양(%)
비누화제(수산화칼륨(KOH))	0.28
몬탄 왁스	0.84
파라핀 탄화수소(파라핀 왁스(완전히 정련됨))	16.19
합성 몬탄 왁스	1.13
아스팔트 성분(0-침투)	10.56
SMA1000MA	1.13
에멀젼화제(Vinsol(등록상표) 수지)	0.01
에멀젼화제(Indulin(등록상표) ISE)	0.56
물	69.3
표 값은 달리 구체화되지 않는다면 각각의 에멀젼 성분의 중량%에 대응된다.

제3 실시예에서, 상기 기재한 ASTM C473 방법을 사용하는 내수 평가에 대해 수성 아스팔트/왁스 에멀젼을 형성하였다. 제3 실시예에서, 다음의 방법을 사용하여 완전한 아스팔트 에멀젼을 형성하였다. 물을 약 98.9℃까지 가열하였다. KOH를 물에 첨가하였고, Vinsol(등록상표)을 용액 중에 용해시켰다. 아스팔트를 유동될 때까지 개별적으로 가열하였다. 검로진을 아스팔트로 용융시켰고, 균일하게 될 때까지 혼합하였다. 아스팔트 배합물을 콜로이드 밀 내에서 물 배합물과 혼합하였고, 용기에 저장하였다. 예시적 아스팔트 에멀젼은 60 cps의 점도, 58.6% 고체, 및 12.5의 pH를 가진다는 것을 발견하였다. 표 6은 완전한 아스팔트 에멀젼에 대해 예시적 제형을 나타낸다.

성분	양(%)
비누화제(수산화칼륨(KOH))	0.5
아스팔트 성분(0-침투)	57.02
에멀젼화제(Vinsol(등록상표) 수지)	1.08
검 로진	.29
물	41.1
표 값은 달리 구체화되지 않는다면 각각의 에멀젼 성분의 중량%에 대응된다.

다음의 예시적 방법을 사용하여 완전한 왁스 에멀젼을 형성하였다. 물을 약 93.3℃까지 가열하였다. KOH를 물에 첨가하고, 폴리비닐 알코올(PVOH)을 용액 중에 용해시켰다. PVOH의 용해시, SMA 및 리그나설포네이트를 첨가하였고, 균일하게 될 때까지 첨가하였다. 별도로, 파라핀 왁스를 용융될 때까지 가열하였다. 그 다음에 용융 왁스를 파라핀으로 용융시켰고, 균일하게 될 때까지 혼합하였다. 왁스 배합물을 콜로이드 밀 중에서 물 배합물과 혼합하였고, 용기 중에 저장하였다. 예시적 왁스 에멀젼이 160 cps의 점도, 43.95% 고체 및 11.62의 pH를 가진다는 것을 발견하였다. 표 7은 완전한 왁스 에멀젼에 대해 예시적 제형을 나타낸다.

성분	양(%)
비누화제(수산화칼륨(KOH))	0.5
몬탄 왁스	2.4
파라핀 탄화수소(파라핀 왁스(완전히 정련))	34.56
폴리비닐 알코올(PVOH)	1.86
SMA1000MA	1
리그나설포네이트 액체	1.5
물	58.18
표 값은 달리 구체화되지 않는다면 각각의 에멀젼 성분의 중량%에 대응된다.

고체 함량을 40%로 감소시키기 위해 아스팔트 에멀젼에 충분한 물을 첨가하였다. 그 다음에 아스팔트 에멀젼을 왁스 에멀젼에 30:70의 비(아스팔트 에멀젼 대 왁스 에멀젼)에서 균일하게 될 때까지 교반 하에 혼합하였다. 얻어진 아스팔트/왁스 에멀젼은 32 cps의 점도, 41.97% 고체 및 12.1의 pH를 가진다는 것을 발견하였다. 내셔날 집섬 벌링턴 스투코(National Gypsum Burlington Stucco)를 사용하고 및 상기 기재한 ASTM C473 시험 방법에 따라서 수분 내성이 6.84%가 된다는 것을 발견하였다.

제2 및 제3 실시예에서, 시험을 위해 이러한 에멀젼을 사용하여 연구실 크기 석고 보드와 마찬가지로 상기 기재한 수성 아스팔트/왁스 에멀젼을 형성하였다. 상기 기재한 수분 내성을 달성하는데, 사용한 수성 아스팔트/왁스의 양은 천 평방피트(MSF) 당 수성 아스팔트/왁스의 약 44 lbs를 갖는 벽판을 형성하기에 충분하였다.

상기 상술한 설명은 다양한 실시형태에 적용한 바와 같이 신규한 특징을 나타내고, 기재하며, 지적하지만, 예시된 장치 또는 알고리즘의 형태 및 상세한 설명에서 다양한 생략, 치환 및 변화가 개시내용의 정신으로부터 벗어나는 일 없이 만들어질 수 있다. 예를 들어, 성분 구성성분의 특정 백분율 및 비는 특정 예시적 실시형태에 대해 기재되지만; 다른 백분율 및 비가 사용될 수 있다. 그러나, 특정 공정이 기재되었지만, 다른 실시형태는 더 적은 또는 추가적인 언급을 포함할 수 있다. 인식하는 바와 같이, 본 명세서에 기재된 본 발명의 특정 실시형태는 본 명세서에 제시된 모든 특징 및 이점을 제공하지 않는 형태 내에 포함될 수 있는데, 일부 특징은 다른 것과 별개로 사용되거나 또는 실행될 수 있기 때문이다.

Claims

석고 제형에서 사용하기 위한 수성 왁스 에멀젼으로서,
적어도 약 50중량% 물;
약 15중량% 이상 내지 약 30중량% 이하의 왁스 성분;
약 7중량% 이상 내지 약 12중량% 이하의 아스팔트 성분; 및
약 1중량% 이상 내지 약 5중량% 이하의 적어도 1종의 유화제를 포함하되,
상기 왁스 성분은 파라핀 탄화수소, 및 천연 몬탄 왁스 및 합성 몬탄 왁스 중 하나 이상을 포함하고,
상기 아스팔트 성분 대 상기 파라핀 탄화수소의 비는 중량으로 약 0.1:1 내지 약 1:1의 범위에 있는 것인 수성 왁스 에멀젼.
석고 제형에서 사용하기 위한 수성 왁스 에멀젼으로서,
약 50중량% 이상 내지 약 75중량% 이하의 물;
약 10중량% 이상 내지 약 40중량% 이하의 왁스 성분;
약 5중량% 이상 내지 약 15중량% 이하의 아스팔트 성분; 및
약 0.5중량% 이상 내지 약 5중량% 이하의 적어도 1종의 유화제를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항에 있어서, 상기 에멀젼은 약 70중량%의 물; 약 21중량%의 상기 왁스 성분; 약 8중량%의 상기 아스팔트 성분; 및 약 1중량%의 상기 적어도 1종의 유화제를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 왁스 성분은 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스 및/또는 파라핀 탄화수소 중 적어도 1종을 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왁스 성분은 파라핀 탄화수소 및 몬탄 왁스를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왁스 성분은 몬탄 왁스를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왁스 성분은 몬탄 왁스 및 합성 몬탄 왁스를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왁스 성분은 합성 몬탄 왁스이고, 상기 합성 몬탄 왁스는 정상 α-올레핀 왁스, 증류 또는 박리를 통한 산화 및/또는 정련에 의해 개질된 약 20개 이상의 탄소 원자의 탄소쇄 길이의 올레핀 왁스, 천연 또는 합성 카나우바 왁스, 팜 왁스, 피셔-트롭시(Fischer-Tropsch) 왁스, 밀랍, 폴리에틸렌 왁스, 폴리머 알켄, 산화된 폴리에틸렌 왁스 및 이들의 혼합물, 배합물 및 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왁스 성분은 파라핀 탄화수소를 포함하고, 상기 파라핀 탄화수소는 약 40℃ 내지 약 80℃의 융점을 갖는 파라핀 왁스인 것인 수성 왁스 에멀젼.
제9항에 있어서, 상기 파라핀 왁스는 약 1중량% 이하의 오일을 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제10항에 있어서, 상기 파라핀 왁스는 약 0.5중량% 이하의 오일을 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에멀젼은 약 0.5중량% 이상 내지 약 5중량% 이하의 몬탄 왁스; 약 0.1중량% 이상 내지 약 5중량% 이하의 합성 몬탄 왁스; 및 약 5중량% 이상 내지 약 30중량% 이하의 파라핀 탄화수소를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에멀젼은 약 1중량% 이상 내지 약 4중량% 이하의 몬탄 왁스; 약 0.25중량% 이상 내지 약 3중량% 이하의 합성 몬탄 왁스; 및 약 10중량% 이상 내지 약 30중량% 이하의 파라핀 탄화수소를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에멀젼은 약 1.5중량% 이상 내지 약 3중량% 이하의 몬탄 왁스; 약 0.5중량% 이상 내지 약 1.5중량% 이하의 합성 몬탄 왁스; 및 약 15중량% 이상 내지 약 25중량% 이하의 파라핀 탄화수소를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에멀젼은 약 2중량%의 몬탄 왁스; 약 1중량%의 합성 몬탄 왁스; 및 약 18중량%의 파라핀 탄화수소를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왁스 성분은 파라핀 탄화수소를 포함하고, 상기 아스팔트 성분 대 상기 파라핀 탄화수소의 상기 비는 중량으로 약 0.1:1 내지 약 1:1인 것인 수성 왁스 에멀젼.
제16항에 있어서, 상기 아스팔트 성분 대 상기 파라핀 탄화수소의 상기 비는 중량으로 약 0.4:1인 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아스팔트 성분은 약 60 이하의 침투 등급(penetration grade)을 갖는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아스팔트 성분은 약 20 이하의 침투 등급을 갖는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아스팔트 성분은 약 0 이상 내지 약 10 이하의 침투 등급을 갖는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 1종의 유화제는 탄화수소 수지, 크래프트 리그닌(Kraft lignin), 스타이렌 말레산 무수물, 및/또는 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물을 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 1종의 유화제는 수지 및/또는 크래프트 리그닌을 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제22항에 있어서, 폴리(페놀레이트 카복실레이트) 수지, 탄화수소 수지, 열경화성 수지 및 이들의 배합물 중 하나 이상을 포함하며, 상기 크래프트 리그닌은 톨유 지방산계 아미도아민 및 이의 배합물을 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제23항에 있어서, 상기 에멀젼은 약 0.5중량%의 상기 폴리(페놀레이트 카복실레이트) 수지 및 약 0.6중량%의 상기 열경화성 수지를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 1종의 유화제는 스타이렌 말레산 및/또는 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물을 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제25항에 있어서, 상기 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물은 폴리에틸렌 그래프트 말레산 무수물인 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 비누화제를 더 포함하되, 상기 에멀젼은 약 5중량% 미만의 상기 비누화제를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 비누화제를 더 포함하되, 상기 에멀젼은 약 0.1중량% 이상 내지 약 3중량% 이하의 비누화제를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제28항에 있어서, 상기 에멀젼은 약 0.5중량%의 상기 비누화제를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼.
제29항에 있어서, 상기 비누화제는 알칼리 금속인 것인 수성 왁스 에멀젼.
제2항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 안정제 및/또는 분산제를 더 포함하는 수성 왁스 에멀젼.
수성 왁스 에멀젼을 제조하는 방법으로서,
아스팔트 및 왁스 성분을 포함하는 제1 에멀젼 성분을 제공하는 단계;
물 및 적어도 1종의 유화제를 포함하는 제2 에멀젼 성분을 제공하는 단계;
제1 및 제2 에멀젼 성분의 각각을 가열하는 단계;
제1 에멀젼 성분과 제2 에멀젼 성분을 조합하여 에멀젼 용액을 형성하는 단계; 및
에멀젼 용액을 에멀젼화하여 수성 왁스 에멀젼을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 아스팔트 성분은 약 60 미만의 침투 등급을 갖는 것인, 수성 왁스 에멀젼의 제조방법.
제32항에 있어서, 약 70℃ 초과에서 상기 제1 및 제2 에멀젼 성분을 가열하는 단계를 더 포함하는, 수성 왁스 에멀젼의 제조방법.
제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 아스팔트는 약 0 이상 내지 약 10 이하의 침투 등급을 가지며, 상기 왁스 성분은 약 1중량% 이하의 오일을 갖는 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스, 및/또는 파라핀 왁스를 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼의 제조방법.
수성 왁스 에멀젼을 제조하는 방법으로서,
아스팔트를 포함하는 제1 에멀젼 성분을 제공하는 단계;
물 및 적어도 1종의 유화제를 포함하는 제2 에멀젼 성분을 제공하는 단계;
각각의 상기 제1 및 제2 에멀젼 성분을 가열하는 단계;
상기 제1 에멀젼 성분과 상기 제2 에멀젼 성분을 조합하여 제1 에멀젼 용액을 형성하는 단계;
상기 제1 에멀젼 용액을 에멀젼화하여 완전한 아스팔트 에멀젼을 형성하는 단계를 포함하는, 완전한 아스팔트 에멀젼을 형성하는 단계;
왁스 성분을 포함하는 제3 에멀젼 성분을 제공하는 단계;
물 및 적어도 1종의 유화제를 포함하는 제4 에멀젼 성분을 제공하는 단계;
상기 제3 및 상기 제4 에멀젼 성분의 각각을 가열하는 단계;
상기 제3 에멀젼 성분과 상기 제4 에멀젼 성분을 조합하여 제2 에멀젼 용액을 형성하는 단계;
상기 제2 에멀젼 용액을 에멀젼화하여 완전한 왁스 에멀젼을 형성하는 단계를 포함하는, 완전한 왁스 에멀젼을 형성하는 단계; 및
상기 완전한 아스팔트 에멀젼과 상기 완전한 왁스 에멀젼을 배합하여 상기 수성 왁스 에멀젼을 만드는 단계를 포함하는, 수성 왁스 에멀젼의 제조방법.
제35항에 있어서, 상기 아스팔트는 약 60 이하의 침투 등급을 갖는 것인 수성 왁스 에멀젼의 제조방법.
제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 아스팔트는 약 0 이상 내지 약 10 이하의 침투 등급을 갖는 것인 수성 왁스 에멀젼의 제조방법.
제35항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 왁스 성분은 약 1중량% 이하의 오일을 갖는 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스, 및/또는 파라핀 왁스 중 적어도 1종을 포함하는 것인 수성 왁스 에멀젼의 제조방법.
경화성(settable) 석고 조성물로서,
물을 포함하는 석고 슬러리; 및
약 40중량% 이상의 물;
약 5중량% 이상 내지 약 50중량% 이하의 왁스 성분;
약 3중량% 이상 내지 약 18중량% 이하의 아스팔트 성분; 및
약 0.2중량% 이상 내지 약 10중량% 이하의 적어도 1종의 유화제를 포함하는 수성 왁스 에멀젼을 포함하는, 경화성 석고 조성물
제39항에 있어서, 상기 아스팔트 성분은 약 60 이하의 침투 등급을 가지며, 상기 왁스 성분은 약 1중량% 이하의 오일을 갖는 몬탄 왁스, 합성 몬탄 왁스, 및/또는 파라핀 왁스 중 적어도 1종을 포함하는 것인, 경화성 석고 조성물
제39항 또는 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 1종의 유화제는 적어도 1종의 수지, 크래프트 리그닌, 스타이렌 말레산 무수물, 및/또는 폴리올레핀 말레산 그래프트 무수물을 포함하는 것인, 경화성 석고 조성물.
제39항 또는 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 알칼리 금속을 더 포함하는 것인, 경화성 석고 조성물.