KR20150085519A

KR20150085519A - 불균일하게 치환된 카르복시메틸셀룰로스를 사용한 레디-믹스 조인트 화합물

Info

Publication number: KR20150085519A
Application number: KR1020157014851A
Authority: KR
Inventors: 토마스 제이. 포들라스
Original assignee: 허큘레스 인코포레이티드
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-07-23
Also published as: JP2016509073A; US20140135420A1; RU2015121805A; IN2015DN03937A; BR112015010678A2; EP2917288A1; MX2015005881A; WO2014074696A1; CN104837935A

Abstract

본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)은 일반적으로 레디-믹스 조인트 화합물(ready-mix joint compound)에서 사용하기 위한 카르복시메틸셀룰로스(CMC)계에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)은 레디-믹스 조인트 화합물을 위한 효율적인 증점제 및 레올로지 개질제로서 사용하기 위한 불균일하게 치환된 ("블로키(blocky)") CMC계, 및 조인트 화합물을 개선시키기 위해서 감소된 양의 점토를 사용하는 것에 관한 것이다.

Description

불균일하게 치환된 카르복시메틸셀룰로스를 사용한 레디-믹스 조인트 화합물 {READY-MIX JOINT COMPOUNDS USING NON-UNIFORMLY SUBSTITUTED CARBOXYMETHYLCELLULOSE}

관련 출원의 교차 참조

본 출원은 2012년 11월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 61/724,328의 35 U.S.C. 119 (e) 하의 이익을 청구하며, 그의 전문은 본원에 참조로 명백히 포함된다.

발명의 배경

1. 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 분야

2. 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 배경 및 응용가능한 측면

월보드(wallboard)는 일반적으로 건물 벽의 스터딩(studding)에 못으로 박히거나, 나사로 박히거나 또는 접착제로 고정된 큰 패널에 설치된다. 월보드의 부분들이 함께 접하는 조인트는 조인트 화합물로 피복되고, 섬유유리 또는 종이 보강 테이프가 조인트 화합물 내에 삽입되고, 이어서 건조된다. 조인트 화합물이 건조되면, 조인트 화합물의 제2 적용물이 조인트 위에 적용되고, 건조된다. 조인트 화합물의 코팅이 또한 적용되어 월보드 내의 못 대가리 또는 나사 또는 임의의 틈(crack)을 피복하고, 건조된다. 조인트 화합물이 건조된 후, 조인트 및 못 또는 나사의 피복은 약하게 사포질되고, 이어서 벽은 장식 재료, 예컨대 페인트로 마감된다.

전형적으로, 조인트 화합물은 결합제, 증점제계(thickener system), 충전제, 물, 살생물제, 점토 및 운모를 함유한다. 이러한 조인트 화합물은 레디-믹스, 건식 유형 조성물이다. 물 및 충전제는 조인트 화합물 중에서 가장 큰 중량%를 차지하는 성분이다. 조인트 화합물은 전통적인 유형인 보통 중량 화합물 또는 경량 화합물일 수 있다. 보통 중량 조인트 화합물은 약 12 내지 약 15 파운드/갤론 (ppg) (1.55 내지 1.65 g/cc)의 중량을 갖지만, 경량 조인트 화합물은 약 7 내지 약 11 ppg (0.9 내지 1.2 g/cc)의 중량을 갖는다.

비이온성 셀룰로스 에테르가 조인트 화합물을 위한 전형적이고 역사적인 증점제이다. 이러한 셀룰로스 에테르에는 특히 수-불용성 메틸히드록시프로필셀룰로스 (MHPC), 메틸히드록시에틸셀룰로스 (MHEC), 소수성으로 개질된 히드록시에틸셀룰로스 (HMHEC), 히드록시에틸셀룰로스 (HEC) 및 에틸히드록시에틸셀룰로스 (EHEC), 및 그들의 블렌드가 포함된다.

조인트 화합물에서 사용되는 셀룰로스 에테르는 조인트 화합물의 점도를 증가시키고, 충분한 수분 보유성을 제공하고, 트라월링된(troweled) 조인트 화합물이 제어되는 속도로 월보드 및 테이프 기재를 습윤시켜서 기재로의 화합물의 투과가 일어나게 하는 기능을 할 수 있다. 이어서, 건조 시, 조인트 화합물, 월보드 및 종이 테이프 간의 강한 접착 결합이 성취된다. 셀룰로스 에테르는 또한 조인트 화합물의 레올로지 특성을 제어하여, 사용자가 화합물을 적용하고 트라월링하는 것을 더 용이하게 하여 기재 상에 매끄럽고, 균질한 표면을 형성하게 한다.

카르복시메틸셀룰로스 (CMC)는 상기 증점제에 비해서 개선된 것일 수 있다. 다른 셀룰로스 에테르, 특히 메틸셀룰로스는 공기를 연행(entraning)한다. 이것은 종종 구멍 형성(pocking) (분화구 형성(cratering)) 및 균열(cracking)을 유발하여, 코팅의 재작업이 필요하다. 히드록시에틸셀룰로스 또한 공기를 포획하여, 유사한 문제점을 유발한다. 그러나, 그의 이온성 특징 및 높은 표면/계면 장력으로 인해서, CMC는 공기 연행 또는 포획을 유발하지 않기 때문에, 우수한 접착제인 것이 공지되어 있다. 또한, CMC는 매끄러운 레올로지를 제공하고, 특히 쉽게 스프레딩가능(spreadable)하다.

레디-믹스 조인트 화합물은 전형적으로 라텍스 또는 다른 결합제, 분쇄 탄산칼슘, 아타풀자이트 또는 다른 점토, 운모 및 탈크를 함유하는데, 이들은 CMC와 쉽게 상호작용하여, CMC를 침전시키는 예를 들어, Mg² ⁺ 및 Ca² ⁺를 비롯한 양이온 종의 공급원이다. 이러한 반응은 줄이 가있고, 탄성이고, 작거나, 분산되지 않거나, 수화되지 않거나 또는 부분적으로 수화된 CMC-금속 양이온 착물 및 가능하게는 다른 덩어리진 고체를 함유하는 허용가능하지 않은 조인트 화합물을 유발한다. 이러한 현상은, 조인트 화합물 성분이 함께 혼합될 때 초기에 발생되거나 또는 조인트 화합물이 포장된 후의 시기에 발생될 수 있다. 이것이 CMC가 조인트 화합물 증점제로서 거의 사용되지 않는 이유이다.

매우 제한된 조건 하에서, CMC는 조인트 화합물 증점제로서 기능하도록 제조될 수 있고, 통상적으로는 다른 전형적인 조인트 화합물 증점제가 현재 사용되는 것보다 더 높은 농도의 CMC가 사용된다. 사용되는 CMC는 수불용성이거나 또는 수용성이다. 예를 들어, 0.6 중량% 이상의 가용성 CMC가 사용될 수 있다. 이에 비해서, 사용되는 보통 중량 조인트 화합물에서 전형적인 증점제는 약 0.35 내지 0.4 중량% 범위이다.

아타풀자이트 점토가 필요한 점도 및 두께를 제공하는, 조인트 화합물 중의 표준 요변성제(thixotrope)이고, 이것이 없이는 조인트 화합물은 기재 상에서 스프레딩되고, 유지되는 것이 불가능하지는 않지만 어려울 것이다. 아타풀자이트는 주로 북아메리카에서만 발견된다. 아타풀자이트가 존재하지 않으면, 조인트 화합물은 두꺼운 페인트의 유동 특성을 가질 것이다. 즉, 월보드에 측정가능한 두께로 적용될 때 유동할 것이다.

천연 생성물인 아타풀자이트는 조인트 화합물 특성에 영향을 주는 가변적인 조성을 갖는다. 따라서, 이러한 점토는 종종 배치-대-배치 기준으로 시험되고, 표준화되어야 한다. 이러한 이유 및 다른 이유로 인해서, 점토에 대한 적합한 대체품을 찾으려는 시도가 있었지만, 매우 제한적으로 성공하였다.

상세한 설명

본 발명의 개념(들)의 적어도 하나의 실시양태를 예시적인 도면, 실험, 결과 및 실험실 절차에 의해서 상세하게 설명하기 전에, 본 발명의 개념(들)은 그의 응용이 하기의 설명에서 언급되거나 또는 도면, 실험 및/또는 결과에 나타내어진 구성성분의 구성 및 배열의 상세사항으로 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명의 개념(들)은 다른 실시양태가 가능하거나, 또는 다른 방식으로 실시되거나 수행되는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 명세서에서 사용된 표현은 가장 넓은 가능한 범주 및 의미를 제공하고자 함이고, 실시양태는 철저하지 않은 예시를 의미하고자 함이다. 또한, 본 명세서에서 사용된 어법 및 용어는 설명의 목적이며, 제한으로서 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다.

본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 본 발명에 개시되고, 청구된 본 발명의 개념(들)과 관련하여 사용된 과학 용어 및 기술 용어는 본 기술 분야의 숙련인에게 일반적으로 이해되는 의미를 가져야 한다. 추가로, 내용에 의해서 달리 요구되지 않는 한, 단수 용어는 복수를 포함해야 하고, 복수 용어는 단수를 포함해야 한다. 일반적으로, 본 명세서와 관련하여 사용된 명명법 및 본 명세서에 기재된 화학 기술에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 널리 공지되고, 일반적으로 사용되는 것이다. 반응 및 정제 기술은 제조자의 설명서에 따라서 또는 본 기술 분야에서 일반적으로 성취되는 바와 같이 또는 본 명세서에 기재된 바와 같이 수행한다. 본 명세서에 기재된 분석 화학, 합성 유기 화학 및 의약 및 제약 화학과 관련되어 사용된 명명법 및 이들 분야의 실험 절차 및 기술에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 널리 공지되고, 일반적으로 사용되는 것이다. 표준 기술은 화학 합성법, 화학 분석법, 제약 제제, 제형 및 전달, 및 환자의 치료를 위해서 사용된다.

본 명세서에 언급된 모든 특허, 공개 특허 출원 및 비특허 간행물은 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)이 속한 기술 분야의 숙련인의 기술 수준을 나타낸다. 본 출원의 임의의 부분에 참조된 모든 특허, 공개 특허 출원 및 비특허 간행물은, 각각의 개별 특허 또는 간행물이 구체적이고 개별적으로 참고로 포함되는 것처럼 동일한 정도로 그의 전문이 참고로 명백히 본 명세서에 포함된다.

본 발명에 개시되고 청구된 조성물 및/또는 방법 모두는 본 개시물에 비추어 과도한 실험 없이 제조되거나 실시될 수 있다. 본 발명의 조성물 및 방법이 바람직한 실시양태와 관련하여 기술되어 있지만, 본 명세서에 기재된 조성물 및/또는 방법, 및 방법의 단계 또는 방법의 단계 순서는 본 발명의 개념, 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 변경될 수 있음이 본 기술 분야의 숙련인에게 자명할 것이다. 본 기술 분야의 숙련인에게 자명한 모든 그러한 유사한 치환 및 개질은 첨부된 청구범위에 의해서 정의된 바와 같은 본 발명의 개념(들)의 사상, 범주 및 개념에 속하는 것으로 여겨진다.

본 개시물에 따라서 사용되는 바와 같이, 달리 언급되지 않는 한, 하기 용어는 하기 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다.

청구범위 및/또는 명세서에서 용어 "포함하는"과 함께 사용되는 경우, 단수 표현의 사용은 "하나"를 의미할 수 있지만, 그것은 또한 "하나 이상", "적어도 하나" 및 "하나 또는 하나 초과"의 의미와 일치한다. 청구범위에서 용어 "또는"의 사용은 택일 만을 지칭하는 것을 명백하게 나타내거나 또는 택일이 상호 배타적이지 않는 한, "및/또는"을 의미하는데 사용되지만, 본 개시물은 단지 택일 만을 지칭하는 정의 및 "및/또는"을 지칭하는 정의를 지지한다. 본 출원 전체에서, 용어 "약"은 값이 장치에 대한 오차의 내재하는 변수를 포함함을 나타내는데 사용되고, 방법이 그 값 및/또는 연구 대상 중에 존재하는 변수를 결정하는데 사용된다. 용어 "적어도 하나"의 사용은 하나뿐만 아니라 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 100 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 하나를 초과하는 임의의 양을 포함하는 것이 이해될 것이다. 용어 "적어도 하나"는 이것이 수식하는 용어에 따라서 최대 100 또는 1000 이상으로 확장될 수 있고, 또한 더 큰 한계값이 또한 만족스러운 결과를 도출할 수 있기 때문에, 100/1000의 양은 제한으로 간주되어서는 안된다. 또한, 용어 "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"는 X 단독, Y 단독, 및 Z 단독, 뿐만 아니라 X, Y 및 Z의 임의의 조합을 포함하려는 의도일 것이다.

본 명세서 및 청구범위(들)에서 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하는" (및 포함하는의 임의의 형태, 예컨대 "포함한다" 및 "포함하다"), "갖는" (및 갖는의 임의의 형태, 예컨대 "갖는다" 및 "가진다") "포함하고 있는" (및 포함가고 있는의 임의의 형태, 예컨대 "포함하고 있다") 또는 함유하는 (및 함유하는의 임의의 형태, 예컨대 "함유한다" 및 "함유하다")는 포함하거나 또는 개방형이고, 추가의 언급되지 않은 요소 또는 방법 단계를 제외시키지 않는다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 "또는 그들의 조합"은 그 용어 앞에 열거된 아이템의 모든 순열 및 조합을 지칭한다. 예를 들어, "A, B, C, 또는 그들의 조합"은 A, B, C, AB, AC, BC, 또는 ABC 중 적어도 하나를 포함하려는 의도이며, 특정 내용에서 순서가 중요하면, 또한 BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC, 또는 CAB를 포함하려는 의도이다. 이러한 예에 계속해서, 하나 이상의 아이템 또는 용어의 반복을 함유하는 조합, 예컨대 BB, AAA, MB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB 등이 명백히 포함된다. 본 기술 분야의 숙련인은 내용으로부터 달리 자명하지 않는 한, 전형적으로 임의로는 조합된 아이템 또는 용어의 수에 대해서는 제한이 없음을 이해할 것이다.

본 명세서는 레디-믹스 조인트 화합물 및 조인트 화합물을 개선시키기 위해서 감소된 양의 점토를 사용하는 것을 개시한다. 구체적으로, 레디-믹스 조인트 화합물은 결합제, 불균일하게 치환된 CMC, 충전제, 물, 살생물제 및 아타풀자이트 점토를 포함한다. 또한, 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 CMC계로 농후화된 조인트 화합물은 매우 우수한 작업능력 및 물 보유성을 갖는다.

본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 불균일하게 치환된 CMC는 킬란트와 함께 사용될 수 있다. 킬란트의 예에는 시트르산, 타르타르산, 글루콘산, 말레산, 5-술포살리실산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 트리아미노트리에틸아민, 트리에탄올아민, 아세틸아세톤, 살리실알데히드, 폴리에틸렌이민, 및 폴리포스페이트, 예컨대 헥사메타인산이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 임의의 이론에 얽매이고자 함은 아니지만, 이러한 킬란트는 전형적인 조인트 화합물에서 발견되는 저분자량 양이온 종과 킬레이팅하여, CMC가 침전되어 CMC-금속 이온 착물을 형성하는 것을 방지하는 기능을 할 수 있다고 여겨진다.

일부 예에서, 알루미늄 또는 다른 다가 양이온의 공급원이 레디-믹스 조인트 화합물에 첨가될 수 있다. 다가 양이온에는 2가 아연, 망가니즈, 제1 철 이온, 제2 구리 이온, 및 3가 크로뮴이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. CMC 카르복실 기와의 Al⁺³ 착물이 중합체의 가교를 제어하여 농후화시키고, 화합물의 레올로지를 조절한다고 생각된다. 비제한적인 일 실시양태에서, 알루미늄 이온은 황산알루미늄일 수 있다.

조인트 화합물의 제조 동안, 비제한적인 일 실시양태에서 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 CMC계는 가용성이긴 하지만, 성분을 블렌딩하는데 필요한 시간 이내에 용해될 수 없다. 이러한 팽윤 특성이 즉시 가용성인 CMC에 비해서 개선된 점도 증강 효율을 유발한다. 놀랍게도, 팽윤된 상태의 CMC가 요변성제로서 작용할 수 있고, 점토의 일부를 제거하게 하고, 필요한 레올로지 특성을 보유하게 한다는 것을 발견하였다. 또한, 놀랍게도, 특정 제제에 따라서, 점토의 전부가 제거될 수 있다는 것을 발견하였다.

점토는 조인트 화합물의 총 중량을 기준으로 전형적으로 약 1.5 내지 2.5 중량%의 수준으로 사용되고, 경량 생성물 중에서는 더 많은 양으로 사용된다. 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 CMC는, 특히 아타풀자이트 점토 수준이 전형적인 사용 수준보다 적어도 약 50% 미만, 바람직하게는 전형적인 산업적으로 허용되는 사용 수준에 비해서 약 75% 감소될 때 기능하도록 설계된, 라텍스-기재계 레디-믹스 조인트 화합물에서 개선된 성능을 제공할 수 있다.

보통 중량 조인트 화합물의 경우, 비제한적인 일 실시양태에서, 아타풀자이트 점토는 약 0 내지 약 1.25 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 또다른 비제한적인 실시양태에서, 아타풀자이트 점토는 약 0 내지 약 1.9 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 경량 조인트 화합물의 경우, 비제한적인 일 실시양태에서, 아타풀자이트 점토는 약 1.25 내지 약 1.75 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 또다른 비제한적인 실시양태에서, 아타풀자이트 점토는 약 0.6 내지 약 0.9 중량%의 양으로 존재할 수 있다.

또한, 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 CMC계는 충전된 계, 예컨대 레디-믹스 조인트 화합물에 혼입될 때, 시간에 따라서 용해되지 않을 것이고, 조인트 화합물은 적어도 약 6개월 동안 에이징 시 안정하게 유지된다. 약 1년의 안정성이 실현된다.

본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 불균일하게 치환된 CMC는 치환도 (DS)가 적어도 약 0.35이다. 비제한적인 일 실시양태에서, DS는 약 0.35 내지 약 1.4 범위이고. 또다른 비제한적인 실시양태에서, DS는 약 0.5 내지 약 0.9 범위이다. 또 다른 비제한적인 실시양태에서, DS는 약 0.6 내지 약 0.8 범위이다. 비제한적인 일 실시양태에서, 불균일하게 치환된 CMC는 아쿠알론(AQUALON)® CMC-7H4F-M (애쉬랜드 인크.(Ashland Inc.)로부터 입수가능함)이다.

블로키 CMC는, 블로키 CMC의 구조가 pH 증가에 의해서 보다 더 영향을 받는다는 점에서 다른 CMC와 상이하다. 예를 들어, 가용성 아쿠알론® CMC 7H4F-유형의 1% 용액은 1550 cps (30 rpm, 브록필드 점도계(Brookfield viscometer))의 점도를 갖는다. 동일한 조건 하에서 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 아쿠알론® CMC 7H4F-M은 3850 cps이고, 구조화되어 있다. 구조는 아쿠알론® CMC 7H4F-M 용액의 pH가 증가할 때 약화된다. 그 결과, pH가 약 10으로 상승하는 경우, 아쿠알론® CMC 7H4F-M은 용해되고, 이제 2560 cps의 점도를 갖는다. pH가 더 증가함에 따라서, 아쿠알론® CMC 7H4F-유형의 더 낮은 점도 접근이 관찰될 수 있다. 이에 비해서, CMC 용액은 넓은 pH 범위에 걸쳐서 일반적으로 그의 정상 점도를 유지하고, 10 초과의 pH에서 점도가 약간 감소한다.

조인트 화합물에서의 아쿠알론® CMC 7H4F-M의 성능, 및 pH 조정된 아쿠알론® CMC 7H4F-M의 성능은 매우 상이한데, 이것은 하기 표 1에 나타나 있다. CMC-함유 용액 또는 분산액 20 그램을 점도가 520 BU인 조인트 화합물 300 그램에 첨가하였다. 300 그램을 또한 물로 희석하여 CMC의 효과를 예증하였다.

레디-믹스, 건식 유형 조인트 화합물에서 일반적으로 사용되는 결합제는 라텍스 에멀젼, 예를 들어 산성인 폴리비닐 알콜, 에틸렌 비닐 아세테이트 라텍스, 또는 폴리(비닐 아세테이트) 라텍스이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 수지성 결합제는 건조 시 목적하는 생성물을 형성하도록 그의 적절한 위치에 다른 성분을 보유하는 얇은 매트릭스를 형성하는 응착제(coalescent agent)이다. 따라서, 결합제는 조인트 화합물에서 필수적인 성분이다. 다른 재료가 결합제로서 사용될 수 있고, 이것에는 전분, 카제인, 폴리아크릴아미드, 및 아크릴아미드와 아크릴산의 공중합체가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 일반적으로, 라텍스 결합제는 약 1 중량%의 하한 내지 약 3 중량%의 상한의 범위이다. 비제한적인 일 실시양태에서, 라텍스 결합제는 조인트 화합물의 총 중량을 기준으로 약 2.5 중량%이다.

살생물제는 조인트 화합물에서 중요한 성분이다. 이것은 보관 수명(shelf life)을 증가시키고, 화합물이 못쓰게 되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 살생물제는 미생물, 예컨대 곰팡이, 세균, 진균이 화합물 및 또한 이것이 사용되는 건축 구조의 벽에서 성장하는 것을 방지할 수 있다.

2종의 효과적인 산업적으로 허용되는 살생물제의 예는 토레이 케미컬 코프(Troy Chemical Corp)에서 제조된 넓은 범위의 살생물제인 메르갈(Mergal)® 174, 2[(히드록시메틸)아미노]에탄올; 및 아크 케미컬즈, 인크(Arch Chemicals, Inc)에서 제조된 다목적 살생물제인 프록셀(Proxel)™ GXL 제품, 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온일 수 있다.

다른 살생물제에는 구리 옥신, 아연 스테아레이트, 칼슘 보레이트, 아연 보레이트, 바륨 보레이트, 아연 오마딘, 아연 오마딘/아연 옥시드 믹스, 2,5-디메틸-1,3,5-티아디아지난-2-티온 (티온), 2-n-옥틸-4-이소티아졸린-3-온 (옥틸리논), 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 헥사히드로-1,3,5-트리에틸-2-트리아진, 5-브로모-5-니트로-1,3-디옥산, 2-(히드록시메틸)아미노-에탄올, 2-(히드록시메틸)아미노-2-메틸프로판올, α-벤조일-α-클로로포름알독심, 벤질브로모아세테이트, p-클로로-m-크실레놀, 비스-(2-히드록시-5-클로로페닐)술피드, p-톨릴디아이오도메틸술폰, 3-아이오도-2-프로피닐부틸카르바메이트, 비스-(2-히드록시-5-클로로페닐) 메틸렌, 디프로필아민 에테르, 도데실아민, 및 1-(3-클로로알릴)-3,5,7-트리아자-1-아조니아아다만탄 클로라이드가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

살생물제는 화합물의 총 중량을 기준으로 일반적으로 약 0.05의 하한 내지 약 1 중량%의 상한 범위의 양으로 존재할 수 있다.

충전제 또한 조인트 화합물에서 중요한 성분이다. 이것은 조인트 화합물에 바디(body)을 부가하려는 목적으로 제공되며, 화합물을 경제적이게 하고, 화합물의 pH를 제어한다. 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)에서 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있는 종래의 충전제에는 탄산칼슘, 황산칼슘 2수화물 (석고), 및 돌로마이트성 석회석이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 개방 시간 및 균열 및 다른 조인트 화합물 특성을 양호하게 제어하기 위해서 황산칼슘 반수화물(hemihydrate) (소석고(plaster of Paris))이 다른 충전제의 존재 하에서 부 구성성분으로서 사용될 수 있다.

비제한적인 일 실시양태에서, 충전제는 미세하게 분쇄된 탄산칼슘일 수 있다. 충전제는 무수 분말일 수 있고, 이것은 통상적으로 조인트 화합물의 중량을 기준으로 적어도 약 45 중량%를 차지한다. 비제한적인 일 실시양태에서, 충전제는 약 45 내지 약 65 중량% 범위이다. 충전제는 약 8 내지 약 10의 화합물의 목적하는 pH를 제어하고, 성취하기 위해서 사용될 수 있다. 충전제가 pH의 적절한 조정을 제공할 수 없으면, 필요한 경우, pH 개질제가 또한 첨가될 수 있다.

조인트 화합물에 일반적으로는 약 300 내지 약 700 브라벤더 단위(Brabender unit) 범위의 점도를 제공하기 위해서 물이 조인트 화합물의 무수 성분에 첨가될 수 있다. 무수 성분들이 현장(on site)에서 혼합되는 경우, 레디-믹스 조인트 화합물 또는 습윤된 조인트 화합물을 형성하기 위해서 첨가되는 물의 양은 목적하는 점도에 좌우될 것이다.

아타풀자이트 이외에, 다른 점토가 또한 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)에 사용될 수 있다. 적합한 점토는 점토 재료의 군을 구성하는 알칼리류, 알칼리 토류 및 철을 통상적으로 함유하는 함수성(hydrous) 알루미늄 실리케이트의 천연 물질, 미립자 물질, 거친 결정질 물질 중 임의의 것일 수 있다. 점토의 예에는 세피올라이트(sepiolite), 몬모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 일라이트(illite), 및 카올린이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

레디-믹스 조인트 화합물은 다른 비이온성 증점제 및/또는 음이온성 증점제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 비이온성 증점제에는 메틸히드록실에틸 셀룰로스 (MHEC), 히드록시에틸 셀룰로스 (HEC), 히드록시메틸 히드록시에틸 셀룰로스 (HMHEC), 및 에틸히드록시에틸 셀룰로스 (EHEC), 소수성으로 개질된 히드록시에틸셀룰로스, 히드록시프로필 메틸셀룰로스 (HPMC), 히드록시프로필 구아, 및 유도체 구아가 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

음이온성 증점제는 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)에 포함되지 않는 다른 CMC 제품을 포함할 수 있다. 다른 적합한 음이온성 증점제에는 가교 아크릴산-비닐 에스테르 공중합체, 나트륨 폴리아크릴레이트, 아크릴산/VP 크로스중합체(crosspolymer), 아크릴레이트/아미노아크릴레이트/C10-30 알킬 PEG-20 이타코네이트 공중합체, 아크릴레이트/스테아레트-20 이타코네이트 공중합체, 아크릴레이트/세테트-20 이타코네이트 공중합체, 데히드록산탄 검, 카프릴산/카프르산 트리글리세리드/나트륨 아크릴레이트 공중합체, 나트륨 폴리아크릴레이트/수소화 폴리데센/PPG-5 라우레트-5, 폴리아크릴아미드/C13-14/라우레트-7, 폴리아크릴레이트 13/폴리이소부텐/폴리소르베이트 20, 아크릴아미드 암모늄 아크릴레이트 공중합체/폴리이소부텐/폴리소르베이트 20, 나트륨 아크릴레이트/나트륨 아크릴로일디메틸 타우레이트 공중합체/폴리이소부텐/카프릴)-카프릴 글루코시드, 나트륨 아크릴레이트/나트륨 아크릴로일디메틸 타우레이트 공중합체/이소헥사데칸/폴리소르베이트 80, 히드록시에틸 아크릴레이트/나트륨 아크릴로일디메틸 타우레이트 공중합체/스쿠알란/폴리소르베이트 60, 히드록시에틸 아크릴레이트/나트륨 아크릴로일디메틸 타우레이트 공중합체/이소헥사데칸/폴리소르베이트 60, 카프릴산/카프르산 트리글리세리드/암모늄 아크릴로일디메틸타우레이트/베헤네트-25 메타크릴레이트 크로스중합체, 암모늄 아크릴로일디메틸-타우레이트/VP 공중합체, 카프릴산/카프르산 트리글리세리드/암모늄 아크릴로일디메틸타우레이트/베헤네트-25 메타크릴레이트 크로스중합체, 암모늄 아크릴로일디메틸타우레이트/베헤네트-25 메타크릴레이트 크로스중합체, 카프릴산/카프르산 트리글리세리드/암모늄 아크릴로일디메틸타우레이트/VP 공중합체/트리라우레트-4 포스페이트/폴리글리세릴-2 세스퀴이소스테아레이트, 나트륨 폴리아크릴레이트/C13-14 이소파라핀/트리데세트-6, 나트륨 폴리아크릴레이트/수소화 폴리데센/트리데세트-6, 및 소수성으로 개질된 알칼리 용해성 중합체 에멀젼이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

지역적인 선호도에 따라서, 다른 성분이 조인트 화합물에서 사용될 수 있다. 이러한 성분에는 공기 연행제(air entraining agent), 계면활성제, 보습제, pH 완충 염, 탈포제 및 그들의 혼합물이 포함될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

비제한적인 일 실시양태에서, 보통 중량 조인트 화합물은 약 0.35 내지 0.45 중량%의 CMC, (CMC를 기준으로) 약 3.1 내지 6.2 중량%의 시트르산, 및 임의로는 (CMC를 기준으로) 약 3 내지 5 중량%의 알루미늄 이온을 포함할 수 있다. 여기서, 알루미늄 이온은 VAE 라텍스의 존재 하에서 일반적으로 사용된다. 또다른 비제한적인 실시양태에서, 보통 중량 조인트 화합물은 약 0.4 중량%의 CMC, (CMC를 기준으로) 약 5 중량%의 시트르산, 및 임의로는 약 4 중량%의 알루미늄 이온을 포함할 수 있다.

비제한적인 일 실시양태에서, 경량 조인트 화합물은 약 0.4 내지 0.55 중량%의 CMC, (CMC를 기준으로) 약 3 내지 7 중량%의 시트르산, 및 (CMC를 기준으로) 약 3 내지 7 중량%의 알루미늄 이온을 포함할 수 있다. CMC의 양은 펄라이트(perlite)의 유형 및 양에 좌우된다. 또다른 비제한적인 실시양태에서, 경량 조인트 화합물은 약 0.45 중량%의 CMC, (CMC를 기준으로) 약 5 내지 6 중량%의 시트르산, 및 임의로는 약 5 내지 6 중량%의 알루미늄 이온을 포함할 수 있다.

시트르산은 시트르산 1수화물일 수 있고, 그의 입자 크기는 증점제의 입자 크기와 매칭될 수 있다. 알루미늄 이온은 황산알루미늄 16수화물일 수 있다. 비제한적인 일 실시양태에서, 황산 알루미늄 16수화물 분말이 사용될 수 있다.

시트르산 및 알루미늄 이온은 다른 무수 성분과 혼합될 수 있다. 이것은 또한 다른 성분에 첨가되기 전에 물 중에 미리 용해될 수 있다. 입자 크기 차이 및 다른 제제 변수가 그의 성능에 부정적으로 영향을 미치면, 상기 제안이 달라질 수 있다. 플랜트 조건이 허용하면, 예비 시험이 수행될 수 있다.

실험실에서 조인트 화합물을 제조하기 위해서 산업적으로 허용되는 기술이 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)에서 사용될 수 있다. 제한의 방식이 아닌 예로서, 모든 액체를 호바르트(Hobart) 혼합기가 장치된 용기에 넣을 수 있다. 고체 성분을 건식 블렌딩하고 (친밀히 혼합하지 않고, 레이어링(layering)하고), 호바르트 혼합기를 저속으로 구동하면서, 약 30초에 걸쳐서 액체에 첨가할 수 있다. 총 혼합 시간은 약 20분일 수 있고, 약 2분 및 약 5분 후에 중단시켜서 모든 재료를 긁어내어 더 효율적인 혼합을 수행한다. 화합물을 약 24시간 동안 평가된 용기에 넣는다.

하기 실시예는 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)을 예시하며, 달리 언급되지 않는 한, 부 및 백분율은 중량 기준이다. 각각의 실시예는 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)의 설명의 방식으로 제공되며, 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)을 제한하는 것이 아니다. 사실, 본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않으면서, 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)을 다양하게 개질하고, 변경시킬 수 있음은 본 기술 분야의 숙련인에게 자명할 것이다. 예를 들어, 일 실시양태의 일부로서 예시되거나 기재된 특징부가 또다른 실시양태에서 사용되어 추가의 다른 실시양태를 산출할 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시되고 청구된 본 발명의 개념(들)은 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주 내에 포함되는 바와 같은 이러한 개질 및 변경을 포함하고자 한다.

실시예

효소 가소분해

시판 엔도글루카나제 효소를 사용하여 특이적 효소 가수분해 후에 배출된 비치환된 안히드로글루코스(unsubstituted anhydroglucose) (UAG) 단위를 수득할 수 있다. 치환된 셀룰로스 블로크성(blockness) 및 측정의 추가 설명은 문헌 [Viriden et al., Biomacromolecules, 2009, 10, pp 522-529]에서 발견되며, 그의 전문은 참고로 본 명세서에 포함된다.

pH 6.0 (0.1 M)에서 포스페이트 완충액 상에서 효소 가수분해를 수행하였다. 샘플 (500 mg)을 1 mg의 정확도로 계량투입하였다. 완전히 용해될 때까지 샘플을 50 ml 포스페이트 완충액 중에 용해시켰다. 엔도-β-글루카나제 (EC 3.2.2.4) (메가짐(Megazyme) (아일랜드 브레이 소재)으로부터 입수가능한 바실루스, 아미올퀴파시엔스(Bacillus Amyloliquifaciens)) 35 U를 샘플 용액에 첨가하였다. 진탕기 내에서 40℃에서 24시간 동안 가수분해를 수행하였다. 디오넥스(Dionex) (미국 캘리포니아 서니베일 소재)로부터의 펄스화 전류법 검출기가 장치된 고성능 음이온 교환 크로마토그래피 (HPAEC-PAD)를 사용하여 배출된 비치환된 안히드로글루코스를 검출하였다.

효소 가수분해에 의한 UAG는 골격 셀룰로스 중합체 상의 카르복시메틸 치환기의 균일성의 지표이다. UAG 수가 클수록 일반적으로 덜 균일하게 치환된 CMC 또는 블로키 CMC에 상응하며, UAG 단위가 작을수록 더 균일하게 치환된 CMC에 상응한다.

하기 표 2는 각종 CMC에 대한 효소 분석법에 의한 비치환된 안히드로글루코스의 값을 열거한다.

조인트 화합물 점도의 측정

ASTM C474-67에 의해서 측정되는 브라벤더 단위 (B.U.)로 점도를 측정하였다. 브라벤더 VC-3A 모델 점도계를 사용하였다. 79 rpm이 산업 표준이다. 새그 내성(sag resistance) 또는 항복점을 측정하는 경우 10 rpm 점도를 사용하였다. 제조 후, 혼합 전, 및 혼합 후에 약 24시간 동안 측정을 수행하였다.

원료:

아타풀자이트 점토: 겔(Gel) B

운모: 4K

PVA 라텍스: CPS104, 포르보(Forbo)

VAE 라텍스: A526BP, 에어 프로덕츠(Air Products)

펄라이트: 실셀(SilCell) 3534, 실브리코(Silbrico)

보통 중량 조인트 화합물 특성

하기 표 3은 조인트 화합물 증점제/안정제로서의 아쿠알론® CMC 7H4F-M의 효과를 나타낸다. 점도, 접착력, 텍스쳐 및 평활도가 가장 주목할 만하게 주어지는 변수이다. CMC를 갖는 다른 조인트 화합물 특성은 MHEC를 사용하여 수득된 것 및 조인트 화합물을 위한 다른 종래의 증점제를 사용하여 수득된 것과 적어도 동일한 것을 발견하였다. 이러한 특성은 내균열성 및 구멍 형성 저항성(pock resistance), 수축성, 작업능력, 에이징에 따른 안정성, 및 개방 (작업) 시간이다.

달리 언급되지 않는 한, 표 3에 참고된 모든 조인트 화합물에 대해서 하기 성분이 공통적이다.

H₂O: 30.5 중량%

아타풀자이트 점토: 0.5 중량%

라텍스: 2.0 중량% PVA

증점제: 0.4 중량%

조인트 화합물을 제조하고, 포장하고, 24시간 동안 평가하였다. 600 내지 800 g의 양을 시험하고, 수동으로 교반한 후, 평가하였다.

* 0.016 중량%의 황산알루미늄 16수화물을 또한 함유함, 시트르산의 1.3배임

** 0 중량%의 아타풀자이트 점토

*** 50:50 블렌드

실시예 1은 대조군이며, 이것은 약 2 중량%의 아타풀자이트 점토를 함유하고, 애쉬랜드 제품인 쿨미날® MHEC 35000P1R로 농후화되었다.

실시예 2 및 3은 시트르산 없이 CMC를 사용한 것 및 시트르산과 함께 CMC를 사용한 것을 MHEC와 비교하여 보여준다.

실시예 4는 시트르산 대신에 시트르산나트륨을 사용한 것을 나타낸다.

실시예 5는 말레산이 사용된 것을 나타낸다.

실시예 6은 CMC 함량을 기준으로 3 중량%의 시트르산을 사용한 것을 보여준다.

실시예 7은 약 3 중량%의 시트르산을 갖는 제제 중에 황산알루미늄 16수화물을 포함시킨 것을 나타낸다. 실시예 6와 달리, 그것은 필요한 평활도를 제공하였고, 덩어리를 형성하지 않았다.

실시예 8 및 9는 CMC로 농후화된 점토 무함유 조인트 화합물이었다. 5 중량%의 시트르산을 사용한 경우, 덩어리가 관찰되지 않았다 (실시예 8). 산을 포함하지 않은 경우, 덩어리가 형성되는데, 이것은 덩어리 형성에 원인이 되는 것은 점토 만이 아니며, 운모, 심지어는 CaCO₃이 또한 원인이 될 수 있다는 것을 보여준다.

실시예 10은 표준, 즉시 가용성인 등급의 아쿠알론® CMC 7H4F를 사용하였다. 아쿠알론® CMC 7H4F-M과 같은 팽윤 특성이 없기 때문에, 이것은 부적절한 점도 및 바람직하지 않은 탄성 레올로지를 갖는 조인트 화합물을 생성한다.

실시예 11은 CMC와 또다른 증점제, 즉 이 경우 실시예 1에서 사용된 MHEC 를 블렌딩한 능력을 보여준다. 이것이 중요한데, 그 이유는 상이한 원료가 조인트 화합물에 상이한 특성을 부여하여, 증점제를 변경함으로써 이러한 특성을 개질시키는 능력이 가장 중요하기 때문이다.

경량 조인트 화합물 특성

달리 언급되지 않는 한, 표 4에 참고된 모든 조인트 화합물에 대해서 하기 성분이 공통적이다.

H₂O: 40.6 중량%

라텍스: 2 중량%, PVA 또는 VAE

아타풀자이트 점토: 0.8 중량%

펄라이트: 6.0 중량%

증점제: 0.4 중량%

* 0.067 중량%의 황산알루미늄 16수화물을 또한 함유함, 시트르산의 2.5배임

실시예 1은 약 3 중량%의 아타풀자이트를 함유하고, 애쉬랜드로부터의 HMHEC 제품인 넥스톤® J20R을 사용한 대조군이었다.

실시예 2 및 3은, 아쿠알론® CMC 7H4F-M은 시트르산이 포함된 경우 (실시예 3) 덩어리 형성이 상당히 감소된 조인트 화합물을 제공하고, 시트르산을 사용하지 않으면 더 많고 큰 덩어리가 형성된다는 것을 나타낸다.

실시예 4 및 5는 VAE 공중합체 라텍스를 사용하여 제조되었으며, 이것은 전형적으로 조인트 화합물에 PVA 라텍스에 비해서 더 높은 점도 및 더 농후한 느낌을 제공한다. 시트르산이 존재하지 않으면 (실시예 4), 이러한 더 농후한 느낌 및 더 높은 점도가 인지되었다. 시트르산이 존재하면 (실시예 5), 실시예 3과 비교할 때 차이가 없었다.

실시예 6은 알루미늄 이온의 긍정적인 효과를 나타낸다. 덩어리가 관찰되지 않았고, 텍스쳐가 개선되었다.

조인트 화합물 제제가 킬란트 및 알루미늄 이온의 성능에 영향을 미칠 수 있음이 인지될 것이다. 실시예 2 및 4는 덩어리를 가졌고, 이것은 트라월링 시 명백하였으며, 실시예 3 및 5는 언뜻 보기에는 덩어리를 함유하지 않는 것처럼 보였다. 예를 들어, 상이한 입자 크기 펄라이트, 또는 표면 처리되지 않은 펄라이트를 사용하는 제제 변화는 결과에 긍정적이거나 또는 부정적인 방식으로 영향을 미칠 수 있다.

Claims

결합제, 불균일하게 치환된 카르복시메틸셀룰로스 (CMC), 충전제, 물, 살생물제 및 아타풀자이트(attapulgite) 점토를 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물(ready-mix joint compound).
제1항에 있어서, 조인트 화합물의 밀도가 약 7 내지 약 11 파운드/갤론 (ppg)인 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 조인트 화합물의 밀도가 약 12 내지 약 15 파운드/갤론 (ppg)인 레디-믹스 조인트 화합물.
제3항에 있어서, 아타풀자이트 점토가 약 0 내지 약 1.25 중량%의 양으로 존재하는 것인 레디-믹스 조인트 화합물.
제3항에 있어서, 아타풀자이트 점토가 약 0 내지 약 1.9 중량%의 양으로 존재하는 것인 레디-믹스 조인트 화합물.
제2항에 있어서, 아타풀자이트 점토가 약 1.25 내지 약 1.75 중량%의 양으로 존재하는 것인 레디-믹스 조인트 화합물.
제2항에 있어서, 아타풀자이트 점토가 약 0.6 내지 약 2.0 중량%의 양으로 존재하는 것인 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 비이온성 증점제를 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물.
제8항에 있어서, 비이온성 증점제가 메틸히드록실에틸 셀룰로스 (MHEC), 히드록시에틸 셀룰로스 (HEC), 히드록시메틸 히드록시에틸 셀룰로스 (HMHEC), 및 에틸히드록시에틸 셀룰로스 (EHEC), 소수성으로 개질된 히드록시에틸셀룰로스, 히드록시프로필 메틸셀룰로스 (HPMC), 히드록시프로필 구아(guar) 및 유도체 구아, 및 그들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 음이온성 증점제를 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물
제1항에 있어서, 시트르산을 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 킬레이팅산(chelating acid) 또는 킬레이팅산 염을 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 킬레이트화제를 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 알루미늄 이온을 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물.
제11항에 있어서, 알루미늄 이온을 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 다가 양이온을 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물.
제11항에 있어서, 다가 양이온을 추가로 포함하는 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 결합제가 폴리비닐 알콜, 에틸렌 비닐 아세테이트 라텍스, 폴리(비닐 아세테이트) 라텍스, 전분, 카제인, 폴리아크릴아미드, 및 아크릴아미드와 아크릴산의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 충전제가 탄산칼슘, 황산칼슘 2수화물, 돌로마이트성 석회석, 및 그들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 레디-믹스 조인트 화합물.
제1항에 있어서, 살생물제가 2[(히드록시메틸)아미노]에탄올 및 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 레디-믹스 조인트 화합물.