KR20170020870A - 보수 컴파운드 및 사용 방법 - Google Patents

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KR20170020870A
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존 이. 고줌
단리 왕
드와이트 비. 쇼엔허
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

모든 응용에 사용하기 위한 그리고 특히 큰 구멍 보수에 매우 적합한 보수 컴파운드(repair compound)가 제공된다. 보수 컴파운드는 라텍스 수지, 증점제, 섬유, 및 충전제 재료를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 의가소성-유형 거동을 나타내도록 구성된다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 밀도가 4.0 lb/gal 이하이다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 상이한 모폴로지(morphology)의 소수성 섬유 및 친수성 섬유를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 HASE계 증점제를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 두 가지 상이한 강도/크기 곡선으로부터의 이봉 분포의 중공 유리 미소구체를 포함한다.

Description

보수 컴파운드 및 사용 방법{REPAIR COMPOUND AND METHODS OF USE}
본 발명은 일반적으로 목재, 드라이월(drywall), 및/또는 플라스터(plaster)에서 구멍, 균열, 및 다른 사소한 표면 결점 또는 결함을 충전하고 보수하는 데 사용되는, 보수 또는 스패클링 컴파운드(repair or spackling compound)로 종종 지칭되는 페이스트 또는 퍼티(putty)와 같은 재료에 관한 것이다. 일부 특정 실시 형태에서, 본 발명은 수직 벽 표면의 더 큰 구멍뿐만 아니라 다른 벽 표면 결함을 보수하는 데 특히 적합한 보수 컴파운드에 관한 것이다.
주택 및 건물의 내부 벽은 종종 석고 벽판 패널(때때로, '드라이월'로 지칭됨)을 사용하여 건설된다. (결함 또는 손상으로 인해) 공동, 리세스, 구멍 등이 존재하는 경우, 그러한 공동을 충전하기 위하여 보수 컴파운드, 및 특히 스패클링 컴파운드를 이용하는 것이 일반적이다. 종래의 스패클링 컴파운드는 종종 하나 이상의 무기 충전제, 하나 이상의 중합체성 수지 결합제, 및 다양한 증점제 및 기타 첨가제를 포함한다. 다른 무기 충전제 중에서도 유리 버블(glass bubble), 중공 실리카, 또는 발포 펄라이트(expanded perlite)와 같은 상대적으로 밀도가 낮은 충전제를 종종 포함하는 경량 스패클링 컴파운드가 개발되었다. 스패클링 컴파운드가 벽에 적용된 후, 물은 소정 기간에 걸쳐 증발하여, 샌딩, 페인팅 등이 될 수 있는 건조되고 경질화된 재료를 형성하게 된다.
다른, 유사한 유형의 보수 컴파운드는, 인접한 벽판들 사이의 이음매를 감추는 데 전형적으로 사용되는 조인트 컴파운드로서 알려져 있다. 스패클링 컴파운드 및 조인트 컴파운드는 많은 동일한 일을 하고 둘 모두가 흠을 감추기 위해 벽에 칠해지지만, 스패클링 컴파운드는 일반적으로 조인트 컴파운드보다 더 경량이고, 더 빨리 건조되며, 더 용이하게 샌딩되고, 더 고가이다. 간단히 말해, 본 명세서 전반에서 사용되는 바와 같이, 용어 "보수 컴파운드"는 스패클링 컴파운드 및 조인트 컴파운드를 포함한다.
스패클링 컴파운드는 본 기술 분야에 공지되어 있다. 미국 특허 제6,531,528호(커프(Kurp))에는, 예를 들어, 색상 변화 표시자를 포함하는 바로 사용 가능한(ready-to-use) 패치 보수 제품이 개시되어 있다. 제품이 건조된 후에, 색상이 변하여, 원하는 경우, 사용자가 페인팅, 샌딩 등과 같은 다른 작업을 표면에 대해 수행할 수 있다는 신호를 보낸다. 미국 특허 제7,790,796호(포스터(Foster) 등)에는 매끄럽게 적용하기가 용이하고, 건조시 균열 없이 공지된 스패클링 컴파운드보다 더 두꺼운 층으로 적용될 수 있고, 특히 적용된 스패클링 패치의 에지에서, 구멍 형성(pitting), 조각 떨어짐(flaking), 또는 바스라짐(crumbling) 없이 건조 후에 개질될 수 있는 스패클링 컴파운드가 개시되어 있다. 미국 특허 출원 공개 제2013/019043호(고줌(Gozum) 등)에는 자가 프라이밍(self-priming) 스패클링 컴파운드가 개시되어 있다.
본 발명의 발명자들은, 통상적인 스패클링 컴파운드 및 다른 보수 컴파운드가 비교적 작은 결함 또는 구멍을 보수하기에는 적당하지만, 더 큰 구멍 (예를 들어, 주요 치수가 2 인치 이상인 구멍)에 의해 나타나는 독특한 제약이 쉽게 충족되지 않음을 인지하였다. 벽 표면의 큰 구멍을 보수하거나 패치하기 위해서는, 비교적 큰 부피의 스패클링 컴파운드가 필요하다. 통상적인 스패클링 컴파운드는, 더 많은 양으로 적용되고 건조되는 경우, 균열, 수축 등의 영향을 받기 쉽다. 추가로, 대부분의 벽 보수 계획은 수직 벽에 대해 수행된다. 상승된 밀도 또는 중량의 적용된 큰 부피의 스패클링 컴파운드는 중력으로 인해 구멍 밖으로 흘러나오는 경향이 있다. 상기의 관점에서, 본 발명의 발명자들은, 큰 구멍 벽 보수뿐만 아니라 예컨대 목재 보수와 같은 다른 용도에 적합한 보수 컴파운드가 필요함을 인지하였다.
본 발명의 일부 태양은 큰 구멍 보수에 특히 매우 적합하지만 임의의 보수 용도에 탁월한 보수 컴파운드에 관한 것이다. 일부 실시 형태에서, 본 컴파운드는 특히 수직 벽 보수에 유용하다. 보수 컴파운드는 라텍스 수지, 증점제, 섬유, 및 충전제 재료를 포함한다. 보수 컴파운드는 의가소성-유형(pseudoplastic-type) 거동을 나타내도록 구성되며, 4.0 lb/gal 이하의 밀도를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 본 발명의 보수 컴파운드는 (1) 상이한 모폴로지(morphology)의 소수성 섬유 및 친수성 섬유, (2) HASE계 증점제, (3) 두 가지 상이한 강도/크기 곡선으로부터의 이봉(bimodal) 분포의 중공 유리 미소구체, 및 (4) 유기금속성 접착 촉진제 중 하나 이상을 포함한다.
본 발명의 다른 태양은 기재(substrate) 내의 구멍을 보수하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 소정 부피의 상기에 기재된 보수 컴파운드를 입수하는 단계를 포함한다. 소정 양의 보수 컴파운드를 구멍 내에 적용한다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 반죽(dough)과 유사하며, 소정 양의 보수 컴파운드를 적용하는 단계는, 얻어진 양의 보수 컴파운드를 사용자의 손(들)에서 롤링 및 형상화하는 단계 후에, 형상화된 보수 컴파운드를 구멍 내에 밀어 넣는 단계를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 키트의 일부로서 제공된다. 일부 실시 형태에서, 키트는 공구를 포함한다.
도 1은 본 발명의 보수 컴파운드에 유용한 유리 버블을 비롯한 다양한 유리 버블에 대한 강도, 밀도, 및 크기 특성을 나타내는 그래프이고;
도 2는 본 발명의 보수 컴파운드의 의가소성-유형 거동을 포함하는 다양한 부류의 재료의 점도 및 전단 속도 특성을 나타내는 그래프이다.
다양한 실시 형태 및 구현 형태가 상세하게 기재될 것이다. 이들 실시 형태는 어떤 방식으로도 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 변경 및 수정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 많은 실시 형태, 구현 형태, 및 실시예는 벽 보수를 구체적으로 참조하여 논의되지만, 이는 본 출원의 범주를 이러한 하나의 예시적인 구현 형태로 제한하도록 해석되어서는 안 된다. 또한, 몇몇 최종 용도만이 본 명세서에서 논의되었지만, 본 명세서에서 구체적으로 기재되지 않은 최종 용도가 본 발명의 범주 내에 포함된다. 따라서, 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서 결정되어야 한다.
본 발명의 보수 컴파운드는 (예를 들어, 석고 벽판 표면과 같은) 표면의 비교적 큰 구멍 또는 공동 (예를 들어, 주요 치수가 2 인치 이상임), 균열 또는 다른 결함뿐만 아니라, 사실상 임의의 다른, 더 작은 벽 표면 결함을 충전하고 보수하는 데 적합하다. 본 발명의 보수 컴파운드는 의가소성-유형 거동을 나타내며 경량이다 (예를 들어, 밀도가 4.0 lb/gal 이하, 대안적으로 3.5 lb/gal 이하, 대안적으로 3.0 lb/gal 이하임).
본 발명의 보수 컴파운드는 일반적으로 라텍스 수지, 증점제, 섬유, 및 충전제 재료를 포함한다. 다양한 다른 실시 형태에서 다른 선택적인 성분들이 포함될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 섬유와 조합된 증점제는 의가소성-유형 거동을 나타내는 보수 컴파운드를 생성한다. 일부 실시 형태에서, 충전제 재료는 이봉 분포의 유리 버블을 가지며, 이는 경량 보수 컴파운드를 야기한다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 벽 보수 컴파운드이다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 목재 보수 컴파운드이다.
수지
본 발명의 보수 컴파운드는 하나 이상의 라텍스 수지 또는 수지 결합제, 예를 들어 통상적으로 보수 컴파운드에 유용한 것으로 여겨지는 중합체성 수지 결합제를 포함한다. 그러한 결합제는 종종 (예를 들어, 물 중에, 15 내지 60% 고형물의 중합체성 수지 결합제를 포함하는) 수성 라텍스 에멀젼으로서 공급된다. 본 발명의 결합제에 잠재적으로 적합한 예시적인 중합체성 수지에는, 예를 들어, 잘 알려진 비닐 아크릴 중합체 및 공중합체, 아크릴 중합체 및 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 중합체 및 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 및 공중합체, 스티렌-부타다이엔 중합체 및 공중합체, 폴리아크릴아미드 중합체 및 공중합체, 천연 고무 라텍스, 천연 및 합성 전분, 카세인 등이 포함된다. 그러한 결합제는 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 수지 또는 수지 결합제는 100% 아크릴레이트이다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드의 수지 또는 수지 결합제 부분은 하나 이상의 라텍스 수지 및 하나 이상의 비-라텍스 수지를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 라텍스 수지와 비-라텍스 수지는 균일한 블렌드를 형성한다.
일부 실시 형태에서, 라텍스 수지는 아크릴 라텍스 에멀젼 결합제이다. 예를 들어, 수지는 미국 노스캐롤라이나주 캐리 소재의 아르케마 코팅 레진스(Arkema Coating Resins)로부터, 상표명 엔코르(ENCOR) 379G로 입수가능한 비닐 아크릴 라텍스 에멀젼 결합제일 수 있다. 엔코르 379G 라텍스는 내장 및 외장 건축용 코팅 둘 모두에서 매우 높은 스크럽 저항성(scrub resistance) 및 내구성을 전달하는 고분자량 중합체이다. 이러한 중합체는 높은 분자량과 최적화된 유리 전이 온도를 겸비하여 탁월한 그레인 균열 저항성(grain crack resistance) 및 장기간 내구성을 갖는 가요성 필름을 생성한다. 게다가, 비닐 아크릴 라텍스 에멀젼, 예를 들어 엔코르 379G는 하기에 기재된 선택적인 충전제 재료의 로딩에 대해 충분한 내성(tolerance)을 나타낼 수 있다.
일부 실시 형태에서, 아크릴 라텍스 에멀젼 결합제 (예를 들어, 엔코르 379G)는 다른 라텍스 결합제 (예를 들어, 다우 엔코르(DOW ENCOR) 627 또는 626 또는 631 또는 네오카(NEOCAR) 라텍스 2300 또는 네오카 라텍스 2535)와 조합된다.
라텍스 에멀젼 수지는 일부 실시 형태에서 보수 컴파운드의 약 20, 30, 40, 또는 50 중량% 이상을 구성할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 수지 또는 수지 결합제는 Tg가 15보다 크다. 일부 실시 형태에서, 수지 또는 수지 결합제는 Tg가 20보다 크다. 일부 실시 형태에서, 수지 또는 수지 결합제는 Tg가 25보다 크다. 일부 실시 형태에서, 수지 또는 수지 결합제는 Tg가 29보다 크다.
증점제
본 발명의 보수 컴파운드는 또한 증점제 (윤활제, 젤화제, 보형제(bodying agent), 물 보유제(water retention agent) 등으로도 지칭됨)를 함유하거나 포함한다.
일부 실시 형태에서, 증점제는 친수성 알칼리 팽윤성 에멀젼 (HASE) 증점제이다. HASE는 놀랍게도 적절한 증점 특성을 나타내어 의가소성 시스템을 위한 기초의 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 일부 실시 형태에서, 증점제는 코텍스, 인크.(Coatex, Inc.)로부터 상표명 틱솔(THIXOL) 53L로 입수가능한 HASE 증점제이다.
대안적으로, 예를 들어, 보수 컴파운드의 증가된 점도를 제공하여 컴파운드가 (예를 들어, 수직 벽에 적용될 때) 지나치게 처지거나, 떨어지거나, 흐르지 않게 하기 위해, 보수 컴파운드에 통상적으로 사용되는 다른 증점제가 사용될 수 있다. 증점제는, 예를 들어, 보수 컴파운드에 존재하는 물과의 상호 작용에 의해 증점 효과를 나타내도록 설계된 유기 중합체성 증점제일 수 있다. 일반적으로 사용되는 유기 중합체성 증점제는 (예를 들어, 대략 25℃에서) 종종 수용성 또는 수 팽윤성이다. 그러한 유기 중합체성 증점제는 합성일 수 있고/있거나, 천연 산물일 수 있고/있거나, 천연 산물로부터 얻어지거나 유도될 수 있다. 그러한 증점제에는, 예를 들어 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드 (및/또는 폴리에틸렌 옥사이드/폴리프로필렌 옥사이드 공중합체), 폴리비닐 알코올, 에틸렌계 불포화 카르복실산 및 그 유도체, 예를 들어, 아크릴산 및 아크릴아미드의 중합체 또는 공중합체, 구아 검, 잔탐 검, 알기네이트, 트래거캔스 검, 펙틴, 아밀로펙틴, 덱스트란, 폴리덱스트로스 등이 포함될 수 있다. 선택적인 증점제에는 또한, 예를 들어, 다당류 및 그 유도체, 예를 들어, 잘 알려진 셀룰로오스 에테르 (예를 들어, 메틸 셀룰로오스, 하이드록시프로필 셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 하이드록시프로필 셀룰로오스, 에틸하이드록시에틸 셀룰로오스, 및 소듐 카르복시메틸 셀룰로오스)가 포함될 수 있다.
상기에 기재된 증점제들 중 다양한 것들이 본 발명의 보수 컴파운드에 사용될 수 있지만, 놀랍게도 점토계 증점제는 본 명세서에 기재된 보수 컴파운드에 사용하기에 너무 농후한 것으로 밝혀졌다. 게다가, 놀랍게도 셀룰로오스 증점제는 (본 발명의 다른 성분 또는 구성 성분과 제형화될 때) 보수 컴파운드에 과도한 윤활성을 부여하여 본 명세서에 기재된 보수 컴파운드가 구멍에 달라붙기 어렵게 만드는 것으로 밝혀졌다.
일부 실시 형태에서, 증점제는 보수 컴파운드 제형의 약 1 중량% 이하를 구성한다.
섬유
본 발명의 보수 컴파운드는 섬유를 추가로 포함한다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 두 가지의 (또는 그 이상의) 상이한 유형의 섬유를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 섬유는, 선택된 증점제와 함께, 보수 컴파운드에 의가소성-유형 거동을 부여하도록 뿐만 아니라, 벽 표면을 보수함에 있어서 보수 컴파운드의 성능을 향상시키도록 선택된다.
섬유는 다양한 형태를 취할 수 있으며, 일부 실시 형태에서 하나 이상의 원하는 성능 속성을 제공하도록 선택되는 제1 섬유 유형, 및 원하는 성능 속성이지만, 제1 섬유 유형의 속성과는 상이한 속성을 제공하도록 또한 선택되는 제2 섬유 유형을 포함한다. 예를 들어, 제1 섬유 유형은 다른 성분을 흡수하거나 저장 수명을 감소시키는 것 등을 하지 않으면서 일반적인 강화, 내균열성, 감소된 수축, 점도 제어, 입자 현탁, 전단 박화, 개선된 치수 안정성 중 하나 이상을 제공하도록 선택될 수 있다. 제2 섬유 유형은 다공성 제어 및 흡수 (그뿐만 아니라 강화)을 제공하도록 선택될 수 있다.
상기 설명을 염두에 두고, 일부 실시 형태에서, 제1 섬유 유형은 소수성 섬유이고 제2 섬유 유형은 친수성 섬유이다. 관련 실시 형태에서, 제1 섬유 유형의 공칭 길이는 제2 섬유 유형의 공칭 길이보다 작으며, 예를 들어 대략 10배 더 작다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 섬유는 소수성 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유와 친수성 레이온 섬유의 혼합물을 포함한다. 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유는 친수성 레이온 섬유의 공칭 크기보다 작은 공칭 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 소수성 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유는 대략 15 마이크로미터의 직경 및 0.55 내지 0.80 mm의 길이의 공칭 치수를 가질 수 있는 반면, 친수성 레이온 섬유는 대략 4.5 데니어 x 0.5 인치의 공치 치수를 가질 수 있다. 증점제와 조합될 때 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유는, 다른 성분을 흡수하거나 저장 수명을 감소시키지 않으면서, 일반적인 강화, 내균열성, 감소된 수축, 점도 제어, 입자 현탁, 전단 박화, 및 개선된 치수 안정성 중 하나 이상을 제공한다. 증점제와 조합될 때 친수성 레이온 섬유는 다공성 제어 및 흡수, 및 강화 중 하나 이상을 제공한다.
일부 실시 형태에서, 두 가지 상이한 섬유 유형은 상기에 기재된 증점제의 원하는 성능 속성을 증대시켜, (통상적인 스패클링 컴파운드 제형과 비교할 때) 더 적은 양의 증점제의 사용을 가능하게 한다. (예를 들어) 친수성 레이온 섬유는 건조 시에 보수 컴파운드에서 더 큰 면적에 걸쳐 응력을 분포시키는 역할을 할 수 있다. 그와 관계없이, 일부 실시 형태에서, 증점제와 섬유가 조합되어 보수 컴파운드가 하기에 기재된 바와 같은 의가소성-유형 거동을 나타내게 한다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 보수 컴파운드는 약 1 중량% 미만의 소수성 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유 (또는 등가의 섬유)를 포함할 수 있으며, 약 1 중량% 미만의 친수성 레이온 섬유 (또는 등가의 섬유)를 추가로 포함할 수 있다. 관련 실시 형태에서, 본 발명의 보수 컴파운드는, 소수성 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유 (또는 등가의 섬유)보다 더 많은 양 (중량 기준)의 친수성 레이온 섬유 (또는 등가의 섬유)를 포함할 수 있다.
충전제
본 발명의 보수 컴파운드는 충전제를 추가로 포함한다. 일부 실시 형태에서, 충전제는 하나 이상의 무기 충전제를 포함하는 무기 충전제 시스템이다. 일부 실시 형태에서, 무기 충전제 시스템은 합성 무기 충전제를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 용어 "합성 무기 충전제"에는, 화학적 합성 공정에 의해 (예를 들어, 용액으로부터의 침전, 화염 가수분해에 의한 생성 등) 또는 물리적 합성 공정에 의해 (예를 들어, 기체상으로부터의 침전, 졸-겔 공정에 의한 고형화 등), 그의 자연 발생적인, 채굴된 상태일 수 있는 원래 상태로부터 그의 현재 상태로 변환, 재생, 재결정화, 재구성된 것 등의 임의의 충전제가 포함된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 용어 "합성 무기 충전제"는, 적어도 부분적으로 연화되거나 용융된 상태가 되고 이어서 냉각에 의해 고형화되는 물리적 합성 공정에 의해 원래 상태 (그의 자연 발생적인, 채굴된 상태일 수 있음)로부터 그의 현재 상태로 실질적으로 변환되어, 자연 상태에서 존재했을 수 있는 임의의 실질적으로 결정질인 구조가 실질적으로 없어져서 재료가 이제는 실질적으로 무정형 형태 (예를 들어, 중량 기준으로 약 0.5% 미만의 결정도를 포함함)인 임의의 충전제를 또한 포함한다. 그러한 공정은, 예를 들어, 용융 가공, 화염-용융(flame-fusion) 등을 포함할 수 있다.
상기에 제공된 정의를 사용하면, 합성 무기 충전제에는, 예를 들어 소위 유리 버블 또는 미소구체 (예를 들어, 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 상표명 쓰리엠 글래스 버블즈(3M Glass Bubbles)로 입수가능한 것), 세라믹 미소구체 (예를 들어, 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 쓰리엠 세라믹 마이크로스피어스(3M Ceramic Microspheres)로 입수가능한 것), 합성 점토 (예를 들어, 미국 텍사스주 곤잘레스 소재의 서던 클레이 프로덕츠(Southern Clay Products)로부터 상표명 라포나이트(Laponite)로 입수가능한 것과 같은 합성 실리케이트 점토), 습식 실리카, 건식 실리카, 유리질 실리카, 합성 이산화티타늄 (예를 들어, 설페이트 공정 또는 클로라이드 공정에 의해 제조됨), 합성 (습식) 탄산칼슘 (예를 들어, 이산화탄소를 수산화칼슘 용액에 통과시킴으로써 제조됨) 등이 포함된다. 이와 관련하여, 용어 "합성 무기 충전제"는 유기 표면 기, 코팅 등을 포함하도록 개질된 그러한 합성 무기 충전제를 포함한다.
소정 실시 형태에서, 본 명세서에 사용되는 합성 무기 충전제는 큰 합성 무기 충전제 입자와 작은 합성 무기 충전제 입자의 이봉(bimodal) 입자 크기 혼합물을 포함한다. 다양한 실시 형태에서, 본 발명에 사용되는 합성 무기 충전제는, 약 5:1 이상의 더 큰 크기의 충전제 대 더 작은 크기의 충전제의 입자 크기 비 (두 충전제 집단의 중위 입자 크기를 비율 계산하여 얻어짐)를 포함하는, 합성 무기 충전제 입자의 이봉 입자 크기 혼합물을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 그러한 합성 무기 충전제는 실질적으로 구형인 입자로 구성된다. 이와 관련하여, 용어 "실질적으로 구형"이란, 입자를 생성하기 위해 사용되는 제조 공정에서 때때로 직면하게 되는 것으로 당업자에게 알려진 바와 같은, 그러한 때때로의 편차, 변형 등 (예를 들어, 다소 기형인 입자가 때때로 생성될 수 있는 것, 둘 이상의 입자가 서로 응집되거나 부착될 수 있는 것 등)을 제외하고는, 입자의 실질적으로 대다수가 구형임을 나타낸다.
본 명세서에 정의된 바와 같은 적합한 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제에는 소위 유리 버블 및 세라믹 미소구체가 포함된다. 그러한 유리 버블은, 예를 들어, 본 명세서에 전체적으로 포함된, 미국 특허 제3,365,315호 및 미국 특허 제4,391,646호에 기재된 바와 같은 공정에 의해 합성될 수 있다. 그러한 세라믹 미소구체는, 예를 들어, 본 명세서에 전체적으로 포함된, 미국 특허 제3,709,706호 및 미국 특허 제4,166,147호에 기재된 바와 같은 졸-젤 공정에 의해 합성될 수 있다. 세라믹 입자 및/또는 미소구체를 제조하는 데 잠재적으로 유용한 다른 방법은, 예를 들어, 본 명세서에 전체적으로 포함된, 미국 특허 제6,027,799호에 기재되어 있다.
일부 실시 형태에서, 본 발명에 사용되는 합성 무기 충전제는 더 큰 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자와 더 작은 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자의 이봉 입자 크기 혼합물을 포함한다. 관련 실시 형태에서, 본 발명에 사용되는 합성 무기 충전제는 제1 및 제2 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자의 이봉 분포 또는 혼합물을 포함하는데, 각각의 제1 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자의 밀도 및/또는 강도는 각각의 제2 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자의 밀도보다 크다. 추가의 관련 실시 형태에서, 합성 무기 충전제는 두 가지 상이한 강도/크기 곡선으로부터의 이봉 분포의 중공 유리 미소구체를 포함한다. 예를 들어, 제1 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자는 평균 입자 크기가 대략 50 내지 55 마이크로미터이고 밀도가 대략 0.2 g/cc인 유리 버블 또는 미소구체이고, 제2 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자는 평균 입자 크기가 대략 20 마이크로미터이고 밀도가 대략 0.45 g/cc이다. 예를 들어, 제1 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자는 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 K20로 입수가능한 유리 버블일 수 있고, 제2 실질적으로 구형인 합성 무기 충전제 입자는 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 상표명 iM16K로 입수가능한 유리 버블일 수 있다.
도 1의 강도/크기 곡선에서 강조된 바와 같이, K20 유리 버블 및 iM16K 유리 버블은 상이한 크기 및 강도 특성을 나타낸다. 보수 컴파운드의 일부로서 집합적으로 사용되는 경우, 놀랍게도 (이봉 분포로서의) 합성 무기 충전제는 생성되는 보수 컴파운드에 충분한 강도를 제공하면서, (통상적인 스패클링 컴파운드와 비교할 때) 보수 컴파운드의 밀도를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 일부 실시 형태에서, 합성 무기 충전제는 약 20 내지 30 중량%의 더 크고 밀도가 더 낮은 유리 버블 (예를 들어, K20 유리 버블)과 약 2 내지 10 중량%의 제2의 더 작은/더 경질인 유리 버블 (예를 들어, iM16K 유리 버블)의 이봉 혼합물을 포함한다.
선택적인 성분
본 발명의 보수 컴파운드는 다양한 목적을 위해 하나 이상의 추가적인 성분을 선택적으로 포함할 수 있다.
예를 들어, 벽 표면에 대한 보수 컴파운드의 단단한 부착을 제공하기 위해 접착 촉진제가 사용될 수 있다. 접착 촉진제는 당업자에게 공지된 바와 같은 다양한 형태를 취할 수 있으며, 티타늄 알콕사이드 접착 촉진제, 예를 들어 차트웰 인터내셔널, 인크.(Chartwell International, Inc.)로부터 상표명 B-515.71W로 입수가능한 접착 촉진제를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드는 약 1 중량% 미만의 접착 촉진제를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 보수 컴파운드는, 상기에 기재된 증점제 중 하나 이상을 활성화시키기 위해, 활성화제 또는 pH 조절제를 포함할 수 있다 (예를 들어, HASE 증점제는 8.5 미만의 pH에서는 혼합물을 활성화 또는 증점시키지 않을 수 있다). 예를 들어, 그리고 하기에 더욱 상세하게 기재된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 보수 컴파운드의 제형화는 pH를 약 9로 조정하여 증점제의 활성화를 가능하게 하는 것을 포함할 수 있다. 제공되는 경우, 활성화제 또는 pH 조절제는 본 기술 분야에 공지된 다양한 형태를 취할 수 있으며 보수 컴파운드에 사용하기에 적당하고, 예를 들어 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 상표명 AMP-95로 입수가능한 것과 같은 아미노 알코올일 수 있다. 제공되는 경우, 보수 컴파운드는 약 0.15 중량% 미만의 활성화제 또는 pH 조절제를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 보수 컴파운드는 컴파운드의 주도(consistency)에 유리하게 영향을 주는 것으로 밝혀진 하나 이상의 평활화제(smoothing agent), 예를 들어, 하나 이상의 유기 에테르 평활화제를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 농도의, 선택적인 평활화제, 예를 들어 유기 에테르 평활화제는 보수 컴파운드에 부드러운(smooth) 주도를 부여하여 (평활화제의 부재 시에는, 보수 컴파운드가 더 바스라지기 쉬운 외관을 가질 수 있음), 보수 컴파운드가 더 용이하게 펴 발라질 수 있으나, 예를 들어 수직 벽에 적용 될 때 흐르거나, 처지거나, 떨어지거나, 바스라지지 않게 된다. 상기한 증점제와 대조적으로, 그러한 선택적인 평활화제는 보수 컴파운드의 겉보기 점도를 증가시키기보다는 (역시, 허용불가능한 처짐 또는 떨어짐을 야기하지 않으면서) 그를 감소시키도록 기능하는 것으로 보인다. 본 발명의 보수 컴파운드에 유용한 허용가능한 평활화제의 일부 예가 미국 특허 제8,507,587호에 기재되어 있으며, 이의 교시 내용은 본 명세서에 전체적으로 포함된다.
다양한 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 보수 컴파운드는 하나 이상의 유기 에테르 평활화제를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 전체적으로 유기 에테르 평활화제(들)는 제형화된 대로의 전체 보수 컴파운드의 약 2.5 중량% 이하, 약 1.5 중량% 이하, 또는 약 0.5 중량% 이하의 양으로 존재한다. 다양한 추가의 실시 형태에서, 전체적으로 하나 이상의 유기 에테르 평활화제는 약 0.025 중량% 이상, 약 0.05 중량% 이상, 또는 약 0.15 중량% 이상의 양으로 존재한다.
적합한 유기 에테르 평활화제는, 예를 들어 다우 케미칼로부터 상표명 다우 P-시리즈 글리콜 에테르 및 다우 E-시리즈 글리콜 에테르로 입수가능한 제품 (예를 들어, 상표명 도와놀(DOWANOL), 카르비톨(CARBITOL), 및 셀로솔브(CELLOSOLVE)로 입수가능한 다양한 제품을 포함함), 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 유기 에테르 평활화제는 정확히 하나의 하이드록실 기 및 정확히 하나의 에테르 기를 포함하는 유기 에테르로부터 선택된다. 이러한 군에는, 예를 들어, 프로필렌 글리콜 부틸 에테르 (다우 케미칼로부터 상표명 도와놀 PnB로 입수가능함), 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 (다우 케미칼로부터 상표명 도와놀 PM으로 입수가능함)뿐만 아니라, 다우 케미칼로부터 상표명 도와놀, 카르비톨, 및 셀로솔브로 입수가능한 다른 제품, 및 이들의 혼합물이 포함된다. 다른 실시 형태에서, 선택적인 평활화제는 정확히 하나의 하이드록실 기 및 정확히 2개의 에테르 기를 포함하는 유기 에테르로부터 선택된다. 또 다른 실시 형태에서, 선택적인 평활화제는 정확히 하나의 하이드록실 기 및 정확히 3개의 에테르 기를 포함하는 유기 에테르로부터 선택된다. 또 다른 실시 형태에서, 선택적인 평활화제는, 하나 이상의 에테르 기를 포함하며 어떠한 하이드록실 기도 포함하지 않는 유기 에테르로부터 선택된다.
상기에 논의된 성분에 더하여, 다른 성분이 보수 컴파운드에 첨가될 수 있다. 이들은, 예를 들어 점도의 최종 조정을 위해, 생성 공정의 마지막에 첨가될 수 있는, 예를 들어 물을 포함할 수 있다. 따라서, 소정 실시 형태에서, (수성 아크릴 라텍스 결합제 에멀젼에 선택적으로 존재하는 물 이외의) 물이 제형에 첨가될 수 있다.
존재할 수 있는 다른 첨가제에는, 보관 동안 보수 컴파운드에 유리한 영향을 미칠 수 있으며 또한 건조된 보수 컴파운드에서 곰팡이 또는 진균이 성장할 수 있는 정도를 최소화시키는 역할을 할 수 있는 방부제가 포함된다. 따라서, 소정 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 보수 컴파운드는 약 0.1, 0.2 또는 0.3 중량% 이상의 방부제 또는 방부제들을 선택적으로 포함할 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 본 명세서에 개시된 보수 컴파운드는 약 0.8, 0.6 또는 0.4 중량% 이하의 방부제 또는 방부제들을 선택적으로 포함한다. 적합한 방부제에는, 예를 들어 미국 뉴저지주 플로햄 파크 소재의 트로이 코포레이션(Troy Corporation)으로부터 명칭 메르갈(Mergal) 192 및 폴리페이즈(Polyphase) P20T로 입수가능한 것들이 포함된다.
보수 컴파운드가 벽의 시각적 외관을 "감추거나" 그와 조화를 이루는 능력을 향상시키기 위해서, 보수 컴파운드는 또한 하나 이상의 착색제 또는 프라이머를 선택적으로 포함할 수 있다. 하나의 적합한 착색제 또는 프라이머는, 예를 들어, 이산화티타늄이다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 이산화티타늄은, 보수 컴파운드 제형에 첨가되는 경우, 광을 반사하여 기재의 색/외관에서의 차이를 효과적으로 감추는 것으로 여겨진다. 다른 예시적인 적합한 착색제는 카본 블랙이다. 본 발명의 보수 컴파운드에 사용하기에 적합한 구체적인 구매가능한 착색제에는 미국 매사추세츠주 보스턴 소재의 캐보트 코포레이션(Cabot Corporation)으로부터 입수가능한 모나크(MONARCH) 120 카본 블랙 및 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰 케미칼스(DuPont Chemicals)로부터 입수가능한 TI-퓨어(TI-PURE) R700 이산화티타늄이 포함된다. 일부 실시 형태에서, 제공되는 경우, 착색제의 양은 8 중량%보다 크다. 일부 실시 형태에서, 착색제의 양은 약 20 중량% 미만이다. 일부 실시 형태에서, 착색제의 양은 약 10 중량% 미만이다. 일부 실시 형태에서, 착색제의 양은 1 중량% 미만이며, 모든 백분율은 제형화된 대로의 전체 보수 컴파운드에 대한 것이다.
의가소성-유형 거동
상기에 언급된 선택적인 성분들 중 하나 이상을 포함하는지와 관계없이, 본 발명의 보수 컴파운드는 의가소성-유형 거동을 나타내도록 제형화된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "의가소성"은 변형에 대한 상당한 초기 저항 없이 전단 박화를 나타내는 재료 또는 조성물을 지칭한다. 가소성 재료와 유사하게, 의가소성 재료는 최고 수준의 응력 및 전단 속도에서 선형 (뉴턴성) 거동을 또한 나타낸다. 도 2는, 비뉴턴성, 뉴턴성 및 의가소성을 포함하는 다양한 재료 유형 또는 부류에 대한 점도 대 전단 속도 곡선을 나타내는 그래프이다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 보수 컴파운드는 도 2의 의가소성 곡선과 유사한 점도 대 전단 속도 성능 특성을 나타낸다. 의가소성-유형 거동은 표면 (예를 들어, 보수되는 큰 벽 구멍 "뒤의" 표면) 상으로의 보수 컴파운드의 용이한 펴 바름을 촉진하지만, 일단 사용자가 펴 바르는 것을 중단하면, 보수 컴파운드는 흐르는 것을 신속히 멈춘다. 일부 실시 형태에서, 의가소성-유형 거동은 HASE 증점제를 소수성 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유 (또는 유사한 섬유 재료) 및 친수성 레이온 섬유 (또는 유사한 섬유 재료)와 함께 사용함으로써 달성된다.
일부 실시 형태에서, 이러한 의가소성 리올로지(rheology)는, 증점제 및 섬유에 의해 달성되거나, 주로 좌우된다. 말하자면, 보수 컴파운드의 다른 성분 (예를 들어, 수지, 충전제 등)이 생성되는 보수 컴파운드의 의가소성에 영향을 줄 수 있거나 주지 않을 수 있고, 존재하는 경우, 그러한 영향(들)은 섬유와 조합된 증점제에 의해 나타나는 의가소성-유형 특성보다 우세하지 않다.
본 발명의 보수 컴파운드는 과다한 벽 표면 결함 또는 결점 (예를 들어, 구멍, 균열 등)을 보수하는 데 그리고 선택적으로 조인트 컴파운드에 사용될 수 있다. 게다가, 본 발명의 보수 컴파운드는 (예를 들어, 배킹 재료 또는 패널을 구멍의 영역에서 벽의 후면 상에 배치한 후에) 수직 벽 표면의 더 큰 구멍 (예를 들어, 주요 치수가 2 인치 이상인 구멍) 내에 적용하기에 매우 적합하다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 보수 컴파운드는 키트의 일부로서 최종 사용자에게 제공될 수 있다. 예시적인 키트는 하나 이상의 공구, 선택적으로 보수 컴파운드를 받아들이기 위해 구멍 "뒤에" 스캐폴딩 구조를 확립하기 위한 배킹 장치 (예를 들어, 이의 비제한적인 예는 발명의 명칭이 "벽 구멍 보수 장치, 키트, 및 방법"(Wall Hole Repair Device, Kit, and Method)인, 2014년 6월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제62/015,061호에 기재되어 있음) 등을 추가로 포함할 수 있다.
사용 방법
본 발명의 보수 컴파운드는, 사용자가 펴 바름 공구를 사용하여 구멍 내에 그리고 이 구멍을 둘러싸는 벽 표면을 따라 소정 양의 보수 컴파운드를 펴 바르는 것을 비롯하여 통상적인 스패클링 컴파운드와 유사한 방식으로 제형화 및 적용될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 본 발명의 보수 컴파운드는 (반죽 재료와 유사한) 감소된 물 함량으로 사용자에게 제공될 수 있다. 본 발명의 상응하는 사용 방법은, 사용자가 자신의 손(들)으로 소정 부피의 반죽-유사 보수 컴파운드를 롤링하여 형상화하고, 이어서 이 형상화된 컴파운드를 구멍 내로 삽입하여 밀어 넣는 것을 포함한다.
실시예
본 발명의 태양을 더욱 완전히 이해할 수 있도록, 하기 실시예를 설명한다. 이들 실시예는 단지 예시적 목적을 위한 것이며, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다.
하기 실시예에 사용되는 성분들의 용어 해설이 하기에 제공된다:
Figure pct00001
실시예 1
하기의 일반적 방법에 의해 보수 컴파운드의 배치(batch)를 합성하였다. 하기 장비를 제공하였다: 스테인리스 강 용기, 카울스(Cowles) 블레이드를 포함하는 고속 혼합기 (고전단 혼합용), 및 저전단 혼합을 위해 적합한 공구를 포함하는 호바트(Hobart)(등록상표) 혼합기.
카울스 블레이드 (고전단)를 이용하여 스테인리스 강 혼합 용기에서 15 내지 20분 동안 엔코르 379G 라텍스 및 E380F 미니파이버를 초기에 혼합하였다. 이 혼합물의 온도를 110℉ 미만에서 유지하였다. 이어서, K20 유리 버블 이외에 모든 나머지 성분들을 (카울스 블레이드를 사용하여) 혼합 용기에 순차적으로 첨가하였으나, 양호한 혼합을 제공하도록 감소된 속도로 작동되게 하였다. AMP-95를 사용하여 예비혼합물의 pH를 pH = 9로 조정하였다. 예비혼합물 내의 각각의 성분의 질량 및 중량이 표 1에 제공되어 있다.
[표 1]
Figure pct00002
상기에서, E380F 쇼트 스터프(SHORT STUFF) 섬유는, 직경이 15 마이크로미터이고 길이가 0.55 내지0.88 mm인, 소수성 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유였다.
상기 용액을 균일하게 혼합한 후에, K20 유리 버블 (330 그램) 및 물 (90 그램)이 담긴 보울(bowl)로 예비혼합물을 옮겼다. 이어서, 호바트 혼합기를 사용하여 모든 성분들을 천천히 혼합하였다 (K20 유리 버블은 고속 혼합을 견디기에 충분히 강하지 않다). 실시예 1의 생성된 보수 컴파운드는 표 2에 열거된 성분 제형을 가졌다.
[표 2]
Figure pct00003
실시예 1의 보수 컴파운드는 수직 드라이월 보드의 비교적 큰 구멍 내로 용이하게 손으로 펴 발라지며, 펴 바르는 힘 또는 작용의 제거 시에 흐름을 거의 또는 전혀 나타내지 않고, 처짐을 거의 또는 전혀 나타내지 않은 것으로 밝혀졌다.
실시예 2
실시예 2의 보수 컴파운드는, 메르갈 192를 메르갈 186으로 대체하고, 로도라인(등록상표) FT100을 첨가한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 성분을 (하기에 명시된 양으로) 포함하였다. 카울스 블레이드를 사용하여 스테인리스 강 용기에서 K20 유리 버블 및 물을 제외한 모든 성분들을 표 3에 열거된 성분 중량 또는 질량으로 혼합하였다.
[표 3A]
Figure pct00004
상기 용액을 균일하게 혼합한 후에, 상기 예비혼합물을 K20 유리 버블 (175 그램) 및 물 (35 그램)과 조합하고, 호바트 혼합기로 용액 내에 천천히 혼합하였다.
[표 3B]
Figure pct00005
일단 성분들이 균일하게 혼합되면, 실시예 2의 보수 컴파운드가 생성되었다. 미국 플로리다주 폼파노 비치 소재의 폴 엔. 가드너 컴퍼니, 인크.(Paul N. Gardner Co., Inc.)(GARDCO)로부터의 "유에스 스탠다드 웨이트 퍼 갤런 컵"(US Standard Weight Per Gallon Cup) 밀도 컵을 사용하여 보수 컴파운드의 밀도를 시험하였고, 3.3 lb/gal인 것으로 나타났다.
하기에 기재된 바와 같이 드라이월 보드의 구멍을 보수하도록 보수 컴파운드를 적용함으로써 실시예 2의 보수 컴파운드를 추가로 시험하였다. 12 인치 × 12 인치의 드라이월 보드를 입수하였고, 각각의 드라이월 보드의 두께를 관통하여 구멍 (3 내지 4 인치 폭의 구멍 크기)을 형성하였다. 드라이월 보드를, 12 인치 × 12 인치의 격자를 갖는 목재 스터드 (1.5 인치 × 3.5 인치) 건축 프레임에 수직으로 장착하였다. 상응하는 구멍의 영역에서 각각의 드라이월 보드의 뒷면에 배킹 지지 패널을 조립하였다. 이어서, 실시예 2의 보수 컴파운드를 손으로 적용하여 각각의 드라이월 보드의 구멍을 충전하였다. 72시간 후에, 각각의 드라이월 보드 상에서, 경질화된 여분의 보수 컴파운드 (또는 스패클)를, 샌드 스펀지 (쓰리엠 컴퍼니로부터 입수한 거침-미세(coarse-fine) 등급)를 사용하여 샌딩하고, 스패클의 표면을 드라이월 보드 표면에 맞추어 평활화하였다. 이어서, 표준 페인팅 절차에 따라 반쪽 표면에서 드라이월 보드를 프라이밍 및 페인팅하였다. 페인팅한 지 대략 24시간 후에, 상이한 크기를 갖는 못 또는 앵커(anchor)를 각각의 드라이월 보드의 스패클 영역에 박았다. 소정 중량을 갖는 금속 물체를 앵커에 매달았다. 대략 2 내지 3주의 체류 시간 후에, 각각의 앵커의 처짐 정도를 시각적으로 평가하였다.
상기에 기재된 프로토콜을 이용하는 제1 강도 평가에서는, 두 조각의 1 lb 금속을 매끄럽게 마감된 못에 2주 동안 매달았다. 두 번째 주의 종료 시에, 못의 눈에 띄는 처짐은 없었다.
상기에 기재된 프로토콜을 이용하는 제2 강도 시험 평가에서는, 3 조각의 1 lb 금속을 #4-6 × 7/8 인치 리브형 플라스틱 앵커(Ribbed Plastic Anchor)에 3주 동안 매달았다. 세 번째 주의 종료 시에, 앵커의 눈에 띄는 처짐은 없었다.
실시예 3 내지 실시예 8
표 4에서 하기에 열거된 성분들을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1에 기재된 일반적 방법을 사용하여, 각각 실시예 3 내지 실시예 8의 보수 컴파운드 예비혼합물을 제조하였다. 하기 표 4에 열거된 성분들은 (유리 버블을 포함하지 않는) 예비혼합물의 성분들이다.
[표 4]
Figure pct00006
실시예 3 내지 실시예 8의 보수 컴파운드 예비혼합물이 냉동-해동 시험을 견디는 능력을 평가하였다. 냉동-해동 시험은 하기 프로토콜을 포함한다: 샘플을 대략 24시간 동안 0℉ 냉동기에 넣어 두었다. 이어서, 샘플을 대략 24시간 동안 실온에 두었다. 이러한 냉동-해동 과정을 총 5회의 사이클 동안 반복한다. 각각의 냉동-해동 사이클 후에, 보수 컴파운드 예비혼합물을 시각적으로 평가하여, 보수 컴파운드가 (1) 고형 덩어리(chunk) 형성 / 응집성 결여; (2) 실온 조건으로 해동 후 상분리 중 임의의 것을 나타내었는지 탐지한다. 고형 덩어리 형성 또는 상분리 중 어느 하나가 분명한 경우, 보수 컴파운드 예비혼합물 샘플을 추가적인 냉동-해동 시험에서 배제하였고, 그 사이클 후에 시험에 실패한 것으로 기록하였다. 실시예 3 내지 실시예 8의 보수 컴파운드에 대해 실시한 냉동-해동 시험의 결과가 하기 표 5에 제공되어 있다.
[표 5]
Figure pct00007
실시예 9 내지 실시예 14
표 6에서 하기에 열거된 성분들을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1에 기재된 일반적 방법을 사용하여, 각각 실시예 9 내지 실시예 14의 보수 컴파운드를 제조하였다. 하기 표 6에 열거된 성분들은 (유리 버블이 첨가되기 전의) 예비혼합물의 성분들뿐만 아니라, 예비혼합물의 형성 후에 첨가된 양의 유리 버블을 포함한다.
[표 6]
Figure pct00008
상기에 기재된 냉동-해동 프로토콜을 사용하여, 실시예 9 내지 실시예 14의 보수 컴파운드가 냉동-해동 시험을 견디는 능력을 평가하였다. 실시예 9 내지 실시예 14의 보수 컴파운드에 대해 실시한 냉동-해동 시험의 결과가 하기 표 7에 제공되어 있다.
[표 7]
Figure pct00009
각각 실시예 9 내지 실시예 14의 보수 컴파운드의 밀도, 고형물 백분율, 경도를 평가하였다.
고형물 백분율을 측정하기 위한 시험 프로토콜은 다음과 같았다: (1) 오븐을 250℉로 설정하고, (2) 미리 칭량된 보수 컴파운드 샘플을 오븐에 넣고; (3) 오븐을 끄고; (4) 샘플을 하룻밤 대략 18시간 동안 건조되게 두고; (5) 건조된 샘플을 칭량한다. 이러한 시험 프로토콜은 고형물 백분율의 계산을 가능하게 하였다.
표면 경도를 측정하기 위한 시험 프로토콜은, 사용자의 손가락 관절(knuckle)을 사용하여 건조된 표면을 가능한 한 강하게 물리적으로 누르고, 이럼으로써 실시예 2의 보수 컴파운드의 표면 경도와 비교하여 표면 경도를 평가하는 것을 포함한다.
보수 컴파운드의 밀도, 고형물 백분율, 및 경도의 결과가 하기 표 8에 제공되어 있다.
[표 8]
Figure pct00010
실시예 15 및 실시예 16
표 9에서 하기에 열거된 성분들을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1에 기재된 일반적 방법을 사용하여, 각각 실시예 15 및 실시예 16의 보수 컴파운드를 제조하였다. 하기 표 9에 열거된 성분들은 (유리 버블이 첨가되기 전의) 예비혼합물의 성분들뿐만 아니라, 예비혼합물의 형성 후에 첨가된 양의 유리 버블을 포함한다.
[표 9]
Figure pct00011
상기에 기재된 시험 프로토콜을 사용하여, 각각 실시예 9 내지 실시예 14의 보수 컴파운드의 밀도, 고형물 백분율, 경도를 평가하였다. 보수 컴파운드의 밀도, 고형물 백분율, 및 경도의 결과가 하기 표 10에 제공되어 있다.
[표 10]
Figure pct00012
실시예 15 및 실시예 16의 보수 컴파운드의 전체 성능을 하기와 같이 평가하였다. 각각 4.5 인치 직경의 구멍을 갖는 12 인치 x 12 인치의 2개의 플라스터 보드를 프레임 상에 장착하였고, 따라서 보드들은 수직 자세로 있게 되었다. 구멍을 각각 실시예 15 및 실시예 16의 보수 컴파운드로 충전하였다. 보수 컴파운드를 2일 (대략 48시간) 동안 건조되게 두었다. 균열, 수축, 및/또는 처짐의 증거에 대한 시각적 평가를 수행하였다. 이어서, 둘 모두의 구멍을 샌딩하여 그들의 샌딩 성능 특성을 평가하였다.
시험 결과는 다음과 같았다. 실시예 15 또는 실시예 16의 보수 컴파운드 중 어느 것도 균열, 수축, 및/또는 처짐의 시각적으로 식별가능한 증거를 전혀 나타내지 않았다. 실시예 16의 보수 컴파운드는 벽 표면 / 색과의 탁월한 조화를 나타내었다. 실시예 16의 보수 컴파운드는 사실상 탐지하기 불가능한 반면, 실시예 15의 보수 컴파운드는 벽에서 다소 시각적으로 탐지가능하였다. 실시예 15 및 실시예 16의 보수 컴파운드 둘 모두는 동일한 탁월한 표면 경도를 나타내었다 (이는 상기에 기재된 표면 경도 시험 프로토콜을 사용하여 평가하였다).
실시예 15 및 실시예 16의 보수 컴파운드의 성능을 또한 목재 표면에 대해 하기와 같이 평가하였다. 1/4 인치 내지 3/4 인치 범위의 직경을 갖는 구멍을 포함하도록 하나의 오크 보드/패널을 제조하였다. 구멍을 실시예 16의 보수 컴파운드로 충전하였다. 1/4 인치 내지 3/4 인치 범위의 직경을 갖는 구멍을 포함하도록 하나의 소나무 보드/패널을 제조하였다. 구멍을 실시예 16의 보수 컴파운드로 충전하였다. 보수 컴파운드를 대략 2일 (48시간) 동안 건조되게 두었고, 이어서 보드/패널 및 컴파운드를, 샌드 스펀지 (쓰리엠 컴퍼니로부터 입수한 거침-미세 등급)를 사용하여 샌딩하였다. 둘 모두의 패널 상의 표면은 매끄러워 보였고, 시각적으로 보수 컴파운드의 수축을 전혀 나타내지 않았으며, 시각적으로 식별가능한 균열을 전혀 나타내지 않았다.
본 발명의 보수 컴파운드는, 특히 큰 구멍 벽 보수와 관련하여, 이전의 스패클 또는 조인트 보수 컴파운드에 비해 현저한 개선을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 적절한 증점제 (예를 들어, HASE계 증점제 또는 셀룰로오스 물질 또는 점토가 없는 다른 증점제)와 조합된 섬유 (선택적으로, 상이한 모폴로지의 소수성 섬유 및 친수성 섬유)의 사용은 바람직한 의가소성-유형 거동을 제공한다. 일부 실시 형태에서, 두 가지 상이한 강도/크기 곡선으로부터의 이봉 분포의 중공 유리 미소구체의 사용은 바람직하게는 보수 컴파운드를 경량으로 만든다.
종점에 의한 모든 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함하도록 의도된다 (즉, 범위 1 내지 10은, 예를 들어 1, 1.5, 3.33, 및 10을 포함함).
본 명세서에 인용된 특허, 특허 문헌, 및 특허 출원은 각각이 개별적으로 참고로 포함되어 있는 것처럼 전체적으로 참고로 포함된다. 상기로부터 설정된 발명 개념으로부터 벗어나지 않고서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주가 본 명세서에 기재된 구조로 제한되어서는 안 된다. 당업자는 전술된 실시 형태 및 구현 형태의 기본 원리로부터 벗어남이 없이 그러한 실시 형태 및 구현 형태의 상세 사항에 대해 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 게다가, 본 발명의 다양한 수정 및 변화가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어남이 없이 당업자에게 명백해질 것이다. 그러므로, 본 출원의 범주는 오직 하기 청구범위 및 이의 등가물에 의해서만 결정되어야 한다.

Claims (50)

  1. 보수 컴파운드(repair compound)로서,
    라텍스 수지 또는 수지 결합제;
    증점제;
    섬유; 및
    충전제 재료
    를 포함하며;
    의가소성-유형(pseudoplastic-type) 거동을 나타내고 4.0 lb/gal 이하의 밀도를 갖는, 보수 컴파운드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 비닐 아크릴 중합체 또는 공중합체, 아크릴 중합체 또는 공중합체, 아크릴레이트 중합체 또는 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 중합체 또는 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 또는 공중합체, 스티렌-부타다이엔 중합체 또는 공중합체, 폴리아크릴아미드 중합체 또는 공중합체, 천연 고무 라텍스, 천연 전분, 합성 전분, 및/또는 카세인 중 하나인, 보수 컴파운드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 100% 아크릴레이트인, 보수 컴파운드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 수지 블렌드를 포함하는, 보수 컴파운드.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수지 블렌드는 하나의 라텍스 수지 및 하나의 비-라텍스 수지를 포함하는, 보수 컴파운드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 Tg가 15 이상인, 보수 컴파운드.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 Tg가 25 이상인, 보수 컴파운드.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증점제는 친수성 알칼리 팽윤성 에멀젼인, 보수 컴파운드.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증점제는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드 (및/또는 폴리에틸렌 옥사이드/폴리프로필렌 옥사이드 공중합체), 폴리비닐 알코올, 에틸렌계 불포화 카르복실산 및 그 유도체, 예를 들어, 아크릴산 및 아크릴아미드의 중합체 또는 공중합체, 구아 검, 잔탐 검, 알기네이트, 트래거캔스 검, 펙틴, 아밀로펙틴, 덱스트란, 폴리덱스트로스, 및/또는 다당류 및 그 유도체 중 적어도 하나를 포함하는, 보수 컴파운드.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증점제는 약 1 중량% 이하의 양으로 존재하는, 보수 컴파운드.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 둘 이상의 유형의 섬유를 포함하는, 보수 컴파운드.
  12. 제11항에 있어서, 제1 섬유 유형이 공칭 길이를 갖고 제2 섬유 유형이 공칭 길이를 가지며, 상기 제1 섬유 유형의 공칭 길이는 상기 제2 섬유 유형의 공칭 길이보다 작은, 보수 컴파운드.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 섬유 유형의 공칭 길이는 상기 제2 섬유 유형의 공칭 길이보다 10배 이상 더 작은, 보수 컴파운드.
  14. 제11항에 있어서, 상기 섬유는 소수성 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유 및 친수성 레이온 섬유를 포함하는, 보수 컴파운드.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제는 합성 무기 충전제를 포함하는, 보수 컴파운드.
  16. 제15항에 있어서, 더 큰 합성 무기 충전제 입자 및 더 작은 합성 무기 충전제 입자의 이봉(bimodal) 입자 크기 혼합물을 포함하는, 보수 컴파운드.
  17. 제16항에 있어서, 더 큰 크기의 합성 무기 충전제 입자:더 작은 크기의 합성 무기 충전제 입자의 입자 크기 비가 약 5:1 이상인, 보수 컴파운드.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 무기 충전제는 실질적으로 구형인 입자로 구성되는, 보수 컴파운드.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제는 유리 버블(glass bubble)인, 보수 컴파운드.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 접착 촉진제, 활성화제, pH 조절제, 착색제, 프라이머, 평활화제(smoothing agent), 물, 및/또는 방부제를 추가로 포함하는, 보수 컴파운드.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 이산화티타늄을 추가로 포함하는, 보수 컴파운드.
  22. 제21항에 있어서, 상기 이산화티타늄은 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 존재하는, 보수 컴파운드.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보수 컴파운드는 5회 이상의 사이클의 냉동/해동 안정성(freeze/thaw stability)을 갖는, 보수 컴파운드.
  24. 보수 컴파운드로서,
    라텍스 수지 또는 수지 결합제;
    증점제;
    둘 이상의 유형의 섬유; 및
    유리 버블
    을 포함하는, 보수 컴파운드.
  25. 제24항에 있어서, 제1 섬유 유형이 공칭 길이를 갖고 제2 섬유 유형이 공칭 길이를 가지며, 상기 제1 섬유 유형의 공칭 길이는 상기 제2 섬유 유형의 공칭 길이보다 작은, 보수 컴파운드.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 제1 섬유 유형의 공칭 길이는 상기 제2 섬유 유형의 공칭 길이보다 10배 이상 더 작은, 보수 컴파운드.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 소수성 건조 피브릴화 폴리에틸렌 섬유 및 친수성 레이온 섬유를 포함하는, 보수 컴파운드.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 비닐 아크릴 중합체 또는 공중합체, 아크릴 중합체 또는 공중합체, 아크릴레이트 중합체 또는 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 중합체 또는 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체 또는 공중합체, 스티렌-부타다이엔 중합체 또는 공중합체, 폴리아크릴아미드 중합체 또는 공중합체, 천연 고무 라텍스, 천연 전분, 합성 전분, 및/또는 카세인 중 하나인, 보수 컴파운드.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 100% 아크릴레이트인, 보수 컴파운드.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 수지 블렌드를 포함하는, 보수 컴파운드.
  31. 제30항에 있어서, 상기 수지 블렌드는 하나의 라텍스 수지 및 하나의 비-라텍스 수지를 포함하는, 보수 컴파운드.
  32. 제24항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 Tg가 15 이상인, 보수 컴파운드.
  33. 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 라텍스 수지 또는 수지 결합제는 Tg가 25 이상인, 보수 컴파운드.
  34. 제24항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증점제는 친수성 알칼리 팽윤성 에멀젼인, 보수 컴파운드.
  35. 제24항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증점제는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 옥사이드 (및/또는 폴리에틸렌 옥사이드/폴리프로필렌 옥사이드 공중합체), 폴리비닐 알코올, 에틸렌계 불포화 카르복실산 및 그 유도체, 예를 들어, 아크릴산 및 아크릴아미드의 중합체 또는 공중합체, 구아 검, 잔탐 검, 알기네이트, 트래거캔스 검, 펙틴, 아밀로펙틴, 덱스트란, 폴리덱스트로스, 및/또는 다당류 및 그 유도체 중 적어도 하나를 포함하는, 보수 컴파운드.
  36. 제24항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증점제는 약 1 중량% 이하의 양으로 존재하는, 보수 컴파운드.
  37. 제24항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제는 합성 무기 충전제를 포함하는, 보수 컴파운드.
  38. 제37항에 있어서, 더 큰 합성 무기 충전제 입자 및 더 작은 합성 무기 충전제 입자의 이봉 입자 크기 혼합물을 포함하는, 보수 컴파운드.
  39. 제38항에 있어서, 더 큰 크기의 합성 무기 충전제 입자:더 작은 크기의 합성 무기 충전제 입자의 입자 크기 비가 약 5:1 이상인, 보수 컴파운드.
  40. 제37항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합성 무기 충전제는 실질적으로 구형인 입자로 구성되는, 보수 컴파운드.
  41. 제37항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제는 유리 버블인, 보수 컴파운드.
  42. 제24항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 접착 촉진제, 활성화제, pH 조절제, 착색제, 프라이머, 평활화제, 물, 및/또는 방부제를 추가로 포함하는, 보수 컴파운드.
  43. 제24항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, 이산화티타늄을 추가로 포함하는, 보수 컴파운드.
  44. 제43항에 있어서, 상기 이산화티타늄은 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 존재하는, 보수 컴파운드.
  45. 제24항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보수 컴파운드는 5회 이상의 사이클의 냉동/해동 안정성을 갖는, 보수 컴파운드.
  46. 제24항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보수 컴파운드는 의가소성-유형 거동을 나타내고 밀도가 4.0 lb/gal 이하인, 보수 컴파운드.
  47. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항의 보수 컴파운드;
    상기 보수 컴파운드를 적용, 평활화, 또는 제거하기 위한 공구
    를 포함하는, 키트.
  48. 제47항에 있어서, 상기 키트 및/또는 상기 보수 컴파운드 및/또는 상기 공구의 사용에 대한 사용 설명서를 추가로 포함하는, 키트.
  49. 구멍을 보수하는 방법으로서,
    소정 양의 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항의 보수 컴파운드를 얻는 단계; 및
    소정 양의 상기 보수 컴파운드를 상기 구멍 내에 적용하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 보수 컴파운드는 반죽-유사 주도(dough-like consistency)를 갖고,
    추가로, 상기 적용 단계는:
    상기 소정 양의 보수 컴파운드를 사용자의 손에서 형상화하는 단계; 및
    상기 형상화된 양의 보수 컴파운드를 상기 구멍 내에 밀어 넣는 단계
    를 포함하는, 방법.
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