KR20210092250A - 조인트 화합물 및 스패클의 샌딩용 지시약 - Google Patents

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KR20210092250A
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알렉산더 제이. 도노반
조셉 더블유. 슐루드
타일러 킨카이드
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유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니
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Abstract

샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물 및 스패클링 화합물로서, 상기 화합물은 건조/경화 시 표면에 제1 색상을 나타낸다. 기판의 피니싱 또는 기판의 패칭 방법으로서, 샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물 및/또는 샌딩 지시약을 포함하는 스패클링 화합물을 적용하는 단계 및 건조/경화된 화합물을 제1 색상이 제거될 때까지 샌딩하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 샌딩 지시약을 포함하는 보조 생성물 및 샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물 및 스패클링 화합물의 제조 방법.

Description

조인트 화합물 및 스패클의 샌딩용 지시약
본 개시내용은 샌딩 지시약을 포함하는, 조인트 화합물, 스패클링 화합물, 코팅, 도료, 석고 슬러리 및 플라스터를 포함하는 건설 구조 생성물, 및 이들 생성물을 기판에 적용하는 방법에 관한 것이다.
조인트 화합물은 벽 칸막이, 실링 및 다른 조립체의 건축을 포함하는 다양한 건축 프로젝트에서 흔히 사용된다. 조인트 화합물을 위한 응용들 중 하나는 벽이 시공되는 두 석고 패널들 사이에 이음새를 채우는 것이다. 벽 결함을 패칭하고, 크랙을 보수하는 것을 포함하여 다양한 기타 응용들이 알려져 있다. 스패클링 화합물 및 플라스터 패치를 포함하여 기타 패칭 재료가 또한 알려져 있다.
두 가지 유형의 조인트 화합물, 건조형 조인트 화합물 및 응결형 조인트 화합물이 일반적으로 알려져 있다. 건조형 조인트 화합물은 화합물로부터 물의 증발에 의해 경화되는 반면, 응결형 조인트 화합물은 칼슘 술페이트 이수화물(석고)을 형성하기 위해 물의 존재 하에서 칼슘 술페이트 반수화물(또한 소성된 석고로도 지칭됨)이 수화됨에 따라 경화된다. 응결형 조인트 화합물은 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제4,661,161호, 제5,746,822호, 제6,805,741호 및 제9,174,881호에 기재된 것들을 포함한다.
응결형 조인트 화합물과 달리, 건조형 조인트 화합물은 전형적으로 소성 석고와 함께 제형화되지 않는다. 물이 증발하고, 화합물이 수성 상태에서 고체 화합물로 전환될 때, 건조형 조인트 화합물은 고체화된다. 많은 건조형 조인트 화합물은 탄산칼슘을 포함한다. 건조형 조인트 화합물은 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,476,099호, 제6,545,066호 및 제9,328,023호에 제공된 것들을 포함한다.
소성 석고 및 물을 포함할 수 있는 플라스터는, 벽, 실링 또는 다른 구조 상에서 보호용 및/또는 장식용 코팅으로 사용되어, 플라스터 페이스트가 응결 및 경화될 때 매끄럽고 단단한 표면을 형성할 수 있는 건축 재료이다. 플라스터 제형은 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제2,082,887호에 제공된 것들을 포함한다.
프라이머 코팅을 포함하고, 석고 및/또는 탄산칼슘과 함께 제형화된 다양한 코팅들도 또한 시판되고 있다. 코팅의 예는 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,663,979호에 제공된 것들을 포함한다. 수계 석고 슬러리는 벽판 및 다른 유형의 석고 패널 및 타일의 제조에 사용된다. 석고 패널의 예는 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제8,323,785호에 제공된 것들을 포함한다.
조인트 화합물은 이미 혼합된(ready-mixed) 또는 분말 형태로 통상 입수가능하다. 응결형 조인트 화합물은 이의 적용에 앞서 물과 혼합되는 건조 분말로서 제형화될 수 있다. 물을 건조 분말에 첨가하면, 소성 석고의 석고로의 변환을 개시하고, 이는 조인트 화합물의 응결 및 경화를 유발한다.
응결형 조인트 화합물은 또한 이미 혼합된 상태의 응결형 조인트 화합물로서 물과 제형화될 수도 있다. 이러한 화합물의 예는 미국 특허 제9,174,881호에 제공되어 있다. 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물은 이미 물과 미리-혼합되어 있으나, 이들은 시간의 경과 동안 응결 및 경화 없이 선반에 저장될 수 있다. 저장 및 이송 과정에서 응결 반응을 억제하기 위해, 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물은, 칼슘 이온과 결합하여 소성 석고의 석고로의 수화 반응을 방지하는 킬레이터(chelator)일 수 있는 지연제를 함유한다. 활성화제는 이후 지연제를 이용하여 착물로부터 칼슘 이온을 방출하고 응결 반응을 개시하기 위해, 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물에 첨가된다.
조인트 화합물 이외에, 또는 조인트 화합물 대신에, 패치 및 보수(patch-and-repair) 목적을 위해 스패클링 화합물이 사용될 수 있고, 이는 보다 낮은 수준의 수축을 제공할 수 있다. 스패클링 화합물의 예는 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제4,391,647호 및 미국 특허 제6,358,309호에 제공된 것들을 포함한다.
착물형성 지시약은 특정한 금속 양이온의 존재 하에서 색상 변경을 수행하는 이온색성(ionochromic) 염료이다. 착물형성 지시약은 금속 이온의 농도를 결정하기 위해 착물형성 적정에서 사용될 수 있다. 또한 암모늄 푸르푸레이트로도 지칭된 무렉시드(CAS No: 3051-09-0)는 용액 중 칼슘 이온의 농도를 결정하기 위한 분석 화학에서 사용된 착물형성 지시약이다.
일부 시판되는 조인트 화합물 및 스패클은 지시약으로 틴티드되거나 착색되어 최종 사용자에게 조인트 화합물의 존재와 이의 건조 정도를 나타내는 시각적 신호를 제공한다. 미국 특허 제8,642,346호는 최종 생성물에서 감지할 수 있는 조인트 화합물을 위한 태깅 물질을 개시한다. 미국 특허 제6,531,528호는 페놀프탈레인(적색) 및 티몰프탈레인(청색)과 같은 색상 변화 지시약을 포함하는 레디투유즈(ready-to-use) 패치 및 보수 생성물을 개시한다. 화합물은 이들의 색상 변화가 pH의 변화에 따라 달라지는 pH 지시약이다. 미국 특허 제9,040,612호는 적용 시 제1 색상을 갖고 스킨 형성 시 제2 색상을 갖고, pH 지시약(페놀프탈레인)을 포함하는 색상 변화 코크(caulk)를 개시한다. 미국 특허 제10,099,961호는 소형 UV 블랙라이트로 광학적으로 최종 생성물에서 감지될 수 있는 형광 태깅 물질을 포함하는 식별가능한 석고계 빌딩 제품을 제공한다.
틴티드되거나 착색된 조인트 화합물이 여전히 젖어있는 동안 색상을 갖고, 화합물이 건조되면 색상이 희미해지거나 또 다른 색상으로 변경되는 경우, 이는 건조도의 지시약으로서 작용할 수 있으나, 바람직하지 않은 부작용에는 색상/틴트가 페인팅과 같은 후속 벽 장식을 통해 가시적인 것이 포함된다.
조인트 화합물 또는 스패클링 화합물이 기판에 적용되고 건조된 후, 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물은 흔히 샌딩된다. 샌딩은 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물로 덮여진 기판의 평활화 및/또는 연마 과정이다. 흔히, 건조된 조인트 화합물을 위한 샌딩은 최종 사용자에 의해 수동적으로 달성될 수 있고, 샌딩된 표면의 완전성 및 균일성 정도를 최종 사용자에게 알려줄 수 있는 신뢰할 만한 지시약은 존재하지 않는다.
따라서, 기판에 대한 조인트 화합물의 적용, 조인트 화합물의 건조도 및 샌딩의 완전성을 모니터링하기에 또한 충분한 제거가능한 색상을 생성하는, 지시약을 갖는 틴티드되거나 착색된 조인트 화합물 및 스패클링 화합물에 대한 요구가 남아 있다.
이러한 요구 및 일부 다른 요구들은 본 개시내용에 의해 적어도 부분적으로 논의된다.
일 양태에서, 본 개시내용은 기판을 피니싱하는 방법을 제공한다. 방법은 하기를 포함한다:
a) 샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물을 기판에 적용하는 단계로서, 상기 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물은 공기/조인트 화합물 표면에서 제1 색상을 나타내고, 제1 색상은 기판의 색상과 구별가능하고, 표면에서 제1 색상은 또한 표면 아래의 조인트 화합물의 제2 색상과 구별가능함; 및
b) 제1 색상이 표면으로부터 제거될 때까지 조인트 화합물 표면을 샌딩하는 단계.
조인트 화합물은 건조형 조인트 화합물 또는 응결형 조인트 화합물일 수 있다. 일 바람직한 실시형태에서, 조인트 화합물은 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물이다.
상기 방법의 일부 바람직한 실시형태에서, 샌딩 지시약은 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
임의의 이들 방법에서, 샌딩 지시약은 제조 도중 및/또는 기판에 적용 전에 조인트 화합물에 첨가될 수 있다. 임의의 이들 방법에서, 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 총 조인트 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양으로 첨가될 수 있다.
상기 방법의 일부 바람직한 실시형태에서, 샌딩 지시약은 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루 또는 이들의 임의의 조합을 포함하고, 샌딩 지시약은 제조 도중 및/또는 기판에 적용 전에 조인트 화합물에 첨가되고, 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 총 조인트 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양으로 첨가된다.
일부 이들 방법에서, 샌딩 단계는 센서가 제1 색상이 제거된 것을 감지할 때까지 및/또는 센서가 제2 색상을 감지할 때까지, 샌딩기에 의해 제1 색상을 갖는 표면의 샌딩을 시작하는 프로세서와 연결되어 있는 센서로 제1 색상을 감지하는 것을 포함한다.
본 개시내용의 추가의 양태는 하나 이상의 충전제, 하나 이상의 바인더 및 샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물을 포함하고, 상기 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물은 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물이 건조되었거나 경화된 후 공기/조인트 화합물 표면에서 제1 색상을 나타내고, 상기 제1 색상은 공기/조인트 화합물 표면 아래의 조인트 화합물의 제2 색상과 구별가능하다.
본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물은 샌딩 지시약이 물을 제외하고, 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양, 바람직하게는 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 0.001 wt% 내지 0.005 wt%의 양인 것을 포함한다.
본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물은 샌딩 지시약이 물을 제외하고, 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양, 바람직하게는 0.001 wt% 내지 0.005 wt%의 양으로 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것을 포함한다.
본 개시내용의 추가의 양태는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물과의 혼합을 위해 투여된 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 샌딩 지시약을 포함하는, 기판의 피니싱을 위한 보조 생성물을 포함한다. 보조 생성물은 적어도 하나의 용매, 안정화제, 캐리어, 또는 이들의 임의의 혼합물을 추가로 포함할 수 있다. 보조 생성물은 응결 활성화제를 추가로 포함할 수 있다. 적합한 응결 활성화제는 아연 술페이트, 아연 술페이트 수화물, 알루미늄 술페이트, 알루미늄 암모늄 술페이트, 알루미늄 포타슘 술페이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 추가의 양태는 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 공기/조인트 화합물 표면을 분석하는 방법을 포함한다. 방법은 하기를 포함한다:
1) 표면이 샌딩된 후 제1 색상의 존재에 대해 표면을 조사하는 단계, 및
2) 제1 색상이 표면에서 감지된 경우 일부 부가적인 샌딩이 필요한지 결정하는 단계.
이러한 방법에서, 표면은 육안 검사 및/또는 제1 색상을 감지하는 디바이스를 이용하여 조사될 수 있다.
추가의 양태에서, 본 개시내용은 기판을 패칭하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 본 개시내용에 따른 적어도 하나의 샌딩 지시약을 포함하는 스패클링 화합물을 기판에 적용하는 것을 포함한다. 상기 방법은 스패클링 화합물이 건조되고 공기/조인트 화합물 계면에서 제1 색상을 나타낸 후 스패클링 화합물을 샌딩하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시내용은 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 제조 방법을 제공하고, 상기 방법은 건조형 조인트 화합물 조성물, 응결형 조인트 화합물 조성물 또는 스패클링 화합물 조성물과 본 개시내용에 따른 적어도 하나의 샌딩 지시약을 혼합하는 것을 포함한다.
도 1은 샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물이 적용된 기판의 단면도이다. 도면은 축척되지 않는다. 조인트 화합물 층은 색상 구배를 강조하기 위해 확대되었다.
도 2는 무렉시드를 포함하는 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물의 기판에 대한 적용을 도시한다. 화합물이 건조된 후, 상단 부분(A, 연회색)은 샌딩되고, 연회색을 보인 반면, 하단 부분(B, 황금색)은 샌딩되지 않았고, 황색을 유지하였다.
도 3a는 본 개시내용에 따른 다양한 샌딩 지시약으로 제형화된 건조된 스패클링 화합물 샘플을 도시한다.
도 3b는 도 3a의 건조된 스패클링 화합물 샘플의 단면도를 도시한다.
도 4는 샌딩 지시약의 ΔE 값을 나열하는 표 3을 도시한다.
도 5는 샌딩 착물형성 지시약의 ΔE 값을 나열하는 표 4를 도시한다.
본 개시내용은 제거가능한 색상/틴트를 갖는 조인트 화합물 및 스패클링 화합물을 제공한다. 색상/틴트는 샌딩 도중 제거될 수 있다. 본 개시내용은 또한 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 샌딩 방법 및 샌딩의 완전성을 모니터링하는 방법을 제공한다. 조인트 화합물은 건조형 조인트 화합물 및 응결형 조인트 화합물을 포함한다. 적합한 조인트 화합물은 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물을 포함하여 이미 혼합된 조인트 화합물을 포함한다.
본 발명의 조인트 화합물 및 스패클링 화합물은 샌딩의 완전성을 모니터링하는데 사용될 수 있는 샌딩 지시약을 포함한다. 샌딩 지시약은 착물형성 지시약, pH 지시약, 형광 염료, 근적외선 염료 및/또는 안료일 수 있다.
본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클을 기판에 적용 시, 제1 색상이 공기/조인트 화합물 계면에 또는 그 주변에 존재하도록 샌딩 지시약의 색상 농도 구배가 건조된 조인트 화합물 또는 스패클에 확립된다. 제1 색상은 조인트 화합물이 적용된 기판과 구별가능하다. 예를 들어, 제1 색상은 황색일 수 있는 한편, 기판은 연회색일 수 있다. 조인트 화합물의 표면의 제1 색상은 또한 조인트 화합물의 표면 아래의 조인트 화합물의 제2 색상과 구별가능하다.
본 개시내용에서, 최종 사용자가 육안 검사에 의해 제1 색상과 기판의 색상 간의 차이를 관찰할 수 있고/있거나, 최종 사용자가 디바이스 및/또는 화학적 분석에 의해 차이를 감지할 수 있는 경우, 색상은 "구별가능한" 것으로 지칭된다. 디바이스는 예를 들어 UV-램프, 및/또는 최종 사용자에게 정보를 전송하는 컬러 센서와 같은 형광 염료의 감지를 위한 디바이스일 수 있다. 화학적 반응은 화합물의 존재를 감지하기 위해 현장 및/또는 실험실에서 수행될 수 있는 임의의 반응일 수 있다. 바람직하게는, 감지는 최종 사용자가 제1 색상을 관찰하고, 관찰한 것을 인지하는, 예를 들어 최종 사용자가 제1 색상이 황색인 것을 관찰하는 육안 검사에 의한 것이다.
조인트 화합물이 기판 상에서 건조된 후, 조인트 화합물은 기판으로부터 쉽게 구별될 수 있는데, 이는 조인트 화합물의 표면에서 제1 색상이 감지될 수 있고, 상기 제1 색상이 기판의 색상과 구별가능하기 때문이다. 조인트 화합물이 기판 상에 건조된 후, 조인트 화합물은 샌딩된다. 샌딩 방법은 기판으로부터 조인트 화합물의 표면 층을 제거한다. 제1 색상은 일반적으로 조인트 화합물의 표면에 존재하기 때문에, 제1 색상도 샌딩 도중 제거된다. 기판 상에서 잔류하는 샌딩된 조인트 화합물은 이제 제2 색상을 보인다.
따라서, 일 양태에서, 본 개시내용은 기판을 피니싱하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 기판에 본 발명의 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물을 적용하는 단계, 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물을 샌딩하는 단계, 및 샌딩에 의해 제1 색상을 제거하는 단계를 포함한다. 제1 색상의 제거의 감지는 육안 검사 및/또는 감지 디바이스를 이용하여 달성될 수 있다. 상기 감지 디바이스는 형광 염료가 샌딩 지시약으로서 사용된 경우 UV-램프일 수 있다.
본 개시내용에서, 기판은 조인트 화합물 또는 스패클이 적용될 수 있는 임의의 표면일 수 있다. 기판의 비제한적인 예에는 벽판, 벽판 어셈블리, 두 벽 패널 사이의 조인트, 시멘트성 표면 또는 보수가 필요한 임의의 기타 표면, 예컨대 크랙이 있는 벽 및/또는 실링, 또는 패칭에 의해 편평화될 수 있는 편평하지 않은 표면이 포함된다. 또한 다른 기판이 고려되고, 이는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물이 적용될 수 있는 임의의 기판을 포함한다.
본 개시내용에서, 용어 "기판"은 광범위하게 이해되고, 임의의 기판, 예를 들어 벽판 어셈블리, 석고 벽판, 석고 섬유판, 내벽, 외벽, 실링 타일, 플로어 밑받침, 플로어 패널, 건설 조인트, 조인트 테이프, 못 및/또는 나사 헤드, 시멘트성 블록, 목재, 모르타르, 유리, 금속, 알루미늄, 플라스틱, 벽돌, 스톤, 종이, 세라믹 타일 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 기판 표면은 페인트될 수 있고, 페인트되지 않을 수 있고, 종이 시트 또는 섬유 매트로 덮여질 수 있고/있거나 아니면 코팅 또는 미코팅될 수 있다. 기판은 두 인접한 기판 조각 사이의 조인트, 예컨대 도어 프레임 및 벽 사이의 조인트, 또는 두 인접한 벽 패널 사이의 조인트를 포함할 수 있다. 기판은 두 기판 조각 사이의 이음새를 포함할 수 있다. 기판은 두 기판 조각 사이의 갭을 포함할 수 있다.
따라서, 용어 "기판에 적용함"은 본 발명의 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물을 표면에 걸쳐 적용하고/하거나 또한 갭, 이음새 또는 조인트를 채우는 것을 포함한다. 용어 "기판에 적용함"은 또한 만입부, 갭, 크랙 및/또는 기타 기판의 결함 또는 결점을 패칭하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에서, 샌딩 단계는 수동적으로 완료될 수 있거나, 샌딩 방법은 자동화 또는 반자동화될 수 있다. 휴대용 샌딩기 또는 사포가 사용될 수 있다. 이러한 적용에서, 최종 사용자는 제1 색상이 제거될 때까지 건조된 조인트 화합물의 표면을 연마하고, 평활화한다.
샌딩은 제1 색상을 감지하고, 이러한 정보를 제1 색상을 갖는 표면의 샌딩을 시작하는 프로세서에 전송하는 센서를 포함하는 샌딩기로 자동적으로 또는 반자동적으로 완료될 수 있다. 샌딩은 조인트 화합물 표면으로부터 제1 색상을 제거하고, 제1 색상 아래의 제2 색상을 노출시킨다. 센서가 더 이상 조인트 화합물 표면 상의 제1 색상을 감지하지 않으면 피드백 루프는 샌딩을 멈추고/멈추거나 센서가 제2 색상의 존재를 감지하면 피드백 루프는 샌딩을 멈출 수 있다.
조인트 화합물에 샌딩 지시약의 존재는 특정 색상 또는 틴트를 갖는 표면을 제공하거나, 샌딩시 제거되는 일부 기타 감지가능한 마커를 제공한다. 따라서, 본 개시내용은 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물이 적용된, 예를 들어 벽판 어셈블리에서와 같은 기판의 영역을 신속하고 정확하게 식별하는 방법을 제공한다.
틴티드된/착색된 조인트 화합물은 흔히 조인트 화합물이 적용된 벽 상의 영역을 식별하고 찾기 위해 건식벽 마감재를 선호한다. 그러나, 종래의 틴티드된/착색된 조인트 화합물의 바람직하지 않은 특징은 후속 벽 장식(예를 들어, 페인팅)을 통해 색상 또는 틴트가 보일 위험이 있다는 것이다. 본 발명의 조인트 화합물 및 스패클은 적용된 조인트 화합물의 존재 및 위치를 나타내는 색상/틴트를 갖지만, 샌딩에 의해 색상이 제거가능하기 때문에 후속 장식을 통한 가시성의 잠재적인 위험을 최소화시킨다.
본 발명의 방법은 부가적인 이익을 제공하는데, 이는 샌딩 단계의 완료를 알리는 시각적 신호가 있기 때문이다. 따라서, 본 개시내용은 고객이 샌딩의 균일성 및 완전성을 모니터링할 수 있는 품질 제어 방법을 제공한다. 이러한 방법에서, 샌딩 단계의 완료는, 조인트 화합물이 제1 색상/틴트를 보이지 않고/않거나 조인트 화합물이 제2 색상/틴트를 보이는 영역에서 나타난다.
이는 최종 사용자가 완료된 영역을 신속하게 식별하고 여전히 샌딩을 필요로 하는 다른 영역으로 나아가는 것을 허용한다. 따라서, 본 발명의 방법 및 조인트 화합물은 시간과 공수의 절약을 제공한다. 제1 색상의 존재가 샌딩이 완전히 완료되지 않았다는 것을 나타냄에 따라, 제1 색상 또는 태깅 물질은 또한 샌딩의 완료에 대한 품질 제어로서 작용할 수 있다. 제1 색상의 존재는 또한 샌딩이 생략되었거나 단지 부분적으로 완료된 영역을 보여준다.
적용된 조인트 화합물은 이의 제1 색상에 의해 쉽게 감지되기 때문에, 제1 색상에서 제2 색상으로의 변화가 감지될 때까지 표면을 샌딩하도록 프로그래밍되는 컴퓨터 로봇으로 샌딩 방법은 완료될 수 있다.
부가적으로, 상기 샌딩 단계의 완료 및 샌딩 균일성에 대한 시각적 신호는 다양한 분석 기법(예를 들어, 색도계, 형광측정 등)을 사용하여 정량적으로 측정될 수 있고, 자동화된 샌딩 방법에 대한 피드백 루프에서의 반응을 나타낼 수 있다. 표적 제2 색상이 선택된 영역에서 감지되면, 자동화된 시스템은 지정된 제1 색상의 다음 영역을 샌딩하도록 진행될 수 있다. 샌딩 지시약의 화학적 존재는 샌딩 단계의 완료를 결정하기 위해 다양한 분석 기법을 사용하여 정량적으로 측정될 수 있다.
단면도인 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클(10)은 벽판일 수 있는 기판(12)에 적용된다. 도 1의 단면도에서 확인될 수 있는 바와 같이, 이러한 적용은 공기/조인트 화합물 표면(14A)을 갖는 조인트 화합물(또는 스패클링 화합물) 층(14)을 생성한다. 조인트 화합물(10)이 건조/경화된 후, 이는 조인트 화합물 층(14)의 두께를 통해 제1 색상의 색상 구배를 생성하고, 이때 제1 색상(14B)의 대부분은 표면(14A) 근처 및 표면(14A)에 존재한다. 제1 색상(14B)이 일반적으로 기판(12)의 색상과 상이하기 때문에, 제1 색상(14B)은 기판(12)과 구별가능하다. 또한, 제1 색상(14B)이 일반적으로 조인트 화합물 층(14)의 제1 색상(14B) 아래의 제2 색상(14C)과 상이하기 때문에, 제1 색상(14B)은 제2 색상(14C)과 구별가능하다.
따라서, 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클을 기판 상에 위치시키는 것은 쉽게 이루어질 수 있다. 조인트 화합물(10)이 샌딩되면, 샌딩은 이의 표면 근처의 조인트 화합물 층(14)의 일부를 제거하고, 이는 또한 표면(14A) 근처에 대부분 모인 제1 색상(14B)을 제거한다. 제1 색상(14B)의 부재 및/또는 제1 색상(14B) 아래의 제2 색상(14C)의 노출은 샌딩 방법이 완료되었다는 지표로 작용한다.
본 개시내용에서, "샌딩 지시약"은 착물형성 화합물, pH 지시약, 형광 염료, 근적외선 염료, 가시 스펙트럼에서 색상을 생성하는 염료, 및/또는 안료로서 정의된다.
본 개시내용의 적합한 샌딩 지시약은 적어도 두 가지 이유로 인해 미국 특허 제6,531,528호에서 스패클링 화합물로 개시된 것과 같은 종래의 건조 지시약과 쉽게 구별가능하다.
첫번째로, 페놀프탈레인(적색) 또는 티몰프탈레인(청색)과 같은 종래의 건조 지시약은 스패클링 화합물이 젖은 경우, 색상, 예를 들어 페놀프탈레인에 대해 적색을 생성하지만, 스패클링 화합물이 건조된 후, 색상은 희미해지고 백색으로 변한다. 따라서, 종래의 건조 지시약을 갖는 건조된 스패클링 화합물의 색상은 전형적으로 스패클링 화합물이 적용된 백색 기판과 쉽게 구별가능하지 않다. 종래의 건조 지시약과 대조적으로, 본 개시내용의 샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물은 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물이 건조된 후 표면에서 제1 색상을 보인다. 예를 들어, 황색 또는 자색일 수 있는 제1 색상은 일반적으로 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물이 적용된 기판의 색상과 상이하고 구별가능하다.
둘째로, 도 1에서 또한 나타난 바와 같이, 본 개시내용의 샌딩 지시약은 건조/경화된 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물의 두께를 통해 제1 색상의 색상 구배를 생성하고, 이때 제1 색상은 전형적으로 표면(14A) 주변에 및 표면(14A)에 존재한다. 본 개시내용의 샌딩 지시약을 포함하는 건조/경화된 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물의 제1 색상(14B)은 조인트 화합물/스패클링 화합물 층(14)의 제1 색상(14B) 아래의 제2 색상(14C)과 상이하고 구별가능하다. 샌딩 지시약과 대조적으로, 종래의 건조 지시약은 건조/경화된 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물의 두께를 통해 쉽게 감지가능한 색상 구배를 생성하지 않는다. 따라서, 페놀프탈레인 및 티몰프탈레인이 적합한 건조 지시약이지만, 대부분의 적용에서 본 개시내용의 샌딩 지시약으로서 이들은 일반적으로 적합하지 않다.
샌딩 지시약이 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물과 혼합되는 경우, 이는 도 1에서 나타난 바와 같이 공기/조인트 화합물 표면에서 제1 색상(14B)을 생성한다. 제1 색상은 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물이 적용된 기판의 색상과 구별가능하다. 제1 색상은 조인트 화합물의 샌딩에 의해 제거될 수 있다. 전형적으로, 제1 색상은 광스펙트럼에서 가시적이지만, 일부 실시형태에서 제1 색상은 광스펙트럼에서 가시적이지 않을 수 있다. 이러한 다른 실시형태에서, 제1 색상이 형광인 경우, 이는 UV 스펙트럼에서 감지될 수 있다. 광스펙트럼에서 가시적이지 않은 경우, 제1 색상을 감지하기 위한 다른 수단은 적외선 램프를 포함할 수 있다.
색상 감지를 위한 방법 중 하나는 전체 개시내용이 본원에 참조로 포함되어 있는 미국 특허 출원 제2019-0203050-A1호에 기재된 바와 같은 L*a*b* 방법으로 알려져 있다.
본 개시내용에서 건조된 조인트 및/또는 스패클링 화합물의 제1 색상과 건조된 조인트 및/또는 스패클링 화합물의 제2 색상 사이의 색상 차이는 또한 L*a*b* 방법으로 측정될 수 있다. 이러한 방법은 예를 들어 HunterLab사의 ColorQUEST®와 같은 색도계를 이용한다. L*a*b* 방법은 두 색상들 간의 훨씬 작은 차이도 탐지할 수 있게 한다. L*a*b* 방법에서, 색상 차이는 샘플의 색상을 기준에 대하여 수치 비교한 것으로서 정의된다. 3개의 상이한 좌표들이 사용된다:
L*은 명도(흑색/백색)를 나타내는데, L*=100은 순수한 백색이고, L*=0은 순수한 흑색이며;
a*는 적색/녹색 좌표인데, a*=-100는 완벽하게 녹색이고, a*=100은 완벽하게 적색이며,
b*는 황색/청색 좌표인데, b*=100는 완벽하게 황색이고, b*=-100은 완벽하게 청색이다.
각 좌표에 대해 색상계로 제공한 모든 측정치는 기준에 대하여 수행되었다.
두 샘플의 각각은 L*, a* 및 b*에 대해 측정된다. 이때, 델타 E(ΔE)는 하기와 같은 식 (I)에 따라 계산된다:
Figure pct00001
(I)
본 개시내용에서, 델타 E(ΔE)는 표면에서 샌딩되지 않은 건조/경화된 조인트 및/또는 스패클링 화합물의 제1 색상(도 1의 14B 참조) 및 샌딩 후 화합물의 제2 색상(도 1의 14C 참조) 사이의 색상차를 나타낸다. 또한 도 2를 참조하며, 여기서 색상 B 및 A 사이의 ΔE는 식 (I)에 따라 계산될 수 있다.
대부분의 인간은 이들 2가지 색상 간의 델타 E가 3 이상인 경우, 두 색상 간의 색상 변화를 용이하게 감지할 수 있다. 숙련된 사용자는 일부 경우에 최소 0.5 내지 1만큼 낮은 색상의 변화를 감지할 수 있는 것으로 여겨진다.
따라서, 본 개시내용의 적합한 샌딩 지시약은 건조/경화된 화합물의 표면에서 제1 색상 및 표면이 샌딩된 후 제2 색상을 생성하는 것을 포함하고, 여기서 색도계 매뉴얼에 제공된 지침에 따라 및 색도계에 제공된 표준을 사용하여 및 실온(70℉)에서 HunterLab사의 ColorQUEST®에 의한 L*a*b* 방법에 의해 식 (I)로 계산된 제1 색상 및 제2 색상 사이의 델타 E는 적어도 3 이상이다.
본 발명의 조인트 화합물 및 스패클에서, 하나의 바람직한 샌딩 지시약은 Millipore-Sigma사로부터 입수가능한 선형식 C8H8N6O6 및 분자량 284.19 g/mol의, 암모늄 푸르푸레이트로도 지칭된 무렉시드(CAS No: 3051-09-0)를 포함한다. 푸르푸르산의 다른 염도 또한 사용될 수 있다.
기타 바람직한 샌딩 지시약은 Millipore-Sigma사로부터 입수가능한 크레졸 레드(CAS NO: 1733-12-6), Millipore-Sigma사로부터 입수가능한 m-크레졸 퍼플(CAS NO: 2303-01-7), Millipore-Sigma사로부터 입수가능한 브로목실레놀 블루(CAS NO: 40070-59-5), Millipore-Sigma사로부터 입수가능한 티몰 블루(CAS NO: 76-61-9)를 포함한다.
기타 적합한 샌딩 지시약은 또한 브로모크레졸 그린; 레사주린; 4-페닐아조-1-나프틸아민; 에틸 레드; 2-(파라-디메틸아미노페닐아조) 피리딘; 4-(p-에톡시페닐아조)-m-페닐렌-디아민 모노히드로클로라이드; 레조르신 블루; 알리자린 레드 S; 메틸 레드; 프로필 레드; 브로모크레졸 퍼플; 클로로페놀 레드; 알리자린; 2-(2,4-디니트로페닐아조) 1-나프톨-3,6-디술폰산, 디소듐염, 브로모티몰 블루, 6,8-디니트로-2,4-(1H-퀴나졸린디온); 브릴리언트 옐로우; 페놀 레드; 뉴트럴 레드; 투르메릭(쿠르쿠민); 4,4'-비스(4-아미노-1-나프틸아조)-2,2'-스틸벤디술폰산; p-나프톨벤제인; 및 에틸 비스(2,4-디메틸페닐) 에타노에이트를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
특정한 pH 지시약 또는 착물형성 지시약은 건조 지시약으로서 적합할 수 있지만, 이러한 지시약은 적어도 3 이상의 ΔE 값의 샌딩되지 않은 제1 색상 및 샌딩된 제2 색상 사이의 차이를 생성하지 않으므로, 부분적으로는 적어도 일부의 종래의 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물 제형에서 샌딩 지시약으로서 효율적으로 기능하지 않는다. 따라서, 하기 착물형성 지시약은 샌딩 지시약으로서 바람직하지 않다: 칼콘카르복실산, 에리오크롬 블랙 T 및 칼마자이트. 하기 pH 지시약은 또한 일부 이유로 인해 샌딩 지시약으로서 바람직하지 않다: 페놀프탈레인, 티몰프탈레인 및 알리자린 레드 S.
본 개시내용에 따른 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 100 g(단지 건조 중량, 물 제외)의 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물을 제조하기 위해, 0.001 g 내지 5 g의 샌딩 지시약이 사용될 수 있다. 약어 "wt%"는 중량 백분율을 의미한다.
표면의 제1 색상 강도는 샌딩 지시약의 농도에 의존한다는 것을 이해해야 한다. 본 개시내용에 따른 대부분의 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물 건조 성분의 약 0.001 wt% 내지 0.005 wt%의 바람직한 범위에서 잘 작용한다.
추가로, 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물의 특정한 제형은 칼슘 이외에 다른 금속 이온을 포함할 수 있다. 상기 부가적인 금속 이온에는 마그네슘 및 아연이 포함되지만 이에 제한되지 않는다. 아연의 전형적인 공급원은 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물에서 응결 반응을 유발하기 위해 사용된 응결 활성화제일 수 있다. 마그네슘의 전형적인 공급원은 예를 들어 탄산칼슘 및 탄산마그네슘의 조합을 포함하는 돌로마이트 석회와 같은 특정한 충전제를 포함한다.
마그네슘 및 칼슘 이온의 조합 또는 아연 및 칼슘 이온의 조합을 포함하는 제형은 칼슘을 갖지만 마그네슘 또는 아연을 갖지 않는 제형으로부터의 제1 색상 및/또는 제2 색상의 강도가 상이할 수 있다.
추가로, 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물의 pH는 하나 이상의 산, 염기, 및/또는 완충제로 조정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 제1 색상의 강도 및/또는 제1 색상 및 제2 색상 사이의 델타 E 값은 pH가 특정 샌딩 지시약에 대해 지정된 pH 범위 내에 있도록 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물의 pH를 조정함으로써 개선될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 상기 샌딩 지시약은 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 및/또는 티몰 블루 중 하나 이상을 포함한다. 일부 바람직한 실시형태에서, 상기 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 총 조인트 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양의 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루, 및/또는 티몰 블루 중 하나 이상을 포함한다. 추가의 바람직한 실시형태에서, 상기 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 총 조인트 화합물의 0.001 wt% 내지 0.005 wt%의 양의 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 및/또는 티몰 블루 중 하나 이상을 포함한다.
본 개시내용에 따른 임의의 샌딩 지시약은 또한 물 및/또는 유기 용매, 예를 들어 알코올 또는 에테르일 수 있는 적어도 하나의 용매를 포함할 수 있다. 샌딩 지시약은 또한 캐리어, pH 안정화제, 계면활성제 및/또는 제형을 조인트/스패클링 화합물 페이스트와 혼화성이고 안정하게 유지하기 위해 당업자에게 일반적으로 알려진 기타 성분을 포함할 수 있다.
일부 바람직한 실시형태에서, 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 0.001 wt% 내지 0.01 wt%의 양으로 사용된다. 일부 바람직한 실시형태에서, 상기 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 총 조인트 화합물의 0.001 wt% 내지 0.01 wt%의 양의 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 및/또는 티몰 블루를 포함한다.
본 개시내용에서 용어 "약"은 값의 +/- 10%, 바람직하게는 값의 +/- 1%를 의미한다. 예를 들어, 약 100은 100 ± 10, 바람직하게는 100 ± 1을 의미한다.
본 발명의 조인트 화합물은 건조형 조인트 화합물 및 응결형 조인트 화합물 둘 모두를 포함한다. 본 발명의 조인트 화합물은 분말로서 제형화될 수 있는 한편, 물 및 샌딩 지시약은 조인트 화합물의 사용 시점에서 첨가될 수 있다. 대안적으로, 샌딩 지시약은 조인트 화합물 분말과 사전혼합될 수 있다.
적합한 건조형 조인트 화합물은, 탄산칼슘, 및/또는 산화칼슘, 수산화칼슘, 중탄산칼슘, 규산칼슘, 질산칼슘, 및 염화칼슘을 포함하나 이에 제한되지 않는 임의의 다른 칼슘 화합물을 포함할 수 있다. 탄산칼슘은 조인트 화합물 내의 임의의 성분들 중 최고 중량 분율을 가질 수 있다. 탄산칼슘은 석회, 돌로마이트 석회의 형태로, 및/또는 임의의 다른 광물로서 존재할 수 있다. 다른 충전제는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 펄라이트, 팽창 펄라이트, 활석, 마이카 및/또는 중공 세라믹 미세구, 세라믹 입자, 유리 비드 및/또는 중공 유리 미세구, 폴리스티렌 비드, 폴리아크릴레이트 비드, 폴리올레핀 비드 또는 이들의 임의의 조합.
건조형 조인트 화합물의 다른 성분은 섬유, 안료, 레올로지 개질제, 셀룰로오스 유도체, 접착제, 예컨대 천연 또는 합성 라텍스, 클레이 미네랄, 예컨대 아타풀자이트 및/또는 카올린; 및 바인더, 예컨대 전분 유도체 및/또는 응집 특성을 위한 중합체성 바인더를 포함할 수 있다.
적합한 셀룰로오스 유도체는 셀룰로오스 에테르 증점제, 예를 들어 메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 또는 이들의 임의의 조합, 또는 전형적으로 조인트 및/또는 스패클링 화합물에서 사용된 임의의 다른 셀룰로오스 에테르 증점제를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
적합한 클레이는 아타풀자이트 클레이, 카올린, 일라이트, 벤토나이트, 세피올라이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
적합한 바인더는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 아크릴릭 중합체, 아크릴릭 공중합체 또는 이들의 임의의 조합. 아크릴릭 중합체는 비닐 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌 아크릴레이트 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 바람직한 바인더는 아크릴릭 라텍스 에멀젼을 포함한다. 다른 바인더는 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 스티렌 부타디엔, 천연 전분, 개질된 전분 및 합성 전분, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
적합한 건조형 조인트 화합물 제형은 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제6,476,099호, 제6,545,066호, 제8,931,230호 및 제9,328,023호에 개시되어 있다. 임의의 이들 건조형 조인트 화합물 또는 임의의 다른 건조형 조인트 화합물은 본 개시내용의 하나 이상의 샌딩 지시약과 제형화될 수 있다.
본 개시내용의 일 양태에서, 샌딩 지시약을 갖는 건조형 조인트 화합물은 표 1에 나타난 바와 같이 제형화될 수 있다:
Figure pct00002
적합한 조인트 화합물은 또한 물의 존재 하에서 석고로 신속하게 재수화되는 황산칼슘 반수화물(CaSO4X0.5H2O)을 함유하는 응결형 조인트 화합물 및 플라스터를 포함한다. 이러한 수화 반응은 응결형 조인트 화합물, 플라스터, 및 황산칼슘 반수화물 및 물과 함께 제형화되는 다른 생성물(석고 슬러리 포함)에서 응결 작용의 유발제이다. 전형적인 응결형 조인트 화합물은 또한 이하의 것들 중 어느 것을 포함할 수 있다: 충진제, 레올로지 개질제, 바인더, 안정화제 및 생물살생제. 건조형 조인트 화합물에 관해 기재된 것을 포함하여, 본 개시내용에 따른 하나 이상의 샌딩 지시약을 갖는 본 발명의 응결형 조인트 화합물 제형에서 임의의 종래의 충전제, 레올로지 개질제, 바인더, 안정화제 및 생물살생제가 사용될 수 있다.
적합한 응결형 조인트 화합물은 참고로 본원에 포함된 미국 특허 제4,661,161호, 제5,746,822호, 제6,805,741호 및 제9,174,881호에 제공되어 있다. 본 개시내용에 따라, 임의의 이러한 응결형 조인트 화합물은 본 개시내용에 제공된 샌딩 지시약으로 제형화될 수 있다.
본 발명의 응결형 조인트 화합물은 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물을 포함한다. 이들 화합물은 물과 미리-혼합되고, 적용되는 동안 응결 활성화제가 첨가될 때까지, 칼슘에 가역적으로 결합함으로서 응결 반응을 차단하는 적어도 하나의 지연제를 포함한다.
지연제는 단백질성 지연제, 저분자량 폴리아크릴레이트 및/또는 비-칼슘 함유 포스페이트일 수 있다. 전형적으로, 지연제는 강한 킬레이트화제, 예컨대 다른 것들 중에서도 테트라포타슘 피로포스페이트(TKPP), 테트라소듐 피로포스페이트(TSPP), 소듐 시트레이트이다. 이 그룹 내의 다른 적합한 지연제는 아연 헥사메타포스페이트, 포타슘 트리폴리포스페이트, 소듐 트리폴리포스페이트, 모노-암모늄 포스페이트, 일염기성 포타슘 포스페이트 및 이들의 임의의 혼합물을 포함한다. 전형적으로, 본 발명의 사전 혼합된 응결형 조인트 화합물은 건조 소성 석고의 중량을 기준으로 약 0.01 wt% 내지 약 10 wt%의 지연제를 포함한다.
또한 가속화제로도 상호교환되어 지칭되는 응결 활성화제는, 황산칼슘 반수화물의 응결 반응을 유발하기 위해 사용시, 이미 혼합된 응결형 조인트 화합물에 첨가된다. 이로 인해 황산칼슘 반수화물이 재수화되고, 화합물이 경화된다.
적합한 활성화제는 아연 화합물, 특히 황산아연 및/또는 임의의 황산아연 수화물; 알루미늄 염을 포함하는 알루미늄 화합물, 예컨대 황산 알루미늄, 황산 알루미늄 암모늄, 및 황산 알루미늄 포타슘; 및 이들의 임의의 조합물을 포함한다. 응결 시간은 첨가된 가속화제의 양을 변화시킴으로서 조절될 수 있다. 전형적으로, 물을 제외하고, 조인트 화합물의 중량을 기준으로 약 0.5 wt% 내지 약 3 wt%의 활성화제가 사용될 수 있다. 적합한 활성화제 및 저해제는 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제5,746,822호에 제공되어 있다.
이미 혼합된 응결형 조인트 화합물의 경우, 샌딩 지시약은 제조 도중 및/또는 이미 혼합된, 응결형 조인트 화합물의 적용 도중 이미 혼합된, 응결형 조인트 화합물에 활성화제가 첨가될 때, 이미 혼합된, 응결형 조인트 화합물에 첨가될 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 샌딩 지시약은 물을 제외하고, 조성물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양의 응결형 조인트 화합물과 혼합된다.
본 발명의 응결형 조인트 화합물은 물을 포함한 조인트 화합물 조성물의 총 중량을 기준으로 30 wt% 내지 90 wt%의 소성 석고를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 조인트 화합물은 물을 포함한 조인트 화합물 조성물의 중량을 기준으로 45 wt% 내지 80 wt%의 소성 석고를 포함한다.
물과 혼합될 때, 본 발명의 응결형 조인트 화합물은 응결형 조인트 화합물 조성물의 총 중량을 기준으로 약 20 wt% 내지 약 50 wt%의 물을 포함할 수 있다.
응결형 조인트 화합물은 또한 탄산 칼슘, 석회석, 펄라이트, 팽창 펄라이트, 중공 유리 미세구, 중공 세라믹 미세구, 활석 및/또는 운모 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 존재하는 경우, 이들 성분은 건조 소성 석고의 중량을 기준으로 약 1 wt% 내지 약 40 wt%의 양으로 사용될 수 있다. 아타풀자이트 클레이와 같은 클레이는 건조 소성 석고의 중량을 기준으로 약 1 wt% 내지 약 10 wt%의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명의 응결형 조인트 화합물은 라텍스 바인더, 예를 들어 아크릴산 중합체 또는 아크릴산 공중합체, 및/또는 전분과 같은 하나 이상의 바인더를 포함한다. 조인트 화합물 제형에서 전형적으로 사용된 기타 바인더가 또한 사용될 수 있다.
전형적으로, 소성 석고의 건조 중량을 기준으로 약 1 wt% 내지 약 20 wt%의 바인더가 사용될 수 있다. 예를 들어, 100 g의 건조 소성 석고가 사용되는 경우, 바인더의 양은 약 1 g 내지 약 20 g의 범위일 수 있다.
본 발명의 응결형 조인트 화합물 혼합물의 다른 성분은 증점제/레올로지 개질제, pH 안정화제, 생물살생제, 소포제, 보존제 및/또는 습윤제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전형적으로, 이들 성분 각각은 물을 제외하고 조인트 화합물의 약 0.01 wt% 내지 약 10 wt%를 포함할 수 있다. 당업자는 증점제/레올로지 개질제, pH 안정화제, 생물살생제, 소포제, 보존제 및/또는 습윤제의 상세한 목록을 조인트 화합물과 관련된 이전의 특허, 예를 들어 미국 특허 제8,931,230호에서 확인할 수 있다.
본 개시내용의 추가의 양태는 본 개시내용에 따른 하나 이상의 샌딩 지시약을 포함하는 스패클링 화합물을 포함한다.
적합한 스패클링 화합물은 미국 특허 제4,391,647호, 제6,358,309호, 및 제7,790,796호, 및 미국 특허 제2015/179476호에 개시된 것들을 포함한다. 전형적으로, 스패클링 화합물은 약 10 wt% 내지 약 70 wt%의 하나 이상의 실리카, 칼사이트(탄산칼슘), 돌로마이트 등일 수 있는 충전제를 포함한다. 스패클링 화합물의 기타 성분은 물 및 바인더를 포함한다. 기타 첨가제는 증점제, 가소제, 분산제, 소포제, 및/또는 스패클링 및 유사 물질의 제조에 사용된 기타 종래의 첨가제를 포함할 수 있다.
다른 충전제는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다: 펄라이트, 팽창 펄라이트, 활석, 마이카 및/또는 중공 세라믹 미세구, 세라믹 입자, 유리 비드 및/또는 중공 유리 미세구, 폴리스티렌 비드, 폴리아크릴레이트 비드, 폴리올레핀 비드 또는 이들의 임의의 조합.
기타 성분은 하나 이상의 섬유, 안료, 레올로지 개질제, 셀룰로오스 유도체, 접착제, 예컨대 천연 또는 합성 라텍스, 클레이 미네랄, 예컨대 아타풀자이트 및/또는 카올린; 및 바인더, 예컨대 전분 유도체 및/또는 응집 특성을 위한 중합체성 바인더를 포함할 수 있다.
적합한 셀룰로오스 유도체는 셀룰로오스 에테르 증점제, 예를 들어 메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 또는 이들의 임의의 조합, 또는 전형적으로 조인트 및/또는 스패클링 화합물에서 사용된 임의의 다른 셀룰로오스 에테르 증점제를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
적합한 클레이는 아타풀자이트 클레이, 카올린, 일라이트, 벤토나이트, 세피올라이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
적합한 바인더는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 아크릴릭 중합체, 아크릴릭 공중합체 또는 이들의 임의의 조합. 아크릴릭 중합체는 비닐 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 스티렌 아크릴레이트 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 바람직한 바인더는 아크릴릭 라텍스 에멀젼을 포함한다. 다른 바인더는 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 스티렌 부타디엔, 천연 전분, 개질된 전분 및 합성 전분, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
본 개시내용에 따른 샌딩 지시약을 갖는 스패클링 화합물은 표 2에 나타난 바와 같이 제형화될 수 있다:
Figure pct00003
샌딩 지시약 첨가 전, 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클은 특정한 색상을 갖고, 이는 전형적으로 반드시 그럴 필요는 없지만 백색이다. 샌딩 지시약의 첨가는 이용가능한 이온 종, pH, 또는 기타 특성을 기준으로 감지될 수 있는 색상 변화를 유도할 수 있다. 본 발명의 조인트 화합물을 기판에 적용하는 것은 공기 접합 화합물 표면 주변에서 감지될 수 있는 제1 색상의 색상 구배를 생성한다.
이론에 구속되지 않으면서, 계면에서의 농도 경계층에서와 같이, 공기 접합 화합물 계면 주변의 샌딩 지시약의 보다 높은 농도 및 기판 주변의 지시약의 보다 낮은 농도의 농도 구배가 존재할 수 있다. 표면 주변에 샌딩 지시약의 보다 높은 농도, pH의 변화, 화학적 반응, 예를 들어 산화, 및/또는 일부 다른 요인의 존재는 다수의 실시형태에서 간단히 육안 검사에 의해 감지될 수 있는 제1 색상을 갖는 표면을 생성한다. 샌딩을 통한 가장 상부 표면 층의 제거 시, 제1 색상은 제거된다.
선택된 샌딩 지시약은 제조 시점에서 조인트 화합물 또는 스패클에 직접 첨가될 수 있거나, 보조 개별 생성물로서 제공되어 이후 최종 사용자에 의한 적용 시점에서 첨가될 수 있다.
샌딩 지시약은 이의 원래 형태로, 분말, 용액/겔, 또는 기타 건조 충전제 물질을 갖는 건조 분말로서, 본 발명의 조인트 화합물 또는 스패클에 첨가될 수 있다.
대안적으로, 샌딩 지시약은 건조 분말로서 제형화될 수 있고, 일부 캐리어 물질 상에 코팅될 수 있다. 종래의 조인트 화합물의 임의의 건조 성분은 캐리어 물질로서 사용될 수 있다. 적합한 캐리어는 칼슘 화합물, 활석, 나트륨 염, 예를 들어 염화나트륨 또는 황산나트륨, 및/또는 마그네슘 염을 포함한다. 탄산칼슘 및 석고는 특히 바람직한 화합물이다. 캐리어는 조인트 화합물 및 스패클에 흔히 사용되는 충진제(즉, 활석 또는 마이카)일 수 있다. 샌딩 지시약과 캐리어의 혼합물을 포함하는 이들 지시약 제형은 보조 생성물로서 사용될 수 있거나, 또는 이들은 샌딩 지시약과 조인트 화합물 또는 임의의 다른 생성물과의 혼합을 개선하기 위해, 다른 임의의 적용에 사용될 수도 있다.
추가의 실시형태에서, 샌딩 지시약은 촉진제 및/또는 지연제를 포함하지만 이에 제한되지 않는 기타 첨가제와 함께 첨가될 수 있다. 추가의 양태에서, 본 개시내용은 샌딩 지시약을 포함하는 보조 생성물을 제공한다. 바람직하게는, 보조 생성물은 무렉시드를 포함한다.
샌딩 지시약을 포함하는 보조 생성물은 별도의 패키지 내에 제공될 수 있다. 샌딩 지시약의 양은 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물과 혼합되는 동안 추가적인 측정이 필요없도록 주어질 수 있다. 패키지는 어떠한 형태이어도 된다. 이는 용기, 미리-충전된 시린지 및/또는 병일 수 있다. 유연성 주머니 또는 파우치가 특히 바람직하다. 패키지는 미리 결정된 용량으로 지시약을 제공할 수 있다. 패키지는 몇몇 구획들을 포함할 수 있고, 각각의 구획은 샌딩 지시약의 미리 결정된 용량을 함유한다. 미리 결정된 용량은, 그 용량이 지시약이 샌딩을 모니터링하기 위해, 특정 부피(즉, 물을 포함하여 1 갤런)의 조인트 화합물 또는 임의의 다른 생성물에서 색상 변화를 발생시키는데 필요한 용량으로 계산될 수 있다.
샌딩 지시약을 포함하는 보조 생성물이 적용되는 동안, 최종 사용자는 모니터링될 생성물의 양에 따라서 지시약의 1회 또는 수회 용량을 적용할 수 있다.
패키지 내의 샌딩 지시약은 분말로서, 또는 물 또는 유기 용매, 예를 들어 알코올일 수 있는 용매와 미리 혼합된 페이스트로서 제형화될 수 있다. 보조 생성물 중의 다른 성분들은 안정화제 및/또는 캐리어를 포함할 수 있다. 생성물은 특정한 pH를 필요에 따라 유지하기 위해 완충될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 보조 생성물은 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 및/또는 티몰 블루 중 하나 이상을 포함하는 샌딩 지시약을 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 개시내용은 기판을 패칭하는 방법을 제공한다. 방법은 본 개시내용의 하나 이상의 샌딩 지시약으로 제형화된 스패클링 화합물을 기판에 적용하는 것을 포함한다. 방법은 조인트 또는 스패클링 화합물이 건조되고 공기/조인트 화합물에서 제1 색상을 나타낸 후 조인트 또는 스패클링 화합물을 샌딩하는 것을 추가로 포함한다.
또한 또 다른 추가의 양태에서, 본 개시내용은 조인트 화합물 및/또는 스패클링 화합물의 제조 방법을 제공한다. 방법은 본 발명의 건조형 조인트 화합물 조성물, 응결형 조인트 화합물 조성물 또는 스패클링 화합물 조성물과 본 개시내용에 따른 적어도 하나의 샌딩 지시약을 혼합하는 것을 포함한다. 방법은 적어도 하나의 충전제 및 본 개시내용에 따른 적어도 하나의 샌딩 지시약을 함께 혼합하는 것 및 충전제(들) 및 샌딩 지시약(들)과 적어도 물 및 적어도 하나의 바인더의 추가 혼합을 포함할 수 있다.
실시예 1.
20 mg의 무렉시드를 200 g의 이미 혼합된, 응결형 조인트 화합물에 첨가하였다. 무렉시드와 조인트 화합물의 혼합은, 연회색에서 연 복숭아 색상으로의 색상 변화를 보였으며, 이는 이론에 구속되지 않으면서 무렉시드와 이용가능한 Ca2+ 이온 사이의 금속 착물의 형성으로 인한 것일 수 있다. 응결 반응을 활성화하기 위해 아연 술페이트와 알루미늄 술페이트를 첨가할 시, 조인트 화합물은 이의 색상을 황금색으로 변경하였다. 이후, 조인트 화합물을 벽판에 적용하고 건조시켰다. 조인트 화합물을 건조한 후, 조인트 화합물의 표면은 황금색으로 유지되었다. 도 2, 하부 부분(B, 황금색)을 참조한다. 황금색(제1 색상) 층의 두께를 광학 현미경을 사용하여 측정하였고, 이를 대략 100 미크론 이하로 결정하였다.
황금색을 일부 건조된 조인트 화합물의 표면을 샌딩함으로써 제거하였다. 샌딩된 조인트 화합물 표면은 연회색이었다. 연회색은 기판의 색상과 용이하게 블렌딩되었다. 도 2, 상부 부분(A, 연회색)을 참조하고, 샌딩되지 않고 황금색으로 유지된 하부 부분(B, 황금색)과 비교한다.
실시예 2.
1차 충전제 물질로서 탄산칼슘을 갖는 스패클링 화합물 샘플을 티몰 블루, m-크레졸 퍼플, 크레졸 레드, 브로모티몰 블루, 브로목실레놀 블루 또는 알리자린 레드 S의 샌딩 지시약 중 하나와 표 2에 따라 제조하였다. 각각의 샌딩 지시약을 2개의 상이한 농도로 시험하였다: 물을 제외하고, 총 조인트 화합물의 0.001 wt% 건조 중량, 또는 물을 제외하고, 총 조인트 화합물의 0.005 wt% 건조 중량. 도 4에 나타난 표 3을 참조한다.
Mg(OH)2와 함께 또는 Mg(OH)2 없이, 2개의 상이한 조인트 화합물의 제형을 사용하였다. 도 4에 나타난 표 3을 참조한다.
각각의 조인트 화합물 제형을 기판에 적용하고 건조시켰다.
실온(70℉)에서 HunterLab사의 ColorQUEST® 색도계를 사용하여 L*a*b* 방법에 의해 각각의 건조된 조인트 화합물 샘플의 표면에서의 제1 색상을 검사하였다. L* 값, a* 값 및 b* 값을 측정하고, 도 4의 표 3에 나타난 바와 같이 각각의 스패클링 화합물에 대해 기록하였다.
이후, 각각의 샘플의 표면을 샌딩하고, 실온(70℉)에서 HunterLab사의 ColorQUEST® 색도계를 사용하여 L*a*b* 방법에 의해 샌딩된 표면을 제2 색상에 대해 검사하였다. L* 값, a* 값 및 b* 값을 측정하고, 도 4의 표 3에 나타난 바와 같이 각각의 조인트 화합물에 대해 기록하였다.
이후, 제1 색상(샌딩되지 않은 건조 스패클링 화합물) 및 제2 색상(샌딩된, 건조 스패클링 화합물) 사이의 각각의 샌딩 지시약에 대해 식 (I)에 따라 델타 E 값을 계산하였다.
이러한 계산에 따라, 샌딩 지시약을 샌딩 적용에서 가장 효과적인 것부터 효과가 낮은 순으로 하기에 열거한다.
1) 크레졸 레드 - ΔE = 8
2) m-크레졸 퍼플 - ΔE = 5
3) 브로목실레놀 - ΔE = 4
4) 티몰 블루 - ΔE = 3
5) 브로모티몰 블루 - ΔE = 2
6) 알리자린 레드 S - ΔE = 0.5
ΔE < 3은 육안으로 색상차가 감지될 수 없음을 유의한다. 따라서, 브로모티몰 블루 또는 알리자린 레드 S는 시험 조건 하에서 적합한 샌딩 지시약이 아니다.
도 4의 표 3에서, 점도 단위는 브라벤더 단위(BU: Brabender units)이다. 실온(70℉)에서 75의 RPM 및 250 cm-gm 카트리지 브라벤더 토크-헤드로, 1/2 핀트의 샘플 컵 크기, 유형 A 핀으로, CW 브라벤더 점도계를 사용하여 ASTM C474-05, 섹션 5에 따라 점도를 측정하였다. 당업자는 1 브라벤더 단위(BU)가 약 2 mPa.s 또는 2 cP인 것을 추가로 인식할 것이다.
도 4의 표 3에 보고된 결과는 페트리 접시에서 스패클링 화합물 샘플을 건조하고, 육안 검사에 의해 페트리 접시의 하부의 제2 색상에 대해 페트리 접시의 상부의 제1 색상의 강도를 비교함으로써 확인되었다. 이러한 결과를 도 3a에 제시한다.
좌에서 우로의 도 3a의 각각의 열의 페트리 접시의 순서는 하기와 같다: 제1 색상(페트리 접시의 상부)에 대해 0.001% 건조 기준(w, w/o Mg(OH)2) 및 0.005% 건조 기준(w, w/o Mg(OH)2)의 샌딩 지시약 및 이후 제2 색상(페트리 접시의 하부)에 대해 0.001% 건조 기준(w, w/o Mg(OH)2) 및 0.005% 건조 기준(w, w/o Mg(OH)2)의 동일한 샌딩 지시약.
또한, Mg(OH)2가 없는 0.005% 농도 샘플의 단면도인 도 3B를 참조한다.
도 3a 및 3b에서 확인할 수 있는 바와 같이, 제1 색상 및 제2 색상차는 3 이상의 ΔE의 샌딩 지시약의 경우 육안 검사에 의해 용이하게 감지될 수 있다.
실시예 3.
칼콘카르복실산, 무렉시드, 에리오크롬 블랙 T 또는 칼마자이트의 샌딩 지시약 중 하나로 스패클링 화합물을 제조하였다. 각각의 샌딩 지시약을 물을 제외하고, 총 스패클링 화합물의 0.005 wt% 건조 중량에서 시험하였다. 도 5의 표 4를 참조한다.
Mg(OH)2와 함께, 산화아연(ZnO)과 함께 또는 ZnO 또는 Mg(OH)2 없이, 3개의 상이한 스패클링 화합물의 제형을 사용하였다. 도 5의 표 4를 참조한다.
각각의 스패클링 화합물 제형을 기판에 적용하고 건조시켰다.
실온(70℉)에서 HunterLab사의 ColorQUEST® 색도계를 사용하여 L*a*b* 방법에 의해 각각의 건조된 조인트 화합물의 표면에서의 제1 색상을 검사하였다. L* 값, a* 값 및 b* 값을 측정하고, 도 5의 표 4에 나타난 바와 같이 각각의 조인트 화합물에 대해 기록하였다.
이후, 각각의 샘플의 표면을 샌딩하고, 실온(70℉)에서 HunterLab사의 ColorQUESTR 색도계를 사용하여 L*a*b* 방법에 의해 샌딩된 표면을 제2 색상에 대해 검사하였다. L* 값, a* 값 및 b* 값을 측정하고, 도 5에 나타난 표 4에 나타난 바와 같이 각각의 조인트 화합물에 대해 기록하였다.
이후, 제1 색상(샌딩되지 않은 건조 스패클링 화합물) 및 제2 색상(샌딩된, 건조 스패클링 화합물) 사이의 각각의 샌딩 지시약에 대해 식 (I)에 따라 델타 E 값을 계산하였다. 도 5의 표 4에서, 점도 단위는 브라벤더 단위(BU: Brabender units)이다. 실온(70℉)에서 75의 RPM 및 250 cm-gm 카트리지 브라벤더 토크-헤드로, 1/2 핀트의 샘플 컵 크기, 유형 A 핀으로, CW 브라벤더 점도계를 사용하여 ASTM C474-05, 섹션 5에 따라 점도를 측정하였다. 당업자는 1 브라벤더 단위(BU)가 약 2 mPa.s 또는 2 cP인 것을 추가로 인식할 것이다.
도 5의 표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 아연 이온은 델타 E 값에 영향을 미친다. 추가로, 심지어 아연 이온의 부재 하에서도, 단지 무렉시드만이 육안 검사를 위해 요구된 3의 범위에서 델타 E 값을 생성한다. 따라서, 칼콘카르복실산, 에리오크롬 블랙 T 또는 칼마자이트는 시험 조건 하에서 샌딩 지시약으로서 적합하지 않다.

Claims (10)

  1. 기판의 피니싱 및/또는 패칭 방법으로서, 상기 방법은
    a) 물을 제외하고, 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양의 샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물을 기판에 적용하는 단계;
    b) 육안 검사 및/또는 센서를 이용하여 공기/조인트 화합물 표면에서 제1 색상을 감지하는 단계로서, 공기/조인트 화합물 표면에서 상기 제1 색상의 존재는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물이 건조되었거나 경화되었다는 것을 나타내고, 상기 제1 색상은 기판의 색상과 구별가능하고, 또한 공기/조인트 화합물 표면에서 상기 제1 색상은 공기/조인트 화합물 표면 아래의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 제2 색상과 구별가능함; 및
    c) 제1 색상이 공기/조인트 화합물 표면으로부터 제거될 때까지 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 건조된 공기/조인트 화합물 표면을 샌딩하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 벽판(wallboard) 어셈블리, 석고 벽판, 석고 섬유판, 내벽, 외벽, 실링 타일, 플로어 밑받침, 플로어 패널, 건설 조인트, 조인트 테이프, 못 및/또는 나사 헤드, 시멘트성 블록, 목재, 모르타르, 유리, 금속, 알루미늄, 플라스틱, 벽돌, 스톤, 종이, 세라믹 타일 또는 이들의 임의의 조합인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 샌딩 지시약은 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 색상을 감지하는 단계는, 센서가 제1 색상이 제거된 것을 감지할 때까지 및/또는 센서가 제2 색상을 감지할 때까지, 샌딩기에 의해 제1 색상을 갖는 표면의 샌딩을 시작하는 프로세서와 연결되어 있는 센서로 제1 색상을 감지하는 것을 포함하는 방법.
  5. 물을 제외하고, 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양의 샌딩 지시약을 포함하는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물로서, 상기 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물은 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물이 건조되었거나 경화된 후 공기/조인트 화합물 표면에서 제1 색상을 나타내고, 상기 제1 색상은 공기/조인트 화합물 표면 아래의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 제2 색상과 구별가능한 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 샌딩 지시약은 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함하는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물은 적어도 하나의 충전제 및 적어도 하나의 바인더를 추가로 포함하는 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물.
  8. 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함하는 샌딩 지시약을 포함하는, 기판의 피니싱 또는 패칭을 위한 보조 생성물로서, 상기 샌딩 지시약은 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물과의 혼합을 위해 투여되고; 상기 보조 생성물은 용매, 안정화제, 캐리어, 응결 활성화제(setting activator), 또는 이들의 임의의 혼합물 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 보조 생성물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 응결 활성화제는 아연 술페이트, 아연 술페이트 수화물, 알루미늄 술페이트, 알루미늄 암모늄 술페이트, 알루미늄 포타슘 술페이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 보조 생성물.
  10. 제5항의 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 제조 방법으로서, 상기 방법은 건조형 조인트 화합물 조성물, 응결형 조인트 화합물 조성물 또는 스패클링 화합물 조성물과, 물을 제외하고 총 조인트 화합물 또는 스패클링 화합물의 0.001 wt% 내지 5 wt%의 양의 무렉시드, 크레졸 레드, m-크레졸 퍼플, 브로목실레놀, 티몰 블루, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 혼합하는 단계를 포함하는 방법.
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