PL204648B1

PL204648B1 - Kompozycja mieszanki wypełniającej oraz sposób wytwarzania mieszanki wypełniającej

Info

Publication number: PL204648B1
Application number: PL366328A
Authority: PL
Inventors: Scott D. Cimaglio; Frank A. Wawrzos; Charles J. Miller
Original assignee: United States Gypsum Co
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2010-01-29
Also published as: US6476099B1; IL150465A0; IL150465A; AU1669002A; WO2002044254A1; MY128019A; AU2002216690B2; MXPA03001488A; EP1339780A1; CA2417110C; NZ524235A; PL366328A1; KR100893890B1; SA02220630B1; EP1339780B1; KR20020093786A; CA2417110A1; EP1339780A4; TW562829B

Description

Wynalazek dotyczy kompozycji mieszanki wypełniającej, przeznaczonej do stosowania do napełniania i powlekania spoin między sąsiednimi gipsowymi płytami ściennymi. Ściślej biorąc dotyczy on kompozycji mieszanki wypełniającej, zawierającej dodatek środka powierzchniowo czynnego, który zmniejsza kurczenie się, podwyższa odporność na pękanie oraz podwyższa odporność na powstawanie lejów w mieszance wypełniającej, nie likwidując zdolności tej mieszanki wypełniającej do wiązania się z podłożami lub dekoracyjnymi materiałami nakładanymi, takimi jak farby.

W konstrukcjach budynków jednymi z najbardziej powszechnie stosowanych elementów są gipsowe płyty ścienne, zwane często suchymi tynkami, stosowane do budowy ścian i/lub sufitów. Ściany wykonane z gipsowych płyt ściennych zwykle buduje się przez przymocowywanie tych płyt do słupów lub belek stropowych, a następnie napełnianie i powlekanie spoin między płytami specjalnie wytworzoną kompozycją zwaną mieszanką wypełniającą. Proces ten prowadzi się zwykle przez umieszczanie mieszanki wypełniającej, o gatunku nadającym się do otaśmowywania, w spoinie ukształtowanej przez przylegające krawędzie płyt ściennych i osadzanie taśmy przepuszczalnej dla cieczy w tej mieszance do otaśmowywania. Po wyschnięciu (lub stwardnieniu) na tę spoinę nakłada się drugą powłokę, zawierającą mieszankę wypełniającą o gatunku nadającym się do wykańczania. Wygładza się ją lekko, a następnie nakłada trzecią powłokę i wykańcza konwencjonalnie. Inny gatunek mieszanki wypełniającej stanowi gatunek uniwersalny, który stosuje się zarówno do osadzania taśmy, jak i do nakładania końcowych powłok. Do wykończonej ściany można dodać efekt ozdobiony deseniem i połączyć go uniwersalną mieszanką wypełniającą w celu utworzenia wykończenia o ozdobnej fakturze.

Istnieją dwa ogólne typy mieszanki wypełniającej, typ twardniejący oraz typ schnący. Mieszanka wypełniająca typu twardniejącego twardnieje i staje się zwarta, gdy reakcje uwodnienia przekształcają półwodzian siarczanu wapnia i wodę w szczepione podłoże kryształów dihydratu siarczanu wapnia. Nadmiar wody odparowuje. Schnący typ mieszanki staje się zwarty po utracie wody przez odparowanie.

Problemy występujące zwykle w przypadku mieszanek wypełniających obejmują pękanie, kurczenie się i powstawanie lejów. Pękanie i kurczenie się występuje podczas procesu suszenia, natomiast leje lub uszkodzenia powierzchni występują podczas nakładania. Pękanie jest najbardziej prawdopodobne w warunkach surowego środowiska, albo gdy od razu nakłada się duże ilości mieszanki wypełniającej, a nie nakłada jej w kilku cienkich warstwach. Kurczenie się i pękanie stanowią zwykle mniejszy problem w przypadku zasadowych mieszanek wypełniających typu twardniejącego, ponieważ część wody absorbuje się w reakcjach uwadniania zamiast uchodzić przez odparowanie oraz dlatego, że w mieszankach typu twardniejącego podłoże kryształów gipsu, utworzone przed suszeniem, zapewnia odporność na kurczenie się podczas suszenia. Leje oznaczają dziobowate piętna, widoczne na gładkiej poza nimi powierzchni mieszanki wypełniającej. Uważa się, że czynnikami wywołującymi powstawanie lejów są: reologia, działanie powietrza oraz napięcie powierzchniowe mieszanki.

Powszechnie wiadomo, że wykonawcy suchych tynków przy nakładaniu mieszanek wypełniających dodają niekiedy mydło w płynie do mieszanki wypełniającej tuż przed nakładaniem w celu polepszenia wykończonej powierzchni tej mieszanki wypełniającej. Mydło lub detergent jest złożoną mieszanką składników, obejmujących (nie ograniczając zakresu) kwasy, zasady, środki przeciwbakteryjne, środki chroniące przed wtórnym osadzaniem się brudu, barwniki, środki zapachowe, środki przeciwpieniące, środki pieniące, środki solubilizujące, środki zwilżające, środki konserwujące, rozpuszczalniki, środki zagęszczające i środki powierzchniowo czynne, wybrane spośród wielu możliwych grup czynnościowych. Wiadomo jednak również, iż dodawanie mydła lub detergentu stwarza liczne problemy. Niektóre wieloskładnikowe mydła tracą skuteczność działania, jeśli dodaje się je w czasie wytwarzania mieszanki wypełniającej, stwarzając konieczność odmierzania, dodawania i mieszania mydła lub detergentu bezpośrednio przed użyciem. Niewygodne jest przenoszenie mieszanki wypełniającej, mydła lub detergentu, urządzenia odmierzającego i mieszalnika do miejsca pracy, zwłaszcza jeśli jest ono odległe. Stosowanie mydeł lub detergentów przyczynia się też do miejscowej połyskliwości farby, wskutek czego uzyskuje się słabe pokrycie farbą.

Dwa źródła literaturowe O'Conella i in., opisy patentowe USA nr 4463039 i 4504602, ujawniają zastosowanie sulfonianów sodu jako dodatków do nadającej się do natryskiwania kompozycji akustycznej w celu wzmocnienia pienienia się. Kompozycja ta zawiera napełniacze z wełny mineralnej, zawierające włókna poliolefinowe. To źródło literaturowe dotyczy natryskiwanych powłok o ozdobnej fakturze i jest bezużyteczne w odniesieniu do mieszanki wypełniającej.

PL 204 648 B1

Opis patentowy USA nr 4252568 Bouniniego ujawnia dodawanie wodnego roztworu lignosulfonianów w celu wytwarzania wysokojakościowego tynku szlachetnego do stosowania w zawiesinach gipsu do wytwarzania płyt gipsowych. Dodatek lignosulfonianu podwyższa zdolność płynięcia tynku szlachetnego i obniża moc, potrzebną do jego rozdrabniania. Nie ma zastrzeżenia, opisu ani przykładu, mówiącego o tym, że taki związek jest użyteczny w mieszance wypełniającej.

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja, charakteryzująca się tym, że obejmuje: mieszankę wypełniającą zawierającą napełniacz i środek wiążący w stosunku od 100:1 do 10:1, oraz dodatek środka powierzchniowo czynnego w stężeniu od 0,03% do 0,5% wagowych w odniesieniu do suchej masy, przy czym wymieniony środek wiążący jest wybrany z grupy obejmującej półwodzian siarczanu wapnia, poli(octany winylu), związki akrylowe, polialkohole winylowe), proszki lateksowe zdolne do ponownego rozpraszania, takie jak poli(octan winylu), octany etylenowinylowe, skrobie, lateks kopolimeru octanu etylenowinylowego lub lateks poli(octanu winylu) lub ich mieszaniny, przy czym wymieniony napełniacz jest wybrany z grupy obejmującej węglan wapnia, siarczan wapnia, perlit, spieniony perlit, węglan magnezu, dolomit oraz ich mieszaniny, przy czym wymieniony dodatek środka powierzchniowo czynnego zasadniczo zawiera podstawiony węglowodorem siarczan, sulfonian, kwas siarkowy lub kwas sulfonowy, który to wymieniony węglowodór oznacza grupę alifatyczną olefinową alicykliczną lub aromatyczną albo ich połączenia, posiadając od 12 do 24 atomów węgla. Korzystnie, gdy węglowodór obejmuje grupę aromatyczną i że wymieniony węglowodór posiada od 12 do 18 atomów węgla. Korzystnie, gdy węglowodorem jest dodecylobenzen. Korzystnie, gdy napełniacz zawiera spieniony perlit.

Korzystnie, gdy podstawiony węglowodorem siarczan lub sulfonian ma postać soli sodowej lub potasowej.

Korzystnie, gdy mieszanka wypełniająca zawiera ponadto celulozowy środek zagęszczający, i ż e zawiera ponadto jeden lub wię kszą liczbę ś rodków konserwują cych, a takż e ż e zawiera ponadto jeden lub większą liczbę środków wspomagających tworzenie zawiesiny. Korzystnie, gdy mieszanka wypełniająca zawiera ponadto jeden lub większą liczbę pigmentów, i że zawiera ponadto środek konserwujący, środek wspomagający tworzenie zawiesiny i pigment; oraz wymieniony dodatek środka powierzchniowo czynnego zasadniczo obejmuje dodecylobenzenosulfonian sodu.

Korzystnie, gdy napełniacz stanowi węglan wapnia lub siarczan wapnia, dodatek środka powierzchniowo czynnego jest obecny w stężeniu od 0,03% do 0,5% wagowych w odniesieniu do suchej masy, przy czym środek powierzchniowo czynny zawiera zasadniczo podstawiony węglowodorem sulfonian, przy czym węglowodór stanowi grupę alicykliczną lub aromatyczną posiadającą od 12 do 24 atomów węgla.

Korzystnie, gdy węglowodór posiada od 12 do 18 atomów węgla, korzystnie od 16 do 20 atomów węgla. Korzystnie, gdy węglowodór obejmuje dodecylobenzen.

Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania mieszanki wypełniającej, charakteryzujący się tym, że obejmuje etapy: dzielenia składników mieszanki wypełniającej na grupę składników mokrych i grupę składników suchych, przy czym wymienione składniki mieszanki wypełniającej obejmują napełniacz i środek wiążący w stosunku od 100:1 do 10:1, i dodatek środka powierzchniowo czynnego w stężeniu od 0,03% do 0,5% wagowych w odniesieniu do suchej masy, przy czym wymieniony środek wiążący jest wybrany z grupy obejmującej półwodzian siarczanu wapnia poli(octany winylu), związki akrylowe, polialkohole winylowe), proszki lateksowe zdolne do ponownego rozpraszania takie jak poli(octan winylu), octany etylenowinylowe, skrobie, lateks kopolimeru octanu etylenowinylowego lub lateks poli(octanu winylu) lub ich mieszaniny, przy czym wymieniony napełniacz jest wybrany z grupy obejmującej węglan wapnia siarczan wapnia perlit, spieniony perlit, węglan magnezu, dolomit oraz ich mieszaniny, przy czym wymieniony dodatek środka powierzchniowo czynnego zawiera podstawiony węglowodorem siarczan, sulfonian, kwas siarkowy lub kwas sulfonowy, w których wymieniony węglowodór obejmuje grupę alifatyczną olefinową alicykliczną lub aromatyczną albo ich kombinacje, posiadając od 12 do 24 atomów węgla; mieszania razem wymienionych suchych składników; mieszania razem wymienionych ciekłych składników; oraz mieszania wymienionych suchych składników i wymienionych ciekłych składników w celu wytworzenia jednorodnej mieszaniny. Korzystnie, gdy wymienione etapy mieszania odbywają się zasadniczo równocześnie.

Opisane powyżej rozwiązanie dotyczy kompozycji mieszanki wypełniającej, wykazującej mniejsze kurczenie się i podwyższoną odporność na pękanie i powstawanie lejów. Bardziej szczegółowo wynalazek dotyczy kompozycji, która zawiera mieszankę wypełniającą zawierającą środek wiążący i napełniacz, oraz dodatek środka powierzchniowo czynnego. Kompozycja ta, zastosowana w mieszance

PL 204 648 B1 wypełniającej typu schnącego, powoduje powstawanie powierzchni o lepszej jakości w porównaniu z tradycyjnymi mieszankami wypeł niają cymi. Kompozycja wedł ug wynalazku wykazuje mniejsze pę kanie i powstawanie lejów niż kompozycje z dotychczasowej praktyki, nie wykazując kilku wad, które są związane z dodawaniem wieloskładnikowego mydła lub detergentu. Mieszanka wypełniająca według niniejszego wynalazku ponadto mniej się kurczy niż konwencjonalne mieszanki wypełniające. Jeśli kurczenie się jest mniejsze, to występuje szereg korzyści. Trzeba nanosić mniejszą liczbę warstw mieszanki wypełniającej, aby uzyskać gładką, monolityczną powierzchnię. Do zakończenia pracy będzie trzeba użyć mniej mieszanki wypełniającej. Nastąpi oszczędność czasu dzięki krótszemu oczekiwaniu na nakładanie warstw oraz krótszemu oczekiwaniu na schnięciu mieszanki między powlekaniami.

Dodawanie podstawionych węglowodorami sulfonianów, siarczanów, kwasu siarkowego lub kwasów sulfonowych według niniejszego wynalazku następuje podczas wytwarzania mieszanki wypełniającej. Eliminuje to konieczność osobnego donoszenia tego dodatku oraz urządzenia odmierzającego do odległego miejsca pracy. Stosowanie tego dodatku zmniejsza ponadto miejscową połyskliwość farby.

Inną zaletą tej kompozycji jest obniżenie gęstości, gdy stosuje się ją w lekkiej mieszance wypełniającej. Jeśli wszystkie inne własności są takie same, to lekkie mieszanki wypełniające są korzystniejsze od cięższych produktów. Wykonawcy robót, którzy stosują te mieszanki w dużej ilości, męczą się wolniej, przenosząc lekkie produkty. Produkty o niższej gęstości są ponadto tańsze w transporcie niż ich tradycyjne odpowiedniki. Kompozycja według niniejszego wynalazku powoduje także obniżenie gęstości lekkich mieszanek wypełniających, ułatwiając ich nakładanie i obniżając koszty ich transportu.

Poniżej opisano rozwiązanie według wynalazku bardziej szczegółowo.

Kompozycja według wynalazku jest mieszaniną mieszanki wypełniającej z dodatkiem środka powierzchniowo czynnego. Dodatek środka powierzchniowo czynnego oznacza podstawiony węglowodorem siarczan, sulfonian, kwas siarkowy lub kwas sulfonowy. Jeśli stosuje się sól siarczanową lub sulfonianową to korzystnym składnikiem kationowym jest potas lub sód. W korzystnym rozwiązaniu środek powierzchniowo czynny miesza się z gotową wymieszaną mieszanką wypełniającą typu schnącego. Dodatek środka powierzchniowo czynnego korzystnie wprowadza się do mieszanki wypełniającej po jej wytworzeniu.

Pierwszy składnik według niniejszego wynalazku oznacza dodatek środka powierzchniowo czynnego, którym jest podstawiony węglowodorem siarczan, sulfonian, kwas siarkowy lub kwas sulfonowy. Powierzchnia mieszanki wypełniającej, wykonana z użyciem jednego z tych związków wykazuje mniejszą liczbę wad, takich jak pęknięcia lub leje. Korzystne są sulfoniany, ale użyteczne są również siarczany, pochodne kwasu siarkowego i pochodne kwasu sulfonowego.

Dodatek związku powierzchniowo czynnego zmienia się w zależności od tego, jaką stosuje się część kationową. Korzystnymi związkami są kwasy albo sodowe lub potasowe sole podstawionych węglowodorami siarczanów lub sulfonianów. Kationowe części, które łatwo nie dysocjują, takie jak izopropyloaminy, zwykle nie działają skutecznie w wynalazku. Wybór innej kationowej części będzie oczywiście powodował zmianę masy cząsteczkowej soli sulfonianowej. Zastosowanie części kationowej różnej od sodu będzie prowadziło do nadmiernej lub zbyt małej reprezentacji anionowej części w obliczaniu % wagowych występują cego dodatku ś rodka powierzchniowo czynnego. W zwią zku z tym dla celów opisu ilość dodatku środka powierzchniowo czynnego oblicza się na bazie soli sodowej i powinno się ją przeliczać, jeś li stosuje się inny kation niż sodowy, aby stężenie części anionowej było takie samo.

Ogólna długość łańcucha grupy podstawnika węglowodorowego zmienia się od około C12 do około C24. Korzystny zakres liczby węgli wynosi od C12 do C18. Inny korzystny zakres wynosi od C16 do C20. Jeszcze korzystniejszy zakres wynosi od około C16 do około C18. Najkorzystniejszy podstawnik węglowodorowy zawiera 18 atomów węgla. Grupa podstawnika korzystnie zawiera pierścień aromatyczny. Z wielu powodów najkorzystniejszym dodatkiem środka powierzchniowo czynnego jest dodecylobenzeno-sulfonian sodu (DDBSA). Osiemnastowęglowa długość łańcucha skutecznie daje żądane wyniki, a także jest dostępna po umiarkowanych kosztach w ilościach przemysłowych. Grupy podstawników o dłuższych łańcuchach, w zakresie C19-C24, także przewiduje się do stosowania w wynalazku. Dodatek środka powierzchniowo czynnego należy wprowadzać w stężeniu (obliczonym w odniesieniu do soli sodowej) od około 0,03 do około 0,5% wagowych w stosunku do suchej masy całej kompozycji według wynalazku, a korzystnie od około 0,1 do około 0,2%.

PL 204 648 B1

Drugi składnik według wynalazku oznacza podstawową mieszankę wypełniającą. Pojęcie podstawowa mieszanka wypełniająca używa się w odniesieniu do każdej mieszanki wypełniającej przed wprowadzeniem dodatku środka powierzchniowego według niniejszego wynalazku. Odpowiednie są mieszanki wypełniające zarówno typu twardniejącego, jak i schnącego, ale wyniki będą bardziej widoczne w przypadku podstawowej mieszanki wypełniającej typu schnącego. Do stosowania w wynalazku nadają się zarówno preparaty suchych proszków, w przypadku których wodę dodaje się w czasie stosowania, jak i gotowe preparaty wymieszane z wodą domieszaną w czasie wytwarzania. Przewiduje się, że niniejszy wynalazek będzie stosowany zarówno z użyciem lekkich preparatów, jak i tradycyjnych podstawowych mieszanek wype ł niają cych. Korzystną podstawową mieszanką wypeł niającą jest gotowa, wymieszana mieszanka typu schnącego o konwencjonalnej masie.

Podstawowa mieszanka wypełniająca zwykle zawiera jeden lub więcej środków wiążących, jeden lub więcej napełniaczy oraz inne dodatki, wymagane do używania w poszczególnych zastosowaniach. W wynalazku można stosować dowolny konwencjonalny środek wiążący, który używa się w mieszankach wypełniają cych. Szczególnie odpowiednie ś rodki wiążące obejmują poli(octany winylu), związki akrylowe, polialkohole winylowe), proszki zdolne do ponownego rozpraszania (zawiesinowe), takie jak poli(octan winylu), octany etylenowinylowe i skrobie. Korzystnymi środkami wiążącymi są lateksowe środki wiążące. Przykłady odpowiednich lateksowych emulsyjnych środków wiążących obejmują lateks kopolimeru octanu etylenowinylowego lub lateks poli(octanu winylu). Przewiduje się również mieszaniny środków wiążących.

W zależ noś ci od typu wytwarzanej mieszanki wypeł niają cej będ ą wystę pował y okreś lone napełniacze. Mieszanki wypełniające typu twardniejącego zwykle bazują na półwodzianie siarczanu wapnia, zwanym również gipsem kalcynowanym lub gipsem modelarskim. Mieszanki wypełniające typu schnącego zazwyczaj zawierają jako napełniacze węglan wapnia lub dihydrat siarczanu wapnia, zwany gipsem lub tynkiem kopalnym. Korzystnym napełniaczem jest mocno rozdrobniony węglan wapnia. Jest to suchy proszek, który zwykle stanowi przynajmniej około 50% wagowych suchej masy kompozycji mieszanki wypełniającej, a najczęściej mieści się to w zakresie 50-95% wagowych suchej masy. Stosunek napełniaczy do środków wiążących korzystnie zawiera się w zakresie od około 100:1 do około 10:1.

Inne napełniacze, takie jak perlit, spieniony perlit, węglan magnezu, mikroperełki szklane lub z żywicy, są również odpowiednimi napełniaczami w zależności od żądanego typu mieszanki wypełniającej. Korzystnym napełniaczem jest także mieszanina węglanu wapnia i węglanu magnezu. Perlit lub spieniony perlit jest korzystny wówczas, gdy pożądany jest lekki napełniacz. Często stosuje się połączenie kilku różnych napełniaczy w celu uzyskania specyficznego zespołu własności. Zastosowanie spienionego perlitu w lekkiej mieszance wypełniającej ujawniono w opisie patentowym USA nr 4454267, który włącza się tutaj przez powołanie się nań. Spieniony perlit jest bardzo lekkim materiałem, który zawiera liczne pęknięcia i szczeliny. Korzystne jest postępowanie z nim według opisu patentowego USA nr 4525388, które włącza się tutaj przez powołanie się na nie, prowadzące do tego, że materiał ten nie powiększa swej masy w wyniku absorpcji wody przez działanie kapilarne. Poddany takiej obróbce spieniony perlit korzystnie występuje w ilościach od około 8% do około 18% wagowych w odniesieniu do suchej masy. Lekkie napełniacze, stosowane w mieszankach wypeł niają cych, opisano w zgł oszeniu US 09/724674, bę d ą cym równocześ nie przedmiotem postę powania patentowego, wniesionym równolegle z niniejszym, dotyczącym lekkiej mieszanki wypełniającej, które włącza się tutaj przez powołanie się na nie. Korzystnym napełniaczem dla lekkich mieszanek wypełniających jest połączenie mikroperełek z żywicy i spienionego perlitu.

Środki zagęszczające dodaje się ewentualnie do mieszanki wypełniającej w celu osiągnięcia żądanej konsystencji. Korzystnymi środkami zagęszczającymi są związki celulozowe, asocjacyjne środki zagęszczające lub skrobie, przy czym najbardziej korzystne są celulozowe środki zagęszczające. Do mieszanek wypełniających według wynalazku nadają się również konwencjonalne celulozowe środki zagęszczające, takie jak etylohydroksyetyloceluloza, hydroksypropylometyloceluloza, metylohydroksypropyloceluloza i hydroksyetyloceluloza. Ilość celulozowego środka zagęszczającego waha się od około 0,05% do około 2% wagowych w odniesieniu do sumy składników mieszanki wypełniającej z wyłączeniem wody.

Środki konserwujące dodaje się ewentualnie do gotowych, wymieszanych preparatów w celu ochrony organicznych składników przed atakiem bakterii i grzybów przez dłuższy okres czasu. Zaleca się zarówno środki bakteriobójcze, jak i grzybobójcze. Bardzo dobrym środkiem przeciwbakteryjnym jest TROYSAN® 174, wytwarzany przez firmę Troy Chemical Company, natomiast korzystnym środkiem

PL 204 648 B1 grzybobójczym jest FUNGITROL^® 158, wytwarzany przez firmę Huls America, Inc. Składniki te stosuje się w mniejszych ilościach, zwykle wahających się od około 0,05 do około 1% całej suchej masy.

Wreszcie korzystnie wprowadza się środki wspomagające tworzenie zawiesiny w celu powstrzymywania cięższych składników kompozycji przed osadzaniem się. Szczególnie korzystnymi środkami wspomagającymi tworzenie zawiesiny są gliny, takie jak glina bentonitowa, kaolinowa, sepiolitowa lub atapulgitowa, przy czym najkorzystniejsza jest glina atapulgitowa. Środki wspomagające tworzenie zawiesiny zwykle występują w ilościach od około 0,5% do około 5% suchej masy.

Wodę dodaje się do mieszanki wypełniającej podczas wytwarzania albo tuż przez użyciem w celu uzyskania prawidłowej lepkości. Zwykle wodę dodaje się do mieszanki wypełniającej aż do uzyskania żądanej lepkości, zależnej od określonego zastosowania, do którego się ją używa. Korzystnie wodę dodaje się, aż lepkość Brabendera osiągnie wartość 350-850. Najkorzystniejsza jest lepkość Brabendera wynosząca 350-550, jeśli tę lepkość mierzy się w mieszalniku. W przypadku gotowej, wymieszanej mieszanki wypełniającej lepkość końcowego produktu do zapakowania będzie się znacznie różniła w zależności od obróbki końcowego produktu. Manipulowanie dolnym strumieniem tego produktu często powoduje wzrost lepkości. Docelowa lepkość zapakowanego produktu, gotowego i wymieszanego, korzystnie wynosi od około 400 do około 700 jednostek Brabendera.

Do optymalizacji preparatu dla poszczególnych zastosowań nadają się również liczne ewentualnie dodawane składniki. Do regulacji barwy wykończonej mieszanki wypełniającej dodaje się pigmenty. W celu modyfikacji reologii zawiesiny do mieszanki wypełniającej dodaje się ewentualnie mikę lub talk.

Można dodawać dowolne znane składniki mieszanek wypełniających z wyjątkiem dodatkowych środków powierzchniowo czynnych. Dodatek środków powierzchniowo czynnych według niniejszego wynalazku działa najskuteczniej wówczas, gdy nie występują dodatkowe środki powierzchniowo czynne w większych ilościach. Inne środki powierzchniowo czynne mogą występować tak długo, jak długo ich charakter i/lub stężenie nie wpływa w znacznym stopniu niekorzystnie na funkcjonowanie. Dodatek środków powierzchniowo czynnych według niniejszego wynalazku korzystnie stanowi przynajmniej 90% wszystkich środków powierzchniowo czynnych, występujących w mieszance wypełniającej.

Wytwarzanie gotowej, wymieszanej mieszanki wypełniającej polega na mieszaniu mokrych składników z suchymi w mieszalniku. Niektóre składniki, w tym korzystny dodatek środka powierzchniowo czynnego, tj. dodecylobenzenosulfonianu sodu, są dostępne zarówno w suchej, jak i ciekłej postaci. Korzystny środek wiążący, tj. lateksowy środek wiążący, jest cieczą natomiast inne środki wiążące są dostępne w postaci proszków. Wszystkie składniki grupuje się według ich fizycznych postaci. Mokre składniki miesza się zwykle bezpośrednio w mieszalniku. Wodę wprowadza się do mieszalnika i najpierw miesza z innymi mokrymi składnikami, takimi jak dodatek środka powierzchniowo czynnego i środek wiążący, jeśli występują one w ciekłej postaci. Suche składniki obejmują zazwyczaj napełniacze, środki wspomagające tworzenie zawiesiny i środki zagęszczające. Jeśli środek wiążący i dodatek środka powierzchniowo czynnego są dostarczane w postaci proszku, to również miesza się je z suchymi składnikami. Składniki te miesza się razem przed dodaniem do mieszalnika z zastosowaniem dowolnej techniki, znanej w praktyce dla mieszania razem suchych składników. Do rozpraszania środków wspomagających tworzenie zawiesiny lub środków zagęszczających w napełniaczach doprowadzanych do mieszalnika przenośnikiem stosuje się ewentualnie zasilacze materiałów sypkich.

Po wymieszaniu mokrych składników miesza się suche składniki z tymi mokrymi składnikami w mieszalniku. Mieszanie prowadzi się aż do uzyskania jednorodnej mieszaniny. W razie potrzeby dodaje się dodatkową wodę, aby osiągnąć żądaną lepkość. Lepkość ta będzie różna w ścisłej zależności od tego, jakiego typu mieszankę wypełniającą wytwarza się aktualnie, ale docelowa lepkość zwykle zawiera się między 350 oraz 850 jednostkami Brabendera.

Następujące przykłady demonstrują zakres niniejszego wynalazku. Wszystkie ilości procentowe materiałów obliczano w odniesieniu do suchej masy.

P R Z Y K Ł A D 1 (Przykład porównawczy)

Wzorcową mieszankę wypełniającą wybrano jako kontrolną dla oznaczania spękania, powstawania lejów i kurczenia się, gdy nie wprowadzano dodatku środka powierzchniowo czynnego. Skład mieszanki 6715A przedstawiono w tablicy I.

PL 204 648 B1

Ta b l i c a I

Materiał	Ilość	Nazwa	Dostawca
Spieniony perlit	2,25%	Noble 200 C	Noble Materials Inc.
Glina atapulgitowa	3,75%	Gel B	Milwhite Co., Inc., Houston, USA
Metylohydroksypropyloceluloza	0,50%	METHOCEL® 2405	Dow Chemical Co., Middland, USA
Hydroksyetyloceluloza	0,15%	NATROSOL® 250 HWR	Hercules-Aqualon Palatine, USA
Żółty tlenek żelaza	0,01%	MAPICO® Yellow	Specialty Minerals, Nowy Jork, USA
Wapień	91,37%	MARBLEWHITE® 310	Specialty Minerals, Nowy Jork, USA
Lateks polimeru octanu winylu	1,86%	FULATEX® PD-0722	H.B. Fuller Co, Arden Hills, USA
Środek bakteriobójczy	0,05%	TROYSAN® 174	Troy Chemical Corp, Newark, USA
Środek grzybobójczy	0,05%	FUNGITROL® 158	Huls America Inc., Des Plaines, USA

Zmieszano razem suche materiały, czyli sześć pierwszych składników, ogółem 1780 kg (3925 funtów) suchych materiałów. Mokre materiały, obejmujące 56,3 kg (124,2 funtów) polimeru octanu winylu, 0,91 kg (2,0 funtów) biocydów i wodę, mieszano w głównym mieszalniku. Gdy te mokre materiały wymieszano do jednorodnej konsystencji, dodano do głównego mieszalnika suche materiały i mieszano do utworzenia miękkiego ciasta. Wprowadzono dodatkową wodę w celu uzyskania żądanej lepkości. Ogółem użyto 839 kg (1850 funtów) wody.

Charakterystykę wykonania kontrolnej mieszanki wypełniającej przedstawiono w tablicy II. Kurczenie się i pękanie oceniono z zastosowaniem procedury ASTM 474-97. Pękanie oznaczono z zastosowaniem zmodyfikowanej wersji testu ASTM 474-97. Wykonano wizualne oględziny powierzchni mieszanki wypełniającej. Oceniono pękanie przez punktację małych pęknięć, zwanych pęknięciami powierzchniowymi, oraz większych pęknięć lub szczelin. Płytę wykazującą zero pęknięć określono jako nie zawierającą pęknięć. Niewielkie spękanie przypisywano płytom wykazującym 1-4 pęknięcia powierzchniowe, średnie spękanie wykazywało 4-8 powierzchniowych pęknięć, a większe spękanie reprezentowała płyta, zawierająca więcej niż 8 pęknięć. Dla celów tej punktacji szczelinę liczono jako dwa pęknięcia powierzchniowe.

T a b l i c a II

Przykład	Środek pow. czynny	Skurcz	Pękanie	Powstawanie lejów
				Liczba	Średnia powierzchnia leja
1	brak	17,5%	Średnie	206	0,26

Powstawanie lejów określano ilościowo przez komputerowe skanowanie badanych próbek. Mieszankę wypełniającą rozcieńczano do lepkości wynoszącej 200 jednostek Brabendera i wlewano do kwadratowej skrzyni o boku 25 cm (10 cali) przy zerowym utwardzeniu. Zerowe utwardzenie odpowiada wzorcowemu utwardzeniu zapewniającemu, że wytworzy się warstewka gipsu o średniej grubości, wynoszącej 0,127 cm (0,05 cala). Grubość dla każdego poszczególnego położenia w skrzyni będzie zmieniała się wskutek obecności lejów, zdolności płynięcia i innych czynników. Po utwardzeniu badany element wyjmowano ze skrzyni i ze środka tego elementu wycinano próbkę o wymiarach 15 cm x 15 cm (6 cali x 6 cali). Próbkę tę umieszczano na komputerowym skanerze i skanowano w celu otrzymania odwzorowania cyfrowego. Do obliczania lejów w każdym odwzorowaniu cyfrowym stosowano oprogramowanie Verity IA, LLC i obliczano średnią powierzchnię (w mm²) każdego leja w próbce. Kontrolna próbka wykazywała liczne małe leje.

P R Z Y K Ł A D Y 2-10

Zbadano szereg środków powierzchniowo czynnych w celu określenia, czy polepszają one funkcjonowanie mieszanki wypełniającej w zakresie pękania, kurczenia się i defektów powierzchniowych. W przykładach 2-10 stosowano tę samą wzorcową mieszankę wypełniającą (6751A), którą badano w przykładzie 1, oraz te same procedury badań. Oceniano środki powierzchniowo czynne, przedstawione w tablicy III.

PL 204 648 B1

T a b l i c a III

Materiał	Dostawca	Opis	Długość łańcucha podstawnika węglowodorowego
WITCONATE 90-FLAKE	Witco	Dodecylobenzenosulfonian sodu 18
4-oktylobenzenosulfonian (czystość odczynnikowa)	Aldrich	Rozgałęziony alkilo-benzenosulfonian 14
Ksylenosulfonian (czystość odczynnikowa)	Aldrich	Ksylenosulfonian sodu	8
BIO-SOFT®N-411	Stepan	Sól dodecylobenzenosulfonianowa izopropyloaminy	18
BIO-TERGE® AS-40	Stepan	Olefinosulfonian sodu	14-16
CEDEPHOS® FA-600	Stepan	Złożony ester fosforanowy	Objęta prawem ochronnym
POLYSTEP®A-16	Stepan	Rozgałęziony alkilobenzenosulfonian sodu	18
STEPANOL® ME-DRY	Stepan	Laurylosiarczan sodu	12
NO POCK!®	No Pock	Wieloskładnikowe mydło	Różna

Te środki powierzchniowo czynne dodawano w ilości 0,2% wagowych w odniesieniu do suchej masy mieszanki wypełniającej. Ilości te dobierano do czystości środka powierzchniowo czynnego, podanej przez dostawcę. Wyniki badań, porównujące kurczenie się, pękanie, powstawanie lejów i wią zanie każ dego z wyż ej wymienionych ś rodków powierzchniowo czynnych stabelaryzowano w tablicy IV.

T a b l i c a IV

Przykład	Środek powierzchniowo czynny	Skurcz	Pękanie	Powstawanie lejów
				Liczba	Średnia powierzchnia leja
1	Brak	17,5%	Średnie	206	0,26
2	DDBSA	10,82%	Nieznaczne	65	0,32
3	4-oktylobenzenosulfonian	12,93%	Nieznaczne	121	0,41
4	Ksylenosulfonian	18,92%	Średnie	115	0,25
5	BIO-SOFT®N-411	20,54%	Nieznaczne	100	0,30
6	BIO-TERGE®	9,69%	Nieznaczne	82	0,53
7	CEDEPHOS® FA-600	15,24%	Nieznaczne	104	0,88
8	P0LYSTEP®A-16	11,75%	Nieznaczne	106	0,29
9	SPEPANOL® ME-DRY	12,58%	Nieznaczne	112	0,62
10	NO POCK!®	14,75%	Bardzo nieznaczne	77	0,48

Wyniki badań materiałów spoza zakresu niniejszego wynalazku przedstawiono w porównawczych przykładach 4, 5, 7 i 10. Większe kurczenie się następuje wówczas, gdy grupa podstawnika węglowodorowego zawiera mniej niż 12 atomów węgla, jak to wykazano w przykładach 4 i 10. Ksylenosulfonian jest głównym składnikiem NO POCK!^® i jest prawdopodobne, że to przyczynia się do jego słabego funkcjonowania (przykład 10). Jeśli dodatek zawiera bardzo dużą część kationową jak w przykładzie 5, i jeśli anionowa część oznacza grupę fosforanową jak w przykładzie 7, to działanie jest również słabe.

Przykłady 2, 3, 6, 8 i 9 wykazują że lepsze wyniki uzyskuje się z użyciem dodatków według niniejszego wynalazku. Ogólne polepszenie wyglądu powierzchni często powoduje różnice w pozbywaniu się określonych cech charakterystycznych. Polepszeniu w kwestii powstawania lejów może np.

PL 204 648 B1 towarzyszyć podwyższenie kurczenia się lub pękania. Ocena wyników badań powoduje konieczność bilansowania zmian pękania, powstawania lejów i kurczenia się dla każdej badanej próbki. Wprawdzie obniżone kurczenie się nie było jedynym rozważanym kryterium, nie było też ostatecznym celem, ale wszystkie materiały rozważane w części według niniejszego wynalazku wykazywały kurczenie się, wynoszące poniżej 14%. Wyniki badań ilustrujące niniejszy wynalazek osiągnęły cel, którym było polepszenie własności powierzchni, wykazując dobre połączenie lepszych cech charakterystycznych w odniesieniu do kurczenia się , pę kania i powstawania lejów.

Claims

1. Kompozycja, znamienna tym, ż e obejmuje: mieszankę wypełniającą zawierającą napełniacz i środek wiążący w stosunku od 100:1 do 10:1, oraz dodatek środka powierzchniowo czynnego w stężeniu od 0,03% do 0,5% wagowych w odniesieniu do suchej masy, przy czym wymieniony ś rodek wiążący jest wybrany z grupy obejmującej półwodzian siarczanu wapnia, poli(octany winylu), związki akrylowe, poli(alkohole winylowe), proszki lateksowe zdolne do ponownego rozpraszania, takie jak poli(octan winylu), octany etylenowinylowe, skrobie, lateks kopolimeru octanu etylenowinylowego lub lateks poli(octanu winylu) lub ich mieszaniny, przy czym wymieniony napełniacz jest wybrany z grupy obejmują cej wę glan wapnia, siarczan wapnia, perlit, spieniony perlit, wę glan magnezu, dolomit oraz ich mieszaniny, przy czym wymieniony dodatek środka powierzchniowo czynnego zasadniczo zawiera podstawiony węglowodorem siarczan, sulfonian, kwas siarkowy lub kwas sulfonowy, który to wymieniony węglowodór oznacza grupę alifatyczną olefinową alicykliczną lub aromatyczną albo ich połączenia, posiadając od 12 do 24 atomów węgla.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wymieniony węglowodór obejmuje grupę aromatyczną.

3. Kompozycja według zastrz. 2, znamienna tym, ż e wymieniony węglowodór posiada od 12 do 18 atomów węgla.

4. Kompozycja według zastrz. 3, znamienna tym, że wymienionym węglowodorem jest dodecylobenzen.

5. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wymieniony napełniacz zawiera spieniony perlit.

6. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wymieniony podstawiony węglowodorem siarczan lub sulfonian ma postać soli sodowej lub potasowej.

7. Kompozycja wedł ug zastrz. 1, znamienna tym, ż e wymieniona mieszanka wypeł niająca zawiera ponadto celulozowy środek zagęszczający.

8. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, ż e wymieniona mieszanka wypełniająca zawiera ponadto jeden lub większą liczbę środków konserwujących.

9. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wymieniona mieszanka wypełniająca zawiera ponadto jeden lub większą liczbę środków wspomagających tworzenie zawiesiny.

10. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wymieniona mieszanka wypełniająca zawiera ponadto jeden lub większą liczbę pigmentów.

11. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że wymieniona mieszanka wypełniająca zawiera ponadto środek konserwujący, środek wspomagający tworzenie zawiesiny i pigment; oraz wymieniony dodatek środka powierzchniowo czynnego zasadniczo obejmuje dodecylobenzenosulfonian sodu.

12. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że napełniacz stanowi węglan wapnia lub siarczan wapnia, dodatek środka powierzchniowo czynnego jest obecny w stężeniu od 0,03% do 0,5% wagowych w odniesieniu do suchej masy, przy czym środek powierzchniowo czynny zawiera zasadniczo podstawiony węglowodorem sulfonian, przy czym węglowodór stanowi grupę alicykliczną lub aromatyczną posiadającą od 12 do 24 atomów węgla.

13. Kompozycja według zastrz. 12, znamienna tym, że wymieniony węglowodór posiada od 12 do 18 atomów węgla.

14. Kompozycja według zastrz. 12, znamienna tym, że wymieniony węglowodór posiada od 16 do 20 atomów węgla.

15. Kompozycja według zastrz. 12, znamienna tym, że wymieniony węglowodór obejmuje dodecylobenzen.

PL 204 648 B1

16. Sposób wytwarzania mieszanki wypełniającej, znamienny tym, że obejmuje etapy: dzielenia składników mieszanki wypełniającej na grupę składników mokrych i grupę składników suchych, przy czym wymienione składniki mieszanki wypełniającej obejmują napełniacz i środek wiążący w stosunku od 100:1 do 10:1, i dodatek ś rodka powierzchniowo czynnego w stężeniu od 0,03% do 0,5% wagowych w odniesieniu do suchej masy, przy czym wymieniony środek wiążący jest wybrany z grupy obejmują cej półwodzian siarczanu wapnia, poli(octany winylu), zwią zki akrylowe, poli(alkohole winylowe), proszki lateksowe zdolne do ponownego rozpraszania, takie jak poli(octan winylu), octany etylenowinylowe, skrobie, lateks kopolimeru octanu etylenowinylowego lub lateks poli(octanu winylu) lub ich mieszaniny, przy czym wymieniony napełniacz jest wybrany z grupy obejmującej węglan wapnia, siarczan wapnia, perlit, spieniony perlit, węglan magnezu, dolomit oraz ich mieszaniny, przy czym wymieniony dodatek środka powierzchniowo czynnego zawiera podstawiony węglowodorem siarczan, sulfonian, kwas siarkowy lub kwas sulfonowy, w których wymieniony węglowodór obejmuje grupę alifatyczną, olefinową, alicykliczną lub aromatyczną, albo ich kombinacje, posiadając od 12 do 24 atomów węgla; mieszania razem wymienionych suchych składników; mieszania razem wymienionych ciekłych składników; oraz mieszania wymienionych suchych składników i wymienionych ciekłych składników w celu wytworzenia jednorodnej mieszaniny.

17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że wymienione etapy mieszania odbywają się zasadniczo równocześnie.