TW575618B - Joint compound and process of making the joint compound - Google Patents

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Salvatore C Immordino
Charles J Miller
Scott A Cimaglio
David Pickles
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United States Gypsum Co
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Description

08461pifl.doc/012 玖、發明說明： 本發明是關於一種接合複合物之組成，其係用來充塡 並塗佈於兩相鄰石膏牆板之鑲嵌板，以形成不著痕跡之組 合牆板。且特別是有關於一種乾燥硬化的輕量級接合複合 物之組成，其特點是可減少使用者之體力耗損、縮短完工 時間以及降低產品之包裝、載貨和運輸費用。 建築業中最普遍的原料之一是石膏牆板，又稱乾式現 成牆板(dry wall)，其經常使用在室內牆壁和天花板。傳統 的石膏牆板施工法，是將石膏牆板的鑲嵌板嵌入木頭間柱 或金屬框架中，以在接合處充塡特殊的接合劑，而此接合 劑即稱爲接合複合物。將鑲嵌板的側邊削薄，以在接縫處 預留空間藉以塗上足夠的接合劑，如此在完工時牆壁和天 花板便具有完美的整體性。而此過程通常是在接縫處，先 將一透水性紙條或玻璃纖維條嵌入，然後包埋上接合複合 物，來黏著二毗連牆板的邊緣。當接合劑乾燥硬化之後， 再於接縫處塗佈第二層接合複合物。待硬化之後稍微磨砂 拋光。最後再塗佈第三層接合複合物。於硬化之後再稍微 磨砂拋光，便可製作出一光滑、無接縫且具有完美整體性 的牆板。另一種型式的接合複合物是屬於多功能性的，其 可用於包埋被削薄的側邊以及用於最後塗佈第三層接合複 合物的全部過程。而使用不同的裝置，可產生不同效應的 產品型式或組織結構。 接合複合物有數種類型，其中一種乾燥型複合物係經 由水分的蒸發，以使接合複合物在進行硬化癒合時與水分 子產生化學反應。典型的此種接合複合物例如是硫酸鈣半 08461pifl.doc/012 水化合物，即廣爲人知的灰泥（stucco)，又名巴黎石膏。 當把水加入乾燥硬化之接合複合物粉末時，水分子與硫酸 鈣半水化合物將會反應成硫酸鈣二結晶水複合物。而此硫 酸鈣二結晶水複合物結晶分子的互相鎖合結構，能增加其 強度。對於整個接合的效益而言，可減低皺縮和破裂之可 能性。而且在完成最後階段處理之前，能完全的乾燥硬化 而不受其他因素干擾。乾燥硬化之接合複合物的優點是易 於使用，即只要使用者加水混合，便立刻變成典型的速成 備用品。第三種型式的接合複合物是將硫酸鈣鹼性半水化 合物與一速成備用混合物結合。其物理性質可參考美國發 明專利案號：5,746,822。 輕量級接合複合物曾被揭示於美國發明專利案號： 4,454,267(\¥丨1以1^)4,657,594(3^^)中。珍珠岩是一種玻 璃質（非晶體組成）岩石，很像黑曜岩，屬於海底岩層，受 熱就會膨脹。若以一矽酸鹽化合物作立即表面處理，可作 爲一種用於接合複合物之輕量級過濾器。這種特殊的處 理’可使已膨膜的珍珠岩變成離水性（water-insensitive)， 由於其中毛細管作用反而不能吸收水分。儘管這種珍珠岩 塗料具有離水性，但是該珍珠岩塗料仍需適量的水分浸 溼，才能散開來塗佈於表面。因此，使用大量珍珠岩對整 體水的需求量、乾燥硬化時間、強度、接合、黏著力和接 合複合物的表面吸收特性等，皆具有負面的影響。另外， 膨脹的珍珠岩也可能造成接合複合物之物理性質更降低等 級，以致於當攙合時產生碎裂。 美國發明專利案號：4,824,879 (Montgomery，et al)教 08461pifl.doc/012 不g加入膨膜的珍珠岩或玻璃空心珠’可減低接合複合物 的密度以避免皺縮。如上所述，爲避免接合複合物某些物 理性質的扭曲，珍珠岩的用量仍受到限制。因此玻璃空心 珠被取而代之，雖然玻璃空心珠仍有破碎的問題存在。由 於當玻璃珠裂開以後，原先其空心處將充塡入水和其他物 質。而那些有稜角的玻璃碎片，將失去玻璃珠易於散開的 性能而沈積下來，導致流變性不利的改變。因此，只要發 生玻璃珠破裂，就需要及時補充等量的玻璃空心珠，以免 接合複合物的密度增加。如此將會增加配方原料的費用。 再者，玻璃和珍珠岩都會產生粉塵，這也是不利之處。此 外，玻璃空心珠的大小和密度也有其極限，其需要更大量 加入才能降低整體的密度。 美國發明專利案號：5,494,947(Kaplan)，其係使用聚 丙烯酸樹酯空心珠，以應用於組合式房屋之牆板和天花板 的接合複合物當中。由於其可使接合處乾燥硬化之後仍具 有彈性，因而當搬運和組裝過程中，可大大的降低龜裂的 機率。但是，由於聚丙烯酸樹酯的表面化學性質，係傾向 於遇水時彼此黏著更甚於向四方散開。而此結果將造成令 人無法接受的空心珠結塊成爲瘤狀突出的現象。 因此本發明之目的就是提供一^種改良的輕量級接合複 合物，其最終產品之密度小於水的密度。 本發明之另一目的就是提供一種改良的輕量級接合複 合物，使其成品具有一十分光滑之表面。 本發明之再一目的就是提供一種改良的輕量級接合複 合物，使用空心珠作爲充塡料，但從生產至使用結束期間， 08461pifl.doc/012 空心珠可能之破損率可降至最低。 本發明之再一目的就是提供一種改良的輕量級接合複 合物，所使用之空心珠，當一接觸到水溶液媒介物時，能 立刻向四方散開。 依據本發明之目的與前述四項目的，本發明提出一種 使用樹脂空心珠作爲輕量級接合複合物的充塡料。本發明 之輕量級接合複合物之密度低於水的密度，且本發明採用 與玻璃空心珠相同重量百分比的樹脂空心珠，以使整體密 度更顯著的降低，這是因爲樹脂密度遠低於玻璃。另外， 當習知玻璃空心珠遇到使接合複合物膠凝（硬化）的聚乙烯 醇時，會產生不利的交互作用，而本發明所採用的樹脂空 心珠就沒有這種問題。 特別是，本發明之接合複合物包括一黏著劑以及一種 或一種以上的充塡料。其中此充塡料中包括直徑小於75 um 的數個樹脂空心珠，且在高剪應力測試下，數個樹脂空心 珠之密度增加不超過1.5 %。本發明使用樹脂空心珠作爲 接合複合物之輕量級充塡料，可使整體密度小於水的密 度。當本發明之改良實施例應用於牆板和天花板時，其表 面不會再出現有顆粒紋理。另外，樹脂空心珠極易與其他 原料均勻混合，尤其是加入原先溼潤的原料中’就像做蛋 糕一樣均勻。 由於樹脂空心珠的密度遠低於玻璃空心珠的密度，因 此相較於玻璃空心珠，樹脂空心珠的需求量較低。如此， 可製備出非常輕量且沒有其他負面影響的接合複合物產 ()84()1 pii’l.doc/012 575618 品。 爲讓本發明之上沭和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特％ •蛟佳實施例，作詳細說明如下： 實施例 下列n、j論内容中的百分比數値，係爲所有固體物質在 整體硬0:基本成分中所占的比例。 本發明之接合複合物，包含一黏著劑以及一種或一種 以上的充塡料。其中此充塡料中包括直徑小於75 um的 數個樹脂空心珠’且在高剪應力測試下，此數個樹脂空心 珠之密度增加不超過1.5 % 。較佳的具體實施例是使用 丙烯腈（acrylonitrile)樹脂空心珠混入接合複合物的凝膠或 乾燥硬化型態中。 較佳的接合複合物是由黏著劑、充塡料、濃縮劑、防 腐劑和散開劑組合而成。習知之接合複合物和輕量級接合 複合物，亦可依本發明之配方可獲得改善。另外，許多選 擇性的附加成分，亦可依照實際需要來添加。 任何一種黏著劑適用於本發明之接合複合物者，皆可 有效應用。黏著劑乃用於加強接合複合物黏著於典型之硬 化牆板上。目_所使用的黏著劑包括但不侷限於乳膠懸浮 液的有乙酸乙烯酯、丙烯酸與醇，以及可散開的粉末例如 水乙酸乙烯酯、乙烯_乙酸乙烯酯與殿粉。乳膝黏著劑是 本發明較鍾思的選擇，其濃度在一典型之重量級接合複合 物中，其乾燥總重量約爲1%至2·5%。黏著劑濃度在一 典型之輕量級接合複合物中，其乾燥總重量約爲1%至 575618 08461pifl.doc/012 3%。本發明之黏著劑濃度，通常稍高於習用的輕量級接合 複合物，以補償或平衡其密度偏低的缺失，進而保持其令 。 人滿意的黏著力。本發明之乳膠黏著劑濃度約爲1%至 3.5%。 本發明接合複合物之關鍵性成分，是一種能因應特定 物理性質需求之樹脂空心珠。本發明中較佳的外殻樹脂是 ‘ 單聚物、共聚物或不同單聚物之混合物，和/或不同共聚 · 物之混合物，其係由一種或一種以上的丙烯腈 _ (acrylonitrile，ACN)、二氯乙烯（vinylidene chloride，VDC) 或甲基丙嫌酸甲醋（methyl methacylate，MMA)單體所形 成。特別是，較佳樹脂是由丙烯腈、二氯乙烯或甲基丙烯 酸甲酯單體聚合而成的聚丙烯腈（polyacrylonitrile， _ PACN)、聚二氯乙烯(p〇iyvinylidene chloride，PVDC)、由 丙烯腈、二氯乙烯所形成之共聚物、由丙烯腈、二氯乙烯 — 與甲基丙烯酸甲酯所形成之共聚物。而空心珠具有高度彈 性回復力，當受壓時不至塌陷、破裂，因此能耐得住施加 之剪應力。此爲典型製造接合複合物和後續的處理過程 _ 中’皆不可缺少的測試。在標準的空心珠黏稠懸浮液製備 ， 完成之後，將使用果汁機（HAMILTON BEACH型號930) . 以14,000 rpm速率攪拌8分鐘。此過程係爲製造過程 ’ 中’模擬施加於空心珠之應力鑑定。 較令人滿意的空心珠密度約爲0.009 - 0.13克/毫升. (cc) ’在此密度範圍內最有利於增加整體接合複合物之體 積。而這些空心珠的重量仍足以測量出，並可得知需再加 11 575618 08461pifl.doc/012 入多少重量的空心珠。 空心珠在水中完全均勻分佈之特性，是形成一光'滑' 均勻表面的接合複合物的條件。倘若空心珠不能均 佈，而形成波浪形或結塊如瘤狀的紋理，就不可以使^ ° 而凡是不易散開的樹脂空心珠，都會增加接合複合物 備時間。而且未散開的樹脂空心珠團塊的出現，會明顯降 低接合複合物製造效率並增加單位成本。 空心珠顆粒愈小愈好，最好是小至完全看不出表面紋 理，這與那些使用傳統方法製造之接合複合物沒有目測之 差別。通常這表示空心珠之直徑係小於75 um。如果頼粒 太小，表面積對體積之比値會降低空心珠減小整體複合物 密度的能力。較佳的空心珠顆粒，其直徑約爲25 um至55 um ° 在整體複合物製備過程中，由於空心珠具有*足夠的強 度，因此當攪拌混合時極少發生破碎。而只要空心珠保持 完整不碎裂，就能成功達到減輕接合複合物胃胃之目的。 這是因爲當空心珠裂開以後，原先空心處充將會塡入液體 和其他較重物質。如此將使得接合複合物本身濃縮，即體 積將會減小，密度將會增加。而空心珠之破裂可由理論算 出來的密度，於製備過程中斟酌夾帶輸入些許的空氣量， 藉以得到貫際混合物之密度。倘若在製備過程中有部分空 心珠破裂，而造成接合複合物密度增加。則必項供應更多 的空心珠以彌補其體積減小密度增加的缺失。因此，選擇 使用不易碎裂和剪應力穩定的空心珠，可確實的防止其破 12 575618 08461pifl.doc/012 裂。通常這種空心珠破裂，是因爲接合複合物密度增加、 整體複合物之體積比預期値減小以及產量減少的現象所 致。 在整體複合物製備過程中，有多種不同應力會導致樹 脂空心珠破裂、塌陷、折疊或被壓扁。而空心珠的完整性 受到最大破壞性的扭曲拉力，是來自混合原料傳送中，因 空心珠外殻勉強擠入黏稠懸浮液中所承受的剪應力。樹脂 的型式、空心珠的大小、空心珠外殼的厚度和其四周圍的 化學性質等因素，皆可影響空心珠在整體製備過程中，是 否擁有特定的能力，足以禁得起自始至終全程多種不同的 應力。 爲適用於本發明，樹脂空心珠的塌陷、折疊或被壓扁， 在高應力測試下，限制樹脂空心珠的密度增加不超過1.5 %。本發明之目的包括空心珠能懸浮於一水溶液、一含去 泡沬劑和一水合矽酸鎂水溶液中，例如LAPONITE RD (Southern Clay出品，Gonzolas，Tx)。其中去泡沬劑是 HiMar D-829 (Rainbow Chemicals 出品，Lake Bluff，IL)。 將標準懸浮液用的果汁機（HAMILTON BEACH型號930) 以高速攪拌8分鐘，以作爲製造過程中模擬施加於空心珠 之應力鑑定。即利用在14,000 fpm高速下，混合懸浮之樹 脂空心珠以產生高剪應力。而該果汁機之攪拌軸長爲6½ 吋，橫截面直徑爲/2吋，且攪拌軸基部是四折式。當攪拌 翼完全展開時，由翼尖至翼尖距離係爲1½吋。另外，在 攪拌軸基部上方1¾吋處，爲1吋碟式實心攪拌器。而 13 575618 08461pifl.doc/012 攪拌之方法係將標準懸浮液倒入一 6¾吋深的不銹鋼杯0 攪拌8分鐘。 ' 在上述的標準懸浮液中必須含有一懸浮劑，乃因必彡胃 ' 防止由於空心珠之低密度，而導致空心珠在大部分種類白勺 溶劑中會立即分離開來，而使其密度之測定値不合實際。 而以合成法在水中加入一種優質懸浮劑粉末，來製造水合 矽酸鎂，可使該標準懸浮液產生高度之趨流性 ' (thixotropy)，如此能有效防止該輕量級樹脂空心珠浮出於 懸浮液表面而易於分離。此外尙須加入一種去泡沫劑，以 鲁 除去或儘可能減少於開始攪拌時，以及後來在高剪應力測 試過程時夾帶輸入之空氣。 下列圖表一所示係爲使用一標準懸浮液測試，評估其 對樹脂空心珠樣品的高剪應力效應。 ‘ 圖表一 添加序號 原料 用量(克） 比重 百分比 1 水 550 1.0 93.94% 2 Hi-Mar D-829 1.5 ---- 0.26% 3 LAPOINTE®RD 14 2.0 2.39% 4 EXPANCEL® 20 0.15 3.42% 根據原料用量和比重’含樹脂空心珠和不含樹脂空心 珠之懸浮液，其理論假設密度比較顯示於圖表二。 14 575618 08461pifl.doc/012 圖表二 不含樹脂空心珠懸浮液理 論假設密度 8.45 mm 1.01克/毫升(立方^^ 含樹脂空心珠懸浮液理論 假設密度 7·06磅/絮 0.85克/毫升(立方公 使用果汁機（HAMILTON BEACH型號930)將少量 Hi-MarD-829去泡沫劑在室溫73 °F下，拌入550克的水， 然後加入14克的LAPOINTE®RD水合矽酸鎂，在高剪應 力下攪拌20分鐘，所得混合液用Gardco量杯（Gardco US Standard Weight Per Gallon Cup)測得密度爲 8.436镑 / 絮 (1.0106克/毫升）。接下來用手動攪拌器慢慢加入20 克EXPANCEL® 091WE樹脂空心珠，儘量避免混入空氣。 所得懸浮液在高剪應力混合之前，先用Gardco量杯測試 密度。然後再用果汁機（HAMILTON BEACH型號930) 以每次增加攪拌兩分鐘的方式，來測定空心珠的使用時 限。圖表三所示爲每經高剪應力增加混合兩分鐘前後的密 度變化。 圖表三 混合時間(分鐘） 密度(磅/勸 (克/毫升） 體積減小％ 0 6.569 0.7870 2 6.632 0.7945 0.75% 4 6.666 0.7986 1.15% 6 6.671 0.7991 1.21% 8 6.672 0.7993 1.22% 15 575618 08461pifl.doc/012 圖表四係顯不綜覽本發明之輕量級接合複合物製備 中，較令人滿意的空心珠充塡料性質。 圖表四 空心珠外殼組成 PACN，PVDC 和/無 MMA 空心珠顆粒大小(平均直徑） 25-55 um 密度(克/毫升） 0.009-0.13 入水可散開 是 非易脆的 是 具有恆定的剪應力 是 具有對溶劑之抗溶解性 是 適用於黏稠或膠凝狀態 是 空心珠在黏稠複合物中所占百分比 10-30 製造空心珠最令人滿意的樹脂聚合物是PACN，如瑞 典諾貝爾Nobel企業公司產品EXPANCEL® 091 WE。這 種樹脂空心珠外殻，能承受於製造接合複合物過程中於傳 送攪拌及被擠壓時的剪應力。而應用於輕量級樹脂空心珠 顆粒的平均大小（直徑)係小於75 um，以使該接合複合物 的最終產物能顯示出光滑、無顆粒的表面。由於這種空心 珠可促使該接合複合物能預先吸水，而呈現膠凝狀態（含 水量10%)，因此特別容易在水中散開。PVDC可與PACN 同時或單獨的用於製造空心珠外殼。有些樣品同時使用 MMA與PVDC和/或PACN於製造空心珠外殻。 美國專利案號4,722,943和5,342,689提出一種具有塗 覆層的空心珠，亦納入本發明參考文獻。該塗覆層可使空 心珠在製造該接合複合物時，以及使用者於使用時，能更 16 575618 〇8461pifl.doc/012 自由地流動。但同時該塗覆層也會使整體密度增加。因此 — 必須增加更多空心珠顆粒來使其密度降低。這種修正配方 ， 最好是朝著補償所增加塗覆劑導致之缺失來調整’但這又 需要額外的設備和流程。 本發明之接合複合物包括以樹脂空心珠作爲接合充塡 物之一。增加額外的充塡物’較佳的是能對該接合複合物 、 提供特殊的有利性質。較令人滿意的額外充塡物是乾燥硬 . 化型的配方，例如是硏磨成粉末狀的碳酸鈣。其中硏磨成 粉末狀的碳酸鈣其乾燥粉末通常至少占接合複合物重量的 50%，通常是占50 -98%。其他的充塡物如雲母片、滑石 粉、絲膠（sericite)、砂藻土、黏土、attapulgite、sepulite、 陶土(kaolin高嶺土）、二水合硫酸鈣、硫酸鈣石膏、半水 合硫酸鈣以及Pyrophylite。所有充塡物與所有黏合劑的比 値大約在15:1至5:1之間。 — 珍珠岩或膨脹的珍珠岩（具有離水性），是另一種輕量 級充塡物，可用於作爲除了空心珠以外的第二充塡物。此 乃因應儘量減輕具體實施例重量的訴求而作的最佳配方。 馨 在美國專利案號4,454,267中所使用膨脹的珍珠岩係作爲 _ 輕量級接合複合物之充塡物。然而該膨脹的珍珠岩含有許 - 多裂痕和縫隙，因此其必須依照美國專利案號4,525,388 發明之方法處理，以使其因縫隙毛細管抗拒吸水作用，而 使原料不再增加重量。而使用膨脹的珍珠岩，除了水以外， 其最佳濃度至少爲5%。 而將複合物和牆板接合起來，改良的方法是加入濃縮 17 575618 08461pifl.doc/012 劑、塑化劑和/或聚乙烯醇的粉末。纖維素濃縮劑（產品型 號METHOCEL® 240S)可提供最佳測試結果。習用的纖維 素濃縮劑例如是乙基經乙基纖維素（ethylhydroxy ethylcellulose)、丙—* 醇甲基纖維素（hydroxypropyl methylcellulose)、甲基丙二醇纖維素（methylhydroxypropyl cellulose)和乙二醇纖維素（hydroxyethyl cellulose)，皆適用 於本發明之接合複合物。纖維素濃縮劑之濃度，約爲該接 合複合物所有成分乾燥重量的0.05 %至2 %。 聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG)和/或甲氧基聚乙 二醇（methoxypolyethylene glycol)可作選擇性地加入本發 明之接合複合物中。此二添加物皆可用來查驗修補的接合 複合物所呈現的表面吸收力，並可增強原料的溼度和滑動 力。PEG較佳的是以該接合複合物乾重量的〇.1%至2.0% 重量百分濃度來添加的。 其他較令人滿意的添加物包括表面活性劑、保溼劑、 肥巷水和院基苯擴酸鹽（alkyl benzene sulfonate)。肥巷水 或淸潔劑是多種成分的複方混合物，其選自多種具有可提 供各種功能性的物質，包括但不侷限於下列物質：酸、鹼、 抗菌素、抗再次沈積（antiredeposition)媒元、著色劑、 香料、去泡沫劑、泡沫劑、增溶劑、增水劑、防腐劑、溶 劑、濃縮劑或表面活性劑。烷基苯磺酸鹽是一種特殊的表 面活性劑，其可減低接合複合物裂開、出現坑洞和皺縮現 象的添加物。而本發明之接合複合物係利用十二烷基苯磺 酸納（sodium dodecylbenzene sulfonate)，來改善接合複合 18 575618 08461pifl.doc/012 物裂開、出現坑洞和皺縮現象。在輕量級接合複合物製造 過程中’肥皂水和烷基苯磺酸鹽也可協助減低其產品密 度。 應用本發明之配方，可達到降低密度的重要目的。較 佳的產品密度是小於每加侖8·35磅，低於水的密度。更佳 的具體實施例中產品密度係小於每加侖8磅。 使用樹脂空心珠取代習用充塡物，可以額外地使產品 發出香味’例如香草精之類的香料，其可隨客戶的喜好添 加。 本發明速成備用之接合複合物，是當施工時才須加 水’以達到所需之黏稠度（viscosity)。然而若是使用輕量 級配方’必須十分小心儘可能減少加入的水量。這是因爲 當期望產品之密度要低於水時，所加入水量必須愈少愈 好。此外，當含水層降到最小値時，其皺縮和龜裂的機率 也會增加。而若加入具有塗覆層的空心珠來協助空心珠的 散開’塗覆層的重量也會增加整體接合複合物的重量。因 此’須減少其他類型的充塡物來平衡空心珠塗覆層的重量 百分比。 應用預先吸水的樹脂空心珠膠凝體（cake)，製備本發 明速成備用之接合複合物，是使用與習知方法中於接合複 合物中加入充塡物不同之方法。習知之方法是將淫組成物 與乾組成物，各自混合均勻之後再輸入整體潤溼的混合物 中。然而樹脂空心珠在以膠凝體形態被輸入時，常常造成 傳輸路線結塊堵塞。這是因爲樹脂空心珠原屬於輕量級的 19 575618 08461pifl.doc/012 本質所引起的。這種充塡物的膠凝體，遇到輸入的乾燥成 _ 分也會凝聚成團塊’但因目亥膠凝體含水層尚達90%，因此 團塊中的乾燥成分很快吸水溼透。因此，爲了杜絕傳輸路 線結塊堵塞，因此必須防止預先吸水的乾燥添加物凝聚成 團塊◦樹脂空心珠是直接單獨的加入，而完全不接觸到其 他添加物。另外，加入樹脂空心珠的時間無關緊要，在加 入任何其他物質時段之前、之間或之後，只要不接觸到其 他乾或溼的添加物，都沒有問題。 另一更好的選擇，是將預先吸水的樹脂空心珠膠凝體 鲁 (cake)先浸水使空心珠顆粒散開，然後再直接泵入整體混 合物中。由於樹脂空心珠遠比水輕，必定浮出水面，因此 在使用泵浦時最重要的是要徹底攪拌該黏稠混合液，如此 才能使空心珠顆粒均勻分布於其中。另外，供應使樹脂空 ~ 心珠膠凝體吸收的水分，係來自攪拌該黏稠混合液時游離 - 出來的水。因此本發明速成備用接合複合物最終產品的含 水量，必須依使用狀況調整。 雖然樹脂空心珠顆粒所夾帶的樹脂粉塵，有可能混入 _ 其他乾燥充塡物中，但因空心珠密度偏低以及粉塵太輕之 故，因此需小心這些粉塵極易彌漫入室內空氣中，而形成 . 足以危害呼吸器官的雲霧。最好在操作時能儘可能的使其 - 散入空氣的量降至最低。 — 攪拌本發明之接合複合物原料，最好是在比傳統接合 複合物更低的剪應力下進行。這是因爲攪拌高黏稠度混合 液，就是對空㈣產生高_力。而當抓珠破裂後，接 20 575618 08461pifl.doc/012 合複合物的密度就會增加，因此必須十分小心。保持攪拌 - 時剪應力低於空心珠外殻變形界限，便可使空心珠破損率 降至最低。 在輸入添加物之前’使用真空吸塵器排除夾帶進入系 統內的空氣，常會產生負面影響。如果空心珠的外殻因真 空吸塵器的應力而被壓扁，就會使增加接合複合物的密 度，特別是在將充塡物輸入複合物原料中時，使用真空吸 塵器排除空氣的同時會使空心珠破損，如此複合物的密度 自然就會增加。倘若是在較低黏稠度的狀況下輸入充塡 · 物，便能有效減少夾帶進入的空氣，因此完全不需要使用 真空吸塵器。 下述各實施例是初步試用本發明之方法，將輕量級樹 脂空心珠加入系統內，來製造速成備用之接合複合物，以 便決定較令人滿意的可行方法。 ’ 實施例1(對照樣品） 選用一多功能速成備用之接合複合物，作爲比較基準 點之對照樣品，其型號爲CGC多功能輕量級接合複合物 籲 (All purpose lite joint compound 5 由 Canadian Gypsum Co.
Calgary，Alberta·提供）。該配方不含熱塑性樹脂空心珠、 、 聚乙二醇或烷基苯磺酸鹽。 對照樣品的測試項目，包括製造複合物流程中，進行 充塡物混合前後的密度和黏稠度之基準點測試，數據如圖 表五所不。 21 575618 〇8461pifl.doc/012 圖表五 對照組工廠設備測目式 混合液密度 8.58ppg(1.03 克/立方~~ 輸入充塡物後的密度 9.62 ppg (1.15克/立方公分） 混合液黏稠度 一 375 Brabender 單位 輸入充塡物後的黏稠度 560 Brabender 單位 進一步在實驗室的詳細測試項目係顯示於圖表六，其 . 係以Gardner Weight Per Gallon量杯測定密度，用改良式 414硬度計置於乾燥硬化，以1/8吋厚的接合複合物板面 上測定硬度。另外，適用性的評估，可採用手動或機動工 鲁 具，按一至十分等級，最好的是十。 圖表六 對照組實驗室全套配方測試
黏稠度 300 Brabender 固體物質含量 53.49% ~ 皺縮程度 20.03% - 理論假設密度 9·03 貫際密度 2· 11 PPg (L09 克/立方^ 手動適用性的評估 Ο ' ' 使用10吋Ames Box作適用性的目平估 7 〜^ ^^〜 室溫下附著力 優 '-- 低於室溫下附著力 ^ S -- 高於室溫下附著力 ^ ^--- 平均1/8吋厚板面硬度 84.3 乾燥後出現裂縫 魅 S-s^ J \ \\ 乾燥後出現裂痕 少許 '—- ^-J 樣品的附著力是在特定的溫度和溼度下，必彡胃彳吏 22 575618 08461pifl.doc/012 定24小時以後才能被正確地測試。通常其測試條件爲室 溫75°F，相對溼度50% ;低於室溫下是指40°F，相對溼 度80% ;高於室溫下是指90°F，相對溼度90%。 實施例2 下列圖表七爲一含樹脂空心珠之速成備用接合複合物 全套配方測試結果，該測試結果之評估係決定本發明之可 行性。 圖表七 實施例2全套配方 原料 磅 公斤 百分比 IMASCO® 200 1468 667 74.07% SILBRICO® #35-3 242 110 12.21% Super Gel B 75 34 3.78% METHOCEL® 240S 11 5 0.55% METHOCEL® J75MSN 6 2.7 0.30% Polyvinol BP05S 4 1.8 0.20% NaN02 2.11 0.96 0.11% AMICAL® 48 0.38 0.17 0.02% NACAN® 78-5692 112 51 5.65% NUOSEPT® 95 2.5 1.14 0.13% 0.86% CARBOWEX⑧ 8000 17 7.7 EXPANCEL® 091 WE 42 19.1 2.12% 淨重 1981.99 900.9 加入水量 1318.51 599.32 理論假設密度 8.401 ppg 1.006克/立方公分 取樹脂空心珠懸浮液(EXPANCEL® 091WE),約2.5袋 (每袋18.8磅或8.5公斤），逐次加入一盛水5〇蓄之不鏽鋼 23 575618 08461pifl.doc/012 桶中。並以LIGHTINGTM攪拌器之3吋螺旋槳攪拌至完 全均勻呈糊狀。倘若肉眼仍可見樹脂空心珠大量浮於液 面，則表示攪拌不夠完全。因此後續的第二次攪拌有其必 然性，以使液面上的樹脂空心珠能完全的充分混合。而用 於使空心珠散開的水，須自系統內扣除。另外，大量的乾 燥原料係置於乾燥的容器中。微量添加物如抗蕈劑 (fungicide)，依劑量取出後，先以攪拌器均勻混合入大量 乾燥原料的容器中。大量液體原料依劑量取出後，直接傾 倒入另一不鏽鋼桶內，攪拌均勻。而這兩大容器內含物， 連同空心珠糊狀懸浮液，及足量的水，共同輸入本發明製 備系統中，而混合成一平滑、均勻（如同蛋糕未烘焙之前) 的膠凝體。第二部分加水量，是在包裝之前對產品獲得最 佳黏稠度的微調。 圖表八 實施例2工廠設備測試
混合液 7.39 ppg 0.885克/立方公分 輸入充塡物後的密度 7.82 ppg 0.937克/立方公分 混合液黏稠度 390 BU 輸入充塡物後的黏稠度 530BU 進一步實驗室全套配方測試結果如圖表九。 24 575618 08461pifl.doc/012 圖表九 實施例2實驗室全套配方測試數據 黏稠度 300Brabender 單位 ' 固體物質含量 49.40% 皴縮程度 16.04% 理論假設密度 8.401 ppg (1.006 克/立^ 實際密度 8.331 ppg (0.998 克/立方 手動適用性的評估 10 ^ 使用10吋Ames Box作適用件的評估 8 室溫下附著力 優 低於室溫下附著力 高於室溫下附著力 優 ^ 平均1/8吋厚板面硬度 82.3 —^ 乾燥後出現裂縫 無 —^^ 乾燥後出現裂痕 Μ —---— 實施例3 實施例3是由一第二試用系統中，著眼於決定主要混 合液中最佳黏稠度，以改進空心珠均勻散開的潛力。因此 又在初步攪拌桶內增設一第二攪拌器，以縮短充分混合所 需時間。藉由增加每一次施工之生產力，以達到對大容量 主要混合液作最有效率的利用。並且更硏究以聚乙二醇取 _ 代與空心珠同時加入之乾燥添加物的可能性。 下列整體試用配方實施評估如圖表十。 · 25 575618 08461pifl.doc/012 圖表十 實施例3配方 原料 磅 -__ 公斤 百分比 IMASCO® 200 ------- 1545 702 74.13% SILBRICO® #35-34 255 116 —' 12.24% Super Gel B 79 36 3.79% METHOCEL® 240S 12 严广 ---__ 5.5 0.58% METHOCEL® J75MSN 6 ~~------ 2.7 0.29% Polyvinol BP05S 4.2 ' ------_ 1.9 0.20% NaN02 2.22 —-—-^ 1.0 ^ 0 11% AMICAL® 48 0.4 0.18 〇 π?% NACAN® 78-5692 118 53.6 ~〜 \J · \J / 5.66% NUOSEPT® 95 2.6 1.2 0.12% CARBOWEX® 8000 17.7 8.0 ~ 0.85% EXPANCEL® 091WE 42 —__ 19.1 ^ 2.02% 淨重 2084.12 947.33 — 加入水量 1518.79 690.36 —〜〜〜 理論假設密度 8.487 ppg 1.017克/立方兮 EXPANCEL®空心珠與PEG須預先在水中形成糊狀 懸浮液。製備法第一步驟是將2.5袋42磅（19.1公斤）的 EXPANCEL®空心珠置入85絮(321.752升)的水中，形成 糊狀懸浮液。然後將17.7磅（8.0公斤）的PEG與20絮（76 升）的水同時加入，使加水總體積達1〇5絮（397升）°最 先有57盔（216升）的水(不包括預成糊狀懸浮液用量），也 已加入其中。因此162盔（613升），加上額外的19絮（72 升），最後體積達182盔（689升）。 26 575618 08461pifl.doc/012 圖表i^一 實施例3工廠設備測試 混合液_ 輸入充塡物後的密度 混合液黏稠度 輸入充塡物後的黏稠度 24小時後的黏稠度 48小時後的|^稠度 72小時後的黏稠度 7.67ppg 0.919 克/立: 8.25 ppg 〇·988 克 300 BU ~ 420 BU 二^ 600 BU__
680 BU 700 BU (穩定） — 進一步實驗室測試詳列於圖表十二 圖表十二實施例3驗室測試數] 矇 黏稠度 300 Brabender ~ί 固體物質含量 52.19% ^ 皴縮程度 15.57% ^^ 理論假設密度 8.487 ppg (1.017^5^^ 實際密度 8.08 ppg (0.968 手動適用性的評估 10 使用10吋Ames Box作適用性的評估 8 ' 室溫下附著力 優 低於室溫下附著力 1 可 —^ 高於室溫下附著力 未臓 平均1/8吋厚板面硬度 84.6 ^~一 乾燥後出現裂縫 少許 ~~~ ~^ 乾燥後出現裂痕 ^ 一 τΓτΓ j \ \\
實施例四是由一第三試用系統中，著眼於市場應用評 估，添加香料配方，評估加入烷基苯磺酸鹽配方，是否能 改進其應用品質。 27 575618 08461pifl.doc/012 實施例四 較令人滿意的配方詳述於圖表 實施例四配方 圖表十 Μ 0.83 42 2084.12 1518.79
原料 IMASCO⑧ 200 SILBRICO© #35-34 Super Gel B METHOCEL® 240S NATROSOL© 250 HXR Polyvinol BP05S NaNQ2
AMICAL© 48 NACAN© 78-5692 NUOSEPT® 95 Vanilla Extract WITCONATE© 90 CARBOWEX© 8000 EXPANCEL⑧ 091 WE
Ss 加入水量 理論假設密度 圖表十四反映出綜合工廠與實驗室之測試結果，顯示 本發明之配方較有利於控制一種密度小於水的速成備用接 合複合物之應用和物理性質。 28 575618 08461pifl.doc/012 圖表十四 實施例四：綜合工1 蔽與實驗室之測試結果 首次用水量 110 盔（416 升） 第二次用水量 177 絮（670 升） 混合液黏稠度 290 BU 混合液密度 6.98 ppg (0.836克/立方公分） 輸入充塡物後的黏稠度 380 BU 輸入充塡物後的密度 8.31 ppg (0.996克/立方公分） 固體物質含量 56.7% 皺縮程度 14.79% 90°F /相對淫度90 佳 75°F /相對溼度50 優 40°F /相對淫度80 可 平均1/8吋厚板面硬度 85 乾燥後出現裂縫 並 j \ \\ 乾燥後出現裂痕 Μ 手動適用性的評估 10 使用10吋Ames Box作適用性的評估 10
上表數據顯示本發明之接合複合物：密度減小、不易 皺縮、沒有裂縫、沒有凹陷坑洞。所採用原料來源列於圖 表十五。 φ 29 575618 08461pifl.doc/012 圖表十五
原料 商品型號 出品公司_ 碳酸鈣 IMASCO® 200 Imasco Mineral Inc. Surry, BC 膨脹珍珠岩 SILBRICO® 35-34 Silbrico Corp·，Hodgkins，IL Attapulgite 黏土 Super Gel B Milwhite Corp.，Houston，Tx 纖維素濃縮劑 METHOCEL® 240S Dow Chemical Co.，Midland，MI 濃縮劑 NATROSOL® 250 HXR Hercules, Palatine, IL 聚乙烯醇 BP-05S Perry Chemicals，Whitestone， NY 纖維素濃縮劑 METHOCEL® J75MSN Dow Chemical Co.,Midland, MI 滅蕈劑 AMICAL® 48 Angus Chemical, Buffalo Grove, IL 聚乙酸乙烯酯1 NACAN® 78-5692 National Starch Bridgewater, NJ 滅菌劑 NUOSEPT® 95 Creanova, Inc.，Des Plaines, IL 十二烷基苯磺酸 WITCONATE® 90 Witco Chemicals, Houston, Tx 聚乙二醇 CARBOWAX® 8000 Union Carbide Corp”Danbury， CT 丙烯腈樹脂空心珠 EXPANCEL® 091WE Akzo Nobel，Stratford，CT 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 30

Claims (1)

  1. 575618 08461pifl,doc/012 ———____________________________________J 拾、申請專利範圍： β 1. 一種接合複合物，包括用以促進該接合複合物黏著 - 至一基材之一黏著劑、水以及至少一充塡料，其中該充塡 料中包括複數個樹脂空心珠，該些樹脂空心珠之直徑係小 於75 um，且在高剪應力測試下，該些樹脂空心珠之密度 增加不超過1.5 %，而且該些樹脂空心珠之濃度足以使該 · 接合複合物之密度小於水，而該黏著劑之濃度係介於1% 、 至3.5 %濕重量。 2. 如申請專利範圍第1項所述之接合複合物，其中更 ® 包括一芳香劑。 3. 如申請專利範圍第2項所述之接合複合物，其中該 芳香劑包括香草精。 4. 如申請專利範圍第1項所述之接合複合物，其中該 些樹脂空心珠之平均直徑爲25um至55um。 ~ 5. 如申請專利範圍第1項所述之接合複合物，其中更 包括一碳水化合物之一替代物，該替代物係選自硫酸烴 鹽、磺酸化烴、硫酸化烴與次磺酸化烴其中之一，而該碳 鲁 水化合物係選自脂肪酸、烯烴、環狀脂肪酸、芳香烴以及 _ 上述至少二者之混合物其中之一，其分子含12至24個碳 r 原子。 ’ 6. 如申請專利範圍第5項所述之接合複合物，其中該 碳水化合物係爲十二烷基苯。 7. 如申請專利範圍第1項所述之接合複合物，其中該 黏著劑包括一乳膠黏著劑。 31 575618 08461pifl.doc/012 8. 如申請專利範圍第1項所述之接合複合物，其中該 · 充塡料包括膨脹珍珠岩。 - 9. 如申請專利範圍第1項所述之接合複合物，其中更 包括聚乙二醇或聚乙烯甲二醇。 10. 如申請專利範圍第9項所述之接合複合物，其中聚 乙二醇或聚乙烯甲二醇之乾燥固體重量百分濃度係爲0.5% ， 至 2%。 ， 11. 如申請專利範圍第1項所述之接合複合物，其中更 包括一第二充塡料，該第二充塡料係選自碳酸鈣、二水合 * 硫酸鈣以及上述二者之混合物其中之一。 12. 如申請專利範圍第11項所述之接合複合物，其中 該第二充塡料中包括碳酸鈣。 13. 如申請專利範圍第1項所述之接合複合物，其中該 * 些樹脂空心珠包括複數個丙烯腈共聚物樹脂空心珠。 ~ 14. 一種接合複合物之組成，包括： 一乳膠黏著劑， 其係用以促進該接合複合物黏著至一基材之黏著力，且該 乳膠黏著劑之濃度係介於1%至3.5%濕重量； · 水； 一濃縮劑； ， 一防腐劑； ^ 一散開劑； 一碳酸銘充塡料； 十二院基苯擴酸或十二院基苯硫酸鹽；以及 複數個空心珠，該些空心珠係由丙烯腈共聚物樹脂所 32 575618 08461pifl.doc/012 組成，其中該些空心珠之直徑小於75 Um，且在高剪應力 測試下，該些空心珠之密度增加不超過丨·5 %，而且該些 一 空心珠之濃度足以使該接合複合物之密度小於水。 15. 如申請專利範圍第14項所述之接合複合物之組 成，其中該些空心珠之平均直徑爲25um至5 5um。 16. —種接合複合物的製造方法，包括： ' 將該輕量級接合複合物之複數種組成物分成一組乾組 ^ 成物以及一組溼組成物，其中該些組成物包括用以促進該 φ 接合複合物黏著至一基材之一黏著劑、水、一濃縮劑、一 防腐劑、一散開劑以及至少一充塡料，其中該黏著劑之濃 度係介於1%至3.5%濕重量； 將該些溼組成物混合在一起； _ 將該些乾組成物混合在一起； 將該些乾組成物以及該些溼組成物置於一主混合液 ^ 中； 將複數個空心珠加入該主混合液中，其中該些空心珠 之直徑小於75 um，且在高剪應力測試下，該些空心珠之 · 體積減少不超過1.5 %，而且該些空心珠之濃度足以使該 ^ 接合複合物之密度小於水；以及 ， 充分攪拌直到該輕量級接合複合物完全均勻° . Π·如申請專利範圍第16項所述之接合複合物的製造 方法，其中部分該些乾組成物已預先量秤並置放在一包裝.. 袋中。 18.如申請專利範圍第16項所述之接合複合物的製造 方法，其中該些空心珠在混入該主混合液之前’已預先在 33 575618 08461pifl.doc/012 水中散開。 (y8461：pifl.doc/012 修正日期：92年9月19日 爲_纟0129249號說明書無劃線鳄正本 575618 發明專利說明書 (本说明書格式、順序及粗體字，請勿任意更動，※記號部分請勿填寫） ※申請案號：A/U， ※申請曰期：(f, d 分類：r 壹、發明名稱：（中文/英文） 接合複合物及其製造方法 JOINT COMPOUND AND PROCESS OF MAKING THE JOINT COMPOUND 貳、申請人··（共1人) 姓名或名稱：（中文/英文） 美國吉普森公司 / UNITED STATES GYPSUM COMPANY 代表人：（中文/英文）約翰M.羅倫聖JOHNM.LORENZEN 住居所或營業所地址：（中文/英文） 美國伊利諾州60606芝加哥南法蘭克林街125號 125 SOUTH FRANKLIN STREET, CHICAGO, ILLINOIS 60606, USA 國籍··（中文/英文）美國/USA 參、發明人：（共4人） 姓名：（中文/英文） 1 ·賽維特 C.伊莫迪諾 / SALVATORE，C. IMMORDINO 2·查理斯 J·米勒 / CHARLES J. MILLER 3·史考特Α·吉瑪葛來歐/ SCOTT A. CIMAGLIO 4·大衛比克利斯/ DAVID PICKLES 住居所地址··（中文/英文） 1·美國郵政53179崔佛259街12340號 12340, 259™ AVENUE，TREVOR，WI 53179, USA 2.美國伊利諾州60050麥克亨利布勞森巷5018號
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