專利名稱：具有羧甲基纖維素(cmc)增稠劑體系的帶條粘接縫組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在建筑材料工業(yè)中用作粘接密封材料的組合物。具體地說，本發(fā)明涉及使用羧甲基取代(CMDS)程度高的羧甲基纖維素(CMC)并且使用降低含量的粘土來改進帶條粘接縫組合物(tape jointcompostion)。
背景技術(shù)：
墻板通常安裝在釘、擰或者膠粘到建筑物壁骨材料上的大型面板上。用粘接縫混合物覆蓋墻板部分對接在一起的粘接縫處，然后在粘接縫混合物內(nèi)包埋玻璃纖維或紙增強帶條并且干燥。當(dāng)粘接縫混合物干了時，在粘接縫處上方再次施用粘接縫混合物并且干燥。還施用粘接縫混合物涂層，以覆蓋釘子頭或螺釘或墻板中的任何裂縫并且讓其干燥。在粘接縫混合物干燥后，輕微地打磨釘子或螺釘?shù)恼辰雍透采w處，然后用裝飾材料，例如油漆進行精飾。
典型地，通常稱作粘接縫混合物(joint compound)的帶條粘接縫組合物包含粘結(jié)劑、增稠劑體系、填料、水、生物殺滅劑、粘土和云母。所述粘接縫組合物是容易混合的、通常以五加侖罐或皺紋箱(corrugated box)銷售的干型組合物。水和填料是粘接縫組合物中重量百分數(shù)最大的組分。粘接縫混合物可以是傳統(tǒng)類型的常規(guī)重量(regular weight)的混合物或者是輕質(zhì)(lightweight)混合物。常規(guī)重量的混合物的重量為每加侖約13至14磅的重量(ppg)(1.55-1.65g/cc)，而輕質(zhì)粘接縫混合物的重量是約8至10ppg(0.9-1.2g/cc)。輕質(zhì)粘接縫混合物現(xiàn)在正成為工業(yè)中使用的更優(yōu)選的混合物。
盡管就帶條粘接縫組合物流變學(xué)控制而言，綠坡縷石粘土是首選的粘土，但是它會給帶條粘接縫組合物帶來許多不可取的性質(zhì)。綠坡縷石粘土(1)是引起流變學(xué)和粘度隨著粘接縫組合物的老化而不穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，(2)其可能在干燥時引起裂紋，(3)其使帶條粘接縫組合物具有粉狀、粒狀質(zhì)地(texture)，為了在壁上獲得平滑的平面需要重復(fù)鏟涂，(4)由于其是天然產(chǎn)物，需要用戶逐批次標(biāo)定(lot-to-lotstandardization)或者由于其天然可變性需水量和粘土用量不斷變化，(5)尤其是當(dāng)由于批次可變性而必須改變用量時，引起干燥時收縮度的可變性，以及(6)可能引起粘接縫混合物不希望的顏色變化。盡管如此，綠坡縷石粘土的典型用量在1.5-3.5重量％的范圍內(nèi)。
在粘接縫混合物中使用CMC有一些優(yōu)點。CMC不會俘獲/產(chǎn)生空氣，因此打磨后將不會有針孔的問題。通常，CMC不會賦予粘接縫混合物充分的光滑度。但是，當(dāng)綠坡縷石粘土的用量降低時是可以的。
盡管CMC已經(jīng)在帶條粘接縫組合物中用作粘土和/或云母的替代物，但是主要因為存在低分子量的陽離子(例如Mg++、Al+++或Ca++)而很難容納在粘接縫混合物中。甚至在較低濃度下，這些陽離子也可以與CMC絡(luò)合，導(dǎo)致凝結(jié)，具有不可取的粘接縫混合物流變學(xué)。研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在特定條件下使特定CMC產(chǎn)物可接受地工作的方法。
美國專利3,891,582號公開了用于密封墻板的粘接縫組合物，其包含與水混合，形成通常通過鏟涂施用的上涂料的樹脂粘結(jié)劑、石灰石、粘土、云母、潤滑劑、穩(wěn)定劑和增稠劑。使用水不溶性的纖維CMC替代石棉。
美國專利5,336,318號公開了使用典型的工業(yè)可接受的增稠劑結(jié)合輔助增稠劑制成的無粘土粘接縫混合物。當(dāng)使用白云石質(zhì)石灰石時不能使用該組合物。
美國專利5,382,287號公開了使用羧甲基取代度(CMDS)在0.35-0.75范圍內(nèi)并且聚合度(DP)介于200至4000之間的超級吸附劑CMC作為膨脹劑并且當(dāng)用量為0.01至0.5重量％時可以在粘接縫混合物配方中代替粘土和/或云母。
美國專利5,512,616號公開了使用未硼酸化的HPGuar的粘接縫組合物。該專利明確聲稱不能使用未衍生化的瓜耳膠。沒有提到降低粘土用量。本發(fā)明在降低綠坡縷石粘土用量遠低于標(biāo)準(zhǔn)實際用量至，例如0.25-0.75％(典型地為1.5-2.5％)的同時使用未衍生化的瓜耳膠。
沒有現(xiàn)有技術(shù)公開了本發(fā)明。盡管生產(chǎn)帶條粘接縫組合物的方法是現(xiàn)有技術(shù)中已知的，但是仍需要更簡單的生產(chǎn)帶條粘接縫組合物的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其包含粘結(jié)劑、增稠劑體系、填料、水和生物殺滅劑，其中所述增稠劑體系包含未交聯(lián)的羧甲基纖維素鈉(CMC)，該羧甲基纖維素鈉的取代度(DS)下限為0.76，聚合度(DP)下限為1,000，并且基于所述組合物總重量所述增稠劑體系的用量為0.01至0.6重量％。在本發(fā)明組合物中，即使有的話，只存在少量的粘土和云母。換句話說，粘土和云母是任選的并且它們的用量在0至0.75重量％之間。
具體實施例方式
驚奇地發(fā)現(xiàn)如果粘土用量在常規(guī)重量粘接縫混合物中保持在0.5重量％或以下，在輕質(zhì)粘接縫混合物中保持在0.75重量％以下，可以在CMC的CMDS至少為0.76的容易混合的干型帶條粘接縫組合物中使用綠坡縷石粘土。在本發(fā)明之前，粘土不利地影響混合物的粘度穩(wěn)定性，特別是在高溫，即高于100下，精確的溫度是粘接縫混合物類型和原材料類型及比例的函數(shù)。此外，綠坡縷石粘土還不利地影響干型粘接縫混合物的抗裂性。因此，本發(fā)明的目的是顯著降低或消除這種粘接縫混合物中的綠坡縷石粘土，從而消除這些粘土的缺點。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的干型粘接縫混合物包含粘結(jié)劑、增稠劑體系、填料、水、生物殺滅劑、粘土(接受上述限制)以及任選的云母。通常在粘接縫混合物中使用的附加組分是防腐劑、潤濕劑、消泡劑和增塑劑。這些附加組分通常以少量使用，一般基于組合物的總干重在從約0.05至約1.0％的范圍內(nèi)。
粘結(jié)劑在容易混合的干型帶條粘接縫組合物中常用的粘結(jié)劑是乳液，例如酸性的聚乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯共聚物膠乳，或者聚(乙酸乙烯酯)膠乳。樹脂粘結(jié)劑是膠結(jié)劑干燥時形成保持住粘土、云母、石灰石的薄基質(zhì)的結(jié)合劑，在本發(fā)明情況中是CMC。換句話說，粘結(jié)劑是將其它組分保持在其適當(dāng)?shù)奈恢脧亩纬伤璁a(chǎn)物的基質(zhì)。因此，粘結(jié)劑是粘接縫混合物中的必要組分?？梢杂米髡辰Y(jié)劑的其它材料包括淀粉、酪蛋白、聚丙烯酰胺以及丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物。通常，基于組合物的總重量，乳液粘結(jié)劑的含量范圍從約1％的下限至約3％，優(yōu)選約2.5重量％的上限。
增稠劑體系本發(fā)明的增稠劑體系可以單獨是具有某些特征的羧甲基纖維素鈉(CMC)，或者增稠劑體系可以包含其它流變學(xué)改性劑與CMC的混合物。本發(fā)明公開的CMC結(jié)合非離子共同增稠劑/流變學(xué)改性劑(例如MHPC或瓜耳膠或其它)，或者結(jié)合本發(fā)明未涵蓋的其它CMC產(chǎn)品在帶條粘接縫組合物中既可以用作流變學(xué)改性劑，又可以部分或完全取代綠坡縷石粘土。降低/消除粘土消除了使用粘土相關(guān)的負面特性，而保持了粘土正常賦予的正面流變學(xué)性質(zhì)及其與其它礦物質(zhì)和水溶性聚合物的相互作用。可以顯著降低部分作用在于消除粘土負面影響(例如裂紋)的云母的用量。(通常在輕質(zhì)粘接縫混合物中不使用云母，但是在常規(guī)重量產(chǎn)品中云母是常用的組分。)本發(fā)明的CMC必須具有下限為0.76，優(yōu)選0.78，并且上限為1.5，優(yōu)選1.2的CMDS。該CMC還應(yīng)具有下限為5000，優(yōu)選6000，并且上限為25,000，優(yōu)選20,000的聚合度(DP)。
可以與本發(fā)明CMC結(jié)合使用的其它流變學(xué)改性劑舉例來說是乙基羥乙基纖維素(EHEC)、羥乙基纖維素(HEC)、疏水改性的羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、甲基羥乙基纖維素(MHEC)、羥丙基瓜耳膠和未衍生化的瓜耳膠。
粘接縫混合物組成中的增稠劑體系的量基于粘接縫混合物組成的總干重(除了粘接縫混合物組成中水外)下限從約為0.01重量％，優(yōu)選為0.3重量％。增稠劑體系含量的上限約為0.6重量％。
填料填料在粘接縫混合物中是重要的組分。它們用作粘接縫混合物的添加體，使混合物是經(jīng)濟的，并且控制組合物的pH?？梢栽诒景l(fā)明中單獨或組合使用的傳統(tǒng)填料包括碳酸鈣、二水合硫酸鈣(石膏)和白云石質(zhì)石灰石。為了更好地控制開放時間(open time)和裂紋及粘接縫混合物的其它性質(zhì)，可以在其它填料存在下使用硫酸鈣半水合物(熟石膏)作為少量組分。
優(yōu)選的填料是細磨的碳酸鈣。填料是干粉，基于粘接縫混合物組成的重量，其通常占到至少約45重量％，優(yōu)選50重量％，并且通常落在約45至約65重量％上限的范圍內(nèi)。為了實現(xiàn)8至10的所需組合物pH，填料主要是堿性組分，因此是控制pH的主要組分。如果為了某些原因，填料不能充分地調(diào)節(jié)pH，如果需要還可以添加pH調(diào)節(jié)劑以增加組合物的堿性。
水向粘接縫混合物的干組分中添加水，從而使粘接縫混合物組成的粘度通常在從約300至約700布拉班德爾單位范圍內(nèi)。當(dāng)原位混合干組分時，形成容易混合的粘接縫混合物或濕潤的粘接縫混合物的水添加量將取決于所需的粘度。
生物殺滅劑生物殺滅劑是粘接縫混合物組成中的重要組分。它們增加保存期限并且防止組合物變質(zhì)。換句話說，生物殺滅劑阻止微生物(例如霉菌、細菌和真菌)在組合物中以及在使用的建筑物結(jié)構(gòu)壁上生長。兩種高效的工業(yè)可接受的生物殺滅劑是Troysan174產(chǎn)品，(2[(羥甲基)氨基]乙醇)，廣譜生物殺滅劑，由Troy Chemical Corp.銷售；ProxelGXL產(chǎn)品，(1，2-苯并異噻唑啉-3-酮)，通用生物殺滅劑，由ICI Americas銷售。
基于各組分的總重量，生物殺滅劑的用量通常從約0.05重量％的下限至約1.0重量％的上限。
粘土和/或云母根據(jù)本發(fā)明，適用于粘接縫混合物的粘土是天然土質(zhì)的、細粒的、含水硅酸鋁的大量結(jié)晶物質(zhì)，通常包含堿金屬、堿土金屬和組成粘土材料組的鐵。該組中包括海泡石、蒙脫石、膨潤土、伊利石、高嶺土和綠坡縷石。綠坡縷石是優(yōu)選的粘土。綠坡縷石典型的用量為粘接縫混合物總重量的1.5至3.5％。
根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)基于組合物的總重量以等于或少于約1.0重量％，優(yōu)選少于約0.75重量％，并且更優(yōu)選少于0.5重量％的小的用量使用時，粘土的正面影響超過了其負面影響。還應(yīng)該注意本發(fā)明中粘土用量的下限為0。這些范圍覆蓋所有重量類型的混合物，例如輕質(zhì)和重質(zhì)的混合物，并且將根據(jù)混合物的所需的特性而變化。在上面背景技術(shù)部分描述了通常使用粘土所帶來的益處。根據(jù)配方的變量，全部消除粘土(但在本發(fā)明引用的實施例中可以看出不總是如此)會導(dǎo)致粘接縫混合物是稀薄的，從而在鏟涂時難于鏟涂并獲得均勻厚度的粘接縫混合物。如果結(jié)合CMC使用上述低用量的粘土，則消除了所述潛在的缺點，并且保持了當(dāng)存在低用量的粘土?xí)r所獲得的更少裂紋、更平滑的結(jié)構(gòu)和更少收縮的附加正面效應(yīng)。
其它組分如果需要抗裂性提高的輕質(zhì)干型粘接縫混合物，可以通過將特殊處理的膨脹珍珠巖結(jié)合入配方中來提供輕質(zhì)性質(zhì)。技術(shù)中公知如果要結(jié)合入粘接縫混合物中，膨脹珍珠巖的粒徑應(yīng)通過100目篩。膨脹珍珠巖是重量非常輕的材料，其包含許多可以滲過水的細裂紋和裂縫并因此可能毀壞其給予粘接縫混合物輕質(zhì)的能力。結(jié)果，通常處理膨脹珍珠巖，使其對水是不敏感的。特殊處理的膨脹珍珠巖可以從例如Silbrico Corporation的供應(yīng)商處商購。如果使用未處理的珍珠巖，要小心防止在制造和粘接縫混合物預(yù)期保存期限期間吸收過量的水。此處舉例說明的輕質(zhì)混合物實例使用Silbrico的SilCell3534產(chǎn)品(工業(yè)中常用的表面經(jīng)處理的珍珠巖)來制備。珍珠巖的用量上限約為8.5重量％，優(yōu)選6.0重量％。
根據(jù)各自偏好，粘接縫混合物配方中可以使用其它組分。這些組分包括，但不局限于加氣劑、表面活性劑、潤滑劑、pH緩沖鹽、消泡劑及它們的混合物。
本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)具有許多優(yōu)點。本發(fā)明不依賴具有有限溶解性和在含水介質(zhì)中具有極度觸變行為的超級吸收劑CMC。因此，與US5,382,287相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于CMC產(chǎn)品的使用更容易，不需要對于本發(fā)明技術(shù)的所有生產(chǎn)商和潛在用戶可能無法獲得的特殊的粘接縫混合物制造步驟。另外，本發(fā)明技術(shù)允許使用比實施US 5,382,287時所需用量更低的增稠劑。有證據(jù)還表明更高的CMDS(大于0.75)或許是更高效的，這也使本發(fā)明技術(shù)不同于專利5,382,287。因為CMDS越高，CMC的離子化羧基與粘接縫混合物中典型發(fā)現(xiàn)的陽離子之間發(fā)生反應(yīng)的可能性越大，所以這是令人驚奇的。
通常，可以通過結(jié)合所有濕的組分并且混合1分鐘勻化來制備粘接縫混合物。然后，將所有固體的混合物加到混料罐中，連續(xù)混合。將全部物質(zhì)混合總共長達20分鐘。不同的生產(chǎn)商可以調(diào)整這個步驟。通常，粘土的濃度越高，所需的混合時間越長。因此，使用本文所述降低用量的粘土可以在許多情況中允許降低所述混合時間，增加總的工廠產(chǎn)量。
在本發(fā)明的實踐中，可以使用CMDS＞0.75并且Mw和DP界限在上述范圍內(nèi)的CMC。所有性質(zhì)在本文中描述的Aqualon產(chǎn)品CMC7H4XF、X33277-58-3和X33432-76-2、以及也在本文中描述的Noviant′s Cekol100,000產(chǎn)品和Wolffs Walocel40,000產(chǎn)品都可以在帶條粘接縫混合物中單獨或者與共同增稠劑一起用作增稠劑，所述第二種增稠劑是經(jīng)選擇的CMC，其不滿足本發(fā)明要求并且不能在粘接縫混合物中用作唯一的增稠劑，或者是羥乙基纖維素、疏水改性的羥乙基纖維素、羥丙基瓜耳膠、甲基羥丙基纖維素、未衍生化的瓜耳膠、本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它增稠劑，或者它們的組合。共同增稠劑以及兩種(或多種)增稠劑比例的選擇將決定是否仍必須使用綠坡縷石粘土來賦予粘接縫混合物可取的流變學(xué)特性。舉例來說，使用7份未衍生化的瓜耳膠和3份Cekol100,000產(chǎn)品在使用0.6％用量的增稠劑時能夠完全取消綠坡縷石粘土。如果增稠劑混合物是瓜耳膠與Aqualon X33432-76-2的混合物，總的用量為0.6％并且它們的重量比為7/3，也可以不使用綠坡縷石粘土。這就允許使用不同的產(chǎn)品，一種CMDS為0.76并且DP為9800，另一種CMDS為0.92并且DP為20,000。但是，如果具有相同DP但是更低CMDS的Aqualon產(chǎn)品是相同比例的CMC組分和瓜耳膠，粘接縫混合物明顯更稀，還具有將使鏟涂非常困難的凝膠特性，例如粘接縫混合物自身卷起來。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)低于0.62的CMDS是不可接受的。由3.5份CMC 7H4XF+1.5份Cekol 100,000產(chǎn)品+5.0份瓜耳膠組成的用量為0.6％的三組分混合物能夠使綠坡縷石粘土降至少于0.25％，精確的最佳用量還不確定(其用量是有限的，＞0％)。典型的增稠劑用量在常規(guī)重量產(chǎn)品中為粘接縫混合物總重量的0.4-0.5％。確定本發(fā)明增稠劑的最小用量的工作正在進行。先前使用交聯(lián)的、部分不溶的，或者觸變的CMC和其它標(biāo)準(zhǔn)增稠劑(但是沒有可溶的CMC并且沒有例如瓜耳膠的共同增稠劑)的工作表明低至0.45-0.5％的用量是可行的。因為瓜耳膠產(chǎn)品的性質(zhì)，期望總的增稠劑用量至少低至0.45-0.5％在常規(guī)重量粘接縫混合物中是可行的，或許在輕質(zhì)混合物中低至0.4％。
實施例下面的實施例舉例說明了在建筑工業(yè)中具有工業(yè)應(yīng)用性的本發(fā)明的實踐。除非另有說明，份數(shù)和百分數(shù)均是重量比。根據(jù)ASTMC-474-67以布拉班德爾單位(B.U.)測量粘度。還根據(jù)ASTM C-474-67測量粘附力。使用來自14英寸擺頭電扇強迫空氣吹過水平板持續(xù)45分鐘，然后允許干燥過夜來測量水平板上的裂紋和孔洞(cratering)，使用如下數(shù)字等級無(10)、痕量(9)、非常輕微(8)、輕微(7)、中等(6)、中等偏重(5)或嚴重(4)。下面也給出了粘接縫混合物的制備技術(shù)、CMDS和DP分析技術(shù)。
標(biāo)準(zhǔn)粘接縫混合物制備技術(shù)使用表1所示的組分來制備性質(zhì)如上所述的粘接縫混合物。使用標(biāo)準(zhǔn)Hobart或Kitchen Aid行星式混合器緊密混合各組分。制備1000克粘接縫混合物，包括水。向混合罐中加入所有液體組分，攪拌20-30秒鐘。通過向足夠體積的罐中稱入所需量的每種組分，從而簡單振蕩各組分，進行混合來制備所有干組分的預(yù)摻混物。然后，在處于最低速度的“on”位置下將這些干組分加入混合罐中。在15秒的時間內(nèi)加入所有固體?；旌匣旌衔飪煞昼?，在此期間形成粘性的糊劑。停止混合，刮下混合罐側(cè)面上和攪拌葉片內(nèi)的材料并且加回到糊劑主體中。然后，再混合8分鐘，此后再次進行刮擦。需要最后混合5分鐘，保證所有組分完全濕潤且均勻分布。然后，覆蓋粘接縫混合物并且熟化(slake)16至24小時。此時，手動輕微混合后，測量粘度，如表2和3所示。如果需要，通過進一步添加少量的水(通常低于總粘接縫混合物重量的3％)使粘接縫混合物的粘度降低至400至425 BU。然后進行粘接縫混合物的測試。
CMC產(chǎn)品CMDS的測量在水中溶解CMC產(chǎn)品并且用2摩爾三氟乙酸(TFA)水解。然后，用氬氣吹洗CMC/TFA溶液，并且放入帶蓋的管中，放到120℃的加熱塊(heating block)中，保持8小時。然后用氮氣流干燥水解的CMC。該材料被稱作CMC單糖混合物。通過標(biāo)準(zhǔn)液相色譜技術(shù)分析羧甲基取代度，獲得CMDS。
CMC產(chǎn)品聚合度的測量首先在由pH8.5的稀乙酸鋰組成的含水流動相中，通過聚合物的排阻色譜分離來確定CMC的相對分子量。使用窄分布的聚環(huán)氧乙烷和聚乙二醇(PEO/PEG)標(biāo)準(zhǔn)物進行Mw的校正。分析是定量的，Mw值不是絕對的，而是相對PEO/PEG校正的值。因此，所需的重均分子量(Mw)以道爾頓PEO表示。該方法適用于CMC。
分析規(guī)程在4盎司的罐中，通過在320毫升去離子水中溶解6毫克固體CMC并且攪拌過夜制備出CMC溶液。向該溶液中加入30毫升二倍濃縮的流動相，然后再攪拌1小時。過濾溶液并且借助排阻色譜(SEC)分析。主檢測器是惠普1047A差示折射計。這種專門測量分子量的SEC方法給出重均分子量(Mw)。將所述Mw除以相同取代度的葡萄糖單元的分子量獲得聚合度。因此，DP是重均聚合度(DPw)，為了簡化本文稱作DP。
粘接縫混合物性能的實例表1中表示了用來舉例說明本發(fā)明范圍的具體粘接縫混合物配方。傳統(tǒng)的“常規(guī)重量”(“重質(zhì)”)粘接縫混合物的密度在每加侖12-15磅(ppg)的范圍內(nèi)，而輕質(zhì)粘接縫混合物的密度在7-11ppg的范圍內(nèi)。設(shè)計了實施例21以闡述在粘接縫混合物中使用CMC作為活化劑，并且定義了CMC這種有用性的界限。除非本表中腳注另有說明，可以認為全部粘接縫混合物都表現(xiàn)出良好的初始性質(zhì)、容易在墻板上鏟涂并且弄平。如同恰當(dāng)時所示，一些性質(zhì)隨短期老化而變化。
表1粘接縫混合物配方細節(jié)

實施例1至9常規(guī)重量粘接縫混合物下面的表2給出了實施例的具體組成和粘度(BU)、裂紋、孔洞、質(zhì)地和粘附力測量結(jié)果。
表2常規(guī)重量通用粘接縫混合物的細節(jié)

注實施例8、8A具有0.6％CMC，70∶30 X33277-58-37H4XF
實施例1是使用CulminalMHPC 20000PFR作為增稠劑的對照實施例。裂紋和孔洞勉強可以接受。在使用其它具有不同化學(xué)性質(zhì)的Culminal MHPC產(chǎn)品的情況下，其它的工作表明在兩種性質(zhì)方面已經(jīng)表現(xiàn)出改進。
實施例2表示具有2％綠坡縷石粘土的瓜耳膠+CMC 7H4XF給出隨著老化進一步劣化的顆粒狀稠的粘接縫混合物。應(yīng)當(dāng)指出因為過去的經(jīng)驗，包括從上述專利文獻的工作中獲得的經(jīng)驗，表明0.4％是不足的，0.6％是過量的，所以使用總共0.6％的增稠劑，而不是0.4％。實施例2A給出了總增稠劑降低至0.5％時的粘接縫混合物的性質(zhì)。可以看出該粘接縫混合物仍保持顆粒狀的質(zhì)地。粘度從760(實施例2)降至600BU，但是隨著老化，粘度又增加，并且2A的質(zhì)地變稠，不象實施例2那么差，但是足以導(dǎo)致其無法使用。當(dāng)總的增稠劑水平降低至0.4％時(實施例2B)，粘接縫混合物開始輕微變稀，缺乏抗下垂性，并且很難從鏟上轉(zhuǎn)移到墻板上。在短時間內(nèi)，由于CMC與綠坡縷石的相互作用，屈服應(yīng)力(凝膠特性)不可接受地增加。這種現(xiàn)象并不意外，當(dāng)以典型的工業(yè)用量使用綠坡縷石粘土?xí)r，使用其它CMC產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象。因此為了使CMC成為有用的粘接縫混合物增稠劑，必須顯著降低綠坡縷石用量。
實施例3表示了降低粘土用量至0.25％，其它條件與實施例2相同的效應(yīng)。總共使用0.6％的增稠劑，CMC7H4XF+瓜耳膠。粘接縫混合物的粘度為550BU，質(zhì)地只是輕微有些顆粒狀，粘附力、抗裂紋和孔洞性是非常好的。經(jīng)短時間的老化，該粘接縫混合物增稠程度很小，與非常稠且不可使用的實施例1和2A以及較輕程度增稠的2B相比，3天后是可用的并且具有良好的質(zhì)量。
實施實施例4、5和6用來確定尤其是當(dāng)與瓜耳膠產(chǎn)品混合時粘接縫混合物中CMC的可用范圍。因為趨向于給出糊狀難鋪展的產(chǎn)物，瓜耳膠一直難以獲得粘接縫混合物生產(chǎn)商們的接受。這些實施例表明當(dāng)與兩種明顯不同的CMC產(chǎn)品Aqualon CMC X33432-76-2(CMDS＝0.92，DP＝20,000)和X33277-58-3(CMDS＝1.12，DP＝15,600)混合時，瓜耳膠可用來給出的具有非常好的性質(zhì)的優(yōu)質(zhì)粘接縫混合物。用瓜耳膠和Aqualon CMC X33432-76-2的50∶50混合物增稠的實施例4是非常好的粘接縫混合物，給出優(yōu)異的性質(zhì)，包括粘附力。使用Aqualon CMC X33277-58-3的實施例5與實施例4是非常相似的，其唯一的缺點是輕微的粘稠感。為了消除這種小的缺點，將總的增稠劑用量降低至0.5％(實施例6)。該粘接縫混合物具有所有上述的正面特性，而沒有出現(xiàn)任何粘稠或樹膠狀。該混合物也只包含0.25％的粘土。相對于對照樣品和具有2％粘土的實施例，裂紋和孔洞方面的改進也是顯著的。注意如果瓜耳膠是唯一的增稠劑，粘接縫混合物將是不穩(wěn)定的，取決于存在的其它組分和粘接縫混合物是怎樣生產(chǎn)的(例如混合時間、預(yù)混合或者單獨添加關(guān)鍵組分)，隨著時間會發(fā)生脫水收縮(泌液)。當(dāng)存在CMC時不會發(fā)生這種不希望的缺點。
實施例7和7A表示在不含粘土的情況下可以使用瓜耳膠和CMC的混合物。在這兩個實施例中使用總增稠劑用量為0.6％的Noviant′sCekol100,000產(chǎn)品(CMDS＝0.76，DP＝9800)。其流變學(xué)特性與具有0.25％粘土的實施例4-6輕微不同。實施例7和7A的產(chǎn)物具有更低的稠度(body)并且更流化(looser)。但是，通常在氣候較冷的地區(qū)這些特性很受偏愛，在這些地區(qū)隨著溫度下降至夏天平均溫度以下，這種“更流化”的粘接縫混合物的稠度通常會增加。實施例7A表明去除云母不會顯著地影響粘接縫混合物性質(zhì)，唯一明顯的變化是在已經(jīng)處于低水平的裂紋的非常輕微的增加。參照作為對照實施例的實施例1，使用5％云母并且不含CMC發(fā)生裂紋的情況更嚴重。
實施例8和8A表明CMC可以在粘接縫混合物中用作唯一的增稠劑。在不存在粘土的情況下，在沒有適當(dāng)?shù)谋Ｗo措施時粘接縫混合物的表面易于變干，并且顯然需要使用稀的稠度。此處使用的CMC是比例為70∶30的上述Aqualon X33277-58-3和7H4XF。購自Aqualon的X33277-58-3產(chǎn)品與在實施例7和7A中使用的購自Noviant的Cekol 100,000產(chǎn)品相當(dāng)匹配。實施例在8老化10周后，維持了剛制造時具有的流變學(xué)特性，沒有增稠或者變成橡膠狀，并且其表面沒有表現(xiàn)出干燥的跡象。實施例8A表明典型的2％粘土用量是怎樣迅速地導(dǎo)致上述粘接縫混合物轉(zhuǎn)變成橡膠狀。在不到3天的時間內(nèi)，實施例8A具有彈性的橡膠狀稠度，不再流動，并且不能鋪展。這些性質(zhì)不能隨著混合或剪切粘接縫混合物而消失。已經(jīng)確定1.0％是過量的，0.75％是可以接受的，并且取決于其它粘接縫混合物變量0.5％通常也是可以接受的。在各種情況下＜0.5％的粘土用量都不會給予粘接縫混合物不可接受的性質(zhì)。
實施例9本實施例闡述了優(yōu)選但不是必需使用瓜耳膠作為增稠劑體系的一部分。如果在給定的配方中為了特殊的改進必須使用共同增稠劑，MHPC與CMC賦予粘接縫混合物優(yōu)異的性質(zhì)。其它的先前工作已經(jīng)表明NextonHMHEC聚合物與CMC相結(jié)合也表現(xiàn)得很好。期望在本發(fā)明中使用的其它類型CMC結(jié)合其它典型的粘接縫混合物增稠劑/流變學(xué)改性劑(包括但不局限于羥乙基纖維素、Nexton HMHECs、甲基羥乙基纖維素和衍生化的瓜耳膠醚)將具有相同的結(jié)果。
實施例10至15-輕質(zhì)粘接縫混合物實施例10-15表示了在輕質(zhì)的含珍珠巖的配方中使用CMC的利益和限制。下面舉例說明了粘接縫混合物的性質(zhì)。下面的表3表示了實施例的具體組成和粘度(BU)、裂紋、孔洞、質(zhì)地和粘附力測量的結(jié)果。
表3輕質(zhì)粘接縫混合物的細節(jié)

下面的定義描述了表2和3中使用的組分。
CMC類型(1) X33432-76-2，Aqualon，CMDS＝0.92，DP＝20,000(2) CMC 7H4XF，Aqualon，CMDS＝0.78，DP＝7500(3) Cekol 100,000，Noviant，CMDS＝0.76，DP＝9800(4) X33277-58-3，Aqualon，CMDS＝1.12，DP＝15,600(5) Walocel 40000，Wolff，CMDS＝0.78，DP＝9800。
共同增稠劑Galactosol 20H5F1瓜耳膠CulminalMHPC 20000PFR(常規(guī)重量粘接縫混合物)MethocelJ75MS(輕質(zhì)粘接縫混合物)數(shù)字等級裂紋和孔洞10無9痕量8非常輕微7輕微6中等5中等-嚴重4嚴重質(zhì)地sm＝平滑gr＝顆粒狀sl＝輕微粘附力％基礎(chǔ)，測量紙帶與石膏墻板的粘合。
實施例10是對照實施例，其表示當(dāng)增稠劑/流變學(xué)改性劑是Dow的MethocelJ75MS時粘接縫混合物的性質(zhì)。該粘接縫混合物在多數(shù)方面是可接受的。發(fā)現(xiàn)粘附力為80％，許多人通常認為對于商業(yè)上可接受的粘接縫混合物來說這是絕對最小值。
實施例11和11A表示在不存在粘土的情況下，當(dāng)增稠劑是CMC7H4XF時賦予粘接縫混合物的性質(zhì)。該粘接縫混合物制造時具有稠的質(zhì)地；在24小時內(nèi)混合物增稠至不可鋪展的程度。如果用更多的水稀釋或制備，盡管程度輕一點，但是仍然發(fā)生增稠。如果并且只有當(dāng)在制備后5-6小時內(nèi)使用時，該粘接縫混合物才是可用的。(在所述時間內(nèi)測量該粘接縫混合物的性質(zhì))。實施例11A表示降低CMC濃度至0.5％導(dǎo)致粘附力輕微降低，等于對照實施例中獲得的粘附力。表3中沒有顯示但應(yīng)當(dāng)強調(diào)的是0.5％的CMC用量提高了老化穩(wěn)定性。在老化3天后，粘接縫混合物輕微增稠，但仍是可用的并且可以鋪展。盡管粘度增加(580BU)，但是仍缺乏抗下垂性(主體)。對于CMDS小于0.9的其它CMC實施例獲得相似的結(jié)果。因此得出結(jié)論具有最小CMDS≥0.76的CMC通常給予輕質(zhì)粘接縫混合物令人滿意的性質(zhì)并且隨著老化是相當(dāng)穩(wěn)定。另外，實施例12等表明CMDS為0.92在初始和(表3中未顯示，但是此處陳述)老化時將給予輕質(zhì)粘接縫混合物所需的性質(zhì)。還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CMDS為1.12的CMC與本實施例行為相似。CMDS 1.12的CMC具有更低的粘度、分子量和DP；因此，調(diào)節(jié)CMC含量或者水的用量對于精確匹配使用CMDS 0.92CMC獲得的性質(zhì)是必需的。1.12的CMDS也使粘接縫混合物是時間穩(wěn)定的。
實施例12和12A表示在不存在粘土的情況下增加CMDS至0.92的正面效果。與從實施例11和11A中見到的不同，這些粘接縫混合物在初始和老化后具有優(yōu)異的質(zhì)量。粘附力是優(yōu)異的，相對于對照實施例，在孔洞方面有改進。
實施例13舉例說明了在相同CMC下使用瓜耳膠作為共同增稠劑。所得粘接縫混合物仍是非?？山邮艿模染哂邢嗤龀韯舛鹊蔷哂?00％CMC的上述實施例12中獲得的混合物具有稍微更粘稠的感覺。實施例13的抗下垂性稍好；如果稀釋粘接縫混合物以用于自動工具，則可能會看到應(yīng)用性質(zhì)的差異。什么是優(yōu)選的當(dāng)然取決于用戶(和生產(chǎn)商)的個人喜好，并且此處提及只是為了揭示由瓜耳膠引起的差異。
實施例14和15闡述了當(dāng)使用CMC+瓜耳膠或者CMC+MHPC組合來增稠劑粘接縫混合物時，在存在用量為0.75％的粘土下獲得的性質(zhì)。兩種情況都具有優(yōu)異的質(zhì)量。它們的流變學(xué)性質(zhì)由于存在粘土而是不同的。優(yōu)選哪一種也是個人偏愛的問題。如果粘土含量增加至1％，開始出現(xiàn)一些不穩(wěn)定性和顆粒化。因此，當(dāng)全部或部分增稠劑是CMC時，為了使粘接縫混合物性質(zhì)最佳，粘土用量不應(yīng)該超過約0.75％。還表明在不使用粘土的情況下獲得了可接受的性質(zhì)。流變學(xué)特性不同，優(yōu)選是個人選擇的問題。還已經(jīng)看出包含CMC的增稠劑的用量可以降低至0.4％。
雖然已經(jīng)結(jié)合具體的實施方案描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解這些實施方案并非是限制性的，并且可以做出許多變化和修改，特別是對于聚合物混合物，而不會背離本發(fā)明的范圍、意圖和精神。
權(quán)利要求
1.一種容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其包含粘結(jié)劑、增稠劑體系、填料、水和生物殺滅劑，其中所述增稠劑體系包含未交聯(lián)的羧甲基纖維素鈉(CMC)，該羧甲基纖維素鈉的取代度(DS)下限為0.76，聚合度(DP)下限為1,000，并且基于所述組合物總重量所述增稠劑體系的用量為0.01至0.6重量％。
2.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是DS下限為0.78的未交聯(lián)的CMC。
3.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是DS下限為0.90的未交聯(lián)的CMC。
4.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是DS上限為1.5的未交聯(lián)的CMC。
5.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是DS上限為1.2的未交聯(lián)的CMC。
6.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是DP下限為5,000的未交聯(lián)的CMC。
7.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是DP下限為6,000的未交聯(lián)的CMC。
8.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是DP上限為25,000的未交聯(lián)的CMC。
9.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是DP上限為20,000的未交聯(lián)的CMC。
10.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系是與其它可商購的CMC產(chǎn)品摻混的未交聯(lián)的CMC，并且在不存在任何粘土的情況下提供標(biāo)準(zhǔn)含粘土粘接縫混合物的性質(zhì)。
11.權(quán)利要求10的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述CMC摻混物包括CMDS小于0.75的CMC。
12.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系包括選自以下組中的共同增稠劑乙基羥乙基纖維素(EHEC)、羥乙基纖維素(HEC)、疏水改性的羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、甲基羥乙基纖維素(MHEC)、羥丙基瓜耳膠和未衍生化的瓜耳膠。
13.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述增稠劑體系用量的下限是0.3重量％。
14.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述粘結(jié)劑選自聚乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯共聚物膠乳、聚(乙酸乙烯酯)膠乳、淀粉、酪蛋白、聚丙烯酰胺以及丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物。
15.權(quán)利要求14的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述粘結(jié)劑用量的下限約為1.0重量％且其上限約為3.0重量％。
16.權(quán)利要求15的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述粘結(jié)劑用量為約2.5重量％。
17.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述填料選自碳酸鈣、二水合硫酸鈣和白云石質(zhì)石灰石及它們的混合物。
18.權(quán)利要求17的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述填料是碳酸鈣。
19.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述填料用量的下限是約45重量％。
20.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述填料用量的下限是約50重量％。
21.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述填料用量的上限是約65重量％。
22.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中為了維持8-10的所需pH，存在pH調(diào)節(jié)劑。
23.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述生物殺滅劑選自2[(羥甲基)氨基]乙醇和1，2-苯并異噻唑啉-3-酮。
24.權(quán)利要求23的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述生物殺滅劑的用量為約0.05至約1.0重量％。
25.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中存在粘土或云母或它們的混合物。
26.權(quán)利要求25的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中存在粘土并且該粘土選自海泡石、蒙脫石、膨潤土、伊利石、高嶺土和綠坡縷石。
27.權(quán)利要求26的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述粘土是綠坡縷石。
28.權(quán)利要求25的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述粘土用量的上限約為1.0重量％。
29.權(quán)利要求25的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述粘土用量的上限約為0.75重量％。
30.權(quán)利要求25的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述粘土用量的上限約為0.50重量％。
31.權(quán)利要求25的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中云母用量的上限約為1.5重量％。
32.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中存在珍珠巖。
33.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中珍珠巖用量的上限約為8.5重量％。
34.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中珍珠巖用量的上限約為6.0重量％。
35.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中存在至少一種選自加氣劑、表面活性劑、潤滑劑、消泡劑及它們的混合物的其它組分。
36.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述組合物的密度為每加侖約7至11磅(ppg)。
37.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中所述組合物的密度為12至15ppg。
38.權(quán)利要求1的容易混合的干型帶條粘接縫組合物，其中存在足夠量的水以使所述粘接縫混合物組成的粘度在約300至約700布拉班德爾單位(BU)的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明使用CMDS高于或等于0.76，任選具有非離子共同增稠劑的CMC，或者CMDS低于0.75的CMC作為帶條粘接縫混合物的流變學(xué)改性劑和部分粘土替代物。這種粘土用量的顯著降低足以消除粘土在粘接縫混合物中的大多數(shù)負面特性。
文檔編號C04B26/02GK1852962SQ200480026599
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月15日
發(fā)明者托馬斯·J.·波德拉斯 申請人:赫爾克里士公司