건축 자재용 왁스 에멀젼

건축 자재용 왁스 에멀젼{WAX EMULSION FOR USE IN BUILDING PRODUCTS}

관련 출원

본 출원은 35 USC§19(e)에 의해 2008년 11월 7일자로 가출원된 61/1 12,468호를 우선권 주장한 출원이다.

본 발명은 몬탄 왁스를 사용하지 않고도 우수한 내수성을 제공하는 건축 자재용 왁스 에멀젼에 관한 것이다.

합성 및 천연왁스는 많은 산업 분야에 사용된다. 그러한 왁스 에멀젼은 건축 산업에서 제품으로 사용되고, 특히 방수용 석고 벽체에 사용된다. 건축 산업, 특히 방수 석고 벽체용으로 사용되는 천연왁스는, 몬탄 왁스가 많다.

몬탄 왁스는 갈탄-왁스로, 24 내지 30 탄소 길이를 갖는 장쇄 알킬 산 및 알킬 에스테르로 이루어진 화학적 성분을 포함한다. 또, 천연 몬탄은 수지 산, 폴리테르펜 및 몇몇 알코올, 케톤 및 다른 탄화수소로 포함해서 "순수한" 왁스는 아니다. 몬탄의 비누화 수, 비누화할 수 있는 왁스는, 약 92이고 융점은 약 80℃이다. 몬탄 왁스가 효율적인 반면 항상 충분히 순수하지는 않다는 단점을 가지고 있고 천연왁스로서, 상용성이 좋지 않고, 보다 중요한 것은 주로 독일에서 생산되는 천연 원료에 한정된다는 문제점이 있어, 왁스가 비싸지고 왁스 에멀젼 제조를 위한 적절한 공급이 어렵다.

미국 특허 등록 제 5,437,722 호에는 방수 석고 조성물 및 왁스 에멀젼이 게시되어 있고, 그 조성물은 40℃ 내지 80℃의 융점을 갖는 파라핀계 탄화수소 융점, 파라핀계 탄화수소 100중량부 당 1 내지 200 중량부의 몬탄 왁스, 및 파라핀계 탄화수소 100중량부 당 1 내지 50 중량부의 폴리비닐 알코올을 포함한다. 방수벽체용 왁스 에멀젼에서 몬탄 왁스의 사용은, 몬탄 왁스의 사용과 연관된 여러 가지 단점에도 불구하고 매우 효과적이고 우수한 성능을 나타낸다.

몬탄 왁스 외에, 다른 천연 유도된 왁스가 다양한 산업에 사용되고 있고, 예를 들어 원유 가공 후에 얻어지는 석유 왁스가 있으며 거정질 왁스, 석유 및 파라핀 왁스를 포함한다. 파라핀 왁스도 석유로부터 유도되는 천연왁스이고 주로 20-30 평균 탄소 원자 길이를 갖는 직쇄 알칸으로 이루어져 있다.

건축 자재 분야에, 천연형태로 생성되는 왁스 외에, 다양한 합성 왁스가 알려져 있고, 예를 들어 10,000 이하의 분자량을 갖는 합성 폴리에틸렌 왁스, 및 왁스와 유사한 성질을 갖는 폴리에틸렌 등을 포함한다. 그러한 왁스는 적절하게 분자령을 조절하면서 에틸렌을 직접 중합하여 생성한다.

분자량 2,000-4,000 범위의 폴리에틸렌이 왁스이고, 4,000-12,000 범위는 왁스 수지가 된다.

피셔-트롭스크(Fischer-Tropsch) 왁스는 폴리메틸렌 왁스이고 특별한 중합 합성, 특히, 피셔-트롭스크(Fischer-Tropsch) 합성 (일산화 탄소를 고압, 고온 및 특별한 촉매하에서 중합하여 탄화수소를 만들고, 증류시켜 액체 연료와 왁스로 분리)에 의해 제조된다. 그러한 왁스 (거정질의 탄화수소 왁스, 폴리에틸렌 및 폴리메틸렌 형태)는, 예를 들어, 공기 산화에 의해 화학적으로 변성(30 이하의 산 수 및 25 이하의 비누화 수로)되거나 말레인산 무수물 또는 카르복실산에 의해 변성될 수 있다.

그러한 변성된 왁스는 물에 보다 쉽게 유화되고 비누화되거나 에스테르화될 수 있다.

다른 공지의 합성 왁스는 중합된 α-올레핀이다. 이들은 20 이상의 탄소 원자를 가지는 α-올레핀으로 형성되고 왁스와 유사한 성질을 갖는 왁스이다. 원료는 넓은 분자량 분포를 가지고 분지되어 있으며 융점 범위는 54℃ 내지 75℃, 분자량은 2,600 내지 2,800이다. 따라서, 왁스는 기본 재료의 성질과 중합 또는 합성 공정, 및 화학적 구조, 화학적 변성의 사용 여부와 형태에 따라 달라진다.

건축 자재 분야에서, 미국 특허 공개 제 2007/0181035 Al 호는 중간 밀도의 섬유보드(MDF) 제조에 사용되는 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 표면 장력을 줄이고 치수 안정성을 향상시키기 위한 성분을 가지고 배향성 스트랜드 보드 및 MDF에 사용된다. 표면 장력제는 2 내지 6 탄소의 불소화된 탄화수소 화합물이거나 알킬 페놀의 알콕시래이트 또는 알킬화된 아세틸렌 디올이다. 이들 재료는 몬탄 왁스와 다른 왁스, 비누화를 위한 수산화암모늄, 물 및 폴리비닐 알코올을 갖는 조성물에 제공된다.

비누화할 수 없는 왁스가 이 조성물에 사용될 수 있는데, 파라핀 및 부분적으로 스케일 왁스 또는 슬랙 왁스(석유로부터 유도된)가 있다. 비누화할 수 있는 왁스로 사용될 수 있는 것은 몬탄, 석유 왁스, 및 다양한 천연왁스가 있다.

미국 특허 공개 제 2007/0245931 Al 호는 알킬 페놀을 방수 석고 보드용 에멀젼에 사용하는 것을 게시하고 있다. 알킬 페놀은 24-34 탄소사슬 길이의 페놀화된 고리를 갖는 장쇄 탄화수소이다. 이 문헌에는 리그노술폰산, 및 황산 마그네슘의 사용이 게시되어 있다. 왁스 성분은 파라핀 및 몬탄의 조합을 사용한다. 이 특허는 동일한 발명자에 의한 선행기술인 미국 특허 등록 제 6,663,707 호에서 사용한 전분없이도 안정한 조성물을 청구하고 있다. 조성물에 사용되는 왁스는 다양한 상용 왁스로 융점은 120℉(48.9℃) 내지 150℉(65.6℃)로 휘발성이 낮고 탄소사슬 길이 36 이상으로 높은 분자량을 갖는다. 탄화수소 왁스 성분은 석고 슬러리 분야에서 알려진 왁스를 포함한다.

미국 특허 등록 제 6,890,976 호는 석고 제품용 수성 에멀젼을 게시하고 있고, 탄화수소 왁스, 폴리올레핀-말레인산 무수물 그래프트 중합체 및 폴리비닐 알코올 및/또는 아세테이트를 포함한다. 말레인-변성된 재료는 FLOZOL로 알려져 있다. 탄화수소 왁스는 파라핀 또는 폴리에틸렌 왁스, 말레인화된 탄화수소 왁스 또는 이들의 조합일 수 있다. 왁스는 또한 합성 왁스 에스테르 또는 산 왁스일 수 있다. 폴리올레핀-말레인산 무수물 그래프트 공중합체는 50-500 탄소 사슬 그래프트 공중합체이고, 왁스 에멀젼에 제공되어 향상된 방수성을 최종 석고 제품에 부여한다.

미국 특허 공개 제 2004/0083928 Al 호에는 에멀젼 대신 현탁액이 게시되어 있고, 물 중의 다양한 왁스를 직접 석고와 혼합한다. 현탁액에 사용될 수 있는 왁스로는 폴리에틸렌 왁스, 말레인화된 탄화수소류 및 다른 왁스와 그 조합이 있다.

미국 특허 등록 제 7,192,909 호는 건축 자재 분야 이외에 사용하는 폴리올레핀 왁스를 기술하고 있는데, 플라스틱, 특히 PVC 가공을 위한 윤활제로 사용하는 폴리올레핀 왁스를 기술하고 있다. 기술된 단일 중합체 및 공중합체는 극성 방법으로 변성되거나(산화된) 또는 극성 제제로 그래프트된 다양한 α-올레핀이다. 이들은 단독으로 또는 다른 왁스, 예를 들어 몬탄 왁스, 지방산 유도체 또는 파라핀류와 함께 사용될 수 있다.

미국 특허 공개 제 2006/0196391 호는 트리글리세라이드를 에멀젼에 사용하고, 선행기술에서 석유 왁스와, 피셔-트롭스크 및 폴리에틸렌 왁스와 같은 합성 왁스를 미국 특허 공개 제 2006/0196391 호와 유사한 목적에 사용했었음을 게시하고 있다.

다양한 형태의 α-올레핀 및 다른 올레핀계 합성 왁스가 넓은 카테고리의 왁스 내에서, 화학적으로 변성된 왁스로 알려져 있고, 방수 벽체 분야 이외에도 ㄷ다다양한 분야에 사용되고 있다. 그 함량과 화학적 구조도 매우 다양하다. 상기한 바와 같이, 방수 벽체 제품은 일반적으로 파라핀 또는 몬탄을 단독으로 또는 서로, 또는 상기 특허 들에 예시된 다른 파라핀계 또는 합성 왁스와 조합으로 사용한다.

건축 자재 분야에서 왁스 에멀젼에 다양한 왁스 및 왁스 대체물이 일반적으로 사용되어 온 반면, 특히 몇몇 경우에는 몬탄 왁스를 대체하기 위한 목적으로, 현재까지 적용된 왁스에는 일반적인 α-올레핀 또는 산화된 α-올레핀 왁스는 포함되지 않았다.

방수 석고 조성물 및 배향성 스트랜드 보드와 같이 건축 자재에 사용하기 위한 왁스 에멀젼은 지속적으로 발전시킬 필요가 있으며, 천연 원료이고 공급이 제한적이어서 고가인 몬탄 왁스를 대체하면서도 여전히 왁스 에멀젼의 방수성 및 다른 성질을 제공할 대체물을 찾을 필요가 있다.

본 발명은 물, 파라핀계 탄화수소, 폴리비닐 알코올 및 합성 올레핀 왁스 성분을 포함하는 왁스 성분을 포함하고, 합성 올레핀 왁스 성분은 (i) 합성의 일반적인 알파-올레핀 왁스; (ii) 탄소사슬 길이 20 이상이고, 증류 또는 스트리핑을 통해 산화 및/또는 정제에 의해 변성된 합성 올레핀 왁스 및 (iii) 이들의 조합에 선택된 것을 특징으로 하는 수성 왁스 에멀젼을 포함한다.

합성 올레핀 왁스 성분은 합성 올레핀 왁스 (ii)이고 28 이상, 보다 바람직하게는 30 이상의 탄소사슬 길이를 가질 수 있다.

합성 올레핀 왁스 성분은 합성 올레핀 왁스 (ii)이고 하나 이상의 (a) 28 내지 54의 탄소사슬 길이를 갖는 올레핀; (b) 알데히드, 케톤, 카르복실산 및 카르복실산 에스테르로부터 선택된 하나 이상의 성분; 및 (c) 28 내지 54의 탄소사슬 길이를 갖는 올레핀으로부터 제조되어 65 내지 108의 탄소사슬 길이를 갖는 이량체의 혼합물을 포함할 수 있다.

일례에서, 왁스 성분은 몬탄 왁스를 더 포함하여 합성 올레핀 왁스 성분과 블렌드하거나, 또는 합성 올레핀 왁스 성분과 하나 이상의 하기 성분; 천연 또는 합성 카나우바 왁스, 팜 왁스, 피셔-트롭스크(Fischer-Tropsch) 왁스, 중합체 알켄, 및 산화된 폴리에틸렌 왁스, 의 블렌드로 존재한다.

다른 예에서, 합성 올레핀 왁스 성분은 왁스 성분의 약 1 퍼센트 내지 약 100 퍼센트, 바람직하게는 왁스 성분의 약 20 퍼센트 내지 약 80 퍼센트, 보다 바람직하게는 왁스 성분의 약 30 퍼센트 내지 약 70 퍼센트이고, 가장 바람직하게는 왁스 성분의 약 40 퍼센트 내지 약 60 퍼센트이다.

또 다른 예에서, 에멀젼은 비누화제를 포함할 수 있다. 비누화제는 알칼리 금속일 수 있고, 예를 들어 수산화칼륨이 있다. 에멀젼은 또 하나 이상의 분산제 및 계면활성제를 포함할 수 있다. 그러한 분산제는 바람직하게는 황 또는 황-함유 그룹을 포함할 수 있고, 예를 들어, 리그노술포네이트일 수 있다. 바람직한 예에서 파라핀계 탄화수소는 융점 약 40℃ 내지 약 80℃의 파라핀 왁스이다.

또 다른 예에서, 에멀젼은 안정화제, 예를 들어, 폴리비닐 알코올을 포함할 수 있고 파라핀계 탄화수소 100중량부 당 약 1 중량부 내지 약 20 중량부의 양으로 존재한다. 또한, 폴리비닐 알코올은 바람직하게는 약 97% 내지 약 100% 가수분해된 폴리비닐 알코올이다.

본 발명은 또한 a) 100 중량부의 석고; 및 b) i) 물; ii) 파라핀계 탄화수소; 및 iii) 합성 올레핀 왁스 성분을 포함하는, 파라핀계 탄화수소 100중량부 당 약 1 중량부 내지 약 200 중량부의 왁스 성분을 포함하고, 수성 에멀젼의, 석고 100중량부 당 약 0.5 내지 약 20 중량부의 에멀젼 고체를 포함하는 방수석고 제품을 성형하기에 적합한 경화 가능한 석고 조성물을 포함한다. 합성 올레핀 왁스 성분은 상기에서 기술된 바와 같다. 일례에서, 에멀젼은 폴리비닐 알코올을 더 포함하고, 상기 파라핀계 탄화수소 100중량부 당 약 1 중량부 내지 약 50 중량부의 양으로 존재한다.

바람직한 예에서, 폴리비닐 알코올은 약 97% 내지 약 100% 가수분해된 폴리비닐 알코올이다.

본 발명은 상기 석고 조성물 형태의 경화 조성물을 포함하는 방수 석고 보드를 더 포함한다. 다른 예에서, 방수 석고 보드는 한 쌍의 라이너 사이에 샌드위치된 심재를 가지고, 상기 심재는 상기 석고 조성물 형태의 경화 조성물을 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 a) i) 100 중량부의 석고; 및 ii) a.물; b. 파라핀계 탄화수소; 및 c. 합성 올레핀 왁스 성분을 포함하는, 파라핀계 탄화수소 100중량부 당 약 1 중량부 내지 약 200 중량부의 왁스 성분을 포함하고, 수성 에멀젼의, 석고 100중량부 당 약 0.5 내지 약 20 중량부의 에멀젼 고체를 포함하는 혼합물을 형성하고; b) 혼합물을 구조체로 성형하고; c) 석고의 수화를 허용하면서 구조체를 건조시켜 석고 벽체를 성형하는 것으로 구성되는 방수 석고보드의 제조방법을 포함한다.

합성 올레핀 왁스 성분은 상기에서 기술된 바와 같다. 일례에서, 구조체는 조립체이고 제조방법은 혼합물 층을 첫 번째 라이너 위에 놓고, 두 번째 라이너를 첫 번째 라이너와 대향되도록 그 위에 놓아 첫 번째 라이너와 두 번째 라이너 사이에 샌드위치된 조립체를 형성한다. 본 발명의 다른 예에서, 에멀젼은 폴리비닐 알코올을 더 포함하고, 폴리비닐 알코올은 파라핀계 탄화수소 100중량부 당 약 1중량부 내지 약 50 중량부의 양으로 존재한다.

본 발명은 또한, 왁스 성분은 에멀젼에서 왁스 성분의 1 내지 100 퍼센트의 양으로 몬탄 왁스 대체물을 포함하고, 몬탄 왁스 대체물은 (i) 합성의 일반적인 알파-올레핀 왁스; (ii) 탄소사슬 길이 20 이상이고, 증류 또는 스트리핑을 통해 산화 및/또는 정제에 의해 변성된 합성 올레핀 왁스 및 (iii) 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된 합성 올레핀 왁스 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는, 파라핀계 탄화수소, 왁스 성분, 물, 및 폴리비닐 알코올을 포함하는 수성 몬탄-기재의 왁스 에멀젼에 사용하기 위한 몬탄 왁스 대체물을 포함한다.

본 발명자들은 몬탄 왁스의 적절한 대체물을 찾으려 연구한 결과, 건축 자재 분야에서 적용된 적 없던 합성 올레핀 왁스 성분을 포함하는 몬탄 왁스 대체물을 발견하였고 건축 자재용 왁스 에멀젼에 적용한 결과 우수한 방수 성질, 저감된 비용과 안정적인 공급을 달성하게 되었다. 따라서, 그러한 합성 올레핀 왁스 성분은 우수한 몬탄 왁스 대체물이 될 수 있다.

그러한 재료는 합성 올레핀 왁스 성분이고 바람직하게는 합성 α-올레핀 왁스, 예를 들어 일반적인 α-올레핀 왁스 및/또는 상기한 합성 올레핀 왁스를 포함한다. 이 일반적인 카테고리에 유용한 재료는 예를 들어, Chevron-Phillips Chemical Company LP, The Woodlands, TX에서 Modified 30+ HA Wax(CAS No. 1003863-31-7; product Numbers 0001 103509 and 0001 1035 13)라는 이름으로 시판되고 있다. 방수 석고 벽체와 같이 건축 자재에 사용되는 왁스 에멀젼에 유용한 다른 바람직한 재료는 세브론의 미국 특허 공개 2007/0095723 Al 호에 탄화수소 제제의 바람직한 유동점 강하제로 기재되어 있다.

이 공개 공보는 몇몇 형태의 가능한 유동점 강하제를 게시하고 있고, 유용한 합성 올레핀 왁스는 에틸렌 올리고머화로부터의 올레핀 스트리임, 무거운 왁스 (Fischer Tropsch 왁스)의 크래킹으로부터, 그리고 파라핀 및 올레핀의 혼합물로 형성된다.

가장 바람직한 것은 합성 올레핀 왁스이고, 특히 약 28 내지 약 54의 탄소사슬 길이를 갖는 올레핀; 알데히드, 케톤, 카르복실산 및 카르복실산 에스테르로부터 선택된 하나 이상의 성분; 및 약 28 내지 약 54의 탄소사슬 길이를 갖는 올레핀으로부터 제조되어 약 65 내지 약 108의 탄소사슬 길이를 갖는 이량체, 의 혼합물이다.

미국 특허 공개 2007/0095723 Al 호는 그러한 유동점 강하제 합성 올레핀 왁스, 일반적인 α-올레핀 왁스, 및 산화된 왁스를 게시하고 있다. 탄소수 20 이상의 셰브론α-올레핀의 유도체는 셰브론에 의해 유동점 강하제로 사용하기 위해 지정된 것이다. 셰브론은 또한 그러한 왁스 분획이 화학적으로 변성될 수 있음을 시사하였다. 바람직한 셰브론의 합성 올레핀은 탄소사슬 길이 약 20 이상, 보다 바람직하게는 약 26 내지 약 28 및 그 이상, 가장 바람직하게는 30 이상의 사슬 길이를 가지고, 당 업계에서 유동점 강하제로 사용할 수 있는 α-올레핀, 및 약 26 이상의 탄소를 갖는 α-올레핀 합성 원료를 포함하고 그러한 원료는 화학적 변성 후의 것도 포함한다. 상기의 모든 재료는 본 발명에서 "합성 올레핀 왁스 성분"으로 사용된다.

합성 올레핀 왁스 성분으로 사용되는 합성의 일반적인 α-올레핀 왁스 및 합성 올레핀 왁스는 단독으로 또는 다양한 이들의 조합으로 사용되고, 바람직하게는 약 20 이상, 보다 바람직하게는 약 26 내지 약 28 및 그 이상, 가장 바람직하게는 30 이상의 사슬 길이를 가지고, 또 바람직하게는 산화에 의해 변성되거나 다양한 스트리핑 기술, 증류 기술 등과 같은 기술에 의해 왁스를 정제하는 것에 의해 분자량 분포가 좁혀진 것일 수 있고, 보다 바람직하게는 산화와 정제가 모두 사용된 것이다. 보다 바람직하게는 올레핀, 포화 및 불포화 케톤, 알데히드, 카르복실산 및/또는 에스테르, 및 올레핀계 이량체의 혼합물로부터 형성된 합성 올레핀 왁스이다.

몬탄 왁스 및 이들 재료를 기초로 하는 공지 기술의 빌딩 재료에 사용된 것과 동일하거나 비슷한 성질의 왁스 에멀젼 내에 포함되는 그러한 화합물을 갖는 바람직한 원료는 몬탄 왁스의 기능성 대체물 또는 다른 몬탄 왁스 대체물로 사용될 수 있다.

수성 에멀젼 제조에서, 본 발명의 수성 에멀젼은 바람직하게는 파라핀계 탄화수소, 합성 올레핀 왁스 성분, 및 물을 포함한다. 다른 첨가제, 예를 들어 여러 가지 목적으로 일반적으로 에멀젼에 사용되는 것들, 에멀젼의 형성을 돕는 유화제, 폴리비닐 알코올 (바람직하게는 98% 이상 가수분해된)과 같은 안정화제, 및 에멀젼의 안정화를 돕는 다른 공지의 여러 재료, 증점제, 상용화제, 색소, 충전제, 보존제, 비누화제, 분산제, 계면활성제 등이 사용될 수 있다.

파라핀계 왁스는, 합성 올레핀 왁스와 상용가능하고, 제조되는 왁스 에멀젼이 바람직하게는 약 40℃ 내지 약 80℃의 융점을 가지고, 다른 건축 자재용, 예를 들어 배향성 스트랜드 보드에도 사용될 수 있지만 방수 벽체 제조용으로 바람직한 성질을 가지게 되는 어떠한 적합한 파라핀-기재의 왁스일 수 있고, 다른 파라핀 왁스도 사용될 수 있다.

에멀젼 제조에서, 몬탄 왁스 대체물을 기초로 하지만, 에멀젼의 왁스 성분 은 임의의 몬탄 왁스, 또는 다른 적합한 몬탄 왁스 대체물, 예를 들어 실시예에 언급된, 천연 카나우바 왁스, 팜 왁스, 피셔-트롭스크(Fischer-Tropsch) 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 산화된 폴리에틸렌 왁스, 중합체 알켄 및 이들의 유도체, 실록산( 에를 들어 미국 특허공개 2006/0035112 호에 게시된 방수 석고 벽체 제조를 위한 방수 왁스 제제 대체물로 사용을 위해 알려진 촉매 또는 다른 첨가제와 함께 또는 없이), 표백 또는 정제된 몬탄 및 합성 카나우바 왁스 등을 합성 올레핀 왁스 성분과 블렌드로 포함할 수 있다. 여기서 블렌드는 합성 올레핀 왁스 성분 대 다른 대체 물 몬탄 왁스 또는 몬탄 왁스 비율이 약 99: 1 내지 약 1:99, 보다 바람직하게는 약 80:20 내지 약20:80, 보다 바람직하게는 약 70:30 내지 약 30:70, 및 가장 바람직하게는 60:40 내지 40:60일 수 있고, 단 100% 몬탄은 아니다. 합성 올레핀 왁스 성분 (또는 합성 올레핀 왁스와 몬탄 왁스 또는 다른 몬탄 왁스 대체물의 블렌드)은 파라핀계 탄화수소 100중량부 당 약 중량부 내지 약 200 중량부, 바람직하게는 약 1 중량부 내지 약 50 중량부의 양으로 포함된다.

바람직한 예에서, 안정화제가 에멀젼에 제공된다. 바람직하게는, 안정화제는 폴리비닐 알코올 또는 유사한 물질이고, 바람직하게는 폴리비닐 아세테이트의 기수분해에 의해 생성된 폴리비닐 알코올이고 바람직하게는 완전하게 가수분해된 폴리비닐 알코올이다. 가장 바람직하게는 약 90% 이상 가수분해된 폴리비닐 알코올, 보다 바람직하게는 97% 내지 100% 가수분해된 폴리비닐 알코올이다. 가장 바람직하게는 사용되는 폴리비닐 알코올은 약 60℃ 내지 약 95℃의 온도에서는 물에 용해되지만 찬물에서는 불용성인 것이다. 폴리비닐 알코올은 파라핀계 왁스 100중량부 당 약 1 중량부 내지 약 50 중량부, 바람직하게는 약 1 중량부 내지 약 20 중량부로 존재한다. 폴리비닐 알코올은 방수성을 향상시킨다.

수성 에멀젼 제조에 사용되는 물은 일반적으로 에멀젼 중량의 약 35% 내지 약 80%, 바람직하게는 약 50% 내지 약 65%로 사용된다.

본 발명의 에멀젼에 사용하기 적합한 유화제는 비이온계 계면활성제, 예를 들어 알킬페녹시폴리(에틸렌옥시)에탄올, 솔비탄 지방산 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르, 및 음이온계 계면활성제 예를 들어 비누화된 지방산이고, 사용되는 경우, 에멀젼 중량의 약 0.1% 내지 약 5%로 사용된다. 왁스 에멀젼에 유용한 일반적으로 알려지거나 개발되는 다른 유화제도 제제에 악 영향을 끼치지 않는 한 사용될 수 있다.

본 발명의 에멀젼에 사용하기 적합한 비누화제는 알칼리 금속, 바람직하게는 수산화칼륨, 수산화암모늄, 황산 마그네슘, 수산화나트륨 또는 유사한 물질을 포함하고, 가장 바람직하게는 수산화칼륨이다. 비누화제는 에멀젼의 약 5 중량 퍼센트 이하, 바람직하게는 약 2 중량 퍼센트 이하, 가장 바람직하게는 약 0.01 중량 퍼센트 내지 약 1 중량 퍼센트로 존재한다. 왁스 에멀젼에 유용한 일반적으로 알려지거나 개발되는 다른 비누화제도 사용될 수 있다.

공지된 형태의 분산제 또는 계면활성제가 사용될 수 있다. 바람직한 분산제는, 화합물에 황 또는 황-함유 그룹을 갖는 것, 예를 들어 술폰산 (RS(=O) ₂ -OH) 및 이들의 염이고, 여기에서 R 그룹은 히드록실, 카르복실 또는 다른 유용한 결합 그룹 등의 작용기로 치환될 수 있다.

바람직한 것은 고 분자량 술폰산 화합물, 예를 들어 리그노술폰산, 나프탈렌 술폰산, 이들 산의 술포네이트 염 및 이들 재료의 유도체이다. 또, 왁스 에멀젼에 사용가능한 공지의 다른 분산제, 예를 들어 황산 마그네슘; 암모늄 헵타 몰리브데이트/전분 혼합물; 비이온성 계면활성제, 이온성 계면활성제, 양쪽성 계면활성제 및 이들의 혼합물; 및 알킬 사급 암모늄 몬트모릴로나이트 클래이 및 다른 공지의 분산제도 사용될 수 있다.

제제 성분과 상용가능하고 기능을 잘 수행하는 유사한 재료를 또한 사용할 수 있다.

분산제 및/또는 계면활성제는 바람직하게는 왁스 에멀젼 중량의 약 0.01 퍼센트 내지 약 2 퍼센트, 바람직하게는 약 0.1 퍼센트 내지 약 2 퍼센트로 존재한다.

수성 에멀젼의 제조 방법의 일례에서, 파라핀계 탄화수소 및 합성 올레핀 왁스 성분 (또는 블렌드된 왁스)는 용융 상태로 각각 가열되고 함께 블렌드된다. 유화제, 안정화제 및 다른 성분을 포함하는 의 뜨거운 수성 용액을 왁스의 뜨거운 블렌드와 함께 콜로이드 밀을 통과시키고 생성 에멀젼을 냉각시킨다.

또는, 콜로이드 밀 대신 균질화기를 사용한다. 그러한 균질화기는 우유 또는 다른 제품을 균질화시키는 데 사용되는 일반적인 형태의 장치를 사용한다. 그러한 방법에서, 왁스 성분과 유화 성분의 혼합물을 고압 (일반적으로 약 1500 psi 내지 약 3500 psi)에서 공급하고 왁스를 유화시켜 일반적으로 콜로이드 밀을 사용할때 보다 작은 입자 사이즈를 형성한다. 당업자는 본 발명의 명세서로부터 다른 제조방법 및 제조장치를 사용하여 에멀젼을 제조할 수 있다. 저장에 의해 분리된 경우 본 발명의 에멀젼은 교반에 의해 쉽게 재형성된다.

에멀젼을 사용해 석고 벽체를 제조하는 경우, 석고 재료의 수성 슬러리를 준비한다. 본 발명의 수성 에멀젼을 슬러리에 적용하고 슬러리와 함께 교반한다. 석고 100 중량부 당 에멀젼 약 0.5 중량부 내지 약 20 중량부의 비율로 교반한다. 그러한 조성은 일반적인 석고 제조기술에서 석고 제형의 요건에 따라 달라진다. 다른 성분, 예를 들어 발포제, 분산제 및 촉진제 등을 슬러리에 포함할 수도 있다.

그러한 경화 가능한 석고 조성물로 벽체를 제조하는 경우, 본 발명의 에멀젼과 석고 슬러리의 혼합물을 벽체 라이너의 첫 번째 시트에 적용하여 그 위에 석고 혼합물 층을 성형한다. 라이너의 두 번째 시트를 그 위에 놓고 벽체 조립 방법으로 구조체를 형성하거나 첫 번째 및 두 번째 시트를 마주 보도록 하고 석고 혼합물을 그 사이에 놓도록 한다. 혹은, 공지의 기술을 이용하여 석고 슬러리로 직접 라이너 없는 벽체 구조로 제조할 수도 있다. 본 발명의 경화 가능한 석고 조성물을 사용하여 벽체를 제조하는 기술은 모두 본 발명의 범위에 포함되고, 예를 들어, 표준 라이너 대신 외부 표면에 유리 매트를 거지고 제조된 벽체도 포함된다.

생성되는 구조체 또는 조립체를 오븐 건조와 같은 수단으로 건조하여 석고의 수화에 필요없는 과잉의 물을 제거하여 마감처리된 석고 벽체를 제조한다. 라이너가 사용되는 경우, 종이 또는 유리섬유나 유기섬유 매트로 형성된다. 본 발명을 하기 실시예에 의해 상세하게 설명한다.

실시예

표 1의 몬탄 왁스의 다양한 가능한 대체물과 표준 상용 몬탄 왁스를 사용하여 비교 실험을 실시하였다. 표 2에, 다양한 본 발명의 실시예 1-4와 몬탄 왁스 대조군과의 비교결과를 게시하였다. 표 3에는, 몬탄 왁스의 다른 비교 대체물과 그 결과를 게시하였다. f

이들 실시예에서, 다양한 성질을 평가하였는데, 특히 % 물 흡수도(71℉에서 두시간 흡수 시험을 사용하여 측정), 슬러리 점도(4 번 포드 컵을 사용해 초로 측정), 조성물 점도(표준 브룩필드 점도), pH 및 입자 크기(분석기와 부피 평균으로 측정) 등을 평가하였다. 조성물의 고체 퍼센트는 약 38 내지 약 42 중량 퍼센트로 유지되었다. 또, 다양한 시료에 대한 에멀젼 및 발포 안정성을 관찰하였다

시료들은 방수 석고 벽체에 사용하기 위한 몬탄의 우수한 대체물로 평가되었다. 물 흡수성이 우수하였으며 (바람직한 흡수 퍼센트는 약 6% 이하, 가장 바람직한 것은 약 5% 이하) 비용면에서도 경제적이었다.

Chevron Phillips에서 얻은 다양한 합성 올레핀 왁스의 시료를 평가한 후, 몇몇 바람직한 시료를 선택하여 본 발명의 실시예에 사용하였다.

이 가운데 바람직한 재료는 Chevron Phillips H1413-86-5 (실시예 1 및 2) 및 Chevron Phillips H1413-91A (실시예 3)였다. 이들 실시예는 하기 표 2에 게시하였다:

표 2에 게시된 본 발명의 대체물을 찾기 전에 우수한 몬탄 대체물을 평가하기 위해, 본 발명자는 다른 우수한 몬탄 대체물, 예를 들어 카나우바 왁스 (카나우바 T-3 and T-4), Sasol의 피셔 트롭스크 왁스(Al 및 A28), 정제된 몬탄 왁스 (표백된 왁스) (Clariant EMS, ESL 및 S 왁스), 팜 왁스 (HP5401-C, HP5601-A) 및 산화된 팜 왁스 (HPX OX-50)를 대조군 제제와 비교하여 평가하였다. 대부분의 비교 대체물이 몬탄 왁스와 함께 잘 작용하였으나, 완전하게 몬탄을 대체할 수는 없었다. 이들 재료 중 몇몇은 작당하지 않은 성능을 나타냈다(팜 왁스). 또, 몇몇은 물 흡수성은 우수하였으나, 비용이 비싼 대체물 (카나우바 왁스) 및/또는 불충분한 공급으로 얻기가 어렵거나 (표백된 몬탄 - 몬탄으로부터 정제된 것도 좋으나)하여 대체물로 제조하기 어려운 것이었다. 마찬가지로, Sasol 피셔 트롭스크 왁스는 성능은 우수하나, 구입이 한정적이어서 가공이 어렵다. 몬탄 대체물의 비교 시험예는 하기 표 3에 게시하였다:

본 발명의 합성 올레핀 왁스 형태의 대체물 몬탄 왁스를 가지고 만든 왁스 에멀젼은 대조군과 비슷하거나 더 우수한 성능을 나타내고, 가격이 저렴하며 왁스 제형으로 가공하기 쉬워 독특한 몬탄 왁스 대체물에 기초한 우수한 왁스 에멀젼을 제공한다.

당업자는 본 발명의 사상의 범위 내에서 구현예의 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명은 여기에 게시된 특정 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위와 사상의 범위 내에 속하는 변형을 모두 포함한다.