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修补配混物及其使用方法

阅读:2发布:2020-07-25

专利汇可以提供修补配混物及其使用方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种适用于所有应用并且具体地讲,非常适用于大洞修补的修补配混物。所述修补配混物包含乳胶 树脂 、 增稠剂 、 纤维 和填充材料。在一些实施方案中,所述修补配混物被配置为表现出假塑性类型行为。在一些实施方案中,所述修补配混物的 密度 不大于4.0磅/加仑。在一些实施方案中,所述修补配混物包含不同形态的疏 水 性纤维和亲水性纤维。在一些实施方案中,所述修补配混物包含HASE型增稠剂。在一些实施方案中,所述修补配混物包括来自两种不同强度/尺寸曲线的中空玻璃微球的双峰分布。,下面是修补配混物及其使用方法专利的具体信息内容。

1.一种修补配混物,所述修补配混物包含:
乳胶树脂或树脂粘结剂;
增稠剂
原纤化纤维和亲水性纤维;和
填充材料;
其中所述修补配混物表现出假塑性类型行为,并且具有不大于4.0磅/加仑的密度
2.根据权利要求1所述的修补配混物,其中所述乳胶树脂或树脂粘结剂为以下中的至少一者:丙烯酸聚合物、丙烯酸酯聚合物、聚乙酸乙烯酯聚合物、乙烯乙酸乙烯酯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚丙烯酰胺聚合物、天然橡胶乳胶、天然淀粉、合成淀粉和酪蛋白
3.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述乳胶树脂或树脂粘结剂为
100%丙烯酸酯。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述乳胶树脂或树脂粘结剂包含树脂共混物。
5.根据权利要求4所述的修补配混物,其中所述树脂共混物包含一种乳胶树脂和一种非乳胶树脂。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述乳胶树脂或树脂粘结剂为乙烯基丙烯酸类聚合物。
7.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述增稠剂为亲水性性可溶胀乳液。
8.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述增稠剂包含以下中的至少一者:聚乙二醇、聚环乙烷、聚环氧乙烷/聚环氧丙烷共聚物、聚乙烯醇、烯键式不饱和羧酸和它们的衍生物的聚合物、瓜尔胶、黄原胶、海藻酸盐、黄蓍胶、果胶、支链淀粉、右旋糖酐、聚右旋糖和/或多糖和它们的衍生物。
9.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述增稠剂以1重量%或更少的量存在。
10.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中疏水性原纤化纤维和亲水性纤维中的每一种以按总组合物重量计小于1%的量存在。
11.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述疏水性原纤化纤维具有标称长度并且所述亲水性纤维具有标称长度,并且所述疏水性原纤化纤维的标称长度小于所述亲水性纤维的标称长度。
12.根据权利要求11所述的修补配混物,其中所述疏水性原纤化纤维的所述标称长度比所述亲水性纤维的所述标称长度的至少小10倍。
13.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述疏水性原纤化纤维包含聚乙烯纤维和/或所述亲水性纤维包含人造丝纤维。
14.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述填料包含合成无机填料
15.根据权利要求14所述的修补配混物,所述修补配混物包含较大合成无机填料颗粒和较小合成无机填料颗粒的双峰粒度混合物。
16.根据权利要求15所述的修补配混物,所述修补配混物的较大尺寸合成无机填料颗粒与较小尺寸合成无机填料颗粒的粒度比率为至少5:1。
17.根据权利要求14所述的修补配混物,其中所述合成无机填料由大致球形的颗粒组成。
18.根据权利要求14所述的修补配混物,其中所述填料为玻璃泡。
19.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,所述修补配混物还包含粘合增进剂、活化剂、pH控制剂、着色剂、底漆、光滑剂、水和/或防腐剂
20.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,所述修补配混物还包含二氧化
21.根据权利要求20所述的修补配混物,其中所述二氧化钛以介于5重量%和20重量%之间的量存在。
22.根据权利要求1-2中任一项所述的修补配混物,其中所述修补配混物具有至少5个循环的冻/融稳定性
23.根据权利要求8所述的修补配混物,其中所述烯键式不饱和羧酸和它们的衍生物是丙烯酸或丙烯酰胺。
24.一种修补配混物,所述修补配混物包含:
乳胶树脂或树脂粘结剂;
增稠剂;
疏水性原纤化纤维和亲水性纤维;和
填料。
25.根据权利要求24所述的修补配混物,其中所述疏水性原纤化纤维具有标称长度并且所述亲水性纤维具有标称长度,并且所述疏水性原纤化纤维的标称长度小于所述亲水性纤维的标称长度。
26.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述疏水性原纤化纤维的标称长度比所述亲水性纤维的标称长度的至少小10倍。
27.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述疏水性原纤化纤维包含聚乙烯纤维和/或所述亲水性纤维包含人造丝纤维。
28.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述乳胶树脂或树脂粘结剂为以下中的至少一者:丙烯酸类聚合物、丙烯酸酯聚合物、聚乙酸乙烯酯聚合物、乙烯乙酸乙烯酯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、聚丙烯酰胺聚合物、天然橡胶乳胶、天然淀粉、合成淀粉和酪蛋白。
29.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述乳胶树脂或树脂粘结剂为100%丙烯酸酯。
30.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述乳胶树脂或树脂粘结剂包含树脂共混物。
31.根据权利要求30所述的修补配混物,其中所述树脂共混物包含一种乳胶树脂和一种非乳胶树脂。
32.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述乳胶树脂或树脂粘结剂为乙烯基丙烯酸类聚合物。
33.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述增稠剂为亲水性碱性可溶胀乳液。
34.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述增稠剂包含以下中的至少一者:
聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚环氧乙烷/聚环氧丙烷共聚物、聚乙烯醇、烯键式不饱和羧酸和它们的衍生物的聚合物、瓜尔胶、黄原胶、海藻酸盐、黄蓍胶、果胶、支链淀粉、右旋糖苷、聚右旋糖和多糖和它们的衍生物。
35.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述增稠剂以1重量%或更少的量存在。
36.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述填料包含合成无机填料。
37.根据权利要求36所述的修补配混物,所述修补配混物包含较大合成无机填料颗粒和较小合成无机填料颗粒的双峰粒度混合物。
38.根据权利要求37所述的修补配混物,所述修补配混物的较大尺寸合成无机填料颗粒与较小尺寸合成无机填料颗粒的粒度比率为至少5:1。
39.根据权利要求36所述的修补配混物,其中所述合成无机填料由大致球形的颗粒组成。
40.根据权利要求36所述的修补配混物,其中所述填料为玻璃泡。
41.根据权利要求24或25所述的修补配混物,所述修补配混物还包含粘合增进剂、活化剂、pH控制剂、着色剂、底漆、光滑剂、水和/或防腐剂。
42.根据权利要求24或25所述的修补配混物,所述修补配混物还包含二氧化钛。
43.根据权利要求42所述的修补配混物,其中所述二氧化钛以介于5重量%和20重量%之间的量存在。
44.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述修补配混物具有至少5个循环的冻/融稳定性。
45.根据权利要求24或25所述的修补配混物,其中所述修补配混物表现出假塑性类型行为,并且具有不大于4.0磅/加仑的密度。
46.根据权利要求34所述的修补配混物,其中所述烯键式不饱和羧酸和它们的衍生物是丙烯酸或丙烯酰胺。
47.一种套件,所述套件包括:
根据权利要求1至46中任一项所述的修补配混物;
用于施用、光滑、或移除所述修补配混物的工具。
48.根据权利要求47所述的套件,所述套件还包括用于使用所述套件和/或所述修补配混物和/或所述工具的说明书
49.一种修补洞的方法,所述方法包括:
获得一定量的根据权利要求1至46中任一项所述的修补配混物;以及
将一定量的所述修补配混物施用到所述洞中。
50.根据权利要求49所述的方法,其中所述修补配混物具有生面团样稠度,并且进一步地,其中所述施用步骤包括:
使所述量的所述修补配混物在使用者手中成形;以及
将所述成形量的所述修补配混物挤压到所述洞中。

说明书全文

修补配混物及其使用方法

技术领域

[0001] 本公开整体涉及材料诸如糊剂或油灰,其经常被称作修补配混物或腻子膏的,其用于填充和修补木材、干式墙和/或石膏中的洞、裂纹和其它较小的表面瑕疵或缺陷。在一些具体实施方案中,本公开涉及尤其适用于修补竖直墙壁表面中的较大洞以及其它墙壁表面缺陷的修补配混物。

背景技术

[0002] 住宅与建筑物的内壁通常使用石膏壁板面板(有时称为干式墙)构造。当(由于缺陷或损坏而)存在空腔、凹陷、洞等时,通常使用修补配混物,并且具体地讲腻子膏来填充这种空腔。常规的腻子膏通常包含一种或多种无机填料、一种或多种聚合树脂粘结剂以及各种增稠剂和其它添加剂。已经开发出轻质腻子膏,除了别的无机填料以外,该轻质腻子膏通常还含有密度较低的填料,诸如玻璃泡、中空或膨胀珍珠岩。在将腻子膏施用到墙壁上后,分在一段时间内蒸发,从而导致形成了可以进行砂磨、涂漆等的干燥、硬化材料。
[0003] 另一相似类型的修补配混物已知为接合配混物,通常用于隐藏相邻墙板之间的接合部。虽然腻子膏和接合配混物确实很多地方相同并且两者都是涂抹到墙壁上来隐藏裂缝,但是腻子膏一般比接合配混物更轻质,干燥更迅速,砂磨更容易,并且更昂贵。为简便起见,如本公开通篇使用的术语“修补配混物”是把腻子膏和接合配混物包括在内。
[0004] 腻子膏在本领域中是已知的。例如,美国专利6,531,528(Kurp)公开了包括变色指示剂的即用型贴片修补产品。在产品已经干燥后,颜色得以改变以指示(如果需要)使用者可在表面上进行其它操作,诸如喷漆、砂磨等。美国专利7,790,796(Foster等人)公开了腻子膏,其易于光滑地施用,可以比已知腻子膏厚的层施用而不会在干燥时开裂,并且在干燥后可进行改性而不会有凹痕、成片剥脱或崩碎,特别是在所施用的抹泥修墙贴片的边缘处不会有凹痕、成片剥脱或崩碎。美国专利公布2013/019043(Gozum等人)公开了自启动腻子膏。发明内容
[0005] 本公开的发明者认识到,虽然常规的腻子膏和其它修补配混物对于修补相对较小的缺陷或洞是足够的,但是上述常规的腻子膏和其它修补配混物的修补在存在较大洞(例如,主尺寸为至少2英寸的洞)的情况下具有独特的限制,表现为不能轻易地将较大的洞修补好。为了修补或贴补墙壁表面中的大洞,需要相对大体积的腻子膏。常规的腻子膏当以较大量施用并进行干燥时易于开裂、收缩等。另外,大多数墙壁修补工程是在竖直墙壁上进行。增大所施用的大体积腻子膏的密度或重量,其趋于因重而从洞中流出。鉴于上文,本公开的发明人认识到需要一种适用于大洞墙壁修补以及其它用途诸如木材修补的修补配混物。
[0006] 本公开的一些方面涉及修补配混物,具体地讲,非常适用于大洞修补但在任何修补用途中均为极佳的修补配混物。在一些实施方案中,该配混物尤其可用于竖直墙壁修补。修补配混物包括乳胶树脂、增稠剂、纤维和填充材料。修补配混物被配置为表现出假塑性类型行为,并且具有不大于4.0磅/加仑的密度。在一些实施方案中,本公开的修补配混物包括以下中的一者或多者:(1)不同形态的疏水性和亲水性纤维,(2)HASE-型增稠剂,(3)来自两种不同强度/尺寸曲线的中空玻璃微球的双峰分布,和(4)有机金属粘合增进剂。
[0007] 本公开的其它方面涉及修补基材中洞的方法。该方法包括接收一定体积的上述修补配混物。将一定量的修补配混物施用到洞中。在一些实施方案中,修补配混物是生面团样的,并且施用一定量的修补配混物的步骤包括在使用者手中轧制并成形所获得量的修补配混物,接着将已成形的修补配混物挤压到洞中。在其它实施方案中,修补配混物以套件的一部分提供。在一些实施方案中,该套件包括工具。附图说明
[0008] 图1为示出各种玻璃泡(包括可与本公开的修补配混物一起使用的玻璃泡)的强度、密度和尺寸特征的图表;并且
[0009] 图2为示出各种类型的材料的粘度剪切速率特征的图表,所述特征包括本公开的修补配混物的假塑性类型行为。

具体实施方式

[0010] 将详细描述各种实施方案和具体实施。这些实施方案不应理解为以任何方式限制本公开的范围,并且在不脱离本发明的精神和范围的条件下,可做出更改和修改。例如,通过具体参照墙壁修补论述了很多实施方案、具体实施和实施例,但这些不应理解为将申请范围限制于这一个示例性具体实施。此外,本文仅论述了一些最终用途,但本文未具体描述的最终用途包括在本公开范围内。因此,本公开的范围应当由权利要求书确定。
[0011] 本公开的修补配混物适用于填充和修补表面(诸如石膏壁板表面)中相对大的洞或空腔(例如,至少2英寸的主尺寸)、裂纹或其它缺陷、以及几乎任何其它较小的墙壁表面缺陷。本公开的修补配混物表现出假塑性类型行为并且为轻质的(例如,密度不大于4.0磅/加仑,或者不大于3.5磅/加仑,或者不大于3.0磅/加仑)。
[0012] 本公开的修补配混物通常包含乳胶树脂、增稠剂、纤维和填充材料。在各个其它实施方案中,可包含其它任选成分。在一些实施方案中,增稠剂与纤维的组合产生表现出假塑性类型行为的修补配混物。在一些实施方案中,填充材料具有玻璃泡的双峰分布,其导致轻质修补配混物。在一些实施方案中,该修补配混物是墙壁修补配混物。在一些实施方案中,该修补配混物是木材修补配混物。
[0013] 树脂
[0014] 本公开的修补配混物包含至少一种乳胶树脂或树脂粘结剂,诸如常规上视作可与修补配混物一起使用的聚合物树脂粘结剂。这种粘结剂通常作为水性乳胶乳液(例如,在水中包含15%至60%之间的聚合物树脂粘结剂固体)提供。可能适用于本公开粘结剂的示例性聚合物树脂包括(例如)熟知的乙烯基丙烯酸类聚合物和共聚物、丙烯酸类聚合物和共聚物、聚乙酸乙烯酯聚合物和共聚物、乙烯乙酸乙烯酯聚合物和共聚物、苯乙烯-丁二烯聚合物和共聚物、聚丙烯酰胺聚合物和共聚物、天然橡胶乳胶、天然和合成淀粉酪蛋白等等。可单独或彼此结合使用这种粘结剂。在一些实施方案中,该树脂或树脂粘结剂为100%丙烯酸酯。在一些实施方案中,该修补配混物的树脂或树脂粘结剂部分包含至少一种乳胶树脂和至少一种非乳胶树脂。在一些实施方案中,该乳胶和非乳胶树脂形成均匀共混物。
[0015] 在一些实施方案中,该乳胶树脂为丙烯酸类乳胶乳液粘结剂。例如,该树脂可为可以商品名ENCOR 379G购自北卡罗莱纳州卡里的阿科玛涂料树脂公司(Arkema Coating Resins of Cary,NC)的乙烯基丙烯酸类乳胶乳液粘结剂。ENCOR 379G乳胶是高分子量聚合物,其在内部和外部建筑涂层中提供非常高的耐擦洗性和耐久性。这种聚合物将高分子量和优化的玻璃化转变温度组合,以产生具有极佳晶粒抗裂性和长期耐久性的柔性膜。另外,乙烯基丙烯酸类乳胶乳液诸如ENCOR 379G可以表现出对下文所述的任选填充材料负载的充足耐受性。
[0016] 在一些实施方案中,该丙烯酸类乳胶乳液粘结剂(例如,ENCOR 379G)与另一种乳胶粘结剂(例如,DOW ENCOR 627或626或631或NEOCAR乳胶2300或NEOCAR乳胶2535)组合。
[0017] 在一些实施方案中,乳胶乳液树脂可占该修补配混物的至少约20重量%、30重量%、40重量%或50重量%。
[0018] 在一些实施方案中,该树脂或树脂粘结剂的Tg高于15。在一些实施方案中,该树脂或树脂粘结剂的Tg高于20。在一些实施方案中,该树脂或树脂粘结剂的Tg高于25。在一些实施方案中,该树脂或树脂粘结剂的Tg高于29。
[0019] 增稠剂
[0020] 本公开的修补配混物也包含或含有增稠剂(也称为润滑剂胶凝剂基础剂、保水剂等)。
[0021] 在一些实施方案中,该增稠剂为亲水性性可溶胀乳液(HASE)增稠剂。已惊人地发现,HASE表现出适当的增稠特性以起到假塑性系统的基础的作用。在一些实施方案中,该增稠剂为可以商品名THIXOL 53L购自高泰公司(Coatex,Inc.)的HASE增稠剂。
[0022] 另选地,可以使用通常采用的其它增稠剂与修复配混物例如以得到粘度增强的修补配混物,使得配混物不会过度松垂、坍落或流动(例如,当施用到竖直墙壁时)。该增稠剂可以为例如有机聚合物增稠剂,该有机聚合物增稠剂被设计成通过其与修补配混物中所存在的水的相互作用而表现出其增稠效应。常用的有机聚合物增稠剂通常为水溶性或水可溶胀性的(例如,在25℃左右)。这种有机聚合增稠剂可为合成的,可为天然产物和/或可得自或衍生自天然产物。这种增稠剂可包含(例如)聚乙二醇、聚环氧乙烷(和/或聚环氧乙烷/聚环氧丙烷共聚物)、聚乙烯醇、烯键式不饱和羧酸和它们的衍生物(诸如丙烯酸和丙烯酰胺)的聚合物或共聚物、瓜尔胶、黄原胶、海藻酸盐、黄蓍胶、果胶、支链淀粉、右旋糖苷、聚右旋糖等等。任选增稠剂也可包含(例如)多糖及其衍生物,例如,熟知的纤维素醚(例如,甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟乙基羟丙基纤维素、乙基羟乙基纤维素和羧甲基纤维素钠)。
[0023] 虽然上述增稠剂中的各种可与本公开的修补配混物一起使用,但是已经惊人地发现粘土类型的增稠剂在用于本文所述的修补配混物中时过于稠密。另外,已经惊人地发现,纤维素增稠剂可赋予修补配混物以过度的润滑性(如利用本公开的其它组分或成分进行配制)并且使得本文所述的修补配混物难以粘在洞中。
[0024] 在一些实施方案中,该增稠剂占该修补配混物制剂的约1重量%或更少。
[0025] 纤维
[0026] 本公开的修补配混物还包含纤维。在一些实施方案中,该修补配混物包含两种(或更多种)不同类型的纤维。在一些实施方案中,结合所选定的增稠剂来选择纤维以赋予修补配混物以假塑性行为,以及增强修补配混物在修补墙壁表面中的性能。
[0027] 纤维可以呈现多种形式,并且在一些实施方案中包括被选择以提供一种或多种期望性能属性的第一纤维类型和同样被选择以提供不同于第一纤维类型的那些属性的期望性能属性的第二纤维类型。例如,第一纤维类型可以被选择以提供以下特性中的一者或多者:一般的加固、抗裂性、减少收缩、粘度控制、颗粒悬浮、剪切致稀、改善的尺寸稳定性而不会吸收其它成分或缩短存放期等。第二纤维类型可以被选择以提供孔隙率控制和吸收能力(以及加固)。
[0028] 基于上述解释,在一些实施方案中,第一纤维类型为疏水性纤维并且第二纤维类型为亲水性纤维。在相关实施方案中,第一纤维类型的标称长度小于第二纤维类型的标称长度,例如大约十分之一或更小。
[0029] 在一些实施方案中,本公开的纤维包含疏水性干原纤化聚乙烯纤维和亲水性人造丝纤维的混合物。干原纤化聚乙烯纤维的标称尺寸可以小于亲水性人造丝纤维的标称尺寸。例如,疏水性干原纤化聚乙烯纤维可具有直径为大约15微米,并且长度为大约0.55mm至0.80mm的标称尺寸,而亲水性人造丝纤维可具有大约4.5旦尼尔乘以0.5英寸的标称尺寸。
干原纤化聚乙烯纤维当与增稠剂组合时提供以下特性中的一者或多者:一般的加固、抗裂性、减少收缩、粘度控制、颗粒悬浮、剪切致稀、和改善的尺寸稳定性而不会吸收其它成分或缩短存放期。亲水性人造丝纤维当与增稠剂组合时提供孔隙率控制和吸收能力以及加固中的一者或多者。
[0030] 在一些实施方案中,两种不同的纤维类型增强上述增稠剂的期望性能属性,从而允许使用较少量的增稠剂(相比于常规腻子膏制剂)。亲水性人造丝纤维(例如)可有助于干燥时在修补配混物中的较大面积上分配应力。然而,在一些实施方案中,增稠剂和纤维组合以使得修补配混物表现出如以下所述的假塑性类型行为。
[0031] 在一些实施方案中,本公开的修补配混物可包含小于约1重量%的疏水性干原纤化聚乙烯纤维(或等同纤维),并且还包含小于约1重量%的亲水性人造丝纤维(或等同纤维)。在相关实施方案中,本公开的修补配混物可包含比疏水性干原纤化聚乙烯纤维(或等同纤维)更大量(以重量计)的亲水性人造丝纤维(或等同纤维)。
[0032] 填料
[0033] 本公开的修补配混物还包含填料。在一些实施方案中,该填料为无机填料体系,该无机填料体系包含一种或多种无机填料。在一些实施方案中,该无机填料体系包括合成无机填料。如本文所使用,术语“合成无机填料”包括通过化学合成方法(例如,从溶液沉淀、通过火焰处理水解产生等),或通过物理合成方法(例如,从气相沉淀、通过溶胶凝胶方法硬化等),从初始状态(可以是其天然存在的开采状态)转化、再生、重结晶、重新构成(等)为其当前状态的任何填料。如本文所使用,术语“合成无机填料”也包括通过使其达到至少部分软化熔化状态,然后通过冷却硬化的物理合成方法,从初始状态(可以是其天然存在的开采状态)大致转化为其当前状态,使得大致消除了天然状态下可能已存在的任何大致晶体结构,使得材料现在处于大致非晶态的形式(例如,具有小于约0.5重量%的结晶度)的任何填料。这种方法可以包括(例如)熔融处理、焰熔法等等。
[0034] 使用上文提供的定义,合成无机填料包括(例如)所谓的玻璃泡或微球(诸如以商品名3M Glass Bubbles购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company of St.Paul,MN)的那些)、陶瓷微球(诸如以商品名3M Ceramic Microspheres购自3M公司(3M Company)的那些)、合成粘土(例如,合成硅酸盐粘土,诸如以商品名Laponite购自得克萨斯州冈萨雷斯的南方粘土产品(Southern Clay Products of Gonzales,TX)的那些)、沉淀二氧化硅热解法二氧化硅、玻璃质二氧化硅、合成二氧化(例如,通过硫酸盐法或氯化物法所制备的)、合成(沉淀)(例如,通过将二氧化碳通过氢氧化钙溶液所制备的)等等。在上下文中,术语“合成无机填料”包括已通过修饰包含了有机表面基团、涂层等的这种合成无机填料。
[0035] 在某些实施方案中,本文所用的合成无机填料包含较大的合成无机填料颗粒和较小的合成无机填料颗粒的双峰粒度混合物。在多个实施方案中,本文所用的合成无机填料包含合成无机填料颗粒的双峰粒度混合物,该混合物所具有的粒度较大的填料与粒度较小的填料的粒度比(通过对这两种填料群体的中值粒度取比值获得)为至少约5:1。
[0036] 在一些实施方案中,这种合成无机填料由大致球形的颗粒构成。在上下文中,术语“大致球形”表示,除了如本领域技术人员已知的在用于制备颗粒的制造工艺中偶尔遇到的偶然偏差、变形等(例如,可能偶尔产生的一定程度畸形的颗粒,两个或更多个颗粒可能会彼此聚集或附着等)以外,大致大多数颗粒为球形的。
[0037] 合适的如本文所定义的大致球形的合成无机填料包括所谓的玻璃泡和陶瓷微球。这种玻璃泡可以例如通过如美国专利3,365,315和4,391,646中所述的方法进行合成,这些专利全文并入本文中。这种陶瓷微球可以例如通过如美国专利3,709,706和4,166,147中所述的溶胶凝胶方法进行合成,这些专利全文并入本文中。潜在地可用于制备陶瓷颗粒和/或微球的其它方法在例如美国专利6,027,799中有所描述,该专利全文并入本文中。
[0038] 在一些实施方案中,本文所用的合成无机填料包含较大的大致球形的合成无机填料颗粒和较小的大致球形的合成无机填料颗粒的双峰粒度混合物。在相关实施方案中,本文所用的合成无机填料包含第一大致球形的合成无机填料颗粒和第二大致球形的合成无机填料颗粒的双峰分布或混合物,其中各第一大致球形的合成无机填料颗粒的密度和/或强度大于各第二大致球形的合成无机填料颗粒的密度。在另外的相关实施方案中,合成无机填料包括来自两种不同强度/尺寸曲线的中空玻璃微球的双峰分布。例如,第一大致球形的合成无机填料颗粒为平均粒度为大约50微米至55微米并且密度为大约0.2g/cc的玻璃泡或微球,并且第二大致球形的合成无机填料颗粒的平均粒度为大约20微米并且密度为大约0.45g/cc。例如,该第一大致球形的合成无机填料颗粒可为以商品名K20购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company of St.Paul,MN)的玻璃泡,并且该第二大致球形的合成无机填料颗粒可为以商品名iM16K购自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company of St.Paul,MN)的玻璃泡。
[0039] 如在图1的强度/尺寸曲线中被加亮,K20玻璃泡和iM16K玻璃泡表现出不同的尺寸和强度特性。当共同采用作为修补配混物的一部分时,已惊人地发现,合成无机填料(呈双峰分布)提供给所得修补配混物以充足的强度,同时降低修补配混物的密度(相比于常规腻子膏)。在一些实施方案中,该合成无机填料包含约20重量%至30重量%的较大且较不致密的玻璃泡(例如,K20玻璃泡)和约2重量%至10重量%的第二较小/较硬的玻璃泡(例如,iM16K玻璃泡)的双峰混合物。
[0040] 任选成分
[0041] 本公开的修补配混物可任选地包含用于各种目的的一种或多种附加组分。
[0042] 例如,可以采用粘合增进剂来提供修补配混物与墙壁表面的安全附接。该粘合增进剂可呈现出如本领域技术人员所知的各种形式,并且可包括醇钛粘合增进剂,诸如以商品名B-515.71W得自查特维尔国际公司(Chartwell International,Inc.)的粘合增进剂。在一些实施方案中,该修补配混物可包含小于约1重量%的粘合增进剂。
[0043] 在一些实施方案中,本公开的修补配混物可包含活化剂或pH控制剂以活化一种或多种上述增稠剂(例如,HASE增稠剂可不在pH小于8.5下活化或增稠)。例如,并且如下文更详细的描述,在一些实施方案中,修补配混物的配制可包括将pH调节至约9以允许活化该增稠剂。在提供的情况下,活化剂或pH控制剂可呈现出本领域中已知的并且适用于与修补配混物一起使用的各种形式,并且例如可为基醇,诸如以商品名AMP-95购自陶氏化学公司(Dow Chemical Company)的氨基醇。在提供的情况下,修补配混物可包含小于约0.15重量%的活化剂或pH控制剂。
[0044] 在一些实施方案中,本公开的修补配混物可包含一种或多种光滑剂,诸如一种或多种有机醚光滑剂,发现其有利地影响该配混物的稠度。在一些实施方案中,以本文所公开的浓度的任选光滑剂诸如有机醚光滑剂可赋予修补配混物以光滑稠度(缺少光滑剂时,配混物可能具有更易碎的外观),使得修补配混物更易于涂开,但例如一旦施用到竖直墙壁时就不会流动、松垂、坍落或碎裂。与上述增稠剂相比之下,这种任选的光滑剂似乎起到降低而不是增加修补配混物的表观粘度的作用(虽然同样不会导致不合格的松垂或坍落)。可与本公开的修补配混物一起使用的可接受的光滑剂的一些示例在美国专利8,507,587中有所描述,该专利的教导内容全文并入本文中。
[0045] 在各种实施方案中,本文所述的修补配混物可包含一种或多种有机醚光滑剂。在一些实施方案中,该一种或多种有机醚光滑剂存在的总量为所配制的总修补配混物的最多约2.5重量%、最多约1.5重量%、或最多约0.5重量%。在多个另外的实施方案中,该一种或多种有机醚光滑剂存在的总量为至少约0.025重量%、至少约0.05重量%、或至少约0.15重量%。
[0046] 合适的有机醚光滑剂可以选自(例如)以商品名DOW P-系列二醇醚和DOW E-系列二醇醚购自陶氏化学公司(Dow Chemical)的那些产品(包括(例如)可以商品名DOWANOL、CARBITOL和CELLOSOLVE购得的各种产品)、以及它们的混合物。在一些实施方案中,有机醚光滑剂选自包含正好一个羟基和正好一个醚基的有机醚。这种基团包括例如丙二醇丁基醚(可以商品名DOWANOL PnB购自陶氏化学公司(Dow Chemical))、丙二醇甲基醚(可以商品名DOWANOL PM购自陶氏化学公司(Dow Chemical))、以及可以商品名DOWANOL、CARBITOL和CELLOSOLVE购自陶氏化学公司(Dow Chemical)的其它产品、以及它们的混合物。在其它实施方案中,任选的光滑剂选自包含正好一个羟基和正好两个醚基的有机醚。在其它实施方案中,任选的光滑剂选自包含正好一个羟基和正好三个醚基的有机醚。在其它实施方案中,任选的光滑剂选自包含至少一个醚基并且不包含任何羟基的有机醚。
[0047] 除了以上所讨论的组分之外,还可以将其它组分添加到修补配混物中。这些可以包括(例如)水,可以将水在生产过程结束时加入,以用于例如,粘度的最终调节。因此,在某些实施方案中,(除了任选地存在于水性丙烯酸系乳胶粘结剂乳液中的水之外)还可以将水加入制剂中。
[0048] 可以存在的其它添加剂包括防腐剂,该防腐剂可以在存储期间对修补配混物具有有利的效果,并且也可以起到使霉菌或真菌可能在干燥的修补配混物上生长的程度最小化的作用。因此,在某些实施方案中,本文所公开的修补配混物可任选地包含至少约0.1重量%、0.2重量%、或0.3重量%的一种或多种防腐剂。在其它实施方案中,本文所公开的修补配混物任选地包含最多约0.8重量%、0.6重量%、或0.4重量%的一种或多种防腐剂。合适的防腐剂包括(例如)以名称Mergal 192和Polyphase P20T购自新泽西州弗洛勒姆帕克的托洛伊公司(Troy Corporation,Florham Park,NJ)的那些。
[0049] 为了增强修补配混物“隐藏”或共混入墙壁的视觉外观的能力,修补配混物也可任选地包含一种或多种着色剂或底漆。一种合适的着色剂或底漆为例如二氧化钛。不受理论的束缚,据信当添加到修补配混物制剂中时,二氧化钛反射光并由此有效地隐藏基材颜色/外观中的差异。另一个示例性的合适的着色剂为炭黑。适用于本公开的修补配混物的具体可商购获得的着色剂包括购自萨诸塞州波士顿的卡博特公司(Cabot Corporation of Boston,MA)的MONARCH 120炭黑,和购自特拉华州威明顿市的杜邦化学公司(DuPont Chemicals,Wilmington,DE)的TI-PURE R700二氧化钛。在一些实施方案中,在提供的情况下,着色剂的量为大于8重量%。在一些实施方案中,着色剂的量为小于约20重量%。在一些实施方案中,着色剂的量为小于约10重量%。在一些实施方案中,着色剂的量为小于1重量%,所有百分比以所配制的总修补配混物计。
[0050] 假塑性类型行为
[0051] 无论上述任选组分中的一种或多种是否包括在内,将本公开的修补配混物配制成表现出假塑性类型行为。如本文所使用,术语“假塑性”是指表现出剪切致稀而不会显著引发抗变形性的材料或组合物。类似于塑性材料,假塑性材料也在最高应力水平和剪切速率下显示线性(顿)行为。图2为示出各种类型或类别(包括非牛顿、牛顿和假塑性)的材料的粘度对剪切速率曲线的图。
[0052] 在一些实施方案中,本公开的修补配混物表现出类似于图2的假塑性曲线的粘度对剪切速率性能特征。假塑性类型行为促进修补配混物在表面(诸如在被修补的墙壁大洞“后面”的表面)上容易地铺开,但是一旦使用者已停止铺开,修补配混物就快速停止流动。在一些实施方案中,假塑性类型行为是通过使用HASE增稠剂与疏水性干原纤化聚乙烯纤维(或类似纤维材料)和亲水性人造丝纤维(或类似纤维材料)的组合而实现。
[0053] 在一些实施方案中,这种假塑性流变性通过增稠剂和纤维实现或主要由其控制。也就是说,修补配混物的其它组分(例如,树脂、填料等)可以影响所得修补配混物的假塑性也可以不影响所得修补配混物的假塑性,但是如果有任何影响,那么这些影响并不主导由增稠剂与纤维的组合所表现出的假塑性类型行为。
[0054] 可采用本公开的修补配混物和任选接合配混物来修补过多的墙壁表面缺陷或瑕疵(例如,洞、裂纹等)。另外,本公开的修补配混物非常适合施用到竖直墙壁表面(例如,在将背衬材料或面板放置到洞区域中的墙壁背面上后)中的较大洞(例如,主尺寸为至少2英寸的洞)中。
[0055] 在一些实施方案中,可将本公开的修补配混物作为套件的一部分提供至终端使用者。示例性套件可还包括一种或多种工具、任选的备衬装置,用于建立在洞“后面”以接收修补配混物的支架结构(例如,于2014年6月20日提交的,名称为“Wall Hole Repair Device,Kit,and Method”(墙壁洞修补装置、套件和方法)的美国申请序列号62/015,061中所描述的非限制性示例等)。
[0056] 使用方法
[0057] 本公开的修补配混物可以类似于常规腻子膏的方式进行配制和施用,包括使用者使用铺开工具将一定量的修补配混物铺开到洞中并使其沿着围绕该洞的墙壁表面。在其它实施方案中,可将具有减少的水含量的本公开的修补配混物(类似于生面团材料)提供给使用者。使用本公开的对应方法包括使用者碾压一定体积的生面团样修补配混物以用使用者的手成型,然后将所成型的配混物插入和挤压到洞中。
[0058] 实施例
[0059] 为了可更全面地理解本公开的方面,给出以下实施例。应当理解,这些实施例仅为了进行示意性的说明,而不应被解释为以任何方式限制本公开。
[0060] 以下实施例中所使用的组分的词汇表提供在下文中:
[0061]
[0062] 实施例1
[0063] 通过以下一般方法合成一批修补配混物。提供以下设备:不锈容器、包括Cowles刀片的高速混合器(用于高剪切混合)和包括适用于低剪切混合的工具的 混合器。
[0064] 最初用Cowles刀片(高剪切)在不锈钢混合容器中混合ENCOR 379G乳胶和E380F迷你纤维15分钟至20分钟。将混合温度维持在小于110℉。然后,依次将除K20玻璃泡以外的所有剩余组分添加到混合容器中(使用Cowles刀片),但是在减低的速度下运行以提供良好的混合。用AMP-95将预混物的pH调至pH=9。预混物中各成分的质量或重量提供于表1中。
[0065] 表1.实施例1预混物的成分
[0066]组分 质量(g)
ENCOR乳胶379G 729
E380F迷你纤维 4.5
Polyphase P20T 5.384
丙二醇丁醚 3.089
Mergal 192 1.367
B-515.71W粘合增进剂 3.3
iM15K玻璃泡 54
炭黑 0.05
人造丝纤维 7.5
AMP-95 1.2
Thixol 53L 6
[0067] 在上文中,E380F SHORT STUFF纤维为疏水性干原纤化聚乙烯纤维,直径为15微米并且长度为0.55mm至0.88mm。
[0068] 在均匀混合以上溶液后,将预混物转移至含有K20玻璃泡(330克)和水(90克)的碗中。然后,使用Hobart混合器缓慢地混合所有组分(K20玻璃泡强度不足以承受高速度混合)。实施例1的所得修补配混物具有表2中所列的组分配方
[0069] 表2.实施例1组分配方
[0070]
[0071]
[0072] 发现实施例1的修补配混物容易手动铺开进入竖直干式墙板中的相对较大洞中,在移除铺开力或动作时表现出不显著的流动或没有表现出流动,并且表现出不显著的松垂或没有表现出松垂。
[0073] 实施例2
[0074] 实施例2的修补配混物包含如实施例1的相同成分(以下文指定的含量),不同之处在于由Mergal 186代替Mergal 192,并且添加了 FT100。在不锈钢容器中,使用Cowles刀片,在表3中所列的组分重量或质量下,混合除K20玻璃泡和水以外的所有组分。
[0075] 表3A.实施例2预混物的组分
[0076]组分 重量(g)
ENCOR乳胶379G 365.0
E380F迷你纤维 2.27
Polyphase P20T 2.84
Mergal 186 0.65
丙二醇丁醚 1.55
B-515.71W粘合增进剂 1.68
iM15K玻璃泡 27.9
炭黑 0.031
人造丝纤维 3.05
AMP-95 0.60
FT100 5.55
Thixol 53L 3.6
[0077] 在均匀混合以上溶液后,将以上预混物与K20玻璃泡(175克)和水(35克)合并,并用Hobart混合器缓慢地混合至溶液中。
[0078] 表3B.实施例2的组分总w/w%
[0079]组分 w/w%
Dow Encor乳胶379G 55.83%
E380F迷你纤维 0.34%
Polyphase P20T 0.41%
Mergal 186 0.10%
丙二醇丁醚 0.24%
Chartwell B-515.71W 0.25%
iM16K玻璃泡 4.14%
Monarch 120炭黑 0.004%
人造丝纤维4.5d×0.5" 0.50%
AMP-95至pH=9 0.092%
Rhodia FT-100 0.873%
Coatex Thixol 53L 0.459%
K-20玻璃泡 26.8%
水 9.96%
[0080] 一旦均匀混合成分,就产生实施例2的修补配混物。用得自佛罗里达州波姆庞帕诺滩的保罗N加德纳公司(GARDCO)(Paul N.Gardner Co.,Inc.(GARDCO)of Pompano Beach,FL)的“US Standard Weight Per Gallon Cup”(每个加仑杯的美国标准重量)密度杯,测试修补配混物的密度,并且发现其为3.3磅/加仑。
[0081] 如下文所述,还通过施用修补配混物来修补干式墙板中的洞来测试实施例2的修补配混物。获得12英寸×12英寸的干式墙板,并且穿过各干式墙板的厚度形成洞(洞尺寸为3英寸至4英寸宽)。将干式墙板竖直地安装在木材立柱(1.5英寸×3.5英寸)建筑框架上,其网格为12英寸×12英寸。将背衬支撑面板装配到对应洞区域中各干式墙板的背面。然后,手动施用实施例2的修补配混物以填充各干式墙板的洞。72小时后,在各干式墙板上,使用砂海绵(得自3M公司(3M Company)的粗细级别)使硬化的过量修补配混物(或填泥料)砂光,并使填泥料的表面光滑至干式墙板表面。然后按照标准涂漆工艺,在干式墙板的半表面中上底漆和油漆。涂漆后大约24小时,将具有不同尺寸的钉子或锚定件钉在各干式墙板的填泥料区域。将具有一定重量的金属物体悬挂在锚定件上。在大约2周至3周的停留时间后,通过视觉评估每个锚定件的松垂程度。
[0082] 在采用上述方案的第一强度评估中,将两片1-lb金属悬挂在光滑成品钉子上两周。在第二周结束时,没有显著的钉子松垂。
[0083] 在采用上述方案的第二强度测试评估中,将三片1-lb金属悬挂在#4-6×7/8英寸有棱纹的塑性锚定件上三周。在第三周结束时,没有显著的锚定件松垂。
[0084] 实施例3至实施例8
[0085] 使用实施例1中所述的一般方法,制备实施例3至实施例8的各修补配混物预混物,不同的是使用下表4中所列的组分。下表4中所列的组分为预混物(不包括玻璃泡)的组分。
[0086] 表4.实施例3至实施例8预混物的组分。
[0087]
[0088] 评估实施例3至实施例8的修补配混物预混物承受冻融测试的能力。冻融测试包括以下方案:将样品置于0℉冷冻机中大约24小时。然后将样品置于室温下大约24小时。重复这个冻融过程总共5(五)个循环。在各冻融循环后,通过视觉评估修补配混物预混物以检测修补配混物是否表现出任何(1)形成固体/缺乏内聚力;(2)在融化至室温条件后相分离。如果固体块或相分离的形成是明显的,则将修补配混物预混物样品从另外的冻融测试中移除,并且在该循环后被记录为未通过测试。对实施例3至实施例8的修补配混物进行的冻融测试的结果提供于下表5中。
[0089] 表5.实施例3至实施例8的修补配混物预混物的冻融测试结果。
[0090]
[0091] 实施例9至实施例14.
[0092] 使用实施例1中所述的一般方法制备实施例9至实施例14的各修补配混物,不同的是使用下表6中所列的组分。下表6中所列的组分包括预混物(在添加玻璃泡前)的组分以及在形成预混物后添加的玻璃泡的量。
[0093] 表6.实施例9至实施例14的墙壁修补配混物的组分
[0094]
[0095]
[0096] 使用上述冻融方案,评估实施例9至实施例14的修补配混物承受冻融测试的能力。对实施例9至实施例14的修补配混物进行的冻融测试的结果提供于下表7中。
[0097] 表7.实施例9至实施例14的修补配混物的冻融测试结果。
[0098]
[0099] 评估实施例9至实施例14的各修补配混物的密度、固体百分比和硬度。
[0100] 测量固体百分比的测试方案如下:(1)设定烘箱温度为250℉,(2)将预称重的修补配混物样品置于烘箱中;(3)关上烘箱;(4)使样品干燥过夜大约18小时;以及(5)称重干燥的样品。这个测试方案允许计算固体百分比。
[0101] 测量表面硬度的测试方案包括使用使用者的指关节以物理方式尽可能努力地压在干燥表面上,并由此评估表面硬度,将其与实施例2的修补配混物的表面硬度作比较。
[0102] 修补配混物的密度、固体百分比和硬度的结果提供于下表8中。
[0103] 表8.实施例9至实施例14的修补配混物的密度、固体百分比和表面硬度。
[0104]
[0105] 实施例15和实施例16
[0106] 使用实施例1中所述的一般方法制备实施例15和实施例16的各修补配混物,不同的是使用下表9中所列的组分。下表9中所列的组分包括预混物(在添加玻璃泡前)的组分以及在形成预混物后添加的玻璃泡的量。
[0107] 表9.实施例14和实施例15的墙壁修补配混物的组分
[0108]组分 实施例15 实施例16
Dow Encor乳胶626 53.2% 45.7%
Polyphase P20T 0.36% 0.307%
Mergal 186 0.09% 0.077%
丙二醇丁醚 0.25% 0.215%
Rhodia FT-100 1.00% 0.859%
AMP-95 0.10% 0.084%
RHODOLINE 622 0.01% 0.008%
Chartwell B-515.71W 0.25% 0.215%
水 12.62% 15.2%
Monarch 120炭黑 0.006% 0.005%
E380F迷你纤维 0.65% 0.560%
人造丝纤维4.5d×0.25" 0.45% 0.384%
Coatex Thixol 53L 0.43% 0.368%
TRONOX CR-828   9.50%
iM16K玻璃泡 4.4% 4.40%
K-20玻璃泡 26.2% 22.1%
[0109] 使用上述测试方案,评估实施例9至实施例14的各修补配混物的密度、固体百分比和硬度。修补配混物的密度、固体百分比和硬度的结果提供于下表10中。
[0110] 表10.实施例15和实施例16的修补配混物的密度、固体百分比和表面硬度。
[0111]测试 实施例15 实施例16
密度:磅/加仑 3.02-3.07 3.07-3.1
固体% 59.5% 61.8%
[0112] 如下评估实施例15和实施例16的修补配混物的总体性能。将两块12英寸×12英寸的各具有4.5英寸直径洞的石膏板安装到框架上,使得它们处于竖直位置。分别用实施例15和实施例16的修补配混物填充洞。使修补配混物干燥2天(大约48小时)。通过视觉评估开裂、收缩和/或松垂的迹象。然后,砂磨两个洞以评估它们的砂磨性能特性。
[0113] 测试的结果如下。实施例15或实施例16的修补配混物都没有表现出任何视觉上可识别的开裂、收缩和/或松垂的迹象。实施例16的修补配混物表现出与墙壁表面/颜色的极好的共混。在墙壁上,实施例16的修补配混物不可通过视觉检测到,而实施例15的修补配混物可稍微地通过视觉检测到。实施例15和实施例16的修补配混物均表现出相同的优异表面硬度(使用上述表面硬度测试方案评估)。
[0114] 也在木材表面上如下评估实施例15和实施例16的修补配混物的性能。制备一块橡木板/面板以将直径范围为1/4英寸至3/4英寸的洞包含在内。用实施例16的修补配混物填充洞。制备一块松木板/面板以将直径范围为1/4英寸至3/4英寸的洞包含在内。用实施例16的修补配混物填充洞。使修补配混物干燥大约2天(48小时),并且然后使用砂海绵(得自3M公司(3M Company)的粗细级别)砂磨木板/面板和配混物。两个面板上的表面看起来光滑,视觉上表明修补配混物没有收缩,并且没有表现出视觉上可识别的开裂。
[0115] 本公开的修补配混物提供相对于先前的腻子膏或接合修补配混物的显著改进,特别是在大洞墙壁修补的情况下。在一些实施方案中,使用纤维(任选地不同形态的疏水性和亲水性纤维)与合适的增稠剂(例如,HASE型增稠剂或没有纤维素或粘土的其它增稠剂)的组合提供期望的假塑性类型行为。在一些实施方案中,使用来自两种不同强度/尺寸曲线的中空玻璃微球的双峰分布有利地使修补配混物为轻质的。
[0116] 对由端值限定的所有数值范围的表述旨在包括归入该范围内的所有数字(即,1至10的范围包括例如1、1.5、3.33和10)。
[0117] 将本文所引用的专利、专利文献和专利申请中以引用方式全文并入本文,就如同将它们每个单独引入本文一样。本领域普通技术人员将显而易见,可在不脱离上文设定的本发明概念下作出各种变化和修改。因此,本公开的范围不应限于本文中所描述的结构。本领域中的技术人员将会知道,可在不脱离本公开基本原理的前提下对上述实施方案和实施方式的细节做出许多改变。此外,在不脱离本发明的实质和范围的前提下,对本发明的各种修改和更改对本领域技术人员将是显而易见的。因此,本申请的范围应当仅由以下权利要求书以及其等同物所确定。
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