带室的小袋中预先混合的凝固型接缝混合料以及凝固引发剂

摘要

提供了一种剂量大小的多室容器，该容器具有多个分离的密封的室并且包括用于形成一种壁板接缝混合料的多种组成材料。该容器包括：包含一种第一混合物的一个第一室，该第一混合物包括烧石膏、一种防凝剂和水；以及用一个密封件与该第一室密封隔离、并且包含一种第二混合物的一个第二室，该第二混合物包括一种凝固引发剂和水，其中在破坏该密封件之后，该第一和第二混合物通过捏合动作是可组合的从而提供一个剂量的该壁板接缝混合料。

说明书

技术领域

本产品总体上涉及作为壁板接缝混合料特别有用的水泥组合物，例如 用于精加工石膏壁板面板。更确切地说，在单剂量独立式包装物(self  contained package)中提供一种具有长的架存期的接缝混合料。

背景技术

施加接缝混合料来提供填充相邻面板之间的空间而完成石膏板的安 装，典型地与纸或玻璃纤维带组合。在施加该带之前或之后将该接缝混合 料压入面板之间的空间中。在填充了面板之间的空间之后，施加与第一种 相同的、或有目的的配置的一个或多个另外的接缝混合料涂层，以提供面 板之间的平滑过渡，此后这些面板一般被涂漆或接收某些其他的表面精 整。接缝混合料也用于修复墙壁表面，其目的是提供准备用于最终装饰的 在美学上令人愉悦的均一光洁度。

总体上，接缝混合料包括一种填充剂、一种粘合剂、以及一种流变改 性剂，典型地是增稠剂。常规的填充剂包括碳酸钙、二水合硫酸钙(石膏) 以及半水合硫酸钙(熟石膏)。半水合硫酸钙通过水合成石膏而凝固，而 使用其他填充剂的混合料通过简单的干燥而变硬。因此，通常将接缝混合 料分为两种类型，凝固或干燥，这取决于该填充剂是否包含实质性量值的 半水合硫酸钙。

当将一种粉末的凝固型接缝混合料与水混合时，该半水合硫酸钙将与 水反应而形成石膏。凝固型接缝混合料的典型凝固时间是在5与300分钟 之间并且由使用者在选择具有工厂测定的凝固时间的一袋干燥混合料时 进行设定。因此，典型地不将水加入粉末的凝固型接缝混合料中，直到恰 好在使用前，此时该凝固过程在添加水之后立即开始。因此，凝固型接缝 混合料在用于修补应用中时的一个缺点是有可能浪费，其中该混合料的一 部分通常在它可以被使用之前就凝固了、或者使用者对于具体的工作混合 了太多或太少的混合料。

此外，存在与在使用前将粉末与水混合所要求的这个额外步骤相关的 缺点。首先它要求在现场饮用水是可获得的，对于新的建筑物而言情况并 不总是如此。其次，凝固型接缝混合料可能难以恰当地混合。

为了克服在使用时添加水的问题，已经将接缝混合料配制为防止该半 水合物与水反应，这样使得可以制造出预混合的凝固型接缝混合料。凝固 型混合料相对于干燥型接缝混合料也具有优点，因为干燥型混合料在干燥 过程中将收缩，从而要求多个涂层以及在涂层之间的充分干燥时间，使之 难以实现适合于按及时方式进行装饰的一种光滑表面。

在过去的专利中已经建议了预混合的凝固型接缝混合料。例如，美国 专利号4,661,161披露了一种缓凝组合物，其中使用了由动物组织形成的 一种蛋白质成分和一种用于钙离子的防凝剂。当希望凝固时将包括一种具 有比钙更高的log K值的混合料的一种凝固引发剂与该接缝混合料进行混 合。

其他预先混合的凝固型接缝混合料描述于美国专利号6,805,741和美 国专利公开号2008/0229981中，将其通过引用来结合。

如在美国专利号5,746,822(也通过引用来结合)中注意到，这样的预 先混合的凝固型接缝混合料的架存期是不够的，因为发现该防凝剂的活性 随时间退化。因此，该′822专利披露了一种改进的凝固型接缝混合料，该 混合料包括不携带钙的磷酸盐添加剂来防止一种预混合的、基于半水合硫 酸钙的、包括水的接缝混合料的凝固。据说架存期为至少几个月。

因此，需要提供一种具有凝固型混合料的性能优点而不具有在应用过 程中由于化学凝固而导致的水的可能性、现场要求自来水的不方便性、以 及与通过手混合而掺混粉末与水所关联的难度的一种接缝混合料。

发明内容

本发明的在独立式带室的、优选柔性的小袋型容器中预先混合的凝固 型接缝混合料以及凝固引发剂满足或超过了现有技术的确定。关于本发明 的容器，在适合于修补应用的一种剂量包装物中提供一种凝固型接缝混合 料。这些活性成分被提供在单一包装物中、但被保持分离，直到用来增大 架存期并减少在现场对于额外自来水的需求。而且，由于该容器是剂量大 小的，它较不容易由于快速凝固而产生浪费的混合料。一旦希望使用本发 明的混合料，使用者就破坏分离了两个混合料组分主室的这个密封件并手 动捏合这些内含物以充分混合该混合料。优选地，在该包装物的这些室之 一中提供一种染料并且该染料改变颜色以指示充分的混合。该染料还用于 将表面修补的区域高亮显示，这些区域往往要求凝固之后进行砂光。另一 个特征是每个室配备有粘度与相邻室相似的组分以便有助于手动混合或 捏合。所得的这些组分的组合或剂量具有与这些单独室不相同的粘度。此 外，通过提供具有额外剂量的组分(如凝固引发剂)的多个补充室，凝固 速率由使用者根据被打开的这样的室的数目是可控制的。

更确切地说，提供了一种剂量大小的多室容器，该容器配备有多个分 离的密封的室并且具有用于形成一种壁板接缝混合料的多种组成材料。该 容器包括：包含一种第一混合物的一个第一室，该第一混合物包括烧石膏、 一种防凝剂和水；以及用一个密封件与该第一室隔离、并且包含一种第二 混合物的一个第二室，该第二混合物包括一种凝固引发剂和水，其中在破 坏该密封件之后，该第一和第二混合物通过捏合动作是可组合的从而提供 一个剂量的该壁板接缝混合料。在另一个实施方案中，提供了一种剂量大 小的多室容器，该容器具有多个分离的密封的室并且具有用于形成一种壁 板接缝混合料的多种组成材料。该容器包括：包含一种第一混合物的一个 第一室，该第一混合物包括烧石膏、一种防凝剂和水；以及至少一个或多 个另外的室，这些室用密封件与所述第一室隔离并且各自包含一种用于改 变所得的混合剂量的混合料的性能的添加剂。

在另一个实施方案中，提供了一种剂量大小的多室容器，该容器具有 多个分离的密封的室并且具有用于形成一种壁板接缝混合料的多种组成 材料。该容器包括：包含一种第一混合物的一个第一室，该第一混合物包 括防凝的烧石膏的一种浆料并且具有一个第一粘度；以及用一个脆性密封 件与该第一室密封隔离、并且包含一种第二混合物的一个第二室，该第二 混合物包括一种凝固引发剂和水并且具有一个第二粘度，其中在混合该第 一和第二室的内含物之后，产生了具有的粘度高于该第一和第二粘度的一 种混合物。

附图说明

图1是本发明的容器的一个正视图，示出了使用者的操纵并且将隔离 物破碎而混合对应的内含物；并且

图2是图1中所绘的一种替代容器的正视图。

具体实施方式

参见图1，一个容器总体地指代为10、并且配备有至少一个并且优选 若干个内部室12、14，各个室被一个对应的隔离物或薄膜16分开。优选 的是容器10是独立式的、柔性的塑料的小袋型容器，然而具体的材料以 及柔性可以改变以适应具体情况。也考虑到了刚性容器。而且，该分离物 或薄膜16优选是脆性的，因此可以不使用工具而通过手动操控来破坏它。 然而，也考虑到了其他要求切割或其他动作来打开的薄膜。本发明的容器 10是以适合于剂量型用途(如在修补一个壁板设施中)使用的大小来提供 的。典型的设施是新的建筑或翻新物。容器10在本领域中已知是这种类 型的，由此该隔离物或薄膜16将对应的室12、14的内含物密封地分离， 直到使用者18施加的足够的操控或压力致使该薄膜破裂或断裂，从而允 许这两个或更多个室之间的流体连通。如下面更详细地说明的，考虑了更 多的室用于使脆性薄膜相继断裂并在更多个室之间引入流体以便调节所 得的混合剂量的壁板接缝混合料的性能。容器10的随后捏合或其他操控 造成了这些对应的组分的混合。这样的容器从密苏里州芬顿(Fenton)的 高新药袋技术公司(Advanced Pouch Technologies)是可商购的。

在本发明的容器10中，一种可凝固型接缝混合料的可混合组分以不 反应的状态保留在单独的室12、14中直到需要使用它们。这些组分被彼 此分开以保持架存期。当需要该接缝混合料时，使用者18用手而不使用 工具来操控该容器10以施加足够的压力来破坏或撕裂薄膜16并允许这些 相应的组分进行混合。

如本领域已知的，一种可凝固的接缝混合料是通过化学反应而非通过 干燥进行凝固的一种混合料。在本发明的容器中，该可凝固的接缝混合料 是通过半水合硫酸钙水合成石膏而可凝固的。这种类型的预先混合的接缝 混合料将包含水、但不会凝固，因为一种防凝剂的存在防止了这样做。

一种第一混合物20被置于该第一室12中并且是一种防凝的浆料形式 的凝固型壁板接缝混合料。第一混合物20的主要成分是半水合硫酸钙、 水以及一种防凝剂。

该半水合硫酸钙成分使得该组合物可以起到凝固型混合料的作用。已 经发现，半水合硫酸钙的α-结晶形式是优选的，因为它要求更少的水来获 得适当的、可操作的粘度。总体上，按重量计至少约二十百分比(20％) 的未润湿的第一混合物20是半水合硫酸钙，其可以范围至高达按重量计 约九十九百分比(99％)。

本发明的第一混合物20的一个特征是构成第一室12中的浆料的水是 来自一个已知来源以便减小凝固时间的变化。已知凝固时间受在施工现场 可获得的不同的自来水来源中的杂质或矿物的影响。

如本领域中已知的，本领域熟知的防凝剂(在此优选是TSPP或其他 已知的防凝剂)描述于美国专利号5,746,822中，该专利之前已通过引用 进行结合。防凝剂可以是单一或多种组分，如本领域已知的。具体而言， 发现(1)六偏磷酸锌和(2)三聚磷酸钾提供了长期延缓效果，而(3)焦 磷酸四钠提供了最长期的防凝效果。其他有效的防凝剂包括(4)三聚磷酸 钠、(5)磷酸一铵和(6)和磷酸二氢钾。总体上，防凝效果是由低水平的 磷酸盐添加剂提供的，其量值范围是基于除水外的总组合物重量为按重量 计从约0.1％至约10％。

在将第一混合物20准备为接缝混合料时，可以将常规的接缝混合料 成分或添加剂掺入该混合物中。考虑到了碳酸钙作为一种任选的添加剂。 碳酸钙存在的量值可以是范围高达第一混合物20的重量的约七十五百分 比(75％)。

如果希望的是一种轻质的预先混合的接缝混合料，则这种轻质特性可 以通过根据美国专利号4,454,267(通过引用进行结合)的披露内容将一种 轻质填充剂如膨胀珍珠岩掺入该配方中来提供。本领域中熟知，优选的是 该膨胀珍珠岩应该具有穿过50目的筛网的粒径，如果要将它掺入一种接 缝混合料中的话。珍珠岩是可商购的并且优选地存在量值是在第一混合物 20除水外的所有成分的按重量计5％至15％之间。

一种胶乳液粘合剂是接缝混合料领域的技术人员熟知的一种重要成 分。可以使用常规胶乳粘合剂中的任何一种，其中聚乙酸乙烯酯和乙烯乙 酸乙烯酯乳液是优选的。总体上，如果存在的话，该胶乳粘合剂的范围是 添加水之前的接缝混合料固体组分的重量的从约1％至约15％，优选约2 wt.％至约5.5wt.％。

普遍优选的是第一混合物20包含少量的流变改性剂，如增稠剂，特 别是纤维素的增稠剂。在第一混合物20中考虑到了常规的纤维素增稠剂， 例如乙羟基乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基羟基丙基纤维素和羟乙 基纤维素。如果存在的话，流变改性剂的量值范围可以是总的组合物成分 (不包括使它成为预先混合的混合料而添加的水)的重量的约0.1％至约 2％。

预先混合的接缝混合料往往包含云母、滑石或粘土以提供不同的性能 特性，如干燥时的抗开裂性。当在本发明的接缝混合料中被使用时，该云 母或滑石或粘土可以是添加水之前该组合物的重量的约1％与15％之间。

优选的是第一混合物20具有在7-8范围内的pH。在某些情况下，可 能必须使用一种添加剂，如柠檬酸，来降低pH。总体上，pH控制添加剂 存在的量值可以是范围为该接缝混合料组合物的重量的从0.1％-1％。

通常在接缝混合料中使用的另外的成分是防腐剂、润湿剂、杀菌剂、 消泡剂和增塑剂。如果存在的话，这些成分也是以较小量值使用，通常是 范围为添加水之前的组合物的重量的从约0.05％至约1％。

虽然多种凝固型接缝混合料在本领域中是已知的并且它们被认为适 合用于本发明的包装物10，但第一混合物20可以包含以下固体成分：

表I

在另一个室14中，提供了包括一种凝固引发剂的第二混合物22。该 凝固引发剂优选是取自硫酸铝、硫酸锌和硫酸铁组成的组中、并且以大致 82.8wt％来提供。产生自第一和第二混合物20、22的组合的本发明的预先 混合的水泥组合物能够在被该凝固引发剂(引发了凝固作用)活化后作为 一种凝固型接缝混合料起作用。该凝固引发剂克服了该磷酸盐的延缓作 用。一种优选的凝固引发剂是硫酸铝、或处于范围为10％-30％硫酸锌的溶 液形式的硫酸锌。另一种优选的凝固引发剂共混物是由按重量计95％的硫 酸锌和5％的氧化铁红构成的溶液。一种尤其优选的凝固引发剂是以100g 至300g/升水的浓度范围供应的USG石膏加速剂(Gypsum Accelerator)。

虽然考虑到了其他配方，但在该优选实施方案中，第一混合物(接缝 混合料)20和第二混合物22(凝固引发剂)均是以液体或流体形式提供 的。尤其优选的是第二混合物22被配置成包括一种如上描述的流变改性 剂和水。优选的流变改性剂是一种纤维素的增稠剂并且是以0.1％-2％的 wt％范围提供的。

在破坏该密封件16之后，第一和第二混合物20、22通过捏合动作是 可组合的从而提供一个剂量的所希望的可凝固的壁板接缝混合料。在一个 优选实施方案中，在该第一和第二室12、14之一中提供了一种颜料，该 颜料指示了该第一和第二混合物20、22的混合程度。该颜料可以是一种 标准染料、一种基于pH的指示剂、一种基于螯合作用的指示剂或其他已 知的颜色指示剂。随着混合的进行，该组合的混合物的颜色改变了。

除了指示第一和第二混合物的混合程度之外，一旦产生的剂量混合料 被施加在墙壁上该颜料也是可见的。因此，使用者具有对可能需要另外的 墙壁修复的地方一种视觉指示。可接受的颜料包括酸-碱指示剂以及钙离子 浓度指示剂，二者均是可商购的。

本发明的容器10的另一个特征是第一混合物20被配制成具有一个第 一粘度并且第二混合物22被配制成具有一个第二粘度。在破坏该密封件 16并将第一和第二混合物20、22混合在一起之后，产生了具有的粘度高 于这些分离的室的组分的一种混合剂量的接缝混合料。这些预混合的组分 的较低粘度有助于通过捏合而手动混合。

更确切地说，第一混合物具有在150-1,000布拉班德(Brabender)单 位(11850-79000cps)的最宽范围、300-500布拉班德单位(23700-39500cps) 的更优选范围内的优选粘度，以及在400-450布拉班德单位(31600-35500 cps)范围内的最有效粘度，其中第二混合物22具有近似于水在室温下的 粘度的一个优选粘度。该粘度是在一个VC-3布拉班德粘度计上测量的。 粘度是在室温下(约25℃)使用一个250厘米-克的、以72-78r.p.m.的转 轴速度运行的扭转头(orsion head)测量的。

优选的比率是每100ml第一混合物20为6ml第二混合物22(凝固引 发剂)。在将这两种混合物20、22混合之后，所得的接缝混合料在约20 分钟后凝固。

虽然以上描述的是使用柠檬酸，但也考虑到了该第一混合物20任选 地包括氢氧化钠或类似物来升高pH。另一种选择是对第二混合物22提供 一种碱性的可溶胀的流变改性剂并且对第一混合物20提供一种用于充分 升高pH从而致使该碱性的可溶胀的改性剂溶胀并增稠的一种添加剂。碱 性的可溶胀的改性剂的一个例子是纤维素醚或一种缔合型增稠剂。

实例1

在包装物10中用被脆性密封件16分开的两种混合物20和22制备了 一种优选的预先混合的接缝混合料。第一混合物20包括以下各项：

第二混合物22包括以下各项：

实例2

作为一个替代方案，制备一种优选的预先混合的接缝混合料作为第一 混合物20，该混合物缺乏流变改性剂(在此是增稠剂)并且包括以下各项：

第二混合物22包括以下各项并且包括流变改性剂(在此是增稠剂)：

在实例2中，第一混合物20的优选粘度是小于350布拉班德单位 (27650cps)、并且最优选是小于150布拉班德单位(11850cps)。第二混 合物22的优选粘度也是小于350布拉班德单位(27650cps)、并且最优选 是小于150布拉班德单位(11850cps)。混合后，组合的粘度在3分钟内 是在400-500布拉班德单位(31600-39500cps)的范围内、并且在5分钟 内是大于300布拉班德单位(23700cps)。一旦混合，所得的第一和第二 混合物20、22的组合开始凝固并且粘度升高直至该组合物是固体。然而 在这一选择中，初始的增稠作用不是由于凝固、而是由于该增稠剂的作用。

现在参见图2，包装物10的一种替代包装物总体上指代为30。与包 装物10共有的组分用相同的参考号来指代。包装物10与30之间的主要 差别是包装物30包括一个具有第二剂量22a的第二混合物22(凝固引发 剂、水和任选地一种流变改性剂)的一个第三室32。一个第二密封件34 将室14和32分开。以这种方式，使用者18可以通过掺入单或双倍剂量 的凝固引发剂来调节所得接缝混合料的凝固速率。将理解的是凝固引发剂 的量可以改变以适应具体应用的需要。可以按照需要来添加另外的室32 以便结合不同的添加剂，这些添加剂可以由使用者在类似地操控密封件16 之后结合以便使它破裂并允许这些组分的组合。关于实施方案10、30，在 使用时，使用者18操控该容器来破坏这些密封件16、34并充分地混合这 两种混合物20、22。当完成混合时，如一种颜色变化所指示的，使用者切 割容器10、30的一个拐角而按照需要来分配所得的混合剂量的接缝混合 料。

尽管在此已经对带室的小袋中预先混合的凝固型接缝混合料以及凝 固引发剂的一个具体实施方案进行了展示和说明，但本领域的技术人员应 理解的是，可以对其做出多种改变和变更而并不在本发明更宽的方面以及 如在以下权利要求书中所提出地背离本发明。