Композиции, пригодные для использования в качестве составов для заделки швов, и связанные с ними способы
Изобретение относится к композиции, пригодной для использования в качестве состава для заделки швов. Композиция содержит воду, наполнитель, связующее и биоцид. Наполнитель выбирают из одного или нескольких материалов, выбранных из карбоната кальция, сульфата кальция дигидрата или сульфата кальция полугидрата. Связующее выбирают из группы, состоящей из винил-, акрил- и стиролсодержащих соединений, полимеров или сополимеров винил-, акрил- и стиролсодержащих соединений, крахмалов, казеина и их смесей. Биоцид включает изотиазолинон. Кондиционированный образец композиции становится свободен от формальдегида через 24 часа. Композиция обладает улучшенными свойствами и эксплуатационными характеристиками. 7 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.
Перекрестная ссылка на родственные заявки
Данная заявка претендует на приоритет и преимущества временной патентной заявки США №60/942761, поданной 8 июня 2007 г., которая включена сюда в качестве ссылки.
Известный уровень техники
Составы для заделки швов обычно используются для заполнения и заравнивания швов между стыкуемыми кромками прилегающих гипсокартонных стеновых плит и для мелкого ремонта поврежденных стеновых плит. Типично, составы для заделки швов наносятся на вышеуказанные швы или стеновые плиты, часто, на ленту для проклейки стыков или арматурную сетку, таким образом, чтобы скрыть швы или повреждения, с образованием в результате этого ровной и гладкой видимой поверхности.
В общем, существует два типа составов для заделки швов: сухие и готовые к употреблению. Сухие составы для заделки швов, как понятно по названию, требуют добавления воды к их сухим компонентам перед использованием. После добавления воды этот тип состава для заделки швов должен быть использован относительно быстро, на протяжении периода времени от нескольких минут до нескольких часов, и не может храниться в увлажненном состоянии. В отличие от него вода добавляется к компонентам готовых к употреблению составов в процессе производства с получением составов, которые могут месяцами храниться в увлажненном состоянии до возникновения потребности. Готовые к употреблению составы, поэтому, являются предпочтительными для многих пользователей, поскольку они не требуют прибавления воды или требуют прибавления незначительного количества воды к составу перед его использованием.
Готовые к употреблению составы могут быть удобно разделены на две группы по их способу твердения: высыхающего типа и отверждающегося типа. Составы высыхающего типа затвердевают при потере воды вследствие испарения, в то время как составы отверждающегося типа затвердевают в результате химической реакции, протекающей между обожженным гипсом (сульфат кальция полугидрат) и водой. Хотя готовые к употреблению составы содержат воду, реакция гидратации в составах отверждающегося типа ингибируется путем включения в них замедлителя схватывания. Ингибирующий эффект замедлителя схватывания обычно преодолевается добавлением активатора к незатвердевшему составу отверждающегося типа непосредственно перед использованием, в результате чего инициируется твердение состава.
Хотя существующие готовые к употреблению составы для заделки швов обеспечивают определенные приемлемые свойства и эксплуатационные характеристики, существует потребность в составах для заделки швов, которые обеспечивали бы улучшенные свойства и/или эксплуатационные характеристики по сравнению с существующими составами.
Сущность изобретения
Изобретение удовлетворяет указанные выше и другие потребности путем создания, в одном аспекте, композиции, содержащей воду, наполнитель, который включает один или несколько материалов из карбоната кальция, сульфата кальция дигидрата или сульфата кальция полугидрата, связующее и/или биоцид, где композиция не содержит формальдегида после отвердения. Изобретение также предусматривает способы использования таких композиций и не содержащие формальдегида отвержденные композиции per se.
Детальное описание изобретения
Изобретение предусматривает, в одном аспекте, композиции, пригодные для использования в качестве составов для заделки швов или дефектов, не содержащих формальдегида после отвердения. Композиции могут быть готовыми к употреблению (предварительно смешанными с водой производителем и хранящимися в течение продолжительных периодов времени перед использованием) и могут быть высыхающего типа или отверждающегося типа.
В данном аспекте изобретение включает воду, наполнитель, содержащий один или несколько материалов из карбоната кальция, сульфата кальция дигидрата или сульфата кальция полугидрата, связующее и/или биоцид, причем композиция не содержит формальдегида после отвердения.
В используемом тут значении термин "не содержащий формальдегида" означает композицию, которая после отвердения высвобождает или выделяет формальдегид в количествах ниже определенных поддающихся количественному измерению пределов, установленных описанными тут протоколами испытаний. Для того чтобы композиция была "не содержащей формальдегида", количество формальдегида, высвобождаемого или выделяемого образцом отвержденной композиции, должно составляет не более примерно 16 мкг м-3 (13,5 ppb (частей на миллиард)), желательно, не более примерно 10 мкг м-3 (8,2 ppb), более желательно, не более примерно 5 мкг м-3 (4,1 ppb), и наиболее желательно, не более примерно 2 мкг м-3 (1,6 ppb), после 96 часов испытаний в камере. Желательно, эти уровни достигаются после 48 часов испытаний в камере, и более желательно, после 24 часов испытаний в камере.
Протокол испытаний с целью определения того, содержит ли отвержденная композиция формальдегид в контексте изобретения, включает как приготовление образцов, так и процедуры проведения анализа образцов на высвобождение или выделение формальдегида.
Для приготовления образца для анализа предусмотрена матрица (рамка), позволяющая производить отливку композиции в ее внутреннем пространстве (150 мм) с толщиной 1,57 мм. Матрица может состоять из любого жесткого не выделяющего формальдегид материала, предпочтительно, из металла, такого как латунь или алюминий. Матрицу затем помещают на не выделяющую формальдегид подложку, имеющую относительно больший размер (например, стекло, алюминий, латунь). После этого композиция может быть введена в полость, образованную комбинацией матрица-подложка, следующим образом.
Для испытаний готовой к употреблению композиции композицию тщательно перемешивают, а затем извлекают из емкости и помещают в вышеупомянутую полость в количестве, достаточном для ее заполнения (причем избыток соскребается и удаляется для получения ровной поверхности вровень с краями матрицы). Для испытаний сухой композиции чистую водопроводную воду добавляют к сухому материалу в соответствии с рекомендациями производителя для получения влажной композиции, и влажная композиция также помещается в полость в количестве, достаточном для ее заполенния, как описано тут.
После этого образец осталяют сохнуть в течение по меньшей мере 24 часов при 23±2°С и относительной влажности 50±10% (при вентиляции чистым воздухом), пока образец не достигнет постоянного веса. Для устранения какой-либо усадки образца и снижения, насколько это возможно, какого-либо увеличения площади поверхности образца вследствие растрескивания, на сухой образец наносится дополнительное количество (влажной) композиции (избыток снова соскребают и удаляют для получения ровной поверхности вровень с краями матрицы). Образец снова оставляют сохнуть в течение по меньшей мере 24 часов при 23±2°С и относительной влажности 50±10% (при вентиляции чистым воздухом) до достижения образцом постоянного веса. Края подложки и матрицы затем запечатывают алюминиевой лентой таким образом, чтобы другие поверхности были закрыты. Полученный образец после этого кондиционируют в течение 10 дней при 23±2°С и относительной влажности (RH) 50±10%. Полученный кондиционированный образец отвержденной композиции может быть подвергнут анализу с целью определения, содержит ли он формальдегид, в контексте настоящего изобретения, как описано ниже.
Принцип анализа заключается в определении удельной скорости выделения формальдегида из кондиционированного образца композиции по настоящему изобретению на протяжении периода времени. Первая стадия анализа, который может быть назван испытаниями в камере, проводится в лабораторной камере для климатических испытаний при заданных постоянных значениях температуры, относительной влажности, кратности воздухообмена и коэффициента загрузки продукта.
В таблице ниже приведены параметры состояния камеры для 96-часовых испытаний в камере.
| Таблица | |||
| Параметр | Символ | Единицы измерения | Величина |
| Объем камеры | V | м3 | 0,05-0,10 |
| Коэффициент загрузки | L | м2 м-3 | 0,5±0,2 |
| Скорость воздухообмена | а | ч-1 | 1,0±0,05 |
| Скорость потока на единицу площади | qA | м ч-1 | 1,4-3,3 |
| Температура | Т | °С | 23±1 |
| Относительная влажность | RH | % | 50±5 |
Стандартными условиями для калибровки расходомеров и расчета всех величин объемных расходов должны быть 25°С (298K) и давление в одну атмосферу (101,3 кПа). Объем камеры должен составлять от 50 до 100 л. Камера должна вентилироваться с кратностью воздухообмена 1±0,05 в час. Коэффициент загрузки должен быть оптимизирован таким образом, чтобы получить скорость потока на единицу площади, приблизительно равную скорости потока на единицу площади для продукта в моделируемых сценариях (сценарии типового здания, сценарии школьного класса и сценарии офисного помещения). Центральное значение, равное 0,5 м2 открытой площади поверхности образца на м-3 объема камеры, дает скорость потока на единицу площади, равную 2 м3 ч-1 м-2 (м ч-1), что близко к значениям для многих материалов по сценариям как класса, так и административного здания. Коэффициент загрузки, равный от 0,3 до 0,7 м2 м-3, является допустимым для всех материалов. Размеры образцов должны быть установлены в соответствии с объемом камеры для достижения заданных коэффициентов загрузки.
Испытания в камере проводятся в течение 96 часов. Герметизация крышки камеры после установки кондиционированного образца в камеру соответствует нулевому моменту времени начала испытаний.
Аппарат и вспомогательное оборудование сконструированы так, чтобы поддерживать образец для испытаний в заданных условиях в не содержащей загрязнений среде с низким количеством сорбируемых веществ. Генератор чистого воздуха или воздушные баллоны с воздухом высокой чистоты используются для подачи сжатого чистого сухого воздуха. Объемный расход подаваемого в камеру воздуха регулируется и контролируется электронными регуляторами массового расхода (MFC) или эквивалентными приспособлениями, имеющими точность ±2% при 1 л/мин (Lpm) или выше и способными непрерывно поддерживать расход в пределах ±5% от заданного значения. Поскольку влажность подаваемого воздуха поддерживается путем смешения сухого и насыщенного газовых потоков, обычно, для камеры требуется два регулятора массового расхода (т.е., один для сухого потока и один для влажного потока). Сухой и влажный потоки смешиваются до входа подаваемого воздуха в камеру.
Объем камеры составляет от 50 до 100 л. Камера сконструирована из нержавеющей стали или стекла. Камеры из нержавеющей стали должны иметь электрополированные, или эквивалентные им, внутренние поверхности. Приемлемыми являются прямоугольные или цилиндрические формы. Камера спроектирована как прямоточная система без рециркуляции воздуха из камеры. Камера работает при небольшом избыточном давлении по сравнению с помещением для предотвращения попадания в нее воздуха помещения. Входное и выходное отверстия камеры должны быть расположены и сконструированы таким образом, чтобы обеспечить полное смешение воздуха камеры. Крышка камеры должна иметь незагрязняющуюся неабсорбирующую прокладку и запорный механизм для создания воздухонепроницаемого уплотнения. Другие материалы, помещаемые в камеру (например, штативы и датчики), сконструированы из незагрязняющих материалов, таких как нержавеющая сталь или стекло.
Фоновые концентрации формальдегида в пустой камере, вентилируемой при кратности воздухообмена 1,0 в час, не должны превышать 2 мкг м-3. Температура камеры поддерживается на уровне 23±1°С на протяжении 96-часовых испытаний. Влажность воздуха в камере должна поддерживаться на уровне 50±10% RH. Величина RH воздуха камеры должна быть почти эквивалентной величине RH приточного воздуха. Влажность может регулироваться путем контроля влажности приточного воздуха, как описано выше.
Измерения фоновых параметров камеры выполняются на регулярной основе. Фоновый уровень содержания альдегидов должен определяться, как минимум, перед каждым третьим использованием камеры. Содержащие альдегиды образцы должны подбираться так, чтобы они обеспечивали нижний уровень количественного определения, равный по меньшей мере 2 мкг м-3 для формальдегида.
Кондиционированные образцы берутся непосредственно из устройства кондиционирования (10 дней в контролируемых условиях: 23±2°С и 50±10% RH) и помещаются в чистую испытательную камеру при минимальном времени контакта образца с воздухом лаборатории. Обычно, это время не должно превышать 15 минут. В прямоугольной камере с ровными поверхностями образец может быть помещен прямо на дно камеры без дополнительной опоры. В горизонтально ориентированной цилиндрической камере проволочный штатив используется для размещения образца поблизости от средней точки камеры. Проволочный штатив также может быть использован в прямоугольной камере. Должно иметься достаточное пространство для свободной циркуляции воздуха в камере вокруг открытых поверхностей образца. Коэффициент загрузки образцами составляет 0,3-0,7 м2 м-3.
Утечка воздуха из камеры определяется немедленно после загрузки кондиционированного образца для испытаний. Это определение выполняется путем измерения объемного расхода на выходе из камеры и сравнения полученной величины со скоростью подачи воздуха. Расходомер должен иметь низкий перепад давлений. Пригодными для использования являются пузырьковые расходомеры и ротаметры с низким перепадом давлений. Объемная скорость потока на выходе должна отличаться от объемной скорости потока на входе не более чем на 10% при определении этим способом.
В моменты времени, соответствующие 24 часам и 48 часам, собирают образцы воздуха камеры для анализов формальдегида. Эти первые измерения концентрации формальдегида, при сравнении с соответствующими результатами измерения через 96 часов, могут быть использованы для определения того, остаются ли концентрации формальдегида в камере относительно постоянными или медленно снижаются за время проведения испытаний. Изменения или колебания во времени, выходящие за пределы нормально ожидаемого диапазона значений (например, ±25%), возможно, указывают на то, что режим испытаний был неконтролируемым или на неточность анализа.
Материал проб на формальдегид должен состоять из картриджей, содержащих твердый материал носителя (например, силикагель), обработанный кислым раствором 2,4-динитрофенилгидразина (DNPH) в качестве дериватизирующего реагента. Эти картриджи с образцами должны быть подогреты до комнатной температуры перед использованием.
Объемные скорости подачи образцов регулируются с помощью электронных регуляторов массового расхода, или эквивалентных приспособлений, с точностью ±2% измерительного диапазона, или лучше, способных непрерывно поддерживать величину расхода во время отбора образцов в пределах ±5% от заданного значения. Образцы воздуха камеры отбирают непосредственно из выходного отверстия камеры в вышеупомянутые картриджи для отбора проб через заданные промежутки времени. Общая объемная скорость отбора образцов в любой момент времени не должна превышать 75% от скорости входного потока.
После сбора образцов запечатанные картриджи для отбора проб, представляющих воздух камеры, герметично упаковываются в чистые герметичные контейнеры. Эти контейнеры могут храниться при пониженной температуре в специальном холодильнике или морозильнике. Образцы должны анализироваться как можно быстрее после сбора проб.
На второй стадии картриджи для отбора проб анализируются с использованием инструментальных способов, пригодных для положительной идентификации формальдегида и количественного определения формальдегида с использованием многоточечных калибровочных кривых, полученных при использовании чистых стандартов. Способы обеспечивают достаточную чувствительность и точность для надежного количественного определения индивидуального формальдегида при его концентрации в воздухе камеры 2 мкг м-3 или меньше.
Картриджи для отбора проб анализируют с помощью ВЭЖХ, оборудованного УФ-детектором и аналитической колонкой, обеспечивающей полное разделение в образце гидразонового производного формальдегида от непрореагировавшего DNPH. Аналитические способы для формальдегида должны быть основаны на стандарте ASTM D 5197-97, "Стандартный способ испытаний на формальдегид и другие карбонилсодержащие соединения в воздухе (метод активного пробоотборника)" или эквивалентном способе. Альдегиды, анализиуемые методом ВЭЖХ, определяются количественно на основании многоточечных калибровочных кривых, полученных с использованием гидразоновых производных чистых соединений. Стандарты и образцы анализируются с использованием идентичных способов. По меньшей мере один стандарт анализируется вместе с каждой партией образцов.
Нижний предел количественного определения (LOQ) часто количественно определяется как масса аналита, которая вызывает отклик, в 10 раз превышающий уровень инструментального шума или в 10 раз превышающий стандартное отклонение при повторных анализах стандарта нижнего уровня. Величина нижнего LOQ, превышающая это абсолютное значение, может быть определена с учетом практических соображений. Нижний LOQ для формальдегида равен 2 мкг м-3, или меньше.
Поскольку измерения в камере выполняются, начиная с 11-го дня, и заканчиваются на 14-й день после кондиционирования образца для испытаний (точки отбора проб 24 ч, 48 ч и 96 ч после 10-дневного периода кондиционирования), ожидается, что концентрации в камере будут медленно изменяться со временем. Поэтому для анализа полученных для камеры данных используется уравнение баланса масс в стационарной форме. Коэффициент эмиссии (EF) в мкг м-2 ч-1 для химического вещества при испытаниях в камере рассчитывают по Уравнению 1:
EF=Q×(C-C0)/AC (1)
где С обозначает концентрацию вещества в камере (мкг м-3) и Со обозначает соответствующую концентрацию холостого опыта для носителя или камеры (мкг м-3). Q обозначает объемный расход входного потока (м3 ч-1), представляющий собой измеренную скорость подачи воздуха в камеру. Открытая для контакта расчетная площадь поверхности образца для испытаний в камере, АС (м2), определяется по результатам измерений, выполненных во время приготовления образца. Концентрация в камере в ppb (в пересчете на молярные количества) для индивидуальных VOC (в данном случае, формальдегида) рассчитывается по значениям концентрации в камере (С-С0) в мкг м-3 с использованием Уравнения 2:
Концентрация в камере (ppb)=(С-С0)×24,45/MW (2)
где 24,45, в л/моль, представляет собой молярный объем воздуха в стандартных условиях (давление 1 атм, 25°С). Это значение представляет собой количество формальдегида, высвобождаемого или выделяемого исследуемой композицией после отвердения (т.е., после приготовления образцов и кондиционирования, кондиционированный образец подвергают испытаниям в камере и анализируют образец воздуха камеры на содержание формальдегида, как описано тут). Предусматривается, что количество формальдегида в воздухе камеры, высвобождаемого или выделяемого композицией после отвердения, должно удовлетворять требованиям к уровням концентрации формальдегида, указанным тут, через 96 часа после начала испытаний в камере, желательно, через 48 часов после начала испытаний в камере, и более желательно, через 24 часа после начала испытаний в камере.
В соответствии с разными аспектами изобретения, неотвержденные композиции содержат связующие и/или биоциды, причем предпочтительным является включение обоих компонентов. Может быть использовано любое связующее, способное усиливать адгезию композиции к подложке после отвердения, и может быть использован любой биоцид, способный ингибировать рост различных живых организмов при транспортировке и/или хранении композиций. Однако было обнаружено, что определенные коммерчески доступные связующие и биоциды производятся с использованием формальдегида или были способны выделять формальдегид сами по себе, в результате включения в композиции других компонентов (например, в процессе производства или при хранении), или во время отверждения. Так, в одном аспекте, изобретение предусматривает отвержденные композиции, не содержащие формальдегида, которые, желательно, готовятся с использованием не содержащих формальдегида связующих, не содержащих формальдегида биоцидов, и которые, предпочтительно, содержат как такие связующие, так и биоциды.
Связующие, биоциды и другие компоненты, не содержащие формальдегида, могут быть идентифицированы путем использования следующего протокола. Примерно 1 грамм тестируемого компонента добавляют к 10 мл воды во флаконе с 20 мл свободного пространства, и флакон после этого перемешивают. Смесь герметично закрывают и нагревают при 60°С в течение 30 минут. Жидкость, подвергнутую обработке при 60°С, затем помещают во флакон с 20 мл свободного пространства и добавляют деионзированную воду (Dl) до общего объема 10 мл. Затем добавляют в каждый флакон 1 мл реагента о-(2,3,4,5,6-пентафторбензил)гидроксиламина (PFBOA) (0,020 г в 100 мл D1 воды) вместе с 3 г NaCl и флакон укупоривают. Флакон встряхивают (500 об.хв.) при 60°С в течение 30 минут, и 1 мл содержащего PFBOA-альдегид газа из свободного пространства анализируют и сравнивают со стандартами. Стандартный раствор формальдегида доступен от фирмы Sigma-Aldrich (ACS реагент, 37% мас. в воде). В таблице ниже приведены рабочие условия ГХ/МС (GC/MS) и автоматического дозатора проб газа из свободного пространства, используемых для проведения испытаний компонентов:
| Таблица | |
| ГХ/МС | |
| Колонка | РТЕ-5™ фирмы Speico (Bellfonte, USA), капиллярная колонка из кварцевого стекла 30 м × 0,25 мм × 0,25 мкм толщины пленки |
| Температура печи | 60°С (2 мин) → 7°С/мин → 150°С → 15°С/мин → 220°С |
| Газ-носитель | He, 16 psi (110 кПа) |
| Температура ввода пробы | 200°С |
| Напряжение ионизации | 70 эВ |
| Температура источника ионов | 200°С (ионизация электронами (El)), 150°С (химическая ионизация отрицательных ионов (NCl)) |
| Газ для химической ионизации (Cl) | Изобутан (чистота 99,99%) |
| Автоматический дозатор проб газа из свободного пространства | |
| Температура иглы | 120°С |
| Время нагнетания | 1 мин |
| Температура перемещения | 180°С |
| Давление Не | 20 psi (138 кПа) |
| Температура термостатирования | 60ºС |
| Время термостатирования | 60 мин |
| Время ввода пробы | 0,08 мин |
Время удержания для PFBOA формальдоксимов составляет 6,47 и определяемые методом SIM (избирательная ионная регистрация) ионы при электроной ионизации (El) имеют массу 181 и 195, и при химической ионизации отрицательных ионов (NCl) - 181, 205 и 225. Для связующего, биоцида и других компонентов, которые не должны содержать формальдегида, количество формальдегида, высвобождаемого или выделяемого компонентом, имеет значение ниже по меньшей мере примерно 250 мкг м-1, желательно, ниже примерно 100 мкг м-1, более желательно, ниже примерно 50 мкг м-1.
Любое из ряда связующих может быть пригодным для использования в различных аспектах изобретения само по себе или в комбинациях, обеспечивающих получение не содержащих формальдегида отвержденных композиций по настоящему изобретению, включая, например, винил-, акрил- и стиролсодержащие соединения, их полимеры или сополимеры, и крахмалы. Иллюстративные примеры связующих, которые могут быть пригодными для использования, включают, без ограничений, поливинилацетаты, поливиниловые спирты, (мет)акриловые полимеры (например, поливинилакриловые), этиленвинилацетатные полимеры, винилхлоридные полимеры, стиролакриловые полимеры, полистиролы, полиакриламиды, стиролбутадиен, природные и синтетически крахмалы (включая желатинированные крахмалы) и казеин. Латексные связующие являются предпочтительными связующими и, более предпочтительно, имеют форму эмульсий (дисперсии). Примеры пригодных латексных связующих включают этиленвинилацетатные или поливинилацетатные эмульсии. Иллюстративными примерами предпочтительных полимерных латексных эмульсий для использования по настоящему изобретению, которые также не содержат формальдегида, являются RayVace® 45030 (Specialty Polymers, Inc.) и Fullatex PD0722A (H.B.Fuller Co.).
Связующее может быть включено в неотвержденные композиции в любом количестве, пригодном для обеспечения желательной степени адгезии композиций к подложке (например, стеновой плите) после отвердения. Количество связующего в неотвержденной композиции, желательно, может составлять от примерно 0,1% мас. до примерно 15% мас., более желательно, от примерно 0,5% мас. до примерно 10% мас., и предпочтительно, от примерно 1% мас. до примерно 8% мас. композиции.
Биоциды, пригодные для использования в композициях по настоящему изобретению, ингибируют рост различных живых организмов, включая плесень/гниль, грибы, дрожжи, водоросли и бактерии во время транспортировки и/или хранения готовых к употреблению композиций по настоящему изобретению. Таким образом, и в качестве примера, биоциды могут включать антимикробные агенты, противогрибковые агенты, антибактериальные агенты и т.п.
Хотя любой из ряда биоцидов может быть использован сам по себе или в комбинациях для получения не содержащих формальдегида отвержденных композиций по настоящему изобретению, желательно, используется один или несколько не содержащих формальдегида биоцидов. Из них предпочтительными являются изотиазолиноны и еще более предпочтительными являются изотиазолин-3-оны. При использовании изотиазолинонов предпочтительными являются содержащие C1-C8 фрагмент, причем наиболее предпостительными являются метилизотиазолинон, бензилизотиазолинон, октилизотиазолинон и их смеси. Кроме того, хотя это не обязательно, желательно также, чтобы изотиазолиноны были негалогенированными.
Иллюстративные примеры пригодных изотиазолинон-содержащих биоцидов, не содержащих формальдегида, включают изотиазолин-3-оны, такие как 1,2-бензизотиазолин-3-он, доступный как Proxel® GXL или Proxel® CRL (ARCH Chemicals), Nalcon® 200 (Naico), Canguard™ BIT (Dow Chemical), Rocima™ ВТ IS (Rohm & Haas), Nuosept® 498 (International Specialty Products); Acticide® 45 и Acticide® OTW (октилизотиазолинон; Acticide OTW поставляется в виде водной дисперсии с нулевым содержанием VOC) (Acti-Chem); Acticide® B10/B20 и Acticide® BW10/BW20 (бензизотиазолинон; Acticide® BW10/BW20 имеет нулевое содержание VOC) (Acti-Chem); Acticide® CT и Acticide® LG (водные смеси хлорированные и нехлорированные изотиазолиноны с нулевым содержанием VOC) (Acti-Chem); и Acticide® MBS (смеси 1,2-бензизотиазолин-3-она и 2-метил-4-изотиазолин-3-она) (Acti-Chem).
Дополнительные изотиазолин-3-оны включают 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-он, 2-метил-4-изотиазолин-3-он и их смеси, причем такие смеси доступны как Kathon™ LX (Rohm & Haas), Mergal® K14 (Troy Chemical), и Amerstat® 251 (Drew Chemical). Другим пригодным изотиазолин-3-оном является 2-н-октил-4-изотиазолин-3-он, доступный как Kathon™ 893 (Rohm & Haas).
Другие пригодные не содержащие формальдегида биоциды включают 1-гидрокси-2(1Н)-пиридинтион цинка, доступный как Zink Omadine® (ARCH Chemicals), который, предпочтительно, может быть использован с оксидом цинка, Skane® M-8 (Rohm & Haas), и 2-(4-тиазолил)бензимидазол, доступный как Metasol® TK-100 (LanXess).
Желательно, композиции могут включать один или несколько биоцидов такого типа и в таком количестве, которые позволяют получить неотвержденные композиции с грибостойкостью по меньшей мере примерно 2 (11-39 колоний в среднем), более предпочтительно, с грибостойкостью по меньшей мере примерно 1 (<10 колоний в среднем), и наиболее предпочтительно, с грибостойкостью по меньшей мере примерно 0 (0 колоний в среднем). Для испытаний на грибостойкость требуется следующее оборудование: оптический микроскоп, 2-недельные скошенные пластинки из картофельного агара с декстрозой (PDA), стерилизованная вода в 100 мл бутылках, гемоцитометр и пластиковые петли. Для испытаний на грибостойкость каждого штамма (A. Niger и A. Oryzae) должна использоваться следующая процедура по стерильной методике. Пипеткой переносят 4 мл стерилизованной деионизированной (Dl) воды на каждую из 2 скошенных агаровых пластинок. Расшевеливают споры на поверхности агара пластиковой петлей. Повторяют для всех исследуемых скошенных пластинок. Перемешивают все скошенные пластинки в течение примерно 20 секунд смесителем с сенсорным управлением до суспендирования. Добавляют инокулят к стерилизованной Dl воде в 100 мл бутылках с помощью одноразовой пипетки на 1 мл и энергично встряхивают. Помещают одну каплю разведения на наклонную плоскость гемоцитометра и подсчитывают споры с помощью опорной сетки под оптическим микроскопом. Доводят до требуемой концентрации (100±20 клеток под всей клеткой (1×106 клеток на мл)) дополнительным количеством воды или инокулята. В пустую бутылку от стерилизованной воды добавляют требуемый объем (1 куб.см на каждый контейнер емкостью 1/2 пинты (0,236 л)) каждого штамма и энергично встряхивают. Прибавляют аликвоту 1 мл суспензии к 100 граммам композиции, перемешивают с помощью стерилизованного деревянного депрессора, делают мазок на PDA пластинке, и помещают пластинки в термостат, установленный на 37°С. Делают мазок инокулятом на пластинке из триптиказно-соевого агара (TSA) для проверки стерильности. Высевают через 24 ч, 48 ч и 7 дней. Пересевают через 7 дней и высевают через 48 ч. Считывают пластинки через 3-5 дней после высевания.
Предпочтительно, композиции могут дополнительно включать один или несколько биоцидов такого типа и в таком количестве, которые обеспечивают получение неотвержденных композиций с бактериальной стойкостью по меньшей мере примерно 3 (40-100 колоний в среднем), более предпочтительно, с бактериальной стойкостью по меньшей мере примерно 2 (11-39 колоний в среднем), и наиболее предпочтительно, с бактериальной стойкостью по меньшей мере примерно 1 (<10 колоний в среднем).
Для испытаний на бактериальную стойкость необходимо следующее оборудование: спектрофотометр, 24-часовые скошенные триптиказно-соевые (TSA) агаровые пластинки, стерилизованная деионизированная (Dl) вода в 100 мл бутылочках, пробирки, пластиковые петли и металлические петли. Спектрофотометр должен быть прогрет в течение более 20 минут на требуемой длине волн (650-900 нм). Калибруют спектрофотометр на нуль (пустая ячейка). Заполняют ячейку стерильной водой, очищают наружную поверхность ячейки и калибруют спектрофотометр на 100% светопропускание. Для испытаний на бактериальную стойкость должна быть использована следующая процедура по стерильной методике. Переносят пипеткой 4 мл стерилизованной Dl воды на каждую из 4 скошенных пластинок (Р. aeruginosa, E. aerogenes, E. coli и В. subtilus), Расшевеливают споры на поверхности агара стерилизованной пластиковой петлей. Повторно стерилизуют петлю и повторяют для всех скошенных пластинок. Перемешивают скошенные пластинки смесителем с сенсорным управлением до суспендирования (примерно 20 секунд). Прибавляют разные инокуляты в каждую из четырех стерилизованных бутылок на 100 мл с помощью одноразовой пипетки на 1 мл. Энергично встряхивают каждую бутылку. Помещают образец в чистый флакон и проверяют коэффициент пропускания образца (пригодный диапазон значений светопропускания составляет от примерно 85% до примерно 88% при требуемой концентрации, равной 1×106 клеток на мл). Доводят до требуемой концентрации (1×106 клеток на мл) дополнительным количеством воды или инокулята. Эти стадии должны повторяться для каждого исследуемого штамма. В пустую бутылку от стерилизованной воды прибавляют требуемый объем (1 куб.см на каждый контейнер емкостью 1/2 пинты (236 мл)) каждого штамма и энергично встряхивают. Затем прибавляют 1 мл аликвоту суспензии к 100 граммам композиции и перемешивают с помощью стерилизованного деревянного депрессора. Делают мазок на TSA пластинке и помещают пластинки в термостат, установленный на 24°С. Делают мазок инокулятом на пластинке из триптиказно-соевого агара (TSA) для проверки стерильности. Высевают на TSA через 24 ч, 48 ч и 7 дней. Пересевают через 7 дней и высевают через 48 ч. Считывают пластинки через 1 или 2 дня после высевания.
Обычно, описанные выше характеристики могут быть получены путем включения одного или нескольких биоцидов, предпочтительно, изотиазолинонов, описанных тут, в количестве, составляющем от примерно 0,01% мас. до примерно 5% мас., предпочтительно, от примерно 0,1% мас. до примерно 3% мас., и наиболее предпочтительно, от примерно 0,2% мас. до примерно 2% мас., от композиции.
Композиции по настоящему изобретению дополнительно включают наполнитель. Примеры наполнителей, пригодных для включения в композицию, включают один или несколько материалов из известняка, доломита, карбонат кальция-магния, карбонат кальция, сульфат кальция дигидрат или сульфат кальция полугидрат. Типы и количество используемых наполнителей будут зависеть от типа изготавливаемой композиции. Если изготавливаемая композиция относится к типу высыхающих, наполнитель, желательно, включает карбонат кальция, сульфат кальция дигидрат или их смеси, предпочтительно, в количестве, составляющем от примерно 20% мас. до примерно 95% мас., и дополнительно по существу не содержит (не более примерно 5% мас., предпочтительно, не более примерно 3% мас., и более предпочтительно, не более примерно 1% мас.) сульфата кальция полугидрата, от веса композиции. В композициях отверждающегося типа наполнитель желательно включает сульфат кальция полугидрат, предпочтительно, в количестве, составляющем от примерно 40% мас. до примерно 90% мас. композиции, и может дополнительно включать, например, карбонат кальция и сульфат кальция дигидрат, предпочтительно, в количестве, составляющем от примерно 0,1% мас. до примерно 30% мас., все от веса композиции.
Композиции отверждающегося типа по настоящему изобретению желательно содержат замедлитель схватывания. Как понятно по названию, этот компонент ингибирует реакцию между сульфатом кальция полугидратом и водой в процессе производства и при хранении композиций отверждающегося типа. Замедлители схватывания могут быть использованы индивидуально или в комбинациях, при условии, что ни индивидуальный замедлитель, ни используемая комбинация замедлителей не выделяет или не образует формальдегид после отвердения.
Замедлители схватывания хорошо известны специалистам и может быть использован любой замедлитель схватывания, способный задерживать отверждение композиции. Замедлитель схватывания может содержать органические или неорганические материалы. Иллюстративными примерами пригодных органических материалов являются лимонная кислота, белковые замедлители (например, доступные от фирмы Industrial SUMA, Brazil) или их смеси. Иллюстративными примерами неорганических материалов являются не содержащие кальция фосфаты. Предпочтительно, количество замедлителя схватывания в неотвержденной композиции может составлять от примерно 0,01% мас. до примерно 10% мас., и более предпочтительно, от примерно 0,5% мас. до примерно 5% мас. от композиции.
Еще одним компонентом композиций по настоящему изобретению является вода. Квалифицированные специалисты знают о количестве воды, которое желательно должно присутствовать в композициях. Обычно, в отверждаемой композиции количество воды должно быть достаточным для реакции с присутствующим в ней количеством сульфата кальция полугидрата, при добавлении некоторого дополнительного количества воды для обеспечения, в комбинациях с другими присутствующими ингредиентами, желательной удобоукладываемости композиции. В композициях высыхающего типа количество воды также должно быть таким, которое в комбинациях с другими присутствующими в них компонентами обеспечивает желательную удобоукладываемость композиции. В этом отношении количество воды может меняться, но, желательно, она присутствует в количестве, обеспечивающем вязкость композиции, желательно, в интервале значений от примерно 10000 сП до примерно 80000 сП, и более желательно, от примерно 20000 сП до примерно 60000 сП.
Композиции отверждающегося типа также требуют добавления ускорителя схватывания непосредственно перед использованием. Этот компонент, как понятно по его названию, аннулирует ингибирующий эффект замедлителя схватывания на реакцию сульфата кальция полугидрата и воды и обеспечивает возможность протекания отверждения. Могут быть использованы один или несколько ускорителей схватывания, при условии, что ни индивидуальный ускоритель, ни комбинация ускорителей не выделяет и не образует формальдегида после отвердения.
Ускорители схватывания хорошо известны специалистам, и может быть использован любой ускоритель схватывания, способный помочь в инициировании отверждения композиции. Иллюстративные примеры пригодных ускорителей схватывания включают, например, соли цинка или сульфатные соли. Ускоритель схватывания может быть включен в композицию в различных количествах, но, желательно, достаточных для обеспечения инициирования и завершения отверждения композиции. Предпочтительно, количество ускорителя схватывания в неотвержденной композиции может составлять от примерно 0,1% до примерно 10% мас., более предпочтительно, от примерно 0,1% мас. до примерно 2% мас. от композиции. В отсутствие этого компонента композиции отверждающегося типа по настоящему изобретению могут быть использованы как композиции высыхающего типа.
Другие добавки, как будет понятно рядовому специалисту в данной области техники, также могут быть включены в композиции по изобретению. Например, в тех случаях, когда важен вес состава, может быть использован легковесный наполнитель. Иллюстративные примеры пригодных легковесных наполнителей включают перлит или вспученный перлит. Использование вспученного перлита в легковесном составе для заделки швов описано в патенте США 4454267. Поскольку вспученный перлит имеет много трещин и изломов, предпочтительно, проводят предварительную обработку этого материала в соответствии с описанием патента США 4525388, так чтобы вес материала не увеличивался вследствие абсорбции воды под действием капиллярного эффекта. Предпочтительно, перлит или вспученный перлит составляет от примерно 1% мас. до примерно 20% мас., и более предпочтительно, от примерно 2% мас. до примерно 10% мас., от композиции.
Другие необязательные добавки включают загустители, модификаторы реологии, синтетический полимерный воск, являющийся по меньшей мере частично водорастворимым и твердым при комнатной температуре (как описано в патенте США 6673144), крахмалы, поверхностно-активные вещества, смачивающие агенты, мыла, алкилбензолсульфонаты, пигменты и ингибиторы коррозии. Конечно, включение этих компонентов должно быть основано не только на их благоприятном воздействии на эксплуатационные характеристики композиций, но они также не должны высвобождать или выделять формальдегид в отвержденных композициях. Кроме того, хотя квалифицированные специалисты должны быть способны определить количество каждого необязательного компонента, пригодного для использования в композициях по настоящему изобретению, дополнительные рекомендации, касающиеся некоторых из этих компонентов, приведены в следующих параграфах.
Загустители хорошо известны и частично служат для увеличения вязкости композиций до желательных уровней. Иллюстративными примерами пригодных загустителей, которые могут быть использованы в композициях по настоящему изобретению, являются этилгидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, метилгидроксипропилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, смолы на основе целлюлозы, такие как, например, ксантановая смола, гуммиарабик, альгинаты, пектин и гуаровая смола, и их смеси. В случае использования, предпочтительно, загуститель представляет собой целлюлозный загуститель. Загуститель может присутствовать в любом пригодном количестве, но предпочтительно составляет от примерно 0,05% мас. до примерно 5% мас., и более предпочтительно, от примерно 0,1% мас. до примерно 2% мас., от композиции,
Модификаторы реологии также могут быть включены в композиции по настоящему изобретению с целью модификации текучести композиции. Пригодные реологические агенты включают, например, глины, такие как аттапульгит, сепиолит и каолин. Реологические агенты могут присутствовать в любом пригодном количестве, но это количество, предпочтительно, составляет от примерно 0,1% мас. до примерно 5% мас. от композиции.
Агенты, помогающие уменьшить растрескивание отвержденной композиции, также могут быть включены в настоящее изобретение. Иллюстративные примеры пригодных агенты включают слюду, тальк, серицит, перлит и их смеси. В случае включения этот агент, предпочтительно, составляет от примерно 0,01% мас. до примерно 15% мас., и более предпочтительно, от примерно 0,5% мас. до примерно 8% мас., от композиции.
Синтетический полимерный воск, который является по меньшей мере частично водорастворимым и твердым при комнатной температуре, может быть включен для получения композиции с пониженным уровнем пылящих дисперсных материалов при шлифовании отвержденной композиции. В случае включения в композиции этот компонент может, желательно, присутствовать в количестве, составляющем от примерно 0,1% мас. до примерно 10% мас. от композиции.
Обычно, неотвержденные композиции по настоящему изобретению могут иметь основной рН. В этом отношении, рН композиций желательно составляет от примерно 8 до примерно 12.
Композиции, описанные тут, могут быть изготовлены любым пригодным способом, и такие способы хорошо известны квалифицированным специалистам.
Композиции по настоящему изобретению, описанные тут, пригодны для использования в качестве составов для заделки швов. Такие составы могут быть использованы при чистовой отделке швов стеновых плит в новых строениях и для заделки трещин или отверстий в существующих стенах. Когда желательно заделать швы между стыкуемыми кромками стеновых плит, требующий отделки участок покрывают композицией. Лента для проклейки стыков заделывается композицией в еще влажном состоянии. После высыхания (отверждения) второй слой композиции может быть нанесен на шов. После высыхания композиции сухая композиция может быть подвергнута легкой шлифовке. При необходимости, может быть нанесен третий слой композиции, после промежуточного высыхания и шлифовки шва. Заделка мелких отверстий или дефектов стен может быть осуществлена путем нанесения на них одного или нескольких слоев композиции, высыхания (отверждения) композиции и последующей шлифовки. При заделке швов или дефектов накрывочному слою дают высохнуть и шлифуют для создания гладкой монолитной поверхности стены в целом.
ПРИМЕР
Пример предпочтительного аспекта изобретения приведен ниже.
| Ингредиент | Количество (фунтов) | Сухой вес |
| Карбонат кальция (Hubercarb S-200) | 2523,00 | 77,32% |
| Перлит (Sil Cell 35 ВС) | 405,00 | 12,41% |
| Сепиолит (IMV IGS) | 112,00 | 3,43% |
| Алюмосиликат магния (Min-U-Gel FG) | 70,00 | 2,15% |
| Метилцеллюлоза (Walocel MT) | 21,00 | 0,64% |
| Гидроксиэтилцеллюлоза (Cellosize DCS HV US) | 14,00 | 0,43% |
| Пшеничный крахмал | 4,00 | 0,12% |
| Нитрит натрия | 2,00 | 0,06% |
| Желтый железооксидный краситель | 1,25 | 0,04% |
| Гашеная известь | 1,25 | 0,04% |
| Винилацетатный полимер (RayVace 45030 - 60% твердых веществ) | 154,96 | 2,85% |
| 1,2-Бензизотиазолин-3-он (Nuosept 498) | 16,50 | 0,51% |
| Вода | 2937,44 |
Описанный выше предпочтительный аспект изобретения готовят в качестве образца и кондиционируют, как описано выше, после чего проводят испытания в камере при следующих условиях в камере:
| Параметр | Символ | Единицы измерения | Значение |
| Экспонированный участок продукта | АС | м2 | 0,0225 |
| Объем камеры | V | м3 | 0,067 |
| Коэффициент загрузки | L | м2 м-3 | 0,34 |
| Объемный расход приточного воздуха | Q | м3 ч-1 | 0,067 |
| Скорость воздухообмена | а | ч-1 | 1,00 |
| Температура | Т | °С | 22,9 |
| Относительная влажность | RH | % | 50,8 |
Результаты испытаний на формальдегид для кондиционированного образца в условиях камеры, описанные в предыдущем параграфе (при определении содержания формальдегида в соответствии с ASTM D 5197-97) приведены ниже:
| Вещество | Концентрация в камере (мкг м-3) | Коэффициент эмиссии (мкг м-2 ч-1) |
| 24-ч период испытаний | ||
| Формальдегид | 1.1 | 3.1 |
| 48-ч период испытаний | ||
| Формальдегид | 1.1 | 3.1 |
| 96-ч период испытаний | ||
| Формальдегид | 1.1 | 3.3 |
Все ссылки, включая публикации, патентные заявки и патенты, упоминаемые тут, настоящим включены сюда в качестве ссылок в такой же степени, как если бы для каждой ссылки было индивидуально и конкретно указано, что она включается в качестве ссылки, и она была целиком изложена тут.
Использование терминов в единственном числе (с артиклями "a", "an" и "the") и аналогичных указаний в контексте описания изобретения (особенно в контексте приведенной ниже формулы изобретения) должно истолковываться как охватывающее как единственное, так и множественное число, если иное не было указано тут или однозначно не следует из контекста. Термины "включающий", "имеющий", "предусматривающий" и "содержащий" должны истолковываться как неограничительные термины (т.е., означающие "включая, без ограничений"), если не указано иное. Указание тут диапазонов значений должно восприниматься просто как сокращенный способ указания индивидуально на каждое отдельное значение, входящее в данный диапазон, если тут не будет указано иное, и каждое отдельное значение включено в описание, как если бы оно было индивидуально указано тут. Все описанные тут способы могут быть осуществлены в любом пригодном порядке, если иное не указано тут или однозначно не следует из контекста. Использование любого и всех приведенных тут примеров, или ссылок на образцы (например, "такой как") предназначено только для лучшего описания изобретения и не устанавливает ограничений на объем изобретения, если не будет указано иное. Никакая фразеология в описании не должна истолковываться как указывающая на то, что любой незаявляемый элемент является существенным для практики изобретения.
Тут описаны предпочтительные варианты осуществления данного изобретения, включая наилучший известный авторам способ осуществления изобретения. Изменения этих предпочтительных вариантов осуществления могут быть очевидны рядовым специалистам в данной области техники при прочтении приведенного выше описания. Авторы изобретения ожидают, что квалифицированные специалисты будут использовать такие варианты надлежащим образом, и авторы изобретения предполагают, что изобретение будет применяться на практике иначе, чем конкретно описано тут. Соответственно, данное изобретение включает все модификации и эквиваленты предмета изобретения, изложенного в прилагаемой формуле изобретения, предусматриваемые применимым законодательством. Кроме того, изобретение охватывает любые комбинации вышеописанных элементов во всех их возможных вариантах, если иное не указано тут или однозначно не следует из контекста.
Если иное не будет указано конкретными ссылками или вытекать из контекста, и с учетом того, что некоторые компоненты могут содержать некоторое количество воды, все весовые проценты, указанные тут для компонентов композиций по настоящему изобретению, приводятся от веса композиции до добавления к ней воды.
1. Композиция для использования в качестве состава для заделки швов или дефектов, содержащая воду, наполнитель, включающий один или несколько материалов из карбоната кальция, сульфата кальция дигидрата или сульфата кальция полугидрата, связующее, выбранное из группы, состоящей из винил-, акрил- и стиролсодержащих соединений, полимеров или сополимеров винил-, акрил- и стиролсодержащих соединений, крахмалов, казеина и их смесей, и биоцид, включающий изотиазолинон, при этом кондиционированный образец композиции свободен от формальдегида через 24 ч.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что композиция представляет собой композицию отверждающегося типа, дополнительно содержащую замедлитель схватывания в количестве, составляющем от примерно 0,01 до примерно 10 мас.%, при этом сульфат кальция полугидрат присутствует в количестве, составляющем от примерно 40 до примерно 90 мас.%, а связующее присутствует в количестве, составляющем от примерно 0,1 до примерно 15 мас.%.
3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что композиция представляет собой композицию высыхающего типа, которая, по существу, свободна от сульфата кальция полугидрата, и содержит от примерно 20 до примерно 95 мас.% сульфата кальция дигидрата, карбоната кальция или их смеси, при этом связующее присутствует в количестве, составляющем от примерно 0,1 до примерно 15 мас.%.
4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что связующее свободно от формальдегида.
5. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит биоцид, свободный от формальдегида.
6. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что количество формальдегида, выделяющегося из кондиционированного образца через 24 ч, составляет не более примерно 10 мкг м-3 (13,5 ppb).
7. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что количество формальдегида, выделяющегося из кондиционированного образца через 24 ч, составляет не более примерно 5 мкг м-3 (4,1 ppb).
8. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что количество формальдегида, выделяющегося из кондиционированного образца через 24 ч, составляет не более примерно 2 мкг м-3 (1,6 ppb).
