КЛЕЙ ДЛЯ КОНЕЧНОЙ ОТДЕЛКИ ШВА
ADHESIVE FOR FINAL FINISHING OF SEAM

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] По данной заявке испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США №62/096758, поданной 24 декабря 2014 г. и заявки на патент США 14/840288, поданной 31 августа 2015 г., которая включена в данный документ посредством ссылки в полном объеме.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0002] Настоящее изобретение относится к строительным материалам и способам строительства зданий. В изобретении предлагаются клеевые составы, подходящие для укрепления швов между примыкающими панелями в стеновых и потолочных конструкциях. Также предлагаются способы использования клеевых составов со стыковыми швами, стыковой армированной лентой, стыковой арматурной обшивкой и элементами несущей конструкции.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0003] В строительстве зданий используют различные виды облицовок в виде панелей для формирования внутренних и наружных поверхностей стен и потолков. Как правило, облицовки выполнены в виде плит (также называемых панелями), прикрепленных к элементам несущей конструкции, например, в конструкциях деревянного балочно-стоечного каркаса, известных в данной области техники. Примеры облицовок включают покрытые бумагой гипсовые панели, волокнистые материалы (например, стеклопластик) и т.п. Эти и другие виды плит, как правило, вырезают по соответствующим размерам, а затем прикрепляют к элементам несущей конструкции, например, посредством винтов, гвоздей или т.п. для формирования стеновых секций, образованных из множества плит.
[0004] Между двумя соседними плитами, расположенными в одной и той же плоскости, образуется стыковый шов на вертикальных стенках и горизонтальных потолках. Для окончательной отделки в стык укладывают стыковую армированную ленту вместе с слоем шовного герметика вдоль стыка под лентой, а поверх ленты наносят многослойное покрытие шовного герметика. Некоторые плиты сходятся под углом, например, при формировании угла. Можно использовать армирующий валик замазки, чтобы спрятать угловой стык и защитить угол. Армирующий валик замазки может быть прикреплен непосредственно к плите с использованием крепежных деталей или под прокладку наносят слой шовного герметика, чтобы приклеить армирующий валик замазки к плите. Затем установленное армирование скрывают под множеством слоев шовного герметика, наложенных поверх прокладки. Крепежные детали, используемые для прикрепления плиты к элементам несущей конструкции, также должны быть скрыты под множеством слоев шовного герметика, наложенных поверх них. После высыхания целого ряда наложений шовного герметика полученная поверхность стены может быть отшлифована и окрашена для формирования желаемого однородного и эстетически привлекательного внешнего вида.
[0005] Уровень отделки, описанной выше, может варьироваться. Например, в отношении гипсокартонного листа, в данной области техники допустимо шесть (6) уровней отделки гипсовой панели в диапазоне от нуля (отсутствие обработки вообще) до пятого уровня (самый высокий уровень отделки), в порядке, предусмотренном в документах Ассоциации по производству гипса GA-214 и Американского общества специалистов по испытаниям и материалам («ASTM») С840. Уровень отделки в целом соответствует количеству наложений шовного герметика на стыках, прокладках и крепежных деталях. Третий, четвертый и пятый уровни, как правило, используют для занимаемых помещений внутри зданий. Для домов на одну семью наиболее распространенным для реализации уровнем является уровень 4. Пятый уровень является не часто используемым и обычно требует применения накрывочного слоя шовного герметика по всей поверхности стены.
[0006] Традиционные подходы для отделки стеновых конструкций, описанные выше, не были в полной мере удовлетворительными. Традиционно используемые материалы для отделки стеновых конструкций создают значительную неэффективность в процессе, а также требуют высокого уровня квалификации для эффективного использования. Например, требуется нанесение трех отдельных слоев существующие шовных герметиков на крепежные детали, а также нанесение многослойного покрытия на плоские стыки между плитами в одной и той же плоскости и в угловых стыках. Каждое покрытие должно высыхать отдельно, что приводит к значительному простою в процессе строительства, особенно потому, что обычно не могут проводиться другие строительные работы внутри здания, пока происходит отделка стен. Может потребоваться около дня для высыхания каждого слоя шовного герметика и, как правило, может потребоваться около недели, чтобы установить гипсовую плиту и окончательно обработать плоские швы, крепежные детали и угловые планки для строительства нового типового дома на 2400 квадратных фута (223 квадратных метра) жилой площади (что соответствует приблизительно 10000 квадратных футов (929 квадратным метрам) плит).
[0007] В патентной публикации США US-2014-0083038-А1 описаны шовный герметик и стеновая конструкция, при этом шовный герметик могут наносить только в один слой. Эта система устраняет необходимость наложения многослойного покрытия шовного герметика и уменьшает время, необходимое для монтажа стены.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0008] В настоящем изобретении предлагаются клеевые композиции, используемые при сборке стен во время строительства. В некоторых вариантах реализации изобретения клеевая композиция содержит полимерное вяжущее, наполнитель и загуститель, причем вяжущее выбирают из: полимеров акриловой кислоты, сополимеров акриловой кислоты, алкидов, полиуретанов, полиэфиров, эпоксидов и их комбинации и при этом вязкость композиции находится в диапазоне от 100 до 200 единиц Брабендера и плотность находится в диапазоне от около 7,5 фунтов/галлон (0,8987 кг/л) до около 10 фунтов/галлон (1,198 кг/л). По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения в составе рецептуры клеевой композиции имеется вяжущее, выбранное из группы, содержащей: поливинилацетат (PVAc), поливиниловый спирт (PVOH) и комбинацию поливинилацетата с поливиниловым спиртом. В некоторых вариантах реализации изобретения количество вяжущего составляет от 10% до 40% по массе на твердой основе влажной композиции.
[0009] По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения клеевая композиция содержит наполнитель, выбранный из группы, содержащей: гелеобразующие глины, расслаивающиеся глины и любую их комбинацию.
[0010] В дальнейших вариантах реализации изобретения наполнитель выбран из группы, содержащей: каолиновую глину, глину и любую их комбинацию.
[0011] В некоторых вариантах реализации изобретения наполнитель представляет собой комбинацию каолиновой глины в количестве от 5% до 15% и аттапульгитовой глины в количестве от 0,5% до 1,5% по массе.
[0012] Модификатор реологии может быть выбран из группы, содержащей: гидрофобно модифицированные этоксилированные уретаны (HEUR), гидрофобно модифицированные набухающие в щелочи эмульсии (HASE), терполимеры стирол-малеинового ангидрида (SMAT), гидроксиэтилцеллюлозу (НЕС), этилгидроксиэтилцеллюлозу (ЕНЕС), метилгидроксиэтилцеллюлозу (МНЕС), карбоксиметилцеллюлозу (CMC), гидроксипропилметилцеллюлозу (НРМС), простые эфиры алкилгидроксипропилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, ксантановые камеди, альгинаты, каррагинаны, аравийскую камедь, камедь карайи, трагакантовую камедь, камедь гхатти, гуаровую смолу, камедь рожкового дерева, тамариндовую камедь, камедь семян псиллиума, камедь семян айвы, камедь лиственницы, пектин и его производные, декстраны, гидроксипропилцеллюлозы и любую их комбинацию.
[0013] Некоторые клеевые композиции приготовлены по меньшей мере с одним модификатором реологии на основе гидроксиэтилцеллюлозы и по меньшей мере с одним ассоциативным загустителем на основе полиакрилата.
[0014] Клеевая композиция может дополнительно содержать по меньшей мере один из следующих: красящий агент, вспенивающий агент, противовспенивающий агент, буферный агент, противоосаждающий агент, увлажняющий агент, пластификатор и диспергатор.
[0015] В одном из вариантов реализации изобретения предлагается клеевая композиция, в которой вяжущее представляет собой комбинацию поливинилацетат/ поливиниловый спирт в количестве от 10% до 40% по массе, наполнитель представляет собой комбинацию аттапульгитовой глины в количестве от 0,5% до 1,5% по массе и каолиновой глины в количестве от 5% до 15% по массе, модификатор реологии находится в количестве от 0,01% до 5% по массе, и при этом композиция дополнительно содержит загуститель в количестве от 0,01% до 5% по массе, поверхностно-активное вещество (ПАВ) в количестве от 0,01% до 1% и противовспениватель в количестве от 0,01% до 1%.
[0016] Дальнейшими вариантами реализации изобретения предлагается способ сборки стены, включающий этап монтажа по меньшей мере одного элемента несущей конструкции; с последующим креплением двух гипсовых плит, например, двух гипсовых плит, граничащих по меньшей мере с одной стороны и создания стыкового шва между двумя граничащими гипсовыми плитами; этап покрытия стыкового шва клеевой композицией и наложения по меньшей мере одной из: стыковой армированной ленты или прокладки армирования поверх стыкового шва, покрытого клеем.
[0017] В дальнейших вариантах реализации изобретения данного способа клеевую композицию также наносят на элемент несущей конструкции. В еще дальнейших вариантах реализации изобретения ее могут наносить на обратную сторону стыковой армированной ленты и/или прокладку армирования, которую затем размещают поверх стыкового шва и приклеивают.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0018] На Фиг. 1 проиллюстрировано схематическое изображение модели Максвелла с пружиной и демпфером.
[0019] На Фиг. 2 проиллюстрирован график степеней вязкости в процессе линейного изменения скорости сдвига (слева) и скачка скорости сдвига (справа).
[0020] На Фиг. 3А проиллюстрирован график модуля упругости и модуля потерь при испытании развертки деформации. На Фиг. 3В-3Е проиллюстрированы графики модуля упругости и модуля потерь в ходе испытания развертки по частоте.
[0021] На Фиг. 4 проиллюстрированы результаты отклика различных клеев на внезапный скачок в скорости сдвига со 100 1/с до 0,1 1/с. Проиллюстрирована только вязкость при 0,1 1/с.
[0022] На Фиг. 5 проиллюстрированы результаты измерений модуля упругости и модуля потерь, полученные в ходе испытания развертки деформации и соответствующие линейной упруго-вязкой области в Таблице 3.
[0023] На Фиг. 6 проиллюстрированы значения модуля упругости и модуля потерь при 10 Гц, полученные в ходе испытания развертки по частоте (Таблица 3).
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0024] Настоящее изобретение содержит клеевую композицию, используемую в процессе отделки швов для прикрепления и для укладывания стыковой армированной ленты, прокладки и/или материала других типов, чтобы скрыть стыковый шов. Этот клей совместим с большим разнообразием шовных герметиков и систем монтажа стен, включая такие шовные герметики и стеновые конструкции, как предложенные в патентной публикации США US-2014-0083038-А1.
[0025] Клеевая композиция составлена так, чтобы передать уникальные физические свойства, предназначенные для обеспечения реологического контроля, как предел текучести флюида, который является как полутвердым, так и жидким материалом в зависимости от условий напряжения сдвига, уникального свойства влажной клейкости в процессе монтажа, долгого времени выдержки для исполнения реального пригодного для работы диапазона рабочих параметров в процессе монтажа, при этом данный клей обеспечивает характерную особенность быстрого высыхания после монтажа.
[0026] Клей обеспечивает результативный и эффективный монтаж в случае, если нанесен на предназначенную поверхность с использованием любых разнообразных способов, используемых в строительных работах, например, кисти, валика, спрея или другого механического устройства или инструмента, например, автоматического ленточного инструмента или ручных дозаторных устройств (обычно называемых «банджо» или дозаторное устройство для нанесения покрытия).
[0027] Согласно некоторым предпочтительным вариантам реализации настоящего изобретения может применяться устройство механического ленточного инструмента, предназначенное для точного дозирования клея, равномерно распределяемого по стыковой армированной ленте. Другие способы и инструменты для нанесения клея на стену также могут использоваться.
[0028] Клей действует так, чтобы механически соединить или связать стыковую армированную ленту с прилегающими гипсовыми панелями поверх стыкового шва для противодействия физическому разделению. Клей также помогает стыковой армированной ленте обеспечивать, отчасти, трещиностойкую систему соединения посредством более эффективного равномерного распределения напряжений через стыковый шов. Влажный нанесенный клей преобразуется в твердую пленку посредством испарения воды.
[0029] Варианты реализации изобретения включают несколько составов на клеевой основе, которые можно распределять посредством инструмента(ов). В предпочтительных вариантах реализации настоящего изобретения стабильное низкое напряжение предела текучести флюида передает гистерезисное свойство. Клей обладает желательной разверткой деформации, которая передает реологическое поведение от флюида, разжижающегося при сдвиге с быстрым восстановлением до полутвердого состояния. Клеевая композиция представляет собой латексную дисперсию на водной основе с низким содержанием твердых веществ и высокой степенью сжатия.
[0030] Клей передает некоторые другие физические свойства и обеспечивает значительное время открытой выдержки клея и удобство в работе в течение 30 минут или более для обеспечения удобного монтажа в типовых условиях строительства, при этом в случае, если клей наносят после операции с лентой, то он высыхает или затвердевает через около 10 минут или менее после монтажа. Преимущество, обеспечивающее свойство быстрой сушки/ отверждения, позволяет быстрее завершить систему отделки швов.
[0031] Клей обладает стойкостью к размягчению или повторному эмульгированию при повторном увлажнении водой и/или другими материалами на водной основе.
[0032] Клеевой состав действует как связывающий агент или связывающий клей и эта композиция также подходит для применения на поверхностях, незащищенных от повышенной влажности.
[0033] Клей могут наносить на элементы несущей конструкции, чтобы минимизировать количество крепежных деталей, используемых для подвешивания плиты. Клей также можно использовать, чтобы облегчить наложение стыковой армированной ленты и прокладки армирования. В некоторых вариантах реализации изобретения клей наносят на обратную сторону стыковой армированной ленты, которую затем размещают поверх и приклеивают к стыковому шву двух смежных плит. В других вариантах реализации изобретения клей наносят на обратную сторону прокладки армирования, которую затем размещают поверх и приклеивают к стыковому шву двух смежных плит.
[0034] Клей могут наносить посредством любой стыковой армированной ленты или прокладки армирования, включая те, которые содержат, состоят из или состоят в основном из бумажного покрытия, содержащего не разбухающий материал покрытия из синтетической бумаги, и подложки. Например, материал покрытия может быть ламинированным для прочности, стойкости к ржавчине материалом, выполненным с возможностью придания высококачественного долгосрочного углового стыкового армирования, которое превышает минимальные эксплуатационные требования, установленные в стандарте ASTM С1047-10а (Стандартная спецификация комплектующих изделий для гипсокартона и гипсокартонной обшивки, служащей основанием под штукатурку) для трещиностойкости и сколов, в результате чего вершина угла остается прямой в процессе нормального движения и/или перемещении здания и ежедневном износе. В некоторых вариантах реализации изобретения подложка содержит металл, например, оцинкованную сталь и/или другой материал подложки, имеющий вышеуказанные желательные свойства, включая, композитную слоистую структуру, слоистую бумагу, термопластик, отверждаемую пластмассу, углеродное волокно, полиэфир, поликарбонат, полиолефиновое волокно, натуральное или синтетическое волокно, тканый материал т.п.
[0035] В другом аспекте настоящим изобретением предлагается способ обработки стеновой конструкции двух смежных плит, соединенных посредством стыка. Способ включает, состоит из или состоит в основном из этапа закрепления ленты для заклейки швов посредством клея на стеновой плите и этапа нанесения по меньшей мере одного слоя композиции шовного герметика поверх ленты для заклейки швов.
[0036] Клей содержит полимерное вяжущее, наполнитель и загуститель. Подходящие вяжущие выбраны из: полимеров акриловой кислоты, сополимеров акриловой кислоты, алкидов, полиуретанов, сложных полиэфиров, эпоксидов и их комбинаций.
[0037] Особенно предпочтительные вяжущие содержат поливинилацетат (PVAc), поливиниловый спирт (PVOH) и комбинацию поливинилацетата с поливиниловым спиртом.
[0038] В некоторых вариантах реализации изобретения вяжущее в целом может быть любой подходящей пленкообразующей смолой (или ее комбинацией), способной образовывать твердую пленку и закреплять твердые материалы на поверхности, на которую нанесена композиция шовного герметика. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения вяжущее может быть полимером акриловой кислоты и/или сополимером акриловой кислоты. В некоторых вариантах реализации изобретения вяжущее находится в форме водной эмульсии с подходящей латексной эмульсионной средой включая, но не ограничиваясь только ими: акрилы, например, виниловые акрилы и стиролизированные акрилы. В некоторых вариантах реализации изобретения подходящие вяжущие материалы содержат акриловый латекс, винил-акрил, винилацетат, полиуретан и/или их комбинации.
[0039] Вяжущее может содержаться в клеевой композиции в любом подходящем количестве. Например, вяжущее может содержаться в количестве от около 5 мас. % до около 100 мас. % по массе (на твердой основе) влажной композиции, например, от около 10 мас. % до около 50 мас. %, от около 10 мас. % до около 40 мас. %, от около 20 мас. % до около 50 мас. %, от около 20 мас. % до около 80 мас. %, от около 30 мас. % до около 70 мас. %, от около 40 мас. % до около 60 мас. % и т.д.
[0040] Подходящие вяжущие содержат по меньшей мере одно из следующих вяжущих или комбинацию по меньшей мере двух из таких вяжущих, имеющихся у Celanese, Inc.: RESYN 107 (поливинилацетат/ декстрин), DUR-O-SET Е-130 (поливинилацетат/ поливиниловый спирт), RESYN SB-321 (поливинилацетат/ гидроксиэтилцеллюлоза (НЕС)), TurCOR 3025 (поливинилацетат/ поливиниловый спирт). Другие подходящие вяжущие, включая SELVOL 09-325 (поливиниловый спирт) и SELVOL 21-205 (поливиниловый спирт), имеются у Sekisui, Inc.
[0041] Клей содержит по меньшей мере один наполнитель. Подходящие наполнители содержат глиняные наполнители. Подходящие глиняные наполнители содержат гелеобразующие глины, расслаивающиеся глины и любую их комбинацию. Подходящие гелеобразующие глины содержат аттапульгитовую глину. Подходящие расслаивающиеся глины содержат каолиновую глину. В некоторых вариантах реализации изобретения используют только гелеобразующую глину. В других вариантах реализации изобретения используют только расслаивающуюся глину. В дальнейших вариантах реализации изобретения используют комбинацию по меньшей мере одной гелеобразующей глины и по меньшей мере одной аттапульгитовой глины.
[0042] Общее количество глины в клеевом составе варьируется. В некоторых вариантах реализации изобретения может содержаться вплоть до около 40 мас. % глины. В некоторых вариантах реализации изобретения глина может присутствовать, например, в количестве вплоть до около 35 мас. %, вплоть до около 30 мас. %, вплоть до около 25 мас. %, вплоть до около 20 мас. %, вплоть до около 15 мас. %, вплоть до около 10 мас. %, вплоть до около 5 мас. %, или вплоть до около 1 мас. %, добавленном в расчете на массу влажной композиции. Каждое из вышеупомянутых предельных значений может иметь нижнюю границу, например, в диапазоне от 1 мас. %, 5 мас. %, 10 мас. %, 15 мас. %, 20 мас. %, 25 мас. %, 30 мас. %, или 35 мас. %, соответственно.
[0043] В некоторых вариантах реализации изобретения глина представляет собой каолиновую глину. В других вариантах реализации изобретения глина представляет собой аттапульгитовую глину. В дальнейших вариантах реализации изобретения глина представляет собой комбинацию каолиновой глины и аттапульгитовой глины. Общее количество глины может находиться в диапазоне 1-40 мас. %, 1-30 мас. % или 1-20 мас. %. Общее количество каолиновой глины может находиться в диапазоне 5-30 мас. %, 5-20 мас. % или 5-15 мас. %. Общее количество аттапульгитовой глины может находиться в диапазоне 1-10 мас. %, 1-5 мас. %, 1-2.5 мас. % или 0,5-1,5 мас. %.
[0044] Клеевой состав дополнительно содержит модификатор реологии. Подходящие модификаторы реологии содержат, но не ограничиваются только ими: целлюлозный и ассоциативный загустители, включая, но не ограничиваясь только ими: гидрофобно модифицированные этоксилированные уретаны (HEUR), гидрофобно модифицированные набухающие в щелочи эмульсии (HASE) и терполимеры стирол-малеинового ангидрида (SMAT) и/или их комбинации. Типовые целлюлозные модификаторы реологии содержат, но не ограничиваются только ими: простые эфиры целлюлозы, например, гидроксиэтилцеллюлозу (НЕС), этилгидроксиэтилцеллюлозу (ЕНЕС), метилгидроксиэтилцеллюлозу (МНЕС), карбоксиметилцеллюлозу (CMC), гидроксипропилметилцеллюлозу (НРМС), и/или другие простые эфиры целлюлозы, имеющие молекулярную массу между около 1000 и 500000 дальтон, например, простые эфиры алкилгидроксипропилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, а также ксантановые камеди, альгинаты натрия и другие соли альгиновой кислоты, каррагинаны, аравийскую камедь (смешанные соли аравийской кислоты), камедь карайи (ацетилированный полисахарид), трагакантовую камедь (сложную смесь кислых полисахаридов), камедь гхатти (соль кальция и магния сложного полисахарида), гуаровую камедь (неразветвленный галактоманнан) и ее производные, камедь бобов рожкового дерева (разветвленный галактоманнан), смолу тамаринда, камедь семян подорожника, камедь семян айвы, камедь лиственницы, пектин и его производные, декстраны и гидроксипропилцеллюлозы или любую их комбинацию.

[0045] Модификатор реологии может содержаться в любом подходящем количестве, например, для достижения желаемой вязкости. В некоторых вариантах реализации изобретения модификатор реологии содержится в количестве от около 0,01% до около 15%, по массе влажной композиции, например, от около 0,01% до около 10%, от около 0,01% до около 5%, от около 0,1% до около 5%, от около 0,1% до около 3%, от около 0,1% до около 2% или от около 0,1% до около 1%. Шовный герметик, как правило, содержит от около 0,01 мас. % до около 10 мас. %, около 0,1 мас. % до около 5,0 мас. % и/или около 0,10 мас. % до около 3,0 мас. % целлюлозного загустителя. Типовой гидроксиэтилцеллюлозный модификатор реологии содержит NATROSOL (Ashland, Inc.).

[0046] Клеевая композиция может дополнительно содержать ассоциативный загуститель. Такие подходящие ассоциативные загустители содержат кислотные акрилатные сополимеры (перекрестно-сшитые) этилакрилата и метакриловой кислоты и акриловые терполимеры (перекрестно-сшитые) этилакрилата, метакриловой кислоты и неионного уретанового поверхностно-активного мономера. Клеевая композиция может содержать от около 0,01 мас. % до около 10 мас. %, от около 0,01 мас. % до около 5 мас. %, от около 0,1 мас. % до около 5,0 мас. % и/или около 0,1 мас. % до около 3 мас. % ассоциативного загустителя. Используемые ассоциативные загустители содержат гидрофобно модифицированный перекрестно-сшитый полиакрилатный порошок, продаваемый под торговым наименованием CARBOPOL (Lubrizol, Inc.).
[0047] В некоторых вариантах реализации изобретения клеевая композиция содержит по меньшей мере один модификатор реологии на основе гидроксиэтилцеллюлозы и по меньшей мере один ассоциативный загуститель на основе полиакрилата. В некоторых вариантах реализации изобретения клеевая композиция содержит по меньшей мере один модификатор реологии на основе гидроксиэтилцеллюлозы в количестве от 0,01 до 20 мас. % и по меньшей мере один ассоциативный загуститель на основе полиакрилата в количестве от 0,01 до 20 мас. %.
[0048] Клеевая композиция также содержит по меньшей мере одно ПАВ. Например, в некоторых вариантах реализации изобретения ПАВ может иметь гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ) от около 3 до около 20, например, от около 4 до около 15 или от около 5 до около 10. ПАВ может присутствовать в любом подходящем количестве, например, от около 0,001% до около 15% по массе влажной композиции, например, от около 0,001% до около 10%, от около 0,001% до около 5%, или от около 0,01% до около 0,5%.
[0049] Клеевая композиция может дополнительно содержать по меньшей мере один диспергатор. Подходящие диспергаторы включают диспергаторы на основе аминов, например, многофункциональный амин, продаваемый под торговым наименованием AMP (Angus, Inc.).
[0050] Клеевая композиция может дополнительно содержать по меньшей мере один смачиватель. В ней могут содержаться любые подходящие смачиватели, такие как, например, производные сорбита, многоатомные спирты, включая, но не ограничиваясь только ими: гликоли, например, этиленгликоль, диэтиленгликоль (DEG), триэтиленгликоль, пропиленгликоль, дипропиленгликоль и/или трипропиленгликоль, глицерин или любая их комбинация. В случае, когда смачиватели содержатся в композиции, они могут присутствовать в количестве от около 0,001% до около 15% по массе влажной композиции, например, от около 0,001% до около 10%, от около 0,01% до около 5%, или от около 0,001% до около 3%.
[0051] Уровень рН клеевой композиции находится в диапазоне от около 7,0 до около 12. В некоторых вариантах реализации изобретения уровень рН клеевой композиции находится в диапазоне от около 8,0 до около 12. В некоторых вариантах реализации изобретения уровень рН клеевой композиции находится в диапазоне от около 9,0 до около 12.
[0052] В клеевой композиции могут использовать разнообразные основные материалы для регулирования уровня рН по мере необходимости. Такие основные соединения содержат, но не ограничиваются только ими: аммиак, каустическую соду (гидроксид натрия), триэтиламин (TEA) и 2-амино-2-метил-1-пропанол (AMP). В различных вариантах реализации изобретения клеевая композиция содержит около 0,001 мас. % до около 10 мас. %, около 0,01 мас. % до около 0,5 мас. %, и/или около 0,01 мас. % до около 0,50 мас. % щелочного/ основного материала.
[0053] В некоторых вариантах реализации изобретения клеевая композиция дополнительно содержит биоцид в любом подходящем количестве, например, от около 0% до около 5% по массе влажной композиции, например, от около 0,05% до около 2%, от около 0,1% до около 1,5%, от около 0,1% до около 1%, или от около 0,1% до около 4%. В случае, когда в некоторых вариантах реализации изобретения биоцид содержится в клеевой композиции, он содержит бактерицид и/или фунгицид или любую их комбинацию. Иллюстративный используемый бактерицид продают под торговым наименованием MERGAL 174  (TROY Chemical Corporation). Иллюстративный используемый фунгицид продают под торговым наименованием FUNGITROL (International Specialty Products, New Jersey).
[0054] Клеевая композиция может дополнительно содержать по меньшей мере один из следующих: красящий агент, вспенивающий агент, противовспенивающий агент, буферный агент, противоосаждающий агент, увлажняющий агент, пластификатор и диспергатор.
[0055] Клеевая композиция составлена так, чтобы во влажном состоянии иметь вязкость от около 100 единиц Брабендера (BU) до около 700 BU, например, от около 100 BU до около 600 BU, около 100 BU до около 500 BU, около 100 BU до около 400 BU, около 100 BU до около 300 BU, около 100 BU до около 200 BU, около 130 BU до около 700 BU, около 130 BU до около 600 BU, около 130 BU до около 500 BU, около 130 BU до около 400 BU, около 130 BU до около 300 BU, около 130 BU до около 200 BU, около 150 BU до около 700 BU, около 150 BU до около 600 BU, около 150 BU до около 500 BU, около 150 BU до около 400 BU, около 150 BU до около 300 BU или около 150 BU до около 200 BU. Вязкость измеряют согласно Разделу 5 ASTM С474-05 с использованием вискозиметра К.В. Брабендера со штифтом типа А, размером пробирки для образца 1/2 пинты (≈ 275 см3), с 250 см-г картриджем при скорости вращения 75 об./мин.
[0056] Клеевая композиция составлена так, чтобы во влажном состоянии иметь плотность от около 2 фунтов/галлон (0,2397 кг/л) до около 20 фунтов/галлон (2,397 кг/л), например, от около 2 фунтов/галлон (0,2397 кг/л) до около 17 фунтов/галлон (2,037 кг/л), от около 2 фунтов/галлон (0,2397 кг/л) до около 15 фунтов/галлон (1,797 кг/л), от около 2 фунтов/галлон (0,2397 кг/л) до около 10 фунтов/галлон (1,198 кг/л), от около 2 фунтов/галлон (0,2397 кг/л) до около 7,5 фунтов/галлон (0,8987 кг/л), от около 5 фунтов/галлон (0,5991 кг/л) до около 20 фунтов/галлон (2,397 кг/л), от около 5 фунтов/галлон (0,5991 кг/л) до около 15 фунтов/галлон (1,797 кг/л), от около 5 фунтов/галлон (0,5991 кг/л) до около 10 фунтов/галлон (1,198 кг/л), или от около 7,5 фунтов/галлон (0,8987 кг/л) до около 10 фунтов/галлон (1,198 кг/л).
[0057] Клеевой композицией предлагается множество преимуществ, например, она может протекать через автоматический ленточный инструмент и это способствует минимальной толщине сухой пленки. Нет набухания или подтягивания при повторном увлажнении или при воздействии циклических влажных условий. Имеется достаточно времени открытой выдержки клея для изменения положения. Клеевая композиция не высыхает на инструментах и легко очищается с использованием воды. Клеевая композиция совместима с шовным герметиком и не оказывает негативного воздействия на время высыхания и блеск/ гладкость обычных грунтовочных/ отделочных покрытий. [0058] В некоторых вариантах реализации изобретения клеевая композиция составлена с использованием по меньшей мере приведенных ниже ингредиентов.
[0059] Клеевую композицию по Таблице 1 составляют с использованием воды для достижения плотности в диапазоне от около 7,5 фунтов/галлон (0,8987 кг/л) до около 10 фунтов/галлон (1,198 кг/л) и вязкости в диапазоне от 100-200 единиц Брабендера.
[0060] Добавляют дополнительные компоненты, включая, но не ограничиваясь только ими: красящий агент, диспергатор, смачиватель и биоцид. Уровень рН клеевой композиции регулируют так, чтобы он находился в диапазоне 7-10.
[0061] Следующие семь клеевых составов были приготовлены соласно описанию ниже в Таблице 2
[0062] Каждый из семи составов (С1 - С7) был сопоставлен в испытании на склеивание бумаги. В данном испытании каждый образец клея нанесли на участок стеновой плиты и поверх него приложили бумажную ленту для заклейки швов, с последующим нанесением шовного герметика поверх ленты. Образцам дали высохнуть в течение ночи. Прочность сцепления каждого из клеевых составов оценивали посредством вытягивания приклеенной бумажной ленты для заклейки швов из стеновой плиты.
[0063] Было неожиданно обнаружено, что композиции С1, С4 и С7 работают лучше всего, в то время как состав 3 не прошел испытание.
[0064] Достигнуть получения реологической характеристики клеевой композиции можно посредством проведения различных испытаний, например, на линейное изменение скорости сдвига, скачок скорости сдвига, развертки деформации и развертки по частоте. Эти испытания провели для получения характеристики реологических свойств представленных клеевых композиций отделки швов.
[0065] Как можно понять из Фиг. 2-6, представленная клеевая композиция, составленная согласно Таблице 1 (проиллюстрированная как IC на Фиг. 2-6), имеет относительно быстрое время отклика на внезапные изменения в скорости сдвига, а также имеет уникальную комбинацию из высокого модуля упругости и низкого модуля потерь.
[0066] Как проиллюстрировано на Фиг. 2, испытание на линейное изменение контролируемой скорости сдвига иллюстрирует то, что клеевая композиция IC восстанавливает свою полную вязкость намного быстрее, чем два других высоковязких клея, используемых в испытании для сравнения.
[0067] Как проиллюстрировано на Фиг. 3А, испытание развертки деформации иллюстрирует то, что клеевая композиция IC обладает комбинацией высокого модуля упругости и низкого модуля потерь.
[0068] Как проиллюстрировано на Фиг. 3В-3Е, испытание развертки по частоте иллюстрирует то, что клеевая композиция IC имеет модуль упругости между сильно упругими и очень мало упругими флюидами, при этом передавая модуль потерь аналогично сравнительным композициям группы низкой вязкости.
Пример 1. Определение реологических характеристик клеевой композиции
[0069] Определение реологических характеристик клевых материалов проводили с применением геометрии параллельных пластин с гладкой пластиной Пельтье толщиной 40 мм и зазором 1 мм на реометре G2 Ares Rheometer производства компании ТА Instruments. Для определения свойств материалов проводили различные испытания, а именно: на линейное изменение скорости сдвига, скачок скорости сдвига, развертки деформации и развертки по частоте.
[0070] При испытании на линейное изменение скорости сдвига скорость сдвига линейно изменяли приблизительно с 0,2 1/с до 400 1/с и затем с 400 1/с до 0,2 1/с. Продолжительность каждого линейного изменения составляла 120 с.
[0071] Испытание на скачок скорости сдвига проводили при постоянной скорости сдвига в 100 1/с в течение 60 с, затем при скачке до 0,1 1/с в течение 60 с.
[0072] В развертке деформации деформацию варьировали с 0,5% до 1000% при угловой скорости 1 1/с в течение приблизительно 450 с.
[0073] В развертке по частое частоту варьировали с 0,1 1/с до 600 1/с при деформации в 1% в течение приблизительно 500 с.
[0074] Линейная скорость сдвига изменяет скорость сдвига , действуя на материал на несколько порядков величины. В ходе того, как скорость сдвига изменялась, измеряли результирующее напряжение сдвига . В этом случае материалы являются неньютоновскими и подбираются с использованием модели степенной зависимости:
[0075]
[0076] где K - индекс консистенции, a n - индекс поведения. Она аналогична ньютоновской модели  в случае, если ньютоновскую вязкость определяют как:
[0077]
[0078] Индекс консистенции может быть рассмотрен в типичном употреблении слова «консистенция», то есть материал может иметь густую (большое значение K) или жидкую (небольшое значение K) консистенцию. Индекс поведения дает представление о том, как уменьшается вязкость флюида при сдвиге или повышается вязкость флюида при сдвиге. В случае, когда индекс поведения менее чем 1, вязкость флюида уменьшается при сдвиге, а в случае, когда более чем 1, увеличивается при сдвиге. Чем далее от 1, тем более преобладающим типом индекса становится индекс поведения. В случае, когда индекс равен 1, материал считается ньютоновским. При построении зависимости скорости сдвига от вязкости на графике с логарифмическим масштабом на обеих осях индекс консистенции будет высотой кривой, а индекс поведения - наклоном кривой.
[0079] Жидкости, которые, как известно, имеют некоторую структуру, часто подвергают испытанию на скачок скорости сдвига. Испытание на скачок скорости сдвига проводят посредством изменения скорости сдвига на относительно большую величину и регистрации отклика флюида. Линейное изменение скорости сдвига и скачок скорости сдвига отличаются тем, что при линейном изменении скорость сдвига изменяют постепенно, тогда как при скачке скорость сдвига мгновенно изменяют на несколько порядков. Это испытание используют для определения гистерезисного или тиксотропного поведения. Гистерезис возникает в случае, если на текущее измерение вязкости влияет изменение во времени скорости сдвига флюида. Тиксотропия возникает в случае, если вязкость изменяется во времени при постоянной скорости сдвига.
[0080] В отношении упруго-вязких флюидов модель Максвелла последовательно использует пружину и демпфер для описания упруго-вязкого флюида, как проиллюстрировано на Фиг. 1. Упруго-вязкий флюид имеет упругий отклик на напряжение, обозначенное как модуль упругости G', и вязкий отклик на напряжение, обозначенное как модуль потерь G''. С использованием модели с пружиной и демпфером, сила пружины или вязкость флюида может обуславливать ответ системы, подвергающейся напряжению. Например, в случае, когда пружина слабая, а вязкость флюида высокая, тогда при приложении силы пружина будет легко растягиваться, и преобладающее сопротивление будет исходить от демпфера, перемещающегося через высоковязкий флюид. С другой стороны, в случае, когда флюид имеет низкую вязкость, а пружина очень жесткая, тогда при приложении силы доминирующее сопротивление будет исходить от пружины. Модули упругости и потерь или упругие и вязкие компоненты измеряют с использованием колебательной реометрии.
[0081] Развертка деформации изменяет величину деформации флюида на несколько порядков, сохраняя угловую скорость шпинделя постоянной. С применением модели Максвелла развертка деформации будет аналогична колебанию пружины на разные длины, но с постоянной скоростью. Целью проведения колебательной развертки деформации является определение линейной упруго-вязкой (LVE) области. Упругий и вязкий компоненты реагируют на приложенное напряжение в пределах этой области. Как только достигают определенной деформации, тогда величина модуля упругости, или упругого компонента, начинает уменьшаться. Опять же, что касается примера, величина деформации вне линейной упруго-вязкой области будет такой же, как если бы пружина была полностью растянута таким образом, что больше нет никакого упругого отклика.
[0082] Развертка по частоте изменяет величину угловой скорости или скорости сдвига на флюиде, сохраняя величину деформации постоянной. Подходящая величина деформации соответствует линейной упруго-вязкой области. Существует несколько порций информации, которые могут быть получены из развертки по частоте, однако эта работа сосредоточена только на величине модуля упругости и модуля потерь.
[0083] Сравнительные реологические испытания проводили с представленной клеевой композицией (IC), составленной согласно Таблице 1, в сравнении с несколькими другими адгезивами и клеями, например, CF1 (эмульсия гомополимера винилацетата), CF2 (поливинилацетатный клей), CF3 (предварительно смешанный поливинилацетат и глиняный клей), CF4 (шовный герметик латексного типа) и CF5 (полиуретановый клей).
[0084] Клеи анализировали и сравнивали по линейному изменению скорости сдвига, скачку скорости сдвига, развертке деформации и развертке по частоте, как описано выше.
[0085] На Фиг. 2 проиллюстрированы значения вязкости, измеренные в процессе линейного изменения скорости сдвига (слева) и скачка скорости сдвига (справа) для CF1-CF5 в сравнении с IC.
[0086] На Фиг. 3А проиллюстрированы данные о модуле упругости и модуле потерь, полученные в ходе испытания развертки деформации. На Фиг. 3В-3Е проиллюстрированы данные о модуле упругости и модуле потерь, полученные в ходе испытания развертки по частоте.
[0087] Затем были рассчитаны реологические характеристики IC в сравнении с CF1-CF5. Индекс поведения и индекс консистенции нашли посредством подгонки уравнения степенной зависимости к первому линейному изменению. Площадь гистерезиса рассчитали, взяв площадь в интервале между нижним и верхним линейным изменением. Все остальные значения были аппроксимированы из графиков на Фиг. 3А-3Е. Эти свойства представлены в Таблице 3 ниже.
[0088] Отклик IC на внезапный скачок скорости сдвига с 100 1/с до 0,1 1/с также изучили в сравнении с CF1-CF5. Эти данные проиллюстрированы на Фиг. 4, где показана только вязкость в диапазоне при 0,1-1/с.
[0089] На Фиг. 5 проиллюстрированы значения модуля упругости и модуля потерь, полученные в ходе испытания деформации, соответствующие линейной упруго-вязкой области (Таблица 1), в то время как на Фиг. 6 проиллюстрированы значения модуля упругости и модуля потерь при 10 Гц, полученные в ходе испытания развертки по частоте (Таблица 1).
[0090] Испытание на линейное изменение скорости сдвига показывает, что IC имеет уменьшающее вязкость при сдвиге поведение, сопоставимое с CF4 и CF5, поскольку все три имеют сильно уменьшающее вязкость при сдвиге поведение и имеют индекс консистенции порядка 100.
[0091] Тем не менее, испытание на скачок скорости сдвига показывает разницу между IC и CF4 и CF5, поддерживая постоянную вязкость в течение 15 секунд после быстрого изменения скорости сдвига. На фигуре 4 CF4 и VF5 показывают отклик на быстрое изменение сдвига, но затем также имеют непрерывное увеличение вязкости в течение по меньшей мере 60 с после этого. Это означает, что IC восстанавливает свою полную вязкость намного быстрее, чем два других высоковязких клея.
[0092] Испытание развертки деформации характеризует материалы в соответствии с напряжением, высвобождаемым через упругость (модуль упругости) и вязкостное рассеяние (модуль потерь). CF1, CF2, и CF3 (первая группа) все имеют низкие значения для модуля упругости и модуля потерь в сравнении с CF4 и CF5 (вторая группа).
[0093] Однако, IC имеет высокий модуль упругости аналогично второй группе, но низкий модуль потерь аналогично первой группе.
[0094] Эта комбинация высокого модуля упругости и низкого модуля потерь делает состав IC уникальным и отличающимся в сравнении с другими испытанными клеями.
[0095] Развертка по частоте показывает, что модуль упругости IC находится в интервале между сильно упругими и очень мало упругими флюидами, но его модуль потерь аналогичен низковязкой группе.
[0096] Это подтверждает вывод о том, что IC имеет относительно быстрое время отклика на внезапные изменения скорости сдвига, а также имеет уникальную комбинацию высокого модуля упругости и низкого модуля потерь.