НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА (НКЦ) В ЛЕНТОЧНЫХ ШОВНЫХ КОМПОЗИЦИЯХ (ШК) Российский патент 2017 года по МПК C04B26/06 C04B26/28 C04B24/38 B82B1/00 C04B103/44 

Перекрестная ссылка на связанные заявки

В настоящей заявке, в соответствии со статьей 119 (е) 35 U.S.С, заявлены преимущества предварительной патентной заявки US 61/602671, поданной 24 февраля 2012 г., содержание которой полностью включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Предпосылки создания изобретения

1. Область действия описанных и заявленных концепций изобретения

Описанная и заявленная в настоящем описании концепция (концепции) изобретения, в общем, относится к шовной композиции, которая может полностью устранить образование трещин в разнородных толщинах шовной композиции и толстослойных покрытий. Конкретно, шовная композиция включает нанокристаллическую целлюлозу, воду, наполнитель, связующее и загуститель.

2. Предпосылки создания и применимые аспекты описанной и заявленной в настоящем описании концепции (концепций) изобретения

Стеновые плиты обычно устанавливают в виде больших панелей, которые прибивают гвоздями, привинчивают или приклеивают к стойкам стен зданий. Швы смежных секций стеновых плит покрывают шовной композицией, после чего в шов заделывают стекловолоконную или бумажную армирующую ленту, и дают высохнуть. После высыхания шовной композиции, на шов наносят второй слой шовной композиции, и ему также дают высохнуть. Покрытие шовной композиции также наносят на головки гвоздей или шурупов, или трещины в стеновой плите, после чего ему также дают высохнуть. После высыхания шовной композиции, шов и покрытие головок гвоздей или шурупов слегка зашкуривают, а затем стену отделывают декоративным материалом, например краской.

Как правило, ленточные шовные композиции, которые обычно называют шовными композициями, содержащими связующее, систему загустителей, наполнитель, воду, биоцид, глину и слюду. Такая шовная композиция представляет собой готовую смесь сохнущего типа, и обычно она поставляется в канистрах объемом пять галлонов или коробках из гофрированного картона. Вода и наполнитель составляют наибольшую массовую часть шовной композиции. Шовные композиции представляют собой или соединения с обычной плотностью, относящиеся к традиционному типу, или легкие соединения.

В оптимальном случае, шовная композиция не меняет размера по мере высыхания. Однако, при нанесении на поверхность относительно толстого слоя шовной композиции, она может трескаться при высыхании. Чем толще покрытие, тем выше вероятность растрескивания, и тем сильнее степень растрескивания. Это требует нанесения дополнительных слоев композиции для заполнения пустот в трещинах, что увеличивает стоимость отделки стенной поверхности.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой фотографию толстого слоя высохшей шовной композиции, которая не включает нанокристаллическую целлюлозу.

Фиг. 2 представляет собой фотографию толстого слоя высохшей шовной композиции, которая включает нанокристаллическую целлюлозу.

Фиг. 3 представляет собой фотографию композиции, показанной на фиг. 1, не включающей нанокристаллическую целлюлозу.

Фиг. 4 представляет собой фотографию композиции, показанной на фиг. 2, включающей нанокристаллическую целлюлозу.

Подробное описание сущности изобретения

Перед подробным изложением по меньшей мере одного предпочтительного варианта концепции (концепций) настоящего изобретения с помощью типичных чертежей, экспериментов, результатов и лабораторных методик, необходимо понять, что концепция (концепции) настоящего изобретения не ограничивается ее применениями к деталям конструкции и расположению компонентов, изложенными в приведенном ниже описании или проиллюстрированными на чертежах, в экспериментах и/или результатах. Концепция (концепции) настоящего изобретения распространяется на другие предпочтительные варианты, или ее можно практиковать или осуществлять различными способами. Как таковые, использованные в настоящем описании формулировки направлены на наиболее широкое обозначение сферы действия и значений; предпочтительные варианты, как подразумевается, приведены только для примера и они не являются исчерпывающими. Также, следует понять, что использованные формулировки и термины направлены на описание изобретения, а не на ограничение сферы действия настоящего изобретения.

Если не определено иным образом, научные и технические выражения, использованные в сочетании с изложенными в настоящем описании и формуле изобретения концепциями, должны иметь значения, которые обычно приписывают им лица, квалифицированные в данной области техники. Далее, если иное не следует из контекста, формы единственного числа включают формы множественного числа и наоборот. В целом, использованная номенклатура и химические методики, описанные в настоящем описании, хорошо известны и обычно применяют в данной области техники. Реакции и методы очистки осуществляют в соответствии с разработанными производителем описаниями, или так, как это обычно делается в данной области техники, или как описано в настоящем описании. Использованные в настоящем описании номенклатуры, лабораторные методы и методики аналитической химии, синтетической органической химии, а также медицинской и фармацевтической химии, хорошо известны и их обычно применяют в данной области техники. Стандартные методики применяли для химических синтезов, химического анализа, получения лекарственных средств, смешивания составов, доставки и лечения пациентов.

Все патенты, опубликованные патентные заявки и не патентные публикации, упомянутые в описании, указывают на уровень знаний лиц, квалифицированных в данной области техники, на которых направлены концепции, изложенные в настоящем описании и формуле изобретения. Все патенты, опубликованные патентные заявки и не патентные публикации, ссылки на которые произведены в любой части данной заявки, в полной степени включены в описание в качестве ссылки в той степени, в которой каждый отдельный патент или публикация конкретно и по отдельности должна быть включена в качестве ссылки.

Все составы и/или способы, изложенные в настоящем описании и формуле изобретения, можно приготовить и применять без ненужных экспериментов в свете настоящего изобретения. Хотя композиции и способы по настоящему изобретению описаны в виде предпочтительных вариантов, для лиц, квалифицированных в данной области техники, будет очевидным, что к композициям и способам, а также стадиям или последовательности стадий, описанных в настоящем описании, могут быть применены изменения, без отступления от концепции, существа и объема настоящего изобретения. Все такие аналогичные замещения и модификации, очевидные для лиц, квалифицированных в данной области техники, как подразумевается, входят в сферу действия и соответствуют сущности и объему изобретения, как они определены в приложенной формуле изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением, приведенные выражения, если не указано иное, следует понимать как имеющие описанные ниже значения.

Выражение «включающий» в формуле изобретения и в описании может означать одно вещество, но может также означать выражения «одно или более», по меньшей мере одно», и «одно или более одного». Выражение «или» в формуле изобретения применяют взаимозаменяемо с «и/или», если явным образом не указано, что имеется в виду только альтернативный вариант, или альтернативы взаимно исключают друг друга, хотя в настоящем описании поддерживается определение, которое означает единственные альтернативы, обозначенные выражением «и/или». В настоящем описании выражение «примерно» применяют для обозначения того факта, что величины включают присущие им изменения в соответствии с приборной ошибкой, ошибкой метода, применяемого для определения величины, и/или изменения, которые существуют среди изучаемых объектов. Выражение «по меньшей мере один» включает один, а также любое количество, превышающее один, включая, но не ограничиваясь перечисленным, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 100 и т.д. Выражение «по меньшей мере один» может означать 100 или 1000, или более, в зависимости от выражения, к которому первое выражение относится; кроме того, количества в 100 или 1000 не следует рассматривать как ограничительные, поскольку более высокие значения тоже могут обеспечить удовлетворительные результаты. Кроме того, выражение «по меньшей мере одно из А, Б и С» можно понимать как включающее только А, только Б, только С, а также любую комбинацию А, Б и С.

В настоящем описании и формуле изобретения выражение «включающий» (и любая форма этого выражения, например, «включает» и «включают»), «имеющий» (и любые формы этого выражения, например, «имеют» и «имеет»), или содержащий (и любая форма этого выражения, например, «содержит» и «содержат») не исключает дополнительных не перечисленных элементов или стадий способа.

Выражение «или комбинации перечисленного» в настоящем описании означают все комбинации и варианты сочетаний предметов, перечисленных перед этим выражением. Например, выражение «А, Б, В или комбинации перечисленного», как предполагается, включают по меньшей мере одно из А, Б, В, АБ, АВ, БВ, или АБВ, и, если порядок следования значим в конкретном контексте, также БА, ВА, ВБ, ВБА, БВА, АВБ, БАВ, или ВАБ. Продолжая объяснение этого примера, можно утверждать, что полностью включены также комбинации, которые содержат повторения одного или более предмета или выражения, например, ББ, AAA, МБ, ББВ, АААБВВВВ, ВББААА, ВАБАББ и так далее. Лица, квалифицированные в данной области техники, поймут, что обычно здесь нет ограничения числа предметов или выражений в любой комбинации, если иное не очевидно из контекста.

В соответствии с описанной и заявленной в настоящем описании концепцией (концепциями) изобретения, шовная композиция включает нанокристаллическую целлюлозу, связующее, загуститель, наполнитель, воду, биоцид и глину. Дополнительные компоненты, которые обычно используют в шовных композициях, представляют собой перлит, слюду, консерванты, увлажняющие агенты, пеногасители и пластификаторы. За исключением перлита и слюды, такие дополнительные компоненты обычно применяют в малых количествах, обычно, в диапазоне от примерно 0,05 до примерно 1,0 мас. % в расчете на общую массу сухой композиции.

Нанокристаллическая целлюлоза представляет собой кристаллическую часть целлюлозы, которую можно получить путем кислотного гидролиза целлюлозы совместно с механической обработкой. Такие частицы целлюлозы нанометрового размера по своей природе кристаллические, нерастворимы в воде, устойчивы, химически неактивны и физиологически инертны, при этом имеют привлекательные связующие свойства.

Целлюлоза является одним из самых распространенных биополимеров на земле, она встречается в древесине, хлопке, конопле и других материалах растительного происхождения, она служит в качестве основного армирующего материала в структуре растений. Целлюлоза может также быть синтезирована водорослями, оболочниками и некоторыми бактериями. Целлюлоза представляет собой гомополимер повторяющихся звеньев глюкозы, соединенных 1-4 β-гликозидными мостиками. 1-4 β-гликозидные мостики образуют линейные цепочки целлюлозы, которые сильно взаимодействуют друг с другом посредством водородных связей. Благодаря упорядоченной структуре и сильным водородным связям, полимеры целлюлозы имеют высокую степень кристаллизации и агрегируют с образованием тонких структур и микрофибрилл. В свою очередь, микрофибриллы агрегируют с образованием целлюлозных волокон.

Очищенная целлюлоза, полученная из древесины и сельскохозяйственной биомассы, может хорошо разлагаться или образовываться в бактериологических процессах. Если целлюлозный материал состоит из волокон наноразмера и свойства материала определяются структурой нановолокон, такие полимеры называют наноцеллюлозами или нанокристаллической целлюлозой. В настоящем описании эти выражения используются взаимозаменяемо.

В общем, наноцеллюлозы представляют собой стержневидные фибриллы, отношение длина/диаметр которых составляет приблизительно от 20 до 200. В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, диаметр наноцеллюлозы составляет менее чем примерно 60 нм. В другом не ограничивающем объем настоящего изобретения предпочтительном варианте, диаметр наноцеллюлозы составляет от примерно 4 до примерно 15 нм, а ее длина составляет от примерно 150 до примерно 350 нм. Размер и форма кристаллов меняется в зависимости от происхождения наноцеллюлозы. Например, без ограничения объема настоящего изобретения, нанокристаллическая целлюлоза, полученная из древесины, может иметь ширину от примерно 3 до примерно 5 нм, и длину от примерно 20 до примерно 200 нм. Другие нанокристаллические целлюлозы, полученные из других источников, таких как хлопок, могут иметь несколько иные размеры.

Нанокристаллическая целлюлоза имеет высокую жесткость, большую удельную поверхность, высокое отношение диаметра и длины, низкую плотность и включает реакционноспособные поверхности, облегчающие химическую прививку и модификацию. В то же время, данный материал инертен по отношению ко многим органическим и неорганическим веществам.

Производство нанокристаллической целлюлозы путем фибриллирования волокон целлюлозы на элементы наноразмера требует интенсивной механической обработки. Однако, в зависимости от сырья и степени обработки, химическую обработку можно проводить перед механическим фибриллированием. В общем, получение нанокристаллической целлюлозы включает два способа: кислотный гидролиз и механическое дефибриллирование. Первым способом нанокристаллическую целлюлозу можно получать из химической пульпы древесины или сельскохозяйственного волокна, главным образом, путем кислотного гидролиза с целью удаления аморфных областей с последующим получением фибрилл наноразмера. Как известно, условия гидролиза влияют на свойства получаемых нанокристаллов. Кроме того, разные кислоты обеспечивают разные свойства суспензий. Размеры и форма нанокристаллов также в некоторой степени определяется природой источника целлюлозы.

Кислотный гидролиз можно осуществлять с использованием сильной кислоты при строго контролируемых условиях в отношении температуры, перемешивания и продолжительности процесса. Природа кислоты и отношение количества кислоты к целлюлозе также являются важными параметрами, влияющими на приготовление наноцеллюлозы. Примеры кислот могут включать, не ограничиваясь перечисленным, серную кислоту, соляную кислоту, фосфорную кислоту и бромоводородную кислоту. Температура гидролиза может находиться в диапазоне от комнатной до примерно 70°C, а соответствующая продолжительность гидролиза может составлять от примерно 30 минут до примерно 12 ч, в зависимости от температуры. Сразу после гидролиза, для остановки реакции, суспензию можно разбавить.

В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, с целью остановки реакции суспензию можно разбавить разбавителем в объеме от примерно пятикратного до примерно десятикратного. После этого суспензию можно центрифугировать, промыть водой один раз, а затем центрифугировать и промыть водой еще раз. Такой процесс можно повторять примерно от четырех до пяти раз с целью снижения содержания кислоты. Для осуществления диализа суспензии с помощью дистиллированной воды можно использовать трубки для диализа из регенерированной целлюлозы или мембрану Spectrum Spectra/Pro для диализа из регенерированной целлюлозы с отсевом молекулярной массы на уровне примерно от 12000 до 14000, диализ можно осуществлять в течение нескольких суток до достижения постоянного рН воды, например, без ограничения объема настоящего изобретения, до рН, составляющего примерно 7,0.

Для дополнительного диспергирования и уменьшения размера кристаллов целлюлозы, суспензии кристаллов целлюлозы можно обрабатывать или с помощью ультразвука, или путем пропускания через микрофлюидизатор с высоким сдвиговым усилием. Приготовленный таким образом материал называют наноцеллюлозой, нанокристаллической целлюлозой (НКЦ), нанокристаллами целлюлозы, нановолокнами целлюлозы или целлюлозными «усами» (нитевидными кристаллами).

Второй способ, главным образом, включает физическую обработку. Пучки микрофибрилл, которые называют целлюлозными микрофибриллами или микрофибриллированной целлюлозой, диаметром от десятков нанометров (нм) до микрометров (мкм) получают с использованием гомогенизации под высоким давлением и истиранием. Также для выделения фибрилл из природных целлюлозных волокон используют новый процесс, включающий интенсивную ультразвуковую обработку. Интенсивный ультразвук вызывает очень сильные механические колебания, таким образом, отделение фибрилл целлюлозы от биомассы можно осуществлять под действием гидродинамических сил, обеспечиваемых ультразвуком. Такой способ позволяет получать микрофибриллированную целлюлозу диаметром менее чем примерно 60 нм. В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, таким образом можно получать микрофибриллированную целлюлозу диаметром от примерно 4 до примерно 15 нм и длиной менее чем 1000 нм. Необязательно, микрофибриллированную целлюлозу можно дополнительно подвергать химической, ферментационной и/или механической обработке. Оба способ приготовления нанокристаллической целлюлозы описаны в патенте US 8105430, описание которого полностью включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Как правило, можно использовать от примерно 0,05 до примерно 0,5 мас. % нанокристаллической целлюлозы. В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, от примерно 0,05 до примерно 0,15 мас. % НКЦ может быть включено в шовную композицию.

Связующее, как правило, представляет собой эмульсию латекса, например, без ограничения объема изобретения, поливиниловый спирт, этиленвинилацетатный латекс или поли(винилацетатный) латекс. Связующее является коалесцирующим агентом, который при высыхании композиции образует тонкую матрицу, закрепляющую композицию. Иными словами, связующее представляет собой матрицу, удерживающую другие компоненты на надлежащем месте с получением желаемого продукта. Таким образом, связующее является неотъемлемым ингредиентом шовной композиции. В качестве связующего можно использовать другие материалы, которые могут включать, но не ограничиваются перечисленным, крахмал, казеин, полиакриламид и сополимеры акриламида и акриловой кислоты. В общем, диапазон содержания связующего имеет нижнюю границу примерно 1% и верхнюю границу примерно 3% в расчете на общую массу композиции. В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, верхняя граница может составлять примерно 2,5 мас. % в расчете на общую массу композиции.

Загуститель, в соответствии с описанной и заявленной в настоящем описании концепцией (концепциями) изобретения, может, например, представлять собой, не ограничиваясь перечисленным, этилгидроксиэтилцеллюлозу (ЭГЭЦ), гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ), модифицированную гидрофобными группами гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилметилцеллюлозу (ГПМЦ), метилгидроксиэтилцеллюлозу (МГЭЦ), карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ), гидроксипропиловый гуар и не содержащий заместителей гуар.

Содержание загустителя в шовной композиции может иметь нижний предел, составляющий примерно 0,01 мас. % в расчете на общую массу сухой шовной композиции (не включая воду, присутствующую в шовной композиции). В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, нижний предел может составлять примерно 0,3 мас. % в расчете на общую массу сухой шовной композиции. Верхний предел содержания системы загустителей может составлять примерно 0,6 мас. %. В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, верхний предел может составлять примерно 0,5 мас. %.

Наполнители являются важным компонентом шовных композиций. Они служат для добавления объема шовной композиции, что делает ее экономичной, а также для регулирования рН композиции. Традиционные наполнители, которые можно применять отдельно или в комбинации, в соответствии с описанной и заявленной в настоящем описании концепцией (концепциями) изобретения, могут включать, не ограничиваясь перечисленным, карбонат кальция, дигидрат сульфата кальция (гипс), а также доломитовый известняк. Полугидрат сульфата кальция (алебастр) можно использовать в небольшом количестве в присутствии других наполнителей с целью улучшения регулирования времени до засыхания и растрескивания, а также других свойств шовного соединения.

В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, наполнитель может представлять собой тонкоизмельченный карбонат кальция. Наполнитель может представлять собой сухой порошок, который обычно составляет, по меньшей мере, примерно 45 мас. % в расчете на массу шовной композиции. В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, наполнитель составляет, по меньшей мере, 50 мас. % от общей массы шовной композиции. Обычно, содержание наполнителя может составлять в диапазоне от примерно 45 до примерно 65 мас. %. С целью достижения желаемого рН композиции, который составляет от 8 до 10, наполнитель, в принципе, имеет основную реакцию среды и, таким образом, является главным компонентом для регулирования рН. При необходимости, можно также добавлять модификатор рН для увеличения основности композиции.

К сухим компонентам шовной композиции можно добавлять воду с целью обеспечения желаемой вязкости шовной композиции, которая обычно находится в диапазоне от примерно 300 до примерно 700 единиц Брабендера.

Биоциды увеличивают срок хранения композиции и предотвращают ее порчу. Иными словами, биоциды предотвращают размножение таких микроорганизмов, как плесень, бактерии и грибы, в объеме композиции, а также на стенах конструкции, на которых композиция используется. Примеры двух эффективных признанных в данной отрасли биоцидов могут включать Mergal® 174,2[(гидроксиметил)амино]этанол, являющийся биоцидом широкого спектра действия, производится Troy Chemical Corp, и Proxel™ GXL, 1,2-бензизотиазолин-3-он, являющийся универсальным биоцидом, производится Arch Chemicals, Inc.

Другие биоциды могут включать, не ограничиваясь перечисленным, оксид меди, стеарат цинка, борат кальция, борат цинка, борат бария, пиритион цинка, смесь пиритиона цинка/оксида цинка, 2,5-диметил-1,3,5-тиадиазинан-2-тион (тион), 2-н-октил-4-изотиазолин-3-он (октилинон), 5-хлор-2-метил-4-изотиазолин-3-он, 2-метил-4-изотиазолин-3-он, гексагидро-1,3,5-триэтил-2-триазин, 5-бром-5-нитро-1,3-диоксан, 2-(гидроксиметил)амино-этанол, 2-(гидроксиметил)амино-2-метилпропанол, α-бензоил-α-хлороформальдоксим, бензилбромацетат, пара-хлор-мета-ксиленол, бис-(2-гидрокси-5-хлорфенил)сульфид, пара-толидиидометилсульфон, 3-иод-2-пропинилбутилкарбамат, бис-(2-гидрокси-5-хлорфенил)метилен, дипропиламиновый простой эфир, додециламин и 1-(3-хлораллил)-3,5,7-триаза-1-азониаадамантанхлорид.

Содержание биоцида, в общем, должно находиться в диапазоне от нижнего предела, составляющего примерно 0,05, до верхнего предела, составляющего примерно 1,0 мас. % в расчете на общую массу композиции.

В соответствии с описанной и заявленной в настоящем описании концепцией (концепциями) изобретения, глины, подходящие для использования в шовной композиции, могут представлять собой любые природные землистые мелкозернистые, по большей части, кристаллические соединения гидратированных силикатов алюминия, которые обычно содержат щелочные, щелочноземельные металлы и железо, и входят в группу глинистых материалов. В эту группу, не ограничиваясь перечисленным, могут входить сепиолит, монтмориллонит, бентонит, иллит, каолин и аттапульгит. В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, глина представляет собой аттапульгит. Аттапульгит обычно можно применять в количестве в диапазоне от примерно 1,5 до примерно 3,5% в расчете на общую массу шовной композиции.

Если необходимо получить легковесную сохнущую шовную композицию с улучшенным сопротивлением растрескиванию, малую плотность можно обеспечить путем включения в состав композиции специально обработанного вспученного перлита. В данной области техники хорошо известно, что вспученный перлит должен иметь такой размер частиц, что они проходят через сито с размером ячеек 100 меш, если его планируется включить в состав шовной композиции. Вспученный перлит может быть очень легким материалом, который может содержать множество мелких трещин и изломов, в которые может проникать вода, а это может привести к нарушению его способности придавать шовной композиции низкую плотность. По этой причине вспученный перлит часто обрабатывают с целью придания ему водостойкости. Предпочтительный способ заключается в обработке вспученного перлита кремнийорганическим соединением, но для придания водостойкости можно использовать другие материалы. Специально обработанный вспученный перлит доступен в продаже от таких поставщиков, как Silbrico Corporation. При использовании необработанного перлита, принимаются меры по предотвращению чрезмерного поглощения воды в ходе производства и в ходе ожидаемого срока хранения шовной композиции. Примеры легких композиций, проиллюстрированные в настоящем описании, готовили с использованием продукта Silbrico’s SiiCell® 3534, представляющего собой перлит с обработанной поверхностью, который часто применяют в промышленности. Перлит можно применять в количестве, имеющем верхний предел примерно 8,5 мас. %. В одном из не ограничивающих объем настоящего изобретения предпочтительных вариантов, верхний предел может составлять 6,0 мас. %.

В зависимости от конкретных предпочтений на месте применения, в составах шовных композиций можно использовать и другие компоненты. Они могут включать, но не ограничиваются перечисленным, воздухоудерживающие добавки, поверхностно-активные вещества, увлажнители, рН-буферные соли, пеногасители и смеси перечисленного.

Как правило, шовные композиции можно получать путем соединения всех влажных компонентов и перемешивания в течение одной минуты для обеспечения гомогенности. Затем в смесительную емкость добавляют смесь всех твердых компонентов, не прекращая перемешивание. Полную массу смешивают в течение времени до 20 минут. Различные производители могут модифицировать эту методику. В общем, чем выше концентрация глины, тем больше необходимая продолжительность смешивания. Таким образом, применение описанного в настоящем описании уменьшенного содержания глины во многих случаях позволяет уменьшить указанную продолжительность смешивания и увеличить общую производительность производства.

Приведенные ниже примеры иллюстрируют концепцию (концепции) настоящего изобретения, описанные в настоящем описании и формуле изобретения, части и проценты приведены по массе, если не указано иное. Каждый пример обеспечен с целью объяснения концепции (концепций) настоящего изобретения, описанных в настоящем описании и формуле изобретения, а не для ограничения этой концепции (концепций). В действительности, будет очевидным для лиц, квалифицированных в данной области техники, что могут быть произведены различные модификации и вариации концепции (концепций) настоящего изобретения, описанных в настоящем описании и формуле изобретения, без отступления от существа и объема настоящего изобретения. Например, особенности, проиллюстрированные или описанные в качестве части одного из предпочтительных вариантов, можно применять в другом предпочтительном варианте, с получением еще одного предпочтительного варианта. Таким образом, подразумевается, что концепция (концепции) настоящего изобретения, описанные в настоящем описании и формуле изобретения, охватывают такие модификации и изменения, как входящие в сферу приложенной формулы изобретения и ее эквиваленты.

Примеры

Приготовление нанокристаллической целлюлозы

Нанокристаллическую целлюлозу (НКЦ) готовили по методике, схожей с методикой, описанной D.G. Gray и др. в Langmuir, Т. 12, с. 2076-2082 (1996), полностью включенной в настоящее описание в качестве ссылки. Подробное описание методики приведено ниже.

Перед осуществлением кислотного гидролиза, пульпу распушали в дробилке. Распушенную пульпу гидролизовали в примерно серной кислоте концентрации 65% при примерно 45°C в течение примерно 2 ч. Содержание твердых веществ в реакции составляло примерно 10%. Сначала распушенную пульпу добавляли в кислоту на водяной бане при механическом перемешивании и давали гидролизоваться. После гидролиза суспензию целлюлозы разбавляли деионизированной водой (примерно в десятикратном объеме по отношению к кислотному раствору) и дважды центрифугировали с целью удаления кислоты. Затем для нейтрализации остаточной кислоты добавляли раствор карбоната натрия концентрации 2%. Осуществляли диализ суспензии с использованием деионизированной воды с целью удаления соли. Очищенную суспензию сушили с целью определения выхода.

Оценка

С целью оценки начального образования трещин в шовной композиции в соответствии с описанной и заявленной в настоящем описании концепцией (концепциями) изобретения, готовили композицию следующего состава:

Вода - 31,5 мас. %

CaCO₃ с размером частиц 30 мкм - 60,9 мас. %

Аттапульгитная глина - 2 мас. %

Слюда - 3 мас. %

ПВА латекс (55%) - 2 мас. %

МГЭЦ - 0,4 мас. %

Это стандартный состав шовной композиции. С использованием тех же компонентов, перечисленных выше, готовили состав, в котором применена описанная и заявленная в настоящем описании концепция (концепции) изобретения. Однако содержание МГЭЦ уменьшали до 0,3 мас. % и добавляли 0,1 мас. % нанокристаллической целлюлозы.

Слои каждой из описанных выше шовных композиций толщиной 1/4 дюйма наносили на поверхность и давали высохнуть. Изображения сухих слоев шовных композиций показаны на фиг. 1 и 2. На фиг. 1 показана шовная композиция, содержащая 0,4% МГЭЦ, на фиг. 2 показана шовная композиция, включающая 0,3% МГЭЦ и 0,1% НКЦ. Образование трещин в композиции, показанной на фиг. 1, в которой не использовали нанокристаллическую целлюлозу, выражено значительно сильнее, по сравнению с композицией, содержащей нанокристаллическую целлюлозу, показанной на фиг. 2.

Для дополнительной проверки этих характеристик, те же композиции испытывали при нанесении слоев различной толщины, составляющей от 1/32 до 1/4 дюйма. Диск в нижнем правом углу фиг. 3 и фиг. 4 имеет толщину 1/32 дюйма, а диск в верхнем левом углу имеет толщину 1/4 дюйма. Толщина двух дисков в нижней части каждого столбца отличалась от толщины двух дисков в верхней части каждого столбца на 1/32 дюйма. В образце, показанном на фиг. 3 и содержащем 0,4% МГЭЦ, видна значительная трещина в слое толщиной 1/8 дюйма, в то время как в образце, содержащем 0,1% НКЦ, показанном на фиг. 4, видно образование трещин при толщине 5/32 дюйма, при этом общее количество трещин значительно меньше.

Эти данные свидетельствуют о том, что включение небольшого количества нанокристаллической целлюлозы в составы шовных композиций, позволяет значительно снизить растрескивание. В то же время, это позволяет уменьшить содержание загустителя, добавляемого в композицию.

Конечно, невозможно описать каждую возможную комбинацию компонентов или методологий для цели описания изложенной информации, однако лица, квалифицированные в данной области техники, могут одобрить тот факт, что возможны многие другие комбинации и варианты описанной информации. Соответственно, изложенная информация направлена на охват всех таких изменений, модификаций и вариантов, которые соответствуют сущности и объему приложенной формулы изобретения.

Изобретение относится к шовным композициям для стеновых плит. Шовная композиция для швов смежных стеновых плит включает нанокристаллическую целлюлозу, воду, наполнитель, связующее и загуститель, причем содержание нанокристаллической целлюлозы достаточно для улучшения сопротивления растрескиванию шовной композиции при сушке, диаметр нанокристаллической целлюлозы составляет менее чем 60 нм, содержание нанокристаллической целлюлозы составляет от 0,05 до 0,15 мас.% в расчете на общую массу композиции и содержание загустителя составляет от 0,3 до 0,5 мас.% в расчете на общую массу композиции. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат - устранение образования трещин в разнородных толщинах материала. 13 з.п. ф-лы, 1 пр., 4 ил.

1. Шовная композиция для швов смежных стеновых плит, включающая нанокристаллическую целлюлозу, воду, наполнитель, связующее и загуститель, причем содержание нанокристаллической целлюлозы достаточно для улучшения сопротивления растрескиванию шовной композиции при сушке, диаметр нанокристаллической целлюлозы составляет менее чем 60 нм, содержание нанокристаллической целлюлозы составляет от 0,05 до 0,15 мас.% в расчете на общую массу композиции и содержание загустителя составляет от 0,3 до 0,5 мас.% в расчете на общую массу композиции.

2. Шовная композиция по п. 1, в которой наполнитель выбирают из группы, состоящей из карбоната кальция, дигидрата сульфата кальция, известняка, полугидрата сульфата кальция и комбинации перечисленного.

3. Шовная композиция по п. 2, в которой наполнитель включает карбонат кальция.

4. Шовная композиция по п. 3, в которой содержание наполнителя составляет от примерно 45 до примерно 65 мас.% в расчете на общую массу композиции.

5. Шовная композиция по п. 1, в которой связующее выбирают из группы, состоящей из поливинилового спирта, этиленвинилацетатного латекса, поли(винилацетатного) латекса, крахмала, казеина, полиакриламида, сополимеров акриламида и акриловой кислоты и комбинации перечисленного.

6. Шовная композиция по п. 5, в которой содержание связующего составляет от примерно 1 до примерно 2,5 мас.% в расчете на общую массу композиции.

7. Шовная композиция по п. 1, в которой загуститель выбирают из группы, состоящей из карбоксиметилцеллюлозы, этилгидроксиэтилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы, модифицированной гидрофобными группами гидроксиэтилцеллюлозы, гидроксипропилметилцеллюлозы, метилгидроксиэтилцеллюлозы, метилкарбоксицеллюлозы, гидроксипропилового гуара, не содержащего заместителей гуара, и комбинации перечисленного.

8. Шовная композиция по п. 7, в которой загуститель представляет собой метилгидроксиэтилцеллюлозу.

9. Шовная композиция по п. 1, дополнительно включающая перлит.

10. Шовная композиция по п. 1, дополнительно включающая биоцид.

11. Шовная композиция по п. 10, в которой содержание биоцида составляет от примерно 0,05 до примерно 1,0 мас.% в расчете на общую массу композиции.

12. Шовная композиция по п. 1, дополнительно включающая от примерно 1,5 до примерно 3,5 мас.% глины в расчете на общую массу композиции.

13. Шовная композиция по п. 12, в которой глина включает аттапульгитную глину.

14. Шовная композиция по п. 1, дополнительно включающая слюду.