專利名稱：改進(jìn)的粘性組合物和用該粘合劑制成的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)的粘合添加劑，粘性組合物，制品和用該粘性組合物制成的結(jié)構(gòu)。
更具體地講，本發(fā)明涉及粘合添加劑，用粘合添加劑配制成粘性組合物及粘性組合物的應(yīng)用，與未養(yǎng)護(hù)水泥并用可達(dá)到用水泥本身不能獲得的粘結(jié)結(jié)構(gòu)。
混凝土歷來都最廣泛應(yīng)用的建筑材料之一，近年來其應(yīng)用已迅速增加。眾所周知，混凝土常見制法是將水泥與砂及必要時的集料和水混合成漿化可養(yǎng)護(hù)混合物后讓水泥養(yǎng)護(hù)成固體混凝土基體。
混凝土的養(yǎng)護(hù)是很復(fù)雜的過程，包括混凝土中某些物質(zhì)分解并且形成某些其它物質(zhì)。
建筑業(yè)中木材可能是常用來取代混凝土的材料，其中木材易構(gòu)造，最常見的也是混凝土，鋼材，磚和木材的組合而構(gòu)成了美國目前結(jié)構(gòu)的大部分。
美國不短缺建筑材料，因此建筑材料的選擇一般要遵循建筑設(shè)計和審美特點，而不對建筑材料的可獲得性，其價格和運輸能力作過多考慮。
但在美國以外的國家，主要問題均與建造有關(guān)，如不能得到混凝土，木材和其它結(jié)構(gòu)材料，這些材料的費用，將這些材料運到建筑工地的能力等。例如在英國，制成木材稀少，建筑物大多用磚，石和混凝土制成。在墨西哥，短缺混凝土和木材，房屋用當(dāng)?shù)厥显炀停瑢τ谪毟F一些的家庭，常用石頭和土磚造房。
而且，在許多第三世界國家，因居民買不起必須的建筑材料而不能有永久住所。在這些國家，政府曾試圖資助建房，但因建筑材料缺乏而勢必造價很高。
因此需要的是適應(yīng)購買力建房。只要提供易運輸且易于就地組裝的廉價建筑材料就可達(dá)到適應(yīng)購買力建房。
目前還沒有廉價建筑材料，因為廉價的建筑材料，如混凝土要求昂貴的建造技術(shù)以保證房屋安全并承受暴風(fēng)雨和熱等，而用木材建造又慢，周期長，因為要求許多人力。
但若有一種可保證安全水準(zhǔn)的獨特混凝土建房措施并可以廉價方式快捷進(jìn)行建造，則可在滿足世界范圍內(nèi)的建房要求。
本發(fā)明提出可保證足夠安全水準(zhǔn)且可迅速經(jīng)濟(jì)地建造混凝土的獨特辦法。
本發(fā)明之獨特性的關(guān)鍵在于提出新粘合添加劑，可加入水泥而形成粘性組合物，進(jìn)而用作將預(yù)成型混凝土基板粘結(jié)到其它各種固體基板上的措施并可與混凝土并用來制造強混凝土結(jié)構(gòu)，詳見下述。
本發(fā)明粘合添加劑基于氯化鈣，粘性膠乳和水之組合，該組合物用于與水泥混合用作將固體基材與其它固體基材結(jié)合起來的物料;用作固體基材上的可固化涂層，用作制造預(yù)成型和養(yǎng)護(hù)混凝土產(chǎn)品的建筑材料并用作可代替混凝土的水泥樣產(chǎn)品。
申請人確信，還沒有這種材料公諸于眾并且粘合添加劑及其與水泥的混合是新穎的和具有創(chuàng)造性的。
粘性添加劑成分之一為氯化鈣，為已知可用于混凝土的物料，已見于Penno et al，US 3，725，088，1973年4月3日出版，其中氯化鈣和水與銨和銅化合物以及氫氧化鉀混合成使混凝土和集料防水及改善集料粘結(jié)性和強度的組合物。
Miller在US 1，791，630中指出，可用氯化鈣與硅藻土混合而改變含有該混合物質(zhì)的水泥制成混凝土的性能。該專利似乎涉及氯化鈣和怎樣將其保存和處理的方法。
Catlett在US1，282，188中也公開了氧氯化鈣，但Catlett試圖改進(jìn)US1，422，337中所述氧氯化物制造工藝，而完全不涉及這些物料在混凝土混合物中的應(yīng)用效果。
申請人發(fā)現(xiàn)的另一專利參考文獻(xiàn)為US1，547，713(Alles)。該專利出版于1925年7月28日，涉及石灰的可硬化組合物，其中采用氯化鈣作硬化劑。
最后，參考文獻(xiàn)還有Martens，C.R.，“Waterborne CoatingsEmulsion and Water-Soluble Paints”Van Nostrand Reinhold Company NY，1981，P.249，其中將膠乳用于波特蘭水泥組合物中，將合成膠乳加入波特蘭水泥中制成了改進(jìn)物理性能的產(chǎn)品。該文獻(xiàn)中提到的是用聚乙烯乙酸酯來改進(jìn)干性和養(yǎng)護(hù)狀態(tài)的抗拉和抗壓強度。
但沒有一篇參考文獻(xiàn)涉及氯化鈣和粘性膠乳混合的組合物或氯化鈣與粘性膠乳并用于混凝土配方和應(yīng)用情形。
本發(fā)明就涉及粘合添加劑，其中包括氯化鈣，粘性膠乳和水，用于水泥形成具有各種用途的粘性組合物?？捎脕韺⒛承┗恼辰Y(jié)到其它基材上，特別是將混凝土基材粘結(jié)到其它固體基材上。這種獨特的性能可使混凝土能較經(jīng)濟(jì)地用來建造產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)，其中建造快捷進(jìn)行并可給這些結(jié)構(gòu)提供必須的安全系數(shù)。
更具體地講，本發(fā)明涉及組合物，其中包括，(A)1-30wt%氯化鈣;(B)1-20wt%粘性膠乳和(C)50-98%水，均以混合物中(A)，(B)和(C)之總重計。
發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，主要成分為氯化鈣和粘性膠乳的含水組合物加入水泥時給水泥提供了有利的性能。
用于本發(fā)明的氯化鈣不必特別純。已發(fā)現(xiàn)，工業(yè)級，筑路級片狀氯化鈣足以在本發(fā)明中達(dá)到要求效果。已知工業(yè)用氯化鈣不純，而是含有一些化學(xué)物質(zhì)，如氯化鈉和鉻酸鹽等。但這些物質(zhì)似乎不會影響氯化鈣在本發(fā)明中所起作用。
另一成分為粘性膠乳。這些物料已市售，其中之一為Weldwood，由Dap Incorporated制造，另外幾種由Air Products，Inc。以商名Vinac推出。這些物料常為聚乙酸(乙烯)酯膠乳，呈乳液，裝在擠壓瓶中出售，易于使用，由聚合物，填料和增塑劑在水中的分散體構(gòu)成，與非揮發(fā)性含量約45-65wt%的橡膠膠乳類似，在密封容器保存完好，在多孔基材，如紙和紙板中凝結(jié)時間短，而在非多孔基材，如木料和陶瓷中凝結(jié)時間長。某些膠乳中還有酸硬化劑。這些膠乳可用工業(yè)方法制成，其中一些已見于上述Martens的著作。聚乙酸(乙烯)酯可以固態(tài)聚合物購得，本發(fā)明中可用固體聚乙酸乙烯酯就地形成分散體用于本發(fā)明。
本發(fā)明粘性添加劑易于制造，因為氯化鈣和粘性膠乳以適當(dāng)比例混合在一起加簡單攪拌即成。要求量的氯化鈣先與足量水混合以使氯化鈣溶解后再加水達(dá)到最終重量要求。氯化鈣和水的混合會少量放熱，這易于控制。水和氯化鈣混合并進(jìn)行稀釋后，向含水氯化鈣液中加聚乙酸乙烯酯分散體，其量足以獲得本發(fā)明粘合添加劑。加料時有時會出現(xiàn)暫時的輕微的聚乙烯乙酸酯凝結(jié)，但繼續(xù)混合后物料會平穩(wěn)地成為均勻分散體。這種混合會引起一定程度發(fā)泡，但可加常見抑泡添加劑而有助于膠乳分散到氯化鈣中。搖動混合容器，而不是攪拌混合物有助于這種制備。僅幾分鐘混合后混合物即變得均勻。某些情況下，根據(jù)所用混合物的不同，發(fā)泡可能很強烈，以致似乎會經(jīng)歷向逆轉(zhuǎn)過程。但經(jīng)完全混合，所得混合物是均勻的。以這種形態(tài)，混合物可穩(wěn)定擱置幾個月。
各成分應(yīng)在以上所述范圍內(nèi)應(yīng)用以達(dá)到優(yōu)化結(jié)果。本發(fā)明中氯化鈣范圍約1-約30wt%，優(yōu)選約1-20wt%，更優(yōu)選約6-15wt%，尤其是約10-15wt%。
粘性膠乳優(yōu)選范圍約1-20wt%，更優(yōu)選范圍約3-15wt%。本發(fā)明組合物中其余為水，一般為約50-98wt%，其中該組合物所有成分均以(A)，(B)和(C)之組合物總重計。
更優(yōu)選的各成分含量為(A)20wt%，(B)7wt%和(C)73wt%。
本發(fā)明另一方面是粘性組合物，由上述粘合添加劑與水泥混合而得。該粘合添加劑賦予水泥獨特性能，使水泥密度變小，夾帶更多空氣，承壓更大，吸收性降低且抗化學(xué)侵蝕。
因此，本發(fā)明還提出組合物，其中包括(Ⅰ)(A)氯化鈣;(B)粘性膠乳;(C)水的混合物與(Ⅱ)水泥的混合物，其中以成(A)，(B)和(C)的總重計成分(A)1-30wt%，成分(B)1-20wt%，成分(C)50-98wt%，而且(Ⅱ)與(Ⅰ)之重量比1.5∶1至3∶1。原料以1.5∶1混合時，制成可噴物料，很適于涂層等。原料以2∶1混合時，物料為粘稠性乳，而原料以3∶1混合時，物料為粘性膠泥，可用于常用石灰漿的場合。粘性組合物和水泥的混合會放熱并且該粘性組合物可在這一點養(yǎng)護(hù)。本發(fā)明中“養(yǎng)護(hù)”指混合物可恰似混凝土硬化。粘性組合物必須在2小時內(nèi)使用，否則就會養(yǎng)護(hù)成難操作的固體。若該粘性組合物使用時變得更粘，則可少量逐漸加水而使其可操作。但要小心，不能加太多水，因為如此會失去粘稠效果。
該粘性組合物可用來將各種固體基材結(jié)合起來。用該物料作兩種基材的粘膠并讓粘性組合物養(yǎng)護(hù)即完成。粘性組合物應(yīng)用方式依其密度可為涮、抹、浸、澆和噴等。已出人意料地發(fā)現(xiàn)各種基材均可用該粘性組合物粘結(jié)起來。例如，預(yù)成型養(yǎng)護(hù)混凝土基材可相互粘結(jié)起來。而且，混凝土基板和泡沫塑料基板也可粘在一起，還可粘結(jié)混凝土和木材，木材和木材以及和泡沫塑基材。
因此，用本發(fā)明粘性組合物可制成復(fù)合材料。
還發(fā)現(xiàn)，在混凝土制品成型和養(yǎng)護(hù)之前在水泥中應(yīng)用本發(fā)明粘合添加劑可制成混凝土制品，特別是混凝土塊和板材。制成的是強度大大提高的混凝土制品。例如，在成型和養(yǎng)護(hù)之前將粘性組合，組合物用于水泥制成的混凝土塊為高抗壓強度混凝土塊。
在粘性組合物用于有模具的場合且使其沿光滑模具養(yǎng)護(hù)，結(jié)果是形成起光滑表面，極象大理石表面。事實上，本發(fā)明人用該粘性組合物和各種有限顏料制成各種板材，均得到了具有大理石構(gòu)型和色彩的光滑表面。因此，本發(fā)明組合物可作涂料和砂漿。
本發(fā)明人還利用本發(fā)明粘性組合物制造了其中涂染幾乎任何給定顏色的組織結(jié)構(gòu)表面。另外，還可作成防水涂層和蒸汽阻擋層。
本發(fā)明粘性組合物用于固體基材和養(yǎng)護(hù)時可提供防酸表面，因此特別適宜于給實驗室等處提供抗化學(xué)侵蝕表面。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明粘性組合物可用來不加夾持或其它壓力粘合粘膠凝結(jié)時常需要夾持的表面。
由于具有上述所有希望的性能，本發(fā)明粘性組合物很顯然可用來制造可預(yù)成型并運到建筑工地后可用粘性組合物粘到一起的制品，從而可在工地就地提供結(jié)構(gòu)。
因此，本發(fā)明中可提出將固體基材粘結(jié)到一起的方法，該方法包括(Ⅰ)將上述粘性組合物涂到待粘結(jié)第一固體基材之至少一個表面上;(Ⅱ)將(Ⅰ)處理的固體基材與第二固體基材接解而使組合物夾在第一固體基材和第二固體基材之間;(Ⅲ)然后讓組合物硬化，從而得到粘結(jié)固體基材。該粘結(jié)固體基材可為例如板材，如壁板，天花板，地板和蓋板;建筑材料，如地，頂和蓋梁;桁條;支撐柱等。
本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，可用這樣制成的各種制品提供建筑結(jié)構(gòu)，如住房，平臺，工業(yè)建筑，貯藏設(shè)施等，其中只需將上述制品組合后用本發(fā)明粘性組合物粘在一起即成為這類結(jié)構(gòu)。
因此，建筑地點所要求的是所有能將結(jié)構(gòu)樹立起來的預(yù)成型制品，然后采用本發(fā)明粘性組合物將所有的制品粘到一起即成為要求結(jié)構(gòu)。
這種建造方式很有效且價廉，可提供能用許多年的美觀建筑結(jié)構(gòu)。
下述例子詳述本發(fā)明，但并不以任何方式限制本發(fā)明保護(hù)范圍。
例1試圖確定是否有其它任何無機物料可象本發(fā)明中一樣提供氯化鈣的優(yōu)點。因此篩選了幾種無機物料，試圖表明氯化鈣在提供本發(fā)明優(yōu)點方面是獨特的。
用無機物料在下列配方中取代氯化鈣20wt%氯化鈣，含約60wt%固態(tài)聚合物的10wt%粘性膠乳分散體和70wt%水。
先將無機物料混入水(可溶的話)，然后含水無機物料再用水稀釋至含20wt%有效成分后混入膠乳分散體。結(jié)果如下。
無機物料 混合物外觀氯化鈉 立即凝結(jié)且頂面浮有渣碳酸氫鈉 稠化且聚合物沉底碳酸鈉 聚合物凝結(jié)和漂浮且有些固體沉底氯化鉀 聚合物凝結(jié)并下沉氫氧化鈣 聚合物迅速分離，但可返回分散體，不穩(wěn)定氫氧化鋰 完全不能混合氯化鈣 形成光滑分散體并保持穩(wěn)定為了可用于本發(fā)明，無機物料必須與膠乳形成均勻混合物。若不能，就不能用于本發(fā)明，可以注意到，只有氯化鈣形成了光滑分散體并保持穩(wěn)定。
例2該例中，兩塊完全養(yǎng)護(hù)混凝土磚尺寸2.5×3.5×7英寸，用由下列所示制取的水泥粘結(jié)起來。用例1配方，測出抗壓和抗拉強度，結(jié)果列于下表。
混凝土組合物 抗壓強度 抗拉強度混凝土 ~1200psi ~30psi70%混凝土，含30%PVA膠乳 ~1200psi ~30psi含石灰常用漿料 ~2500psi ~212psi＊37%水，50%混凝土，~9000psi ~535psi3%PVA膠乳，10%氯化鈣＊屬本發(fā)明，頭3種水泥作比較，不屬本發(fā)明。
~幾次重復(fù)試驗樣品的平均值。
例3已發(fā)現(xiàn)粘性組合物用于混凝土增強時可緩解鋼腐蝕。該例表明了減少腐蝕的程度。將鋼釘在1夸脫下列所列各種溶液中浸2月。
物料 2月時觀察結(jié)果100%水 鋼釘生銹，特別是頭部10%氯化鈣，90%水 鋼釘生銹，連瓶底都蓋滿了銹20%氯化鈣，74%水，鋼釘不生銹，液體呈銹色6%膠乳例4以下例子用以確定用氯化鈣和聚乙酸(乙烯)酯組合得最好結(jié)果的最佳含量。
向1夸脫玻璃瓶中加入下列各量樣品物料，然后搖勻。若短時間后物料不均勻，可認(rèn)為不能優(yōu)先用于本發(fā)明。所有%以重量計，結(jié)果如下表。
% 聚乙酸(乙烯)酯，6% 聚乙酸(乙烯)酯，12%5混合好 混合好，有些氣泡氯10混合好 混合好15開始發(fā)熱，有些氣泡，有些固體 開始發(fā)熱，有些氣泡，有化些固體20開始凝結(jié)，球狀泡沫 開始凝結(jié)，球狀泡沫鈣25聚合物變粘稠而浮起來 聚合物變粘稠而浮起來
權(quán)利要求
1.組合物，其中包括(A)1-30wt%氯化鈣；(B)1-20wt%粘性膠乳和(C)50-98wt%水，均以混合物中(A)，(B)和(C)的總重計。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中含1-20wt%成分(A)。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中含6-15wt%成分(A)。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中含6wt%成分(B)。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中含12wt%成分(B)。
6.權(quán)利要求1的組合物，其中含20wt%成分(A);7wt%成分(B)和73wt%成分(C)，每一成分重量以(A)、(B)和(C)的總重計。
7.組合物，其中包括(Ⅰ)將以成分混合物(A)氯化鈣;(B)粘性膠乳;(C)水;與(Ⅱ)水泥相混其中成分(A)含量1-30wt%，成分(B)含量1-20wt%，成分(C)含量50-98%，均以成分(A)、(B)和(C)之總重計，且(Ⅱ)與(Ⅰ)之重量比為1.5∶1至3∶1。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中成分(A)含量20wt%，成分(B)含量7wt%和成分(C)含量73%，均以成分(A)、(B)和(C)總重計。
9.固體結(jié)構(gòu)制造方法，其中包括(Ⅰ)將權(quán)利要求7所述組合物涂到第一固體基材之至少一個面上;(Ⅱ)將(Ⅰ)中處理的固體基材與第二基材接觸而使組合物夾在第一基材和第二基材之間。
10.將固體基材粘在一起的方法，其中包括(Ⅰ)將權(quán)利要求7所述組合物涂到待粘結(jié)第一固體基材之至少一個面上;(Ⅱ)將(Ⅰ)中處理的固體基材與第二基材接觸而使組合物夾在第一基材和第二基材之間;(Ⅲ)然后讓組合物硬化，從而得到粘結(jié)固體基材。
11.權(quán)利要求10所述方法制成的粘結(jié)基材。
12.權(quán)利要求11的粘結(jié)基材為板材。
13.權(quán)利要求12的粘結(jié)基材為壁板。
14.權(quán)利要求12的粘結(jié)基材為天花板。
15.權(quán)利要求12的粘結(jié)基材為地板。
16.權(quán)利要求11的粘結(jié)基材為頂梁。
17.權(quán)利要求11的粘結(jié)基材為地梁。
18.權(quán)利要求11的粘結(jié)基材為壁板。
19.權(quán)利要求11所述兩件或多件粘結(jié)基材結(jié)合成結(jié)構(gòu)。
20.權(quán)利要求19的結(jié)構(gòu)為房頂。
21.權(quán)利要求21的結(jié)構(gòu)為地板。
22.權(quán)利要求19的結(jié)構(gòu)為壁。
23.權(quán)利要求19的結(jié)構(gòu)為平臺。
24.權(quán)利要求19的結(jié)構(gòu)為建筑。
25.權(quán)利要求24的結(jié)構(gòu)為房屋。
26.權(quán)利要求24的結(jié)構(gòu)為貯藏設(shè)施。
27.混凝土制品，由權(quán)利要求1組合物在水泥成型和養(yǎng)護(hù)之前加入水泥而制成。
28.權(quán)利要求27的混凝土制品為混凝土塊。
29.權(quán)利要求27的混凝土制品為混凝土板。
30.用權(quán)利要求7的組合物涂基材后讓組合物養(yǎng)護(hù)而形成的混凝土制品。
31.權(quán)利要求30的混凝土制品，其中涂層為組織結(jié)構(gòu)表面。
32.權(quán)利要求30的混凝土制品，其中涂層為防水涂層。
33.權(quán)利要求30的混凝土制品，其中涂層的蒸汽阻擋層。
34.權(quán)利要求7的組合物作涂料。
35.權(quán)利要求7的組合物作砂漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及改進(jìn)的粘合添加劑，粘性組合物以及用該粘性組合物制成的制品和結(jié)構(gòu)。更具體地講，本發(fā)明涉及水泥、水，氯化鈣和可固化聚合膠乳混合成的粘合添加劑，用于粘結(jié)水泥基材時，可達(dá)到高抗拉強度結(jié)合。
文檔編號C09J157/00GK1063706SQ9210067
公開日1992年8月19日 申請日期1992年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月29日
發(fā)明者C·F·沙夫 申請人:C·F·沙夫