JP2000119592A - 耐酸塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機系の溶剤や低沸点希釈剤を用いることな
く良好な作業環境下に施工することができ、優れた耐酸
（防食）効果を有する被覆塗料を提供する。 【解決手段】 主剤および硬化剤から成りそれらの少な
くとも一方が水分散可能なエポキシ樹脂、水硬性アルミ
ナならびに水を含有する耐酸塗料。特に好ましい態様と
して、固形分換算で１００％エポキシ樹脂主剤１００重
量部に対し、水硬性アルミナ１０〜５００重量部を含有
し、エポキシ樹脂の硬化剤および水が必要量配合されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートやモ
ルタルに代表されるセメント質構造物の防食被覆に用い
られる耐酸塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポルトランドセメントを配合したコンク
リートやモルタルは酸に弱く、耐酸性が要求される部位
には、従来より、表面にエポキシ、ビニルエステル、不
飽和ポリエステル等の樹脂による防食被覆（耐酸被覆）
が行われている。これらの耐酸被覆材のほとんどが有機
溶剤を含有するため、有機溶剤中毒の可能性があり、特
に閉所での工事においては、有機溶剤を含まない防食被
覆材が求められていた。この中で、エポキシ樹脂に関し
ては無溶剤エポキシ樹脂を用いた防食被覆材がすでに市
販されているが、湿潤面への接着力低下をもたらしある
いはエポキシ樹脂や硬化剤の粘度を下げるために低沸点
グリシジルエーテル等の希釈剤を使用しており、それら
が多量に含まれると健康障害を起こす可能性がある。さ
らに、施工用具等に付着したこれらの被覆材は水では落
ちず、シンナーやトルエン等の溶剤を用いて洗浄するた
め満足できるような作業環境の改善をもたらしてはいな
い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、有機
系の溶剤や低沸点希釈剤を用いることなく良好な作業環
境下に施工することができ、優れた耐酸（防食）効果を
有する新しいタイプの被覆塗料を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、水系エポキ
シ樹脂と水硬性アルミナを用いることにより、作業環境
が改善されるとともに硬化性や耐酸性に優れた塗料が得
られることを見出し、上述の目的を達成することができ
た。かくして、本発明に従えば、主剤および硬化剤から
成りそれらの少なくとも一方が水分散可能なエポキシ樹
脂、水硬性アルミナならびに水を含有することを特徴と
する耐酸塗料が提供される。本発明の耐酸塗料は、特に
好ましい態様として、固形分換算で１００％エポキシ樹
脂主剤１００重量部に対し、水硬性アルミナ１０〜５０
０重量部を含有し、エポキシ樹脂の硬化剤および水が必
要量配合されている。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明において用いる水系エポキ
シ樹脂は、主剤または硬化剤の一方または両方に親水基
を有する分子を組み込んだり、主剤または硬化剤の一方
（または両方）に乳化剤を配合するなどの方法により水
分散を可能にしたものである。このような水系エポキシ
樹脂は、溶剤型エポキシ樹脂あるいは低沸点希釈剤を多
量に用いる無溶剤型エポキシ樹脂から成る耐酸被覆剤の
場合に比べて作業環境が良くなること、施工用具に付着
した材料を簡単に落とせること、湿潤状態においても接
着力の低下が少ない等の利点がある。

【０００６】更に、水系エポキシ樹脂を耐酸被覆塗料と
して用いる場合の最大の問題点は、溶剤型や無溶剤型エ
ポキシ樹脂に比べて硬化性や耐酸性が劣ることである
が、本発明の耐酸塗料は自己硬化性のある水硬性アルミ
ナを結合補助材として用いることにより、硬化性（低温
での硬化性や高湿度状態での硬化性を含む）や耐酸性に
おいても優れている。

【０００７】本発明において用いる水硬性アルミナは、
エポキシ塗料に使用されている充填材とは目的を異にす
るものである。エポキシ塗料には通常、フィラーと呼ば
れる充填材を配合し、膜厚を厚くできるようにしてお
り、美装や防塵目的で使用される塗料には、炭酸カルシ
ウムやタルク等が使用され、耐酸材として使用する場合
は、ガラスフレークや硫酸バリウム粉末等を添加してい
る。これらフィラーは自己硬化性がなく、結合力の強い
溶剤型や無溶剤型エポキシ樹脂に添加するには何ら問題
はないが、水系エポキシ樹脂に添加すると、塗膜物性や
接着力が低下する傾向がある。特に、水系エポキシ樹脂
は水で希釈して使われるため、水が蒸発しないと硬化し
にくい性状があり、自己水和性（自己硬化性）のないフ
ィラーを加えても低温での硬化性や高湿度雰囲気での硬
化性の改善は得られない。

【０００８】自己硬化性のある充填材として、ポルトラ
ンドセメントそのものを使用することも考えられる。し
かしながら、水系エポキシ樹脂に自己硬化性のあるポル
トランドセメントを配合すると、硬化性や湿潤面での接
着力は向上するが、ポルトランドセメントは酸に弱く、
耐酸塗料には使用できない。

【０００９】本発明に従い水系エポキシ樹脂に水硬性ア
ルミナを加えると、低温や高湿度状態における硬化性が
改善されるのみならず、さらに、耐酸性も向上する。こ
れは、本発明において用いる水硬性アルミナは、セメン
トと同じように水の存在により水和硬化するが、このと
きの水和熱がセメントに比べて高いためと理解される。
すなわち、水硬性アルミナを加えると水和硬化により強
度が発現されるとともに、充分な熱により混練物の温度
が上昇して水系エポキシ樹脂の硬化反応が促進され、更
には混練水が水硬性アルミナの結晶水として取りこまれ
ることにより、水系エポキシ樹脂の硬化性が改善され、
その結果耐酸性も向上するものと考えられる。また、ポ
ルトランドセメントのように酸化カルシウムが存在する
と酸に侵食され易いが、本発明において用いる水硬性ア
ルミナにはカルシウムが含まれていないことも酸に強い
ことの要因であろう。

【００１０】本発明の耐酸塗料においては、主剤および
硬化剤の少なくとも一方が水分散可能なエポキシ樹脂を
用いる。エポキシ樹脂を水希釈可能にする方法として
は、エポキシ樹脂の主剤または硬化剤の一方または両方
に親水基を持つ分子を組み込んで自己乳化を可能にする
方法や、主剤や硬化剤に乳化剤を配合する方法が挙げら
れるが、これ以外の方法で作られていたものでも、水で
希釈可能であれば本発明に使用され得る。

【００１１】本発明に用いるエポキシ樹脂としては、ビ
スフェノールＡ型液状樹脂やビスフェノールＦ型および
それらの混合液状樹脂や反応性希釈剤と混合した液状樹
脂等があり、旭電化工業（株）、ヘキスト合成（株）や
油化シェル（株）等から市販されている。具体的には、
ビスフェノールＡ型液状樹脂としてはアデカレジンＥＰ
−４１００やシェルエピコート８２８やベッコポックス
ＥＰ１２８などが、またビスフェノールＦ型液状樹脂と
しては、アデカレジンＥＰ−４９０１やシェルエピコー
ト８０７等が例示されるが、これらの限定されるもので
はない。これらのエポキシ樹脂（主剤）は分子構造内に
親水基を有しないものであり、そのまま用いる場合には
硬化剤として親水基が組み込まれた変性ポリアミンや変
性ポリアミド等を用いる。そのような硬化剤としては、
例えば、ヘキスト合成（株）から市販されているＥＨ−
６２３Ｗが挙げられる。

【００１２】本発明の塗料においては、エポキシ樹脂
（主剤）として親水基を有する分子が組み込まれて自己
乳化できるものを用いてもよく、この場合には硬化剤は
水分散可能なものでなくてもよい。分子中に親水基を含
むエポキシ樹脂として市販されているものとしては、旭
電化工業（株）製のアデカレジンＥＰＥＳ−０４２７、
ヘキスト合成（株）製のベッコポックスＶＥＰ２５４７
ＷやベッコポックスＥＰ−１２２Ｗ等を挙げることがで
きる。

【００１３】さらに、本発明の耐酸塗料に必要な水分可
能なエポキシ樹脂を得るために、主剤または硬化剤の一
方または両方に乳化剤を配合することもできる。好適な
乳化剤の代表例としてはノニルフェノールエトキシレー
トが挙げられる。

【００１４】本発明の塗料において用いる水硬性アルミ
ナとは、少なくとも部分的に再水和性を有する遷移アル
ミナ粉末のことであり、具体的には、１００℃以下の温
度で水と再水和し、水酸化アルミニウムを生成するよう
な遷移アルミナであり、結晶形はカイアルミナ（χ−ア
ルミナ）及びロウアルミナ（ρ−アルミナ）を主成分と
したものである。このような水硬性アルミナは、例え
ば、住友化学工業（株）よりＢＫシリーズとして販売さ
れている。

【００１５】水硬性アルミナは、本発明の塗料の使用状
況に応じて変性させて用いてもよい。特に、夏場には水
硬性アルミナの水和熱による混練物の温度上昇が速くて
施工終了前にエポキシ樹脂の硬化が急激に始まるため十
分な作業時間が取れないというような問題が生じるが、
このような場合には水和熱の少ない水硬性アルミナを使
用することが好ましい。このような水硬性アルミナは、
例えば、該アルミナの調製に際してイグニションロス
（強熱減量）を多めにすることによって得られる。夏場
の温度上昇を抑制する手段としては、その他に、セメン
トと同じように糖類や有機酸類を加えることにより水和
反応を抑制し温度を下げることも可能である。

【００１６】本発明の耐酸塗料において使用される各成
分の割合（組成）は、使用状況や費用対効果等により変
化し得るものであるが、固形分換算で１００％エポキシ
樹脂１００重量部に対し、水硬性アルミナ１０〜５００
重量部とするのが特に好ましい。水硬性アルミナが１０
重量部以下では低温での硬化性や高湿度状態での硬化性
状の改善や耐酸性向上にほとんど硬化が認められず、他
方、５００重量部以上加えてもコストの上昇に見合うだ
けの効果が得られず混練物の温度上昇をコントロールで
きないからである。

【００１７】また、本発明の塗料における水の量は主に
水硬性アルミナの水和に必要な量および塗料としての作
業性確保の点から決定される。水硬性アルミナの水和に
必要な水の量は水硬性アルミナに対して１０〜１５重量
％である。したがって、固形分換算で１００％エポキシ
樹脂１００重量部に対し、少なくとも１重量部（すなわ
ち、水硬性アルミナの好ましい範囲の最低量である１０
重量部の１０重量％）の水が必要である。水硬性アルミ
ナやフィラー等の粉体の配合量が多い場合は塗料として
の作業性を得るだけの水添加が必要となり、フィラーの
添加量によっても水の量が決定される。すなわち、フィ
ラーの添加量が少なければ作業性を確保するための水の
量は少なくなりフィラーの量が多くなれば水の添加量も
増加するので、水の最大添加量は特に限定されるもので
はないが、必要量以上加えると塗料の流動性が大きすぎ
て側壁や天井に塗布できなくなることがある。したがっ
て、一般的には、水の添加量は、固形分換算の１００％
エポキシ樹脂１００重量部に対し１〜５００重量部とす
るのが好ましい。この水は水硬性アルミナの水和硬化お
よび作業性確保のためであり、水系エポキシ樹脂の主剤
や硬化剤が水稀釈可能なものであればあらかじめ必要量
加えて稀釈しておくこともできる。

【００１８】エポキシ樹脂の硬化剤の量はエポキシ樹脂
（主剤）のエポキシ当量と硬化剤の活性水素当量で決ま
り、次の式で計算することができる。すなわち、固形分
換算で１００％エポキシ樹脂（主剤）１００ｇに対して
必要な硬化剤の量Ｘ（ｇ）は、理論上、Ｘ（ｇ）＝１０
０（ｇ）×硬化剤活性水素当量／エポキシ当量となる
が、水硬性アルミナを配合した場合は、硬化剤を理論量
よりも1.５倍程度まで多く入れても物性の低下はなく、
好ましい範囲としては理論値の0.８〜1.５倍である。

【００１９】なお、エポキシ樹脂は、固形分換算で１０
０％エポキシ樹脂としているが、これは本発明の塗料の
組成をわかりやすくするための表現であり、実際に用い
るエポキシ樹脂はすでに水で稀釈され、固形分濃度が低
いエポキシ樹脂でも、固形分換算で上述の範囲に示す比
率で作られたものであれば本発明に包含される。さら
に、本発明の塗料には、着色用の顔料や、コスト低減あ
るいは塗り厚を厚くするために耐酸性のある、微粉末骨
材を外掛けで添加してもかまわない。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の特徴をさらに明らかにするた
め試験例および実施例を示すが、本発明はこれらによっ
て限定されるものではない。試験例 この試験は、水温や外気温が高い場合において塗料を構
成する混練物の温度をコントロールする手法を示すもの
である。表１の品名欄に示す各材料を３０℃に保持した
恒温槽に２４時間入れた後、取り出し、３０℃に調整し
た水道水を加え攪拌し、２００ｃｃのポリエチレンカッ
プに充満し、直ちに３０℃の恒温槽に戻し混練物の温度
を打点式温度計で測定した。

【００２１】

【表１】

【００２２】水温や外気温が高い場合は、水硬性アルミ
ナ市販品（ＢＫ−１１２）では温度上昇が大きすぎて可
使時間（作業時間）が充分に取れないが、水硬性アルミ
ナの低発熱品や有機酸を用いることにより発熱温度を調
整できる。

【００２３】実施例１ この実施例は、本発明に従う塗料配合物が湿潤下および
低温において優れた硬化性を有することを示すためのも
のである。水中に２４時間浸漬させ取り出した後、表面
の水滴をタオルで拭き取ったスレート板に、表２に示す
配合物をほぼ0.５ｍｍの厚みに塗布し、５℃に保持した
恒温槽の中に入れ、タックがなくなるまでの時間を測定
した。

【００２４】

【表２】

【００２５】エポキシ樹脂（主剤）ＥＰ１２８：ヘキス
ト合成（株）製固形分１００％、エポキシ当量約２００
（ｇ／当量） 硬化剤ＥＨ−６２３Ｗ：ヘキスト合成（株）製固形分８
０％、水約２０％、活性水素当量１６０（固形分換算） 水硬性アルミナ：住友化学工業（株）製

【００２６】水和硬化性のない炭酸カルシウムを配合し
た比較例はタック消失時間が最も長い。これに対して本
発明の塗料配合物（実施例Ａ〜Ｄ）は、水硬性アルミナ
の配合量の多いものほどタック消失時間が短くなってお
り、湿潤下および低温での硬化性が改善されている。

【００２７】実施例２ １６０×１５０×４ｃｍのモルタル板に表３に示す塗料
配合物をハケで２回（塗り厚約0.８ｍｍ）塗布し、升状
に張り合わせ７日間常温で養生後、この升状容器中に１
０％硫酸液を入れ侵食状況を比較した。なお、比較のた
め無塗布コンクリート平板を張り合わせて作った升状容
器の中にも同様に硫酸液を入れて侵食状況を調べた。モ
ルタル配合は、ポルトランドセメント１：砕石（５〜3.
５ｍｍ）2.５：川砂1.５とした。

【００２８】

【表３】

【００２９】侵食の進行状況は下記のとおりであった。 １０％硫酸注入１日後： 実施例Ｅ→異常なし。 比較例２→硫酸液と接触している部分が灰色から白色に
変化。 比較例３→異常なし。 比較例４→硫酸によりセメントが侵食されている。 １０％硫酸注入後３日後： 実施例Ｅ→異常なし。 比較例２→表面に直径２〜３ｍｍ程度の膨れが発生し
た。 比較例３→比較例１と同様に直径２〜３ｍｍの膨れが発
生した。 比較例４→セメント分の侵食が進み、侵食されたものが
底に沈殿している。骨材は侵食されずに残っている。 １０％硫酸注入１ヶ月後： 実施例Ｅ→外観異常なし。塗膜厚み変化なし。 比較例２→小さかった膨れが繋がり合って多数の波状の
隆起を形成していた。塗膜厚み1.２ｍｍから0.８ｍｍに
減少。 比較例３→小さかった膨れが繋がり合って一つになり全
体が膨れていた。塗膜厚み1.２ｍｍから0.６ｍｍに減
少。 比較例４→８ｍｍ程度侵食により失われている。侵食さ
れたものが底に堆積している。初期の段階ではなかった
粗い骨材が堆積物に含まれている。

【００３０】実施例３ 表４に示すように各種のエポキシ樹脂（主剤）を含有す
る本発明の塗料配合物を用い、実施例２と同様の方法に
より１０％硫酸液に対する侵食状況を調べた。

【００３１】

【表４】

【００３２】実施例Ｆ〜Ｉの配合物を塗布したいずれの
モルタル製升状容器においても、１０％硫酸液を注入し
て１ヶ月後に異常は認められなかった。 エポキシ樹脂（主剤）ＥＰ−４５３０：旭電化工業
（株）製、固形分１００％、エポキシ当量約１９０（ｇ
／当量）。 エポキシ樹脂（主剤）ＥＰ−４１００：旭電化工業
（株）製、固形分１００％、エポキシ当量約１９０（ｇ
／当量）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主剤および硬化剤から成りそれらの少な
   くとも一方が水分散可能なエポキシ樹脂、水硬性アルミ
   ナならびに水を含有することを特徴とする耐酸塗料。
2. 【請求項２】 固形分換算で１００％エポキシ樹脂主剤
   １００重量部に対し、水硬性アルミナ１０〜５００重量
   部を含有し、エポキシ樹脂の硬化剤および水を必要量配
   合したことを特徴とする請求項２の耐酸塗料。