JP2002179952A

JP2002179952A - カルシウム系無機質基材用塗工組成物

Info

Publication number: JP2002179952A
Application number: JP2000382077A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kobayashi; 義明小林; Hisashi Ogawa; 久小川
Original assignee: ASHFORD KK
Current assignee: ASHFORD KK
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリート基材などのカルシウム系無機質
基材を容易に均一に着色することが可能なカルシウム系
無機質基材用塗工組成物を提供すること；および表面が
強化され剥離しにくく耐候性に優れた着色被膜を形成す
ることの可能な着色性塗工用組成物を提供すること。【解決手段】水溶性珪酸アルカリ化合物、および水ま
たは有機溶媒に可溶な染料を含有するカルシウム系無機
質基材用塗工組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート基材
などのカルシウム系無機質基材を容易に着色することが
可能で、かつ着色された表面の強化、耐候性の向上など
を目的とする水系の塗工組成物、該組成物を用いた着色
基材の調製方法、および該方法により得られる着色基材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】建材、建築物などに用いられるカルシウ
ム系無機質製品、例えばコンクリート、セメント、石
膏、石材などでなる製品の表面を保護し、かつ該製品を
着色することが試みられている。一般にこのような無機
質の基材表面の保護・強化のために水ガラス（水溶性珪
酸アルカリ化合物の水溶液）を塗布し、硬化膜を形成す
ることが行なわれている。従来においては、この水ガラ
スに着色された樹脂などを混合して、これを上記基材表
面に塗布していた。しかし、コンクリートなどの無機質
基材と樹脂とはその素材が全く異なるためなじみが悪
く、短期間のうちに剥離するという欠点があった。

【０００３】樹脂を使用せず、例えば、上記水ガラスに
無機顔料を含有させると着色用の塗料が得られる。しか
し、この塗料を基材に塗布すると、顔料は不溶性である
ため基材中に浸透せず、表面に数ミクロンから数十ミク
ロンの着色層が基材に付着した状態で形成される。その
ため耐久性に乏しく、摩擦などにより容易に地肌が露出
する。それを防ぐためには塗料を厚く塗布し、厚みにあ
る層を形成する必要がある。さらに１〜５％程度の顔料
が液体に分散している状態の塗料を塗工するため、均一
に塗工するのが難しく、色むらとなりやすい。基材自体
が多孔性の度合いが高く水をよく吸うような素材である
場合には、顔料を固着できず、表面から容易に剥離す
る。

【０００４】さらに、このような塗料中の顔料は沈降し
やすいため、塗工中にも頻繁に攪拌する必要がある。塗
料を保存すると該塗料中の顔料が沈降して顔料粒子同士
が固着し、再分散しにくいという欠点もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題を解決するためになされ、その目的とするところ
は、コンクリート基材などのカルシウム系無機質基材を
容易に均一に着色することが可能なカルシウム系無機質
基材用塗工組成物を提供することにある。本発明の他の
目的は、表面が強化され剥離しにくく耐候性に優れた着
色被膜を形成することの可能な着色性塗工用組成物を提
供することにある。本発明のさらに他の目的は、多孔性
の度合いの高い基材であっても容易に均一な着色の可能
な塗工用組成物を提供することにある。本発明のさらに
他の目的は、上記優れた性質を有し、かつ保存性に優れ
取り扱いが容易な着色性塗工用組成物を提供することに
ある。本発明のさらに他の目的は、該組成物を用いた着
色カルシウム系無機質基材の調製方法、および該方法に
より得られる着色カルシウム系無機質基材に関する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のカルシウム系無
機質基材用塗工組成物は、水溶性珪酸アルカリ化合物、
および水または有機溶媒に可溶な染料を含有する。

【０００７】本発明のカルシウム系無機質基材用塗工組
成物は、水溶性珪酸アルカリ化合物、および水または有
機溶媒に可溶な染料を含有する第１液；ならびに硬化剤
およびカチオン性ポリマーのうちの少なくとも一方を含
有する第２液を有する。

【０００８】好適な実施態様においては、上記第１液お
よび第２液のうちの少なくとも一方に光安定剤が含有さ
れる。

【０００９】好適な実施態様においては、上記硬化剤は
アルカリ土類金属または遷移金属イオンを含む化合物、
アルカリ金属のリン酸塩、および前記水溶性珪酸アルカ
リ化合物を中和し得る酸からなる群より選択される少な
くとも１種である。

【００１０】本発明の着色基材の調製方法は、水溶性珪
酸アルカリ化合物、および水または有機溶媒に可溶な染
料を含有する塗工組成物を、カルシウム系無機質基材表
面に塗工する工程を包含する。

【００１１】本発明の着色基材の調製方法は、水溶性珪
酸アルカリ化合物および水または有機溶媒に可溶な染料
を含有する第１液をカルシウム系無機質基材表面に付与
する工程；および第１液が塗布された基材表面に、硬化
剤およびカチオン性ポリマーのうちの少なくとも一方を
含有する第２液を付与する工程；を包含する。

【００１２】好適な実施態様においては、上記組成物の
第１液および第２液のうちの少なくとも一方に光安定剤
が含有される。

【００１３】好適な実施態様においては、上記硬化剤
はアルカリ土類金属または遷移金属イオンを含む化合
物、アルカリ金属のリン酸塩、および前記水溶性珪酸ア
ルカリ化合物を中和し得る酸からなる群より選択される
少なくとも１種である。

【００１４】本発明は、上記いずれかに記載の方法によ
り得られる着色カルシウム系無機質基材を包含する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のカルシウム系無機質基材
用塗工組成物は、水溶性珪酸アルカリ化合物、および水
または有機溶媒に可溶な染料を含有する。

【００１６】本発明に用いられる水溶性珪酸アルカリ化
合物としては、水溶性の珪酸アルカリ化合物のいずれを
も用いることが可能である。このような化合物は、一般
にＭ _２Ｏ・ｎＳｉＯ_２（Ｍはアルカリ金属、ｎは通常２
〜４の整数）で示される。それには例えば、珪酸ナトリ
ウム（オルト珪酸ナトリウム、セスキ珪酸ナトリウム、
メタ珪酸ナトリウムなど）、珪酸リチウム、珪酸カリウ
ムなどがある。これらの化合物は、多価金属イオンとの
反応あるいは該化合物のアルカリ成分（Ｍ）を該化合物
のシリカネットワーク中から除去することにより、不溶
性の珪酸化合物を形成する。水溶性珪酸アルカリ化合物
の濃厚水溶液は一般に水ガラスと呼ばれ、市販されてい
る。水溶性珪酸アルカリ化合物は、単独で用いられても
２種以上が混合されて用いられても良い。例えば、珪酸
ナトリウム、珪酸リチウム、および珪酸カリウムの組み
合わせが好適に用いられる。

【００１７】本発明の組成物に含有される着色料として
は、水または有機溶媒に可溶な染料が用いられる。この
有機溶媒は、好適には水と混合し得る有機溶剤である。
このような染料としては、酸性染料、塩基性染料、カチ
オン染料、直接染料、可溶性建染染料、酸性媒染染料、
酒精浴染料、反応性染料などがある。

【００１８】上記酸性染料としては、アシッドイエロー
４９、アシッドレッド２４９、アシッドブルー４０（以
上ＣＩ No.）、ローセリン、アゾルビン、アシッドオレ
ンジ、メタニルエロー、ブリリアンミリンググリーンＢ
Ｃ、アシッドブラウンＲ、アシッドブルーブラック１０
Ｂ、アシッドバイオレット５Ｂ、ニグロシンＢＨＬなど
がある。塩基性染料としては、マゼンダ、ローダミン、
サフラニン、クリソイジン、オーラミン、マラカイトグ
リーン、ビスマルクグリーン、メチレンブルー、ビクト
リアブルー、メチルバイオレット、ジャナスブラック、
オレンジＩＩなどがある。カチオン染料としては、ベー
シックイエロー２８、ベーシックレッド４６、ベーシッ
クブルー４１（以上ＣＩ No.）などがある。直接染料と
しては、ダイレクトイエロー８６、ダイレクトレッド８
１、ダイレクトブルー８６（以上ＣＩ No.）、コンゴー
レッド、ダイレクトスカーレット、ダイレクトオレンジ
Ｒ、ダイレクトファーストオレンジＷｓ、クリソフェニ
ンＮ_８、ダイレクトダークグリーンＢ、ダイレクトブラ
ウンＫＧＧ、ダイレクトブルーＢ、ダイレクトブラック
ＧＸなどがある。可溶性建染染料としてはアントラゾー
ルＯ、酸性媒染染料としてはエリオクロムブラックＴな
どがある。酒精浴染料としてはスピリットブルーなどが
ある。反応性染料としては、リアクティブイエロー１４
５、リアクティブレッド１９５、リアクティブブルー２
２１（以上ＣＩ No.）、プロシオン、ミカシオン、シバ
クロン、ドリマレン、リアクトン、レマゾールなどがあ
る。

【００１９】上記着色剤である染料の含有量は、該染料
の種類および使用目的に応じて異なるが、通常、上記水
溶性珪酸アルカリ化合物水溶液（塗工液中の水溶性珪酸
アルカリ化合物および水の合計量）１００重量部に対し
て０．０５〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部
である。

【００２０】本発明の組成物は、好適には、上記水溶性
珪酸アルカリ化合物、および水または有機溶媒に可溶な
染料を含有する第１液に加えて、硬化剤およびカチオン
性ポリマーのうちの少なくとも一方を含有する第２液を
有する。

【００２１】この第２液に含有される硬化剤は、水溶性
珪酸アルカリ化合物（Ｍ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２）のアルカリ
金属（Ｍ）と置換することの可能な化合物、または該ア
ルカリ金属を除去し、水溶性珪酸アルカリ化合物を不溶
性の珪酸化合物に変化させることの可能な化合物であ
る。硬化剤としては、アルカリ土類金属または遷移金属
イオンを含む化合物、アルカリ金属のリン酸塩、および
上記水溶性珪酸アルカリ化合物を中和し得る酸からなる
群より選択される少なくとも１種が用いられる。２価の
金属イオンを含む化合物が好適である。そのような金属
としては、カルシウム、マグネシウム、バリウム、鉄、
マンガン、銅、亜鉛などがあり、該金属を含む化合物と
しては、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、酢酸第二
銅のアンモニア錯体などが挙げられる。アルカリ金属の
リン酸塩としては、例えば、リン酸カリウム、リン酸一
水素カリウム、リン酸二水素カリウムなどが用いられ
る。水溶性珪酸アルカリ化合物を中和し得る酸として
は、酢酸、塩酸、リン酸などが挙げられる。

【００２２】上記硬化剤は、第１液が基材表面に付与さ
れた後、未反応な状態で存在する水溶性珪酸アルカリ化
合物と反応してこれを硬化させる。その結果、塗膜の硬
度がより高くなる。さらに、雨などの水分により未反応
の水溶性珪酸アルカリ化合物が流出するのを防ぎ、これ
と同時に着色料である染料が流出し色落ちするのを防ぐ
ことが可能である。

【００２３】第２液中の硬化剤は、通常、第２液中に１
〜１０重量％、好ましくは１〜３重量％の割合で含有さ
れる。

【００２４】上記第２液に含有されるカチオン性ポリマ
ーとしては、ポリアリルアミン系重合体（アリルアミン
単独重合体あるいはアリルアミンを含む共重合体）、ポ
リジアリルアミン系重合体（ジアリルアミン単独重合体
あるいはジアリルアミンを含む共重合体；例えばジアリ
ルアミン−マレイン酸共重合体）などが挙げられる。こ
れらの重合体の重量平均分子量は、通常、１０００〜２
００，０００程度である。このカチオン性ポリマーは、
第２液中に好ましくは、１〜２０重量％の割合で含有さ
れる。

【００２５】このカチオン性ポリマーは、塗工組成物に
より形成された塗膜中の染料を安定化させる働きを有す
る。特に染料がアニオン系染料である場合には、カチオ
ン性ポリマーはこれにイオン結合し、染料を安定化させ
る。そのことにより、塗膜中の染料が水などにより流出
するのが防止される。

【００２６】本発明の組成物に含まれる第１液および第
２液のうちの少なくとも一方には、光安定剤が含有され
ていてもよい。この光安定剤は、染料が日光や紫外線に
より退色するのを防止する。光安定剤としては、各種の
紫外線吸収剤（例えばベンゾフェノン誘導体）、二塩基
性亜燐酸鉛などがある。

【００２７】上記光安定剤は、通常、染料と同重量か、
やや多い程度の量で含有されるのが好ましい。

【００２８】さらに、本発明の組成物には、必要に応じ
て上記第１液および第２液のいずれかあるいは両方に、
反応遅延剤、界面活性剤などが含有される。

【００２９】反応遅延剤を含むことにより、組成物中の
水溶性珪酸アルカリ化合物が基材中に含まれるカルシウ
ムや後述の硬化剤と反応し硬化する速度が遅くなる。そ
の結果、珪酸アルカリ化合物を含む塗工液が基材中に深
く浸透し、より厚い塗膜が形成される。その結果、より
耐久性に優れた塗膜となる。界面活性剤は、塗工液が基
材中に浸透するのを助ける働きを有する。

【００３０】上記反応遅延剤としては、ホウ酸化合物、
フッ素化合物などが用いられる。ホウ酸化合物として
は、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、ホウ砂などが挙げられ
る。界面活性剤としては非イオン系の界面活性剤が好ま
しい。その例としては、アセチレングリコール、ポリオ
キシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシ
エチレンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレ
ン脂肪酸エステル類などが挙げられる。

【００３１】本発明の組成物が塗工されるべきカルシウ
ム系無機質基材としては、例えばコンクリート、セメン
ト、石膏、石材（カルシウム成分を含有する石材）など
のカルシウム系無機質素材でなる基材のいずれもが用い
られる。

【００３２】本発明により、上記カルシウム系無機質基
材上に塗膜を形成するには、例えば、上記水溶性珪酸ア
ルカリ化合物、染料、および必要に応じて上記光安定
剤、反応遅延剤、界面活性剤などを水性媒体中に含有す
る塗工液（第１液）を該基材上に塗工すればよい。本発
明の組成物に含有される着色剤は染料であるため上記第
１液中に溶解しており、従って基材の多孔性部分に浸透
し、該基材を染色する。形成された塗膜中の珪酸アルカ
リ化合物は、該化合物が接触する基材中のカルシウム化
合物（主として水酸化カルシウム）と反応して不溶性の
珪酸カルシウムを形成する。このことにより基材表面に
硬化膜が形成される。

【００３３】さらに、必要に応じて、第１液の塗工表面
に、硬化剤およびカチオン性ポリマーのうちの少なくと
も一方を含有し、さらに必要に応じて光安定剤などを含
有する第２液が付与される。第２液中の硬化剤は、上記
のように、塗膜の硬度を高め、染料の流出を防止する。
カチオン性ポリマーは染料を安定化し、該染料の流出を
防止する。さらに光安定剤により、染料の退色が防止さ
れる。

【００３４】上記第１液および第２液またはその混合液
は、当該分野で一般に用いられている方法により、基材
表面に付与される。例えば、刷毛、ロールコーターなど
による塗工、噴霧によるコーティングなどの方法が採用
される。

【００３５】

【作用】このように、コンクリートなどのカルシウム系
無機質素材でなる基材上に、着色硬化膜を容易に形成す
ることが可能な塗工組成物が得られる。この組成物に含
有される着色料は水系媒体に溶解している染料である。
組成物は、顔料のような不溶性成分を含まないため、均
一な塗工が容易であり、色むらのない着色塗膜が得られ
る。この組成物においては、着色料が染料であるため基
材が充分に染色され、顔料の場合のように容易に脱離す
ることがない。塗工液は長時間保存しても不均一化せ
ず、安定に保存することが可能である。本発明の組成物
は、水系の塗工液として使用されるため、臭気がなく作
業環境が良好であり、低コストである。

【００３６】第１液で塗膜を形成した後、第２液を付与
することにより、塗膜の硬度がより高くなる。さらに染
料が安定化し、染料の流出および退色が阻止され、耐久
性がより高くなる。従って、着色基材を屋外に長期間保
持するような場合には、第２液による処理が好ましい。

【００３７】本発明の組成物により形成された着色塗膜
は不溶性の珪酸化合物を主成分とし、その表面は平滑な
ガラス質の膜となる。従って、表面硬度が高く耐候性に
優れ、さらに防汚性能に優れる。本発明の組成物をカル
シウム系無機基材に付与して得られる着色基材は、上記
優れた性質を有するため、建築材料をはじめとする多く
の分野に利用される。

【００３８】

【実施例】以下に本発明を実施例につき説明する。

【００３９】（実施例１）珪酸ナトリウム（珪酸ソーダ
３号；日本化学工業株式会社製）５０．０ｇ、珪酸リチ
ウム水溶液（珪酸リチウム３５；日本化学工業株式会社
製）４１０．０ｇ、および珪酸カリウム水溶液（珪酸カ
リウム２Ｋ；日本化学工業株式会社製）１０．０．０ｇ
に水を加えて１０００ｇとし、これに黄色染料（CI No.
ReactiveYellow 167）２０ｇを加えて混合し、本発明
の組成物を得た。

【００４０】この組成物でなる塗料を、１辺が１０ｃｍ
の正方形板状のコンクリート基材表面に塗工した。これ
を１日間放置し、基材表面に黄色の着色硬化膜が形成さ
れた基材を得た。

【００４１】上記塗料は、顔料などの固形物を含有しな
いため基材上に塗工するのが容易であった。この塗料を
６０日間常温に放置したが、沈降物などは認められず、
性能に変化はなかった。上記得られた着色基材をサンド
ペーパーでこすったが、基材の色落ちは認められなかっ
た。

【００４２】（実施例２）実施例１で得られた組成物を
第１液とした。塩化カルシウムの５重量％水溶液を調製
し、これを第２液とした。

【００４３】上記第１液を、１辺が１０ｃｍの正方形板
状のコンクリート基材表面に塗工し、次いで上記第２液
をその表面に噴霧した。これを１日間放置し、基材表面
に黄色の着色硬化膜が形成された基材を得た。

【００４４】上記得られた着色基材につき、フェードメ
ーターを用いて７０時間の加速試験を行なった。着色基
材を目視観察すると、わずかに退色が認められた。

【００４５】（実施例３）第２液にさらにポリアリルア
ミン（日東紡（株）製ＰＡＡ−１５）が１０重量％とな
るように含有させたこと以外は実施例２と同様である。
得られた着色基材を１週間水に浸漬したが、色落ちはご
くわずかであった。

【００４６】（実施例４）第１液にさらに光安定剤とし
てチノファストＲＳＣ（チバ・スペシャルティ・ケミカ
ルズ（株）製）を１重量％となるように加えたこと以外
は実施例２と同様である。

【００４７】（比較例１）上記染料の代わりに無機顔料
として、バイフェロックス９２０Ｃ（バイエル社製）を
使用したこと以外は、実施例１と同様である。得られた
着色基材をサンドペーパーでこすったところ色落ちが認
められた。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、このように、コンクリ
ートなどのカルシウム系無機質素材でなる基材表面に、
着色硬化膜を容易に形成することが可能な塗工組成物が
得られる。この組成物は均一な塗工が容易であり、色む
らのない着色塗膜が得られる。この組成物は、水系の塗
工液として使用されるため、臭気がなく作業環境が良好
であり、低コストである。塗工液は長時間保存しても不
均一化せず、安定に保存することが可能である。この組
成物により得られる着色塗膜は耐候性に優れ、長期間鮮
やかな色を保持することが可能である。得られた塗膜の
表面硬度も高く、さらに防汚性能に優れる。

【００４９】本発明の組成物をカルシウム系無機基材に
付与して得られる着色基材は上記優れた性質を有するた
め、建築材料をはじめとする多くの分野に利用される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4G028 DA01 DB06 DB14 4J038 AA011 CR072 HA181 HA186 HA211 HA216 HA411 HA416 HA451 KA03 KA08 KA12 NA03 NA11 PB05 PC04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶性珪酸アルカリ化合物、および水ま
たは有機溶媒に可溶な染料を含有するカルシウム系無機
質基材用塗工組成物。
【請求項２】水溶性珪酸アルカリ化合物、および水ま
たは有機溶媒に可溶な染料を含有する第１液；ならびに
硬化剤およびカチオン性ポリマーのうちの少なくとも一
方を含有する第２液を有するカルシウム系無機質基材用
塗工組成物。
【請求項３】前記第１液および第２液のうちの少なく
とも一方に光安定剤が含有される、請求項２に記載の組
成物。
【請求項４】前記硬化剤がアルカリ土類金属または遷
移金属イオンを含む化合物、アルカリ金属のリン酸塩、
および前記水溶性珪酸アルカリ化合物を中和し得る酸か
らなる群より選択される少なくとも１種である、請求項
２または３に記載の組成物。
【請求項５】水溶性珪酸アルカリ化合物、および水ま
たは有機溶媒に可溶な染料を含有する塗工組成物を、カ
ルシウム系無機質基材表面に塗工する工程を包含する、
着色基材の調製方法。
【請求項６】水溶性珪酸アルカリ化合物および水また
は有機溶媒に可溶な染料を含有する第１液をカルシウム
系無機質基材表面に付与する工程；および第１液が塗布
された基材表面に、硬化剤およびカチオン性ポリマーの
うちの少なくとも一方を含有する第２液を付与する工
程；を包含する、着色基材の調製方法。
【請求項７】前記組成物の第１液および第２液のうち
の少なくとも一方に光安定剤が含有される、請求項６に
記載の着色基材の調製方法。
【請求項８】前記硬化剤がアルカリ土類金属または遷
移金属イオンを含む化合物、アルカリ金属のリン酸塩、
および前記水溶性珪酸アルカリ化合物を中和し得る酸か
らなる群より選択される少なくとも１種である、請求項
６または７に記載の方法。
【請求項９】請求項５から８のいずれかに記載の方法
により得られる着色カルシウム系無機質基材。