JP2005016291A

JP2005016291A - 建築物用組成物及びその使用方法

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Publication number: JP2005016291A
Application number: JP2004139188A
Authority: JP
Inventors: Gwang Ryul Kim; クワンリュルキム，
Original assignee: Iljin Cps Co ltd
Current assignee: Iljin Cps Co ltd
Priority date: 2003-06-28
Filing date: 2004-05-07
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】内部に空気層を有する無機系中空粒子或いは有機系中空粒子を用いて、断熱性、耐熱性、耐衝撃性及び作業性を向上させた建築物用組成物及びその使用方法を提供すること。
【解決手段】建築物用混合物に対し、無機系中空粒子又は有機系中空粒子の中から選択された少なくとも１種の中空粒子を添加、混合して組成したことを特徴とする建築物用組成物、及び、この建築物用組成物を、建築物の内、外部壁面の仕上げ用に塗った後、常温で８〜２４時間乾燥させることにより、断熱仕上げ材として使用する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物の内、外装用仕上げ工事に使用する断熱仕上げ材、断熱接着剤及び下塗り材として用いられる建築物用組成物及びその使用方法に関し、詳しくは、空気層を有する無機系中空粒子或いは有機系中空粒子を水、樹脂、充填剤等と共に混合して断熱特性、耐久性及び作業性などを向上させた建築物用組成物及びその使用方法に関する。

一般に、建築物の主要構造体は、強度（耐力）特性に優れた鉄筋、コンクリートを用いて耐久性に優れた構造物を成すようにしているが、このような建築材料は、酸性雨と大気中の汚染物質である炭酸ガスの作用によって中性化されて腐食されることにより、その結果として構造物の亀裂をもたらして構造物自体の強度（耐力）を低下させるなどの問題を誘発している。

このような問題点を改善して建築物の耐久性を長期間にわたって確保するためには、建築物の表面に、酸性雨或いは炭酸ガスなどの浸透を抑制するための仕上げ工事を施す必要がある。また、耐久性の確保という目的の他にも、外観上、建築物表面の美観性を向上させ、防水性や断熱性能などの機能性を向上させる点も考慮する必要がある。従来の建築物の壁体仕上げ構造の一例を図８に示した。

図８は従来の建築物の外壁断熱構造を示す概略図である。図８に示すように、コンクリート構造物の外壁面１には、スチロールフォームの断熱材３が接着剤２によって接着される。前記スチロールフォームの断熱材３は、強度が弱いので、これを補完するためにメッシュ５を付け加えた後、コンクリート構造物の内、外部仕上げ用仕上げ材６を塗る。この際、前記断熱材３とメッシュ５と仕上げ材６との間に下塗り材４を塗ることにより、断熱材３−メッシュ５−仕上げ材６間の結合がなされるようにする。

したがって、このような建築物の仕上げ工事によって、建築物の耐久性が確保されるとともに、仕上げ材６に含まれた顔料の様々な色相を用いて建築物の美観を装飾することができ、断熱材３などを用いて建築物の断熱性を確保することができる。

前記接着剤２と下塗り材４は、水、樹脂、メチルセルロース及び充填剤などからなる混合物を建設現場でセメントと約１〜８．５：１〜１．５の体積比で配合して使用するが、その名称と役割の差異にも拘わらず、実質的には同一の成分からなっている。但し、下塗り材４は必要な部分の全面に塗る方式で用いられる反面、接着剤２は球体状を形成して必要な部分に分離する方式で用いられる。

ところが、前記接着剤２又は下塗り材４の場合には、養生の際、セメントの発熱水和反応に伴って空隙及び気泡が発生し、これにより小さいホール(hole)が発生する。したがって、雨がたくさん降る雨季には、小さいホールの内部に水が吸収されて壁面の外部に抜け出さないで長期間留まることにより、接着剤２層自体の耐久性が低下することが発生しており、下塗り材４層の場合には水の吸収によって建築物の表面層が剥がれるという問題点が発生している。

一方、前記仕上げ材６としては、合成樹脂に充填剤と顔料などを混合して作った混合物を使用するが、熱伝導率が大きくて断熱性が低下することや、弾性力がなくなって膨張又は収縮時に亀裂が発生するおそれがあること、仕上げ材６の温、湿度の変化が大きいために仕上げ材６の付着力及び耐久性などが低下することなどの問題点がある。

本発明は、かかる問題点を解消するためのもので、その課題は、内部に空気層を有する無機系中空粒子或いは有機系中空粒子を用いて、断熱性、耐熱性、耐衝撃性及び作業性を向上させた建築物用組成物及びその使用方法を提供することにある。

本発明の他の課題は、比較的低いコストで製造することが可能な建築物用組成物を提供することにある。

上記課題は以下の各発明によって解決される。

（請求項１）建築物用混合物に対し、無機系中空粒子又は有機系中空粒子の中から選択された少なくとも１種の中空粒子を添加、混合して組成したことを特徴とする建築物用組成物。

（請求項２）前記建築物用混合物は水７重量％（対建築物用組成物）、樹脂２２重量％（対建築物用組成物）、着色剤６重量％（対建築物用組成物）、充填剤５８重量％（対建築物用組成物）及び添加剤１重量％（対建築物用組成物）からなり、前記無機系中空粒子又は有機系中空粒子から選択された少なくとも１種の中空粒子は６重量％（対建築物用組成物）であることを特徴とする請求項１記載の建築物用組成物。

（請求項３）前記混合物は水１８重量％（対建築物用組成物）、樹脂２５重量％（対建築物用組成物）、メチルセルロース０.５重量％（対建築物用組成物）、充填剤４９重量％（対建築物用組成物）及び添加剤０.５重量％（対建築物用組成物）からなり、前記無機系中空粒子又は有機系中空粒子から選択された少なくとも１種の中空粒子は７重量％（対建築物用組成物）であることを特徴とする請求項１記載の建築物用組成物。

（請求項４）前記無機系中空粒子は、内部に空気層が形成された珪酸を主成分とする球状のもので、直径１２０μｍ以下、比重０.１９以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の建築物用組成物。

（請求項５）前記有機系中空粒子は、内部は空気層であり、且つ外部はＣａＣＯ_３でコートされたアクリル系ポリマーであって、直径１００μｍ以下、比重０.１３以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の建築物用組成物。

（請求項６）請求項１〜５の何れかに記載の建築物用組成物を、建築物の内、外部壁面の仕上げ用に塗った後、常温で８〜２４時間乾燥させることにより、断熱仕上げ材として使用する方法。

（請求項７）請求項１〜５の何れかに記載の建築物用組成物を、セメントと１：１の体積比で配合して建築物の各資材間接着用に塗った後、常温で２４〜４８時間乾燥させることにより、断熱接着剤として使用する方法。

（請求項８）請求項１〜５の何れかに記載の建築物用組成物を、セメントと１：１の体積比で配合して建築物の下地に塗った後、常温で２４〜４８時間乾燥させることにより、下塗り材として使用する方法。

前記建築物用混合物に用いる樹脂としては、常用性を考慮してアクリルエマルジョンを使用することが好ましい。また、充填剤として珪砂を使用してアクリル樹脂の老化防止、補強及び増量の作用を行うようにすることも好ましい。また、着色剤はＴｉＯ_２顔料、充填剤はＣａＣＯ_３及び珪砂などを使用し、添加剤はシックナー(Thickener；増粘剤)、消泡剤(Deforming agent)、保存剤(Preservation;防腐剤、防黴剤など)及びＮＨ_４ＯＨ-などを使用する。

また、前記メチルセルロースの添加は、組成物の粘性を増加させて材料を粘っこくする特性を発揮させる。

このように組成された組成物は、既存の建築用資材として使用する組成物に比べて断熱性及び耐衝撃性に優れ、膨張・収縮によって亀裂が発生することに対する抵抗性に優れるうえ、超軽量であって施工性及び作業性に優れるという特徴がある。また、無機系中空粒子の場合には、コストの面で有利であるという利点がある。

本発明によれば、無機或いは有機系の中空粒子を使用することにより、断熱機能が強化される効果と、断熱機能の強化による温度変化が少なくて膨張・収縮による亀裂の発生が無くなる効果と、超軽量で誘導性に優れて施工性及び作業性に優れる効果と、耐熱性及び耐衝撃性に優れる効果と、無機系の場合には比較的低いコストで製造することが可能な効果などがある。

以下、本発明に係る建築物用組成物の好適な実施例を詳細に説明する。

図１は本発明の製造工程を示すブロック図である。

<製造例１：無機系断熱仕上げ材用組成物>
水、樹脂、充填剤、顔料、無機系中空粒子を用意して適当な割合で計量する（１１０）。計量される原料の含量比は、水７重量％、樹脂２２重量％、顔料６重量％、充填剤５８重量％、無機系中空粒子６重量％、添加剤１重量％である。

原料の計量が終わると、既に準備された混合タンクに前記のように計量された原料を投入する（１２０）。この際、水、顔料、樹脂、無機系中空粒子、充填剤、添加剤の手順で投入することが好ましいが、投入順序は一部が変わっても構わない。

混合タンクの内部に投入された原料を均一に混合するために攪拌作業を行うが（１３０）、原料の投入段階では３０ｒｐｍの速度で、全ての原料が混合タンクに投入されると、６０ｒｐｍの速度で３０分間攪拌作業を行うことにより、原料を均一に混合させる。

混合段階１３０によって混合組成された組成物は、混合タンクから収去された後、検査段階１４０で色相、粘度、ｐＨなどをチェックした後、包装段階（１５０）に送られて製品使用上便利な重量単位で包装する。

このように製造された製品は、建築物の内、外部壁面の仕上げ用に所定の厚さだけ塗った後、常温で８〜２４時間乾燥させることにより、断熱仕上げ材として使用する。

前記樹脂としては、アクリルエマルジョン樹脂を、着色剤としてはＴｉＯ-_２顔料を、充填剤としてはＣａＣＯ_３、珪砂などを使用することが好ましい。

また、添加剤としてはシックナー(Thickener；増粘剤)、消泡剤(Deforming agent)、保存剤(Preservation;防腐剤、防黴剤など)などを単独で或いは混合して使用する。

前記無機系中空粒子１０は、図２に示すように、直径１２０μｍ以下、比重０.１９以下の球状のものを使用し、中空の空気層１２が形成された珪酸１４を主成分とする。空気層１２が低い熱伝導率を有するため、空気層１２が形成された無機系中空粒子を添加した材料は、表１から分かるように、断熱性に優れる。特に、無機系中空粒子は、材料のコスト面において有機系中空粒子の約１０％〜３０％程度に過ぎないという利点がある。

<実施例１：無機系断熱仕上げ材用組成物>
水７重量％、樹脂２２重量％、着色剤６重量％、充填剤５８重量％、無機系中空粒子６重量％、添加剤１重量％を、既に準備された混合タンクに投入した後、原料の投入段階では３０ｒｐｍの速度で攪拌作業を行い、全ての原料が混合タンクに投入された状態では６０ｒｐｍの速度で３０分間攪拌作業を行うことにより、建築物組成物を得た。このように得られた組成物と既存の製品を建築物の断熱仕上げ材として使用した後、熱伝導率と耐候性の面で試験した。その結果は表１に示す。

表１より、本発明の製品が適用された軽量断熱仕上げ材は、一般仕上げ材に比べて熱伝導率が３５％程度に過ぎなくて仕上げ材自体の断熱特性に優れるうえ、これにより温度に鈍感して耐候性にも優れることが分かる。

また、図３に本物品を断熱仕上げ材として用いた場合の組織を拡大表示したように、アクリル樹脂２０で形成された塗膜に、樹脂２０の老化防止、補強、増量の目的で加わる充填剤４０及び着色剤として使用される顔料３０が形成され、ここに無機系中空粒子１０が添加された組織を成している。このような直径と比重を有する無機系中空粒子１０は、超低密度であって弾性力をもつので、これを断熱仕上げ材に適用する場合、衝撃に強くて膨張、収縮によって亀裂が発生することに対する抵抗性に優れ、超軽量で流動特性に優れて施工性及び作業性が良くなるという特徴があり、仕上げ材自体に与えられた断熱機能によってアクリル樹脂膜２０の温度、湿度の変化が小さくなって一般仕上げ材より付着力及び耐久性に優れるという特性もある。

<製造例２：有機系断熱仕上げ材用組成物>
無機系中空粒子の代わりに有機系中空粒子を使用したことを除いては、その他の製造方法は前記製造例１と同様である。

有機系中空粒子１０ａは、図５に示すように、比重が０.１３以下で直径が１００μｍ以下のものを使用し、中空の空気層１２ａを有するアクリル系重合体１４ａからなる粒子であって、比重を調整するために、外郭にはＣａＣＯ_３１６ａがコートされている。有機系中空粒子１０ａも、無機系中空粒子の場合と同様に、内部の空気層１２ａによって熱伝導率を低下させる特性を発揮する。このため、有機系中空粒子が添加された組成物を仕上げ材として使用するとき、高い断熱特性を持たせる。

<実施例２：有機系断熱仕上げ材用組成物>
無機系中空粒子の代わりに有機系中空粒子を使用したことを除いては、その他の全ては前記実施例１と同一に行って建築物組成物を得た。このように得られた組成物と既存の製品を建築物の断熱仕上げ材として使用した後、熱伝導率と耐候性の面で試験した。その結果は表２に示す。

表２から分かるように、本発明の製品が適用された軽量断熱仕上げ材も、表１の無機系建築物用組成物が断熱仕上げ材として使用した場合と同一の特性がある。但し、有機系中空粒子が使用された組成物の場合、無機系中空粒子を使用した場合に比べてコストが多少高い。

また、図６に本物品を断熱仕上げ材として使用した場合の組織を拡大表示したように、無機系中空粒子を使用した組成物を断熱仕上げ材とした使用した場合と同様に、アクリル樹脂塗膜２０ａに、前記樹脂の老化防止、補強、増量の目的で加わる充填剤４０ａ及び着色剤として使用される顔料３０ａが形成されており、ここに超低密度の有機系中空粒子１０ａが添加されているため、無機系組成物と同一の特性を発揮する。

<製造例３：無機系断熱接着剤用組成物>
製造例３も前記製造例１とその製造方法の順序が同一なので、図面符号は同一の番号を使用する。

水、樹脂、メチルセルロース、充填剤、顔料、無機系中空粒子を準備して適当な割合で計量する（１１０）。計量される原料の含量比は、水１８重量％、樹脂２５重量％、充填剤４９重量％、無機系中空粒子７重量％、メチルセルロース０.５重量％、添加剤０.５重量％である。

原料の計量が終わると、既に準備された混合タンクに前記のように計量された原料を投入する（１２０）。この際、水、メチルセルロース、樹脂、無機系中空粒子、充填剤、添加剤の手順で投入することが好ましいが、投入順序は一部が変わっても構わない。

混合タンクの内部に投入された原料を均一に混合するように攪拌作業を行うが（１３０）、原料の投入段階では３０ｒｐｍの速度で、全ての原料が混合タンクに投入されると、６０ｒｐｍの速度で３０分間攪拌作業を行うことにより、原料を均一に混合させる。

上記のような方法で製造された組成物は、セメントと１：１の体積比で配合し、建築物の各資材間接着用に塗った後、常温で２４〜４８時間乾燥させることにより、各資材の接着と共に断熱特性を発揮する断熱接着剤の機能を有する。

前記樹脂としてはアクリルエマルジョン樹脂を、充填剤としては珪砂などを使用する。また、添加剤としてはＮＨ_４ＯＨ及び消泡剤(Deforming agent)などを使用する。

前記で用いられた無機系中空粒子は製造例１のものと構造及び特性が同一なので、別途の説明は省略する。

<実施例３：無機系断熱接着剤用組成物>
水１８重量％、樹脂２５重量％、充填剤４９重量％、無機系中空粒子７重量％、メチルセルロース０.５重量％、添加剤０.５重量％を、既に準備された混合タンクに投入した後、原料の投入段階では３０ｒｐｍの速度で攪拌作業を行い、全ての原料が混合タンクに投入された状態では６０ｒｐｍの速度で３０分間攪拌作業を行うことにより、建築物組成物を得た。このように得られた本製品と既存の製品を建築物の接着剤として使用した後、熱伝導率、亀裂強度及び耐水性の面で試験した。その結果は表３に示す。

表３より、本発明が適用された軽量断熱接着剤は、一般接着剤に比べて熱伝導率が５８％程度に過ぎなくて接着剤自体に断熱機能が与えられることと、特に一般に接着剤層が厚いほど、クラックの発生可能性が高くなることを考慮するとき、４.５ｍｍの厚さになるまでクラックが発生しないため亀裂強度に強いことが分かる。耐水性検査では、接着剤層から一部を分離したサンプルを常温で１０日間水に浸漬した後、水の浸透有無を検査した。

また、図４に本物品を断熱接着剤として使用した場合の組織を拡大表示したように、セメントと１：１の割合で配合して使用することにより、セメント粒子５０と充填剤６０の珪砂との間に無機系中空粒子１０が添加されたことが分かる。前記無機系中空粒子１０は、セメント粒子５０間の空隙を充填して空隙率と浸透性を減らし、亀裂強度と耐久性を増加させる。また、断熱仕上げ材の場合と同様に、超低密度で弾性力を有する球状の無機系中空粒子１０によって膨張、収縮による亀裂に対する抵抗性に優れるうえ、流動性の増加によって施工性と作業性が増大するという特性がある。

<製造例４：有機系断熱接着剤用組成物>
無機系中空粒子の代わりに有機系中空粒子を使用したことを除いては、その他の全ては前記実施例３と同一に行うことにより、建築物用接着剤組成物を得た。このように得られた組成物と既存の製品を建築物の接着剤として使用した後、熱伝導率、亀裂強度、耐水性の面で試験した。その結果は表４に示す。

表４から分かるように、本発明の製品が適用された軽量断熱接着剤も、表３の無機系の断熱接着用組成物を接着剤として使用した場合と同一の特性がある。但し、有機系中空粒子が使用された組成物の場合、無機系中空粒子を使用する場合に比べてコストが多少高くなる。

また、図７に有機系中空粒子を有する建築物用組成物を断熱接着剤として使用した場合の組織を拡大表示したように、無機系中空粒子を使用した組成物を断熱接着剤として使用した場合と同様に、セメント粒子５０ａと充填剤６０ａの珪砂との間に有機系中空粒子１０ａが添加されたことを確認することができて、実施例３の無機系中空粒子を使用した組成物を断熱接着剤として使用した場合と同一の特性を発揮する。

<製造例５：無機系下塗り材用組成物>
建築物の下塗り材として使用する用途を除いては、その他の全ての製造方法は前記製造例３と同一なので、別途の説明は省略した。

<実施例５：無機系下塗り材用組成物>
用途が異なるだけで、その他の組成分及び全ての特性は前記実施例３と同一なので、別途の説明は省略した。

<製造例６：有機系下塗り材用組成物>
製造例４と建築物の下塗り材として使用する用途を除いては、その他の全ての製造方法と有機系粒子の特性は前記製造例４と同一なので、別途の説明は省略した。

<実施例６：有機系下塗り材用組成物>
用途のみが異なるだけで、その他の全ての組成分と特性は前記実施例４と同一なので、別途の説明は省略した。

本発明に係る建築物用組成物の製造工程を示したブロック図本発明に係る建築物用組成物に使用された無機系中空粒子の拡大断面図無機系中空粒子を有する建築物用組成物で製造した断熱仕上げ材の組織拡大図無機系中空粒子を有する建築物用組成物で製造した軽量断熱接着剤及び下塗り材の組織拡大図本発明に係る建築物用組成物に使用された有機系中空粒子の拡大断面図有機系中空粒子を有する建築物用組成物で製造した断熱仕上げ材の組織拡大図有機系中空粒子を有する建築物用組成物で製造した断熱接着剤及び下塗り材の組織拡大図従来の建築物の外壁構造を示した概略図

符号の説明

１０：無機系中空粒子
１０ａ：有機系中空粒子
１２：空気層
１２ａ：空気層
１４：珪酸
１４ａ：アクリル系重合体
１６ａ：ＣａＣＯ_３
２０：アクリル樹脂
２０：樹脂
２０：アクリル樹脂膜
２０ａ：アクリル樹脂塗膜
３０：顔料
３０ａ：顔料
４０：充填剤
４０ａ：充填剤
５０：セメント粒子
５０ａ：セメント粒子
６０：充填剤
６０ａ：充填剤

Claims

建築物用混合物に対し、無機系中空粒子又は有機系中空粒子の中から選択された少なくとも１種の中空粒子を添加、混合して組成したことを特徴とする建築物用組成物。
前記建築物用混合物は水７重量％（対建築物用組成物）、樹脂２２重量％（対建築物用組成物）、着色剤６重量％（対建築物用組成物）、充填剤５８重量％（対建築物用組成物）及び添加剤１重量％（対建築物用組成物）からなり、前記無機系中空粒子又は有機系中空粒子から選択された少なくとも１種の中空粒子は６重量％（対建築物用組成物）であることを特徴とする請求項１記載の建築物用組成物。
前記混合物は水１８重量％（対建築物用組成物）、樹脂２５重量％（対建築物用組成物）、メチルセルロース０.５重量％（対建築物用組成物）、充填剤４９重量％（対建築物用組成物）及び添加剤０.５重量％（対建築物用組成物）からなり、前記無機系中空粒子又は有機系中空粒子から選択された少なくとも１種の中空粒子は７重量％（対建築物用組成物）であることを特徴とする請求項１記載の建築物用組成物。
前記無機系中空粒子は、内部に空気層が形成された珪酸を主成分とする球状のもので、直径１２０μｍ以下、比重０.１９以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の建築物用組成物。
前記有機系中空粒子は、内部は空気層であり、且つ外部はＣａＣＯ_３でコートされたアクリル系ポリマーであって、直径１００μｍ以下、比重０.１３以下であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の建築物用組成物。
請求項１〜５の何れかに記載の建築物用組成物を、建築物の内、外部壁面の仕上げ用に塗った後、常温で８〜２４時間乾燥させることにより、断熱仕上げ材として使用する方法。
請求項１〜５の何れかに記載の建築物用組成物を、セメントと１：１の体積比で配合して建築物の各資材間接着用に塗った後、常温で２４〜４８時間乾燥させることにより、断熱接着剤として使用する方法。
請求項１〜５の何れかに記載の建築物用組成物を、セメントと１：１の体積比で配合して建築物の下地に塗った後、常温で２４〜４８時間乾燥させることにより、下塗り材として使用する方法。