JP2007534584A - セメント塗料 - Google Patents

Abstract

本発明は水性塗料およびその配合方法を提供する。本発明の塗料は、その構成成分として、セメント粒子および水を含む。セメント粒子は非硬化のセメント粒子であり、本発明の塗料はまた、構成成分として、水中で安定なコロイドを形成することができるポリマー物質のコロイドサイズの粒子を含む。本発明の塗料はその構成成分の均一な混合物の形態である。セメント粒子は塗料の５〜４０質量％を形成し、かつ、コロイドサイズ粒子は塗料の０．２５〜１０質量％を形成する。本発明の方法は、コロイドサイズのポリマー粒子を水に懸濁させて、コロイド状懸濁物を形成するステップ、および、セメント粒子をコロイド状懸濁物と混合して、水と、セメントと、コロイドサイズのポリマー粒子との混合物を形成するステップを含む。
【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明

本発明は、広義にはセメント塗料に関連する。より具体的には、本発明は水性セメント塗料に関連する。また、本発明は、水性セメント塗料を配合するための方法に関連する。

本発明によれば、セメント粒子および水をその構成成分として含む水性セメント塗料が提供され、この場合、セメント粒子は非硬化のセメント粒子であり、塗料はまた、構成成分として、水中で安定なコロイドを形成することができるポリマー物質のコロイドサイズ粒子を含み、塗料は上記構成成分の均一な混合物の形態であり、セメント粒子が塗料の５〜４０質量％を形成し、かつ、コロイドサイズ粒子が塗料の０．２５〜１０質量％を形成する。

本発明の塗料の特徴は、その構成成分の混合物が空気の非存在下で長期にわたる貯蔵寿命を有するために、塗料が安定な混合物として配合され得るということである。安定であることにより、混合物が空気の非存在下で前記の長期にわたる貯蔵寿命を有するだけでなく、混合物が塗料缶に密封されたとき、混合物が、その構成成分部分に急速に分離する傾向をほとんど有しないか、または、全く有さず、さらに、使用前に塗料缶において撹拌することによって混合した後では、少なくとも６０分間はさらなる混合を必要としない。長期にわたる貯蔵寿命によって、空気の非存在下では（例えば、密閉された塗料缶に入っているときには）、塗料が数カ月以上にわたって使用可能であり、これにより、使用前に許容される均質性を塗料に与えるためのさらなる攪拌を必要としない。

非硬化のセメント粒子は、水との接触によって硬化させることができ（すなわち、これに関連して、大量に固化および硬化させ、塊とすることができ）、好都合には、普通のポルトランドセメント粒子であり、これは、塗料の意図された色や、塗料で使用される何らかの顔料に依存して、白色または灰色のポルトランドセメントであり得る。非硬化のポルトランドセメントの通常の粒子サイズは本発明のために好適であり、セメント粒子は塗料の１０〜３０質量％を形成することができ、好ましくは、塗料の１２〜１８質量％を形成することができる。

コロイドサイズのポリマー粒子は、上記で示されたように、１〜１００ｎｍの範囲の粒子サイズを有し、水中で安定なコロイド状懸濁物を形成することができる。好適なコロイドサイズ粒子は形状において繊維状であり得る。この場合、そのような粒子は細長く、典型的には、その横方向で最大の幅の少なくとも数倍の長さを有する。このようなコロイドサイズ粒子は、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールおよびそれらの混合物からなるポリマー物質群から選択される物質であり得る。好ましくは、コロイドサイズのポリマー粒子はナトリウムカルボキシメチルセルロースである。ポリマー粒子は塗料の１〜６質量％を形成することができ、好ましくは、塗料の１．５〜３質量％を形成することができる。

本発明の具体的な実施形態において、セメント粒子は普通のポルトランドセメント粒子であり、セメント粒子は塗料の１０〜３０質量％を形成し、コロイドサイズ粒子は塗料の１〜６質量％を形成する。さらに好ましい実施形態において、それらはそれぞれ、１２〜１８質量％および１．５〜３質量％を形成する。上記で示されたように、セメント粒子は灰色のポルトランドセメント粒子、または、代わりに、セメント粒子は白色のポルトランドセメント粒子であり得る。

理論によって拘束されないが、本出願人は、コロイドサイズ粒子が、セメント粒子の表面に塗料混合物内で付着して、十分に連続した被覆をその表面に形成して、セメント粒子を混合物内において水から保護し、かつ、混合物におけるセメントの早期硬化、または、いわゆる缶内硬化を阻止または防止することによって作用すると考えている。ポリマー粒子の割合が低すぎる場合には、セメントの早期硬化または缶内硬化が生じることが予想され、一方、割合が大きすぎる場合は、塗装層を下地に提供するために塗料が塗布されているときには塗料の初期の耐水性に悪影響を及ぼし得るし、また、下地上の塗装層におけるセメントの硬化にも悪影響を及ぼし得る。したがって、日常的な実験により、セメントの割合と同様に、塗料におけるポリマー粒子の許容される割合または最適な割合を決定することが要求される。

上記で示されたように、粒子は形状において繊維状であり得る。すなわち、粒子は実際には繊維の形状であるように、粒子は、繊維の形状に類似する形状を有し得る。特に好ましい実施形態において、ポリマー物質はナトリウムカルボキシメチルセルロースである。

本発明の塗料は粒子状エラストマーを含むことができる。具体的には、エラストマーは、下地に塗られた塗料層の一部を形成しているときには、大気に触れたとき、硬化して、塗料層に、初期または短期間の薄膜強度、望ましい柔軟性および光沢、耐久性および塗布の容易さを提供し得る場合がある。エラストマーはまた、望ましくは、硬化したとき、層を通過する下地内への水の浸透に対する抵抗性を提供することができ、この場合、この抵抗性は、少なくとも、塗料内のセメントの硬化が、塗料層にこれらの性質を長期間にわたって提供することにおいてエラストマーから引き継ぐために十分な段階に達するまで持続する。好適なエラストマーは、ラテックス、合成ゴム、スチレン、ブタジエン、およびそれらの混合物からなるエラストマー物質群から選択することができ、ラテックスであることが好ましい。エラストマーがラテックスであるとき、ラテックスは塗料の５〜６０質量％（好ましくは、２０〜５０％）を形成することができる。ラテックスの平均粒子サイズは０．０８〜１μｍの範囲（好ましくは、０．１〜０．７μｍの範囲）であり得る。この場合、全ての粒子が、好都合には、これらのサイズ範囲に含まれる。セメント粒子およびコロイドサイズのポリマー粒子の場合と同様に、日常的な実験がまた、塗料混合物におけるエラストマー粒子について、許容される割合または最適な割合、および粒子サイズを確立するために使用され得る。出願人は、純粋なアクリル系ラテックスおよびスチレン−アクリル系ラテックスの両方を問題なく使用している。

したがって、塗料は、その構成成分として、大気にさらされたときに硬化することができる非硬化の粒子状エラストマーを含むことができる。エラストマーは、特に、塗料の５〜６０質量％を形成し、かつ、０．０８〜１μｍの範囲の平均粒子サイズを有するラテックスであり得る。塗料の好ましい形態において、ラテックスは塗料の２０〜５０質量％を形成することができ、塗料は０．１〜０．７μｍの範囲の粒子サイズを有する。

場合により、塗料は増粘剤を含む。増粘剤は任意の好適な市販の増粘剤が可能であり、これは、塗料混合物の所望される程度の増粘を得るために、適切な割合または製造者に推奨された割合で使用される。出願人は、一般にはヒドロキシアルキルセルロースがこの目的のために好適であることを見出しており、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロースまたはメチルヒドロキシプロピルセルロースなどがある。増粘剤は、塗料の塗布特性に望ましい影響を与えることができ、また、混合物の構成成分が缶内で互いに分離すること、および、固形物の缶内での沈降を妨げることができ、また、一般には、良好な安定性および長期にわたる貯蔵寿命をもたらすことができる。塗料の好ましい形態では、０．１〜０．６質量％のヒドロキシアルキルセルロース増粘剤を含む。

さらに、塗料は、所望する色および／または不透明度を塗料に与えるために、好適な顔料を場合により含む。使用される顔料の割合は広範囲で変化させることができるが、１〜１５質量％の割合が好適であることが見出されている。無機顔料、例えば、酸化物（具体的には、金属酸化物）などが、塗料におけるセメントとの適合性を有することから好ましく、顔料は、典型的には、塗料の２〜１０質量％（好ましくは、３〜５％）を形成する割合で存在し、かつ、０．０５〜１００μｍ（好ましくは、１〜２０μｍ）の平均粒子サイズを有し、この場合、顔料粒子のすべてが好都合にはこれらのサイズ範囲に含まれる。本発明によれば、塗料は１〜１５質量％の顔料を含むことができ、また、具体的には、顔料は、塗料の２〜１０質量％を形成し、かつ、０．０５〜１００μｍの範囲の平均粒子サイズを有する粒子状の無機顔料であり得る。

塗料は、場合により使用される構成成分として、１つまたは複数の好適な缶内殺生物剤、１つまたは複数の乾燥薄膜性の殺カビ剤および／または殺藻剤、１つまたは複数の消泡剤、ならびに、１つまたは複数の分散剤を含むことができる。市販の製造物を、製造者により規定される通常的な割合でこれらの目的のために使用することができる。出願人は、ホルムアルデヒドを放出する殺生物性薬剤として、メチルイソチアザロン、クロロメチルイソチアザロン、ベンジルイソチアザロンおよびそれらの好適な混合物から選択される缶内殺生物剤を問題なく使用している。本発明による塗料において、出願人は、０．０５〜１質量％（好ましくは、０．５〜１質量％）の乾燥薄膜性の殺カビ剤および／または殺藻剤、ならびに、０．０５〜０．５質量％（好ましくは、０．１〜０．４質量％）の消泡剤および０．０５〜０．５％の分散剤と一緒に、缶内におけるコロイドサイズのポリマー粒子に対する微生物学的攻撃を阻止するために、０．１〜０．３質量％の前記ホルアルデヒド放出薬剤を使用している。

セメント、ポリマー物質およびエラストマーの場合と同様に、日常的な実験が、最適な結果または少なくとも許容される結果のために、技術的考慮および経済的考慮の両方に留意して、場合により使用される様々な前記構成成分の選択および塗料におけるそれらの割合の選択の両方のために用いられ得る。典型的には、これらすべての構成成分の割合が確立されると、水が残りの部分を構成する。

塗料混合物を配合するために、コロイドサイズのポリマー粒子を水に分散させて、水中でポリマー粒子のコロイド状懸濁物を形成することができ、次いで、セメントがコロイド状懸濁物に混合され、その後、場合により、粒子状エラストマーが混合される。好都合には、使用される任意の缶内殺生物剤、殺カビ剤／殺藻剤および／または消泡剤が、セメントより前に、水またはコロイド状懸濁物と混合され、そして、使用される任意の顔料、増粘剤および／または分散剤が、エラストマーをコロイド状懸濁物に加えた後で他の構成成分と混合される。具体的には、顔料、増粘剤および／または分散剤を、他の構成成分の混合物に添加する前に水に分散（溶解および／または懸濁）することができる。

したがって、本発明は、コロイドサイズのポリマー粒子を水に懸濁させて、コロイド状懸濁物を形成するステップ、および、セメント粒子をコロイド状懸濁物と混合して、水と、セメントと、コロイドサイズのポリマー粒子との混合物を形成するステップを含む、上記で定義されるような水性セメント塗料を配合するための方法に及ぶ。

この方法は、セメント粒子を懸濁物と混合する前に、エラストマー粒子を水と混合して、コロイド状懸濁物を形成するステップを含むことができる。

場合により使用される様々な他の前記構成成分を、任意の所望される順序または好都合な順序で、水、ポリマー粒子、セメント粒子およびエラストマー粒子と混合することができる。

本発明は、次に、下記の実施例を参照して、限定でない例示的な例として記載される。

（実施例１）
最初の試行では、１８２ｋｇ（１７８Ｌ）のコロイド状懸濁物を含むバッチ（ｂａｔｃｈ）を、１６０Ｌの水に、１２ｋｇのコロイドサイズのセルロース繊維、５ｋｇの缶内殺生物剤、５ｋｇの消泡剤および１０ｌのアクリル系ラテックス（これは「ＲＥＶ６１１５」の商標でＲｅｖｅｒｔｅｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ）Ｌｉｍｉｔｅｄ（２００ Ｌａｎｓｄｏｗｎｅ Ｒｏａｄ、Ｊａｃｏｂｓ、Ｄｕｒｂａｎ、南アフリカ共和国）から入手可能である）を混合することによって調製した。セルロース繊維は、「ＮＯＲＩＬＯＳＥ６０６４」の商標でＰｒｏｔｅａ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ（１ Ｂｅｒｒａｎｇｅ Ｒｏａｄ、Ｗａｄｅｖｉｌｌｅ、Ｇａｕｔｅｎｇ、南アフリカ共和国）から入手可能であるセルロース繊維であった。殺生物剤は、「ＲＯＣＩＭＡ ６２３Ｎ」の商標で（ＡＣＩＭＡ）Ｓｅｒｖｏｃｈｅｍ（Ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ）Ｌｉｍｉｔｅｄ（８ Ｓｔｒｕｗｉｇ Ｓｔｒｅｅｔ、Ｊｅｔ Ｐａｒｋ、南アフリカ共和国）から入手可能である殺生物剤であった。消泡剤は、「ＤＥＦＯＡＭＥＲ−ＡＦ３０６」の商標でＳｅｒｖｏｃｈｅｍから入手可能である消泡剤であった。

１７８ｌのコロイド状懸濁物に１００ｋｇの通常の白色ポルトランドセメント（これはＬａｆａｒｇｅ Ｓｏｕｔｈ Ａｆｒｉｃａ（Ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ）Ｌｉｍｉｔｅｄ（Ｃｅｎｔｕｒｙ Ｃｌｕｂ Ｅｓｔａｔｅｓ、２１ Ｗｏｏｄｌａｎｄｓ Ｄｒｉｖｅ、Ｗｏｏｄｍｅａｄ、Ｇａｕｔｅｎｇ、南アフリカ共和国）から入手可能である）を加えて、セメントとコロイド状懸濁物との約２７０ｋｇの混合物を得た。

このセメント含有混合物に、さらに２３０ｌの「ＲＥＶ６１１５」アクリル系ラテックスを加えて、本発明による水性セメント塗料を形成した。

最後に、場合により使用されるさらなる構成成分を塗料に加えた：すなわち、顔料懸濁物を形成するために、１〜２０μｍの範囲の粒子サイズを有する３０ｋｇの二酸化チタン顔料が混合された１００Ｌの水、ならびに、１．６ｋｇのヒドロキシエチルセルロース（これはＤｏｗ／Ｓｅｒｖｏｃｈｅｍから「ＣＥＬＬＯＳＩＺＥ ＱＰ５２０００」の商標で入手可能である）および０．２ｋｇの分散剤（これはＲｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ／Ｓｅｒｖｏｃｈｅｍから「ＯＲＯＴＡＮ Ｎ４０００」の商標で入手可能である）を加えた。これにより、６１７ｋｇ〜６３１ｋｇの質量および５７０Ｌ〜５８０Ｌの体積を有する塗料のバッチを得た。

コロイド状懸濁物を形成するために、殺生物剤、消泡剤およびセルロース繊維を中速度の撹拌とともに水にゆっくり加え、撹拌を、添加終了後、１０分間続けた。懸濁物を、撹拌することなく、１時間、温浸する（ｄｉｇｅｓｔ）ために放置し、その後、アクリル系ラテックスを中速度の撹拌とともに５分かけて加えた。

セメント含有混合物を得るために、セメントを、中速度の撹拌による混合とともに、コロイド状懸濁物にゆっくり加え、その後、混合をさらに１０分間続けて、ペーストを得た。次いで、このペーストを、一晩温浸するために放置した。

残るアクリル系ラテックスを、一晩の温浸の後、中速度の撹拌による混合とともにペーストにゆっくり加え、撹拌を、添加完了後、１５分間続けて、塗料を得た。

顔料懸濁物を、増粘剤を中速度の撹拌とともに水にゆっくり加え、その後、撹拌を１０分間続けることによって作製した。その後、顔料を、増粘剤を中速度の撹拌とともに、増粘剤を含有する水に１５分〜２５分かけて混合した。

最後に、顔料懸濁物を、中速度の撹拌による５分間にわたる混合とともに、塗料に加えて、塗料を着色した。

（実施例２）
続く試行では、「ＲＥＶ６１１５」ラテックスを、同じ量のラテックス（Ｓｅｒｖｏｃｈｅｍから「ＰＲＩＭＡＬ ＳＦ−０１６」の商標で入手可能）によって置き換え、かつ、白色ポルトランドセメントを、同じ量の通常の灰色ポルトランドセメント（これもまたＬａｆａｒｇｅ Ｓｏｕｔｈ Ａｆｒｉｃａ（Ｐｒｏｐｒｉｅｔａｒｙ）Ｌｉｍｉｔｅｄ）から得られた）によって置き換えたことを除いて、実施例１を繰り返した。二酸化チタン顔料を省き、これにより、バッチサイズおよび体積が５８７ｋｇ〜６０１ｋｇおよび５００Ｌ〜５１０Ｌにそれぞれ減少した。

（実施例３）
もう１つの続く試行では、白色ポルトランドセメントを、同じ量の同じ供給者から得られた通常の灰色ポルトランドセメントによって置き換え、かつ、二酸化チタン顔料を、同じ量の同じ粒子サイズの赤色酸化鉄（酸化第一鉄）顔料によって置き換えたことを除いて、実施例１を繰り返した。

（実施例４）
さらなる続く試行では、１６０Ｌの水に混合した「ＮＯＲＩＬＯＳＥ６０６４」セルロース繊維を１２ｋｇから１８ｋｇに増やし、かつ、「ＲＥＶ６１１５」ラテックスを同じ量の「ＰＲＩＭＡＬ ＳＦ−０１６」ラテックスによって置き換えたことを除いて、実施例１を繰り返した。

実施例１によって例示されるような本発明の最初の試行は、コロイドサイズのセルロース繊維が省かれたことを除いて同じ組成を有する対照物と比較したとき、缶内貯蔵寿命の実質的な増大を示し、また、単一包装形態にあり、かつ、塗料ブリキ缶または塗料缶において数ヶ月以上の実質的な貯蔵寿命にわたって貯蔵することができる水性セメント塗料の提供を実現可能にすることが期待された。そのような塗料は、耐水性および着色の両方の目的のために様々な下地（特に、セメント質の下地）を被覆するために有用であると考えられる。

実施例２〜実施例４において詳述される続く試行は、実施例１によって期待される利点を具体化したという点で実施例１の有望さを実現する塗料を提供し、かつ、前記の長い貯蔵寿命を示した（実施例２および実施例３）か、または、前記の長い貯蔵寿命を示す見込みがある（実施例４）。本発明の塗料は、缶が開封された後で頻繁に撹拌することなく使用することができ、また、そのアクリル系ラテックス含有物のおかげで迅速に硬化し、しかし、それにもかかわらず、そのセメント含有物のおかげで長期間にわたる有用性のために硬化し続ける。セメント含有物はまた、多くの場合に塗料が塗布されることが予想されるセメント含有下地においてセメントと結合し、セメントが、下地へのその塗布後に硬化し、かつ結合する。

Claims (15)

1. セメント粒子および水をその構成成分として含む水性セメント塗料であって、
   前記セメント粒子が非硬化のセメント粒子であり、前記塗料はまた、構成成分として、水中で安定なコロイドを形成することができるポリマー物質のコロイドサイズ粒子を含み、前記塗料は前記構成成分の均一な混合物の形態であり、前記セメント粒子が塗料の５〜４０質量％を形成し、かつ、前記コロイドサイズ粒子が塗料の０．２５〜１０質量％を形成することを特徴とする、水性セメント塗料。
2. 前記セメント粒子が普通のポルトランドセメント粒子であり、前記セメント粒子は塗料の１０〜３０質量％を形成し、かつ、前記コロイドサイズ粒子が塗料の１〜６質量％を形成することを特徴とする、請求項１に記載の塗料。
3. 前記セメント粒子が塗料の１２〜１８質量％を形成し、かつ、前記コロイドサイズ粒子が塗料の１．５〜３質量％を形成することを特徴とする、請求項２に記載の塗料。
4. 前記セメント粒子が灰色のポルトランドセメント粒子であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗料。
5. 前記セメント粒子が白色のポルトランドセメント粒子であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗料。
6. 前記コロイドサイズ粒子が形状において繊維状であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の塗料。
7. 前記ポリマー物質がナトリウムカルボキシメチルセルロースであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の塗料。
8. 構成成分として、大気にさらされたときに硬化することができる、非硬化の粒子状エラストマーを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の塗料。
9. 前記エラストマーがラテックスであり、前記ラテックスが塗料の５〜６０質量％を形成し、かつ、０．０８〜１μｍの範囲の平均粒子サイズを有することを特徴とする、請求項８に記載の塗料。
10. 前記ラテックスが塗料の２０〜５０質量％を形成し、かつ、０．１〜０．７μｍの範囲の粒子サイズを有することを特徴とする、請求項９に記載の塗料。
11. ０．１〜０．６質量％のヒドロキシアルキルセルロース系増粘剤を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の塗料。
12. １〜１５質量％の顔料を含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の塗料。
13. 前記顔料が粒子状の無機顔料であり、前記顔料が塗料の２〜１０質量％を形成し、かつ、０．０５〜１００μｍの範囲の平均粒子サイズを有することを特徴とする、請求項１２に記載の塗料。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の水性セメント塗料を配合するための方法であって、
    コロイドサイズのポリマー粒子を水に懸濁させて、コロイド状懸濁物を形成するステップ、および
    セメント粒子をコロイド状懸濁物と混合して、水と、セメントと、コロイドサイズのポリマー粒子との混合物を形成するステップ
    を含むことを特徴とする方法。
15. セメント粒子を懸濁物と混合する前に、エラストマー粒子を水と混合して、コロイド状懸濁物を形成するステップを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。