JP2009215491A

JP2009215491A - 表面強化用組成物及びその表面強化方法

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Publication number: JP2009215491A
Application number: JP2008062617A
Authority: JP
Inventors: Koichi Suzuki; 宏一鈴木
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP5145086B2

Abstract

【課題】コンクリート、セメント、モルタル等のカルシウム系下地の発塵防止、耐摩耗性、耐引っ掻き性を改良する表面強化組成物とその強化方法を提供する。
【解決手段】珪酸ナトリウム水溶液とアクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョンを含む組成物で、組成物の固形分が９〜３５重量％、珪酸ナトリウムに対してアクリル・スチレン共重合樹脂が固形分比で２〜７０重量％であり、混合後、静置２４時間後微濁層と下澄み層に分別認識できる条件の組成物を、コンクリート、セメント、モルタル等のカルシウム系下地に塗布する。
【選択図】なし

Description

本発明は、カルシウム系無機下地の表面強化組成物に関するものである。

コンクリート、モルタル、コンクリートブロックなどからなる床などは、荷重、化学薬品により侵食、摩擦による摩耗などにより経時的に劣化がある。さらに近年、コンクリートの打ち込み作業にボンプ車が広く使用される状況になり、より打ち込みやすくするために水の配合を増やした軟練り状態で打設がなされることがあり、これは乾燥収縮が大きくなり、亀裂の危険を増す。また屋上、屋外では夏季の日射、冬季の冷輻射という大きな温度サイクルにさらされ、亀裂が生じている。
これらの対策として、水ガラスなど珪酸塩によるコンクリート表面強化が知られている。

ビニル系共重合体（Ａ）のエマルションと水溶性珪酸塩（Ｂ）とを、固形分重量比で（Ａ）：（Ｂ）＝１０：１〜１：１０の配合割合で含み、共重合体（Ａ）は、アミド結合含有ビニルモノマー（アクリルアミドなど）０．１〜２０モル％と、このモノマーと共重合可能なビニル系モノマー（（メタ）アクリル酸エステル、スチレンなど）８０〜９９．９モル％との共重合体で、共重合体（Ａ）と水溶性珪酸塩（Ｂ）の相溶性に優れ、耐水性、耐候性、使用時までの保存安定性等に優れ、かつ多孔質基材及び上塗り塗料双方との密着性にも優れる水性塗料組成物が開示されている。（特許文献１）

（Ａ）樹脂成分が、（メタ）アクリル酸エステルからなる主単量体または（メタ）アクリル酸エステルとスチレンからなる主単量体、カルボキシル基含有ビニル単量体、ヒドロキシル基含有ビニル単量体およびシリル基含有ビニル単量体の共重合体からなる合成樹脂エマルジョンまたは水溶性樹脂溶液と、（Ｂ）一般式（Ｉ）Ｍ_２Ｏ・ＸＳｉＯ_２・ａｑ（Ｉ）（式中、Ｍは周期律表第１Ａ族に属するアルカリ金属を表し、Ｘは２〜４．５の正の値、ａｑは水溶液を表す。）で表される水溶性珪酸塩とを固形分比で（Ａ）：（Ｂ）＝１０：１〜１：１０で配合する無機板用プライマー組成物が混和安定性、高温安定性が良好であり、無機板の表面補強効果に優れ、密着性およびリコート性に優れることが開示されている。（特許文献２）

水溶性珪酸アルカリ化合物と、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂とを含有する、カルシウム系無機質基材塗装用組成物がコンクリート、セメントなどのカルシウム系無機質材料でなる基材の防塵、強化、およびカルシウム系無機質材料の湿潤養生を効果的に達成し得ることが開示されている。（特許文献３）

（メタ）アクリル酸エステル系樹脂エマルジョン及びスチレン変性（メタ）アクリル酸エステル系樹脂エマルジョンから選択される少なくとも一種の樹脂エマルジョン（Ａ）を乾燥重量で９９．５〜５０重量部、並びにワックス系エマルジョン（Ｂ）を乾燥重量で０．５〜５０重量部含んで成る塗料用水性樹脂組成物が地球環境保護に優れ、耐エフロ性、防水性、防湿性、基材密着性及び耐ブリスター性から選択される少なくとも一種が向上する塗膜となることが開示されている。（特許文献４）

これらは防水性、防湿性等樹脂エマルジョンによるもの、補強効果・リコート性・保存安定性を求めて樹脂エマルジョンにシラノール基、水酸基などで変性し、珪酸塩を配合するもので、すべての効果で、十分な性能を有するものは現れていないのが、現状であった。

特開平１１−２９７４６号公報特開平７−１４４９７９号公報特開２００３−１１９４２９号公報特開２００４−１８９８３９号公報

解決しようとする課題は、コンクリート、セメント表面に塗布して、耐摩耗性、補強効果、透明、仕上がり性が良い組成物とその強化方法の提供である。

請求項１の発明は、珪酸ナトリウム水溶液とアクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョンを含む組成物であって、珪酸ナトリウムに対してアクリル・スチレン共重合樹脂が固形分比で２〜７０重量％であり、混合後、静置２４時間後微濁層と下澄み層に分別認識できることを特徴とする表面強化用組成物で、カルシウム系無機下地に対して耐摩耗性、補強効果、透明、仕上がり性を有する。

請求項２の発明は、請求項１記載の組成物をカルシウム系無機下地に塗布・乾燥する表面強化方法で、カルシウム系無機下地の発塵を押さえ、耐摩耗性、引っ掻き性耐水性を付与する。

本発明の表面強化用組成物は、カルシウム系無機下地に対して耐摩耗性、補強効果、透明、仕上がり性を付与する。

本発明はセメント・モルタル・コンクリート・珪酸カルシウム板等の下地に対して表面の強化と仕上がり性の良い組成物である。

珪酸ナトリウムはＮａ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２で表され、前記ｎのモル比で１〜３号に分類され、これらを使うことができる。耐水性、硬化性等でＪＩＳＫ１４０８の３号が珪酸ナトリウム水溶液として好ましい。なお、上記アクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョンの配合比で言う固形分は珪酸ナトリウム溶液中の酸化ナトリウムと二酸化珪素の重量和を言う。

（アクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョン）
本発明に配合するアクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョンはアクリル酸エステルモノマーとスチレンモノマーが主成分となり、カルボキシル基含有ビニルモノマーから基本的に構成される。ヒドロキシル基含有モノマー・アミド基含有モノマー・アミン基含有モノマーは親水性・安定性が良くなり本発明の効果の妨げとなるので配合率は限られ、さらには含有しないことが好ましい。
アクリル酸エステルモノマーとしてはエチル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２一エチルヘキシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。配合比率としては３０〜７０重量％が好ましい。カルボキシル基ビニル含有モノマーとしては１〜５重量％配合される。
アクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョンの適性として珪酸ナトリウムに対して固形分比率で２〜７０重量％、組成物の固形分７〜３５重量％の範囲内で、組成物を配合し、組成物を１００ｍｌメスシリンダー（ガラス、内径２８ｍｍ）に１００ｍｌ入れ２３℃／５０％環境下２４時間静置後の性状を確認し、沈降物が無く、上部に微濁層が下部に下澄み層があることが判るものが適す。好ましくは微濁層がメスシリンダー目盛りで２０〜８０ｍｌ、下澄み層が８０〜２０ｍｌであるものがよい。

前記適性は原理的には不明確であるが、アクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョンと珪酸ナトリウムの一部が結合或いは会合し、浸透し、定着乾燥時、下地材との傾斜構造となり、透明性を損なうこと無く、表面機械物性が向上するものと思われる。このため、分散が均一で、或いは２４時間を遙かに超えて上記と同様になっても同様な効果が得られない。逆に、配合時、凝集する組成では、凝集物が表面に残り、また、下澄み溶液は珪酸ナトリウム溶液であるため、本発明の効果は得られない。また、組成物の固形分は９〜３５重量％が浸透性及び強化効率が両立できる。

その他の添加剤として、消泡剤、着色剤がある。これらは必要に応じて使用する。
消泡剤としては水系塗料において汎用的に使われているものとして、シリコーン系化合物、非イオン型界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤疎水性シリカ、ポリエーテル、鉱油等が挙げられ、これらを単独あるいは組み合わせることができる。
着色剤としては各種顔料、酸化チタン、カーボンブラック、酸化クロム、郡青等の無機質顔料、アゾ顔料、キナクリドン系顔料、シアニンブルー、シアニングリーン等の有機顔料、インキ、天然若しくは合成の染料等を単独若しくは２種類以上を使用して色相を変えることができる。

珪酸ソーダ（富士化学（株）製、ＪＩＳＫ１４０８の３号品、珪酸ナトリウム水溶液）５０重量部、ウルトラゾールＣ６２（ガンツ化成（株）、商品名、アクリル・スチレン樹脂エマルジョン、固形分５５％）１重量部、水４０重量部、消泡剤としてＢＹＫ０１１（ビックケミー・ジャパン（株）、商品名）０．５重量部を配合し、実施例１の組成物とした。

ウルトラゾールＣ６２を１０重量部に変えた以外実施例１と同じで実施例２の組成物とした。

珪酸ソーダを７０重量部、水を２０重量部に変えた以外実施例１と同じで実施例３の組成物とした。

ウルトラゾールＣ６２を１０重量部に変えた以外実施例３と同じで実施例４の組成物とした。

珪酸ソーダを２０重量部、水を７０重量部に変えた以外実施例１と同じで実施例５の組成物とした。

ウルトラゾールＣ６２を１０重量部に変えた以外実施例５と同じで実施例６の組成物とした。

比較例１
ウルトラゾールＣ６２を無配合とした以外実施例５と同じで比較例１の組成物とした。

比較例２
ウルトラゾールＣ６２を無配合とした以外実施例５と同じで比較例２の組成物とした。

比較例３
ウルトラゾールＣ６２を無配合とした以外実施例３と同じで比較例３の組成物とした。

比較例４
珪酸ソーダを１０重量部、水を８０重量部、ウルトラゾールＣ６２を無配合に、ＢＹＫ０１１を０．５重量部を配合し、比較例４の組成物とした。

比較例５
珪酸ソーダを１０重量部、水を８０重量部に変えた以外実施例１と同じで比較例５の組成物とした。

比較例６
ウルトラゾールＣ６２を１０重量部に変えた以外比較例５と同じで比較例６の組成物とした。

比較例７
珪酸ソーダを８０重量部、水を１０重量部、ウルトラゾールＣ６２を無配合、ＢＹＫ０１１を０．５重量部を配合し、比較例７の組成物とした。

比較例８
ウルトラゾールＣ６２を１重量部に変えた以外比較例５と同じで比較例８の組成物とした。

比較例９
ウルトラゾールＣ６２を１０重量部に変えた以外比較例５と同じで比較例９の組成物とした。

比較例１０
珪酸ソーダを１００重量部、水を無配合に変えた以外比較例７と同じで比較例１０の組成物とした。

比較例１１
ウルトラゾールＣ６２を１重量部に変えた以外比較例１０と同じで比較例１１の組成物とした。

比較例１２
ウルトラゾールＣ６２を１０重量部に変えた以外比較例１０と同じで比較例１２の組成物とした。

比較例１３
ウルトラゾールＣ６２のみで比較例１３の組成物とした。

比較例１４
ウルトラゾールＣ６２を５０重量部水５０重量部とし比較例１４の組成物とした。

比較例１５
ウルトラゾールＣ６２をリカボンドＥＴ５１（中央理化工業（株）、商品名、アクリル・スチレン樹脂エマルジョン、固形分４０％）に変えた以外実施例２と同じで比較例１５の組成物とした。

比較例１６
ウルトラゾールＣ６２をリカボンドＥＴ５１に変えた以外実施例４と同じで比較例１６の組成物とした。

比較例１７
ウルトラゾールＣ６２をリカボンドＥＴ５１に変えた以外実施例８と同じで比較例１７の組成物とした。

参考例
未処理の被塗物を参考例とした。

樹脂分／珪酸ナトリウム：組成物中のアクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョンの固形分を珪酸ナトリウム中の酸化ナトリウムと二酸化珪素の重量和で除した率（％）

固形分：組成物中の固形分比率
組成物性状：上組成物を調成後、１００ｍｌメスシリンダーに１００ｍｌ入れ、２３℃／５０％条件２４時間静置後の性状を確認した。Ａ：上層に微濁層、下層に下澄み層ができる。Ｂ：均一分散（全体に白濁）

評価方法
摩耗試験：モルタル（セメント：砂＝１：３水／セメント＝５０％）調合品を用い、厚み２０ｍｍで打設し、２３℃／５０％条件２４時間養生後、実施例・比較例の組成物を０．１０ｋｇ／ｍ^２で塗付し２３℃／５０％条件で７日間養生したものを試験体とした。ＪＩＳＫ７２０４テーパー摩耗試験にて測定（摩耗輪Ｈ−２２荷重２５０ｇ回転数１０００）

引掻試験：モルタル（セメント：砂＝１：３水／セメント＝５０％）調合品を用い、厚み２０ｍｍで打設し、２３℃／５０％条件２４時間養生後、を０．１０ｋｇ／ｍ^２で塗付し２３℃／５０％条件で７日間養生したものを試験体とした。日本建築仕上げ学会式引掻き試験機にて測定した。

仕上外観：モルタル（セメント：砂＝１：３水／セメント＝５０％）調合品を用い、厚み２０ｍｍで打設し、２３℃／５０％条件２４時間養生後、実施例・比較例の組成物を０．１０ｋｇ／ｍ^２で塗付し２３℃／５０％条件で７日間養生したものを試験体とし目視にて仕上外観を確認した。○：異常ない △：若干白化 ×：著しい白化

耐水白化：モルタル（セメント：砂＝１：３水／セメント＝５０％）調合品を用い、厚み２０ｍｍで打設し、２３℃／５０％条件２４時間養生後、実施例・比較例の組成物を０．１０ｋｇ／ｍ^２で塗付し２３℃／５０％条件で１時間後に塗付面を水ぶきして、白い斑点がでるか目視にて確認した。○：異常ない ×：白い斑点有り

本発明はコンクリート、セメント等のカルシウム系下地の発塵防止、耐摩耗性、耐引っ掻き性を付与し、白化することなく、透明で素地の意匠が得られ、床の他、壁にも応用ができる。

Claims

珪酸ナトリウム水溶液とアクリル・スチレン共重合樹脂エマルジョンを含む組成物であって、組成物の固形分が９〜３５重量％、珪酸ナトリウムに対してアクリル・スチレン共重合樹脂が固形分比で２〜７０重量％であり、混合後、静置２４時間後微濁層と下澄み層に分別認識できることを特徴とする表面強化用組成物。
請求項１記載の組成物をカルシウム系無機下地に塗布・乾燥する表面強化方法。