JP2016508939A - 再分散性ポリマー粉末 - Google Patents

Abstract

本発明は、水不溶性フィルム形成ポリマー、コロイド状安定剤、およびゴム粒子の同時乾燥混合物を含む、水再分散性ポリマー粉末（ＲＤＰ）に関する。ＲＤＰ中のゴムの存在は、再分散性に顕著に影響せず、水中硬化性結合性組成物に組み込まれる場合、得られる水中硬化性結合済み組成物の物理的特性を改善することができる。【選択図】 なし

Description

本発明は、再分散性ポリマー粉末に関する。具体的には、本発明は、セメント系タイル接着剤（ＣＢＴＡ）または外断熱複合材システム（ＥＴＩＣＳ）の下地塗装接着剤もしくは補強塗装などの、水中硬化性結合性組成物中の添加剤としての使用に好適な、再分散性ポリマー粉末（ＲＤＰ）に関する。水硬性結合剤および上記ＲＤＰを含む乾燥混合調合物、ならびにこの乾燥混合調合物および水を含む水中硬化性結合性組成物も提供される。加えて、このＲＤＰの生成方法、水硬性結合剤を含む乾燥混合調合物中または水中硬化性結合性組成物中の構成要素としてのゴムの組み込み方法、および引張強度が改善された水中硬化性結合済み組成物の提供方法も提供される。

廃棄ゴム物品、具体的には自動車タイヤで使用されるものなどの架橋ゴムまたは加硫ゴムの、環境面で許容できる処分または再生利用機構を提供することに、多大な努力がこれまでおよび現在もはらわれている。この許容できる廃棄／再生利用経路を提供することについての継続中の要求は、急激な規模の生産のために（例えば、３７００万台の車およびトラックのタイヤが英国で毎年廃棄されており、この数は、道路交通および車所有の増加と共に２０２１年にはさらに３９％増大すると見られると、見積もられている）、特に急を要するものであり、このことは、ゴムタイヤは非常に耐久性があるので生分解速度が並はずれて遅いために、埋め立てごみ処理による廃棄は問題があるという事実とも連結している。その結果、ＥＵ法の国内法化により、埋め立て地でのタイヤの廃棄が禁止された。さらに、タイヤの燃焼は、相当量の不焼炭化水素および有害排気を大気中に放出する傾向があり、また、融解タイヤは、土壌および地下水の汚染を引き起こし得る大量の油を生成するので、焼却による廃棄は、環境問題を有する。それゆえ、廃棄する前に、このようなゴム製品の再生利用を促進する、代替の解決法を特定することが、益々要求されている。

ゴム製品の、いくつかの可能性のある再生利用経路が提案されている。例えば、廃棄タイヤは、セメント作製業務の燃料として；（細かく粉砕される場合）新しいタイヤ、野外運動場、および道路アスファルトの充填材として；または根覆いとして使用されている。しかしながら、増大する数の廃棄ゴム製品を処理するために、代替の再生利用経路を見つけなければならない。

廃棄ゴムの最も大きな可能性のある再生利用経路の１つは、建設業におけるものであるが、土木工学における廃棄タイヤの利用は、今日までのところ非常に低く、使用済みタイヤのうちの約４．５％のみが、現在土木工学適用で再生利用されており、この適用は単一のプロジェクトでは小規模適用である傾向がある。具体的には、乾燥混合セメント系調合物に粉末化ゴムを組み込む（配合する）ことが知られる。例えば、米国特許第Ａ−５２４４３０４Ａ号は、セメント結合剤、分散可能ラテックスポリマー結合剤、および鉱物骨材充填材を含む、舗装組成物を開示する。充填材は、飛灰などの鉱物細骨材、砂などの鉱物骨材、および／または粉砕ゴム粒子などのエラストマー充填材からなる場合があり、米国特許第Ａ−５２９０３５６号は、ポルトランドセメント、ゴムくず、水、および砂、骨材または軽量骨材を含む混合物から作製されるコンクリート／ゴム製品を開示し、韓国特許第Ａ−２０１１１１０９６７号は、ポルトランドセメント、シリカ、粉砕タイヤゴム、メチルセルロース、セルロース繊維、および再分散性ポリマー粉末（ＲＤＰ）樹脂を含むタイル接着剤を開示する。

酢酸ビニル／エチレンコポリマー、スチレン／ブタジエンコポリマー、および酢酸ビニル／バーサティック酸ビニルエステルコポリマーなどの、乳濁液ポリマーから作製されるＲＤＰは、セメント系組成物の機械的特性を改善するために、セメント系タイル接着剤（ＣＢＴＡ）およびＥＴＩＣＳ接着剤または補強塗装などの、様々な建設適用で広く使用される。

廃棄ゴム製品、具体的には架橋ゴムまたは加硫ゴム、例えば粉砕タイヤゴム粒子の便利かつ環境面で許容できる用途を提供することが、本発明の目的である。セメント系組成物、例えばＣＢＴＡまたはＥＴＩＣＳ接着剤もしくは補強塗装などの水中硬化性結合性組成物に組み込まれる場合、得られる水中硬化性硬化済み組成物の接着強度の改善を提供する、改変ＲＤＰを提供することが、本発明の追加の目的である。

本発明のその様々な態様は、付属の特許請求の範囲で示されるとおりである。

第１の態様にしたがって、本発明は、水不溶性フィルム形成ポリマーおよびコロイド状安定剤の同時乾燥混合物を含む、ＲＤＰを提供し、この同時乾燥混合物は、ゴム粒子をさらに含む。

２．上記水不溶性フィルム形成ポリマーが、スチレン−ブタジエンコポリマー、またはスチレン、ブタジエン、および１つ以上の他のモノマーの共重合生成物を含む、本発明の第１の態様に記載のＲＤＰ。

３．上記水不溶性フィルム形成ポリマーが、Ｆｏｘ式を用いて計算される、−６０℃〜８０℃のガラス繊維温度を有する、第１の態様または請求項２に記載のＲＤＰ。

４．上記コロイド状安定剤が、ポリビニルアルコールである、第１の態様または請求項２〜３のいずれかに記載のＲＤＰ。

５．上記コロイド状安定剤が、ＲＤＰの全乾燥重量に基づいて１〜２０重量％の量で存在する、第１の態様または請求項２〜４のいずれかに記載のＲＤＰ。

６．上記水不溶性フィルム形成ポリマー対上記ゴム粒子の重量比が、９９：１〜１：９である、第１の態様または請求項２〜５のいずれかに記載のＲＤＰ。

７．上記ゴム粒子が、架橋ゴム粒子を含む、第１の態様または請求項２〜６のいずれかに記載のＲＤＰ。

８．上記架橋ゴム粒子が、粉砕タイヤゴムを含む、請求項７に記載のＲＤＰ。

９．上記ゴム粒子が、１０００μｍ以下の粒子サイズを有する、第１の態様または請求項２〜８のいずれかに記載のＲＤＰ。

第２の態様にしたがって、本発明は、ＲＤＰの生成方法を提供し、この方法は、
ａ．水不溶性フィルム形成ポリマーおよびコロイド状安定剤を含む、水性分散体を提供することと、
ｂ．この水性分散体を乾燥させることと、
を含み、この水性分散体は、ゴム粒子をさらに含む。

第３の態様にしたがって、本発明は、水硬性結合剤および０．１〜４０重量％の本発明の第１の態様にしたがうＲＤＰを含む、乾燥混合調合物を提供する。

第４の態様にしたがって、本発明は、本発明の第３の態様の乾燥混合調合物および水を含む、水中硬化性結合性組成物を提供する。

１３．外断熱複合材システム（ＥＴＩＣＳ）の下地塗装接着剤もしくは補強塗装、またはセメント系タイル接着剤（ＣＢＴＡ）である、上記本発明の第４の態様にしたがう水中硬化性結合性組成物。

第５の態様にしたがって、本発明は、水硬性結合剤を含む乾燥混合調合物中または水中硬化性結合性組成物中の構成要素としてゴムを組み込む方法を提供し、この方法は、本発明の第１の態様にしたがうＲＤＰを、水硬性結合剤と混合することを含む。

第６の態様にしたがって、本発明は、引張強度が改善された水中硬化性結合済み組成物を提供する方法を提供し、この方法は、
ａ．水硬性結合剤および０．１〜４０重量％のＲＤＰを含む、乾燥混合調合物を提供することであって、このＲＤＰが、以下のもの、
ｉ．スチレン−ブタジエンコポリマー、またはスチレン、ブタジエン、および１つ以上の他のモノマーの共重合生成物を含む、水不溶性フィルム形成ポリマー、ならびに
ｉｉ．コロイド状安定剤
の同時乾燥混合物を含む、提供することと、
ｂ．この乾燥混合調合物を水と化合し、水中硬化性結合性組成物を形成することと、
ｃ．この水中硬化性結合性組成物を乾燥させることと、
を含み、この同時乾燥混合物は、ゴム粒子をさらに含む。

本発明にしたがって調製されるＲＤＰは、廃棄ゴム製品、具体的には架橋ゴムまたは加硫ゴム、例えば粉砕タイヤゴム粒子の便利かつ環境面で許容できる用途を示す。好ましくは、本発明にしたがって調製されるＲＤＰは、水中硬化性結合性、具体的にはセメント系組成物、例えばＣＢＴＡまたはＥＴＩＣＳ接着剤もしくは補強塗装に組み込まれる場合、得られる水中硬化性硬化済み組成物の接着強度を改善する。

本明細書全体をとおして、百分率または重量百分率などについての任意の参照は、特に明記されない限り、組成物の乾燥重量に関して表される。

「ガラス遷移温度」または「Ｔ_ｇ」は、以下のように、Ｆｏｘ式［Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ１，３Ｐａｇｅ１２３（１９５６）］を用いて計算されるコポリマーのガラス遷移温度である。

コポリマーについて、ｗ_１およびｗ_２は、反応槽中に装填されるモノマー重量に基づいた、２つのモノマーの重量分率を指し、Ｔ_ｇ（１）およびＴ_ｇ（２）は、絶対温度（ケルビン）での２つの対応するホモポリマーのガラス遷移温度を指す。３種以上のモノマーを含有するポリマーについては、追加の項（ｗ_ｎ／Ｔ_ｇ（ｎ））が加えられる。本発明の目的のためのホモポリマーのガラス遷移温度は、「Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ」（Ｊ．Ｂｒａｎｄｒｕｐ ａｎｄ Ｅ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ，Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓにより編集される，１９６６）で報告されるものであるが、この出版物で、特定のホモポリマーのＴ_ｇが報告されていない場合は、ホモポリマーのＴ_ｇは示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定する。ＤＳＣによりホモポリマーのガラス遷移温度を測定するために、ホモポリマー試料を、アンモニアまたは第１アミンの不在下で調製および維持する。ホモポリマー試料を乾燥させ、１２０℃まで予熱し、−１００℃まで急冷し、次いで２０℃／分の速度で１５０℃まで加熱し、その間、データを回収する。ホモポリマーのガラス遷移温度を、ハーフハイト法を用いて屈曲の中点で測定する。

用語「水硬性結合剤」は、湿潤または乾燥のいずれかの条件下で、水との化合後の水和化学プロセスにより、凝固し、硬くなる任意の材料を指す。このような材料としては、セメント、石灰、ポゾラン土壌、飛灰、石灰、および粒状化高炉スラグが挙げられるが、これらに限定されない。

用語「水中硬化性結合性」および「水中硬化性結合済み」は、それぞれ、水と化合された水硬性結合剤含有組成物を指し、前者の用語は、活性な、未硬化形態の組成物に関し、一方、後者の用語は、硬化プロセスの完了後の組成物に関する。疑念を避けるために、本明細書で使用される用語「水硬性組成物」は、水中硬化性結合性組成物および水中硬化性結合済み組成物の両方を指す。

ゴム粒子は、ＲＤＰ中に同時乾燥添加剤として組み込むことができ、ＲＤＰそれ自体またはこのようなＲＤＰを含む水中硬化性結合済み組成物のいずれかの物理的パフォーマンスに顕著に有害な影響を与えないことが、驚くべきことに発見された。具体的には、基材ポリマーのある割合、例えば９０％が、ゴム粒子と置き換えられる、完全に再分散可能な粉末を生成することができることが発見された。さらに、このようなＲＤＰの組み込み後、従来のＲＤＰを含む組成物と比較して、水硬性組成物の物理的特性、例えば引張接着強度に対する顕著に有害な影響は観察されなかったことが発見された。実際に、ゴム粒子がスチレン／ブタジエン含有ＲＤＰに組み込まれる場合、このようなＲＤＰは、水硬性組成物への組み込みの際に引張接着強度を改善することが示されている。

本発明のＲＤＰは、水不溶性フィルム形成ポリマー、コロイド状安定剤、およびゴム粒子の同時乾燥混合物を含む。好ましくは、水不溶性フィルム形成ポリマーは、

ａ．スチレン−ブタジエンコポリマー、もしくはスチレン、ブタジエン、および１つ以上の他のモノマーの共重合生成物、
ｂ．酢酸ビニル−エチレンコポリマー、もしくは酢酸ビニル、エチレン、および１つ以上の他のモノマーの共重合生成物、または
ｃ．アクリルポリマー、もしくはアクリルモノマーおよび１つ以上の他のモノマーの共重合生成物、好ましくはアクリルモノマー、スチレン、および任意選択で１つ以上の他のモノマーの共重合生成物
のいずれかである。

より好ましくは、水不溶性フィルム形成ポリマーは、スチレン−ブタジエンコポリマー、またはスチレン、ブタジエン、および１つ以上の他のモノマーの共重合生成物である。さらにより好ましくは、ポリマーは、スチレン、ブタジエン、カルボキシ官能性モノマー、および任意選択で１つ以上の他のモノマー（複数可）の共重合生成物である。

好ましくは、水不溶性フィルム形成ポリマーは、−６０℃〜８０℃のガラス遷移温度を有する。より好ましくは、ポリマーは、−４０℃〜４０℃のガラス遷移温度を有する。さらにより好ましくは、ポリマーは、−２０℃〜２５℃のガラス遷移温度を有する。Ｔ_ｇが水硬性組成物中での使用には高すぎる場合、可とう性などの最終用途特性は、特に低温で有害に影響を受け、このようなＲＤＰを含む組成物は、ひびを伝播する傾向がある。

本発明のＲＤＰは、同時乾燥添加剤として、コロイド状安定剤を含む。好ましくは、コロイド状安定剤は、ポリビニルアルコール；水溶性多糖類、例えばデンプン類およびセルロース類；タンパク質、例えばカゼインまたは大豆タンパク質；ならびにリグニンスルホン酸塩から選択される。より好ましくは、コロイド状安定剤は、ポリビニルアルコールである。好ましくは、コロイド状安定剤は、同時乾燥された水不溶性フィルム形成ポリマーおよびゴム粒子の合計重量に基づいて、少なくとも１重量％、より好ましくは１重量％〜２０重量％、さらにより好ましくは５重量％〜１５重量％の量で含まれる。

本発明のＲＤＰは、同時乾燥添加剤として、全体としてまたは部分的に廃棄または再生利用材料から得ることができるゴム粒子を含む。ゴム粒子は、好ましくは架橋ゴム粒子または加硫ゴム粒子、例えば廃棄自動車タイヤ由来の粉砕タイヤゴム（ＧＴＲ）を含む。ＧＴＲは、多くの粒子サイズ範囲で市販供給されており、ＧＴＲの最も広い部類は、一般的に、「粉砕ゴム」（１，５２０μｍふるい粒子サイズ、すなわち、１０メッシュ以下のくずゴム）、および「粗ゴム」（０．６ｃｍより大きい粒子を含む）と呼ばれる。

好ましくは、本発明で使用されるゴム粒子は、１０００μｍ以下、好ましくは７５０μｍ以下、より好ましくは５００μｍ以下の粒子サイズを有する。このようなゴム粒子は、好ましくは環境温度（約１５〜２５℃）で使用済みタイヤを寸断し、その後、この寸断したゴムを適切なメッシュ粒子サイズを有するふるいに通すことにより得られる。

好ましくは、ＲＤＰは、同時乾燥添加剤として、フィルム形成水不溶性ポリマーおよびゴム粒子を、９９：１〜１：９のポリマー対ゴム重量比で含む。ポリマー対ゴム比が１：９未満である、すなわち、ＲＤＰが１０重量％未満しかポリマーを含まない場合、得られる粉末の再分散性は、悪い影響を受けると考えられる。より好ましくは、ポリマー対ゴム比は、１９：１〜１：４、さらにより好ましくは９：１〜２：３、最も好ましくは７：３〜３：２である。

本発明のＲＤＰは、ａ）水不溶性フィルム形成ポリマー、コロイド状安定剤、およびゴム粒子を含む、水性分散体を提供すること、およびｂ）この水性分散体を乾燥させることにより調製することができる。

水性分散体は、ポリマーの分散体を、コロイド状安定剤およびゴム粒子と、共にまたは連続して、のいずれかで、混合または配合することにより調製することができる。例えば、噴霧乾燥前に、コロイド状安定剤を、ポリマーの分散体と混合および攪拌して均一な混合物を得、続いてゴム粒子をこの混合物へ添加し、続けて攪拌して均一な混合物を得てもよい。好ましくは、水不溶性フィルム形成ポリマーの水性分散体を、連続的な様式で他の構成要素のそれぞれと混合して均一な分散体を得、次いで、これを乾燥してＲＤＰを得る。

水不溶性フィルム形成ポリマー、コロイド状安定剤、およびゴム粒子に加えて、従来の任意選択の添加剤を、水性分散体を乾燥させる前に、従来の量で添加してもよい。このような添加剤としては、消泡剤、塩、乳化剤または界面活性剤、単糖類および二糖類が挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、固結防止剤、例えばカオリンは、水性分散体／ＲＤＰに組み込まれる。このような固結防止剤が含まれる場合、それは乾燥プロセス中に水性分散体に添加され、必要に応じて、追加の固結防止剤が乾燥プロセスの完了に際してＲＤＰに組み込まれ得る。好ましくは、固結防止剤は、水性分散体の乾燥重量に基づいて、４０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下の量で含まれる。

水不溶性フィルム形成ポリマーが、スチレン−ブタジエンコポリマー、またはスチレン、ブタジエン、および１つ以上の他のモノマーの共重合生成物である実施形態では、塩基性化合物、例えばアルカリまたはアルカリ土壌金属水酸化物が、好ましくは、得られる粉末の水分散性を増大させるために乾燥プロセス前に水性分散体に添加される。

好ましくは、乾燥される水性分散体の固体含有量は、分散体の総重量に基づいて、３０〜７５重量％、より好ましくは３５〜６０重量％、さらにより好ましくは４０〜６０重量％である。

水性分散体は、噴霧乾燥により乾燥されることが好ましい。噴霧乾燥は、従来の噴霧乾燥プラントで行うことができ、霧化は、単一流体もしくは多流体ノズルまたは回転円盤霧吹きの手段により行われる。

本発明のＲＤＰは、様々な用途を有する。ＲＤＰは、機能的添加剤として、建設材などの広範囲の様々な組成物で、具体的には水硬性材料、例えばＣＢＴＡおよび／またはＥＴＩＣＳ接着剤／補強塗装で使用することができる。

さらなる態様にしたがって、本発明は、水硬性結合剤、および調合物の全乾燥重量に基づいて０．１〜４０重量％、好ましくは０．５〜２０重量％、より好ましくは１〜１０重量％の本発明のＲＤＰを含む、乾燥混合調合物を提供する。

任意の従来の水硬性結合剤は、本発明での使用に好適であると考えられる。好ましくは、水硬性結合剤は、セメント、より好ましくはポルトランドセメント、ポルトランドスラグセメント、ポルトランドシリカフュームセメント、ポルトランドポゾランセメント、ポルトランドバーントシェールセメント、溶鉱炉セメント、ポゾランセメント、複合体セメント、アルミン酸カルシウムセメント、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるセメントである。より好ましくはさらに、セメントは、ポルトランドセメントである。好ましい実施形態では、組成物は、水硬性結合剤を１０重量％以上、より好ましくは２０重量％以上、さらにより好ましくは３０重量％以上の量で含む。同時に、組成物が、６０重量％以下、より好ましくは５０重量％以下、さらにより好ましくは４０重量％以下しか水硬性結合剤を含まないことが好ましい。

本発明の乾燥混合調合物は、所望される最終用途により、追加の従来の添加剤を含んでよい。例えば、ＣＢＴＡおよび／またはＥＴＩＣＳ接着剤／補強塗装調合物は、レオロジー、保水性、滑り抵抗性を制御するため、および作業性を改善するために、典型的に４０〜７０重量％のけい砂などの微細骨材充填材、０．０５〜１重量％の水溶性セルロースエーテルを含む。さらに、上記の構成要素に加えて、本発明の乾燥混合調合物は、有機もしくは無機増粘剤、ならびに／または第２の保水剤、垂れ防止剤、空気連行剤、湿潤剤、消泡剤、高流動化剤、分散剤、カルシウム複合体形成剤、遅延剤、加速剤、撥水剤、生物ポリマー、および繊維から選択される１つ以上の従来の添加剤を含んでよく、これらの全ては、本分野で周知であり、市販されている。このような追加の添加剤は、本発明のＲＤＰ中で同時乾燥添加剤としても提供することができる。

ここで、本発明のいくつかの実施形態は、例示の目的のためにのみ、さらに説明される。特に明記されない限り、全ての比、部、および百分率は乾燥重量で表され、特に明記されない限り、全ての構成要素は市販の良好な質のものである。実施例および表で使用される略語は、それらの対応する説明と並べて列挙される。

［表］

フィルム形成ポリマー、コロイド状安定剤、および再生利用ゴム粒子の同時乾燥混合物を含む再分散性ポリマー粉末の組み込みに際しての、セメント系タイル接着剤（ＣＢＴＡ）および／またはＥＴＩＣＳの下地塗装接着剤／補強塗装の引張接着強度に対する効果を、このようなゴム含有ＲＤＰを含むＣＢＴＡおよびＥＴＩＣＳ補強塗装を、従来のＲＤＰを含む組成物と、同時配合ゴム粒子の存在下または不在下のいずれかで、比較することにより示した。

乾燥混合調合物の調製
以下の実施例をとおして、ＥＴＩＣＳ補強塗装用の乾燥混合調合物を、セメント（３０％）、ＦＨ３１砂（４１．７５％）、Ｆ３６砂（１５％）、炭酸カルシウム（１０％）、およびＭＨＥＣ２５ｋ（０．２５％）を化合することにより調製し、残りの３％は、ＲＰＤ、またはＲＤＰおよびゴムの組み合わせからなった。同様に、ＣＢＴＡ用の乾燥混合調合物を、セメント（３５％）、ＦＨ３４砂（３２．７％）、Ｆ３６砂（２９％）、およびＭＨＥＣ４０ｋ（０．２５％）を化合することにより調製し、残りの３％は、ＲＰＤ、またはＲＤＰおよびゴムの組み合わせからなった。ＥＴＩＣＳおよびＣＢＴＡ調合物の両方について、乾燥構成要素を、３リットルポリエチレン袋中で化合し、続いてこの袋を密閉し、均一な乾燥混合調合物を形成するために３分間手動で振った。

水中硬化性結合性（セメント）組成物の調製
実施例をとおして、必要量の水中硬化性結合性組成物（ＣＢＴＡまたはＥＴＩＣＳ補強塗装のいずれか）を、均一な乾燥混合調合物を測定した量の水と化合し、手動で混合することにより調製した。各場合に、水−固体因子（“Ｗ/Ｓ”）を、以下のように計算した。

ＥＴＩＣＳ組成物の評価
Ａ）スランプ値（コンシステンシー）
ＥＴＩＣＳ組成物のスランプ値を、ＣＥ６３．３にしたがって測定した。次いで、水−固体因子を上記のように計算し、式中、添加された水の量は、１５０±５ｍｍの標準スランプ値をもたらす。

Ｂ）粘度
ＥＴＩＣＳ組成物のブルックフィールド粘度を、ＣＥ５．１７にしたがって測定し、測定は、ＥＴＩＣＳ組成物の混合直後、および初期記録５分後に記録した。

Ｃ）引張接着強度
ＥＴＩＣＳ組成物の接着強度を、ＣＥ９０．１にしたがって測定した。このような試験では、ＥＴＩＣＳの層を適用したポリスチレン試験プレートを標準気候条件（２３℃±２、０．２ｍ未満の気流で５０％相対湿度±５）下で１２日間保管し、その後、接着強度を、ポリスチレンプレートから、適用した接着剤を引き剥がすのに必要な力を記録することにより定量する。加えて、ポリスチレンプレートからの引き剥がれを目視で観察し、１等級（「基材から引き剥がれるのが困難」）〜６等級（「接着剤が基材から明らかに外れた」）のパフォーマンス等級を割り当てた。また、試験を、ポリスチレンプレートの代わりにコンクリート平板を用いて繰り返した。各記録した接着強度値は、得られた９つの個々の試験値からの平均を示す。

ＣＢＴＡ組成物の評価
Ａ）硬化時間
ＣＢＴＡの硬化時間を、ＣＥ．９４．１にしたがって、Ｄｅｔｔｋｉ Ｍｅｓｓａｕｔｏｍａｔｉｓｉｅｒｕｎｇ，７８７３６ Ｅｐｆｅｎｄｏｒｆ／Ｇｅｒｍａｎｙにより供給される自動針入度計（Ｄｅｔｔｋｉ ＡＶＭ−１４−ＰＮＳ）を用いて測定した。試料を針入度計に入れ、自動分析し、硬化時間を、混合を開始した標準開始点から計算する。試験手順中、針貫通が３６ｍｍの深さまでに限定される時間を硬化「開始」時間として記録し、針貫通が２ｍｍの深さまでに限定される時間を硬化「終了」時間として記録する。単に記録した終了値から記録した開始値を引くことにより、硬化期間を計算する。

Ｂ）粘度
ＣＢＴＡ組成物のブルックフィールド粘度を、ＣＥ５．１７にしたがって測定し、測定を、ＣＢＴＡの混合直後、および初期記録５分後に記録した。

Ｃ）引張接着強度
ＣＢＴＡ組成物の接着強度を、欧州規格ＥＮ１３４８にしたがって測定した。このような試験では、引張接着強度は、以下の条件下での接着済みタイルの保管後に測定する。

［表］

Ｄ）オープンタイム
ＣＢＴＡ組成物のオープンタイムを、欧州規格ＥＮ１３４６にしたがって測定した。このような試験では、標準気候条件（２３℃±２、０．２ｍ未満の気流で５０％相対湿度±５）下で２８日間保管した後に、２５０±５０Ｎ／ｓの一定速度で増大する力を適用することにより、接着剤の引張接着強度の測定を行う。オープンタイムは、Ｎ／ｍｍ^２で測定され、ＣＢＴＡ組成物の適用後１０、２０、および３０分の時間間隔での接着剤中へのタイルの埋め込み後の接着強度として記録する。ＣＢＴＡは、以下に示されるように分類される。

［表］

実施例１：ＲＤＰ調製
本発明の効果を示すために、９種のＲＤＰを以下の表１で示されるように調製した。各実施例では、スチレン／ブタジエン（ＳＢ）、酢酸ビニル／エチレン（ＶＡＥ）、またはアクリル含有ポリマーを含有する水性分散体を調製し、ＳＢ分散体の場合には、ラテックスのｐＨをｐＨ１１に調節した。ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）を次いで、水性分散体に添加し、その後、ゴム粒子を（必要に応じて）添加した。得られたゴムラテックス配合物を次いで、完全に混合し、その後、実験室規模で噴霧乾燥させた（水蒸発：１ｋｇ／時間、気流：８０ｋｇ／時間、入口空気温度：１３０℃〜１８０℃、出口温度：５０℃〜７０℃、固結防止剤（１２％カオリン）の別々の投与）。

実施例２：ＥＴＩＣＳの補強塗装
同時乾燥添加剤として、ゴム粒子を含むＲＤＰの効果を示すために、６種のＥＴＩＣＳ調合物を、以下の表２および２Ａ中に示されるように調製した。各実施例では、乾燥混合調合物を上記に説明されるように調製し、ここで、調合物は、適宜、３％の実施例１のＲＤＰ、または２．４％の実施例１のＲＤＰおよび０．６％のゴム粒子を含む配合物のいずれかを含んだ。

ＳＢ含有ＲＤＰについて、組成物の水需要は、ゴムを含まない組成物（実施例２．１および２．２）ならびにゴムを含まないＲＤＰおよびゴム粒子の配合物を含む組成物（実施例２．３）の両方と比較して、同時乾燥添加剤としてゴム粒子を含むＲＤＰの組み込みに際して減少されたことが明らかである。それゆえ、水需要が低いことは良好な再分散性および接着特性の両方を明示すると考えられるので、ＲＤＰ中の同時乾燥添加剤としてのゴムの組み込みは、再分散性または接着のいずれかに負の影響を有しなかったと結論付けることができる。さらに、また、水需要は、ゴムのアクリル含有ＲＤＰへの組み込みに際して増大されなかった（実施例２．４対実施例２．８を参照のこと）という事実は、ゴムのこのようなＲＤＰ系への組み込みは、再分散性および／または接着に対して顕著な負の影響を有しないことを示す。

ＳＢ含有ＲＤＰのデータは、本発明の組成物がポリスチレンおよびコンクリート両方のパフォーマンス試験で引張接着強度の改善を示したことを明らかに示す。さらに、これらの組成物は、ポリスチレンからの接着剤の分離に際して引き剥がれの減少をもたらすことが示された。具体的には、実施例２．５および２．６は、それぞれ、同時乾燥添加剤として２０％ゴムを含むＲＤＰを含み、試験されたポリスチレン含有組成物で最も強い接着および最も良好なパフォーマンス等級を提供した。

さらに、引張強度でのこのような増大は、ゴムのアクリル含有ＲＤＰへの組み込みに際しては観察されなかったが、ゴムの包含は、引張強度の顕著な減少をもたらさなかったことは明らかである。

また、本発明のＳＢ含有ＲＤＰの実施例は、モルタル密度が増大していることが示され、このことはまた、ＳＢ含有ＲＤＰへの同時乾燥添加剤としてのゴムの組み込みは、ＥＴＩＣＳ組成物の全体的な安定に有益な効果を有することを示す。

実施例３ セメント系タイル接着剤調合物（ＣＢＴＡ）
同時乾燥添加剤としてゴム粒子を含むＲＤＰの効果を示すために、６種のＣＢＴＡ調合物を以下の表３および４で示されるように調製した。表３の実施例では、乾燥混合調合物を上記に詳述されるように調製し、ここで、調合物は、適宜、３％の実施例１のＳＢ含有ＲＤＰ、または２．４％の実施例１のＳＢ含有ＲＤＰおよび０．６％ゴム粒子を含む配合物のいずれかを含んだ。ＶＡＥ含有ＲＤＰを含む類似の実施例を、表４に示す。

組成物の水需要は、ゴムを含まない組成物（実施例３．１対３．３、３．４対３．６、３．７対３．９、および３．１０対３．１２を参照のこと）ならびにゴムを含まないＲＤＰおよびゴム粒子の配合物を含む組成物（実施例３．２対３．３、３．５対３．６、３．８対３．９、および３．１１対３．１２を参照のこと）の両方と比較して、同時乾燥添加剤としてゴム粒子を含むＳＢまたはＶＡＥ含有ＲＤＰのいずれかの組み込みに際して、顕著に増大しなかったことが明らかである。それゆえ、水需要が低いことは、良好な再分散性および接着特性の両方を明示すると考えられるので、ＶＡＥまたはＳＢ含有ＲＤＰへの同時乾燥添加剤としてのゴムの組み込みは、試験されたＣＢＴＡ調合物内の再分散性またはそれらの接着のいずれかに顕著な負の影響を有しなかったと結論付けることができる。

さらに、顕著な接着改善は表４のＶＡＥ含有ＲＤＰの実施例では観察されなかったが、表３に含まれるデータは、本発明のＳＢ含有ＲＤＰの実施例はゴムを含まない組成物（実施例３．１対３．３、および３．４対３．６を参照のこと）ならびにゴムを含まないＲＤＰおよびゴム粒子の配合物を含む組成物（実施例３．２対３．３、および３．５対３．６を参照のこと）の両方と比較して、引張接着強度の改善を示すことを明らかに示す。

提供されるＥＴＩＣＳおよびＣＢＴＡのデータを合わせて、架橋ゴムまたは加硫ゴム、例えば粉砕タイヤゴムなどの廃棄ゴムの粒子は、水中硬化性結合性、例えばセメント系、組成物中での使用のための同時乾燥添加剤ＲＤＰとして組み込むことができることを明らかに示す。結果として、ある割合、例えばほとんど９０％の基材ポリマーをゴム粒子と置き換えることができる、完全に再分散可能な粉末を調製することができるので、このような技術は、廃棄ゴム製品の環境面で許容できる用途を示す。

さらに、特にＳＢ含有ＲＤＰ技術については、このようなゴム製品の組み込みは廃棄ゴム製品の用途を提供するのみでなく、水中硬化性結合性、具体的にはセメント系組成物、例えばＣＢＴＡまたはＥＴＩＣＳ補強塗装に組み込まれる場合、得られる水中硬化性硬化済み組成物の接着強度を改善する再分散性粉末を提供することが明らかである。

Claims (15)

1. 水不溶性フィルム形成ポリマーおよびコロイド状安定剤の同時乾燥混合物を含み、前記同時乾燥混合物が、ゴム粒子をさらに含む、水再分散性ポリマー粉末（ＲＤＰ）。
2. 前記水不溶性フィルム形成ポリマーが、スチレン−ブタジエンコポリマー、またはスチレン、ブタジエン、および１つ以上の他のモノマーの共重合生成物を含む、請求項１に記載のＲＤＰ。
3. 前記水不溶性フィルム形成ポリマーが、Ｆｏｘ式を用いて計算される、−６０℃〜８０℃のガラス遷移温度を有する、請求項１に記載のＲＤＰ。
4. 前記コロイド状安定剤が、ポリビニルアルコールである、請求項１に記載のＲＤＰ。
5. 前記コロイド状安定剤が、ＲＤＰの全乾燥重量に基づいて、１〜２０重量％の量で存在する、請求項１に記載のＲＤＰ。
6. 前記水不溶性フィルム形成ポリマー対前記ゴム粒子の重量比が、９９：１〜１：９である、請求項１に記載のＲＤＰ。
7. 前記ゴム粒子が、架橋ゴム粒子を含む、請求項１に記載のＲＤＰ。
8. 前記架橋ゴム粒子が、粉砕タイヤゴムを含む、請求項７に記載のＲＤＰ。
9. 前記ゴム粒子が、１０００μｍ以下の粒子サイズを有する、請求項１に記載のＲＤＰ。
10. ＲＤＰの生成方法であって、
    ａ．水不溶性フィルム形成ポリマーおよびコロイド状安定剤を含む、水性分散体を提供することと、
    ｂ．前記水性分散体を乾燥させることと、
    を含み、前記水性分散体が、ゴム粒子をさらに含む、方法。
11. 水硬性結合剤および０．１〜４０重量％のＲＤＰを含む、乾燥混合調合物であって、前記ＲＤＰが、水不溶性フィルム形成ポリマーおよびコロイド状安定剤の同時乾燥混合物を含み、前記同時乾燥混合物が、ゴム粒子をさらに含む、乾燥混合調合物。
12. 請求項１１に記載の乾燥混合調合物および水を含む、水中硬化性結合性組成物。
13. 外断熱複合材システム（ＥＴＩＣＳ）の下地塗装接着剤もしくは補強塗装、またはセメント系タイル接着剤（ＣＢＴＡ）である、請求項１２に記載の水中硬化性結合性組成物。
14. 水硬性結合剤を含む乾燥混合調合物中または水中硬化性結合性組成物中の構成要素としてゴムを組み込む方法であって、請求項１で請求されるＲＤＰを、水硬性結合剤と混合することを含む、方法。
15. 引張強度が改善された水中硬化性結合済み組成物を提供する方法であって、前記方法が、
    ａ．水硬性結合剤および０．１〜４０重量％のＲＤＰを含む、乾燥混合調合物を提供することであって、前記ＲＤＰが以下のもの、
    ｉ．スチレン−ブタジエンコポリマー、またはスチレン、ブタジエン、および１つ以上の他のモノマーの共重合生成物を含む、水不溶性フィルム形成ポリマー、ならびに
    ｉｉ．コロイド状安定剤
    の同時乾燥混合物を含む、提供することと、
    ｂ．前記乾燥混合調合物を水と化合し、水中硬化性結合性組成物を形成することと、
    ｃ．前記水中硬化性結合性組成物を乾燥させることと、
    を含み、
    前記同時乾燥混合物が、ゴム粒子をさらに含む、方法。