JP2017057348A

JP2017057348A - 水道施設用水系ライニング材

Info

Publication number: JP2017057348A
Application number: JP2015185317A
Authority: JP
Inventors: 秀樹坂井; Hideki Sakai; 秀雄笠谷; Hideo Kasatani
Original assignee: Asahi Kasei Advance Corp
Current assignee: Asahi Kasei Advance Corp
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2017-03-23

Abstract

【課題】特にローラー塗装性に優れた水道施設用水系ライニング材を提供する。【解決手段】水道施設用水系ライニング材は、水性エマルジョン１００重量部に対し、炭酸カルシウム粒状体を２５重量部以上、１００重量部以下の割合で含み、そして、Ｂ型粘度計にて２０℃で測定した粘度が、回転数２ｒｐｍのときに３．５Ｐａ・ｓ以上、〜３０．０Ｐａ・ｓ以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、水道施設用ライニング材のうち、特にローラー塗装性に優れた水系ライニング材に関するものである。

水道施設には、水道のための取水施設、貯水施設、導水施設、浄水施設、送水施設及び配水施設等がある。これらの施設の内壁面がコンクリートで作られている場合には、経年によりコンクリートの強度が低下して破損、ひび割れ等の劣化現象がみられる。これを防ぐために、コンクリート表面を保護するものとして、エポキシ樹脂、ＦＲＰライニング材、アクリルウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、セメントモルタル系塗材等のいろいろなライニング材が使用されている。従来のライニング材には、有機溶剤やイソシアネート類及びエポキシ樹脂等が用いられており、作業者によっては、作業中にアレルギー反応を起こしたり、気分を悪くする場合も見受けられる。

そこで、近年、水質を安全に保ち、さらに、塗布作業の環境改善のため、有機溶剤やイソシアネート樹脂、エポキシ樹脂を含まない、水系のライニング材が求められてきている。
これに対し、合成樹脂エマルジョンを主成分とした水系の塗装材が提案されている。例えば、特許文献１では、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合体、メタクリル酸シクロヘキシル−スチレン共重合体、脂肪酸石けんを主成分とする複合ポリマーエマルジョン中に、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化鉄、亜鉛華、グリシンを主成分としてなる主剤を混合した表面塗装材が提案されている。
また、特許文献２では、上記の構成成分に高縮合トリアジン系化合物を含有する添加剤を加えた表面塗装材が提案されている。

これらのエマルジョンを使った塗装剤の場合、酸化珪素、酸化鉄、酸化カルシウム等を含むセメントとポリマーエマルジョンとを混合して使用する。このように使用前の混合作業が必要となるため作業性が悪く、未使用分は再利用できないため、経済的ロスが発生する等の経済的損失が発生する。また、セメントとポリマーエマルジョンとを混合して使用する塗装剤は、非常に塗装材粘度が高いため、スプレー塗装や鏝塗装を行うのが一般的である。スプレー塗装の場合には塗装設備が必要であり、また塗装材のミストが飛散するため、保護具を着用して作業しなくてはいけないため作業性が悪い。さらに、鏝塗装の場合には塗装するのに多大な時間を要し作業性が非常に悪い。

それに対し、一液タイプの塗装材をローラーで塗装できれば、作業環境を悪くすることはなく、作業も非常に手軽にできる。さらに、未使用分は再使用できるため、経済的ロスも少ない等のメリットがあり、非常に好ましい。
しかしながら、水系の塗装材は、有機溶剤系の塗装材に比べ塗面のレベリング性が非常に悪く、かつ、厚塗りするために２度塗りする場合には、ローラーが塗布液によって回転せずに塗布面で滑り、ローラーの塗布跡が塗装面に残って塗面外観が著しく悪くなる。
また、水で希釈して塗装材の粘度を下げ過ぎると塗布時に液だれが発生し、やはり塗面外観が悪くなる弊害がある。特にライニング材の場合には、１回の塗布でｗｅｔ２００ｇ／ｍ^２程度の塗布厚みが必要となるため、塗布面でのローラー滑りや液だれが起こりやすい。

液だれを防止するためのたれ防止剤として、低シア下での塗液粘度を高くするチキソトロピック性の高い水溶性増粘剤や、ずり速度による粘度変化の少ないニュートニアン性の水溶性増粘剤等が数多く市販されているが、これらの増粘剤を添加して液だれを起こさない粘度まで上げた塗装材は、ローラーが塗布面で滑り塗装表面の凹凸がひどく塗面外観が悪くなる。
よって、水溶性増粘剤を添加する場合には、液だれと塗面外観との両方を両立させることは困難であった。

特公平１−５３９０５号公報特許第３７７９３９１号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、水溶性増粘剤以外の添加剤を用いて塗装材の粘度を液だれしない程度まで高くすることができ、かつ、ローラー塗装後の塗布面の凹凸を少なくして外観の良好な塗装面を得ることができる、一液タイプの水道施設用水系ライニング材を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、添加剤として炭酸カルシウムを大量に混合して特定の粘度範囲になるように調整することにより、ローラー塗装性を改善できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下のとおりである。
［１］
水性エマルジョン１００重量部に対し、炭酸カルシウム粒状体を２５重量部以上、１００重量部以下で含み、そして、Ｂ型粘度計にて２０℃で測定した粘度が、回転数２ｒｐｍのときに３．５〜３０．０Ｐａ・ｓであることを特徴とする水道施設用水系ライニング材。
［２］
固形分濃度が６０重量％以上である、［１］に記載の水道施設用水系ライニング材。
［３］
前記炭酸カルシウム粒状体の平均粒子径が０．５μｍ以上、１０μｍ以下である、［１］に記載の水道施設用水系ライニング材。
［４］
セメントと混合しないで塗布される、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の水道施設用水系ライニング材。

本発明の水道施設用水系ライニング材では、添加剤として炭酸カルシウムを大量に混合することにより、塗装材の粘度を液だれしない程度まで高くし、かつ、ローラー塗装後の塗布面の凹凸を少なくして外観の良好な塗装面を得ることができる。さらに、このライニング材は、セメントと混合しないで用いる一液タイプのため、使用前の混合作業が不要となり作業性が向上し、また未使用分を再利用することができ経済的ロスも少なくすることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明はその要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
本実施形態の水道施設用水系ライニング材（塗装材）は、水性エマルジョン１００重量部に対し、添加剤として炭酸カルシウム粒状体を２５重量部以上、１００重量部以下の範囲で添加し、十分に攪拌して分散させたものである。

ここで、水性エマルジョンとしては、特に限定されるものではないが、耐水性及びコンクリートへの密着性が優れたものが好ましく、特に、アクリル樹脂を含む水性エマルジョンが好ましい。また、添加剤配合後の塗装材として高固形分であるほうが塗装適性に優れているので、水性エマルジョンの固形分濃度としては４５重量％以上であることが好ましい。

また添加剤としては、本発明では炭酸カルシウム粒状体が用いられる。炭酸カルシウム粒状体を用いることにより、添加量の増加に伴い発生する塗装材の粘度上昇が、他の添加剤を用いた場合に比べて非常に小さく、塗装材の粘度を所定の粘度まで上げるときに多くの量を添加できる。このため、ローラーで塗布する際、炭酸カルシウム粒状体の摩擦により、ローラーが塗布面で滑ることなくきれいに回転して塗布できる。また、エマルジョン塗装材の水層部分の粘度は低いため、ローラーで塗布後の塗液の流動性が、一般の増粘剤を添加した場合より高く、ローラーで塗布したあとの塗布跡の凹凸が少なくなり、良好な塗面外観が得られる。

炭酸カルシウムの種類としては、特に特定されるものではないが、安価で入手しやすい重質炭酸カルシウムが好ましい。また、炭酸カルシウム粒状体の添加量は、水系エマルジョン１００重量部に対し、２５重量部以上、１００重量部以下が好ましく、さらに好ましくは３０重量部以上、９０重量部以下である。炭酸カルシウム粒状体の添加量が２５重量部より少ないと、液だれを起こしやすくなり、水溶性増粘剤を添加して液だれを起こさない程度まで粘度を上げても、塗面でローラーが滑るのを防止することが難しく、凹凸スジが発生し、満足のいく塗面外観が得られない。また、炭酸カルシウム粒状体の添加量が１００重量部を超えると、粘度が高くなりすぎて、ローラー塗装後の塗装跡が消えにくく塗面外観が悪くなり、かつ、樹脂に対する炭酸カルシウムの量が多くなりすぎるため塗膜物性への悪影響がでてくる。

また、炭酸カルシウム粒状体の粒子径は、０．５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。炭酸カルシウム粒状体の粒子径は、粘度上昇の観点から０．５μｍ以上が好ましく、長期間放置したときの層分離を抑制する観点から１０μｍ以下が好ましい。

なお、炭酸カルシウムは強酸に侵されやすいため、本発明のライニング材は強酸液と接する下水道施設には使用できず、ｐＨ４以上の水と接する水道施設に限定して使用するものである。
ここで、本発明の水系ライニング材が塗布される水道施設としては、水道のための取水施設、貯水施設、導水施設、浄水施設、送水施設及び配水施設等がある。具体的に、取水施設としては取水搭・深井戸・沈砂池等が、貯水施設としては遊水池・溜池等が、導水施設としては導水路・原水調整池等が、浄水施設としては浄水池・消毒設備・粉末活性炭設備・排水処理施設等、送水施設としては調整池等が、配水施設としては配水池・配水搭等が、それぞれ挙げられるが、これに限定されるものではなく、ｐＨ４以上の水を貯めるまたは送るための設備および施設全般に対して適用可能である。

本発明のライニング材は、Ｂ型粘度計にて２０℃で測定したときの粘度が、回転数２ｒｐｍのときに、３．５Ｐａ・ｓ以上、３０．０Ｐａ・ｓ以下であることを必要とし、さらに、Ｂ型粘度計にて２０℃で測定したときの粘度が、回転数２ｒｐｍのときに、５．０Ｐａ・ｓ以上、２５．０Ｐａ・ｓ以下であることが、好ましい。低シア下での塗装材粘度は塗面外観に大きな影響を及ぼす。すなわち、回転数２ｒｐｍのときの粘度が３．５ｒｐｍ未満の場合には、略垂直な壁面に塗布した後、塗布液が下方にたれて液だれを起こし塗面外観が悪くなる。また、回転数２ｒｐｍのときの粘度が３０．０ｒｐｍを超える場合には、塗布後の塗布液の流動性がほとんどないため、ローラースジ等による凹凸が塗布面に残り塗面外観が悪くなる。

本発明の水系ライニング材には、上記成分以外に、必要に応じて他の種類の消泡剤、増粘剤、分散剤、着色剤などを配合することができるが、粘度を高くする添加剤の使用量は極力最少量にとどめる必要がある。
これらの添加剤をすべて配合したあとのライニング材の固形分濃度は、６０重量％以上であると、液だれを起こしにくいため好ましい。

以上説明してきたような、本発明の水道施設用水系ライニング材では、添加剤として炭酸カルシウム大量に混合することにより、塗装材の粘度を液だれしない程度まで高くし、かつ、ローラー塗装後の塗布面の凹凸を少なくして外観の良好な塗装面を得ることができるものとなり、良好な作業環境で水道施設でのライニング材塗布作業を行うことができる。さらに、このライニング材は、セメントと混合しないで用いる一液タイプのため、使用前の混合作業が不要となり作業性が向上し、また未使用分を再利用することができ経済的ロスも少なくすることができる。

以下、具体的な実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例及び比較例によって何ら限定されるものでない。なお、特に断りがない限り、実施例及び比較例中の「部」及び「％」は、質量基準に基づくものである。

＜実施例１〜４、比較例１〜３＞
アクリル樹脂系エマルジョン（固形分５０％）１００重量部に対し、重質炭酸カルシウム粒状体（平均粒子径３．６μｍ及び８μｍ）、着色顔料、および消泡剤を、表１に示す配合量で混合、撹拌することにより分散させてライニング材を調製した。

＜比較例４〜１５＞
アクリル樹脂系エマルジョン（固形分５０％）１００重量部に対し、粘度調整剤としてチキソ性とレベリング性の中間の性能を有する水溶性の増粘剤Ａ、レベリング性の粘性を有する水溶性の増粘剤Ｂ、高いチキソ性の粘性を有する水溶性の増粘剤Ｃ、及び粒状体状の増粘剤として乾式シリカを添加剤として、表２に示す配合量で混合、撹拌することにより分散させてライニング材を調製した。
なお、使用した粘度調整剤は下記の通りである。
増粘剤Ａ：特殊高分子非イオン型、ＡＤＥＫＡ社製、商品名アデカノールＵＨ−４７２
増粘剤Ｂ：特殊高分子非イオン型、ＡＤＥＫＡ社製、商品名アデカノールＵＨ−５４０
増粘剤Ｃ：会合型ウレタン変性ポリエーテル、サンノプコ社製、商品名ＳＮシックナー６６０Ｔ
乾式シリカ：親水性フュームドシリカ、エボニック社製、商品名ＡＥＲＯＳＩＬ２００

実施例及び比較例で得られたライニング材について、粘度測定及びローラー塗装性評価を実施した。各種の物性及び評価は、以下のとおり測定及び評価した。
＜固形分率＞
水道施設用水系ライニング材を試料として、アルミ皿に水系ライニング材１ｇを正確に秤量した。その後、恒温乾燥機で１０５℃にて３時間乾燥させ、シリカゲルを入れたデシケーター中で３０分間放冷した後に精秤した。乾燥後質量を乾燥前質量で除した割合を固形分濃度（％）とした。

＜粘度＞
Ｂ型粘度計（ローターＮｏ．６４）にて、２０℃における粘度を、２ｒｐｍ及び２０ｒｐｍの回転数にて測定した。

＜ローラー塗装性＞
石膏ボードの上に素地調整剤（旭化成ジオテック株式会社製「エポマーＷ−１００」）を１．２ｋｇ／ｍ^２の塗布量にて塗布し、２４時間室温乾燥させた。その後、ボードを略垂直に立てた状態で素地調整剤表面にローラー（手丈１３ｍｍ）を使用して塗装を行い、その塗面外観を以下の基準にて目視判定した。
（判定基準）
ａ）液たれ性
○：液たれがほとんど見られない
△：液たれスジが見られるが、１０ｃｍ以内の長さで止まっている
×：１０ｃｍ以上の液たれスジが発生
ｂ）塗面平滑性
○：塗面に明確な凹凸はみられない
△：細かな凹凸はみられないが縦スジがついている
×：明確な凹凸がみられる

実施例１〜４、比較例１〜３で得られたライニング材について、配合量、各種の物性及び評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、水性エマルジョン１００重量部に対する炭酸カルシウム粒状体の配合量が２５重量部より少ない比較例１および２では、２ｒｐｍにおける粘度が３．５Ｐａ・ｓよりも小さくなっている。一方、炭酸カルシウム粒状体の配合量が１００重量部よりも多い比較例３では、２ｒｐｍにおける粘度が３０Ｐａ・ｓよりも大きく、２０ｒｐｍにおける粘度も５．０Ｐａ・ｓよりも大きくなっている。
これに対し、炭酸カルシウム粒状体の配合量を２５〜１００重量部とした実施例１〜４では、２ｒｐｍにおける粘度が３．５〜３０．０Ｐａ・ｓであり、２０ｒｐｍにおける粘度も０．５〜５．０Ｐａ・ｓである。
これにより、炭酸カルシウム粒状体の配合量を適切な範囲にすることで、好ましい粘度に調整できることがわかった。
２ｒｐｍにおける粘度が小さい比較例１および２では、液たれ性が悪くなっており、２ｒｐｍ、２０ｒｐｍにおける粘度が大きい比較例３では、塗面平滑性が悪くなっている。
これに対し、適切な範囲の粘度を有する実施例1〜４では、液たれ性、塗面平滑性ともに良好な結果が得られている。

比較例４〜１５で得られたライニング材について、配合量、各種の物性及び評価結果を表１に示す。

比較例４〜比較例１５は、炭酸カルシウム粒状体以外に増粘剤を用いて粘度調整した例である。
比較例４〜比較例１３のように、２ｒｐｍ、２０ｒｐｍにおける粘度範囲を満たしていても、炭酸カルシウム粒状体の配合量が少ないと、固形分量も少なくなり、液たれ性、塗面平滑性ともに良好な結果が得られていない。比較例１４および１５のように、炭酸カルシウム粒状体の配合量および固形分量が本発明の範囲を満たしていても、粘度が大きいと、塗面平滑性が悪くなっている。
すなわち、炭酸カルシウム配合量、粘度および固形分量のすべてが適切な範囲を満たすことで、液たれ性、塗面平滑性ともに満足する水性ライニング材を得ることができることが確認された。

本発明に係る水道施設用水系ライニング材によれば、添加剤として炭酸カルシウム大量に混合することにより、塗装材の粘度を液だれしない程度まで高くし、かつ、ローラー塗装後の塗布面の凹凸を少なくして外観の良好な塗装面を得ることができるものとなり、良好な作業環境で水道施設でのライニング材塗布作業を行うことができる。さらに、このライニング材は、セメントと混合しないで用いる一液タイプのため、使用前の混合作業が不要となり作業性が向上し、また未使用分を再利用することができ経済的ロスも少なくすることができる。

Claims

水性エマルジョン１００重量部に対し、炭酸カルシウム粒状体を２５重量部以上、１００重量部以下の割合で含み、そして、
Ｂ型粘度計にて２０℃で測定した粘度が、回転数２ｒｐｍのときに３．５Ｐａ・ｓ以上、３０．０Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする水道施設用水系ライニング材。
固形分濃度が６０重量％以上である、請求項１に記載の水道施設用水系ライニング材。
前記炭酸カルシウム粒状体の平均粒子径が、０．５μｍ以上、１０μｍ以下である、請求項１または２に記載の水道施設用水系ライニング材。
セメントと混合しないで塗布される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水道施設用水系ライニング材。