JP2508644B2 - セメント系成形体の保護・被覆剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はモルタル、コンクリート、アスベスト等のア
ルカリ性成形体の表面を被覆もしくは内部添加等して処
理し、これらの物体が水と接触した場合等にアルカリ物
質が内部より浸出するのを封鎖し、さらには長期の屋外
曝露にも充分な耐水性、耐候性をもたらすアルカリ成形
体処理用共重合体エマルジョンよりなるセメント系成形
体の保護・被覆剤に関する。

［従来の技術及びその問題点］ アルカリ性成形体、特に建築用セメント製品に被覆剤
あるいは混合体を使用する目的は、美装も考慮されては
いるが、その主たる目的は基材の耐薬品性、耐水性、耐
候性を向上させるためにある。被覆剤としては有機系、
無機系の各種被覆剤が使用されているが、外的条件の厳
しさに充分に耐え得るものは極めて少なく、特に被覆処
理が簡便な水性の有機パリマーベースの被覆剤は比較的
寿命が短かく、短期間に再塗装、補修を行う必要があ
る。

この種のポリマーベースとしてアクリル系共重合体、
又はアクリル−スチレン系共重合体が一応の水準にあ
り、現在使用されているが、アルカリ性成形体を建築材
料として使用する場合に要求される10年から半永久的な
寿命を持つ有機ポリマーベースの被覆剤は得られていな
い。

例えば、アクリル系共重合体、特に官能基を導入して
架橋型にしたものの塗膜は耐薬品性、耐水性、耐熱性等
の個々のテストでは優れた性能を示すが、アルカリ基材
の被覆剤として長期の屋外曝露には耐えられず、しかも
官能基が一般に親水性であるためポリマーが分解して基
材より消失してしまう。

また、アクリル−スチレン系共重合体はスチレンが疎
水性で耐水、耐アルカリ性に優れることより、アルカリ
性基材においては屋外曝露によるポリマーの分解は少な
いが、感熱性が大で湿熱時の塗膜の状態変化が著しく、
耐熱ブロッキング性、耐湿性、寒熱くり返し性に劣ると
いう欠点を有する。本発明はかかる欠点を改良し、耐ア
ルカリ性、耐水性、耐熱性、耐候性に優れる水性被覆エ
マルジョンを提供せんとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は芳香族ビニル系単量体10〜70重量％、炭
素数４〜12の脂肪族アルコールの（メタ）アクリル酸エ
ステル20〜90重量％、不飽和カルボン酸１〜５重量
％、アミド基，グリシジル基，ヒドロキシル基，スル
ホン酸（またはその塩）基または（ポリ）オキシエチレ
ン（ｎ＝１〜30）基を有する不飽和単量体0.3〜５重量
％、分子内に重合性二重結合アルコキシシラン基を含
有する単量体0.05〜３重量％及び多価ビニル化合物又
は多価アリル化合物0.05〜３重量％で合計100重量％よ
りなる単量体混和物を乳化重合せしめて得られるガラス
転移温度が20〜60℃の範囲にある乳化重合体からなるセ
メント系成形体の保護・被覆剤を提供する。

本発明で使用される芳香族ビニル系単量体としては
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等が挙
げられる。

（メタ）アクリル酸系不飽和単量体としては例えばア
クリル酸エステル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル
酸、iso−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、ア
クリル酸、iso−ノニル、アクリル酸ラウリル、メタア
クリル酸メチル、メタアクリル酸エチル、メタアクリル
酸ｎ−ブチル、メタアクリル酸iso−ブチル、メタアク
リル酸 iso−ブチル、メタアクリル酸ｔ−ブチル、メ
タアクリル酸ラウリル等の（メタ）アクリル酸の炭素数
２〜12個のアルキルエステル等が挙げられる。

不飽和カルボン酸又はその塩としては、例えばアクリ
ル酸、メタアクリル酸、クロトン酸等の不飽和−塩基酸
及びこれらの塩類、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸
等の不飽和二塩基酸及びこれらの半エステル、塩類等が
挙げられる。

アミド基，グリシジル基，ヒドロキシル基，スルホン
酸（またはその塩）基または（ポリ）オキシエチレン
（ｎ＝１〜30）基を有する共重合可能な不飽和単量体と
しては次のようなものがある。すなわち不飽和カルボン
酸のアミド又はその誘導体としてアクリルアミド、Ｎ−
メチロールアクリルアミド、メタアクリルアミド等が挙
げられる。不飽和酸のグリシジルエステルとして、グリ
シジルアクリレート、グリシジルメタアクリレート等が
挙げられる。不飽和カルボン酸のヒドロキシエステルと
してβ−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタアクリレート等が挙げられる。不飽和のス
ルホン酸又はその塩として例えばビニルスルホン酸、メ
タクリルスルホン酸、２−スルホエチルメタアクリレー
ト、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、アルキル
アリルスルホコハク酸またはその塩が挙げられる。エチ
レンオキサイド付加物型モノマーとして例えばエチレン
オキサイド（ｎ＝１〜30）アクリレート又はメタクリレ
ート等が挙げられる。

分子内に重合性二重結合とアルコキシシラン基を含有
する単量体としては例えば、ビニルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メ
トキシエトキシ）シラン、γ−メタアクリルオキシプロ
ピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

多価ビニル化合物としてジビニル化合物、ジメタクリ
レート化合物、トリメタクリレート化合物、多価アリル
化合物としてはジアリル化合物、トリアリル化合物が挙
げられる。より具体的には、例えば、ジビニルベンゼ
ン、エチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブチ
レンジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタ
アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレ
ート、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート等
が挙げられる。

本発明で用いられる共重合体は上記の各成分の他に酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ビニルバーサテート等
のビニルエステル、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロ
リドン等の含窒素ビニル化合物等の不飽和単量体も含む
ことができる。かかる単量体は前記の（メタ）アクリル
酸エステル系不飽和単量体の一部として使用することも
できる。

本発明で用いられる共重合体において、の芳香族ビ
ニル系単量体を必須成分とする理由は前記の幹ポリマ
ーを構成する共重合成分との兼ね合いでポリマーの各エ
ステル単位間に芳香核を配置することにより幹ポリマー
の光エネルギーによる分解を阻止するためであり、前記
の範囲よりも少ないとその効果が少なく、前記の範囲を
越えると造膜性、耐熱性等の物性上の問題を生じるので
不適当である。

の成分は成分との兼ね合いでポリマー品質設計上の
主体をなすもので皮膜のブロッキング性、又は造膜性を
考慮し皮膜を過剰に柔軟化せしめず、且つ、耐アルカリ
性を低下せしめないよう前記範囲内に止めるべきであ
る。

の成分は生成エマルジョンの安定性の向上、共重合体
の被塗布物への接着性の向上等を目的として使用され
る。この成分の量はあまり多量に用いると耐アルカリ
性が低下する恐れがあるため前記範囲内に止めるべきで
ある。

成分は乳化重合に際して乳化剤を添加した場合、分散
媒である水が偏在してその結果皮膜の耐水性が低下する
ことがあるため水の偏在を防止することを目的として使
用される。この成分の量は成分との組合せ量によ
り、あまり多量に用いると皮膜の耐アルカリ性、耐水性
等が低下する恐れがあるため前記範囲内に止めるべきで
ある。

の成分を使用する目的は、成分を使用して、内部架
橋により分子量をアップすると被塗布物への接着性が低
下するのでこれを防止するためである。すなわち、共重
合体成分中にアルコキシシラン基を導入することによ
り、アルコキシ基、シラノール基が無機材質との反応に
より結合し、接着力の向上をはかることができる。

の成分を使用する目的は芳香族不飽和単量体を共重合
体の主成分として乳化重合した際、重合度が上がりにく
い事、又、構造上熱に弱い事等のマイナス面があり、こ
れを補って内部架橋効果により分子量を上げて、これら
の欠点をカバーすることにある。その使用量は前記範囲
よりも少ないと効果がなく、又、範囲を越えると造膜性
が劣り、重合上のトラブルも増加する。

本発明における共重合体はガラス転移温度が20〜60℃
の範囲にあるものである。ガラス転移温度が20℃よりも
低い場合には耐ブロッキング性および耐水性が低下し、
一方、60℃をこえると造膜性が悪くなるため耐久性が低
下するので好ましくない。

本発明に於ける共重合体は公知の乳化重合法により容
易に製造される。即ち、市販の非イオン乳化剤又はアニ
オン乳化剤もしくはこの両者を使用し、これらの水溶液
中に重合触媒として水溶性過酸化物又は過硫酸塩類を存
在せしめ、前記組成の単量体を40〜100℃の温度で重合
せしめることによって得られる。

本発明で共重合体エマルジョンをアルカリ性成形体の
表面に塗布するに当って、共重合体エマルジョンは単独
で使用されるが、セメント、砂、無機顔料等を混合して
使用することもできる。その際、セメント又は無機顔料
の共重合体エマルジョンに対する使用割合は重量比でセ
メント：共重合体固型分＝100:50〜５、無機顔料：エマ
ルジョン＝100:100〜10の範囲で用いるのが好ましい。
又、少量の着色顔料、増粘剤、造膜助剤、可塑剤、消泡
剤、防腐剤等も所望により添加することが出来る。無機
顔料としてはクレー、炭酸カルシウム、酸化チタン、マ
イカ、タルク等の一般にエマルジョン塗料に使用される
ものはすべて使用可能である。塗布量は共重合体エマル
ジョン単独で使用する場合は固型分で50g/m²以上塗布す
るのが好ましく、又、被塗布物内へのエマルジョンの浸
透が著しい場合は二度塗りが行われる。又、セメント或
は、セメント及び砂をエマルジョンに混合して用いる場
合は厚さ2mm以上に塗布することによって良好な結果が
もたらされる。更に、顔料とともに塗布する場合に於い
ては固型分で100g/m²以上となるよう被覆するのが好ま
しい。

塗布方法はハケ塗り、スプレー、コテ塗り、ロールコ
ート、フローコート等の適宜の方法で行われる。乾燥は
通常常温にて行われるが場合によっては加熱乾燥するこ
とも可能である。又、共重合体エマルジョンの皮膜形成
温度が常温よりも高く、常温で皮膜形成不可能な場合は
皮膜形成助剤として下記の如き溶剤を使用することによ
り常温で皮膜形成せしめることが出来る。この場合溶剤
としてはエチレングリコール又はジエチレングリコール
のアルキルエーテル或は酢酸エステル等が好ましく、こ
れ等は必要に応じて添加される。

［発明の効果］ 本発明の保護・被覆剤が施されたコンクリート、モル
タル、アスベスト等のセメント系成形体はアルカリの滲
出が防止されるのみならず耐酸性が付与され、しかも表
面の汚染性も減少し長期の屋外曝露に耐え得る。

以下、実施例をあげて本発明を説明する。

実施例１ スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル45.5重量
％、アクリル酸２−エチルヘキシル30重量％、アクリル
酸２重量％、アクリルアミド１重量％、γ−メタアクリ
ルオキシプロピルトリメトキシシラン0.5重量％、ジビ
ニルベンゼン1.0重量％よりなるガラス転移温度（以下T
gと略す）が35℃の共重合体の固形分45重量％のエマル
ジョンを造膜助剤としてブチルセロソルブを添加して成
膜温度を下げて３×70×100mmのスレート板の全面に塗
布量（固形分換算）120g/m²となるよう刷毛塗りし常温
にて48時間乾燥した。

実施例２ スチレン61重量％、アクリル酸２−エチルヘキシル30
重量％、アクリル酸３重量％、２−スルホエチルメタア
クリレート３重量％、γ−メタアクリルオキシプロピル
トリメトキシシラン1.0重量％、トリメチロールプロパ
ントリメタクリレート2.0重量％よりなるTgが35℃の共
重合体の固形分40重量％のエマルジョンを得た。実施例
１と同様にして試料を作成した。

実施例３ スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル37重量％、
アクリル酸ブチル35重量％、イタコン酸３重量％、グリ
シジルメタアクリレート２重量％、γ−メタアクリルオ
キシプロピルトリメトキシシラン2.0重量％、トリエチ
レングリコールジメタアクリレート1.0重量％よりなるT
gが32℃の共重合体の固形分45％のエマルジョンを得
た。実施例１と同様にして試料を作成した。

実施例４ スチレン49.5重量％、メタアクリル酸メチル20重量
％、アクリル酸２−エチルヘキシル20重量％、メタアク
リル酸3.0重量％、２−ヒドロキシエチルメタアクリレ
ート５重量％、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）
シラン0.5重量％、ジビニルベンゼン２重量％よりなるT
gが50℃の共重合体の固形分45重量％のエマルジョンを
得た。実施例１と同様にして試料を作成した。

比較例１ スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル46.5重量
％、アクリル酸２−エチルヘキシル30重量％、アクリル
酸２重量％、γ−メタアクリルオキシプロピルトリメト
キシシラン0.5重量％、ジビニルベンゼン1.0重量％より
なるTgが35℃の共重合体の固形分45重量％のエマルジョ
ンを得た。実施例１と同様にして試料を作成した。

比較例２ スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル46.5重量
％、アクリル酸２−エチルヘキシル30重量％、アクリル
アミド１重量％、ジビニルベンゼン1.0重量％よりなるT
gが35℃の共重合体の固形分45重量％のエマルジョンを
得た。実施例１と同様にして試料を作成した。

比較例３ スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル45.5重量
％、アクリル酸２−エチルヘキシル30重量％、アクリル
酸２重量％、アクリルアミド１重量％、γ−メタアクリ
ルオキシプロピルトリメトキシシラン1.5重量％よりな
るTgが35℃の共重合体の固形分45重量％のエマルジョン
を得た。実施例１と同様にして試料を作成した。

比較例４ スチレン62重量％、アクリル酸２−エチルヘキシル30
重量％、アクリル酸３重量％、２−スルホエチルメタア
クリレート３重量％、γ−メタアクリルオキシプロピル
トリメトキシシラン2.0重量％よりなるTgが32℃の共重
合体の固形分40重量％のエマルジョンを得た。実施例１
と同様にして試料を作成した。

比較例５ スチレン58重量％、アクリル酸２−エチルヘキシル30
重量％、アクリル酸６重量％、２−スルホエチルメタア
クリレート３重量％、γ−メタアクリルオキシプロピル
トリメトキシシラン1.0重量％、トリメチロールプロパ
ントリメタアクリレート2.0重量％よりなるTgが32℃の
共重合体の固形分40重量％のエマルジョンを得た。実施
例１と同様にして試料を作成した。

比較例６ スチレン62重量％、アクリル酸２−エチルヘキシル30
重量％、アクリル酸３重量％、２−スルホエチルメタア
クリレート３重量％、γ−メタアクリルオキシプロピル
トリメトキシシラン２重量％よりなるTgが32℃の共重合
体の固形分40重量％のエマルジョンを得た。実施例１と
同様にして試料を作成した。

比較例７ スチレン62重量％、アクリル酸ブチル35重量％、アク
リル酸３重量％よりなるTgが32℃の共重合体の固形分40
重量％のエマルジョンを得た。実施例１と同様にして試
料を作成した。

比較例８ スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル38重量％、
アクリル酸ブチル35重量％、イタコン酸３重量％、グリ
シジルメタアクリレート２重量％、トリエチレングリコ
ールジメタアクリレート2.0重量％よりなるTgが32℃の
共重合体の固形分45重量％のエマルジョンを得た。実施
例１と同様にして試料を作成した。

比較例９ スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル38重量％、
アクリル酸ブチル35重量％、イタコン酸３重量％、グリ
シジルメタアクリレート２重量％、γ−メタアクリルオ
キシプロピルトリメトキシシラン２重量％よりなるTgが
32℃の共重合体の固形分45重量％のエマルジョンを得
た。実施例１と同様にして試料を作成した。

比較例10 スチレン44.5重量％、メタアクリル酸メチル10重量
％、アクリル酸２−エチルヘキシル30重量％、メタアク
リル酸３重量％、２−ヒドロキシエチルメタアクリレー
ト10重量％、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シ
ラン0.5重量％、ジビニルベンゼン２重量％よりなるTg
が32℃の共重合体の固形分45重量％のエマルジョンを得
た。実施例１と同様にして試料を作成した。

比較例11 メタアクリル酸メチル63重量％、アクリル酸ブチル35
重量％、メタアクリル酸２重量％よりなるTgが35℃の共
重合体の固形分45重量％のエマルジョンを得た。実施例
１と同様にして試料を作成した。

比較例12 メタアクリル酸メチル64重量％、アクリル酸２−エチ
ルヘキシル30重量％、Ｎ−メチロールアクリルアミド２
重量％、メタアクリル酸２重量％、γ−メタアクリルオ
キシプロピルトリメトキシシラン２重量％よりなるTgが
35℃の共重合体の固形分45重量％のエマルジョンを得
た。実施例１と同様にして試料を作成した。

比較例13 スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル30重量％、
アクリル酸２−エチルヘキシル45重量％、アクリル酸２
重量％、アクリル酸アミド１重量％、γ−メタアクリル
オキシプロピルトリメトキシシラン0.5重量％、ジビニ
ルベンゼン1.5重量％よりなるTgが10℃の共重合体の固
形分45重量％のエマルジョンを得た。実施例１と同様に
して試料を作成した。

比較例14 スチレン20重量％、メタアクリル酸メチル65重量％、
アクリル酸２−エチルヘキシル10重量％、アクリル酸２
重量％、アクリル酸アミド１重量％、γ−メタアクリル
オキシプロピルトリメトキシシラン0.5重量％、ジビニ
ルベンゼン1.5重量％よりなるTgが77℃の共重合体の固
形分45重量％のエマルジョンを得た。実施例１と同様に
して試料を作成した。

得られた各試料について、水中浸漬のpH変化、耐アル
カリ性、耐湿熱性、耐沸水性、促進耐候性、屋外曝露試
験を行った結果は第１表に示す如くであった。

〈試験方法及び判定方法〉 耐アルカリ性;5％NaOH水溶液に21日間浸漬して試験した
後の塗膜の状態変化を観察し密着性を調べる。

耐湿熱性;50℃、98％RHの条件下で21日間試験した後の
状態変化を観察し密着性を調べる。

耐沸水性；試料を沸騰水に２時間浸漬して状態変化を観
察し密着性を調べる。

促進耐候性；デューサイクルウェザーメーターにて120
時間試験した後の塗膜の有無、光沢保持性及び密着性を
試験する。

屋外曝露;1年間テスト後の塗膜の外観（汚染性、光沢保
持性等）を観察する。

判定 ◎ 極めて良好：状態変化が全くなく密着性も試験前後
変りなし。

○ 良好：状態が良く密着性も低下していない。

△ やや不良：状態変化が認められ密着性低下がある。

× 不良：状態変化が著しく密着性低下が大である。

実施例及び比較例の共重合体エマルジョンの固形分を
40％として26重量部、セメント100重量部と川砂200重量
部とを混合し、水を加えてフロー値約160mmに調整し
た。これを内径96mm、厚さ27mm、長さ300mmのコンクリ
ートヒューム管の内部に厚さ4mmとなるように遠心法に
て塗装し80℃で12時間の蒸気養生を行い、更に常温にて
１週間放置後、各試料の片側を密閉し、中に水をみたし
てそのpH変化を測定した。また水の代りに１％HCl水溶
液をみたして１ヶ月後の状態を観察した。その結果は第
２表に示す如くであった。

実施例及び比較例の共重合体エマルジョンをベースに
後述の塗料配合例の混合割合で調整した塗料を３×70×
100mmのスレート板全面に塗布量が固形分で1.5gとなる
よう刷毛で塗布し、常温で48時間乾燥した。次にこれを
500ccの水中に浸漬してpHの変化を測定した。これらの
結果を屋外曝露試験結果とともに第３表に示す。

屋外暴露判定方法：第１表の方法に準ずる。

〈塗料配合例〉 あらかじめ下記Ａ成分をコロイドミルにて混合しペー
スト状となし、次いでＢ成分を順次加えて良く混合し
た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−157810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−9463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−15566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−193968（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芳香族ビニル系単量体10〜70重量％、炭素
   数４〜12の脂肪族アルコールの（メタ）アクリル酸エス
   テル20〜90重量％、不飽和カルボン酸１〜５重量％、ア
   ミド基，グリシジル基，ヒドロキシル基，スルホン酸
   （またはその塩）基または（ポリ）オキシエチレン（ｎ
   ＝１〜30）基を有する不飽和単量体0.3〜５重量％、分
   子内に重合性二重結合とアルコキシシラン基を含有する
   単量体0.05〜３重量％、及び多価ビニル化合物又は多価
   アリル化合物0.05〜３重量％で合計100重量％よりなる
   単量体混和物を乳化重合せしめて得られるガラス転移温
   度が20〜60℃の範囲にある乳化重合体からなるセメント
   系成形体の保護・被覆剤。