JP2875917B2 - 石造建築材料を撥水性にするための方法及び組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、有機ケイ素の石造建築用撥水剤
組成物に関し、より詳しく述べるならば、水溶性シラン
カップリング剤と、線状メチル水素−メチルアルキルシ
ロキサン又はメチル水素−メチルアルキルシクロシロキ
サンといったような線状又は環式のメチル水素ポリマー
又はコポリマーを含有するエマルジョンの形でのシロキ
サン流体との混合物を含む、多孔質基材を処理するため
の撥水剤組成物を目標とする。

【０００２】耐水性は、石造建設工事において重要な因
子である。これは、石造建築での湿分の移動は膨張、収
縮、割れ、汚染、カビの発生、凍結と解凍に対する耐性
の低下、化学的攻撃、補強用の鋼の腐食、及び沈下に由
来する建造物への損傷といったような問題を引き起こ
し、あるいはそのような問題の一助となるからである。
これらの問題のため、種々の技術が石造建築を耐水性に
するために利用されてきた。これらの方法のうちには、
建造物を撥水剤で表面処理するものが含まれる。過去に
おいて使用されていた撥水剤は、油、ワックス、石鹸及
び樹脂であり、それらはブラシ、ローラー、エアスプレ
ーあるいはエアレススプレー技術により石造建築物の表
面へ適用されていた。使用されてきた撥水剤の最も広く
用いられるカテゴリーの一つは有機ケイ素化合物であっ
て、有機溶媒中のそのような化合物は、れんが、コンク
リート、スタッコ又はテラゾ表面のために有効であるこ
とが分っている。

【０００３】石造建築物の表面を撥水性にする目的でそ
のような表面を処理するために有機ケイ素化合物を使用
することは、特許技術の分野において新しくはない。例
えば、１９７７年１月１１日発行の米国特許第４００２
８００号明細書には、アルコール又は炭化水素溶媒と、
アルキルトリアルコキシシランと、そして添加剤とを含
有してなる溶液が開示されている。

【０００４】広く用いられている有機ケイ素化合物の一
つのカテゴリーは、アルコキシシランであって、そのよ
うなアルコキシシランでの石造建築の処理を代表するも
のは、１９７５年４月２２日発行の米国特許第３８７９
２０６号明細書、１９８４年１０月２３日発行の米国特
許第４４７８９１１号明細書、１９８９年７月１１日発
行の米国特許第４８４６８８６号明細書、及び１９８９
年１０月１７日発行の米国特許第４８７４４３１号明細
書に見いだすことができる。

【０００５】本発明の組成物は、水溶性シランカップリ
ング剤とシロキサン流体を含有しているエマルジョンと
の混合物を含むという点で、従来技術の組成物と異な
る。シロキサン流体は、シロキサン分子中に下式のシリ
リジン基を有する。

【化１】 これは、後に指摘されるように重要である。

【０００６】本発明に特に関連のあるのは、上述の米国
特許第３８７９２０６号及び同第４００２８００号各明
細書であって、おのおのは、ブチルトリメトキシシラン
のようなアルキルトリアルコキシシランをアミノエチル
アミノプロピルトリエトキシシランのような添加剤と一
緒にしたものを教示する。とは言うものの、この組み合
わせは、本発明におけるように水溶液の形でと言うより
エタノールのような溶媒でもって適用される。やはり上
述の米国特許第４４７８９１１号明細書はアルキルトリ
アルコキシシランをアミンと組み合わせたものを包含す
るとは言え、このアミンは、本発明におけるようにアミ
ノ官能性シランと言うよりも有機アミンである。先に言
及した米国特許第４８４６８８６号明細書も同第４８７
４４３１号明細書も、アルキルアルコキシシランと、例
えば式Ｈ₂ ＮＣＨ₂ ＣＨ₂ ＮＨ（ＣＨ₂ ）₃ Ｓｉ（ＯＭ
ｅ）₃ のアミノ官能性シランのような物質でよい粒化剤
（ｂｅａｄｉｎｇ ａｇｅｎｔ）とを教示するけれど
も、この組み合わせは水以外の例えばアルコール、グリ
コールエーテル又はミネラルスピリットといったような
キャリヤーでもって適用され、また本発明におけるよう
に水溶液は生成されない。このように、本発明の概念に
従って教示されるものと、上で言及し検討したいくつか
の米国特許明細書によって明らかにされるような従来技
術において開示されたものとの間には、有意の差異があ
る。

【０００７】本発明は、石造建築材料に、（ｉ）水溶性
シランカップリング剤と、（ii）水、少なくとも１種の
界面活性剤及びシロキサン流体を含むエマルジョンとの
混合物である添加剤を取入れることによって、石造建築
材料を撥水性にする方法を目標とする。シロキサン流体
は、線状のメチル水素シロキサンポリマー、線状のメチ
ル水素−メチルアルキルシロキサンコポリマー、メチル
水素シクロシロキサンポリマー及びメチル水素−メチル
アルキルシクロシロキサンコポリマーからなる群より選
ばれる。

【０００８】本発明はまた、上述の添加剤を取入れた多
孔質の無機質基材である撥水性の石造建築材料を目標と
する。

【０００９】従って、水の吸収に対する多孔質基材の耐
性を向上させるためにも、その基材に表面の水をはじく
能力を付与するためにも、多孔質基材に撥水剤を化学的
に固定することが、本発明の目的である。

【００１０】本発明の別の目的は、多孔質基材を撥水性
にし且つ同時にそれに水をはじく性質を与えるため、多
孔質基材内の有機ケイ素マトリックスの密度を上昇させ
ることである。

【００１１】撥水剤が多孔質基材を水の浸透に対して耐
性にするばかりでなく、更に表面において水の進入する
のを抑止する、多孔質基材のための石造建築用撥水剤組
成物を提供することも、本発明の目的である。

【００１２】ここに記載された発明のこれら及びそのほ
かの目的、特徴及び利点は、以下に掲げる本発明の詳し
い説明を検討することからより明らかになろう。

【００１３】アルキルアルコキシシランを含む石造建築
用撥水剤は、コンクリート、モルタル及び石といったよ
うな多孔質基材に撥水性を付与する。そのような撥水剤
は、動くことのできない樹脂状物質に変えられる以前に
石造建築材料へ浸透するという事実のゆえに、上記のよ
うに機能する。しかしながら、多孔質基材へ撥水剤が浸
透するため、この撥水剤は多孔性基材上にあまり多くの
層を残さない。結果として、この撥水剤は、基材を撥水
性にするのに有効ではあるが、それにもかかわらず基材
に何らかの有意の耐久性のコーティングを施すことがで
きない。ここに開示された組成物は、この欠陥を克服し
ようとするものであって、撥水剤配合物が基材そのもの
内の水の移動に対して深い部分の水バリヤーを提供する
のに加えて、ポリマーが石造建築材料上に付着するた
め、石造建築物が水を良好にはじく機能を達成すること
ができる。

【００１４】本発明の撥水剤組成物の主要な利点は、組
成物を配合して、揮発性有機物含有量に関する種々の規
制に従う形態にすることができることである。米国で
は、これらの規制は一般に、建築用コーティングについ
ては約４００ｇ／ｌを超える揮発性有機物含有量を禁止
する。本発明の組成物の場合には、浸透剤とコンクリー
トとの反応から揮発性成分は放出されない。これに反し
てアルコキシシランに基づく従来技術の溶媒は、揮発性
有機化合物であるアルコールを放出する。

【００１５】適宜に、本発明の組成物を用いて揮発性有
機物含有量の規制に従う浸透剤を配合することができ
る。このように、本発明による浸透剤は、揮発性有機物
含有量が一般に約４００ｇ／ｌ未満である。対照的に、
イソブチルトリメトキシシランの如きアルコキシシラン
を含有する従来技術の同等の浸透剤の揮発性有機物含有
量は、約６５０〜７００ｇ／ｌ程度である。

【００１６】多孔質基材を処理するための、本発明に従
う撥水剤組成物は、水と、少なくとも１種の界面活性剤
と、そして線状メチル水素シロキサンポリマー、メチル
水素−メチルアルキルシロキサンコポリマー、メチル水
素シクロシロキサンポリマーあるいはメチル水素−メチ
ルアルキルシクロシロキサンコポリマーのいずれかであ
るシロキサン流体とを含有してなるエマルジョンを、混
合物の構成成分の一つとして含む。シロキサンは、

【００１７】

【化２】

【００１８】からなる群より選ばれた式を有し、これら
の式において、Ｒは炭素原子数１〜３個のアルキル基で
あり、Ｒ′はアルキル基（ＣＨ₂)_c Ｒであり、ａは３〜
３５の値の整数であり、ｂは０〜３２の値の整数であ
り、ｃは１〜１７の値の整数であり、ｄは３〜１０の値
の整数であり、そしてｅは０〜７の値の整数である。

【００１９】上記のエマルジョンは、約２０〜約６０重
量％のシロキサンを含むことができ、そして好ましく
は、エマルジョンは４０〜５０重量％のシロキサンを含
む。好ましくは、整数ａの値は３又は４、整数ｂの値は
２又は３、整数ｃの値は５，６又は７、整数ｄの値は３
又は４、そして整数ｅの値は１又は２である。

【００２０】以上掲げる例は、本発明のシロキサン流体
を調製する方法を含めて本発明の基本概念を説明するた
め、またそのような組成物を用いて石造建築材料を処理
することの効用を示す試験データを例示するために示す
ものである。

【００２１】例１ 還流冷却器と加熱マントルを備えた２５０mlの丸底フラ
スコに、４８ｇの（ＯＳｉＭｅＨ）₄ と１６．８ｇの１
−ヘキセンの溶液を入れた。この溶液に、０．５％Ｐｔ
／Ｃの総重量４０mgの８メッシュの網を一切れ、すなわ
ち約０．２mgのＰｔを加え、そしてフラスコの内容物を
加熱して還流させた。約１０分間の加熱の間発熱が起こ
った。この混合物を更に１５分間還流温度で加熱してか
ら、室温まで冷却させた。この混合物のアリコートのフ
ーリエ変換赤外分析から、ＳｉＨが存在し、オレフィン
が存在しないことが示された。ガスクロマトグラフィー
／質量分析からは、生成物が次に示す組成を有する混合
物であることが示された。

【００２２】 （ＯＳｉＭｅＨ）₄ １５％ （ＯＳｉＭｅＨ）₃ ／（ＯＳｉＭｅＣ₆ Ｈ₁₃） ５０％ （ＯＳｉＭｅＨ）₂ ／（ＯＳｉＭｅＣ₆ Ｈ₁₃）₂ ２５％ （ＯＳｉＭｅＨ）／（ＯＳｉＭｅＣ₆ Ｈ₁₃）₃ １０％

【００２３】例２ 例１と同じ手順に従って、７５ｇのＭｅ₃ Ｓｉ−（ＯＳ
ｉＭｅ₂）₃ （ＯＳｉＭｅＨ）₅ −ＯＳｉＭｅ₃ と１
８．４ｇの１−ヘキセンとの混合物を、０．５％Ｐｔ／
Ｃとして０．２mgのＰｔの存在下で反応させた。

【００２４】例３ ３３３ｇの（ＯＳｉＭｅＨ）₄ と２１０ｇの１−ドデセ
ン（Ｃ₁₂Ｈ₂₄）の溶液を、これら二つの成分を秤量して
１リットルの壜に入れそして内容物を１分間かき混ぜて
調製した。この溶液の１００ｇを、還流冷却器と加熱マ
ントルを備えた１リットルの丸底フラスコに入れた。こ
のフラスコへ、Ｃ上に０．５％のＰｔのついた８メッシ
ュの網を二切れ（おのおのに０．２mgのＰｔ）を加え、
混合物を沸点まで加熱した。上記の溶液の残りを、還流
冷却器の上部の開口の近くに配置した５００mlの滴下漏
斗に注ぎ入れた。フラスコ内の混合物が沸騰し始めた
ら、溶液を滴下漏斗から還流冷却器を通してゆっくりと
加えた。この新しい溶液は、フラスコにおける穏やかな
還流を維持するような速度で混合物に加えた。滴下漏斗
の溶液の添加には約４５分かかった。全部の溶液を加え
た後に、フラスコ内の混合物を還流温度で更に１５分間
加熱した。混合物を室温まで冷却させて、ケイソウ土を
通してろ過した。

【００２５】例１の組成物を調製しそして使用するプロ
セスについての反応機構は、次に示すように理解するこ
とができる。

【００２６】

【化３】

【００２７】このように、メチル水素シクロシロキサン
は白金−炭素触媒の存在下でオレフィンの１−ヘキセン
と反応して、アルキルメチルシロキシ原子団及びオルガ
ノヒドロシロキシ原子団を有する低分子量のシロキサン
浸透剤を生成する。石造建築材料に適用されると、アル
キルメチルシロキシ原子団とオルガノヒドロシロキシ原
子団を有する式（ＯＳｉＭｅＨ）₀.₇₅（ＯＳｉＭｅＣ₆
Ｈ₁₃）₀.₂₅の低分子量シロキサンは、加水分解とその後
の縮合によって、式 (ＭｅＳｉＯ_3/2 )_0.75(ＯＳｉＭｅ
Ｃ₆ Ｈ₁₃)_0.25の共重合シリコーン樹脂に転化される。
この樹脂は、石造建築材料の表面と気孔中に存在して、
それを耐水性にする。

【００２８】オレフィンと低分子量メチル水素シロキサ
ンとのこのヒドロシリル化反応は、通常は純粋化合物を
生成せずに、化合物の混合物が生成されて、この混合物
は防水剤の一つとして利用される。石造建築材料へ適用
するとこの浸透剤は加水分解及び縮合してシリコーン樹
脂を生成するので、純粋化合物を使用する必要がない。

【００２９】先に言及したように、本発明の組成物は、
シロキサン分子中に下式のシリリジン基が存在するため
従来技術の組成物と相違する。

【００３０】

【化４】

【００３１】この相違は、本発明の石造建築用撥水剤の
シリリジン基は石造建築基材の水酸基及び湿分と反応し
て上で説明した共重合シリコーン樹脂を生成するので重
要である。この樹脂は、撥水剤組成物が適用される石造
建築基材の気孔内で生成される。石造建築基材の気孔内
で生成される共重合シリコーン樹脂は疎水性であり、そ
れゆえに石造建築材料の多孔質表面及び材料内部への水
の浸透に容易に耐える。本発明の組成物は、粘度が比較
的低く、従って多孔質の石造建築基材へ拡散することが
できる。石造建築基材へ適用されると、石造建築材料の
潜在的なアルカリ分が水及び水酸基とシリリジン基との
反応を触媒してＳｉＯＨ及び水素を生成する。アルカリ
性の石造建築材料は更に、ＳｉＯＨ原子団の縮合を触媒
してシロキサン結合と水を生じさせ、そして樹脂状構造
が最終的に生成される。

【００３２】先に言及したように、本発明の撥水剤組成
物は、配合して、揮発性有機物含有量に関する種々の規
制に従うコーティングにすることが可能である。米国に
おけるこれらの規制は、４００ｇ／ｌを超える揮発性有
機物含有量の建築用コーティングを禁止する。本発明で
は、撥水剤と石造建築材料との反応から放出される揮発
性成分は、揮発性有機化合物でない水素である。これに
反して従来技術のアルコキシシラン類は、揮発性有機化
合物であるアルコールを放出する。

【００３３】従って、本発明の組成物を使って、揮発性
有機物含有量の規制に従う石造建築用撥水剤を配合する
ことができる。このように、約４５〜約５０重量％の固
形分を含有する本発明に従う撥水剤の揮発性有機物含有
量は、約４００ｇ／ｌ未満である。イソブチルトリメト
キシシランのようなアルコキシシランを含有する従来技
術の浸透剤の揮発性有機物含有量は、約６５０〜７００
ｇ／ｌである。

【００３４】本発明において説明されたシロキサン類の
アルキル基は当該化合物が石造建築材料を疎水性にする
能力に寄与するとは言うものの、それの存在することが
必ずしも必要とされるとは限らない。従って、メチル水
素シロキサンを使って石造建築材料を防水性にしてもよ
く、その結果得られる、加水分解及び縮合完了後に生成
されるシリコーン樹脂は、モノメチルシルセスキオキサ
ン又はＭｅＳｉＯ_3/2 である。この物質は実質的に疎水
性であり、石造建築材料を容易に疎水性にする。とは言
うものの、メチル水素シロキサンの代りにアルキルメチ
ル／メチル水素共重合物質を使用することには利点があ
る。例えば、アルキルメチル／メチル水素シロキサンコ
ポリマーを調製するのに使われるオレフィン類は、これ
らの共重合物質がそれから調製されるメチル水素シロキ
サンほど高価でない。よって、アルキルメチル／メチル
水素共重合化合物についての材料費は、アルキルメチル
／メチル水素共重合化合物が本質的にはオレフィンで希
釈されたメチル水素シロキサンであるから、メチル水素
シロキサンよりも安い。たとえ共重合物質がメチル水素
シロキサンよりも多くの加工処理を必要とするとして
も、アルキルメチル／メチル水素シロキサンコポリマー
の費用はなおメチル水素シロキサンよりも安い。このコ
ポリマーはまた、ポリメチル水素シロキサンよりも低揮
発性であり、且つ引火点がもっと高い。

【００３５】次に掲げる例は、本発明の低揮発性有機物
含有量のエマルジョン組成物を調製する方法における詳
細を説明する。

【００３６】好ましい出発物質は、（ＯＳｉＭｅＨ）₄
のようなメチル水素シクロシロキサンである。とは言う
ものの、このような環式シロキサンの混合物が純粋な環
式化合物と同じように有効である。好ましいオレフィン
は１−ヘキセンである。このほかのオレフィン類には、
１−ペンテン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−デセ
ン又は１−ドデセンが含められる。これらのオレフィン
の混合物も使用することができる。ＳｉＨのオレフィン
に対する比はいろいろに変えることができるが、この比
は１分子当りに最低限３個のＳｉＨ基が保持されるよう
な比であるべきである。例えば、純粋な（ＯＳｉＭｅ
Ｈ）₄ を使用する場合、１モルのシクロシロキサン当り
１モル以下のオレフィンを使用すべきである。ヒドロシ
リル化する方法は、０．５％Ｐｔ／Ｃのような不均質触
媒を利用する。ＳｉＨ化合物、オレフィン及び触媒の混
合物は、おおよそ３０分間還流温度に加熱される。大き
なバッチの場合には、混合物の小部分を還流させて、そ
の間に残りを小さな増分でもって加えて非常に発熱性の
反応を制御するのが賢明である。この反応から得られる
生成物である低粘度の油は、平均の化学量論比が（ＯＳ
ｉＭｅＨ）_0.75／（ＯＳｉＭｅＲ）_0.25である化合物の
混合物であって、ここでは、Ｒ＝Ｍｅ，Ｃ₆ Ｈ ₁₃又はＣ
₁₂Ｈ₂₅である。

【００３７】この低粘度の油は、水及び界面活性剤と共
に均質化されて、固形分含有量が約３０重量％である水
中油型の非イオンエマルジョンが作られる。エマルジョ
ンのpHが中性に近い限りは、ＳｉＨの加水分解は取るに
足らない。本発明の組成物を基材へ適用すると、水が蒸
発して低粘度の油が残る。この基材がアルカリ性である
場合には、そのアルカリ分は加水分解／縮合反応を触媒
する。具体的に言えば、ＳｉＨが基材に存在している湿
分及びヒドロキシル基と反応してＳｉＯＨ＋Ｈ ₂ を生成
する。ＳｉＯＨは縮合してシロキサン＋Ｈ₂ Ｏを生成す
る。上記のシリコーン油は多官能性であるから、加水分
解／縮合の完了と共に樹脂状構造が形成される。非常に
疎水性であるこの樹脂は、基材を防水性にする。

【００３８】例４ ３００ｇ（ＯＳｉＭｅＨ）₄ と１０５ｇの１−ヘキセン
（Ｃ ₆ Ｈ ₁₂ ）の溶液を、これら二つの成分を秤量して１
リットルの壜に入れそして内容物を１分間かき混ぜて調
製した。この溶液の１００ｇを、還流冷却器と加熱マン
トルを備えた１リットルの丸底フラスコに入れた。この
フラスコへ、炭素上に０．５％の白金のついた８メッシ
ュの網を二切れ（おのおのに０．２mgのＰｔ）加え、混
合物を沸点まで加熱した。上記の溶液の残りを、還流冷
却器の上方の開口の近くに配置した５００mlの滴下漏斗
に注ぎ入れた。フラスコ内の混合物が沸騰し始めたら、
溶液を滴下漏斗から還流冷却器を通してゆっくり加え
た。この新しい溶液は、フラスコにおける穏やかな還流
を維持するような速度で混合物に加えた。滴下漏斗の溶
液の添加には約３０分かかった。溶液を全部加えた後
に、フラスコ内の混合物を還流温度で更に２０分間加熱
した。混合物を室温まで冷却させて、ケイソウ土を通し
てろ過した。フーリエ変換赤外分析から、ＳｉＨの存在
すること、オレフィンが存在しないことが示された。

【００３９】この生成物のうちの３００ｇへ、６ｇの非
イオン界面活性剤ＴＥＲＧＩＴＯＬ（商標）ＴＭＮ−６
と６９４ｇの蒸留水を加えた。この混合物を３０分間か
き混ぜ、そしてＧａｕｌｉｎ実験室用ホモジナイザーを
使って均質化させて、固形分含有量が約３０重量％であ
る水中油エマルジョンを作った。同じ手順で、（ＯＳｉ
ＭｅＨ）₄ を１−ドデセンと、１モルの（ＯＳｉＭｅ
Ｈ）₄ に対して１モルのオレフィンを使って部分的に反
応させ、そして生成物を均質化させて３０％固形分のエ
マルジョンを得た。（ＯＳｉＭｅＨ）₄ もやはり上記の
手順を使って乳化させて、３０％固形分のエマルジョン
を作った。これら三つのエマルジョンの２００ｇ分を水
で希釈して、固形分含有量１５重量％のエマルジョンを
作った。

【００４０】例４では非イオン界面活性剤が示されては
いるが、ほかのタイプの界面活性剤を本発明に従って使
用することができる。従って、本発明のエマルジョン
は、非イオン、カチオンもしくは両性界面活性剤、及び
それらの混合物を用いて配合することができる。これら
のエマルジョンはまた、凍結−解凍添加剤、例えば、代
表がエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
レングリコール、それらの混合物及びコポリマーであ
る、ポリグリコール類のようなものを含有することもで
きる。エマルジョンを調製するための他の技術、例えば
１９８６年１１月４日発行の米国特許第４６２０８７８
号明細書に示されたようなものを応用することができ
る。この米国特許明細書には、使用することのできる他
の適当な界面活性剤の詳細も含まれている。１９８５年
２月２６日発行の米国特許第４５０１６１９号明細書、
１９８６年１２月２３日発行の米国特許第４６３１２７
３号明細書、そして１９８９年６月２７日発行の米国特
許第４８４２７６６号明細書に記載されているエマルジ
ョン技術及び界面活性剤も参考にされる。例４の非イオ
ン界面活性剤はＨＬＢ値が１１．７であるエトキシル化
トリメチルノナノールであり、米国コネチカット州ダン
ベリー（Ｄａｎｂｕｒｙ）のUnion Carbide Corporatio
n,Industrial Chemicals Division の商標であり製品で
あることに言及しておく。

【００４１】通常のシランカップリング剤は、樹脂を充
填材や基材と結合させるために当該技術分野においてよ
く知られている。典型的には、複合材料を生産する過程
の一部として、補強用充填材を未硬化の樹脂へ混入する
前にシランカップリング剤で処理する。シランカップリ
ング剤は充填材上にコーティングを形成し、そしてこの
コーティングは、化学的にか、あるいは互いに入り込ん
だポリマー網状構造の形成によるかのいずれかで、樹脂
と相互に作用して、樹脂と充填材との間に強固な凝集結
合を形成する。シランカップリング剤の重要な利益は、
それらが複合材料にもたらす追加の加水分解安定性であ
る。

【００４２】高度に水溶性である種々の通常のシランカ
ップリング剤を本発明において使用することができる。
一般に、シランカップリング剤は下式のものである。 Ａ_(4-n) ＳｉＹ_n この式のＡは一価の有機基であり、Ｙは加水分解可能な
基であり、そしてｎは１，２又は３であり、最も好まし
くは３である。Ａは、アルキル基又はアリール基を含め
て種々のタイプの有機基でよい。Ｙ基は、水の存在下で
加水分解し、そしてこれらには、アセトキシ基、炭素原
子数１〜６個のアルコキシ基、及び炭素原子数２〜８個
のアルキルアルコキシ基が含められる。

【００４３】本発明の範囲内の具体的なシランカップリ
ング剤には、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（アミノエチルアミノ
メチル）フェニルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミ
ノエチル）−３−アミノプロピルトリス（２−エチルヘ
キソキシ）シラン、３−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、トリメトキシシリルプロピルジエチレントリアミ
ン、ビス（２−ヒドロキシエチル）−３−アミノプロピ
ルトリメトキシシラトン、２−メタクリロキシエチルジ
メチル−〔３−トリメトキシシリルプロピル〕アンモニ
ウムクロリド、メチルトリメトキシシラン、エチルトリ
メトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン及びイソ
ブチルトリメトキシシランが含められる。

【００４４】詳しく言うと、最も好ましいシランカップ
リング剤には、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノ
プロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリ
メトキシシラン及び第四アンモニウム官能性のシラン類
が含まれる。これらのシランカップリング剤は商業的に
入手可能である。このほかのシランカップリング剤は商
業的に入手可能であり、あるいはそれらの調製は当該技
術分野において知られている。

【００４５】本発明に従って使用されるシランカップリ
ング剤は、高度に水溶性のシランカップリング剤あるい
はそれらの加水分解された水溶液であるべきであって、
そのような物質の他のものの典型例は次に掲げるもので
ある。

【００４６】

【化５】

【００４７】一番好ましい水溶性シランカップリング剤
は、式 (ＣＨ₃ Ｏ）₃ ＳｉＣＨ₂ ＣＨ₂ ＣＨ₂ ＮＨＣＨ
₂ ＣＨ₂ ＮＨ₂ のＮ−（２−アミノエチル）−３−アミ
ノプロピルトリメトキシシランである。このアミノアル
キル官能性シランは、２５℃で測定した粘度が約６セン
チストークスの低粘度液であって、アルキルアミン有機
原子団とトリメトキシシリル無機原子団とを含有してい
る反応性流体である。

【００４８】本発明によれば、石造建築材料を撥水性に
するための方法が提供される。この方法は、（ｉ）水溶
性シランカップリング剤と、（ii）水、少なくとも１種
の界面活性剤及びシロキサン流体を含むエマルジョンと
の混合物である添加剤を、石造建築材料へ取入れること
を伴う。シロキサン流体は、線状メチル水素シロキサン
ポリマー、線状メチル水素−メチルアルキルシロキサン
コポリマー、メチル水素シクロシロキサンポリマー又は
メチル水素−メチルアルキルシクロシロキサンコポリマ
ーといったような物質のうちの一つでよい。水溶性シラ
ンカップリング剤もエマルジョンも、上で詳しく説明さ
れている。

【００４９】本発明の方法は石造建築材料に一般に適用
可能であるとは言え、好ましい石造建築材料は石こうを
包含し、そして最も好ましくは石こうウォールボードの
形をしたものである。石こうは硫酸カルシウム二水和物
ＣａＳＯ₄ ・２Ｈ₂ Ｏである。硫酸カルシウム二水和物
を約１１０℃以上の温度に加熱すると、水分が放出され
る。その結果として得られる生成物は、しばしばスタッ
コと呼ばれる焼石こうである。焼石こうはＣａＳＯ₄ ・
１／２Ｈ₂ Ｏというおおよその組成を有し、この場合最
終の温度は約２０５℃を超えない。焼石こうを水と混合
すると、それは再び水和して、そして数分以内に固化し
て中まで堅い塊になる。ウォールボードは、この中まで
堅い塊のスラブを布又は強靱な紙のシートの間で層にし
て製造することができる。

【００５０】本発明に従って使用される混合物は、約４
０〜８０重量％のエマルジョンと約２０〜６０重量％の
水溶性シランカップリング剤を含む。最も好ましい混合
物は、約７０重量％のエマルジョンと約３０重量％の水
溶性シランカップリング剤を含む。混合物は、約０．１
〜約０．８重量％の量でもって石造建築材料へ取入れら
れ、そして、ウォールボードを製作する前に石こうのス
ラリーへ混合物を加えることによって石造建築材料へ取
入れることができる。

【００５１】次に掲げる例は、本発明の概念を更に例示
する追加の実例として提供するものである。

【００５２】例５ 耐湿性の石こうウォールボードの性能を測定するための
方法を確立した。この方法は、スラリーを混合するこ
と、標準試料を注入成形すること、この試料の全体を規
定された期間水中に浸漬すること、そして湿分の捕捉量
を測定することを必要とした。使用した装置が含んでい
たものは、２インチ（５．０８cm）の立方体の石こう試
料を注入成形するためのシリコーンゴム型、スラリーを
混合するためのブレンダー、オーブン、そして立方体試
料のための支持具を含む恒温水浴であった。おのおのの
場合に、５００ｇのスタッコと４００ｇの水とそして有
機ケイ素混合物を使い、この有機ケイ素混合物の量をい
ろいろに変えて、スラリーを作った。有機ケイ素混合物
の使用量は１．５，３．０及び６．０ｇであって、これ
らはそれぞれ０．１６，０．３３及び０．６６重量％に
相当した。ブレンダーに水を入れ、そして有機ケイ素混
合物を加えて簡単に混合した。このブレンダーにスタッ
コを加え、約１０分間浸漬して置いた。ブレンダーの内
容物を高速で１５秒間混合して、型へ注入した。この型
を軽くたたいて同伴された空気を取除き、そしてへらを
用いて均した。固化後に、立方体を型から取出し、４０
℃で一晩乾燥させた。乾燥した立方体を秤量し、そして
２２℃の浴中に入れた。立方体はこの浴中に約２時間浸
漬させ、そして取出して、パッドを当てて乾かして秤量
した。吸収した水の量を計算した。本発明の有機ケイ素
混合物を含んでいない立方体の平均吸水量は、４８％で
あることが分った。水分の吸収に由来するこの重量増加
量を、有機ケイ素混合物の構成成分の重量百分率と共に
下記の各表に示す。別段の指示がない限り、使用した混
合物の量は３ｇである。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１は、エマルジョンとシランカップリン
グ剤との混合物を含有している立方体は有機ケイ素混合
物を含有していない立方体よりも水分をはじくのにはる
かに有効であったことを示す。

【００５５】

【表２】

【００５６】表２からは、混合物が約４０〜８０重量％
のエマルジョンと約２０〜６０重量％の水溶性シランカ
ップリング剤を含有している場合が最も効果的な範囲で
あることが分る。最適な混合物は、約７０重量％のエマ
ルジョンと約３０重量％の水溶性シランカップリング剤
を含んでいる混合物であることが分った。表２のデータ
は例５の手順に従って得られた。表３は、例５に従い、
そして使用した有機ケイ素化合物の割合を変えて行った
もっと詳細な試験の結果を示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】上述のことより、ここに記載された化合
物、組成物、構成及び方法に本発明の本質的な特徴及び
概念から実質的に逸脱することなしに多くの他の改変や
変更を行うことができるということは明らかであろう。
従って、ここに記載された発明の形態は典型例のみであ
って、特許請求の範囲に定義された本発明の範囲を限定
しようとするものではない、ということをはっきりと理
解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 3/18 C08L 83/04 - 83/06 E04F 13/14 ＣＡ（ＳＴＮ) ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 次の（ｉ）と（ii）との混合物、すなわ
   ち、（ｉ）水溶性シランカップリング剤と、（ii）水、
   少なくとも１種の界面活性剤及びシロキサン流体を含
   み、このシロキサン流体が線状メチル水素シロキサンポ
   リマー、線状メチル水素−メチルアルキルシロキサンコ
   ポリマー、メチル水素シクロシロキサンポリマー及びメ
   チル水素−メチルアルキルシクロシロキサンコポリマー
   からなる群より選ばれたエマルジョンとの混合物である
   添加剤を、石造建築材料に取入れることを含む、石造建
   築材料を撥水性にするための方法。
2. 【請求項２】 前記石造建築材料が石こうウォールボー
   ドである、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 石造建築材料を形成するための多孔質の
   無機質基材と、この多孔質の無機質基材に当該石造建築
   材料を撥水性にするため取入れられた添加剤とを含んで
   なり、この添加剤が（ｉ）水溶性シランカップリング剤
   と、（ii）水、少なくとも１種の界面活性剤及びシロキ
   サン流体を含むエマルジョンとの混合物であって、上記
   シロキサン流体が線状メチル水素シロキサンポリマー、
   線状メチル水素−メチルアルキルシロキサンコポリマ
   ー、メチル水素シクロシロキサンポリマー及びメチル水
   素−メチルアルキルシクロシロキサンコポリマーからな
   る群より選択されている、撥水性の石造建築材料。
4. 【請求項４】 当該石造建築材料が石こうウォールボー
   ドである、請求項３記載の材料。
5. 【請求項５】 （ｉ）水溶性シランカップリング剤と、
   （ii）水、少なくとも１種の界面活性剤及びシロキサン
   流体を含むエマルジョンとの混合物を含んでなり、上記
   シロキサン流体が線状メチル水素シロキサンポリマー、
   線状メチル水素−メチルアルキルシロキサンコポリマ
   ー、メチル水素シクロシロキサンポリマー及びメチル水
   素−メチルアルキルシクロシロキサンコポリマーからな
   る群より選ばれる、石造建築材料を撥水性にするための
   組成物。
6. 【請求項６】 前記シランカップリング剤が、Ｎ−（２
   −アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシ
   ラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、トリメ
   トキシシリルプロピルジエチレントリアミン、アミノプ
   ロピルトリエトキシシラン及びビス（２−ヒドロキシエ
   チル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランからな
   る群より選ばれたアミノ官能性シランカップリング剤で
   ある、請求項５記載の組成物。