JP2883102B2

JP2883102B2 - 無機材料の表層改質剤

Info

Publication number: JP2883102B2
Application number: JP14931089A
Authority: JP
Inventors: 信宏齋藤; 裕司大神田
Original assignee: Toshiba Silicone Co Ltd
Current assignee: Momentive Performance Materials Japan LLC
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1989-06-14
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: JPH0316976A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、コンクリート及びモルタル等の多孔質無機
材料に塗布した場合に、塗布後速やかに優れた撥水性を
発現し、かつその多孔質無機材料にすでに亀裂が存在
し、また後に発生した場合でも防水性を長期間にわたっ
て保持しうる改質層を形成する、無機材料の表層改質剤
に関する。

（従来の技術）近年、コンクリート及びモルタル等の多孔質無機材料
からなる構造物が塩害、凍害、アルカリ骨材反応などに
より劣化することが重大な問題となっている。

これらの多孔質無機材料の劣化は、無機材料への水の
侵入により生じるものである。すなわち、塩害は水と共
にとけた塩化物イオンが侵入することによって発生し、
アルカリ骨材反応は侵入した水分とある種の骨材が化学
反応を起こすことにより発生する。

そこでこれらの問題点を解決するためには、無機材料
内部への水分の侵入を防止することが必要となり、それ
に基づいたいくつかの方法が知られている。

例えば、無機材料表面にアクリル樹脂やシリコーン樹
脂などの樹脂溶液、又はナトリウムオルガノシリコネー
ト溶液などを塗布することにより、撥水性を付与する方
法が行なわれている。しかし、これらの方法では、形成
される撥水層が薄く、耐久性が乏しいという問題があ
る。

また、最近になってけい素原子に結合する中鎖アルキ
ル基を有する加水分解性シランを無機材料に塗布する方
法が行なわれている（ドイツ連邦共和国特許第2029446
号）。この方法によれば形成される撥水層が厚くなり、
耐久性も向上する。しかし、その一方で、無機材料にす
でに亀裂が存在している場合、十分な防水性が得られ
ず、亀裂が後に発生した場合にはその防水性の低下は免
れ得ない。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、コンクリート及びモルタル等の多孔質無機
材料に塗布した場合に、塗布後速やかに優れた撥水性を
発現し、かつその多孔質無機材料にすでに亀裂が存在
し、また後に発生しても防水性を長期間にわたって保持
しうる改質層を形成することが可能な、無機材料の表層
改質剤を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明者らは、上記の問題点を解決するため鋭意検討
した結果、オルガノシランにより防水浸透層を形成した
のち、ポリオルガノシロキサンによって皮膜型防水層を
形成することによって、無機材料の亀裂によっても防水
性の低下がなく、かつ耐久性の優れた防水層を形成する
ことが可能なことを見出し、本発明をなすに至った。す
なわち本発明の無機材料の表層改質剤は、（Ａ）一般式:R_aSiX_4-a（式中、Ｒは１価の炭化水素基
を、Ｘは加水分解性基をそれぞれ表わし、ａは１〜３の
整数を表わす）で示されるオルガノシラン100重量部及び（Ｂ）有機溶媒 50〜2000重量部からなる第１組成物、並びに（Ｃ）末端がシラノール基で閉塞され、25℃に於ける粘
度が50〜200,000cPのポリジオルガノシロキサン 100重量部、（Ｄ）けい素原子に結合した加水分解性基を分子中に平
均２個以上有する有機けい素化合物 0.001〜50重量部、（Ｅ）硬化触媒０〜10重量部及び（Ｆ）有機溶媒 50〜2000重量部からなる第２組成物からなる無機材料の表層改質剤であ
る。

本発明の無機材料の表層改質剤は、第１組成物を無機
材料の表面に塗布した後、第２組成物を塗布する方法で
使用される。

本発明の第１組成物は（Ａ）及び（Ｂ）の混合物であ
り、無機質材料に撥水層を与えるとともに、第２層のプ
ライマーとして作用するものである。

オルガノシラン（Ａ）は第１成分の主成分となるもの
で、一般式R_aSiX_4-aで示されるものである。式中のＲで
表わされる１価の炭化水素基としては、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチ
ル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシ
ル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサ
デシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、イ
コシルなどのアルキル基；シクロヘキシルなどのシクロ
アルキル基；フェニルなどのアリール基；ビニル、アリ
ルなどのアルケニル基；β−フェニルプロピルなどのア
ラルキル基を例示することができる。これらの中でも優
れた撥水性を付与する目的からアルキル基が好ましく、
特に優れた撥水性を付与し、かつ原料の入手と合成及び
精製が容易であることから炭素数３〜18のアルキル基が
更に好ましく、炭素数４〜10のアルキル基が特に好まし
い。なお一般式中ａが２または３である場合にはＲはそ
れぞれ同一であっても異なっていても良い。

一般式中、Ｘで表わされる加水分解性基としては、ア
ルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、アミノオキシ
基、オキシム基、ケトオキシム基、アミド基、アルケニ
ルオキシ基及びハロゲン原子などを例示することができ
る。これらのなかでも建築材料などを侵す恐れがないこ
と、硬化反応時に発生する臭気が刺激性でないこと、貯
蔵安定性が良好であることからアルコキシ基が好まし
く、さらに適度の硬化速度を与えることからメトキシ基
が特に好ましい。

式中のａは１〜３の整数であるが、良好な撥水性を与
えることから２以上であることが好ましく、３であるこ
とがさらに好ましい。また、（Ａ）成分として２種以上
のシランの混合体であってもよい。

（Ｂ）成分の有機溶媒は、（Ａ）成分の塗布作業を容
易にし、かつ無機質材料への浸透性を向上するための成
分である。このような有機溶媒としては、メタノール、
エタノール、イソプロパノール等のアルコール類；エチ
レングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコー
ルモノエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン等のエーテルアルコール及びエーテル類；アセトン、
メチルエチルケトン、ジエチルケトン等のケトン類；酢
酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル等のエステル
類;n−ヘキサン、ガソリン、ゴム揮発油、ミネラルスピ
リット、灯油等の脂肪族炭化水素；ベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素を例示することができ
る。

（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分100重量部に対し
て50〜2000重量部である。50重量部未満では低温時に
（Ａ）成分が析出しやすくなり、また塗布性もよくな
い。また2000重量部を超えると、１度の塗布における有
効成分がうすすぎる。

本発明の第２組成物は（Ｃ）〜（Ｆ）で表わされる各
成分の混合体であり、優れた防水性を与えるための本発
明の特徴である。

ポリジオルガノシロキサン（Ｃ）は末端がシラノール
基で閉塞されたものである。けい素原子に結合する有機
基としては、メチル、エチル、プロピルなどのアルキル
基；フェニルなどのアリール基；ビニル、アリルなどの
アルケニル基；及びその１価の置換炭化水素が挙げられ
るが、メチル、フェニルが一般的であり、85％以上がメ
チル基であることが好ましい。また、このポリシロキサ
ンは実質的に直鎖状のものが好ましいが、若干の分岐を
含んでもよく、また末端以外に水酸基を含んでもよい。

このポリシロキサンは25℃における粘度が50〜200,00
0cPであることが必要である。50cP未満では良好な防水
性を付与できず、200,000cPを超えると塗布材としての
効果が劣る。好ましくは100〜100,000cPである。

（Ｄ）成分の有機化合物は（Ｃ）成分の架橋剤となる
もので、加水分解性オルガノシラン及びその部分加水分
解縮合物が挙げられるが、けい素原子に結合する加水分
解性基を１分子中に少なくとも２個有することが必要で
ある。けい素原子に結合する他の有機基としては（Ａ）
成分のシランと同様のアルキル基、アリール基、アルケ
ニル基、アラルキル基及びその１価の置換炭化水素基が
示されるが、メチル、フェニル、ビニルが一般的であ
る。

また、加水分解性基としても、（Ａ）成分同様アルコ
キシ基、ケトオキシム基、アミノ基、アミド基、アミノ
キシ基、アルケニルオキシ基、アシルオキシ基及びハロ
ゲン原子等が例示されるが、ケトオキシム基またはアル
コキシ基が建築材料への腐食性の少ないこと、良好な硬
化性を与えることから好ましい。

（Ｄ）成分の配合量は、（Ｃ）成分100重量部に対し
て0.001〜50重量部、好ましくは0.1〜10重量部である。
少なすぎると硬化した塗膜が弱く、また多すぎると脆く
なる。

硬化触媒（Ｅ）は、（Ｃ）と（Ｄ）の縮合反応を促進
させるものである。

（Ｅ）成分としては、ジブチルすずジラウレート、ジ
ブチルすずジアセテート、ブチルすずトリ−２−エチル
ヘキソエート、カプリル酸第一すず、ナフテン酸すず、
オレイン酸すず、鉄−２−エチルヘキソエート、鉛−２
−エチルオクトエート、コバルト−２−エチルヘキソエ
ート、マンガン−２−エチルヘキソエート、亜鉛−２−
エチルヘキソエート、ナフテン酸チタン、ナフテン酸亜
鉛、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸亜鉛などの有機
カルボン酸の金属塩；テトラブチルチタネート、テトラ
−２−エチルヘキシルチタネート、トリエタノールアミ
ンチタネート、テトラ（イソプロペニルオキシ）チタネ
ートなどの有機チタン酸エステル；オルガノシロキシチ
タン、β−カルボニルチタンなどの有機チタン化合物；
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ｎ−（トリメ
トキシシリルプロピル）エチレンジアミンなどのアミノ
アルキル基置換アルコキシシラン；ヘキシルアミン、リ
ン酸ドデシルアミンなどのアミン化合物およびその塩；
ベンジルトリエチルアンモニウムアセネートなどの第四
級アンモニウム塩；酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、シ
ュウ酸リチウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金
属の低級脂肪酸塩；ジメチルヒドロキシルアミン、ジエ
チルヒドロキシルアミンなどのジアルキルヒドロキシル
アミン；テトラメチルグアニジンなどのグアニジン化合
物ならびにグアニジル基含有シラン及びシロキサン化合
物を例示できる。（Ｅ）成分の配合量は、（Ｄ）成分が
触媒作用をもっているものは不要であるが（Ｃ）成分10
0重量部に対して０〜10重量部、好ましくは0.1〜５重量
部である。

（Ｅ）成分の配合量が少なすぎると撥水性の発現が遅
くなり、10重量部を超えると無機材料を濡れ色にした
り、その表面に析出して美観を損なう。

（Ｆ）成分は有機溶媒である。この（Ｆ）成分は、
（Ｃ）〜（Ｅ）成分を均一に混合・溶解すると共に、無
機材料への組成物の塗布作業及び浸透を容易にするため
の成分である。

（Ｆ）成分としては、（Ｂ）成分と同様のものが例示
されるが、その配合量は（Ｃ）成分100重量部に対し50
〜2000重量部である。50重量部未満では塗布作業が困難
で、また均一な塗布ができない。また2000重量部を超え
ると皮膜が薄すぎて撥水効果が劣るという問題がある。

本発明の組成物が適用可能な無機材料としては例えば
セメントを含有するもの、すなわち現在種々の分野で一
般に使用されているコンクリートやセメントモルタルな
どを挙げることができる。

本発明の組成物を無機材料に塗布する方法としては、
通常の刷毛塗り、ローラー塗り、スプレー塗りなどの方
法を適用することができる。

［発明の効果］本発明の組成物は、コンクリート及びモルタル等の多
孔質無機材料に塗布した場合に速やかに撥水性を発現
し、塗布面の撥水性の持続性に優れ、無機材料にすでに
亀裂が存在し、あるいは後に発生した場合でもその防水
性は維持される。また、形成される撥水層は深く、防水
効果の耐久性に優れている。

（実施例）以下、本発明を実施例によって説明する。これらの例
において、部は重量部を示す。

組成物Ａ−１ 25℃における粘度が12,000cStのシラノール末端ポリ
ジメチルシロキサン100部にジブチルすずジラウレート
0.2部、メチルトリオキシムシラン8.0部、γ−アミノプ
ロピルトリエトキシシラン2.0部及びトルエン100部を添
加して湿気を遮断した状態で均一に混合して組成物Ａ−
１を調製した。

組成物Ａ−２ 25℃における粘度が700cStのシラノール末端ポリジメ
チルシロキサン100部にテトラブチルチタネート0.2部、
メチルトリメトキシシラン8.0部及びγ−グリシドキシ
プロピルトリエトキシシラン2.0部を添加して湿気を遮
断した状態で均一に混合して組成物Ａ−２を調製した。

実施例１〜４及び比較例１〜４第１表に示す成分を同配合比で混合して、加水分解性
オルガノシラン及び有機溶剤からなる第１組成物と、加
水分解性オルガノシラン、室温硬化型シリコーンゴム、
加水分解触媒及び有機溶剤からなる第２組成物を調製し
た。

防水性確認試験（１）普通ポルトランドセメント：川砂利（表乾状態）：川
砂（表乾状態）：水＝270:1,111:653:175（重量比）の
配合比のコンクリートを混練りし、寸法10×10×40cmの
成形体を得た。次にこの成形体をJCI−SE4［温水法（70
℃）によるコンクリートの促進強度試験方法］に準じて
養生した後、さらに７日間乾燥（20℃、50〜60％RH）
し、養生してコンクリート供試体を得た。

その後、コンクリート供試体中央を割裂し、幅0.5mm
のクラックとした。この上部に第１図に示すようにプラ
スチックで水槽を作成した。

水槽底部に、実施例１〜４及び比較例１〜３で調製し
た組成物を塗布し、試験体を作成し、７日間養生した。
比較例４として無処理の試験体も作成した。

水槽に100mm深さに水を入れ24時間後の水位を測定し
た。結果を第２表に示す。

防水性確認試験（２）防水性確認試験（１）と同様にして試験体を作成した
のち屋外に128日間曝露した。こののち防水確認試験
（１）と同様に水槽に100mm深さに水を入れ24時間後の
水位を測定した。結果を第３表に示す。

本試験の結果、従来の浸透型防水剤では、亀裂発生部
位の防水性は、無処理よりは良好なものの、充分とはい
えなかった。また皮膜形成型の防水剤では防水槽が薄い
ため長期の曝露により防水性の低下がみられた。本発明
の表層改質方法では、亀裂によっても防水性の低下はみ
られず、長期の曝露によっても良好な防水性を維持して
いた。

【図面の簡単な説明】

第１図は防水性確認試験装置の断面図を示す。図中、１
はコンクリート供試体、２は巾0.5mmのクラック、３は
水槽、４は水槽を構成するプラスチック枠である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 41/62 - 41/64 C09D 183/06 C08K 5/54 C09D 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）一般式:R_aSiX_4-a（式中、Ｒは１価
の炭化水素基を、Ｘは加水分解性基をそれぞれ表わし、
ａは１〜３の整数を表わす）で示されるオルガノシラン100重量部及び（Ｂ）有機溶媒 50〜2000重量部からなる第１組成物、並びに（Ｃ）末端がシラノール基で閉塞され、25℃に於ける粘
度が50〜200,000cPのポリジオルガノシロキサン 100重量部、（Ｄ）けい素原子に結合した加水分解性基を分子中に平
均２個以上有する有機けい素化合物 0.001〜50重量部、（Ｅ）硬化触媒０〜10重量部及び（Ｆ）有機溶媒 50〜2000重量部からなる第２組成物からなる無機材料の表層改質剤。