JP3309190B2 - コンクリート又はモルタル構造物の防護材及び防護方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート又はモル
タル構造物の防護材及び防護方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平２−１０２２６０公報には、ポリ
オールに炭素繊維を加えたポリオール混合物と、末端イ
ソシアネート基含有ウレタンプレポリマーとの混合物
を、コンクリートやモルタルに塗布し硬化養生して、ポ
リウレタン樹脂混合物の塗膜を得るそれら構造物の防護
方法が記載されている。該防護方法では、炭素繊維の導
電性によってコンクリート又はモルタル表面の導電性す
なわち静電防止性を向上させ、ポリウレタン樹脂の弾性
によって構造物のひび割れを被覆した場合における皮膜
のひび割れ追従性を発現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記防護
方法では、末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリ
マーの様な、有毒なイソシアネート系化合物を用いるの
で、上記ポリウレタン樹脂形成性混合物の構造物への塗
布作業環境が悪くなるという欠点がある。しかも塗布作
業直前に二種の原料を混合する工程が必要な上、一旦こ
の混合物を調製すると直ちに硬化反応が開始するので、
一定時間内にそれを構造物に塗布しなければならないと
いう、工程上の制約も存在する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記実状
に鑑みて鋭意検討したところ、被覆成分として、ポリウ
レタン樹脂形成性混合物に代えて体質顔料を分散させた
ブタジエン系共重合体を用いれば、上記課題が同時に解
決されることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち本発明は、炭素繊維及び体質顔料
を分散させたブタジエン系共重合体ラテックスからな
り、かつ、前記ブタジエン系共重合体ラテックスが、重
合性エチレン性不飽和基を有する反応性界面活性剤を用
いて水性媒体中でブタジエンを必須成分として重合せし
めた共重合体水性分散液であることを特徴とするコンク
リート又はモルタル構造物用防護材及び当該防護材を構
造物に塗布乾燥しその表面を被覆するコンクリート又は
モルタル製食品容器の防護方法を提供するものである。

【０００６】本発明は、コンクリート又はモルタル構造
物の防護材として、重合性エチレン性不飽和基を有する
反応性界面活性剤を用いて水性媒体中でブタジエンを必
須成分として重合せしめた共重合体水性分散液に、炭素
繊維及び体質顔料を分散させたブタジエン系共重合体ラ
テックスを用いる事により、該構造物の表面に炭素繊維
のからみ合いを生じさせて導電性を向上させると共に、
防護材の構造物への塗布作業を、毒性のきわめて低い良
好な環境下で、工程上の制約の少ない良好な作業性を確
保しつつ行ない得ることを特徴とする。

【０００７】本発明に用いられる炭素繊維としては、一
般にプラスチックやセメントの補強材として用いられる
炭素繊維がいずれも使用でき、例えばポリアクリロニト
リルを炭化して得られるパン系炭素繊維、セルロース繊
維を炭化して得られるレーヨン系炭素繊維、炭化水素系
ピッチを炭化して得られるピッチ系炭素繊維、リグニン
を炭化して得られるリグニン系炭素繊維などの公知の炭
素繊維が利用できる。

【０００８】炭素繊維としては、特に平均直径１０〜２
０μｍ、平均繊維長１〜１２ｍｍで引張強度が３０ｋｇ
／ｍｍ² 以上のものが好ましい。平均繊維長１ｍｍ以下
のものは、樹脂中に分散した場合繊維同士のからみ合い
が少なく、十分な導電性を得るためにはきわめて多量の
繊維を配合しなければならないので、ブタジエン系共重
合体のもつ高伸張性が損なわれ好ましくない。また平均
繊維長１２ｍｍ以上のものでは、繊維が必要以上にから
み合い、塗布作業性が低下したり塗膜の平滑性が損なわ
れるので、やはり好ましくない。

【０００９】炭素繊維の形状は、直線状よりも屈曲した
ものの方が、からみ合いにより導電性が向上するので好
ましい。炭素繊維の使用量は、防護材の不揮発成分中の
重量分率において０．２〜５％の範囲が好ましい。

【００１０】本発明に用いられる体質顔料としては、一
般に水性塗料の成分として用いられるものでさしつかえ
なく、例えば、タルク，クレー（カオリン），シリカ，
チタン白，アルミナ白，炭酸バリウム，白亜等の炭酸カ
ルシウム系体質顔料，バライタ等の硫酸バリウム系体質
顔料等が挙げられる。体質顔料の使用量は、防護材の不
揮発成分中の重量分率において５〜９０％の範囲が好ま
しい。５％以下では防護材被膜の表面に炭素繊維の露出
が少なく、導電性向上の効果が少ないので好ましくな
い。また９０％以上では塗膜の伸張性が損なわれ好まし
くない。

【００１１】本発明に用いられるブタジエン系共重合体
ラテックスとしては、重合性エチレン性不飽和基を有す
る反応性界面活性剤を用いて水性媒体中でブタジエンを
必須成分として重合せしめた共重合体水性分散液であ
り、一般に知られているＳＢＲ，ＭＢＲ，ＮＢＲ，また
はそれらの官能基変性型等いずれの種類でもよい。また
その製造方法は、従来からよく知られているいずれの方
法でもよく、例えば、（１）オートクレーブにブタジエ
ン及びこれと共重合可能なエチレン性不飽和基を有する
モノマーと、イオン交換水，界面活性剤，及び重合助剤
を仕込み、所定の温度に到達後、重合開始剤を添加して
乳化重合を行いラテックスを得る方法、（２）オートク
レーブに予め、イオン交換水，界面活性剤，重合助剤を
仕込み、所定の温度に到達後、ブタジエン及びこれと共
重合可能なエチレン性不飽和基を有するモノマーの混合
物、及び重合開始剤を連続的に添加して乳化重合を行い
ラテックスを得る方法、等が挙げられる。

【００１２】上記エチレン性不飽和基を有するモノマー
としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ア
クリロニトリル、アクリル酸，メタクリル酸，イタコン
酸，フマル酸等の不飽和カルボン酸及びこれらのアルキ
ルエステル、アクリルアミド，Ｎ−メチロールアクリル
アミド，ベータヒドロキシエチル（メタ）アクリレー
ト，グリシジル（メタ）アクリレート等の官能基を有す
るモノマーが挙げられ、これらが１種あるいは２種以上
用いられてもさしつかえない。

【００１３】上記界面活性剤としては、食品に接触する
場所に用いる場合等の様に、特に塗膜からその成分が溶
出することの好ましくない用途において有効であること
から、使用する界面活性剤の一部又は全部に、重合性エ
チレン性不飽和基を有する界面活性剤を用いる。その他
の界面活性剤としては、通常乳化重合に用いられるもの
でさしつかえなく、例えば、アルキルベンゼンスルホン
酸ナトリウム，アルキルジフェニルエーテルジスルホン
酸ナトリウム，ラウリル硫酸ナトリウム，ポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウ
ム，又はそれらのナトリウムをアンモニウムに置換した
もの等のアニオン系乳化剤や、ポリオキシエチレンアル
キルフェニルエーテル，ポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル等のノニオン系乳化剤が挙げられ、これらが１種
あるいは２種以上組み合わせて用いられる。

【００１４】重合性エチレン性不飽和基を有する界面活
性剤としては、一般に反応性界面活性剤あるいは反応性
乳化剤と呼ばれるものが使用でき、例えば、スチレンス
ルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、ア
ルキルアリルスルホコハク酸ナトリウム、（メタ）アク
リル酸アルキレンオキサイドアダクト硫酸エステルナト
リウム塩、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェ
ニルエーテル又はその硫酸エステルアンモニウム塩、又
は下記一般式（Ｉ）又は（ＩＩ）で示された界面活性剤
等が挙げられ、これらが１種あるいは２種以上組み合わ
せて用いられるが、特に下記一般式（Ｉ）又は（ＩＩ）
で示された界面活性剤を用いた場合が最も効果的であ
る。

【００１５】

【化３】

【００１６】

【化４】

【００１７】（各式中、いずれもＲ₁は置換基を有して
いても良い炭化水素基、フェニル基、アミノ基又はカル
ボン酸残基を、Ｒ₂は水素原子又はメチル基を示し、Ａ
は炭素数２ないし４のアルキレン基を、ｎは０ないし１
００の正の数を示し、Ｍは１価又は２価の陽イオンを、
ｍはＭのイオン価を示す）

【００１８】上記重合助剤としては、例えばアルキルメ
ルカプタン等の分子量調節剤、粒子径調整のための電解
質、金属イオン封鎖のためのキレート剤、レドックス反
応のための還元剤等を任意に用いることができる。

【００１９】上記重合開始剤としては通常乳化重合に用
いられるものでさしつかえなく、例えば、過硫酸アンモ
ニウム，過硫酸カリウム等の過硫酸塩や、ｔｅｒ−ブチ
ルハイドロパーオキサイド，クメンハイドロパーオキサ
イド等の有機過酸化物が挙げられる。

【００２０】上記の方法で製造されたラテックスは、通
常ストリッピングにより未反応のモノマーが除去され、
必要によりアンモニア，苛性ソーダ，苛性カリ等でラテ
ックスのｐＨが調整されて用いられる。

【００２１】本発明を実施するに当たって、必須成分で
ある炭素繊維、体質顔料、及びブタジエン系共重合体ラ
テックス以外に、必要に応じて通常のラテックス塗料に
用いられる粘度調整剤、可塑剤、造膜助剤、消泡剤、防
腐剤などの添加剤を任意に用いることができる。

【００２２】なお、防護剤のコンクリート又はモルタル
構造物の表面への被覆は、必要に応じてコンクリート又
はモルタルの表面に清掃、亀裂修理、プライマー塗布等
の前処理を行なった後、当該防護材を構造物の表面に金
こて、スプレー塗布機などを用いて塗布し、乾燥してや
ればよい。

【００２３】本発明の防護材は、公知慣用のコンクリー
ト製又はモルタル製構造物、例えば建築物壁、クリーン
ルーム床、ガソリンスタンド床、実験室床などの特殊床
の防護に使用できる。

【００２４】

【実施例】次に本発明の実施例を示すが、本発明はこれ
ら実施例のみに限定されるものではない。文中「部」
「％」はことわりのない限り重量基準である。

【００２５】〈防護材の調製〉（実施例１、比較例２お
よび比較例３） 攪拌装置と温度計を備えた耐圧容器中に、表−１のＡに
示す原料を仕込み、７０℃で８時間攪拌し反応させ、ス
トリッピングによって未反応モノマーを除去した後、ア
ンモニア水及び水を添加して不揮発分４６％、ｐＨ８．
６のラテックスを得た。これを以下ラテックスＡとす
る。

【００２６】また、原料として表−１のＡに代えてＢに
示すものを用いること以外は上記ラテックスＡと全く同
様の方法により、不揮発分４６％、ｐＨ８．６のラテッ
クスを得た。これを以下ラテックスＢとする。

【００２７】

【表１】

【００２８】表中、数値の単位は「部」、乳化剤Ａはジ
アルキルスルホコハク酸ソーダ塩（第一工業製薬株式会
社製ネオコールＹＳＫ；有効成分７０％）、また乳化剤
Ｂは下記構造式（ＩＩＩ）であらわされるもの（花王株
式会社製ラテムルＳ−１８０；有効成分４２％）であ
る。

【００２９】

【化５】

【００３０】上記ラテックスＡ及びＢを用い、表−２に
示す実施例１、比較例２、３の配合によって、それぞれ
ラテックス混合物を得、これらを以下の試験に供した。

【００３１】

【表２】

【００３２】比較例１ 平均水酸基価１６０ｍｇＫＯＨ／ｇのひまし油ポリオー
ルと４−４’−ジフェニルメタンイソシアネートとをＮ
ＣＯ／ＯＨ当量比２．２で窒素気流中８０℃にて８時間
攪拌しながら反応させ、ＮＣＯ％が８．０％、２５℃の
粘度が８０００ｃｐｓのプレポリマーを得た。以下これ
をＣ液とする。

【００３３】平均水酸基価１６０ｍｇＫＯＨ／ｇのひま
し油ポリオール１００ｇに炭酸カルシウム（日東粉化株
式会社製ＮＮ−５００）１５ｇ、クロムオキサイドグリ
ーンの粉体１０ｇを添加し、均一に分散させて、２５℃
の粘度が１１０００ｃｐｓのポリオール混合物を得た。
以下これをＤ液とする。

【００３４】Ｄ液１００ｇ中に平均直径１３μｍ、平均
繊維長３．０ｍｍの炭素繊維（大日本インキ化学工業株
式会社製ドナカーボ）を４ｇを分散させた後、これにＣ
液をＮＣＯ対活性水素比が１．１となる割合で混合し、
以下の試験に供した。

【００３５】試験実施例１及び比較例１〜３の防護材の
諸性質を下記試験方法により調べて、その結果を表−３
に示した。

【００３６】（１） 引張強度，伸長性は、離型剤を塗
布したガラス板に標準状態の環境（以下同様の条件）で
各防護材配合物を乾燥膜厚が約２ｍｍとなる様に塗布
し、実施例１、比較例２、３にあっては７日間、比較例
１にあっては１４日間乾燥後、皮膜をガラス板から剥離
し、ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に示す方法にて測定した。

【００３７】（２） 表面抵抗は、（１）と同様の方法
で作製した皮膜につき、労働省産業安全研究所、静電気
安全指針に示す簡易測定の方法にて測定した。

【００３８】（３） ひび割れ追従性は、第１図に示す
様に、中央集中加力により試験体中央に０．３ｍｍ幅の
ひび割れ１ａを発生させたコンクリート板１を用いて行
なった。ひび割れを発生させた面１ｂに防護材配合物を
乾燥膜厚が約２ｍｍとなる様に塗布し、実施例１、比較
例２、３にあっては７日間、比較例１にあっては１４日
間乾燥後、コンクリート板１に、そのひび割れ面１ｂを
上にして、第２図に示す様に、インストロン製アクチュ
エータ２により繰り返し加力を行なった。ひび割れ幅の
変化量は０．３ｍｍ、１サイクル２秒で１０００回の繰
り返しを行ない塗膜の破断の有無を観察した。

【００３９】（４） 塗膜からの成分の溶出量は、離型
剤を用いない事以外は（１）と同様の方法で作製した皮
膜につき、食品衛生法に基づく食品容器の試験方法（昭
和３４年厚生省告示第３７０号）にて測定し、過マンガ
ン酸カリウム消費量として示した。なお、昭和５７年厚
生省告示第２０号によれば、食品容器における該消費量
の基準値は１０ｐｐｍ以下である。

【００４０】（５） 毒性成分は、塗布の段階において
配合物に含まれていると考えられる、人体に対し化学的
に毒性の高い成分を挙げた。

【００４１】（６） 可使時間は、それぞれの配合物が
調製されてから有効に塗布されるまでの、室温密閉状態
における保存時間の上限を示した。

【００４２】

【００４３】

【表４】

【００４４】表−３に見る様に、比較例１は、引張強
さ、伸長性、導電性、塗膜のひび割れ追従性に優れ、構
造物の防護材としての要求性能を満たしているが、塗布
時における配合物中に有毒なイソシアネートを含有し、
塗布作業環境が悪いという欠点を有する。また、一旦こ
の配合物を調製すると直ちに硬化反応が開始するので、
一定時間内にそれを構造物に塗布しなければならないと
いう、工程上の制約も存在する。

【００４５】これに対し本発明の実施例では、上記要求
性能を満たしている事はもとより、配合物中に有毒な成
分を含まないので塗布作業環境が良好に保たれ、加えて
配合物の可使時間が長く長期の保存にも耐え、工程上の
制約が少ない。

【００４６】また比較例２は、配合された炭素繊維が被
膜表面に十分に露出していない為、有効な導電性を発現
していない。これに対し本発明の実施例では、炭素繊維
の配合による導電性向上の効果が十分に現れている。

【００４７】さらに実施例１においては、重合性エチレ
ン性不飽和基を有する反応性界面活性剤を用いる事によ
り、塗膜からの成分の溶出が少なく、食品に接触する場
所に用いる場合等の様に、特に塗膜からその成分が溶出
することの好ましくない用途にも用いる事ができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明は、塗布作業環境が良好でかつ塗
布作業性も良好であるという効果を奏する。

【００４９】また、本発明は、塗布作業環境が良好でか
つ塗布作業性も良好であるという効果はもとより、食品
に接触する場所に用いる場合等の様に、特に塗膜からそ
の成分が溶出することの好ましくない用途にも用いるこ
とができるという効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】性能試験に使用したコンクリート板の形状を示
した図である。

【図２】性能試験に用いたアクチュエータの構成図であ
る。

【符号の説明】

１ コンクリート板 １ａ ひび割れ １ｂ ひび割れ面 ２ アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｄ 5/24 Ｃ０９Ｄ 5/24 (72)発明者 白石 章二 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式 会社 竹中工務店 技術研究所内 (72)発明者 廣海 新吾 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式 会社 竹中工務店 技術研究所内 (72)発明者 吉岡 真一 千葉県市原市辰巳台東４−４ (72)発明者 河崎 哲夫 千葉県市原市郡本1426−２ (56)参考文献 特開 昭62−241884（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−203960（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05D 7/00 B05D 7/24 302 B05D 7/24 303 C08K 7/02 C08L 9/00 C09D 5/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素繊維及び体質顔料を分散させたブタ
   ジエン系共重合体ラテックスからなり、かつ、前記ブタ
   ジエン系共重合体ラテックスが、重合性エチレン性不飽
   和基を有する反応性界面活性剤を用いて水性媒体中でブ
   タジエンを必須成分として重合せしめた共重合体水性分
   散液であることを特徴とするコンクリート又はモルタル
   構造物用防護材。
2. 【請求項２】 請求項１の防護材をコンクリート又はモ
   ルタル構造物に塗布乾燥しその表面を被覆するコンクリ
   ート又はモルタル構造物の防護方法。
3. 【請求項３】 重合性エチレン性不飽和基を有する反応
   性界面活性剤が、下記一般式（Ｉ）又は（ＩＩ）で示さ
   れたものである請求項１記載の防護材。 【化１】 【化２】 （各式中、いずれもＲ1は置換基を有していても良い炭
   化水素基、フェニル基、アミノ基又はカルボン酸残基
   を、Ｒ2は水素原子又はメチル基を示し、Ａは炭素数２
   ないし４のアルキレン基を、ｎは０ないし１００の正の
   数を示し、Ｍは１価又は２価の陽イオンを、ｍはＭのイ
   オン価を示す）
4. 【請求項４】 請求項１又は３の防護材を構造物に塗布
   乾燥しその表面を被覆するコンクリート又はモルタル製
   食品容器の防護方法。