JP3848982B2 - カルシウム系無機質基材塗装用組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート基材などのカルシウム系無機質基材に防塵効果を付与し得るカルシウム系無機質基材塗装用組成物に関する。本発明はまた、コンクリートなどのカルシウム系無機質材料を湿潤養生により充分な強度を発現させ、ひび割れを生じさせない塗装用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート、セメントなどの材料でなる成形体は、多孔質であり、該多孔質部分に捕捉されている該材料の微粉末や経時的に磨耗などにより生じる微粉末が剥落して埃となるという問題がある。例えば、オフィスのＯＡフロア下、カーペット下などのコンクリート床から発生する粉塵は、ＯＡ機器の作動に影響を及ぼしたり、作業環境を悪化させるおそれがある。
【０００３】
従来ではコンクリート床から発生する粉塵を防ぐために、該床に樹脂成分を含む塗料を塗布していた。しかし、充分な防塵効果を得るためには膜厚を大きくせねばならず、さらに樹脂成分を含む塗料はコンクリート床とのなじみも悪いため、均一に塗布しにくく、かつ剥離しやすいという欠点があった。コンクリート床表面にケイフッ化マグネシウムを含む塗料を塗布し、該表面にフッ化カルシウム膜を形成することも知られている。しかし、毒性が高いという問題が認識されるようになり、このようなフッ化カルシウム膜を形成する方法は廃止される方向にある。
【０００４】
特開平０６−２５６０７３号公報には、アンモニウムイオンとハロゲンイオンとを有する珪酸アルカリの水溶液が、無機系多孔質材料の表面改質剤として記載されている。しかし、このような珪酸アルカリ水溶液をコンクリートなどでなる基材に塗布すると、特に、コンクリートが若材齢の場合（打設後、約数日間）には、速やかに該基材中に浸透するため、均一な塗膜を形成することができない。
【０００５】
上記コンクリート床などを形成する場合には、コンクリートを打設後、湿潤養生により硬化させることが好ましい。該養生時の水硬反応を充分に進めるため、かつては筵で表面を覆うなどして水分の蒸発を防止するための処置が施されたが、最近では工期を短縮し、あるいは手間を省くため、そのような処置は施されていない。そのため表面部分から順次乾燥し、充分な強度が得られないまま固まってしまい、表面から粉塵も生じやすいという問題も生じている。さらに、急激な表面乾燥によりひび割れが発生する。コンクリート打設後にその表面に樹脂を含む塗料を塗布して早期の乾燥を防ぐこともなされているが、コンクリート表面に均一に造膜することが困難であり、硬化後、剥離したり、その上にさらなる塗装が難しいという欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされ、その目的とするところは、コンクリート、セメントなどのカルシウム系無機質材料でなる基材表面の防塵を効果的に達成し得る塗装用組成物を提供することにある。本発明の他の目的は、コンクリート、セメントなどのカルシウム系無機質材料を湿潤養生により充分な強度を発現させ、かつ急激な乾燥によるひび割れを防止することの可能な塗装用組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のカルシウム系無機質基材塗装用組成物は、水溶性珪酸アルカリ化合物と、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂とを含有する。
【０００８】
好適な実施態様においては、上記樹脂は、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有するアクリル系樹脂またはスチレン−アクリル系樹脂である。
【０００９】
好適な実施態様においては、上記樹脂は水性エマルジョンの形態である。
【００１０】
好適な実施態様においては、上記組成物はさらにアミン化合物を含有する。
【００１１】
好適な実施態様においては、上記アミン化合物はアミノアルコールである。
【００１２】
好適な実施態様においては、上記水溶性珪酸アルカリ化合物は、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、および珪酸リチウムでなる群から選択される少なくとも１種である。
【００１３】
好適な実施態様においては、上記水溶性珪酸アルカリ化合物１００重量部（ＳｉＯ_２換算）に対して、上記樹脂は７〜３５重量部の割合で含有される。
【００１４】
好適な実施態様においては、本発明の組成物はコンクリート基材の防塵用に用いられる。
【００１５】
好適な実施態様においては、上記組成物はコンクリート材料の湿潤養生用に用いられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のカルシウム系無機質基材塗装用組成物は、水溶性珪酸アルカリ化合物と、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂とを含有する。
【００１７】
上記カルシウム系無機質基材としては、例えばコンクリート、セメント、石膏、石材（カルシウム成分を含有する石材）などのカルシウム系無機質材料でなる各種成形体のいずれもが用いられる。該成形体の形状も特に限定されない。カルシウム系無機質基材がコンクリート、セメントなどの水硬性材料で形成される場合には、水硬反応による硬化中および硬化後のいずれであってもよい。
【００１８】
上記水溶性珪酸アルカリ化合物としては、水溶性の珪酸アルカリ化合物のいずれをも用いることが可能である。このような化合物は、一般にＭ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２（Ｍはアルカリ金属、ｎは通常２〜４の整数）で示される。それには例えば、珪酸ナトリウム（オルト珪酸ナトリウム、セスキ珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウムなど）、珪酸リチウム、珪酸カリウムなどがある。これらのうちでもＮａ_２Ｏ・３ＳｉＯ_２で示される珪酸ナトリウム（日本工業規格：珪酸ソーダ３号）が特に好適に用いられる。
【００１９】
上記化合物は、多価金属イオンとの反応あるいは該化合物のアルカリ成分（Ｍ）を該化合物のシリカネットワーク中から除去することにより、不溶性の珪酸化合物を形成する。水溶性珪酸アルカリ化合物の濃厚水溶液は一般に水ガラスと呼ばれ、市販されている。水溶性珪酸アルカリ化合物は単独で用いられてもよく、２種以上が混合されて用いられてもよい。
【００２０】
シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂（以下、シラノール基含有樹脂と略称する場合がある）としては、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する熱可塑性樹脂であれば特に限定されないが、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂などが好適に用いられる。上記シラノール基に変換可能な基としては、例えば、該シラノール基の水酸基の部分がアルコキシ基、ハロゲン基など（これらは加水分解などにより水酸基に変換し得る）であるような基が挙げられる。上記アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂などの樹脂は、好適にはカルボキシル基を含有する。
【００２１】
このような樹脂は、好適には水性エマルジョンの形態で用いられる。このことにより、組成物全体を水ベースの組成物とすることができ、カルシウム系無機質基材上に容易に塗布することが可能である。
【００２２】
本発明の組成物には、好適にはアミン化合物が含有される。アミン化合物としては、好適にはアミノアルコールが用いられる。アミノアルコールとしては、例えば、次の化合物が挙げられる：Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）エタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−ｔ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｔ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）イソプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルイソプロパノールアミンなど。このようなアミン化合物が含有されることにより、本発明の組成物を長期間安定に保持することが可能となる。特に、上記樹脂がカルボキシル基を含有する樹脂である場合には、該カルボキシル基を中和し、組成物全体を安定化させる働きを有する。
【００２３】
本発明の組成物は、上記水溶性珪酸アルカリ化合物１００重量部（ＳｉＯ_２換算）に対して、上記シラノール基含有樹脂を７〜３５重量部の割合で含有する。シラノール基含有樹脂の量が過少であると、組成物でなる塗料を塗布した際の湿潤養生効果および防塵効果が不充分である。過剰であると、表面剥離の原因となる。本発明の組成物は、上記成分を含有する水系の塗料として利用され、好適には固形分が１０〜３６重量％の液状物とされる。
【００２４】
本発明の組成物には、さらに界面活性剤、反応遅延剤、染料、顔料などの添加物が含有されていてもよい。界面活性剤が含有されることにより、組成物と無機質基材との相容性が良好となる。
【００２５】
本発明の組成物は、コンクリート、セメントなどの無機質材料でなる基材表面に塗布される。例えば、コンクリート床を形成した後、未乾燥（水硬反応が進行中の状態）のうちにその表面に塗布される。この組成物中に含有される珪酸アルカリ化合物は、無機質材料中のカルシウム成分と反応して珪酸カルシウムとなって、無機質材料に化学的に強固に結合される。さらに、組成物中のシラノール基含有樹脂と該珪酸アルカリ化合物とが、シラノール基部分の脱水縮合反応により結合する。
【００２６】
このようにして、無機質材料、珪酸アルカリ化合物およびシラノール含有樹脂の三者が結合し、基材表面部分に該基材に浸透した状態の強固な被膜が形成される。この被膜においては、表面付近にシラノール基含有樹脂に由来するポリマー成分が位置し、深部に向かって、上記シラノール基に由来するシリカ成分およびコンクリートなどの珪酸アルカリ化合物に由来する珪酸カルシウムが順に位置するような構造となる。このように、ポリマー成分が表面付近に位置する被膜が形成されるため、無機質基材表面からの水分の急激な蒸発が抑制される。そのため、自然乾燥を行なうと同時に充分な時間をかけて湿潤養生を行なうことが可能であり、水硬反応が充分に進行する。従って、表面部分および内部のいずれも充分な強度を有する均一な硬化体が調製可能である。乾燥後にも表面の被膜はそのまま保持されるため、無機質基材表面を保護し、硬化後の無機質材料の脱落などを防止し、充分な防塵効果を付与することが可能である。
【００２７】
本発明の組成物を硬化後の無機質基材（例えば、硬化後のコンクリート床など）の表面に塗布する場合にも同様に被膜が形成され、その結果、充分な十分な防塵効果が得られる。
【００２８】
本発明の組成物を用いて被膜を形成すると、上記のようにカルシウム系無機質材料と化学的に結合するため密着性が充分である。そのため、カルシウム系無機質基材表面を、樹脂成分を含む塗料で塗装する際の下塗り組成物としても有用である。この下塗り組成物を用いて得られる塗膜はその表面に塗装される塗料の樹脂成分とも密着性が高いため、プライマーとして充分な性能が得られる。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明を実施例につき説明する。
【００３０】
（実施例１）
水４８０．０ｇに、珪酸ナトリウム水溶液（珪酸ソーダ３号；日本化学工業株式会社製；固形分ＳｉＯ_２換算で２９％）６００．０ｇおよびシラノール基含有樹脂として、シラノール基含有スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン（ヨドゾールＧＤ４７；日本エスエヌシー株式会社製；固形分５３％）１００．０ｇを加えて攪拌し、均一な液状物を得た。これを３０日間、５０℃で密封して保持したが粘度の上昇などの変化は認められなかった。これとは別に上記液状物を−１５℃で１６時間放置し凍結させた後、解凍したが凍結前と変わりはなかった。
【００３１】
コンクリート床の表面の埃、粉塵などを除去した後、上記液状物を塗料として該床表面に塗布し、自然乾燥させた。コンクリート床表面には、該塗料による被膜が均一に形成され、コンクリートに由来する埃および粉塵の発生が回避された。
【００３２】
（実施例２）
コンクリートを打設し、床を形成した。打設から１日経過後、実施例１で得られたのと同様の液状物を塗料として、該床表面に塗布し、１４日間自然乾燥させた。コンクリート床は湿潤養生により充分に硬化し、表面には該塗料による被膜が形成された。このコンクリート床の一部を切り出し、その圧縮強度を測定したところ、２６Ｎ／ｍｍ^２であった。このように、湿潤養生の効果が充分であることが示された。さらに、表面に被膜が存在するため、コンクリートに由来する埃および粉塵の発生が回避された。
【００３３】
（実施例３）
１辺が１０ｃｍの正方形板状のコンクリート基材の表面に実施例１で得られたのと同様の液状物を下塗り塗料として塗布した。乾燥後、エポキシ系樹脂を含む塗料をその表面に塗布し、７日間放置した。得られた塗装基材をＪＩＳ Ｋ ５４００の碁盤目テープ法による試験に供したが、表面に付与された塗料の剥離は認められなかった。
【００３４】
（比較例１）
シラノール基含有スチレン−アクリル系樹脂エマルジョンを加えなかったこと以外は実施例１と同様に液状物を得た。これを実施例１と同様に塗料としてコンクリート床の表面に塗布したが、該塗料が速やかにコンクリート床に吸収されるため均一な被膜が形成されず、充分な湿潤養生効果が認められなかった。
【００３５】
（比較例２）
塗料を塗布しなかったこと以外は実施例２と同様である。１４日間自然乾燥後、実施例２と同様に圧縮強度を測定したところ、１６Ｎ／ｍｍ^２であった。このように、コンクリート床の表面部分の湿潤養生が不充分であるため、充分な強度が得られず、表面にひび割れも認められた。
【００３６】
（比較例３）
珪酸ナトリウム水溶液の代わりにシリカゾルコロイド溶液（ＳｉＯ_２として固形分３０重量％）３００ｇを用いて、実施例１と同様に液状物を調製し、実施例１と同様に操作を行なった。均一な被膜が形成されたが、ＪＩＳ Ｋ ５４００の碁盤目テープ法による試験により剥離が生じた。従って、このような塗料を用いても、剥離が生じることにより防塵効果が消失する。
【００３７】
（比較例４）
市販のエポキシプライマーを下塗り剤として用い、実施例３と同様に試験を行なった。得られた塗装基材をＪＩＳ Ｋ ５４００の碁盤目テープ法による試験に供したところ、表面に付与されたプライマーおよび塗料の剥離が認められた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、このように、コンクリート、セメントなどのカルシウム系無機質材料でなる基材表面の防塵を効果的に達成し得る塗装用組成物が得られる。この組成物を用いると、硬化中のカルシウム系無機質材料の湿潤養生が充分になされるため、水硬反応により充分に硬化した、ひび割れのない成形体が得られる。本発明の組成物は、さらにカルシウム系無機質基材を塗装する際の下塗り組成物としても有用である。

Claims (6)

1. 水溶性珪酸アルカリ化合物と樹脂とを含有する、カルシウム系無機質基材湿潤養生および防塵塗装用組成物であって、
   該樹脂が、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂であり、
   該水溶性珪酸アルカリ化合物１００重量部（ＳｉＯ _２ 換算）に対して、該樹脂が、７〜３５重量部の割合で含有され、
   該カルシウム系無機質基材がコンクリート基材またはセメント基材であり、そして
   該組成物が、該基材を形成後、表面が未乾燥の状態のときに、該基材表面に付与される、
   組成物。
2. 前記樹脂がシラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有するアクリル系樹脂またはスチレン−アクリル系樹脂である、請求項１に記載の組成物。
3. 前記樹脂が水性エマルジョンの形態である、請求項１または２に記載の組成物。
4. さらにアミン化合物を含有する、請求項１から３のいずれかに記載の組成物。
5. 前記アミン化合物がアミノアルコールである請求項４に記載の組成物。
6. 前記水溶性珪酸アルカリ化合物が珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、および珪酸リチウムでなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１から５のいずれかに記載の組成物。