JP4388742B2 - 水和可能なセメント性組成物キャスティングのための粒子でコーティングされた結合系及びその製造法 - Google Patents
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Description
[発明の分野]
本発明は、コーティングされた表面に対してキャストされ、硬化させられる水和可能なセメント性組成物との水和反応に関与するための無機粒子状コーティングを有する感圧性接着性表面を有する製品に関する。
【0002】
[発明の背景]
防水膜を予備成形されたシート−状構造として得ることができることは既知である。
【0003】
例えば引用することによりその記載事項が本明細書に包含されるHurstの米国特許第3,741,856及び3,900,102号は、キャリヤー支持体フィルム及びそれに連続して防水性感圧性接着剤の膜を有する防水膜を開示した。この型の膜製品を、コンクリート基礎又は床のようなあらかじめ存在する構造の上に直接塗布することができる。Hurstの‘856に、砂又はコルクのような骨材を顆粒状もしくは粉末形態でキャリヤー支持体フィルム上に付着させ、膜を損傷から保護し、及び/又はそれに続いてそれに塗布されるコンクリートのような他の材料のための向上した定着表面を与え得るようにできることがさらに開示された。Col.4,II.62−73を参照されたい。
【0004】
引用することにより両方ともその記載事項が本明細書に包含されるCoglianoのUS 4,994,328及びBartlett et al.のUS 5,316,848に、いわゆる「ブラインド−サイド(blind−side)」防水のための防水膜が開示された。これは防水膜のキャリヤー側をコンクリート成形用プレフォームに対して貼り付け、新しいコンクリートを接着剤層に対してキャストし、硬化させる方法を指す。言い換えると、防水が最初に「後ろ向き」配置で備えられ、コンクリート構造(例えば基礎、デッキ、壁など)が続いて防水膜の外側に向いた接着剤に対してそれをキャストすることにより備えられた。Cogliano及びBartlett et al.の両方において、汚れ及び損傷に対して接着剤層を保護するための保護コーティングが開示された。
【0005】
続いて、やはり引用することによりその記載事項が本明細書に包含されるBartlett et al.のUS 5,496,615において、微粉砕された粒子状材料を保護コーティング上に散布すると、膜を水平位置で備える場合に膜上の足の往来に耐えることができることが見出された。同時に、微粉砕された粒子が散布された層は、新しいコンクリートを保護コーティング/接着剤層上にキャストして防水膜と十分に接着された防水性結合を形成することを可能にした。Bartlett et al.は、粒子は炭酸カルシウム、砂、ケイ砂、セメント、タルク、二酸化チタン、カーボンブラック、スレート粉、花崗岩粉及び粘土を含み得ることを開示した。
【0006】
引用することによりその記載事項が本明細書に包含されるTe’enilの米国特許第5,543,188号において、相互に連結した内孔を区画する乾燥セメント性材料が注入された開放表面を有するポリマーシートを持つ柔軟性防水膜が開示された。乾燥セメント性材料は実質的に非−水和である水−硬化可能なセメントを含み、無機充填材、シリカ粉末、マイクロシリカ(microsilica)及び粘土鉱物のような添加物と共にスラリー又は乾燥粉末として開放表面中に導入することが出来た。
【0007】
本発明は、防水性接着剤(例えばHurst、Cogliano、Bartlett et al.)もしくはセメント−結合基質(例えばTe’eni)内に含有されるべき又はその上にコーティングされるべき粒子状材料として骨材又は充填材が用いられる先行技術の柔軟性防水膜と異なる。
【0008】
本発明の目的の1つは、感圧性接着剤層もしくは表面中に含有される、及び/又はその上に別の分離された層としてコーティングされるある種の無機粒子材料を用いることであり、それは粒子がコーティングされた接着剤に対してキャストされるコンクリート又はモルタルの水和反応からの水酸化物溶液と反応して水和生成物を生成するように作用する。
【0009】
[発明の概略]
先行技術の骨材又は充填材を含む粒子の使用と対照的に、本発明はコンクリート又はモルタルのような水和可能なセメント性組成物と反応する、及び/又はそのような組成物の水和反応を促進する粒子を用いる。粒子は例えば硬化促進剤、強度増強剤、ポゾラン及びポゾラン性材料を含むことができる。
【0010】
本発明の典型的なコーティングされた製品は、粒子を支持するための少なくとも1つの表面を有する本体を含み、表面は感圧性防水性接着剤又はエラストマーを含み、粒子はコンクリート又はモルタルの水和反応からの水酸化物(例えばアルカリ及び/又はアルカリ土類金属水酸化物の、またおそらく水酸化アルミニウムの)溶液と反応して水和生成物を生成するように作用する無機粒子であり、無機粒子は硬化促進剤、強度増強剤及びポゾラン又はポゾラン型材料から選ばれる。
【0011】
好ましい粒子は(a)酸化アルミニウム三水和物;(b)二酸化ケイ素(silica dioxide);(c)フライアッシュ;(d)噴射炉スラグ(blast furnace slag)、(e)シリカヒューム(silica fume);(f)アルカリもしくはアルカリ土類金属亜硝酸塩、硝酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩、水酸化物、カルボン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩あるいはそれらの混合物を含む。酸化アルミニウム三水和物粒子が最も好ましい。
【0012】
好ましい製品は、粉末酸化アルミニウム三水和物、二酸化ケイ素又はそれらの混合物でコーティングされた防水性接着剤膜層を含有する防水膜を含み、粒子は25〜1000ミクロンの範囲内である。代表的な防水性接着剤層は好ましくはゴム改質ビチューメン、天然もしくは合成ゴム、合成エラストマー材料又はそれらの混合物を含む感圧性接着剤である。スチレンエチレンブタジエンスチレンが好ましい。
【0013】
本発明の最も好ましい態様は、少なくとも15重量%そしてより好ましくは40重量%のSEBS及び/又はアクリルゴムを含有する感圧防水性接着剤層を含む、シート−状の予備−成形された防水膜であり、層は少なくとも2つの主たる面を有し、それらの少なくとも1つは寸法が50〜100ミクロンの酸化アルミニウム三水和物、二酸化ケイ素又はそれらの混合物の粒子でコーティングされており、粒子は好ましくは接着剤中に埋め込まれ、部分的に露出しており、かくして粒子でコーティングされた接着剤層に対してキャストされる水和可能なセメント性組成物からの水酸化カルシウムもしくは他のアルカリ性溶液と結合するように作用する。好ましくは、防水性接着剤層を、粒子がコーティングされる層の反対側の接着剤層の主たる面と連続してキャリヤーフィルム支持体層に付着させるか、及び/又は強化メッシュもしくは不織層を感圧性接着剤層に付着させるかもしくはその中に埋め込むことができる。
【0014】
本発明の製品は、液体塗布により構築部位において形成される感圧性接着剤又はエラストマー材料を含むことができる。
【0015】
防水膜のようなシート−状構造の他に、本発明のさらに別の典型的な製品には、新しいセメント性組成物との結合のために上記の粒子状材料を支持するための表面を有する(例えば止水板、ホース、パネル)又は熱可塑性表面をさえ有する(例えばホース、シート)本体部分を持つ製品が含まれ得る。
【0016】
好ましい粒子状材料はケイ酸性、明礬性又はポゾラン性である。例えば二酸化ケイ素、三酸化アルミニウム水和物、シリカヒューム、軽石、破砕された耐火れんがなどである。ポゾラン性材料には、それ自身ではほとんどもしくは全くセメント的価値を有していないが、微粉砕された形態で且つ水分の存在下で、通常の温度で水酸化カルシウムと化学的に反応し、ポルトランドセメントと水を混合すると起こる化学反応においてそれらが融合する(fuse)点でセメント性を有する化合物を生成するであろうケイ酸性又はケイ酸性且つ明礬性材料が含まれる。そのようなポゾラン性材料にはフライアッシュ、シリカヒューム、粉砕された噴射炉スラグ及び石灰石が含まれる。
【0017】
本発明は、上記で議論した粒子でコーティングされた製品に結合した壁、基礎、石造単位(例えば舗石、レンガ、ブロック、区分支持壁(segmental retaining wall)など)のようなセメント性製品も提供する。
【0018】
下記で本発明のさらなる利点及び利益を開示する。
【0019】
[代表的な態様の詳細な記述]
膜及びコーティングを含む、本明細書に記載するあらかじめ塗布される防水系は、それらに対してキャストされ、硬化させられる新しいセメント性組成物と結合させることが意図されている。
【0020】
「セメント」及び「セメント性組成物」(「セメント組成物」と同義であり得る)という用語は、本明細書中で、水和可能なセメント結合剤を含む乾燥粉末ならびにペースト、モルタル、グラウト及びコンクリート組成物を指すために用いられ得る。「ペースト」、「モルタル」及び「コンクリート」という用語は技術用語(terms of art)であり:ペーストは水和可能なセメント結合剤(通常はポルトランドセメント、目地セメント又はモルタルセメントであるがそれらのみではない)を含む混合物である。モルタルは微細骨材(例えば砂)をさらに含むペーストであり、コンクリートは粗い骨材(例えばは破砕された砂利、石)をさらに含むモルタルである。本発明において試験されるセメント性組成物は、必要な量のある種の材料、例えば水和可能なセメント、水および微細な及び/又は粗い骨材を、形成されるべき特定のセメント性組成物を作るのに適用可能なように混合することにより形成され得る。
【0021】
「ポゾラン」又は「ポゾラン性材料」という用語は、技術的にはポルトランドセメントのようなセメント性結合剤ではないが、水の存在下で同様に機能することができる材料を指すために用いられてきた。ポゾランは、「ほとんど又は全くセメント的価値(すなわち結合剤として)を有していないが、水の存在下で微粉砕された形態で、ポルトランドセメントの水和により放出される水酸化カルシウムと化学的に反応してセメント性を有する材料を生成するケイ酸性もしくはアルミノケイ酸性材料」と定義されてきた。Dodson,V.,Concrete Admixtures(Van Nostrand Reinhold,New York 1990),page 159.従って本発明は珪藻土、石灰石、粘土(例えばメタカオリン)、シェール、フライアッシュ、シリカヒューム及び噴射炉スラグを含むポゾラン又はポゾラン性材料の使用を包含する。ある種の粉砕された顆粒化噴射−炉スラグ及び高カルシウムフライアッシュはポゾラン性とセメント性の両方の性質を有している。マイクロシリカは一般にこの目的のために用いられ得るが、「シリカヒューム」がより好ましく、それはこの用語が少なくとも85%の二酸化ケイ素を含む非晶質の球状粒子に関していると理解されるからである。
【0022】
本明細書で用いられる「硬化促進剤」という用語は、コンクリート、モルタル又は(セメント)ペーストに加えられると、水硬セメントの水和の速度を増し、硬化の時間を短縮し、初期硬度発現の速度を増す混合物を意味し、それを指す。Dodson,V.,Concrete Admixtures(Van Nostrand Reinhardt,New York 1990),page 73。
【0023】
本発明における粒子として有用な典型的な「硬化促進剤」にはアルカリもしくはアルカリ土類金属亜硝酸塩もしくは硝酸塩、ハロゲン化物、硫酸塩、カルボン酸塩、例えばカルシウム、カリウム、ナトリウム塩又はそれらの混合物を含む粒子が含まれる。
【0024】
しかしながら、本発明で用いるために最も好ましい粒子状材料の中に酸化アルミニウム三水和物があり、それを図2において、防水性接着剤上にコーティングしてSEM下で拡大して示す。粒子は形が大体球状であり、寸法は平均約50ミクロンである。
【0025】
本明細書で用いられる「埋め込まれた」という用語は、粒子が防水性接着剤層又は防水性接着剤層上の他のコーティングに付着しているが部分的にその上で露出していることを意味する。粒子は「カプセル封入されている」こともでき、これは粒子が材料により囲まれていることを意味する用語である。
【0026】
本明細書で用いられる「感圧性接着剤」という用語は、乾燥形態で室温において侵略的で粘着性(aggressive and tacky)であり、多様な異質の表面に固く接着する独特の部類の接着剤を指す。本発明で用いられる感圧性接着剤は102〜107パスカルの動的記憶弾性率(dynamic storage modulus)G’と動的損失弾性率(dynamic loss modulus)G”の粘弾性窓を有するであろう。
【0027】
図1に示すとおり、本発明の典型的な防水系10は感圧性防水性接着剤層12及び接着剤層12の少なくとも1つの主表面と連続的である別の分離された顆粒化粒子もしくはポゾラン性材料の層14を含む。防水性接着剤層12は、基礎壁、デッキ、地下構造(below−grade structure)、ルーフデッキ又は他の建築物及び土木工学構造のような基質表面(示していない)上に接着剤をコーティングすることにより形成され得る。あるいはまた、防水性接着剤層12を予備−成形された層として得ることができ、それをキャリヤー支持体シート16に付着させることができる(例えばキャリヤー支持体層16がないが図1に類似して)。
【0028】
代表的な接着剤層12は、2〜75ミル、より好ましくは5〜60ミルの厚さを有する、当該技術分野において既知のゴム変性ビチューメン又は合成接着剤を含むことができる。CoglianoのUS 4,994,328、Bartlett et al.のUS 5,316,848及びBartlett et al.のUS 5,496,615に記載されている防水性接着剤は引用することにより本明細書に包含される。ゴム変性ビチューメンの他に、典型的な防水性接着剤にはブチルゴム、ポリイソブチレン、アクリル、ビニルエーテル、スチレン−イソプレン−スチレン(SIS)、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン(SEBS)、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー及びそれらの組み合わせが含まれる。好ましい防水性接着剤層はSEBS、ブチルゴム、アクリルゴムを含み、SEBSが最も好ましく、それはそれが水素化されており、従って全くもしくはほとんど二重結合を有していないからである。
【0029】
防水性接着剤層12は場合により光吸収剤(例えば二酸化チタン、酸化アルミニウム)、光安定剤(例えばヒンダードアミン類、ベンゾチオオール類(benzothiooles))、酸化防止剤(例えばヒンダードフェノール類)、充填材(例えば砂、カーボンブラック、炭酸カルシウム)、可塑剤(例えばナフテン系、パラフイン系、芳香族系石油)及び流動学的添加剤(例えば粘土、沈降、ヒュームドシリカ)から選ばれる少なくとも1種の材料を、接着剤層12の合計重量に基づいて0.1〜5.0パーセントの量でさらに含むことができる。好ましい光吸収剤は二酸化チタンである。
【0030】
キャリヤー支持体シート16は、2〜60ミルの厚さを有する柔軟性ポリマーフィルム、メッシュ(編織)又は不織材料を含むことができる。柔軟性シート−状防水膜としては、5〜30ミルの厚さを有する交差積層高密度ポリエチレンが好ましい。
【0031】
防水膜の他に、本発明の典型的なコーティングされた製品はいかなる所望の形の本体を有することもでき、その上の表面に上記の結合粒子が埋め込まれていることができる。本体は基礎壁、デッキ、パイプ、トンネル、スラブ又は他の土木工学構造のような建造物表面に防水性コーティング(例えばホットメルト)、エラストマーコーティング(「LIQUID BOOT」の商標の下に市販されているような)をコーティングすることにより、あるいは「PROCORR」の商標の下にGrace Construction Products,Cambridge,Massachusettsにより販売されているような二成分液−塗布防水性組成物から形成されるエラストマー材料として形成され得る。本体を止水板又は伸縮継手に成形することもでき、それは典型的にエラストマー材料で構成され、その表面又はその一部が上記の粒子でコーティングされ(コーティングし、硬化の間に埋め込むことにより)、そして最も好ましくは酸化アルミニウム三水和物及び/又は二酸化ケイ素粒子でコーティングされる。
【0032】
本発明の最も好ましいコーティングされた製品は、5〜30ミルの厚さを有するSEBSを含有し、二酸化チタンのような光吸収剤を接着剤層の0〜10重量%の量で、2,6ジターシャリーブチルフェノールのような酸化防止剤及びヒンダードアミンのようなUV吸収剤を接着剤層の0〜10重量%の量で含有する防水性接着剤層を含み;該SEBS接着剤層は2つの反対側の端を有してそれらの間に連続表面を区画する防水膜を形成し、該SEBS接着剤層は少なくとも1つの連続する側上で5〜100ミクロンの平均粒径を有する酸化アルミニウム三水和物の粒子でコーティングされている。好ましくは、高密度ポリエチレンを含むキャリヤー支持体フィルムを接着剤層に付着させる。従って本発明の方法は、防水膜のキャリヤー支持体シートを型又はラギング構造に付着させ、粒子でコーティングされた防水性接着剤に対して新しいコンクリート又はモルタルをキャストし、コンクリート又はモルタルを硬化させ、それによりコーティングされた接着剤側とコンクリート又はモルタルの間に十分に接着した防水性結合を形成することを含む。
【0033】
場合により水溶性材料(例えばエチレン酢酸ビニル、ポリビニルアルコール)、アルカリ−可溶性材料(例えばラテックス)又は防水膜10に対してキャストされる水硬セメント性組成物と接触するように粒子が拡散できる他の材料を含むことができるコーティング層を用いて、粒子14を防水性接着剤層12に付着させることができる。
【0034】
従って、接着剤材料を通って粒子が拡散し、膜に対してキャストされるコンクリート又はモルタルと反応することを可能にする材料(EVA、PVOH、EVOHなどの水溶性材料又はラテックスのようなアルカリ可溶性材料の場合にそうであるように)を接着剤が含む場合、粒子を防水性接着剤層にコーティングするか又は埋め込むことができる。
【0035】
本発明の典型的な方法は、エラストマー表面又は感圧防水性接着剤表面を有する本体を用意し、表面中に粒子のコーティングを埋め込むことを含む。エラストマー材料の場合、これはそれが硬化されている間にコーティング層をエラストマー中に埋め込むことを含む。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の典型的な防水膜の図。
【図2】 本発明の典型的な粒子が埋め込まれた(例えば酸化アルミニウム三水和物)表面コーティングの表面の走査型電子顕微鏡写真(140xの倍率で撮影)。
Claims (20)
- 防水性接着剤又はエラストマーの層が2〜75ミルの厚さで付着した少くとも1つの表面を有する本体を含んでなり、接着剤又はエラストマーの該層は、粉砕された噴射炉スラグ、アルカリもしくはアルカリ土類金属の亜硝酸塩もしくは硝酸塩粒子、又は球状酸化アルミニウムの3水和物粒子、から選択される無機粒子がその上に埋め込まれた、無機粒子のコーティングを有しており、こゝで該無機粒子は部分的に露出しており、そして該層に対してキャストされる水和可能なセメント性組成物と結合するように作用する、コーティングされた製品。
- 該本体が防水膜として建築物又は土木工学表面を防水するように作用するシート−形態にあり、該感圧防水性接着剤が2つの反対の端を有するシート−本体を含み、該2つの反対の端の間に連続表面を区画する、請求項1の製品。
- 該感圧性接着剤がゴム変性ビチューメン又は合成接着剤を含む請求項2の製品。
- 該接着剤がブチルゴム、ポリイソブチレン、アクリル、ビニルエーテル、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン及びエチレン−プロピレン−ジエンモノマーより成る群から選択される合成接着剤を含む請求項3の製品。
- 該層が防水性接着剤を含んでなり、該防水性接着剤がスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンを含む請求項2の製品。
- 該防水性接着剤が酸化アルミニウム三水和物を含む粒子でコーティングされたスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンを含む請求項2の製品。
- 該本体がポリエチレンを含む柔軟性キャリヤー支持体シートを含んでいる請求項1の製品。
- 該キャリヤー支持体シートが交差積層高密度ポリエチレンフィルムを含む請求項7の製
品。 - 該防水性接着剤層を熱可塑性、ゴム、ガラス及び金属材料からなる群から選択される材料を含む連続シートに付着させる請求項5の製品。
- 該本体がエラストマーを含む請求項1の製品。
- 該本体が伸縮継手を防水するために形作られた止水板である請求項10の製品。
- 該感圧接着剤又はエラストマーが該本体上のコーティングである請求項1の製品。
- セメント性組成物が該粒子に対してキャストされ、硬化させられる請求項1の製品。
- 少くとも1つの表面を有する本体を用意し、該少くとも1つの表面を防水性接着剤又はエラストマーの層でコーティングし、そして該コーティングされた層上に、粉砕された噴射炉スラグ、アルカリもしくはアルカリ土類金属の亜硝酸塩もしくは硝酸塩粒子、又は球状酸化アルミニウムの3水和物粒子、から選択される無機粒子を埋め込むことを含んでなり、こゝで該粒子は部分的に露出しており、そして該層に対してキャストされる水和可能なセメント性組成物と結合するように作用する、コーティングされた製品を供給する方法。
- 該粒子でコーティングされた表面に対して水和可能なセメント性組成物を導入することを含む請求項14の方法。
- 防水性接着剤、又は2〜75ミルの厚さのエラストマーの層が付着した少くとも1つの表面を有し、該接着剤又はエラストマーの層が5〜1000ミクロンの平均寸法範囲の酸化アルミニウム3水和物をその中に埋め込んでいる本体を含んでなる、コーティングされた製品。
- 該製品がキャリアーシートであり、該酸化アルミニウム3水和物粒子が5〜100ミクロンの平均粒子寸法を有する請求項16のコーティングされた製品。
- 該酸化アルミニウム3水和物粒子が一般的に球型である請求項16のコーティングされた製品。
- 該製品がキャリアーシートであり、該接着剤がブチルゴム、ポリイソブチレン、アクリル、ビニルエーテル、スチレン−イソプレン−スチレン、スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー、及びこれらの組み合せより成る群から選ばれる接着剤を含む請求項16のコーティングされた製品。
- 更に光吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、充填剤、可塑剤又は流動学的添加剤からなる群から選択された少くとも1種の材料を含んでなる請求項16のコーティングされた製品。
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