JP4415780B2 - 二酸化炭素の遮蔽方法 - Google Patents
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Description
そこで、コンクリートの保護対策として、グリコールエーテル誘導体等を混和材として使用し、コンクリート自体を緻密化し強度を高めることがおこなわれている。しかし、緻密化は耐凍害性や軽量化に効果的な気泡量を少なくする方向であり、気泡を多く含むコンクリートに対して有効な耐中性化策が切望されている。また、すでに出来上がったコンクリート構造物に対しても、簡易な方法で二酸化炭素を遮蔽し、寿命を延命することが求められてきている。
そのため、コーティング剤を塗布して二酸化炭素を遮蔽する方法が提案されている。例えば、特許文献1には2液型エポキシ樹脂の利用が提案されている。しかし、2液混合後の可使時間が短いために使用条件に制約がある。また、従来のウレタン系やアクリル系のコーティング剤では二酸化炭素の遮蔽性が充分で無いため、コンクリートの中性化防止や内部鉄筋の腐蝕防止の効果が不充分であり、使用が制限されていた。不充分な遮蔽性をカバーするために厚膜にするのは簡便とは言い難かった。
水性のコーティング剤としては、特許文献2に開示されている塩化ビニリデン系樹脂分散体が知られている。しかし、炭酸ガスバリヤ性を高くするために塩化ビニリデン共重合比率を高めてポリマーの結晶性を高めると、コンクリート中のアルカリ性成分の作用や熱により脱塩化水素を伴う変質が起きやすく、コーティング被膜自体の炭酸ガス遮蔽性が経時的に損なわれたり、生成した塩化水素の作用によりコンクリート表面が侵食されたりする場合があった。
請求項2に記載の二酸化炭素の遮蔽方法は、体積平均粒子径が3〜50μmであり、かつ、膨潤度が29ml/2g以上である水膨潤性合成フッ素雲母または水膨潤性合成フッ素ヘクトライト、および体積平均粒子径が0.5μm以下である疎水性樹脂水性分散体を含有する組成物から形成される被膜により被覆された基材を包装材として使用することを特徴とする。
請求項4に記載の二酸化炭素の遮蔽方法は、体積平均粒子径が3〜50μmであり、かつ、膨潤度が29ml/2g以上である水膨潤性合成フッ素雲母または水膨潤性合成フッ素ヘクトライト、および体積平均粒子径が0.5μm以下である疎水性樹脂水性分散体を含有する組成物から形成される被膜により基材を被覆し、基材の二酸化炭素への暴露を抑制することを特徴とする。
層状珪酸塩は、ケイ酸で構成される四面体シート層、AlやMgなどを含む八面体シート層、ケイ酸で構成される四面体シート層が積み重なって結合し一枚の結晶層を形成し、その結晶層が積層されている層状構造を有する物質である。厚さが約1ナノメートルで、面としての大きさが縦横平均で約100〜100,000ナノメートルである結晶層の間に金属カチオンが介在し、この金属カチオンは容易に他のカチオンと交換することができる。本発明で用いられる層状珪酸塩に含まれる好ましい金属カチオン種はナトリウムまたはリチウムであり、カリウムや多価の金属カチオンはイオン交換性や水膨潤性が低いので好ましくない。
水膨潤性とは、結晶層間に水分子を引き入れることにより、水を吸って膨潤する性質をいい、日本ベントナイト工業会標準試験方法 JBAS−104−77に準じた方法で測定できる膨潤度の値が29ml/2g以上の層状珪酸塩である。
層状珪酸塩の水分散物の体積平均粒子径は、回析/散乱法により測定が可能である。回析/散乱法による粒度分布・平均粒子径測定は膨潤してへき開した層状珪酸塩をイオン交換水中に分散した分散液に対し、光を透過させた時に得られる回析/散乱パターンをミー散乱理論などを用いてパターンに最も矛盾の無い粒度分布を計算することによりなされる。
市販の上記粒子径測定装置としては、レーザー回析・光散乱法による粒度測定装置LS230(コールター社製)、レーザー回析式粒度分布測定装置SALD3000(島津製作所製)、レーザー回析・散乱式粒度分布測定装置LA910、LA700、LA500(堀場製作所製)、及びマイクロトラックSPA、MT3000(日機装製)などが挙げられる。
疎水性樹脂は、本発明により得られる組成物の基本性能を担う主要成分であり、層状珪酸塩が強度、耐水性、ガスバリア性を向上させる機能を効果的に発揮するための分散媒となるものである。
疎水性単量体とは20℃における水への溶解度が2質量%以下の単量体を意味し、親水性単量体とは20℃における水への溶解度が2質量%を超える単量体を意味する。
疎水性樹脂は、芳香環を有する単量体単位、シクロヘキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単位および炭素数が8以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単位からなる群から選ばれる単量体単位40〜99質量%、上記の郡に含まれない(メタ)アクリル酸エステル単位1〜30質量%およびその他のビニル単量体単位0〜60質量%を構成単量体として有するビニル重合体であることが特に好ましい。
疎水性樹脂は、その他のビニル単量体単位として、カルボキシル基または水酸基などの反応性の官能基を有する単量体単位を0.01〜30質量部含むものであることが好ましく、0.03〜20質量部含むものであることがより好ましく、0.05〜10質量部含むものがさらに好ましい。反応性の官能基は、後述の架橋剤が添加された場合、形成される被膜に架橋構造をもたらし、二酸化炭素の遮蔽性を特に優れたものとすることができる。
架橋される被膜の性能の面からはメラミンが架橋剤として好ましく、低温での架橋性、保存安定性、さらに有害なホルマリンの発生しないことを考慮すればオキサゾリン基含有重合体が架橋剤として好ましい。架橋剤の具体例としては、WS−500(オキサゾリン基含有水溶性重合体、株式会社日本触媒製、商品名エポクロスWS−500)、M−3(トリメチロールメラミン、住友化学工業株式会社製、商品名スミレジンM−3)などが挙げられる。
架橋剤の配合量は疎水性樹脂100質量部に対して0.01〜30質量部が好ましい。
水膨潤性合成フッ素雲母A(体積平均粒子径5.2μm、膨潤度29ml/2g、F/Si原子モル比0.40)の5質量%が水に分散されたフッ素雲母分散体Aを調製した。
スチレン/2−エチルヘキシルアクリレート/メタクリル酸の各単量体単位の割合が45/50/5質量%であるアクリル共重合体の水分散体A(固形分割合40%、体積平均粒子径0.13μm、樹脂分散体Aという。)を調製した。
フッ素雲母分散体Aおよび樹脂分散体Aを、それぞれの固形分が10質量部および100質量部となる割合で混合し、さらにスミレジンM−3を固形分で6質量部添加、混合して組成物1を調製した。
組成物1について、以下の評価を行った。組成物の組成および評価結果を表1に示した。
(1)二酸化炭素透過率
上質紙に組成物を塗工し、厚さが50μmとなるように被膜を形成したものをテストピースとしてASTM D1434に準拠して25℃で二酸化炭素透過率を測定した。二酸化炭素透過率が小さいものほど二酸化炭素遮蔽性が優れていることを意味する。
(2)コンクリートの中性化抑制性能
新規コンクリートに組成物を塗工し、厚さが50μmとなるように被膜を形成したものをテストピースとした。テストピースを30℃、二酸化炭素ガス濃度5%の雰囲気に39週間置いた後、サンプルを切断して、その断面にフェノールフタレインの1%エチルアルコール溶液を塗布して赤色に変化する位置を表面から測定し、その長さを中性化深長とした。この中性化深長が短いほど中性化が抑制されていることを示す。
組成物の組成を表1に示したとおりに変更し、実施例1と同じ方法により組成物の調製および評価を行った。比較例3は、組成物を塗工することなく、中性化深長を測定した。
また、表1における原料は以下のとおりである。
○樹脂分散体B:
シクロヘキシルアクリレート/2−エチルヘキシルアクリレート/メタクリル酸の各単量体単位の割合が65/30/5質量%であるアクリル共重合体の水分散体(固形分割合40%、体積平均粒子径0.13μm)
○樹脂分散体C(比較用):
スチレン/2−エチルヘキシルアクリレート/メタクリル酸の各単量体単位の割合が45/50/5質量%であるアクリル共重合体の水分散体(固形分割合40%、体積平均粒子径0.53μm)
○フッ素雲母分散体B:
水膨潤性合成フッ素雲母B(体積平均粒子径11μm、膨潤度32ml/2g、F/Si原子モル比0.39)の5質量%が水に分散されたもの
Claims (8)
- 体積平均粒子径が3〜50μmであり、かつ、膨潤度が29ml/2g以上である水膨潤性合成フッ素雲母または水膨潤性合成フッ素ヘクトライト、および体積平均粒子径が0.5μm以下である疎水性樹脂水性分散体を含有する組成物から形成される被膜を使用することを特徴とする二酸化炭素の遮蔽方法。
- 体積平均粒子径が3〜50μmであり、かつ、膨潤度が29ml/2g以上である水膨潤性合成フッ素雲母または水膨潤性合成フッ素ヘクトライト、および体積平均粒子径が0.5μm以下である疎水性樹脂水性分散体を含有する組成物から形成される被膜により被覆された基材を包装材として使用することを特徴とする二酸化炭素の遮蔽方法。
- 基材が紙またはプラスチックフィルムである請求項2に記載の二酸化炭素の遮蔽方法。
- 体積平均粒子径が3〜50μmであり、かつ、膨潤度が29ml/2g以上である水膨潤性合成フッ素雲母または水膨潤性合成フッ素ヘクトライト、および体積平均粒子径が0.5μm以下である疎水性樹脂水性分散体を含有する組成物から形成される被膜により基材を被覆し、基材の二酸化炭素への暴露を抑制することを特徴とする二酸化炭素の遮蔽方法。
- 基材がコンクリートまたはモルタルである請求項4に記載の二酸化炭素の遮蔽方法。
- 疎水性樹脂は、芳香環を有する単量体単位、シクロヘキシル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単位および炭素数が8以上のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル単位からなる群から選ばれる単量体単位40〜99質量%、上記の郡に含まれない(メタ)アクリル酸エステル単位1〜30質量%およびその他のビニル単量体単位0〜60質量%を構成単量体として有するビニル重合体であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の二酸化炭素の遮蔽方法。
- 疎水性樹脂水性分散体に由来する疎水性樹脂100質量部を基準とする水膨潤性合成フッ素雲母または水膨潤性合成フッ素ヘクトライトの割合が1〜50質量部であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の二酸化炭素の遮蔽方法。
- 上記組成物は、架橋剤をも含有するものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の二酸化炭素の遮蔽方法。
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