JP4423534B2 - 水系エマルション型吸水防止材 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水系エマルション型吸水防止材に関する。さらに詳しくは、主に多孔性材料に適用して該材料の吸水を防止する水系エマルション型吸水防止材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多孔性土木建築材料に吸水防止性を付与する方法として、シリコーン系、アクリル系、アクリルシリコーン系、ウレタン系、エステル系、油脂系の樹脂あるいはモノマーを溶解または分散したものを材料に塗布・浸透させ、乾燥（重合）する方法等が知られている。中でもシリコーン系の吸水防止材が使用されることが多い。
【０００３】
シリコーン系の吸水防止材としては、水系のものと溶剤系のものが知られている。水系の吸水防止材としては、アルキルシリコネート系のものが古くより使われているが、吸水防止性能は溶剤系に比べて十分ではなく、また、アルカリ性が強く、取り扱い上の安全性の面で問題がある。一方、溶剤系のものは、火災、爆発や中毒の危険性の面で問題があり、地球環境の保護や資源の活用の面からも、溶剤を使用しない水系であって良好な性能を有する吸水防止材の開発が強く望まれている。
【０００４】
このような水系の吸水防止材としては、アルキルアルコキシシランを水中に乳化させたエマルションが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、このエマルションはアルキルアルコキシシランの濃度が４０％より少ないため、長期間にわたって吸水防止性を維持できず、また、乳化剤のＨＬＢ値が１５以下であるためにエマルションが相分離しやすく、長期間の保存安定性に問題がある。
【０００５】
また、アルキルアルコキシシラン、アミノ基を有するアルキルアルコキシシランおよび界面活性剤を含有する有機ケイ素化合物エマルションが知られている（特許文献２参照）。しかしながら、アミノ基を有するアルキルアルコキシシランの安定性が充分ではなく、長期間の保存安定性に未だ改良の余地がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−１９７３６９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−３５６６７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来公知の水性吸水防止材の欠点を解消し、多孔性材料への浸透性に優れ、長期間にわたって優れた吸水防止効果を発揮すると共に、長期間の保存安定性に優れた水系エマルション型吸水防止材を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記に示すとおりの水系エマルション型吸水防止材を提供するものである。
項１． アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）、アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）、および乳化剤（Ｃ）を含有する有機ケイ素化合物エマルションであって、アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）に対するアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量比が１：０．０５〜０．４で、アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の合計量がエマルション全量の４０〜８０重量％であり、且つ乳化剤（Ｃ）の量がエマルション全量の０．２〜１０重量％である水系エマルション型吸水防止材。
項２． アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量平均分子量が５００〜３０００である項１に記載の水系エマルション型吸水防止材。
項３． 乳化剤（Ｃ）が、重量平均分子量１０００以下のポリオキシエチレンアルキルエーテルと重量平均分子量３０００〜２００００のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体の混合物である項１または２に記載の水系エマルション型吸水防止材。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の水系エマルション型吸水防止材は、アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）、アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）および乳化剤（Ｃ）を含有するものである。
【００１１】
本発明で用いられる上記アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）において、アルキル基としてはＣ1〜Ｃ18のアルキル基であり、アルコキシル基としてはＣ1〜Ｃ3のアルコキシル基である。アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、トリデシルトリメトキシシラン、トリデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン、ペンタデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。中でも、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランが好適に用いられる。
【００１２】
一方、本発明で用いられるアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）は、通常、アルキルトリアルコキシシラン単独あるいはその混合物を水中で加水分解、縮重合反応することにより得られ、種々のアルキルアルコキシシロキサンの混合物である。このようなアルキルアルコキシシロキサンは、ＧＥ東芝シリコーン株式会社の商品名；ＴＳＲ１６５、旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００等として一般に市販されている。
【００１３】
アルキルアルコキシシロキサンの重量平均分子量は、特に限定されないが、５００〜３０００であるのが好ましく、６００〜２５００であるのがより好ましい。アルキルアルコキシシロキサンの重量平均分子量が５００未満の場合、エマルションの相分離が起こりやすく、吸水防止性が悪くなるおそれがある。また、重量平均分子量が３０００を超える場合、基材内部への浸透性が悪く、長期間にわたっては吸水防止性を維持できなくなるおそれがある。
【００１４】
アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の割合は、（Ａ）に対する（Ｂ）の重量比で、１：０．０５〜０．４であり、好ましくは１：０．０７〜０．３であり、より好ましくは１：０．１〜０．２５である。アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量割合が０．０５未満の場合、エマルションの相分離が起こりやすくなる。また、アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量割合が０．４を超える場合、得られる吸水防止材の基材への浸透性が悪くなる。
【００１５】
アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の合計量は、エマルション全量に対して、４０〜８０重量％であり、好ましくは４５〜７０重量％である。（Ａ）と（Ｂ）の合計量が４０重量％未満の場合、基材に塗布しても十分な浸透深さを得ることができないため、長期間にわたっては吸水防止性を維持することができない。また、（Ａ）と（Ｂ）の合計量が８０重量％を超える場合、生成したエマルションが不安定で、相分離を起こすために好ましくない。
【００１６】
また、本発明で用いられる上記乳化剤（Ｃ）としては、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、エパンＵ−１０５、エパンＵ−１０８）；ポリオキシエチレンデシルエーテル（第一工業製薬株式会社の商品名；ノイゲンＳＤ−３０、ＳＤ−６０、ＳＤ−１１０）、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５）、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＮＳ−２１５）、ポリオキシエチレンオクチルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＨＳ−２１５）等のポリオキシエチレンアルキルエーテル；ポリオキシエチレンモノオレート（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＯ−６）、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＬＴ−２２１）、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＳＴ−２２１）等のポリオキシエチレン脂肪酸エステルが挙げられる。中でも、ポリオキシエチレンアルキルエーテルとエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体の混合物、とりわけ、重量平均分子量が１０００以下のポリオキシエチレンアルキルエーテルと重量平均分子量が３０００〜２００００のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体の混合物が好適に用いられる。
【００１７】
乳化剤（Ｃ）の使用量は、エマルション全量に対して、０．２〜１０重量％であり、好ましくは０．５〜７重量％である。乳化剤の使用量が０．２重量％未満の場合、エマルションの相分離が起こりやすく、基材内部への浸透性が悪くなる。また、乳化剤の使用量が１０重量％を超える場合、吸水防止性が悪くなる。
【００１８】
本発明の水系エマルション型吸水防止材を製造する方法は、特に限定されないが、通常、室温下、水と乳化剤（Ｃ）との混合液をホモミキサー、ウルトラディスパーザー、高圧ホモジナイザー等で高速撹拌し、次いでアルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）を徐々に添加し、引き続き高速撹拌することにより製造することができる。水系エマルション型吸水防止材を製造する際には、防腐剤、防カビ剤、防藻剤、防蟻剤、紫外線吸収剤等を適宜添加しても良い。
【００１９】
本発明の水系エマルション型吸水防止材を多孔性材料に塗布するには、ローラー、刷毛、スプレー等を用いる。また、乾燥方法としては、室温下に放置して乾燥させても良いし、天日乾燥、加熱乾燥によっても良い。
【００２０】
本発明の水系エマルション型吸水防止材を塗布する多孔性材料としては、例えば多孔性土木建築材料があり、さらに詳しくは、打放しコンクリート、軽量コンクリート、プレキャストコンクリート、軽量発泡コンクリート（ＡＬＣ）、モルタル、目地モルタル、石綿セメント板、パルプセメント板、木毛セメント板、セメント系押出成形板、ガラス繊維入りセメント板（ＧＲＣ）、カーボン繊維入りセメント板、珪酸カルシウム板、石膏ボード、ハードボード、漆喰、石膏プラスター、ドロマイトプラスター、ブロック、レンガ、タイル、瓦、天然石、人工石、ガラスウール、ロックウール、セラミックファイバー等の無機質材料を主成分とする材料、および木材、合板、パーティクルボード等の有機質材料を主成分とする材料が挙げられる。
【００２１】
本発明の水系エマルション型吸水防止材は、長期間にわたって、激しい風雨による雨水の漏水、酸性雨による材料の劣化、汚れのしみ込み、海水による塩害、寒冷地における凍害、材料中の塩の溶出による白華等の水に起因する種々の問題を解決することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例および比較例により更に詳しく本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００２３】
実施例１
水３７重量部、ポリオキシエチレンデシルエーテル（第一工業製薬株式会社の商品名；ノイゲンＳＤ−１１０、重量平均分子量６５０）１重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、重量平均分子量４５００）２重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでヘキシルトリエトキシシラン５０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）１０重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、本発明の水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２４】
実施例２
水４２重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５、重量平均分子量８３０）１．５重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０８、重量平均分子量１７２００）１．５重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでヘキシルトリエトキシシラン４７重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）８重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、本発明の水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２５】
実施例３
水３６重量部、ポリオキシエチレンデシルエーテル（第一工業製薬株式会社の商品名；ノイゲンＳＤ−１１０、重量平均分子量６５０）２重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０５、重量平均分子量６４００）２重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでオクチルトリエトキシシラン５０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）１０重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、本発明の水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２６】
実施例４
水４０重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５、重量平均分子量８３０）１重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、重量平均分子量４５００）４重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでオクチルトリエトキシシラン４７重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン株式会社の商品名；ＴＳＲ１６５、重量平均分子量６５０）８重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、本発明の水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２７】
比較例１
水７７重量部およびポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本エマルジョン株式会社の商品名；エマレックス７０７、重量平均分子量４７０）３重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでオクチルトリエトキシシラン１５重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン株式会社の商品名；ＴＳＲ１６５、重量平均分子量６５０）５重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２８】
比較例２
水４２重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、重量平均分子量４５００）３重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでヘキシルトリエトキシシラン１０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）４５重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２９】
比較例３
水３０重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５、重量平均分子量８３０）４重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０５、重量平均分子量６４００）８重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでブチルトリエトキシシラン５０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）８重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００３０】
比較例４
水７０重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５、重量平均分子量８３０）０．０５重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、重量平均分子量４５００）０．１重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでヘキシルトリエトキシシラン２０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン株式会社の商品名；ＴＳＲ１６５、重量平均分子量６５０）１０重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００３１】
［評価方法］
（１）保存安定性
実施例および比較例で得られた水系エマルション型吸水防止材１００ｍｌを２００ｍｌ容のガラス製容器に入れ、室温下で静置し、６ヶ月間、エマルションの相分離の状態を目視により観察した。結果を表１に示す。
【００３２】
（２）浸透深さおよび吸水比
ＪＩＳ Ｒ−５２０１に準じたＪＩＳモルタル（７０ｍｍ×７０ｍｍ×２０ｍｍ）を供試体として使用し、これに実施例および比較例で得られた吸水防止材を３００ｇ／ｍ2の割合で全面塗布した。なお、何も塗布しないものを対照とした。得られた供試体を温度２０℃、相対湿度６５％ＲＨの恒温恒湿器内で７日間養生した後、浸透深さを測定し、以下に示す吸水比の性能試験に供した。次に、サンシャインウェザーメーター（スガ試験機株式会社の商品名；デューサイクルサンシャインスーパーロングライフウェザーメーターＷＥＬ−ＳＵＮ−ＤＣＨ型）を用いて、ブラックパネル温度６３℃、湿度５０％、降雨条件６０分中１２分降雨の試験条件で、促進耐候性試験を実施した。２０００時間経過後、４０００時間経過後の供試体を、以下に示す吸水比の性能試験に供した。
【００３３】
浸透深さ
得られた塗布供試体を２分割し、その分割面に水を噴霧し、水が浸透していない部分の厚さを測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
吸水比
得られた塗布供試体および無塗布供試体を、塗布面を下にして水中に浸漬（浸漬深さ５ｍｍ）し、２４時間後に取り出し、余剰水を乾いた布で拭き取った後、重量（ｇ）を測定し、下式により吸水比を算出した。結果を表２に示す。なお、吸水比が０．１以下の場合、吸水防止性に優れていると判断できる。
吸水比＝[塗布供試体の水浸漬後の重量(ｇ)−塗布供試体の水浸漬前の重量(ｇ)]／[無塗布供試体の水浸漬後の重量(ｇ)−無塗布供試体の水浸漬前の重量(ｇ)]
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
実施例１〜４の水系エマルション型吸水防止材は、エマルションの相分離に対する安定性において６ヶ月以上相分離しないことがわかる。また、実施例１〜４の吸水防止材は、浸透深さが深いために吸水防止性能を長期間にわたって維持することができることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によると、多孔性材料への浸透性に優れ、長期間にわたって優れた吸水防止効果を発揮すると共に、長期間の保存安定性に優れた水系エマルション型吸水防止材を提供することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、水系エマルション型吸水防止材に関する。さらに詳しくは、主に多孔性材料に適用して該材料の吸水を防止する水系エマルション型吸水防止材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多孔性土木建築材料に吸水防止性を付与する方法として、シリコーン系、アクリル系、アクリルシリコーン系、ウレタン系、エステル系、油脂系の樹脂あるいはモノマーを溶解または分散したものを材料に塗布・浸透させ、乾燥（重合）する方法等が知られている。中でもシリコーン系の吸水防止材が使用されることが多い。
【０００３】
シリコーン系の吸水防止材としては、水系のものと溶剤系のものが知られている。水系の吸水防止材としては、アルキルシリコネート系のものが古くより使われているが、吸水防止性能は溶剤系に比べて十分ではなく、また、アルカリ性が強く、取り扱い上の安全性の面で問題がある。一方、溶剤系のものは、火災、爆発や中毒の危険性の面で問題があり、地球環境の保護や資源の活用の面からも、溶剤を使用しない水系であって良好な性能を有する吸水防止材の開発が強く望まれている。
【０００４】
このような水系の吸水防止材としては、アルキルアルコキシシランを水中に乳化させたエマルションが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、このエマルションはアルキルアルコキシシランの濃度が４０％より少ないため、長期間にわたって吸水防止性を維持できず、また、乳化剤のＨＬＢ値が１５以下であるためにエマルションが相分離しやすく、長期間の保存安定性に問題がある。
【０００５】
また、アルキルアルコキシシラン、アミノ基を有するアルキルアルコキシシランおよび界面活性剤を含有する有機ケイ素化合物エマルションが知られている（特許文献２参照）。しかしながら、アミノ基を有するアルキルアルコキシシランの安定性が充分ではなく、長期間の保存安定性に未だ改良の余地がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−１９７３６９号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−３５６６７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従来公知の水性吸水防止材の欠点を解消し、多孔性材料への浸透性に優れ、長期間にわたって優れた吸水防止効果を発揮すると共に、長期間の保存安定性に優れた水系エマルション型吸水防止材を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記に示すとおりの水系エマルション型吸水防止材を提供するものである。
項１． アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）、アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）、および乳化剤（Ｃ）を含有する有機ケイ素化合物エマルションであって、アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）に対するアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量比が１：０．０５〜０．４で、アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の合計量がエマルション全量の４０〜８０重量％であり、且つ乳化剤（Ｃ）の量がエマルション全量の０．２〜１０重量％である水系エマルション型吸水防止材。
項２． アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量平均分子量が５００〜３０００である項１に記載の水系エマルション型吸水防止材。
項３． 乳化剤（Ｃ）が、重量平均分子量１０００以下のポリオキシエチレンアルキルエーテルと重量平均分子量３０００〜２００００のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体の混合物である項１または２に記載の水系エマルション型吸水防止材。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の水系エマルション型吸水防止材は、アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）、アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）および乳化剤（Ｃ）を含有するものである。
【００１１】
本発明で用いられる上記アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）において、アルキル基としてはＣ1〜Ｃ18のアルキル基であり、アルコキシル基としてはＣ1〜Ｃ3のアルコキシル基である。アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、ヘプチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ノニルトリメトキシシラン、ノニルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラン、ウンデシルトリエトキシシラン、ドデシルトリメトキシシラン、ドデシルトリエトキシシラン、トリデシルトリメトキシシラン、トリデシルトリエトキシシラン、テトラデシルトリメトキシシラン、テトラデシルトリエトキシシラン、ペンタデシルトリメトキシシラン、ペンタデシルトリエトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、ヘプタデシルトリメトキシシラン、ヘプタデシルトリエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。中でも、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランが好適に用いられる。
【００１２】
一方、本発明で用いられるアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）は、通常、アルキルトリアルコキシシラン単独あるいはその混合物を水中で加水分解、縮重合反応することにより得られ、種々のアルキルアルコキシシロキサンの混合物である。このようなアルキルアルコキシシロキサンは、ＧＥ東芝シリコーン株式会社の商品名；ＴＳＲ１６５、旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００等として一般に市販されている。
【００１３】
アルキルアルコキシシロキサンの重量平均分子量は、特に限定されないが、５００〜３０００であるのが好ましく、６００〜２５００であるのがより好ましい。アルキルアルコキシシロキサンの重量平均分子量が５００未満の場合、エマルションの相分離が起こりやすく、吸水防止性が悪くなるおそれがある。また、重量平均分子量が３０００を超える場合、基材内部への浸透性が悪く、長期間にわたっては吸水防止性を維持できなくなるおそれがある。
【００１４】
アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の割合は、（Ａ）に対する（Ｂ）の重量比で、１：０．０５〜０．４であり、好ましくは１：０．０７〜０．３であり、より好ましくは１：０．１〜０．２５である。アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量割合が０．０５未満の場合、エマルションの相分離が起こりやすくなる。また、アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量割合が０．４を超える場合、得られる吸水防止材の基材への浸透性が悪くなる。
【００１５】
アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の合計量は、エマルション全量に対して、４０〜８０重量％であり、好ましくは４５〜７０重量％である。（Ａ）と（Ｂ）の合計量が４０重量％未満の場合、基材に塗布しても十分な浸透深さを得ることができないため、長期間にわたっては吸水防止性を維持することができない。また、（Ａ）と（Ｂ）の合計量が８０重量％を超える場合、生成したエマルションが不安定で、相分離を起こすために好ましくない。
【００１６】
また、本発明で用いられる上記乳化剤（Ｃ）としては、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、エパンＵ−１０５、エパンＵ−１０８）；ポリオキシエチレンデシルエーテル（第一工業製薬株式会社の商品名；ノイゲンＳＤ−３０、ＳＤ−６０、ＳＤ−１１０）、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５）、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＮＳ−２１５）、ポリオキシエチレンオクチルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＨＳ−２１５）等のポリオキシエチレンアルキルエーテル；ポリオキシエチレンモノオレート（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＯ−６）、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＬＴ−２２１）、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＳＴ−２２１）等のポリオキシエチレン脂肪酸エステルが挙げられる。中でも、ポリオキシエチレンアルキルエーテルとエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体の混合物、とりわけ、重量平均分子量が１０００以下のポリオキシエチレンアルキルエーテルと重量平均分子量が３０００〜２００００のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体の混合物が好適に用いられる。
【００１７】
乳化剤（Ｃ）の使用量は、エマルション全量に対して、０．２〜１０重量％であり、好ましくは０．５〜７重量％である。乳化剤の使用量が０．２重量％未満の場合、エマルションの相分離が起こりやすく、基材内部への浸透性が悪くなる。また、乳化剤の使用量が１０重量％を超える場合、吸水防止性が悪くなる。
【００１８】
本発明の水系エマルション型吸水防止材を製造する方法は、特に限定されないが、通常、室温下、水と乳化剤（Ｃ）との混合液をホモミキサー、ウルトラディスパーザー、高圧ホモジナイザー等で高速撹拌し、次いでアルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）を徐々に添加し、引き続き高速撹拌することにより製造することができる。水系エマルション型吸水防止材を製造する際には、防腐剤、防カビ剤、防藻剤、防蟻剤、紫外線吸収剤等を適宜添加しても良い。
【００１９】
本発明の水系エマルション型吸水防止材を多孔性材料に塗布するには、ローラー、刷毛、スプレー等を用いる。また、乾燥方法としては、室温下に放置して乾燥させても良いし、天日乾燥、加熱乾燥によっても良い。
【００２０】
本発明の水系エマルション型吸水防止材を塗布する多孔性材料としては、例えば多孔性土木建築材料があり、さらに詳しくは、打放しコンクリート、軽量コンクリート、プレキャストコンクリート、軽量発泡コンクリート（ＡＬＣ）、モルタル、目地モルタル、石綿セメント板、パルプセメント板、木毛セメント板、セメント系押出成形板、ガラス繊維入りセメント板（ＧＲＣ）、カーボン繊維入りセメント板、珪酸カルシウム板、石膏ボード、ハードボード、漆喰、石膏プラスター、ドロマイトプラスター、ブロック、レンガ、タイル、瓦、天然石、人工石、ガラスウール、ロックウール、セラミックファイバー等の無機質材料を主成分とする材料、および木材、合板、パーティクルボード等の有機質材料を主成分とする材料が挙げられる。
【００２１】
本発明の水系エマルション型吸水防止材は、長期間にわたって、激しい風雨による雨水の漏水、酸性雨による材料の劣化、汚れのしみ込み、海水による塩害、寒冷地における凍害、材料中の塩の溶出による白華等の水に起因する種々の問題を解決することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例および比較例により更に詳しく本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【００２３】
実施例１
水３７重量部、ポリオキシエチレンデシルエーテル（第一工業製薬株式会社の商品名；ノイゲンＳＤ−１１０、重量平均分子量６５０）１重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、重量平均分子量４５００）２重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでヘキシルトリエトキシシラン５０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）１０重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、本発明の水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２４】
実施例２
水４２重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５、重量平均分子量８３０）１．５重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０８、重量平均分子量１７２００）１．５重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでヘキシルトリエトキシシラン４７重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）８重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、本発明の水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２５】
実施例３
水３６重量部、ポリオキシエチレンデシルエーテル（第一工業製薬株式会社の商品名；ノイゲンＳＤ−１１０、重量平均分子量６５０）２重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０５、重量平均分子量６４００）２重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでオクチルトリエトキシシラン５０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）１０重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、本発明の水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２６】
実施例４
水４０重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５、重量平均分子量８３０）１重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、重量平均分子量４５００）４重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでオクチルトリエトキシシラン４７重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン株式会社の商品名；ＴＳＲ１６５、重量平均分子量６５０）８重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、本発明の水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２７】
比較例１
水７７重量部およびポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本エマルジョン株式会社の商品名；エマレックス７０７、重量平均分子量４７０）３重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでオクチルトリエトキシシラン１５重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン株式会社の商品名；ＴＳＲ１６５、重量平均分子量６５０）５重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２８】
比較例２
水４２重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、重量平均分子量４５００）３重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでヘキシルトリエトキシシラン１０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳ ＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）４５重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００２９】
比較例３
水３０重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５、重量平均分子量８３０）４重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０５、重量平均分子量６４００）８重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでブチルトリエトキシシラン５０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（旭化成ワッカーシリコーン株式会社の商品名；ＳＩＬＲＥＳＭＳＥ１００、重量平均分子量１５００）８重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００３０】
比較例４
水７０重量部、ポリオキシエチレンラウリルエーテル（日本油脂株式会社の商品名；ノニオンＫ−２１５、重量平均分子量８３０）０．０５重量部およびエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体（第一工業製薬株式会社の商品名；エパンＵ−１０３、重量平均分子量４５００）０．１重量部の混合液をホモミキサーで高速撹拌した。次いでヘキシルトリエトキシシラン２０重量部およびアルキルアルコキシシロキサン（ＧＥ東芝シリコーン株式会社の商品名；ＴＳＲ１６５、重量平均分子量６５０）１０重量部を添加してホモミキサーで高速撹拌し、水系エマルション型吸水防止材を得た。
【００３１】
［評価方法］
（１）保存安定性
実施例および比較例で得られた水系エマルション型吸水防止材１００ｍｌを２００ｍｌ容のガラス製容器に入れ、室温下で静置し、６ヶ月間、エマルションの相分離の状態を目視により観察した。結果を表１に示す。
【００３２】
（２）浸透深さおよび吸水比
ＪＩＳ Ｒ−５２０１に準じたＪＩＳモルタル（７０ｍｍ×７０ｍｍ×２０ｍｍ）を供試体として使用し、これに実施例および比較例で得られた吸水防止材を３００ｇ／ｍ2の割合で全面塗布した。なお、何も塗布しないものを対照とした。得られた供試体を温度２０℃、相対湿度６５％ＲＨの恒温恒湿器内で７日間養生した後、浸透深さを測定し、以下に示す吸水比の性能試験に供した。次に、サンシャインウェザーメーター（スガ試験機株式会社の商品名；デューサイクルサンシャインスーパーロングライフウェザーメーターＷＥＬ−ＳＵＮ−ＤＣＨ型）を用いて、ブラックパネル温度６３℃、湿度５０％、降雨条件６０分中１２分降雨の試験条件で、促進耐候性試験を実施した。２０００時間経過後、４０００時間経過後の供試体を、以下に示す吸水比の性能試験に供した。
【００３３】
浸透深さ
得られた塗布供試体を２分割し、その分割面に水を噴霧し、水が浸透していない部分の厚さを測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
吸水比
得られた塗布供試体および無塗布供試体を、塗布面を下にして水中に浸漬（浸漬深さ５ｍｍ）し、２４時間後に取り出し、余剰水を乾いた布で拭き取った後、重量（ｇ）を測定し、下式により吸水比を算出した。結果を表２に示す。なお、吸水比が０．１以下の場合、吸水防止性に優れていると判断できる。
吸水比＝[塗布供試体の水浸漬後の重量(ｇ)−塗布供試体の水浸漬前の重量(ｇ)]／[無塗布供試体の水浸漬後の重量(ｇ)−無塗布供試体の水浸漬前の重量(ｇ)]
【００３５】
【表１】
【表２】
実施例１〜４の水系エマルション型吸水防止材は、エマルションの相分離に対する安定性において６ヶ月以上相分離しないことがわかる。また、実施例１〜４の吸水防止材は、浸透深さが深いために吸水防止性能を長期間にわたって維持することができることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によると、多孔性材料への浸透性に優れ、長期間にわたって優れた吸水防止効果を発揮すると共に、長期間の保存安定性に優れた水系エマルション型吸水防止材を提供することができる。
Claims (2)
- Ｃ １ 〜Ｃ １８ のアルキル基及びＣ １ 〜Ｃ ３ のアルコキシル基を有するアルキルトリアルコキシシラン（Ａ）、アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）、および乳化剤（Ｃ）を含有する有機ケイ素化合物エマルションであって、アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）に対するアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量比が１：０．０５〜０．４で、アルキルトリアルコキシシラン（Ａ）とアルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の合計量がエマルション全量の４５〜８０重量％であり、且つ乳化剤（Ｃ）の量がエマルション全量の０．２〜１０重量％である水系エマルション型吸水防止材であって、
乳化剤（Ｃ）が、重量平均分子量１０００以下のポリオキシエチレンアルキルエーテルと重量平均分子量３０００〜２００００のエチレンオキサイド／プロピレンオキサイド共重合体の混合物である水系エマルション型吸水防止材。 - アルキルアルコキシシロキサン（Ｂ）の重量平均分子量が５００〜３０００である請求項１に記載の水系エマルション型吸水防止材。
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