JP4577521B2

JP4577521B2 - 水硬性組成物

Info

Publication number: JP4577521B2
Application number: JP2006209587A
Authority: JP
Inventors: 剛明捧; 勉山川
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-08-01
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2026-08-01
Also published as: TWI414504B; TW200815305A; CN101200363B; CN101200363A; KR101098139B1; EP1884503A1; US20080028993A1; US7985293B2; EP1884503B1; KR20080012203A; JP2008037663A

Description

本発明は、軽量モルタル、補修モルタルを始めとする左官材・タイルモルタル等の水硬性組成物に関し、更に詳しくは鏝塗作業性が改善し、塗布時の作業効率の高い水硬性組成物に関する。

左官材等の鏝で塗布する水硬性組成物は、古くは天然物の『つのまた』等の海藻のりを加えることにより、塗布時の作業性を確保していた。その後、半合成樹脂としてメチルセルロースが開発され、以降一般的に使用されている。

このような水硬性組成物に関し、要求される物性として、良好な作業性（塗りやすさ・仕上げのしやすさ）、高い保水性（ドライアウト等による硬化不良防止）、ダレ（ズレ）防止性（塗布したモルタルの自重による変形防止、張り付けたタイルのズレ防止）等が求められており、作業現場での合理化が進む近年、これらの要求は益々高度になってきている。

特開平１１−３４９３６７号公報（特許文献１）においては、コンクリート分野における適応法として、陰イオン界面活性剤であるＡＥ剤と、ポリオキシアルキレン共重合体等の収縮低減剤との組み合わせが例示されているが、ここに記載されているコンクリート分野における添加量で本発明に適用した場合、その量が過大すぎて作業性が著しく劣るようになるとともに、硬化物性にも悪影響を及ぼし、本発明の目的を達成することができなくなる。

特開平１１−３４９３６７号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、水硬性組成物の物性を何ら損ねることなく、鏝塗作業性を改善し、作業効率を高めることができる水硬性組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、起泡性を有する陰イオン系界面活性剤と非イオン系の界面活性剤である消泡剤との組み合わせにより、鏝塗作業性が著しく改善できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

従って、本発明は、下記水硬性組成物を提供する。
請求項１：
鏝で塗布して使用する左官材又はタイルモルタル用水硬性組成物であって、陰イオン系で起泡性を有する界面活性剤（Ａ群）の少なくとも１種、非イオン系の消泡剤である界面活性剤（Ｂ群）の少なくとも１種、及び水溶性セルロースエーテルを含む水硬性組成物であって、Ａ、Ｂ群それぞれの界面活性剤の添加量が水硬性組成物中の粉体物質に対し、固形分として各々０．０００００５〜０．００４質量％であり、Ａ群とＢ群の添加割合が、固形分質量としてＡ／Ｂ＝１０／９０〜９０／１０であり、かつ水溶性セルロースエーテルの添加量が水硬性組成物の０．０２〜１．２質量％であることを特徴とする左官材・タイルモルタル用水硬性組成物。
請求項２：
水溶性セルロースエーテルが、Ｂ型又はブルックフィールド型粘度計を用いた２０℃における１質量％濃度の水溶液粘度が２０ｒｐｍで５〜３０，０００ｍＰａ・ｓである水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロース、又は水溶性ヒドロキシアルキルセルロースであることを特徴とする請求項１記載の水硬性組成物。
請求項３：
Ａ群及び／又はＢ群の界面活性剤が、担持体であるシリカ質微粉末に含浸させたものである請求項１又は２記載の水硬性組成物。
請求項４：
Ａ群及び／又はＢ群の界面活性剤が、担持体である水溶性セルロースエーテルに含浸させたものである請求項１又は２記載の水硬性組成物。
請求項５：
Ａ群の界面活性剤が、脂肪酸石鹸系、アミドエーテルサルフェート系、ドデシルベンゼンスルホン酸系、ラウリル酸系、ラウリル硫酸系、ラウロイルザルコシネート系、スルホコハク酸系、アルキルサルフェート系、アルキルエーテルサルフェート系界面活性剤から選ばれ、Ｂ群の界面活性剤が、ポリエーテル系、シリコーン系、アルコール系、鉱油系、植物油系界面活性剤から選ばれる請求項１〜４のいずれか１項記載の水硬性組成物。

本発明によれば、水硬性組成物の保水性、強度特性を損なうことなく、鏝塗作業性を著しく改善することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明は、陰イオン系で起泡性を有する界面活性剤（Ａ群）、非イオン系の消泡剤である界面活性剤（Ｂ群）を含む水硬性組成物である。通常、水硬性組成物中に起泡性を有する界面活性剤を添加すると、水硬性組成物の単位容積質量が低下するため鏝塗作業性は改善するが、保水性が悪くなったり、水硬性組成物自体の強度が低下したりするといった不都合が生じるようになる。一方、消泡剤である界面活性剤のみを添加した場合は、水硬性組成物の単位容積質量が増加し、鏝塗作業性が著しく悪くなるといった欠点を生じる。

本発明に関する機構は解明されていないが、単に起泡剤と消泡剤とを用いて組成物中の空気量をコントロールして作業性改善効果というわけではなく、無機粉体への界面活性剤の吸着現象による粉体表面性改良効果が密接に関係しているものと推察される。

本発明の水硬性組成物中の陰イオン系で起泡性を有する界面活性剤（Ａ群）としては、脂肪酸石鹸系、アミドエーテルサルフェート系、ドデシルベンゼンスルホン酸系、ラウリル酸系、ラウリル硫酸系、ラウロイルザルコシネート系、スルホコハク酸系、アルキルサルフェート系、アルキルエーテルサルフェート系等が挙げられる。その添加量は、粉体物質に対し、固形分として０．０００００５〜０．００４質量％、好適には０．００００１〜０．００３５質量％、更に好適には０．００００５〜０．００３質量％である。陰イオン系で起泡性を有する界面活性剤の添加量が０．０００００５質量％未満だと作業性改善の効果が認められず、０．００４質量％を超えると水硬性組成物中に過大に空気が入り込み、強度が低下する。

一方、非イオン系の消泡剤である界面活性剤（Ｂ群）としては、ポリエーテル系、シリコーン系、アルコール系、鉱油系、植物油系等が挙げられる。その添加量は、粉体物質に対し、固形分として０．０００００５〜０．００４質量％、好適には０．００００１〜０．００３５質量％、更に好適には０．００００５〜０．００３質量％である。非イオン系の消泡剤である界面活性剤の添加量が０．０００００５質量％未満だと作業性改善が認められず、０．００４質量％を超えると空気が抜けすぎて作業性がかえって悪化する。

また、陰イオン系で起泡性を有する界面活性剤（Ａ群）と非イオン系の消泡剤である界面活性剤（Ｂ群）の添加割合は、Ａ／Ｂ＝１０／９０〜９０／１０（固形分質量比）であることが好ましく、より好適にはＡ／Ｂ＝２０／８０〜８０／２０、更に好適にはＡ／Ｂ＝３０／７０〜７０／３０である。添加割合（Ａ／Ｂ）が１０／９０〜９０／１０の範囲外の場合、Ａ群による泡の発生が多くなり過ぎ、水硬性組成物の強度低下を引き起こすか、Ｂ群が多くなり過ぎることにより、必要な空気までが抜けてしまい、作業性が著しく劣るようになる。

更に、これら界面活性剤の添加量は極微量であるため、Ａ群、Ｂ群の界面活性剤として、シリカ質微粉末等の無機担持体や、セルロースエーテル等の有機担持体に含浸させておいたものを使用してもよい。界面活性剤の担持体としてのシリカ質微粉末には、例えばホワイトカーボン等の無晶形二酸化ケイ素、珪藻土のような多孔質二酸化ケイ素、多孔質ケイ酸カルシウム等が挙げられる。界面活性剤の担持体としてのセルロースエーテルには、後述の水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロース等が挙げられる。
この場合、界面活性剤／有機又は無機担持体＝３０／７０〜５／９５（固形分質量比）の割合で使用するのが好ましい。

本発明の水硬性組成物は、保水性、可塑性を確保するため、更に水溶性セルロースエーテルを含む。具体的にはメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース等の水溶性アルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性ヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース等の水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロース等が挙げられる。水溶性セルロースエーテルの添加量は組成物全体の０．０２〜１．２質量％、好ましくは０．０３〜０．７質量％、更に好ましくは０．０４〜０．５５質量％である。水溶性セルロースエーテルの添加量が０．０２質量％より少ないと十分な保水性が認められず、ドライアウトが発生したり、可塑性が不足するため、下地への密着性が悪くなったりし、硬化後の剥落の原因となったりする。逆に１．２質量％を超えると粘性が高過ぎ、作業性改善効果が望めないだけでなく、経済的にも好ましくない。

水溶性セルロースエーテルの粘度は、通常２０℃、１質量％水溶液とした場合に、Ｂ型又はブルックフィールド型粘度計２０ｒｐｍで、５〜３０，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、より好適には１０〜１０，０００ｍＰａ・ｓ、更に好適には１５〜７，０００ｍＰａ・ｓである。粘度が５ｍＰａ・ｓより低い場合は、水硬性組成物の保水性が不十分となる場合があり、３０，０００ｍＰａ・ｓより高い場合は、水硬性組成物の粘性が高過ぎて、作業性改善効果が望めない場合がある。

本発明の水硬性組成物は、上記成分の他に、セメント、石膏、細骨材、無機増量材、有機増量材、水等を含めることができる。

セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント、ジェットセメント等の各種のセメントを用いることができる。また、セメントの一部又は全部を石膏に置き換えて用いることも可能であり、例えば半水石膏が用いられる。更に、凝結調整のため無水石膏又は二水石膏を添加することもできる。セメント又は石膏の添加量（以下、添加量に関しては、セメント、石膏、細骨材、増量材の合計質量を１００質量部として表記し、その他の混和剤に関しては、前記１００質量部に対する質量％で表記する）は、１５〜８５質量部、好適には２０〜８０質量部、更に好適には２５〜７５質量部である。添加量が１５質量部より少ない場合は、硬化が著しく遅れたり、硬化しなかったりといった不都合が生じる場合がある。また、添加量が８５質量部より多い場合は、乾燥収縮や自己収縮が起こり、硬化後の表面にひび割れが発生したりするといった不都合が生じる場合がある。

細骨材は、川砂、山砂、海砂、砕砂等が好適で、左官用細骨材が用いられたりする。その粒径は、５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下、更に好ましくは１ｍｍ以下であるものが望ましい。この添加量は、８５〜１５質量部の範囲で使用することが好ましく、より好適には８０〜２０質量部、更に好適には７５〜２５質量部の範囲で使用される。また、細骨材の一部を無機又は有機増量材と置き換えてもよく、無機増量材としては、フライアッシュ、高炉スラグ、タルク、炭酸カルシウム、大理石粉（石灰石粉）、パーライト、シラスバルーン等が使用され、粒径が５ｍｍ以下のものが通常使用される範囲である。有機増量材としては、発泡スチレンビーズ、発泡エチレンビニルアルコールの粉砕物等が使用される。これらの粒径は、通常１０ｍｍ以下のものが使用される。

その他、水硬性組成物の物性に悪影響を及ぼさない範囲で、ダレ・ズレ止め効果のあるポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド等の合成高分子や、ペクチン、ゼラチン、カゼイン、ウェランガム、ジェランガム、ローカストビーンガム、グアーガム、澱粉誘導体等の天然物由来の高分子等や、その他の強度増強剤等を併用することは差し支えない。

更に、本発明の水硬性組成物は、水を添加して常法により混練、施工するが、水の添加量は強度物性等を損なわない範囲で所定のワーカビリティーが得られる量とすることが好ましい。

以下に、実施例及び比較例を示して、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。

《使用材料》
セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋マテリアル社製）
半水石膏：試薬（和光純薬社製）
三河珪砂：５・６号（三河珪砂社製）
フライアッシュ：市販品（常磐フライアッシュ社製）
炭酸カルシウム：試薬（和光純薬社製）
発泡スチレンビーズ：粒径１ｍｍ以下
再乳化型粉末樹脂：ＬＤＭ７１００Ｐ（ニチゴーモビニール社製）
陰イオン系起泡剤（界面活性剤）：表１に示した
非イオン系消泡剤（界面活性剤）：表２に示した
水溶性セルロースエーテル：表３に示した

表１及び表２に示した界面活性剤は、全てシリカ質微粉末に含浸（界面活性剤／シリカ質微粉末＝５０／５０（固形分質量比）で調整）したものを用いた。

ＨＰＭＣ：
ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ヒドロキシアルキルアルキルセルロース）
ＨＥＭＣ：
ヒドロキシエチルメチルセルロース（ヒドロキシアルキルアルキルセルロース）
ＨＥＣ：
ヒドロキシエチルセルロース（ヒドロキシアルキルセルロース）
ＭＣ：
メチルセルロース（アルキルセルロース）

［実施例１〜１０、比較例１〜５］
上記の材料を表４〜８に示した配合で下記に示す方法により調製し、水硬性組成物を得た。この組成物を用いて、テーブルフロー、作業性、保水率、曲げ強さの実験を行った。結果を表４〜８に示す。
なお、下記表４〜８において、試料Ａ、Ｂ、Ｃの添加量については、粉体物質（例えば水及び試料Ａ〜Ｃ以外の物質）に対する固形分質量％であり、水の添加量については、試料Ａ〜Ｃ以外の物質の合計量に対する質量％である。また、試料Ａ／試料Ｂは固形分質量比である。

〔評価方法〕
水以外の材料（粉体）を予めブレンドしておき、５リットルモルタルミキサーに粉体を投入し、撹拌しながら所定量の水を投入した。混練を３分間行い、その後、以下の測定を実施した。

《測定》
（１）テーブルフロー試験
ＪＩＳＲ５２０１に準じた。
（２）鏝塗作業性
官能試験：作業員３人による評価の平均値とした。基準を３とし、５は最も塗りやすく、１は最も塗りにくいことを表す。
（３）保水率
ＪＩＳＡ６９１６に準じた。
（４）曲げ強さ
作製はＪＩＳＲ５２０１に準じ、養生はＪＩＳＡ１１７１に準じた。

Claims

鏝で塗布して使用する左官材又はタイルモルタル用水硬性組成物であって、陰イオン系で起泡性を有する界面活性剤（Ａ群）の少なくとも１種、非イオン系の消泡剤である界面活性剤（Ｂ群）の少なくとも１種、及び水溶性セルロースエーテルを含む水硬性組成物であって、Ａ、Ｂ群それぞれの界面活性剤の添加量が水硬性組成物中の粉体物質に対し、固形分として各々０．０００００５〜０．００４質量％であり、Ａ群とＢ群の添加割合が、固形分質量としてＡ／Ｂ＝１０／９０〜９０／１０であり、かつ水溶性セルロースエーテルの添加量が水硬性組成物の０．０２〜１．２質量％であることを特徴とする左官材・タイルモルタル用水硬性組成物。
水溶性セルロースエーテルが、Ｂ型又はブルックフィールド型粘度計を用いた２０℃における１質量％濃度の水溶液粘度が２０ｒｐｍで５〜３０，０００ｍＰａ・ｓである水溶性アルキルセルロース、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロース、又は水溶性ヒドロキシアルキルセルロースであることを特徴とする請求項１記載の水硬性組成物。
Ａ群及び／又はＢ群の界面活性剤が、担持体であるシリカ質微粉末に含浸させたものである請求項１又は２記載の水硬性組成物。
Ａ群及び／又はＢ群の界面活性剤が、担持体である水溶性セルロースエーテルに含浸させたものである請求項１又は２記載の水硬性組成物。
Ａ群の界面活性剤が、脂肪酸石鹸系、アミドエーテルサルフェート系、ドデシルベンゼンスルホン酸系、ラウリル酸系、ラウリル硫酸系、ラウロイルザルコシネート系、スルホコハク酸系、アルキルサルフェート系、アルキルエーテルサルフェート系界面活性剤から選ばれ、Ｂ群の界面活性剤が、ポリエーテル系、シリコーン系、アルコール系、鉱油系、植物油系界面活性剤から選ばれる請求項１〜４のいずれか１項記載の水硬性組成物。