JP4753766B2 - 壁面用塗材 - Google Patents

Description

この発明は、壁面用塗材に関するものであり、特にブロック壁面のような凹凸部を有する壁面に適した鏝塗り可能な壁面用塗材に関するものである。

従来、合成樹脂エマルションをバインダーとした壁面用塗材が知られているが、このような壁面用塗材をコンクリートブロックの壁面あるいは目地模様等の凹凸部を有する壁面に直接塗布した場合、乾燥後の塗膜の痩せによりブロックの段違い、目地部の不陸のような壁面の凹凸を解消することができず、平坦な仕上げ面が得られないものであった。
そのため凹凸部を有する壁面の一般的な化粧方法としては、セメントモルタルによる下地調整を施し、その上に表面化粧材を塗るという方法が一般的であった。
しかしながらセメントモルタルによる下地調整作業は、壁面の僅かな不陸に対してもセメントモルタルを３ｍｍ以上の厚みで塗布することを余儀なくされるので、塗布作業に多大な労力を要するものであった。また、養生・硬化に３〜７日の工期を要するものであり、施工に長期間を要するものであった。

そこで特許文献１には、凹凸部を有する壁面の仕上方法として、無機質充填材、炭素繊維、合成樹脂エマルションバインダーからなる塗材を、凹凸部を有する壁面、ブロック塀の場合は目地部分に塗布し、乾燥後に上塗仕上材を塗布するという方法が示されている。
さらに特許文献２には、炭素繊維と合成繊維を混合した繊維材料を添加した壁面仕上げ塗材が示されている。
特許文献１および特許文献２によれば、炭素繊維が無機質充填材と共に不織布のような構造を形成し、その集合による補強効果によって、塗り面の引っ張り強さ等の機械的物性が向上し、塗膜の乾燥による痩せ並びにクラックの発生が抑制できる。

しかしながら、特許文献１、２に示される仕上方法であっても、凹部分やブロックの目地部分に充填した塗材には乾燥後に痩せが生じるため、上塗り仕上材の厚みが１ｍｍ以下の塗り厚であれば、その部分に痩せが生じ、凹凸を解消することができない。
従って、上塗り仕上げ材は、粒径２〜３ｍｍの骨材を使用して３ｍｍ程度の塗り厚とするか、あるいは複数回の重ね塗りを行わなければならないものであった。

粒径２〜３ｍｍの大きい骨材を使用した場合、塗膜表面がザラザラとした仕上りとなり、塗り壁独特の滑らかな塗膜を形成することが出来ず、鏝塗りする際に大きい骨材が転がり模様付けの妨げとなっていた。またこのような大きな骨材は、重量が大きいため、作業性の悪化を伴うものであった。
小さな骨材を使用して複数の重ね塗りを行う場合、多彩な模様付けが可能で、塗り壁独特の風合いを出すことが可能だが、平坦な塗膜を得るために何回もの重ね塗りをしなければならず、工期が長期間におよぶという問題があった。

乾燥後の塗膜に痩せが生じる原因の一つとして、塗膜の乾燥スピードが遅いということも重要な因子の一つである。即ち、塗膜の乾燥スピードが遅いということは、多量の水分を含有していることであり、塗布後の塗膜からこれら水分が蒸発することによって、塗膜の痩せが生じる。
従って、塗膜の痩せを抑えるためには、添加する水分と蒸発する水分を低減することが有効である。しかしながら、単に壁材組成物への添加水量を減らしただけでは、鏝等により塗布する際の作業性の悪化を招くものである。

特開２０００−１６０８００号公報 特開２００１−２８８８６９号公報

本発明の目的は、凹凸部を有する壁面、例えば目地部を有するコンクリートブロックの壁面の平滑処理並びに表面仕上げを行うことができ、作業性に優れ、塗膜表面が滑らかで塗り壁独特の風合いを出すことができ、耐クラック性にも優れた壁面用塗材を提供するものである。

本発明者等は、このような事情に鑑み種々の試験を繰り返した結果、粒径が１ｍｍ以下の無機質骨材１００重量部に対し、線径５〜５０μｍ、長さ０．５〜３０ｍｍの繊維を０．２〜１．０重量部、粒径が０．１ｍｍ以下の鉄鋼スラグを１〜１０重量部、樹脂固形分が４０〜５０％の合成樹脂エマルションバインダーを１５〜２０重量部及び水を１５〜２５重量部の割合で添加した壁面用塗材とすることにより、所期の目的を達成することを認め本発明を完遂するに至った。

すなわち本発明の壁面用塗材は、無機質骨材、繊維、鉄鋼スラグ、合成樹脂エマルションバインダー及び水を所定の割合で配合したものなので、乾燥過程において鉄鋼スラグと塗膜内部の水分との水和反応により塗膜内部の水分量が減少すると共に塗膜の乾燥が促進され、塗膜の痩せを抑制することができる。また施工後の塗膜は、繊維が絡み合って均一に分散して不織布のような構造を形成し、それらの繊維同士の補強硬化によって塗膜の引っ張り強度、曲げ強さ、ひび割れ抵抗性、靭性、耐ムービング性などの物性が向上し、塗膜の痩せやクラックを抑制する。

本発明の壁面用塗材によれば、塗膜の痩せを抑えることができるので、コンクリートブロックあるいは目地模様等の凹凸部を有する壁面に塗布しても、塗膜により下地表面の凹凸部を消失することができ、塗膜の乾燥が早いので、施工期間を短縮することができる。また、無機質骨材は粒径が１ｍｍ以下のものを使用しているので、塗膜表面が滑らかで塗り壁独特の風合いのある塗布面を得ることができる。

無機質骨材は、粒径が１ｍｍ以下のものが好ましく使用される。１ｍｍを超えた骨材を配合すると、塗膜表面がザラザラとした仕上りとなり、塗り壁独特の滑らかな塗膜を形成することが出来ず、多彩な模様付けを行うことが出来ない。
さらに、全無機質骨材中の５〜４０重量％の骨材の粒径を０．１ｍｍ以下とすることにより、配合する繊維の分散性を改善すると共に、塗膜の痩せを抑えつつ表面の滑らかな塗膜を得ることができる。

本発明の実施に適する代表的な無機質骨材としては、硅砂、寒水石などが挙げらるが、特に吸水率が３０％以下の吸水量の少ない骨材であれば、種々の骨材を使用することができる。これら無機質骨材は各々単独で用いても、２種以上を混合して用いても構わない。
なお、骨材の吸水率は、ＪＩＳＡ１１１０に準拠して求めた。具体的には、湿潤状態の骨材の表面水を完全に拭い去って表面乾燥飽水状態の重量をＢとし、その骨材を１００〜１１０℃の温度で定重量となるまで乾燥した絶対乾燥状態の重量をＡとし、吸水率は（Ｂ−Ａ）÷Ａ×１００の式により求めた値を吸水率とした。
硅石粉、珪藻土、クレー、タルクなど吸水率の高い無機質骨材の使用は、骨材が吸収する水が多くなるので、塗材に調製する際の添加水量が多くなり、乾燥後における塗膜の体積減少が著しく、目地部の痩せ、もしくは凹凸の原因となるので使用すべきではない。

本発明の実施において使用される繊維として、炭素繊維、合成繊維等が使用される。これら繊維は、無機質骨材１００重量部に対して０．３〜１．０重量部の割合で添加される。繊維の配合量が、１．０重量部を超えると、繊維が鏝にまとわりついて作業性が悪化する。０．３重量部を下回ると、塗膜のクラック発生を抑えることができない。炭素繊維、合成繊維は夫々単独で使用しても構わないが、炭素繊維と合成繊維を併用して配合することにより、炭素繊維の分散性を改善すると共に、黒色の炭素繊維による美観の低下を防止することができる。

炭素繊維としては、ポリアクリルニトリル系あるいはピッチ系のいずれも使用することができ、その大きさは線径５〜５０μｍ、繊維長０．５〜３０ｍｍの範囲にあるものが適している。炭素繊維の太さが５μｍより小さいもの、あるいは繊維長が０．５ｍｍより短いもの用いた場合には、乾燥した塗膜の抗張力が乏しく、塗膜のクラック発生を十分に抑制することができない。このように所定サイズの炭素繊維を所定の割合で配合することにより、塗り付け時に塗材の表面に炭素繊維が存在し、鏝塗り及び鏝すべりが改善され、優れた塗布性能が得られる。
炭素繊維は、カール状の炭素繊維を使用することにより、繊維同士が立体的に絡み合い、塗膜の痩せを少なくし、塗膜強度をアップさせることができる。

合成繊維としては、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維及びレーヨン繊維等が挙げられ、これらの繊維は単独あるいは２種類以上併用しても構わないが、塗布後における塗膜の物性および強度が良好となる点において、ポリエステル繊維、エステル繊維が好適である。

合成繊維の大きさは、線径５〜５０μｍ、繊維長０．５〜３０ｍｍの範囲が好ましく、繊維の太さが５μｍより小さいもの、繊維長が０．５ｍｍより小さいものを用いた場合は、乾燥した塗膜の抗張力が乏しく、塗膜のクラック発生を十分に抑制することができない。一方、繊維の径が５０μｍを超えるものは、均一に分散混合させることが難しく生産性が著しく阻害され、繊維長が３０ｍｍを超える場合は、無機質骨材との配合性が悪くなり、且つ壁面に塗布する際に合成繊維が鏝にまとわりついて、鏝伸び、鏝離れなどの作業性が悪化するので、いずれも好ましくない。

本発明の実施に当たって、炭素繊維と合成繊維を併用する場合の重量配合比は１：４〜４：１の範囲とすべきであり、この範囲を超えて炭素繊維の配合量を多くすると、黒色の斑模様が表出されて塗膜表面の美観が低下し、この範囲を下回った場合には、塗膜の引っ張り強度、曲げ強さ、ひび割れ抵抗性、靭性、耐ムービング性などの物性向上、並びに塗膜の痩せ、クラック発生防止等が期待できない。

本発明の実施において使用される鉄鋼スラグとしては、高炉スラグが好ましく用いられる。高炉スラグは生成方法の違いから徐冷スラグと水砕スラグの２種類に分類されるが、塗り壁や塗料に用いる場合は、粒度の細かい水砕スラグが適しており、粒径が０．１ｍｍ以下のものが好ましく使用される。
従来の壁材を凹凸面に塗布した場合、経時変化に伴い表面水が蒸発し、塗面全体的に痩せが生じ、完全乾燥した時点で凹凸がそのまま塗膜表面に現れることがある。
鉄鋼スラグには水和反応による潜在硬化特性があるため、塗布後に塗膜内部の水分と鉄鋼スラグの水和反応が進み、それによって塗膜内部の硬化が促進され、さらに塗膜の乾燥時間が短縮できるので、塗膜の痩せを抑制することができると共に、工期を短縮するメリットもある。

鉄鋼スラグの配合量は無機質充填材１００重量部に対して、１〜１０重量部が好ましく、より好ましくは３〜５重量部の範囲である。１重量部より少ないと、水和反応による塗膜乾燥促進が期待できず、１０重量部を超えると、塗材の粘度が極端に上昇し鏝滑り等の作業性が低下する。

本発明の実施において使用される代表的なバインダーとしては、酢酸ビニル樹脂系（エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢ビ−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−ベオバ共重合体など）、アクリル樹脂系（アクリル−スチレン共重合体、アクリル−エチレン−酢酸ビニル共重合体など）、ベオバ樹脂系などのエマルションが用いられる。
合成樹脂エマルションバインダーは樹脂固形分を４０〜５０％の範囲とし、無機質骨材１００重量部に対し、１５〜２０重量部の割合で添加される。合成樹脂エマルションバインダーの添加量が、少ないと塗面に所定の強度を付与することができず、逆に添加量が多くなると鏝塗作業における材料の鏝離れが悪くなり作業性が悪化する。

本発明の壁面用塗材を調製する際、無機質骨材１００重量部に対し、水が１５〜２０重量部の割合で添加される。水の添加量は塗布作業性に影響を与えない範囲で、極力抑えるべきであり、この範囲を超えると、塗膜の乾燥に長時間を要し、塗膜の痩せを抑えることができない。

本発明壁面用塗材を用いた化粧方法は、目地部を有するブロック壁面又は凹凸部を有する壁面に、本発明塗材を塗布乾燥して、下地の平滑処理を行った後、表面仕上げを行うものであるが、一般的に使用されている下地調整材を使用して平滑処理を行った後、本発明塗材を用いて表面仕上げを行うこともできる。

本発明の壁面用塗材は、無機質骨材、繊維及び鉄鋼スラグをリボンブレンダーあるいは高速流動式攪拌機を用いてドライ混合し、使用する際にこれに合成樹脂エマルションバインダーと水を加えて均一に混練して調製される。なお、必要に応じて色出しのために使用する顔料などを計量して添加する。

本発明の実施に当り、壁面用塗材を鏝塗りするのに適した粘度とするために水溶性糊料が添加される、水溶性糊料としてはカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどが挙げられ、これらは骨材１００重量部に対し、０．２〜０．５重量部の範囲で添加される。水溶性糊料の配合量が０．５重量部を上回ると、塗材の粘度が極端に上昇し、０．２重量部を下回ると、塗布するのに必要な粘度が得られなくなる。水溶性糊料は、無機質骨材、繊維及び鉄鋼スラグと共にリボンブレンダーあるいは高速流動式攪拌機を用いてドライ混合される。

本発明の実施に当り、必要に応じて顔料、防錆剤、防腐剤、消泡剤、保水剤、アク・シミ止め剤、鏝滑剤等を本発明の効果に影響を与えない範囲で、適宜添加することができる。

以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。なお、本実施例並びに比較例には以下のものを使用した。
・スチレンアクリル系エマルション樹脂
[商品名：ヨドゾール、日本ＮＳＣ製、樹脂固形分４５％]
・炭素繊維
[平均線径１３μｍ、平均繊維長３ｍｍ、商品名：ドナカーボＳ−２１０、大阪ガス製]
・エステル繊維
[平均線径３０μｍ、平均繊維長３ｍｍ、商品名：エステル繊維３ｍｍ、サンヨー化成製]

〔実施例１〕
無機質充填材として、吸水率１０％以下で粒径が０．５〜１．０ｍｍの炭酸カルシウム４４００ｇ、吸水率２０％以下で粒径が０．１〜０．５ｍｍの炭酸カルシウム１７００ｇ、吸水率２０％以下で粒径が０．１〜０．５ｍｍの硅砂１４００ｇ、粒径０．１ｍｍ以下の硅石粉９００ｇ、粒径０．１ｍｍ以下の水砕スラグ４００ｇ、炭素繊維１５ｇ、エステル繊維１５ｇおよびメチルセルロース２５ｇをリボンブレンダーに投入して、2分間攪拌混合し均一組成物として取り出した後、これにスチレンアクリル系エマルション樹脂１５００ｇおよび水１７００ｇを加え、攪拌混合機を用いて均一に混練りして、平滑処理および表面仕上用の塗材を調製した。

この塗材を幅１０ｍｍ、深さ５ｍｍの目地を有するブロック塀に、ブロック塀表面が平滑になるように下塗材を目地部分に埋め、下塗材が乾燥した後、塗り厚２．０ｍｍで表面仕上を行った。３ヶ月経過後に塗面を確認したところ、目地部における痩せは発生していなかった。また、塗膜の表面は、滑らかで塗り壁独特の風合いのあるものであった。

〔実施例２〕
無機質充填材として、主たる粒子の粒径が０．３〜１．０ｍｍの寒水石７５００ｇと、粒径０．３ｍｍ以下の硅石粉９００ｇ、粒径０．１ｍｍ以下の水砕スラグ３００ｇ、炭素繊維１５ｇ、エステル繊維１２ｇおよび、メチルセルロース２５ｇをリボンブレンダーに投入して、２分間攪拌混合し均一組成物として取り出した後、これにスチレンアクリル系エマルション樹脂１５００ｇおよび水１７００ｇを加え、攪拌混合機を用いて均一に混練りして、平滑処理および表面仕上用の塗材を調製した。

この塗材を、実施例１と同様に、幅１０ｍｍ、深さ５ｍｍの目地を有するブロック塀に下地処理、表面仕上を行い、３ヶ月経過後に塗面を確認したところ、目地部における痩せは発生していなかった。また、塗膜の表面は、滑らかで塗り壁独特の風合いのあるものであった。

〔比較例１〕
無機質充填材として、吸水率１０％以下で粒径が０．５〜１．０ｍｍの炭酸カルシウム４４００ｇ、吸水率２０％以下で粒径が０．１〜０．５ｍｍの炭酸カルシウム１７００ｇ、吸水率２０％以下で粒径が０．１〜０．５ｍｍの硅砂１４００ｇ、粒径０．１ｍｍ以下の硅石粉９００ｇ、炭素繊維１５ｇ、エステル繊維１５ｇおよび、メチルセルロース２５ｇ、をリボンブレンダーに投入して、２分間攪拌混合し均一組成物として取り出した後、これにスチレンアクリル系エマルション樹脂１５００ｇおよび水１７００ｇを加え、攪拌混合機を用いて均一に混練りして、平滑処理および表面仕上用の塗材を調製した。

この塗材を、実施例１と同様に、幅１０ｍｍ、深さ５ｍｍの目地を有するブロック塀に下地処理、表面仕上を行い、３ヶ月経過後に塗面を確認したところ、他の塗布面と比較して目地部に最大１ｍｍの痩せが生じていた。

〔比較例２〕
無機質充填材として、粒径０．３〜１．０ｍｍの寒水石７５００ｇと、粒径０．３ｍｍ以下の硅砂９００ｇと、メチルセルロース２５ｇ、粒径０．１ｍｍ以下の水砕スラグ４００ｇをリボンブレンダーに投入して、２分間攪拌混合し均一組成物として取り出した後、これにスチレンアクリル系エマルション樹脂１５００ｇ、および水１７００ｇを加え、攪拌混合機を用いて均一に混練りして、平滑処理および表面仕上用の塗材を調製した。

この塗材を、実施例１と同様に、幅１０ｍｍ、深さ５ｍｍの目地を有するブロック塀に下地処理、表面仕上を行い、３ヶ月経過後に塗面を確認したところ、他の塗布面と比較して目地部に最大１ｍｍの痩せが生じており、さらに、局部的に細かいクラックが発生していた。

実施例１と比較例１で調製した塗材をそれぞれ塗り厚２ｍｍで大きさ３００×３００ｍｍの石膏スレートフレキシブル板に塗布し試験片を作成した。試験片を気温２０℃、湿度５５％の条件下で２４時間乾燥した後、２３℃の水中に２４時間浸漬した。その結果、実施例１の試験片は塗膜に浮きや剥がれが生じなかったが、比較例１の試験片は、塗膜に浮きや剥がれが生じた。
このような現象は、実施例１の鉄鋼スラグを配合した塗膜は完全に乾燥し硬化していたが、比較例１の鉄鋼スラグを入れなかった塗膜は、内部が充分に乾燥しておらず、塗膜が未硬化であったことに起因するものと思われる。

Claims (1)

1. 粒径が１ｍｍ以下の無機質骨材１００重量部に対し、線径５〜５０μｍ、長さ０．５〜３０ｍｍの繊維を０．２〜１．０重量部、粒径が０．１ｍｍ以下の鉄鋼スラグを１〜１０重量部、樹脂固形分が４０〜５０％の合成樹脂エマルションバインダーを１５〜２０重量部及び水を１５〜２５重量部の割合で添加したことを特徴とする壁面用塗材