JP5517809B2 - 壁塗材原料 - Google Patents

Description

本発明は、多孔質骨材を含有し、物質吸着性を有する壁塗材を製造するために使用される壁塗材原料に関する。

大谷石は、建造物の壁材として使用されているが、製品加工時に大量の加工屑が発生してしまう。従来では、大谷石の加工屑は、廃棄されていたが、特許文献１又は２に示されるように、大谷石の加工屑を結合剤で固めて、壁塗材として使用する方法が提案されている。大谷石はゼオライトを大量に含み、このゼオライトの微細孔には物質吸着性があることから、住宅内壁面に大谷石粉砕物を含有する壁塗材を塗布した場合には、吸湿やシックハウスの原因となるホルムアルデヒド等の化学物質の吸着が期待されている。なお、壁塗材の吸湿性能が高い場合には、乾燥時に壁塗材から水分が十分に放出されるので、調湿性能も高い。

特許文献１には、壁面への付着力が強い結合剤を使用すると、結合剤塗膜が大谷石粉砕物粒子を被覆して大谷石に含まれるゼオライトのガス吸着機能を損なってしまうという従来の問題点が記載されている。そこで、特許文献１に記載の発明は、結合剤としてアクリル酸エステル・メタクリル酸エステル共重合樹脂を使用することにより、大谷石粉砕物に対して、結合剤の使用量を少なくし、大谷石粉砕物が表面に露出されるようにして物質吸着性を高めている。

特許文献２には、結合剤に、透湿付与剤を含有させることにより、結合剤に透湿性を持たせ、多孔質骨材への水分やホルムアルデヒドの侵入を容易とし、壁塗材の吸湿性を向上させる技術が提案されている。

特開２００８−２６１１１３号公報 特開２００８−１３８１６７号公報

しかしながら、特許文献１に示される方法で壁塗材を生成すると、コテのび及びコテ離れ悪いことから施工性が悪く、壁塗材として使用することが困難であるという問題があった。

また、特許文献２に示される結合剤を使用して、壁塗材を生成した場合であっても、実際には十分な物質吸着性が得られないという問題があった。
本発明は、上記問題を解決し、施工性が悪化することなく物質吸着性の高い多孔質骨材の壁塗材原料を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、
多孔質骨材を含有し、加水により壁塗材が製造される壁塗材原料であって、
多孔質骨材は２５〜２０００μｍの粒径の大谷石粉砕物の混合物であり、透湿性結合主剤、増粘剤、補強繊維、消泡剤を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
消泡剤は、界面活性剤であり、
多孔質骨材が１００質量部に対して、
透湿性結合主剤は５〜４０質量部、
消泡剤は０．０１〜１質量部であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、
多孔質骨材を含有し、加水により壁塗材が製造される壁塗材原料であって、
多孔質骨材は２５〜２０００μｍの粒径の大谷石粉砕物の混合物であり、透湿性結合主剤、増粘剤、補強繊維、消泡剤を有することを特徴とする。
これにより、消泡剤により、加水・混練時の気泡の発生が抑止され、壁塗材内への気泡の混入が抑止され、単位体積中の多孔質骨材が増加し、製造された壁塗材の物質吸着性が向上する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
消泡剤は、界面活性剤であり、
多孔質骨材が１００質量部に対して、
透湿性結合主剤は５〜４０質量部、
消泡剤は０．０１〜１質量部であることを特徴とする。
これにより、壁塗材混練時の消泡効果を十分に得つつ、混練時の壁塗材の粘度の低下が抑止され、壁塗材乾燥時のクラックの発生が防止され、結合剤の硬化の阻害が抑止される。

起泡剤を混入させた壁塗材の空気量と吸湿量との関係を示したグラフである。 消泡剤を混入させた壁塗材の消泡率と吸湿量との関係を示したグラフである。

（結合剤に微細な空気泡を導入した壁塗材試験の説明）
本発明に先立ち、本発明の発明者は、結合剤が多孔質骨材表面を覆ってしまうため、壁塗材の物質吸着性が悪化してしまうと考え、結合剤に起泡剤を添加し、結合剤に微細な空気泡を導入することで、多孔質骨材表面が結合剤で完全に覆われない構造を創出し、下記試験を実施した。

下表１に示される配合で、大谷石の粉粒物、アクリル系樹脂である結合主剤、ポリエチレン繊維材、メチルセルロースを混合したものに水を加え混練した壁塗材を基準として、空気量ごとの吸湿性試験を行った。

吸湿性を有さないガリバニウム鋼板を基板とし、基板上に試験対象の壁塗材を、内寸８０×１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの型枠を用いて、一定嵩になるように塗工したものを、固化後１週間以上養生し、試験体とした。

起泡剤が添加されていない壁塗材の密度を測定し、これを空気量０％の基準密度とした。起泡剤の添加量を段階的に増加させた壁塗材を生成し、養生後の密度を測定し、表２に示されるように、基準密度との比較から、壁塗材の空気量を推定した。

試験体を、熱風循環型乾燥器で２４時間乾燥して、質量を測定しＷ１とした。
次に、密閉容器の底に硫酸カリウム飽和水溶液を張り、高湿度状況（溶液温度２０℃のとき、平衡状態での相対湿度９７．６±０．６％ＲＨ）に保った容器中に乾燥した試験体を静置して、一定時間経過後に質量を測定し、Ｗ２とした。
Ｗ２からＷ１を引いた質量Ｗを、吸湿量とした。

図１に示されるように、当初の予測に反し、壁塗材中の空気量が増加するにつれて、壁塗材の吸湿量が減少した。これは、以下のような理由が考えられる。
（１）壁塗材中の空気量が増加すると、多孔質骨材量が減るため、多孔質骨材での吸湿量が減少したものと考えられる。
（２）試験前に仮説として立てていた、結合剤の奥に埋もれた骨材は、吸着材として機能しないという仮説は間違いであると考えられる。つまり、結合主剤の種類によっては、一定の透湿性があり、樹脂に埋もれた多孔質骨材も吸着材として機能していると考えられる。

（本発明に用いる多孔質骨材の壁塗材用結合剤）
上記した知見に基づいて、本発明の発明者は、壁塗材用結合剤に消泡剤を添加することにより、壁塗材中に混入する気泡を除去させ、単位体積中の多孔質骨材を増加させ、吸湿機能の改質を図ることを見いだした。表３に、多孔質骨材１００質量部及び水３０〜５０質量部（本実施形態では４４質量部）と混練する本発明に用いる多孔質骨材の壁塗材用結合剤の構成を示す。

本実施形態では、多孔質骨材は、大谷石粉砕物であり、２５〜２０００μｍの粒径の大谷石粉砕物の混合物である。もし、２５μｍより小さい粒径のみの多孔質骨材が構成されている場合には、壁塗材が乾燥した際にクラックが入る恐れがある。また、２０００μｍ以上の粒径の多孔質骨材が含まれている場合には、壁に塗布する際の粘りが低下し、コテのび及びコテ離れが悪化し、施工性が悪化してしまう。また、２０００μｍ以上の粒径の多孔質骨材が含まれている場合には、壁面に壁塗材を薄塗りした際に、多孔質骨材が表面に現れ、見栄えが悪くなってしまう。そこで、本実施形態では、多孔質骨材を、２５〜２０００μｍの粒径の多孔質骨材の混合物で構成することにした。

本実施形態では、透湿性結合主剤として、透湿性を有するアクリル系再乳化型粉末樹脂や酢酸ビニル系再乳化型粉末樹脂等の再乳化型粉末樹脂を使用している。或いは、透湿性を有するアクリル系エマルジョン樹脂や酢酸ビニル系エマルジョン樹脂等のエマルジョン樹脂を使用しても差し支えない。このように、透湿性結合主剤として、再乳化型粉末樹脂やエマルジョン樹脂を使用することが、透湿性結合主剤に優れた透湿性を持たせる点で好ましい。
本実施形態では、多孔質骨材１００質量部に対して、透湿性結合主剤を５〜４０質量部にしている。多孔質骨材１００質量部に対して、透湿性結合主剤が５質量部よりも少ない場合には、多孔質骨材を十分に結合させることができない。
一方で、多孔質骨材１００質量部に対して、透湿性結合主剤が４０質量部よりも多い場合には、相対的に多孔質骨材の分量が減少し、壁塗材の物質吸着性が低下してしまう。

本実施形態では、増粘剤には、保水性に優れるメチルセルロースを使用している。なお、増粘剤として、米糊、海草糊、樹脂系糊料を使用しても差し支えない。増粘剤は、壁面に壁塗材を塗布する際の垂れを防止する役割がある。

補強繊維は、壁塗材塗布時の垂れを防止し、壁塗材乾燥時の収縮を妨げ、クラックの発生を防止するためのものである。本実施形態では、補強繊維として、ポリエチレン繊維を使用している。ポリエチレン繊維を補強繊維として使用すると、混練時の補強繊維同士の絡まりが防止され、また、補強繊維の毛羽立ちが防止される。なお、補強繊維として、ガラス繊維、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の高分子繊維、藁発酵繊維や麻等の植物性繊維を使用しても差し支えない。

本実施形態では、消泡剤として、界面活性剤を使用している。本実施形態で使用される界面活性剤は、カチオン界面活性剤である。なお、界面活性剤には、高級アルコールに、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドを付加させたものや、アニオン系、ノニオン系界面活性剤が含まれる。なお、消泡剤として、シリコンオイルを使用しても差し支えない。また、高級アルコールやエステル等の消泡成分を水に乳化分散させた消泡剤であっても差し支えない。消泡剤として界面活性剤を使用する場合において、透湿性結合主剤が５〜４０質量部に対して、消泡剤は０．０１〜１質量部である。透湿性結合主剤が５〜４０質量部に対して、消泡剤が０．０１質量部よりも少ない場合には、十分な消泡効果が得られない。一方で、透湿性結合主剤が５〜４０質量部に対して、消泡剤の配合比が、１質量部よりも多い場合には、これ以上消泡効果が得られないにも関わらず、無駄に壁塗材中に消泡剤が含有されることとなり、混練時の壁塗材の粘度が低下し、壁塗材の混練が困難となったり、壁塗材の乾燥時にクラックが入り易くなったり、結合剤が硬化し難くなったりしてしまう。

次に、消泡剤を混入させた壁塗材の吸湿試験について説明する。２５〜２０００μｍの粒径の大谷石粉砕物の混合物１００質量部、アクリル系再乳化型粉末樹脂９質量部、メチルセルロース０．１８質量部、ポリエチレン繊維材０．１８質量部、水４４質量部を混練した壁塗材を基準として、この壁塗材に、消泡剤として界面活性剤を、分量を可変させて添加し、下表４に示されるような消泡率の試験体を生成した。なお、消泡剤を添加しない壁塗材（試験体番号１）を、ハンドミキサーで混練したものを、消泡率０％とした。これに、消泡剤を分量を可変させて添加して気泡を消し、密度の増加分を消泡率とした。

吸湿性を有さないガリバニウム鋼板を基板とし、基板上に試験対象の壁塗材を、内寸８０×１００ｍｍ、厚さ２ｍｍの型枠を用いて、一定嵩になるように塗工したものを、固化後１週間以上養生し、試験体とした。
試験体を、熱風循環型乾燥器で２４時間乾燥して、質量を測定しＷ１とした。
次に、密閉容器の底に硫酸カリウム飽和水溶液を張り、高湿度状況（溶液温度２０℃のとき、平衡状態での相対湿度９７．６±０．６％ＲＨ）に保った容器中に乾燥した試験体を静置して、一定時間経過後に質量を測定し、Ｗ２とした。
Ｗ２からＷ１を引いた質量Ｗを、吸湿量とした。

図２に示されるように、消泡率が高い試験体程、吸湿量が高かった。これは、壁塗材用結合剤に消泡剤が添加されているので、加水・混練時の気泡の発生が抑止され、壁塗材内への気泡の混入が抑止され、壁塗材単位体積中の多孔質骨材が増加し、製造された壁塗材の吸湿機能が向上するからである。また本発明では、多孔質骨材を結合させる結合材として、透湿性に優れた透湿性結合主剤を使用しているので、多孔質骨材が表面に露出していなくても、水分が透湿性結合主剤内を浸透し、多孔質骨材内へ浸透する。多孔質骨材に大谷石粉砕物を使用し、消泡剤が添加された結合剤により製造された壁塗材（消泡率３７％）の吸湿性は、従来の珪藻土壁塗材の２倍という高い値を示した。なお、吸湿性が高いということは、空気を快適な湿度に保つことに寄与し、また、ホルムアルデヒド等の化学物質の物質吸着性が高いことを意味している。

以上説明した実施形態では、透湿性結合主剤として、アクリル系樹脂の再乳化型粉末樹脂を使用しているが、これらの他、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、或いは、これらの共重合体の再乳化型粉末樹脂やエマルジョン樹脂等の樹脂系透湿性結合主剤、漆喰、石膏等の無機系透湿性結合主剤、海草糊等の透湿性結合主剤を使用しても差し支えない。
以上説明した実施形態では、多孔質骨材として、大谷石粉砕物を使用しているが、これに限定されず、多孔質骨材として物質吸着性を有する、珪藻砂、シリカゲル、二酸化珪素、ゼオライト、木炭等の物質吸着性を有する材料を使用した実施形態にも、本発明の技術的思想が適用可能なことは言うまでもない。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う多孔質骨材の壁塗材用結合剤、壁塗材原料、及び、壁塗材製造方法もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

Claims (2)

1. 多孔質骨材を含有し、加水により壁塗材が製造される壁塗材原料であって、
   多孔質骨材は２５〜２０００μｍの粒径の大谷石粉砕物の混合物であり、透湿性結合主剤、増粘剤、補強繊維、消泡剤を有することを特徴とする壁塗材原料。
2. 消泡剤は、界面活性剤であり、
   多孔質骨材が１００質量部に対して、
   透湿性結合主剤は５〜４０質量部、
   消泡剤は０．０１〜１質量部であることを特徴とする請求項１に記載の壁塗材原料。