JP6866377B2

JP6866377B2 - ペースト状充填材料のための組成物、ペースト状充填材、及びペースト状充填材料を作製するための方法

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Publication number: JP6866377B2
Application number: JP2018532220A
Authority: JP
Inventors: ノルベルトウィングス、
Original assignee: クナウフギプスカーゲー
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2036-06-23
Also published as: AU2016378079B2; MX2018006366A; AU2016378079A1; EP3393994A1; WO2017108145A1; JP2019507200A; LT3393994T; EP3393994B1; CA3008677A1; US20190002346A1

Description

本発明は、各独立請求項のペースト状充填材料のための組成物、ペースト状充填材、及びペースト状充填材料を作製するための方法に関する。

先行技術では、継ぎ目を充填するための充填材として、又は凹凸を平滑化する目的で、及びその上に塗布されることになる別の層のためのプライマー層としてさらに機能する目的で、壁などの表面に塗布するための充填材として、基本的に２つの種類が知られている。

すなわち、一方は、粉末状充填材であり、他方は、ペースト状充填材である。ペースト状充填材は、そのままの状態ですぐに使用できるという利点を有する一方で、粉末状充填材は、使用前に水と混合する必要がある。ペースト状充填材は、その加工特性に変化又は劣化を起こすことなく、何ヶ月間も保存可能である必要がある。

ポリマー結合剤、例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン酢酸ビニル、ポリアクリレート、及び／又はポリビニルアルコールが、水性分散体として、又は再分散可能な粉末として用いられる。前記結合剤は、前記充填材料の成分を結合し、前記充填材を、壁又は類似物のような基材に接着結合する機能を有する。

通常は鉱物由来である塊状及び層状材料の充填材粒子が用いられる。充填材粒子は、コーティングの骨組み又は骨格を形成し、したがって、充填材料の添加量に応じて、層厚さ及び沈降特性（sink characteristics）に寄与する。主な鉱物系充填材料は、天然の炭酸カルシウム、又は炭酸カルシウムマグネシウム（ドロマイト）である。

添加剤としては、増粘剤及び殺生物剤が通常用いられる。増粘剤は、ペースト状充填材の粘度を一定に維持する効果を有し、且つ最大１年間まで期間にわたって保存した場合に一定の加工性を確保する、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロースなどのセルロース系添加剤であってもよい。

殺生物剤は、細菌による汚染を防止する目的で添加され、最終的には、真菌の蔓延を防止するために、殺真菌剤が添加される。

大部分のペースト状充填材料は、手作業で、例えば、コテによって塗布される。必要であれば、加工性を容易にし、改善するために、充填材料を使用している作業者によって水が添加される。

化学的建築製品の加工に関して機械化が進みつつある中で、加工用機械で使用することができるペースト状充填材料が開発されてきた。具体的には、３ｍｍまでの層厚さで表面に塗布することができ、且つ、例えば壁塗装又は壁紙としてさらに続いて塗布される層のための基材として作用するスプレー充填材料が開発されてきた。

しかし、先行技術から公知である鉱物系のスプレー充填材は、以下の欠点を有する：ペースト状材料をスプレーによって塗布する場合、通常、「エアレス塗布法」として知られる液圧噴霧の方法が用いられる。エアレス塗布における重要要件は、均質なペースト状材料が、スプレーの過程でスプレー装置及びスプレーノズルを通して移動される場合、せん断応力の低下を必要とすることである。したがって、ペースト状スプレー充填材は、表面又は継ぎ目に塗布される前に、ずり流動化（shear thinning）をもたらす機械的均質化によって適切に調製される必要がある。このさらなる手順により、総加工時間が著しく増加する。

さらに、先行技術から公知のペースト状スプレー充填材、及びプラスター材料において、通常、機械的作業性を確保する目的で、有機成分が組み込まれる。しかし、有機成分の使用は、通常、放出物及び有害臭を伴い、そのため、そのような製品の屋内塗布のための使用は制限される。さらに、有機成分は、燃焼挙動という点で危険である。

ペースト状スプレー充填材は、例えば装飾コーティングなどのさらなるコーティングのための均質な表面が得られるように、表面の凹凸を平らにするために用いられる。機械的スプレー装置での使用に極めて良好に適する多くのペースト状充填材は、この補正機能を提供することができずに追加の加工工程が必要となるか、又は臭気及び放出物、若しくは不良な燃焼挙動に関する上述した欠点を伴う。

米国特許第６，５４５，０６６号に記載されるように、特に、軽量ペースト状充填材は、最終製品の比重を低下させるために、マイクロパーライトなどの球状シリケート製品を含有し、前記製品の表面積歩留まり（surface area yield）を増大させる。軽量ペースト状充填材は、製造後数日から数週間で（後）増粘を起こす傾向にあり、且つ保存中に気泡を発生させる傾向がある。気泡の発生及び増粘は、機械塗布時に、特に、「エアレス塗布法」の場合に問題を引き起こす。

そして、軽量ペースト状充填材料が、後続の装飾コーティングのための基材層として用いられる場合、非常に高い明度及び高い乾燥能を有する製品を用いる必要がある。

したがって、本発明の目的は、容易に機械加工を行うことができ、良好な耐クラック性及び耐収縮性を提供し、且つ材料保存時に低い増粘傾向しか示さない軽量ペースト状充填材料のための組成物を提供することである。また、本発明の目的は、対応する軽量ペースト状充填材料、及びそのような軽量ペースト状充填材料を製造するための方法を提供することである。

この目的は、有機結合剤、充填材、パーライト、及び添加剤を含むペースト状充填材料の組成物によって解決される。前記パーライトは、両親媒性コーティングを有する。本発明の好ましい実施形態は、それぞれの従属請求項で定められる。

ペースト状充填材料の本発明の実施形態における層状充填材粒子のカードハウス構造を示す図である。本発明のペースト状充填材及び現行技術のペースト状充填材の例の作製後２４時間での粘度上昇の比較を示す。

本発明の組成物は、いかなる追加の加工又は前調製工程も行うことなく、特にエアレススプレー塗布で用いることができる軽量ペースト状充填材を提供する。そのようなペースト状充填材は、容易に手作業で加工することができ、良好な耐クラック性及び耐収縮性を提供する。加えて、液体炭化水素、修飾脂肪酸誘導体、非イオン性乳化剤、及びシリコーン油の混合物から成る添加剤が用いられる場合、長期間にわたる充填材の非常に優れた作業性が確保される。この添加剤の脂肪族炭化水素成分は、消泡／ガス抜き効果を有する。それによって、充填材料の保存中に発生する気泡が除去される。

パーライトの両親媒性コーティングは、高多孔性のパーライトの水必要量を低下させ、したがって、後増粘を最小限に抑えると同時に、ペースト状充填材料のレオロジー特性を一定に維持する。コーティングの疎水性部分は、ペースト状充填材の脂肪族構成成分と相互作用を起こし、多孔性パーライトの水必要量を低下させ、したがって、後増粘を低減させる。コーティングの親水性部分は、充填材の極性構成成分と相互作用を起こし、材料の均質性を促進、すなわち、保存中に個々の構成成分が分離することを防止する。

好ましい組成物は、さらに、液体炭化水素、修飾脂肪成分、特に修飾脂肪酸誘導体、非イオン性乳化剤、及びシリコーン油の混合物から成る添加剤を０．１〜０．５重量％含む。本明細書で与えられる量はすべて特に断りのない限り、充填材料のペーストでの濃度を意味し、すなわち、水の量を含む。

前記脂肪族炭化水素は、スプレー可能充填材料の流動特性を改善する。これにより、塗布前に前記材料を機械的にホモジナイズすることなく、例えばエアレス法などの連続的な材料の輸送の実施のためのせん断応力の低下が可能となる。前記材料が表面に存在すると、せん断応力は再度上昇し、それによって、比較的高い塗布厚さを実現することが可能となる。

本発明の好ましい実施形態によると、前記液体炭化水素は、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは５〜１５である）を有する飽和炭化水素、５員環及び／又は６員環から成り一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ（ｎは５又は６である）を有するシクロアルカン、及びこれらの混合物から成る群から選択される。前記飽和炭化水素は、直鎖状炭素鎖若しくは分岐鎖状炭素鎖、又は両方を含む。

好ましくは、前記修飾脂肪酸化合物は、脂肪酸エステル、脂肪族アルコール（fatty alcohol）、アルコキシレート、ポリグリコール−エーテル、脂肪酸、及びこれらの混合物から成る群から選択される。

前記非イオン性乳化剤としては、脂肪族アルコール（fatty alcohol）、セチルアルコール、ステアリルアルコール、セトステアリルアルコール、オレイルアルコール、及びこれらの混合物から成る群から選択される化合物が有利に用いられ得る。

前記シリコーン油は、好ましくは、シリコーン原子と酸素原子が交互となっており有機側鎖を有する液体重合シロキサンから成る群から選択される。前記側鎖は、好ましくは、アルキル基及びフェニル基、並びにこれらの混合物を有する。四価のシリコーン中心に結合している。

本発明によると、物理乾燥性ペースト状充填材料のための組成物では、前記有機結合剤は、ポリエチレン酢酸ビニル、ポリアクリレート、及びポリビニルアルコールから成る群、並びにこれらのいずれかの組み合わせから選択され得るポリマー結合剤である。

前記ポリマー結合剤は、水性分散体又は再分散可能粉末として、前記組成物に添加され得る。好ましくは、前記ポリマー結合剤は、０．５〜６重量％の量で含有される。

本発明の好ましい実施形態によると、前記充填材は、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、硫酸カルシウム、及び層状ケイ素質材料から成る群、並びにこれらのいずれかの組み合わせから選択される。

好ましくは、前記組成物は、１０〜７０重量％の前記充填材を含む。４０〜７０重量％の量が特に好ましい。

また、前記層状ケイ素質材料がイライト群のカオリンを含むことも有利である。特に好ましくは、カオリン及び球状カルシウムアルミニウムシリケートが、１：２の比で前記組成物中に含まれる。前記層状ケイ素質材料は、好ましくは、プレートレット形状を示す。

本発明の別の好ましい実施形態では、前記組成物は、０．２〜１０重量％のパリゴルスカイトを含む。パリゴルスカイトは、特に平坦で均質な表面構造を有する。さらに、又は加えて、前記組成物は、前記パリゴルスカイトと同じ範囲の量で、マイカ、特には、ムスコバイトを含んでよい。

前記組成物は、前記軽量ペースト状充填材料を提供するために重量を低減するための、パーライトを含む。

本発明の好ましい実施形態によると、前記パーライトは、粒子サイズＤ９８が２００μｍ未満であり、好ましくは、１００μｍ未満である微粉化膨張パーライトである。平均粒子サイズは、粒界の直線切片を平均することによって特定される。特に、平均粒子サイズＤ５０は、２０〜８０μｍであり、好ましくは、４０〜５０μｍである。

前記組成物は、２〜４０重量％のパーライトを含んでよい。好ましくは、前記組成物は、２〜１０重量％の、特には、両親媒性コーティングでコーティングされた、微粉化膨張パーライトを含む。特に好ましくは、前記組成物は、３〜８重量％の前記微粉化膨張パーライトを含む。

前記パーライトの両親媒性コーティングは、好ましくは、アルコキシ修飾アルキルシリコーン樹脂、特に、アミノアルキル置換された、式（Ｃ_２Ｈ_６ＯＳｉ）_ｎのポリジメチルシロキサン（ｎは好ましくは３０〜３００である）を含む。

本発明のなおさらに好ましい実施形態によると、前記組成物は、さらに、修飾セルロース及び殺生物剤を添加剤として含む。

前記修飾セルロースは、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びヒドロキシエチルセルロースから成る群から選択されてもよい。さらに、前記組成物が、０．１〜０．９重量％のヒドロキシプロピルメチルセルロース及び／又はヒドロキシエチルセルロースを含むことが好ましい。

前記組成物に添加される殺生物剤は、２−メチル−２Ｈ−イソチアゾリン−３−オン（ＭＩＴ）及び１，２−ベンズイソチアゾール−３（２Ｈ）−オン（ＢＩＴ）をベースとする。前記組成物は、好ましくは、０．１〜２重量％の殺生物剤を含む。

前記組成物は、さらに、デンプンを添加剤として含んでいてもよい。修飾デンプンが好ましく、特に、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１Ｏ（ｎは２〜５である）を有するアルキレンオキシドで修飾されたデンプンエーテルが好ましい。前記デンプンは、０〜０．４重量％の量で前記組成物中に含有される。

さらに、前記組成物は、例えば乾燥品の研磨によって発生するダストを低減するのに有効であるポリエチレングリコールを含んでもよい。この化合物は、前記ペースト状組成物の０〜１．５重量％の範囲で含有されていてもよい。

前記ペースト状充填材は、好ましくは、２０〜６０重量％の量で水を含む。

本発明によると、上記で特定される組成物から作製されるペースト状充填材、特に、物理乾燥性スプレー充填材も提供される。本発明の充填材により、その組成物に関連して上記で既に述べた利点が提供される。

好ましくは、前記ペースト状充填材の比重は、１．２ｋｇ／ｌ未満である。特に好ましくは、比重は、１ｋｇ／ｌ未満である。このペースト状充填材は、軽量ペースト状充填材と見なされる。

本発明のさらに好ましい実施形態によると、塗布直後の１〜３ｍｍの層厚さは、乾燥後、６５％〜８０％までの層厚さに収縮することになる。

本発明はまた、ペースト状充填材を作製するための、特に、上記で特定された通りの軽量でもあるペースト状充填材を作製するための方法も提供する。前記方法は、２段階プロセスに基づいており、第一の工程では、乾燥成分がホモジナイズされ、第二の工程では、前記ホモジナイズされた乾燥成分が、水性成分又は水希釈可能成分に添加される。前記乾燥成分は、充填材、パーライト、並びに所望に応じて他の乾燥添加剤及び／又は乾燥結合剤を含む。前記パーライトは、両親媒性コーティングを有する。

前記水性成分又は水希釈可能成分は、液体炭化水素、修飾脂肪酸誘導体、非イオン性乳化剤、及びシリコーン油の混合物から成る添加剤、並びに所望に応じて他の液体添加剤及び／又は液体結合剤を含んでいてもよい。本発明の方法によって、上述した利点を有するペースト状充填材を提供することができる。

好ましくは、前記２段階プロセスの前記第一及び第二の工程は、加工時間の８０％超にわたって並行して行われてもよい。したがって、前記並行加工によって、加工時間が節約されるため、前記方法がより経済的となる。

得られたペースト状充填材は、一般的に、現行技術から公知のいずれの方法によって塗布されてもよく、例えば、機械工具の補助による、又は機械加工による。機械加工が好ましい。

本発明のさらなる詳細事項及び特徴は、図面と関連する以下の記述から明らかとなるであろう。

図１は、カードハウス構造の図を示す。カオリンが板状の形態を有することから、電荷分布に起因して、前記プレートレットによってカードハウス構造が形成されて、コーティングされる表面にある欠陥部位を平らにし、及び基材から充填材料が滑り落ちることなく、高い塗布層厚さに到達することができる。

表１は、微粉化膨張パーライトを含むが、両親媒性コーティングを有しないパーライトを用いた現行技術の試料２の比較を示す。試料１は、本発明の実施形態であり、両親媒性コーティングを有する微粉化膨張パーライトを含む。

本発明の組成を有する軽量ペースト状スプレー可能充填材料は、高せん断速度でも依然として比較的低いせん断応力を有する均質な物質を提供する。

図２は、表１の試料２の現行技術のペースト状充填材、及び表１の試料１としての本発明のペースト状充填材組成物の粘度上昇（作製後２４時間と作製直後との粘度の相違）を示す。粘度の相違で示される後増粘は、現行技術のペースト状充填材と比較して、本発明のペースト状充填材では約１／３に低減されている。本発明のペースト状充填材及び現行技術のペースト状充填材は、いずれも微粉化膨張パーライトを含む。本発明の充填材で用いられるパーライトは両親媒性コーティングで処理されているが、現行技術の充填材で用いられるパーライトには、両親媒性コーティングは見られない。

両親媒性コーティングは、アミノ−アルキル官能化ポリジメチルシロキサンを含むシリコーンマイクロエマルジョンによって実現した。

本発明の各軽量ペースト状充填材料は、高せん断速度でも依然として比較的低いせん断応力を有する。このことにより、効率的なスプレー塗布性能のための連続的な材料の流動が可能となる。
本発明の態様は以下も含む。
＜１＞有機結合剤、充填材、パーライト、及び添加剤を含み、前記パーライトは両親媒性コーティングを有する、ペースト状充填材料（１）のための組成物。
＜２＞前記充填材が、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、硫酸カルシウム、及び層状ケイ素質材料から成る群、又はこれらのいずれかの組み合わせから選択される、＜１＞に記載の組成物。
＜３＞前記層状ケイ素質材料が、イライト群のカオリンを含む、＜２＞に記載の組成物。
＜４＞前記組成物が、０．２〜１０重量％、好ましくは１〜４重量％のパリゴルスカイトを含む、＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜５＞前記組成物が、２〜４０重量％のパーライト、特に、粒子サイズｄ９８が２００μｍ未満である微粉化膨張パーライトを含む、＜４＞に記載の組成物。
＜６＞前記両親媒性コーティングが、アルコキシ修飾アルキルシリコーン樹脂、特に、アミノアルキル置換された、式（Ｃ_２Ｈ_６ＯＳｉ）_ｎのポリジメチルシロキサン（ｎは３０〜３００である）を含む、＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜７＞前記組成物がさらに、液体炭化水素、修飾脂肪酸誘導体、非イオン性乳化剤、及びシリコーン油の混合物から成る添加剤を０．１〜０．５重量％含む、＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜８＞前記液体炭化水素が、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは５〜１５である）を有し直鎖状炭素鎖又は分岐鎖状炭素鎖を有する飽和炭化水素、５員環及び６員環から成り一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎを有するシクロアルカン、並びにこれらの混合物から成る群から選択される、＜７＞に記載の組成物。
＜９＞前記修飾脂肪酸化合物が、脂肪酸エステル、脂肪族アルコール（fatty alcohol）、アルコキシレート、ポリグリコール−エーテル、脂肪酸、及びこれらの混合物から成る群から選択される、＜７＞又は＜８＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜１０＞前記非イオン性乳化剤が、脂肪族アルコール（fatty alcohol）、セチルアルコール、ステアリルアルコール、セトステアリルアルコール、オレイルアルコール、及びこれらの混合物から成る群から選択される、＜７＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜１１＞前記シリコーン油が、シリコーン原子と酸素原子が交互となっており有機側鎖を有する液体重合シロキサンから成る群から選択され、前記側鎖は、アルキル基及びフェニル基、並びにこれらの混合物を有する、四価のシリコーン中心に結合している、＜７＞〜＜１０＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜１２＞前記組成物が、添加剤として、修飾セルロース、デンプン、殺生物剤、又は殺真菌剤をさらに含む、＜１＞〜＜１１＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜１３＞前記デンプンが修飾デンプンであり、特に、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１Ｏ（ｎは２〜５である）を有するアルキレンオキシドで修飾されたデンプンエーテルである、＜１２＞〜＜１４＞のいずれか１つに記載の組成物。
＜１４＞＜１＞〜＜１３＞のいずれか１つに記載の組成物から作製されるペースト状充填材、特に、物理乾燥性スプレー充填材。
＜１５＞＜１４＞に記載のペースト状充填材を作製するための方法であって、前記方法は、２段階プロセスに基づいており、第一の工程では、乾燥成分がホモジナイズされ、第二の工程では、前記ホモジナイズされた乾燥成分が、水性又は水希釈可能成分に添加される、方法。

Claims

有機結合剤、充填材、パーライト、及び添加剤を含み、前記パーライトは両親媒性コーティングを有し、前記両親媒性コーティングが、アルコキシ修飾され、アミノアルキル置換された、式（Ｃ_２Ｈ_６ＯＳｉ）_ｎのポリジメチルシロキサン（ｎは３０〜３００である）を含む、ペースト状充填材料のための組成物。
前記充填材が、炭酸カルシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、硫酸カルシウム、及び層状ケイ素質材料から成る群、又はこれらの任意の組み合わせから選択される、請求項１に記載の組成物。
前記層状ケイ素質材料が、イライト群のカオリンを含む、請求項２に記載の組成物。
前記組成物が、０．２〜１０重量％のパリゴルスカイトを含む、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の組成物。
前記組成物が、１〜４重量％のパリゴルスカイトを含む、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の組成物。
前記組成物が、２〜４０重量％の前記パーライトを含む、請求項４又は請求項５に記載の組成物。
前記パーライトは、粒子サイズｄ９８が２００μｍ未満である微粉化膨張パーライトである、請求項６に記載の組成物。
前記組成物がさらに、液体炭化水素、非イオン性乳化剤、シリコーン油、並びに脂肪酸エステル、ポリグリコール−エーテル、及びその混合物からなる群から選択される化合物の混合物から成る添加剤を０．１〜０．５重量％含む、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の組成物。
前記液体炭化水素が、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２（ｎは５〜１５である）を有し直鎖状炭素鎖又は分岐鎖状炭素鎖を有する飽和炭化水素、５員環及び６員環から成り一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎを有するシクロアルカン、並びにこれらの混合物から成る群から選択される、請求項８に記載の組成物。
前記非イオン性乳化剤が脂肪族アルコール（fatty alcohols）及び脂肪族アルコールアルコキシレート（fatty alcohol alkoxylates）から選択される、請求項８又は請求項９のいずれか一項に記載の組成物。
前記脂肪族アルコール（fatty alcohols）が、セチルアルコール、ステアリルアルコール、セトステアリルアルコール、オレイルアルコール、及びこれらの混合物から成る群から選択される、請求項１０に記載の組成物。
前記シリコーン油が、シリコーン原子と酸素原子が交互となっており有機側鎖を有する液体重合シロキサンから成る群から選択され、前記有機側鎖は、それぞれアルキル基、フェニル基、又はこれらの混合物を有する四価のシリコーン中心に結合している、請求項８〜請求項１１のいずれか一項に記載の組成物。
前記組成物が、添加剤として、修飾セルロース、デンプン、殺生物剤、又は殺真菌剤をさらに含む、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の組成物。
前記デンプンが修飾デンプンである、請求項１３に記載の組成物。
前記修飾デンプンが、一般式Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１Ｏ（ｎは２〜５である）を有するアルキレンオキシドで修飾されたデンプンエーテルである、請求項１４に記載の組成物。
請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の組成物から作製されるペースト状充填材。
物理乾燥性スプレー充填材である、請求項１６に記載のペースト状充填材。
請求項１６又は請求項１７に記載のペースト状充填材を作製するための方法であって、前記方法は、２段階プロセスに基づいており、第一の工程では、乾燥成分がホモジナイズされ、第二の工程では、前記ホモジナイズされた乾燥成分が、水性である又は水希釈可能である液体成分に添加される、方法。