JPH02149456A - アクリル系ポリマーセメントモルタル組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリマーセメントモルタル組成物において、
有機ポリマー乳化液の代りに分子内にカルボニルオキシ
基を有するアクリル系有機ポリマーを溶解させたアルコ
ール溶液を用いることにより、塗料との密着性にすぐれ
、０℃以下の低温に於ても良好な強度を発現するポリマ
ーセメントモルタルの新規な組成物に関するものである
。

（従来の技術〕 ポリマーセメントモルタルは、セメント、有機ポリマー
、水、及び砂の混合物からなり、硬化過程で、セメント
水和物と有機ポリマーが結合材として作用し、砂と結合
するモルタルであり、前記有機ポリマーが、乳化液（以
下エマルジョンと記す）の形態で使用されていることは
衆知の事実である。有機ポリマーをエマルジョンとして
使用することにより、セメントがエマルジョンの水と結
合し、硬化反応を行うと共に、エマルジョンの脱水に伴
い有機ポリマーがゲル化から強固な乾燥ポマトリックス
を形成する。このマトリックスはセメントとエマルジョ
ンとの量的割合（ポリマー／セメント＝Ｐ／Ｃ）によっ
て異なり、Ｐ／Ｃが小さい場合は、セメント水和物の間
隙を有機ポリマーが粒状に充填し、Ｐ／Ｃが大きい場合
は、ポリマーの連続相を形成し、セメント水和物組成と
一体化している。即ち、エマルジョンの水分は、セメン
トの水和、硬化に使用され、脱水された有機ポリマーは
フィルムを生成し、このフィルムがセメントと砂粒子の
間に均一に分散され、砂と砂の間の接着を強化している
。このようにエマルシロンはセメント水和物、砂との空
隙中に有機ポリマーを緻密に充填させ、内部の水分を蒸
発しにくい状態にしているため、セメント自体の硬化が
進行し、加えて有機ポリマーフィルムが、セメント水和
物の周囲を被覆する状態にしている。然し乍ら、エマル
ジョンを用いる場合、セメントと混練り中に有機ポリマ
ーの凝固が起ったり、セメントの水和反応に先んじて、
エマルジョンがセメントの高アルカリ性（ｐＨ約１３）
のためゲル化し、エマルジョンの接着性が生かされない
だけでなく、セメントの水和反応を阻害する場合に屡々
遭遇する。

一般にエマルジョンは、カルシウムの如き多価陽イオン
に遭遇したり、強力な攪拌作用により、その安定性が急
激に減じ、凝固する性質を有している。セメント水を混
合すると、セメント中のトリカルシウムシリケート（３
ＣａＯ・Ｓｉｎｇ）及びシカルシウムシリケート（２Ｃ
ａＯ−５ｉＯｚ）が水と反応して、多量の水酸化カルシ
ウムを遊離し、液相のｐＨを高くし、その値は約１３に
も達する。従ってエマルジョンをセメントに混合すると
、有機ポリマーの凝固を生じ、粘性を消失し、両者の均
一な混合が不可能になる。この現象を防止するため、エ
マルジョン中に、セメントの水和反応を阻害しない界面
活性剤などの安定化剤を適量添加し、エマルジョンを保
護する必要がある。然るにエマルジョンに安定化剤の添
加は、その表面張力を下げ、濡れ性能を向上させるが、
これらの添加により、エマルジョンの本来の性質が多少
とも劣化することは避けられず、又セメント、砂等と混
合すると、安定剤、乳化剤等に起因する泡を発生し、ポ
リマーセメントモルタルの組織の緻密性が失われ、生成
するモルタルの空隙率が大となり、機械的強度が著しく
劣化する。このため、エマルジョンの安定性に影響のな
い消泡剤を添加し、発生する泡を短時間に消泡せねばな
らない。このように安定剤、消泡剤などの種類と添加量
は、えられるポリマーセメントモルタルの曲げ強度に著
しい影響を与える。従来より種々の有機ポリマーのエマ
ルジョンがポリマーセメントモルタルに使用されている
が、前記のように安定剤、消泡剤などの添加を必要とす
る上、添加の条件によっては、得られるモルタルの機械
的性質や、製品の品質安定性にばらつきが見られる。こ
のため古くからエマルジョンや添加物の種類に検討が加
えられ、多くの提案がなされている。然しなから多種類
の添加剤を加えるため、セメント、砂との混合物のポッ
トライフに制限が生じることは止むをえない欠点である
。又エマルジョンは低温（約５℃以下）で、エマルジョ
ン中の粒子のシキソトロビー特性が急激に低下する。エ
マルジョンは水分を約５０〜７０重量％含み、その中に
粒子を分散させているため、特に０℃以下の寒冷地で使
用すると水が凍結し、エマルジョンを使用できない、即
ち従来のポリマーセメントモルタルは、低温で混練り使
用することが困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕 前記したように従来のポリマーセメントモルタル組成物
は、有機ポリマーを含むエマルジョンを使用するため、
エマルジョンの生成に必要な乳化剤、及び分散剤を必要
とし、加えて、砂及びセメントとの混合に際し発生する
泡を出来るだけ短時間に消泡し、生成モルタルの強度を
維持する必要がある。加えてエマルジョンであるため低
温での処理は、有機ポリマーのエマルジョンに使用して
いる水が凍結するため、混練りを困難にするとともに、
有機ポリマーの局部的な析出を生じ、有機ポリマーのセ
メント、砂との接着性を減じ、モルタルの強度を低下さ
せる。このように従来のポリマーセメントモルタルは、
使用する有機ポリマーの種類により、適切な乳化剤、消
泡剤などを選択使用する必要があるうえそれらの選択に
より生成するモルタルの性質が変動する可能性があると
ともに、低温での処理が困難であった。本発明は、これ
らの欠点を改善し、乳化剤、消泡剤を使用する必要がな
く従って、発泡によるモルタル強度の低下を心配する必
要はな（、加えて低温で処理しても、均一なモルタルか
えられ、強度の低下がみられないので、いかなる条件で
も容易にポリマーセメントモルタルを生成できるポリマ
ーセメントモルタル組成物を提供するものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明は上記し
た従来方法の欠点を改善すべくなされたものであり分子
内にカルボキシル基を有する分子量１００．０００〜１
，０００，０００の重合体をプロピルアルコール、ブチ
ルアルコール及ヒアミルアルコールなどの炭素数５以下
のアルコールの単独又は混合物に、更に好ましくはイソ
プロピルアルコール（ＩＰＡ）、イソブチルアルコール
（ＩＢＡ）の単独又はそれ等の混合物に、溶解とを混合
してポリマーセメントモルタルを得るも有しており、こ
の為前記の溶液は容易にモルタルに含浸する。換言すれ
ば濡れ性能が極めて良い。

以上の理由から、得られたポリマーセメントモルタルに
は界面活性剤、消泡剤等の添加剤を一切含んでおらず、
この為エマルジョンを使用したポリマーセメントモルタ
ルに屡々見られる欠点を一挙に解決したものである。本
発明に用いる重合体はポリオキシカルボニル基を含有す
るアクリル系重合体、即ちポリカルボキシル基を含有す
る重合体、及びその一部又は全部がエステル化された重
合体であり、好ましくは炭素数４〜８のアルキル基を有
するアクリル酸、及びメタアクリル酸の単独又は混合物
の部分エステル重合体であり、分子内にカルボキシル基
を残しているものである。このカルボキシル基は極めて
安定した結合をしており、セメントと混和した場合セメ
ント中のＣａ”＋と反応して不溶化、ゲル化し、結果的
にセメントとの混和性、密着性を著しく向上させる働き
をする。

かかる重合体のアルコール性溶液を使用するため、従来
のエマルジョンの場合に見られる様な界面活性剤、消泡
剤等のコロイド粒子安定剤の添加を必要としない。又前
記重合体をＩＰＡ又はＩＢＡ或いはその混合液に溶解さ
せる場合ＩＰＡ、ＩＢＡに少量の水を添加する。この水
はセメントの水和反応時に消費されるものであるがエマ
ルジョンの場合と異ってこの液は水酸基を有する均一透
明な溶液で、セメントの水和反応の際にモルタル中にア
ルコールとして残存し何等かの形で水和反応に寄与する
ものと考えられ、余剰のアルコールは蒸発する。溶媒が
アルコール性溶液である為に、０℃以下の寒冷地に於て
も本発明に依って得られるポリマーセメントモルタルは
、混練り作業が可能であり、使用に耐える製品が得られ
る。一般的に多価カルボキシル及びエステル重合体等を
部分齢化する場合この重合体が高アルカリ性の雰囲気（
ｐＨ１３程度）にさらされると齢化されてｌ（，０又は
アルコールを遊離する事が知られている。本発明に用い
られる重合体は部分エステル化されており、カルボキシ
ル基を残しているので、この重合体がセメントと接し、
その高いアルカリ性雰囲気にさらされた場合、上記の齢
化の場合の様に水及びアルコールが重合体から放出され
る事は充分予想される事である。このＨ，０は当然セメ
ントの水和反応に消費される。該重合体を溶かしている
ＩＰＡ、ＩＢＡには少量の水を添加するが、この量は使
用する重合体の分子量及びＰ／Ｃ比に依って異る０例え
ば水を含まないＩＰＡ、ＩＢＡは本発明に用いる重合体
、好ましくはイソブチルメタアクリレートとブチルアク
リレートの共重合体、を溶解するのに好適な溶剤である
が、水を含有する場合はその溶解度に限界がある。

Ｐ／Ｃ比１／ｌ　Ｏで該重合体を用いる場合、重合体（
固形分）を１０ｋｇとすればセメントの量は１００　ｋ
ｇになる。このセメントを水和反応で硬化させるに必要
な理論水量はセメントの組成に依って一概に云えないが
通常２０重量％程度である。

従って水の量は約２０ｋｇになる。即ち約２０ｋｇの水
を含むＩＰＡ、ＩＢＡ溶液で該重合体を溶かすと、セメ
ント１００　ｋｇを水和するに必要な水分が、凡て溶剤
水溶液からまかなわれることになる。

然しながらＩＰＡ、ＩＢＡの含水量が多くなると該重合
体、特に数ｌＯ万の分子量をもつ重合体を大事に溶かす
ことは不可能になる。従ってアルコール水溶液に溶解さ
せる該重合物の量は制限があることは明らかである。Ｉ
ＰＡ、ＩＢＡへの添加水量は使用するＰ／Ｃ比などによ
り容易に推定出来るので、使用される重合体の性質と共
に使用するアルコール及び水の量を決定する。一般に重
合体を約１５〜２５重量％、好ましくは約１７％溶解さ
せたアルコール性溶液を使用すれば、必要〜１６，００
０好ましくは８０００程度の高炉水砕スラグの超微粉を
添加する事が望ましいが、この理由は混練り中にセメン
トの気孔内の空隙を超微粉体が水と置換しその空隙を充
填し、この為に水とアルカリ　（遊離の水酸カルシウム
に依る）とが化学反応性の良い非晶質の高炉水砕スラグ
表層と反応してゲル物質ができ、これが素地に対する粘
性の発現に寄与する。従ってセメントの水和反応のプレ
ーン値を持つ高炉水砕スラグの超微粉を加える事はポリ
マーセメントモルタルの緻密性を向上させるのに非常に
役立つ。

以上説明した様に本発明に依る新規なポリマーセメント
モルタルは従来品の欠点を著しく改善したちのであり、
特に素材の取扱いが極めて容易でを挙げて本発明を更に
詳細に説明する。

〔実施例〕

カルボキシル基を有する分子量約５０万のイソブチルメ
タアクリレートとブチルアクリレートの共重合体をイソ
プロピルアルコール中に約１７重量％溶かした均一溶液
”を用いて約４℃の雰囲気下で下記の条件でポリマーセ
メントモルタルを作成した。

ポルトランドセメント　　　　　　　　　　２　ｋｇ゛
警砂細砂細骨材号、６号、７号の混合物）■、・Ｐ／Ｃ
比（固形分）　　　　　　　　　　　１０％水比　　　
　　　　　　　　　　　　　２０％１ｅ１ニユ一ジヤバ
ンモニターズ製品 商品名「パーマシールド：ウルトラタイプ」供試体は４
Ｘ４Ｘ１５ｃｍに成形したものを使用し約２８日の室内
養生後機械試験を行った。その結果は下記に示す通りで
ある。

（イ）曲げ強度（ｋ＋ｒｆ／ｃｆｆｌ）　　　　　　　
　　８０（＋１）引張強度　　　　　　　　　　　　　
３７（ハ）圧縮強度　　　　　　　　　　　３００（ニ
）凍結融解試験（耐久性指数％）　　　９８以上〔発明
の効果〕 本発明のポリマーセメントモルタル組成物を用いた時の
効果は低温時（約５℃以下）に於ても充分な混練り作用
が可能である事及び得られた組成物の物性即ち曲げ強度
、圧縮強度等が従来品に比し格段にすぐれている点でこ
の事は実施例が示す通りである。又塗料との密着性が良
い為土木、建築の分野に於て使用する場合、外壁材床材
のみならず出隅み、入隅み、タイル等の内装部材にも適
用範囲が広がる効果が期待できる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリマー乳化液、セメント及び硅砂を使用するポ
   リマーセメントモルタル組成物において、ポリマー乳化
   液の代りに、ポリオキシカルボニル基を有し１００，０
   ００〜１，０００，０００の分子量を有するアクリル系
   重合体の炭素数５以下のアルコール性溶液を使用するこ
   とを特徴とするポリマーセメントモルタル組成物。
2. （２）該重合体がカルボキシル基を含有するアクリル系
   重合体である請求項（１）の組成物。
3. （３）該重合物が、アクリル酸、メタクリル酸及びそれ
   らの混合物の重合物の炭素数４〜８のアルキル基で部分
   エステル化された重合体である請求項（１）の組成物。
4. （４）該重合物が、イソブチルメタアクリレート及びブ
   チルアクリレートの共重合物である請求項（１）の組成
   物。
5. （５）４，０００〜１６，０００プレーンの高炉水砕ス
   ラグの超微粉を添加した請求項（１）乃至（４）いずれ
   かに記載の組成物。
6. （６）アルコールがイソプロピルアルコール、イソブチ
   ルアルコール又はそれらの混合物である請求項（１）乃
   至（５）いずれかに記載の組成物。