JPH0216186A - 撥水性組成物 - 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〕 この発明は、アルキルアルコキシシランを、多孔性基材
の表面に水玉を形成しそして水をはじく表面コーティン
グを作るための有効量の表面付着水玉形成剤（ｓｕｒｆ
ａｃｅ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｂｅａｄ
ｉｎｇａｇｅｎｔ）と、そして金属塩触媒と一緒に、ア
ルコール、ミネラルスピリット及びグリコールエーテル
からなる群より選択されたキャリヤーと組み合わせて作
られる、多孔性基材のための掲水性組成物に関する。も
っと詳しく言うと、この発明は、そのような組成物はも
ちろん、その組成物で多孔性基材上に水玉を形成しそし
て水をはじく表面コーティングを作り出す方法にも関す
る。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕耐水性
は、コンクリート及び石工事建築物における重要な因子
である。これは、コンクリートにおける湿分の移動は、
膨張、収縮、亀裂、汚染、凍結と融解とに対する耐性の
低下、化学的攻撃、補強用鋼材の腐食、そして沈下から
受ける構造物の損傷といったような問題を引起し又はそ
れらの問題の一因となるからである。これらの問題のた
め、コンクリート構造物を撥水剤で表面処理することを
含めて様々な技術が用いられている。従来使用されてい
る撥水剤は油、ワックス、石鹸、樹脂及びシリコーンで
あって、それらはブラシ、ローラー、エアースプレー又
はエアーレススプレー技術により石造建築物の表面へ適
用されている。

従来使用されている撥水剤の最も一般的な種類はシリコ
ーンであり、そして有機溶剤と一緒にして用いられるシ
リコーンはれんが、コンクリート、スタッコ又はチラシ
の表面に有効であることが分っている。シリコーンでコ
ンクリートを撥水性にするためのそのような従来の技術
の典型例は、１９７３年１１月１３日発行の米国特許第
３７７２０６５号明細書及び１９８２年８月３日発行の
米国特許第４３４２７９６号明細書に見いだすことがで
きる。改良されたと主張されている技術が１９７５年４
月２２日発行の米国特許第３８７９２０６号明細書に開
示されており、この技術ではシリコーンと共に一定の添
加剤が使われる。しかしながら、後者の米国特許明細書
の技術と対照して、本発明の技術は特定のアルキルアル
コキシシランの混合物、キャリヤー物質の組み合わせ、
特定組成の水玉形成剤、特定配合の総合撥水性組成物、
並びに表面に水玉を形成する油の効果の機能及び成果を
提供することが相違する。従来の技術は浸透して、それ
により表面を耐水性にすることはできるけれども、それ
らは、先に述べたように撥水剤が構造物に浸透し、次い
で硬化してその内部で樹脂状マトリックスになるので、
構造物の表面の細孔を閉塞するためには実質上少しも役
に立っていない。結果として、そのような製品は石造表
面で油のように水玉を形成させず、そして一方、油は寿
命が短くあるいはシランを浸透させる能力がないけれど
も、例えば、表面の水を玉にし且つはじく能力が目に見
えて顕著である。

従来技術のそのような不都合は、水をはじく目に見える
性質及び効果をシランに与えるためシラン及び油タイプ
の撥水剤の両方の利点を兼ね備えた組成物及び方法を提
供する本発明を用いて克服される。

〔課題を解決するための手段、実施例、及び作用効果〕

この発明は、アルキルアルコキシシランを、多孔性基材
の表面に水玉を形成しそして水をはじく恒久的な表面コ
ーティングを作るための有効量の表面付着剤と、そして
金属塩触媒と一緒に、アルコール、ミネラルスピリット
及びグリコールエーテルからなる群より選択されたキャ
リヤーと組み合わせて形成される多孔性基材のための擺
水性組成物に関する。好ましい態様では、撥水剤は、ケ
イ素と結合した炭素原子数１〜６個のアルキル基を有す
るアルキルアルコキシシラン又はケイ素と結合した炭素
原子数１〜６個のアルキル基をそれぞれが有するアルキ
ルアルコキシシランの混合物の４０％アルコール又はベ
ンジンキャリヤー溶液であり、また金属塩触媒はテトラ
イソプロピルチタネートである。本発明の最も特有の態
様では、キャリヤーを除く活性組成物は、８５重量％が
ケイ素と結合する炭素原子数１．〜６個のアルキル基を
有するアルキルアルコキシシラン又はケイ素と結合する
炭素原子数１〜６個のアルキル基をそれぞれが有するア
ルキルアルコキシシランの混合物であり、１０重量％が
テトライソプロピルチタネートであり、そして５重量％
がジブチルスズジラウレートである。

本発明はまた、アルキルアルコキシシランとアルコール
、ミネラルスピリット及びグリコールエーテルからなる
群より選択されたキャリヤーとを、多孔性基材の表面に
水玉を形成しそして水をはじく恒久的な表面コーティン
グを作るための有効量の表面付着剤、そして金属塩触媒
と共に一緒にして作られた組成物を多孔性基材へ適′用
して、多孔性基村上に水玉を形成しそして水をはじく表
面コーティングを作り出す方法にも関する。

従って、コンクリート、石灰石及び自然石のような多孔
性基材の吸水に対する抵抗を向上させるのはもちろんの
こと、その表面に表面水を水玉にし且つはじく能力を付
与するために、多孔性基材に撥水剤を化学的に固着させ
ることが本発明の目的である。

コンクリート、石灰石及び石材のような多孔性基材を耐
水性にしそして同時に表面水を水玉にし且つはじく性質
をそれに与えるために、多孔性基材の内部はもちろんの
ことその表面近（のシリコーンマトリックスの硬化架橋
密度を上昇させることが、本発明の別の目的である。

撥水剤が基材を耐透水性にするばかりでなく更に表面に
おいて水の進入を水玉を形成する処置により妨げる、コ
ンクリート及び石灰石のような多孔性基材はもちろんそ
の他の非反応懐石工事表面のための石造建築に浸透する
水をはじく組成物を提供することも、本発明の目的であ
る。

ここに記載される発明のこれら及び他の目的、特徴及び
利点は、この明細書に含まれている色々の試験、例及び
表を参照してなされる以下の詳しい説明から明らかとな
ろう。

アルキルアルコキシシランを含む石造建築撥水剤は、コ
ンクリートや石材のような多孔性基材に水をはじく性質
を付与する。そのような部類の撥水剤は、それらが動か
ない樹脂状物質に変えられる時点より前に石造建築へ浸
透するという事実のために上記のように機能する。とこ
ろが、撥水剤が多孔性基材へ浸透するため、撥水剤は多
孔性基材の表屡には多くは残らない。結果として、基材
を撥水性にするのに有効ではあるが、それにもかかわら
ず撥水剤は基材表面に水玉を作るいくらか有意の耐久性
のあるコーティングを提供できない。

ここに開示される組成物は、この欠陥を克服しようとす
るものであり、そして配合物に混入するための適切な物
質を選択することによって、撮水性配合物が浸透して基
材自身の内部に水の移動に対する深い区画の水バリヤー
を提供するほかに、石工亭の表面に重合体が付着するた
め、水玉を形成し且つ水をはじく良好な機能を石造構造
物の表面に与えることができる。

浸透し且つ水玉を形成させる本発明の石造建築撥水剤に
は、耐水性が構法、路面及び駐車庫のために必要とされ
る道路産業への用途がある。更に、このような組成物は
、多孔性であり亘つ、例えば石灰石、大理石及び花崗岩
が含まれる、中性の鉱物成分を含有している石都石のよ
うな石工事材料を壁の、ために使用する建築産業に殊に
応用可能である。これらの従来は処理するのが難しかっ
た建築材料は、本発明の組成物を用いて効果的に耐水性
にすることができ、また、撥水性の向上に寄与する配合
物の水玉を形成しそして水をはじく機能の追加された利
益を発揮する。これらの組成物の道路産業における用途
は主としてコンクリートであろうが、その一方、これら
の組成物の建築産業における用途は、れんが、上記のよ
うな天然石、シングーブロック、そしてスタッコに及ぶ
ことができる。

一般的に、コンクリート、れんが及びスタッコは、基材
を耐水性にするアルキルアルコキシシランで処理するこ
とができる。このような基材の潜在アルカリ度は、シラ
ンの加水分解及び縮合を促進して、コンクリート、れん
が又はスタッコ基材の内部で永久的に形成され且つ付着
する樹脂状シリコーンマトリックスにする。石灰石のよ
うな天然石は、相対的に中性であり且つ、潜在的な触媒
活性を具有しないから例外である。結果として、シラン
は同じほど速やかにシリコーンにはならず、基材の石灰
質内表面にそれ自身が付着する。そこで、撥水性あるい
は耐吸水性はほんのわずかしか又は少しも得られない。

石灰石の反応性の欠如は、石灰石の骨材をコンクリート
の調製に際し成分として使用する場合に特に顕著である
。そのような場合には、水はコンクリートと横の層の石
灰石骨材との間の境界面に沿ってたやすく浸透する。シ
ランを基礎材料とする撥水剤は石灰石に付着しないので
、骨材に隣接したコンクリートの部分は耐水性にならず
、それに反してコンクリート構造物の残りは首尾よく処
理される。水はコンクリートの塊へ抵抗の最も少ない経
路を通って入り、それゆえに、石灰石粒子の側面に沿っ
て又はこの粒子の骨材を通って移動する。本発明の組成
物が基材の表面で水玉を形成し且つ水をはじく能力を伴
って有効であるのは、このような状況についてである。

本発明の水玉を形成しそして水をはじく組成物は、ケイ
素と結合した炭素原子数１〜６個のアルキル基を有する
アルキルアルコキシシラン又はケイ素と結合した炭素原
子数１〜６個のアルキル基をそれぞれが有するアルキル
アルコキシシランの混合物の４０％溶液をその基本成分
として含有する。それは好ましくは、イソブチルトリメ
トキシシランのインプロパツール溶液である。組成物中
にやはり含まれるものは、テトライソプロピルチタネー
トであって、これは以下の表においてＴＩＰＴとして示
される。この物質は、加水分解及び縮合によってメトキ
シシランを樹脂状生成物に転化するための触媒である。

例えば、第１表は、チタネート類はそのような転化にお
いて、縮合触媒であることが知られている他の種類の金
属塩類よりも効果的であることを示す。

第１Ａ表には、試験で得られそして第１表に示された結
果を確認するデータが示される。チタネート触媒のテト
ライソプロピルチタネート（ＴＩＰＴ）は周囲へ９６時
間暴露した後に乾燥フィルムをもたらし、その一方、触
媒なしの試料もスズ触媒すなわちジブチルスズジラウレ
ート（ＤＢＴＤＬ）入りの試料もそれぞれ液体及び半固
体のままであった。

第１表及び第１Ａ表に示した触媒の比較は石造建築表面
では行わなかったので、これらの試験において完全な硬
化を達成するのに必要とされる時間は、標準的に期待さ
れるものよりも長い。これは、硬化は石造建築上では材
料のアルカリ度のため及びその表面積が大きいため加速
されるからである。

しかもなお、前記のデータは、別様の開放した実験用の
皿でのイソブチルトリメトキシシラン（ＩＢＴＭＳ）の
反応及び蒸発が潜在的に実行可能な触媒組成物を篩分け
するための信頼できる型であった手順から得られたもの
である。第１表において、ｒ　？　ｔ　ＣＩ　−／　り
Ｘ　（ＭＡＮＡＬＯＸ）　Ｊ、「アルセック（ＡＬＵＳ
εＣ）Ｊ及び「マノセック（ＭＡＮＯ３εＣ）　Ｊは専
売の触媒組成物を包含する商標である。

第２〜４表には、材料の一定の混合物を評価するために
行った広範な試験から得られたデータが示されている。

例えば、第２表には、メチルトリメトキシシラン（ＭＴ
Ｍ）　、イソブチルトリメトキシシラン（ＩＢＴＭＳ）
及びテトライソブロビルチタネー）　（ＴＩＰＴ）の混
合物である調製された一連の五つの溶液が示されている
。第２表に示されたこれらの五つの溶液は塩基性の溶液
であり、そしてそれらから三組の副試料溶液を調製した
。これらは第４表に示されている。このように、第４表
には第一の組の副試料溶液がＡ、１〜５に示されており
、そしてこれらの特定の溶液はシランのメトキシ基によ
るインプロパツール（ＩＰ＾）のトランスアルコキシル
化が起こらないようにＨＣＥと混合しなかった。トラン
スアルコキシル化は、最初のメトキシ基の代りにイソプ
ロポキシ基をシランに配置する交換のために高い蒸気圧
を有するアルキルアルコキシシランを生じさせる。この
イソプロポキシル化されたシランは、適用する間に石造
建築からよりゆっくり蒸発し、それゆえにより深く浸透
するはずである。Ａの組の溶液は、調製から２４時間以
内にコンクリートへ適用された。第４表のＢ、１．Ｂ、
３及びＢ、　　５の組の溶液は、これらのＢの組の試料
をコンクリートへ適用する前にそれらを７日間室温で平
衡させたことを除いてＡの組の五つの溶液のうちの三つ
と同じである。第４表のＣ，１，Ｃ０３及びＣ，５の組
の溶液も、トランスアルコキシル化を促進するためＣの
組の溶液がＨｌｊを含んでいたことを除いてやはりＡの
組の五つの溶液のうちの三つと同じである。Ｃの組の溶
液は、試験を行う以前に７日間平衡させた。

第３表では、一連の三つの試料６〜８を表に指示したよ
うに調製した。この組も第４表にり、　　６〜８０組と
して示される。このＤの溶液の組は、シランのためのキ
ャリヤーとしてインプロパツール（ＩＰＡ）の代りにミ
ネラルスピリットを本発明の配合物において使用するこ
との効果を評価する基礎を形成する。第２〜４表に示さ
れたデータを収集するために行った試験は、性能におけ
る差異が石灰石についてよりも砂についての方がより明
白であり且つ、砂について標準以下の性能を与える溶液
は石灰石について一層劣る性能を与えるので、石灰石で
はなくむしろ砂セメント立方体を使用して実施した。試
験データは第４表に要約されるが、アルコール−ミネラ
ルスピリット−グリコールエーテルのキャリヤーの組み
合わせを含んでいるり、　　７の溶液のひけをとらない
性能に特別に注目すべきである。実際の使用条件におい
ては、そのような溶媒混合物は、処理されている石造建
築からシランがゆっくり蒸発するのに影響を及ぼすのは
もちろん、石工事に典型的には存在するであろう水分を
置換するのを手伝う、と信じられる。第３表において、
ブチル「セロソルブ（ＣＢＬＬＯ３ＯＬＶＥ川はエチレ
ングリコールモノブチルエーテルについての商標である
。また、以下において使用されるＭＷＲとは、石造建築
撥水剤（ｍａｓｏｎｒｙ　ｗａｔｅｒｒｅｐｅｌｌｅｎ
ｔ）を意味する。

第４表において、Ａ、Ｂ及びＣの組は、２インチ（５，
０８ｃｍ）の砂セメント立方体を２個使用し、これらを
ＭＷＲ溶液で処理する前に実験室の周囲条件で７日間保
管した。Ａの組の立方体の処理は、ＭＷＲ溶液の調製後
２４時間で行った。Ｂの組の立方体の処理は、ＭＷＲ溶
液を周囲条件で７日間保存後に行った。Ｃの組の立方体
の処理は、ＭＷＲ溶液を７日間保存後に行い、またこの
組のＭＷＲ溶液は■ＣＩ−とも酸平衡させた。Ｄの組は
ミネラルスピリットを使用するものであり、砂セメント
立方体をＭＷＲ溶液調製後２４時間で処理した。

各立方体は、ＭＷＲ溶液へ１０秒間浸して処理を施し、
２５℃、５０％相対湿度で４時間硬化させてから水玉の
形成についての試験を行った。

第５表について述べれば、この表にはいくつかの水玉形
成剤を含有しているイソブチルトリメトキシシランのイ
ソプロパツール溶液を用いて行った試験から得られたデ
ータが示されている。これらの試験において使用しまた
第５表及び第６表に示されている水玉形成剤は、構造的
及び化学的には次のように述べられる。すなわち、 ａ、ジブチルスズジラウレー）　（ＤＢＴＤＬ）。

ｂ、　８２ＮＣＩ（２ＣＨ，ＮＨ（ＣＨ，）、Ｓｉ（Ｏ
Ｍｅ）＋　、　コれはアミノ官能性シランである。

Ｃ１下式の１０００ｃＰのフルオロシリコーン流体。

Ｍｅ ｄ、アミン塩官能性シロキサン共重合体。

ｅ、末端をトリメチルシリル基でキャップされたポリシ
リケート。

ｆ、下式の８００ｄｐのポリジメチルシロキサン流体（
式中のｘ＝Ｑ〜８００）。

Ｍｅ２ ｇ、室温硬化性シリコーンゴム。

ｈ、テトラキス（トリメチルシロキシ）シラン（Ｍｅ、
５ｉｎ）　４ｓｉ。

第５表に関しては、水玉形成剤ｄ、ジブチルスズジラウ
レート及びｇが申し分なく働いたことが認められよう。

第５表の結果は、更に行った一連の試験により確められ
た。それらの確認データは第６表に要約される。第６表
には、水玉を形成しそして水をはじく見地から水玉形成
剤ｄ、ジブチルスズジラウレー）　（ＤＢＴＤＬ）及び
ｇが良好なものであるばかりでなく、更にこの能力がテ
トライソプロピルチタネート（ＴＩＰＴ）により示され
た最後の試験が示されている。第６表及びこのデータを
確立するために行った試験も、組成物中のインプロパツ
ールをグリコールエーテル溶媒（ブチル「セロソルブ」
）と取替えることによってより良好な水玉を形成し且つ
水をはじく性質を得ることができることを指示した。イ
ソブチルトリメトキシシランの４０％エタノール溶液で
あり、ドイツ国トロイスドルフ（Ｔｒｏｉｓｄｏｒｆ　
）のダイナミド・ノーペル社トロカル部門の商標である
比較物質の「ケムトレーテ」は、水玉形成剤が存在し及
び存在しない両方の場合に対照のＩＢＴＭＳ／［ＰＡ温
溶液同じように機能を果した。入手しうるデータからは
、１重量％より多量の水玉形成剤が必要とされ、また、
例えば砂コンクリートについては、約１５％までの量を
使用することができる、と信じられる。

コンクリートにあっては、テトライソブロピルチタネー
）　（ＴＩＰＴ）のような使用される水玉形成剤を水玉
形成剤ｄ及びジブチルスズジラウレー）　（［１ＢＴＤ
Ｌ）のそれぞれと組み合わせて、約１０〜１５重量％の
量が好ましい。最も好ましい組み合わせは、８５重量％
のイソブチルトリメトキシシラン（ＩＢＴＭＳ）、１０
重量％のテトライソプロピルチタネート（ＴＩＰＴ）及
び５重量％のジブチルスズジラウレート（ＤＢＴＤＬ）
の配合物であることが分っている。ここでは、水玉を形
成しそして水をはじく薬剤を５〜１５重量％の量で加え
ることも考えられる。

水玉を形成し且つ表面の水をはじく能力を含む本発明の
石造建築溌水剤（ＭＷＲ）組成物には、例えば次に掲げ
るものを含めた、すなわち、例えばプレキャスト製品、
ブロック、れんが、管、プレストレスト製品、構造用コ
ンクリート及び道路表面材のようなコンクリート製品や
、床及び壁タイル、かわら及び構造用タイルや、フーチ
ング、注型基礎、舗装、階段、縁石、構造用製品、成形
され強化された例えばブロック、れんが、管、パネル及
びビームのようなプレストレスト製品といったような粗
い石灰石骨材を含有しているボルトランドセメント工作
物や、外装用及び内装用プラスターや、スタッコ及びチ
ラシ、を含めた広い用途がある。

前記のことから、本発明の本質的概念から実質的に逸脱
することなしに、ここに記載されている構造、化合物、
組成物及び方法に多くの他の変更及び改変を行うことが
できる、ということは明らかであろう。従って、ここに
記載されており且つ表に示されている本発明の輪郭は典
型例であるに過ぎず、本発明の範囲を限定するつもりで
はないことをはっきりと理解すべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケイ素と結合した炭素原子数１〜６個のアルキル基
   を有するアルキルアルコキシシラン又はケイ素と結合し
   た炭素原子数１〜６個のアルキル基をそれぞれが有する
   アルキルアルコキシシランの混合物からなる群より選択
   されたアルキルアルコキシシランを、表面に付着する（
   ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ）有効量の水玉形成剤（ｗａｔｅ
   ｒｂｅａｄｉｎｇａｇｅｎｔ）と、そして金属塩触媒と
   一緒に、次の群、すなわち（ｉ）アルコール、（ｉｉ）
   ミネラルスピリット及び（ｉｉｉ）グリコールエーテル
   からなる群より選択したキャリヤーと組み合わせて作ら
   れた、多孔性基材のための撥水性組成物。 ２、ケイ素と結合した炭素原子数１〜６個のアルキル基
   を有するアルキルアルコキシシラン、ケイ素と結合した
   炭素原子数１〜６個のアルキル基をそれぞれが有するア
   ルキルアルコキシシランの混合物又はそれらの類似物か
   らなる群より選択されたアルキルアルコキシシランを、
   有効量の表面付着剤と、そして金属塩触媒と一緒に、次
   の群、すなわち（ｉ）アルコール、（ｉｉ）ミネラルス
   ピリット及び（ｉｉｉ）グリコールエーテルからなる群
   より選択したキャリヤーと組み合わせて作られた組成物
   を、多孔性の基材へ適用することを包含している、水玉
   を形成しそして水をはじく表面コーティングを多孔性基
   材上に作り出す方法。 ３、ケイ素と結合した炭素原子数１〜６個のアルキル基
   を有するアルキルアルコキシシラン、ケイ素と結合した
   炭素原子数１〜６個のアルキル基をそれぞれが有するア
   ルキルアルコキシシランの混合物又はそれらの類似物か
   らなる群より選択されたアルキルアルコキシシランを、
   有効量の表面付着水玉形成剤と、そして金属塩触媒と一
   緒に、アルコール−ミネラルスピリット−グリコールエ
   ーテルの組み合わせであるキャリヤーと組み合わせて作
   られた、多孔性基材のための撥水性組成物。