JPH10152675A - 浸透性吸水防止材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は，コンクリート等の多孔質無機建材
表面に塗布した時に，一目で全体の施工確認を行うこと
ができるアルキルアルコキシシランの水性エマルジョン
からなる浸透性吸水防止材の提供を目的とする。 【解決手段】 アルキルアルコキシシラン，油溶性染
料，水，及び乳化剤を含むアルキルアルコキシシランの
水性エマルジョンからなる浸透性吸水防止材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，コンクリート等の
多孔質無機建材表面に塗布した時に表面を染色しかつ表
層部疎水層を形成し，しかる後疎水層を残したまま退色
することを特徴とするコンクリート等の多孔質無機建材
用浸透性吸水防止材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から，アルキルアルコキシシランが
コンクリート等の多孔質無機建材の撥水剤や浸透性吸水
防止材として有用であることは広く知られている。最近
では，表面に撥水性を付与するだけの撥水剤より，表層
部に含浸させて疎水層を形成し水分や塩分等の侵入を防
止して多孔質無機建材を保護する浸透性吸水防止材の方
が耐久性の面で評価が高い。このため，浸透性に優れ，
化学反応により強固な疎水層を形成するアルキルアルコ
キシシランの需要が高まっている。一般的には，アルキ
ルアルコキシシランを種々の有機溶剤で希釈したものが
用いられてきた。しかしながら，有機溶剤が有する毒
性，揮発性および引火性等の性質によりその使用範囲に
制限があった。

【０００３】例えば，比較的毒性が少ないイソプロピル
アルコールを溶剤にした場合でも，蒸発速度が急速であ
るため基材への浸透が制限される等の問題があった。ま
た，基本的に有機溶剤溶液は，濡れたコンクリート面に
塗布できないという問題もあった。さらに，環境問題か
ら有機溶剤を使わないシラン系浸透性吸水防止材が求め
られていた。以上の問題点を解決するためには， １）アルキルアルコキシシランをそのまま塗布する。 ２）アルキルアルコキシシランを加水分解させ水溶液と
して塗布する。 ３）アルキルアルコキシシランを水性分散体にして塗布
する。 等が考えられ商品化されているが，それぞれ以下のよう
な新たな問題が懸念されている。

【０００４】１）アルキルアルコキシシラン自体は引火
性が高く危険性が少ないとはいえ，消防法上の危険物で
あり，それをそのまま輸送し使用することは根本的な環
境改善とは言えない。また，湿潤面への塗布も難しい。 ２）アルキルアルコキシシランは加水分解するとシラン
同士の縮合が起こりやすい。このため，水溶化するとポ
ットライフが非常に短くなる。従って，現場にアルキル
アルコキシシランを持ち込んで水溶化し，水溶化したも
のは使い切る必要がある。これは，繁雑な作業を必要と
することになる。経済的でもない。

【０００５】３）アルキルアルコキシシランの水性分散
体は，長期の吸水防止効果が認められ，コンクリート等
の保護材として有用であるが，低分子量のアルキルアル
コキシシランが基材内部に浸透するため，塗布直後の施
工確認が困難である。この問題を解決するために，水性
エマルジョン撥水剤を添加する方法が特開平０６−１７
２６７７号公報に開示されているが，水をかけた部分し
か確認することができない。従って，濡れ色にならずに
コンクリート自体の表面状態を維持し最終的な美観を損
なうことなく，一目で全体の施工確認を行うことができ
るアルキルアルコキシシランの水性分散体が望まれてい
る。濡れ色とは、コンクリート表面が「ツヤ」「テカ
リ」を呈する状態をいい、コンクリート表面の素地の美
観を損なうものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，コンクリー
ト等の多孔質無機建材表面に塗布した時に，一目で全体
の施工確認を行うことができるアルキルアルコキシシラ
ンの水性エマルジョンからなる浸透性吸水防止材の提供
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは，アルキル
アルコキシシランの水性エマルジョンに油溶性染料を含
有させると，該水性エマルジョンをコンクリート等の多
孔質無機建材表面に塗布した時に，表面を染色しかつ表
層部疎水層を形成し，しかる後疎水層を残したまま退色
することを見出し，本発明に至った。

【０００８】すなわち本発明は，アルキルアルコキシシ
ラン，油溶性染料，水，及び乳化剤を含むアルキルアル
コキシシランの水性エマルジョンからなる浸透性吸水防
止材を提供する。また，本発明は，水性エマルジョン中
の油溶性染料の濃度が０．０１〜０．２重量％であるこ
とを特徴とする上記浸透性吸水防止材を提供する。さら
に，本発明は，水性エマルジョン中のアルキルアルコキ
シシランの液滴の直径が０．５〜１０μｍであることを
特徴とする上記浸透性吸水防止材を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に使用するアルキルアルコ
キシシランは，炭素数が６から２０の少なくとも一個の
アルキル基と，メトキシ基，エトキシ基およびプロポキ
シ基から選ばれる少なくとも１個のアルコキシ基が珪素
に直結したものである。アルコキシ基としては，エトキ
シ基が特に好ましい。また，モノアルキルトリアルコキ
シシランが特に好ましいものとして例示される。アルキ
ルアルコキシシランの例としては，ヘキシルトリエトキ
シシラン，ヘプチルトリエトキシシラン，オクチルトリ
エトキシシラン，ノニルトリエトキシシラン，デシルト
リエトキシシラン，ウンデシルトリエトキシシラン，ド
デシルトリエトキシシラン，トリデシルトリエトキシシ
ラン，テトラデシルトリエトキシシラン，ペンタデシル
トリエトキシシラン，ヘキサデシルトリエトキシシラ
ン，ヘプタデシルトリエトキシシラン，オクタデシルト
リエトキシシラン，ノナデシルトリエトキシシラン，エ
イコシルトリエトキシシラン，またはこれらの混合物あ
げられる。しかし，必ずしもこれらに限定されるもので
はない。

【００１０】珪素に直結した少なくとも１個のアルキル
基の炭素数が６より小さい場合は，加水分解性および揮
発性が非常に高いため，塗布直後に一部が基材表面に反
応し，それ以上のエマルジョンの浸透を遅らせるだけで
なく，その間に未反応のシラン成分が蒸発しやすいた
め，結果として基材表面のみに撥水性を与えるだけにな
る。逆に，珪素に直結した少なくとも１個のアルキル基
の炭素数が２０よりも大きい場合は，分子量が大きすぎ
るため浸透しにくくなる。アルコキシ基がメトキシの場
合は，アルカリ性条件下での安定性が悪いため基材内部
に浸透する前に表面で結合あるいは架橋が起こりやす
く，水性分散体中の安定性も悪い。一方，プロポキシ基
以上の炭素鎖のアルコキシ基の場合は，逆に安定性が良
いだけ内部に浸透しても基材との結合が遅くなり，効果
発現に時間を要するという点で特に好ましいとは言えな
い。

【００１１】水性エマルジョン中のアルキルアルコキシ
シランの濃度は，１〜７０重量％が好ましい。１重量％
未満では，一回の塗布でコンクリート等の多孔質無機建
材に十分な吸水防止性能を付与することは難しい。さら
に，塗布回数を増やすとそれだけ多孔質無機建材中への
浸透性を低下させることになる。また，７０重量％を越
えると，水性エマルジョン中のアルキルアルコキシシラ
ンの液滴を最適直径（０．５〜１０μｍ）まで小さくす
ることは困難であり，乳化安定性も悪くなる。

【００１２】本発明に使用する油溶性染料としては，例
えば，「Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー２，１４，１６，
３３，５６，８２，９３」，「Ｃ．Ｉ．ソルベントレッ
ド１，３，８，１８，２４，２７，４９，１０９，１３
２，２１８」，「Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２，１４，
５，３５，３８，７０，９４」，「Ｃ．Ｉ．ベイシック
ブルー７」，「Ｃ．Ｉ．ソルベントグリーン３」，
「Ｃ．Ｉ．ソルベントバイオレット８」，「ソルベント
ブラック３，７，２７，２９，３４」，「Ｃ．Ｉ．ソル
ベントオレンジ４５，６２」，またはこれらの混合物が
挙げられる。しかし，必ずしもこれらに限定されるもの
ではない。

【００１３】油溶性染料は，吸水防止材を塗布後に，基
材表面を染色し，約１ヶ月は肉眼で確認できる程度に染
色が保持され，３ヶ月以内には完全に退色するようなも
のが好ましい。耐候性を調製するため，耐候性が異なる
２種類以上の油溶性染料を混合して使用することもでき
る。一方，シランと一緒に基材に浸透してしまうような
低分子量の油溶性染料，塗布後ほとんど退色しないよう
な耐候性に優れた特殊な油溶性染料，あるいは塗布後１
週間程度で完全に退色するような耐候性が悪い油溶性染
料は好ましくない。なお，水溶性染料は，その親水基が
乳化剤やアルコキシシリル基に作用して乳化安定性に悪
影響を及ぼしたり，塗布直後に降雨があると流れてしま
うので本発明には使用できない。

【００１４】水性エマルジョン中の油溶性染料の濃度
は，０．０１〜０．２重量％が好ましい。０．０１重量
％より少ないと基材表面の染色が薄すぎて肉眼で確認す
ることが難しい。一方，０．２重量％より多いと，基材
表面に油溶性染料が粉の状態で残りむらになるだけでな
く，エマルジョンの乳化安定性に悪影響を及ぼす。

【００１５】乳化剤としては特に制限はなく，アニオン
性乳化剤，ノニオン乳化剤，カチオン性乳化剤，両性乳
化剤等が使用できる。乳化剤量は，シラン成分の０．１
〜５０重量％，さらには０．１〜５重量％が好ましい。
０．１重量％より少ないと安定なエマルジョンが得られ
ず，５０重量％より多いと十分な吸水防止性能が得られ
ない。

【００１６】アニオン性乳化剤としては，脂肪酸塩，ア
ルキル硫酸エステル塩，アルキルアリールスルフォン酸
塩，アルキルナフタレンスルフォン酸塩，ジアルキルス
ルホコハク酸塩，アルキルジアリールエーテルジスルフ
ォン酸塩，アルキルリン酸塩，ポリオキシエチレンアル
キルエーテル硫酸塩，ポリオキシエチレンアルキルアリ
ールエーテル硫酸塩，ナフタレンスルフォン酸フォルマ
リン縮合物，ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステ
ル塩，グリセロールボレイト脂肪酸エステル，ポリオキ
シエチレングリセロール脂肪酸エステル等が挙げられる
が，必ずしもこれに限定されるものではない。

【００１７】ノニオン性乳化剤としては，ポリオキシエ
チレンアルキルエーテル，ポリオキシエチレンアルキル
アリールエーテル，ポリオキシエチレンオキシプロピレ
ンブロックコポリマー，ソルビタン脂肪酸エステル，ポ
リオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル，ポリオキ
シエチレンソルビトール脂肪酸エステル，グリセリン脂
肪酸エステル，ポリオキシエチレン脂肪酸エステル，ポ
リオキシエチレンアルキルアミン，フッ素系ノニオン性
乳化剤，シリコーン系ノニオン性乳化剤等が挙げられる
が，必ずしもこれに限定されるものではない。

【００１８】カチオン性乳化剤としては，アルキルアミ
ン塩，第四級アンモニウム塩，アルキルピリジニウム
塩，アルキルイミダゾリウム塩等が挙げられるが，必ず
しもこれに限定されるものではない。両性乳化剤として
は，アルキルベタイン，アルキルアミンオキサイド，ホ
スファジルコリン（レシチンとも言う）等が挙げられる
が，必ずしもこれに限定されるものではない。

【００１９】これらの乳化剤は，単独であるいは任意に
混合して使用することができるが，アニオン性乳化剤と
ノニオン性乳化剤を併用するのが最も好ましい。アニオ
ン性乳化剤とノニオン性乳化剤を併用することにより極
く少量の乳化剤でアルキルアルコキシシランを乳化する
ことができるため，乳化剤による耐水性への悪影響がほ
とんどなくなる。アニオン性乳化剤とノニオン性乳化剤
を併用する場合の全乳化剤中のアニオン性乳化剤の割合
は，０．０１〜２０重量％が好ましい。それぞれの乳化
剤を単独で用いたり，アニオン性乳化剤の割合が２０重
量％より多くなると，安定なエマルジョンの製造が難し
く分離し易くなる。

【００２０】本発明のアルキルアルコキシシランの水性
エマルジョンには，分散性や浸透性吸水防止材としての
性能に悪影響を与えない程度に，ｐＨ調整剤，防腐剤，
防黴剤，抗菌剤，消泡剤等の添加剤を必要に応じて添加
することができる。ｐＨ調整剤は，水性エマルジョンの
ｐＨを７〜９．５の弱アルカリ側に調整することによ
り，アルコキシ基の加水分解を抑えるために添加され
る。ｐＨ調整剤としては，各種アルカリ化合物，緩衝剤
等が使用できる。

【００２１】本発明のアルキルアルコキシシランの水性
エマルジョンは，アルキルアルコキシシラン，油溶性染
料，水，乳化剤，必要に応じてその他の添加剤を分散機
で乳化することにより得られる。乳化分散機としては，
特殊機化工業社製の高速乳化分散機「Ｔ．Ｋ．ホモミク
サー」，超微粒乳化分散装置「Ｔ．Ｋ．ミクロマイザ
ー」，超高圧乳化分散システム「Ｔ．Ｋ．ナノマイザ
ー」，ＩＫＡ−ＭＡＳＣＨＩＮＥＮＢＡＵ社製の高速分
散微粒化機「ウルトラタラックス」，エム・テクニック
社製「クレアミックス」，みずほ工業社製の油圧式超高
圧ホモジナイザー「マイクロフルイダイザー」等の低粘
度の乳化に適した乳化分散機が好適に用いられる。これ
らの乳化分散機で高速あるいは高圧で処理すると液温が
上昇して乳化力が低下する場合があるので，容器を冷却
する等して５０℃以下に保持するのが好ましい。

【００２２】水性エマルジョン中のアルキルアルコキシ
シランの液滴の直径は，０．５〜１０μｍに調整するこ
とが好ましく，２〜１０μｍに調整することがさらに好
ましい。シランの液滴の直径は，乳化分散機の種類，撹
拌速度あるいはノズルからの噴射圧力，処理時間等の乳
化条件を変えることにより調整できる。なお，本発明に
おいて，水性エマルジョン中のシランの液滴の直径は，
エマルジョンを泡が入らないようにプレパラートとカバ
ーグラスで挟み，光学顕微鏡で写真を撮影し，スケール
と比較して測定したものである。水性エマルジョン中の
アルキルアルコキシシランの液滴の直径を０．５〜１０
μｍにすることによって，液滴が安定に分散し，１年以
上経過してもシラン濃縮エマルジョンの乳白色層／水の
無色透明層に分離するだけであるため再乳化が容易であ
る。また，シランが液滴を形成しており，大部分のシラ
ンすなわち液滴内部のシランは水と接触していないた
め，加水分解も起こりにくい。

【００２３】水性エマルジョン中に１０μｍより大きい
シラン液滴が存在すると，液滴同士がぶつかりあって液
滴が大きくなりやすく，シランそのものが分離するため
再乳化が困難となる。一方，シラン液滴の直径が小さけ
れば小さいほどよいという訳ではなく，小さすぎると，
アルコキシシリル基と水が接する確率が高いため加水分
解し易くなり，加水分解によりエタノールが生じてエマ
ルジョンが壊れ再乳化が困難になったり，コンクリート
塗布面が濡れ色になったり，ゲル化したり，ポットライ
フが非常に短くなるため好ましくない。

【００２４】

【実施例】

〔実施例１〕ｎ−ヘキシルトリエトキシシラン５００
ｇ，油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料Ｇｒｅｅｎ−３」（保
土谷化学工業社製，Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１８相当
品とＣ．Ｉ．ソルベントブルー２５の混合物）０．３
ｇ，ポリオキシエチレン（２０モル）ステアリルエーテ
ル２．０ｇ，ラウリル硫酸ナトリウム０．０２ｇ，水酸
化ナトリウム１％水溶液２．０ｇ，防腐剤（１，２−ベ
ンゾイソチアゾリン−３−オン）０．５ｇ，防黴剤（２
−ｎ−オクチル−４−イソチアゾリン−３−オン）２．
０ｇおよび水５００ｇを，ホモミクサーを用い回転数約
５０００ｒｐｍで６０分間撹拌して緑白色水性エマルジ
ョンを得た。光学顕微鏡の観察から，このエマルジョン
のシラン液滴の直径はおよそ５μｍであり，少なくとも
１０μｍ以上の液滴はなかった。

【００２５】〔実施例２〕油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料
Ｇｒｅｅｎ−３」０．３ｇを１．０ｇにする以外は，実
施例１と同様にして緑白色水性エマルジョンを得た。光
学顕微鏡の観察から，このエマルジョンのシラン液滴の
直径はおよそ５μｍであり，少なくとも１０μｍ以上の
液滴はなかった。

【００２６】〔実施例３〕油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料
Ｇｒｅｅｎ−３」を油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料Ｂｌｕ
ｅ−１」（保土谷化学工業社製，Ｃ．Ｉ．ソルベントブ
ルー２５）にする以外は，実施例１と同様にして青白色
水性エマルジョンを得た。光学顕微鏡の観察から，この
エマルジョンのシラン液滴の直径はおよそ５μｍであ
り，少なくとも１０μｍ以上の液滴はなかった。

【００２７】〔実施例４〕油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料
Ｇｒｅｅｎ−３」を油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料Ｒｅｄ
−３」（保土谷化学工業社製，Ｃ．Ｉ．ソルベントレッ
ド１８）にする以外は，実施例１と同様にして赤白色水
性エマルジョンを得た。光学顕微鏡の観察から，このエ
マルジョンのシラン液滴の直径はおよそ５μｍであり，
少なくとも１０μｍ以上の液滴はなかった。

【００２８】〔実施例５〕油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料
Ｇｒｅｅｎ−３」０．３ｇを０．０５ｇにする以外は，
実施例１と同様にして薄緑白色水性エマルジョンを得
た。光学顕微鏡の観察から，このエマルジョンのシラン
液滴の直径はおよそ５μｍであり，少なくとも１０μｍ
以上の液滴はなかった。

【００２９】〔実施例６〕油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料
Ｇｒｅｅｎ−３」０．３ｇを５．００ｇにする以外は，
実施例１と同様にして緑白色水性エマルジョンを得た。
光学顕微鏡の観察から，このエマルジョンのシラン液滴
の直径はおよそ５μｍであり，少なくとも１０μｍ以上
の液滴はなかった。

【００３０】〔比較例１〕油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料
Ｇｒｅｅｎ−３」０．３ｇを除いた以外は，実施例１と
同様にして白色水性エマルジョンを得た。光学顕微鏡の
観察から，このエマルジョンのシラン液滴の直径はおよ
そ５μｍであり，少なくとも１０μｍ以上の液滴はなか
った。

【００３１】〔比較例２〕油溶性染料「愛染ＳＯＴ染料
Ｇｒｅｅｎ−３」を水溶性食用色素「青色１号」（アイ
ゼン社製，ブリリアントブルーＦＣＦ）にする以外は，
実施例１と同様にして青白色水性エマルジョンを得た。
光学顕微鏡の観察から，このエマルジョンのシラン液滴
の直径はおよそ５μｍであり，少なくとも１０μｍ以上
の液滴はなかった。

【００３２】実施例１〜６および比較例１〜２で得られ
たアルキルアルコキシシランの水性エマルジョンについ
て以下の試験を行った。結果を表１にまとめる。

【００３３】（塗布面の観察）７ｃｍ×７ｃｍ×２ｃｍ
のモルタル供試体（ＪＩＳ Ｒ ５２０１）の底面にエ
マルジョンを３００ｇ／ｍ² 塗布して室温で２４時間乾
燥させ，その塗布表面の色を観察する。 （塗布面の退色性）塗布面を観察したモルタル供試体
を，日光がよくあたる場所に塗布面を４５゜に傾けた状
態で南に向け屋外暴露し１週間，１ヶ月，３ヶ月後に観
察する。

【００３４】（浸透深さ測定）７ｃｍ×７ｃｍ×２ｃｍ
のモルタル供試体（ＪＩＳ Ｒ ５２０１）の底面にエ
マルジョンを３００ｇ／ｍ² 塗布して室温で２４時間乾
燥後に割断し，断面に５％メチレンブルー水溶液を塗布
し，着色しない疎水層の厚さを５ヶ所測定し平均値を求
める。 （吸水試験）７ｃｍ×７ｃｍ×２ｃｍのモルタル供試体
（ＪＩＳ Ｒ ５２０１）の全面にエマルジョンを３０
０ｇ／ｍ² 塗布し，室温で２８日乾燥後，ＪＩＳ Ａ
１４０４に準じた吸水試験を行い，無塗布（ブランク）
に対する２４時間の吸水比を求める。

【００３５】（乳化安定性試験）１００ｃｃのサンプル
瓶にエマルジョンを５０ｇ入れて密栓し，２つの状態
（６０℃で１ヶ月，又は２５℃で３カ月）で放置して乳
化状態（分離状態：上層／下層）を目視で観察する。 （再乳化性試験）乳化安定性試験後，サンプル瓶を３０
回振盪し室温で１時間静置して乳化状態を目視で観察す
る。（○：乳化する，×：乳化しない） （濡れ色試験）再乳化安定性試験後，再度サンプル瓶を
３０回振盪し，分離が始まる前にモルタル供試体底面に
３００ｇ／ｍ² 塗布し，室温で７日間乾燥後，塗布表面
の濡れ色の有無を目視により観察する。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明のアルキルアルコキシシランの水
性エマルジョンからなる浸透性吸水防止材は，コンクリ
ート等の多孔質無機建材表面に塗布した時に，表面を染
色しかつ表層部疎水層を形成し，しかる後疎水層を残し
たまま退色するため，施工確認が容易であり，コンクリ
ート等の多孔質無機建材用浸透性吸水防止材として有用
である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年９月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルキルアルコキシシラン，油溶性染料，
   水，及び乳化剤を含むアルキルアルコキシシランの水性
   エマルジョンからなる浸透性吸水防止材。
2. 【請求項２】水性エマルジョン中の油溶性染料の濃度が
   ０．０１〜０．２重量％であることを特徴とする請求項
   １記載の浸透性吸水防止材。
3. 【請求項３】水性エマルジョン中のアルキルアルコキシ
   シランの液滴の直径が０．５〜１０μｍであることを特
   徴とする請求項１または２記載の浸透性吸水防止材。