JPS5939370A - コンクリ−トおよび鋼用の接着性酸硬化樹脂保護被覆 - Google Patents

コンクリ−トおよび鋼用の接着性酸硬化樹脂保護被覆

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JPS5939370A
JPS5939370A JP58087823A JP8782383A JPS5939370A JP S5939370 A JPS5939370 A JP S5939370A JP 58087823 A JP58087823 A JP 58087823A JP 8782383 A JP8782383 A JP 8782383A JP S5939370 A JPS5939370 A JP S5939370A
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JP
Japan
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acid
layer
styrene
corrosion
primer
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JP58087823A
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ジヨ−ジ・ア−ル・レア
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Pennwalt Corp
Original Assignee
Pennwalt Corp
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Publication date
Application filed by Pennwalt Corp filed Critical Pennwalt Corp
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    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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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】 本発明は概ね、成る有機モノリスおよびモルタルを以て
製せられる耐蝕性ライニングおよび被覆の分骨にかかわ
る。更に特定するに、それは、酸触媒によるフランおよ
びフェノール樹脂を基材としたライニングないし被覆を
ポルトランドセメントコンクＩＪ　−ト又は金属支持体
に接着する方法に関する。
耐蝕性被覆ないしライニングに用いられる有機樹脂基材
モノリスおよびモルタルには本質土工つのタイプがある
。第１のものは、フラン樹脂溶液を基材とする製品であ
り、第２のタイプはフェノール樹脂溶液を基材とする製
品である。これらの溶液は使用に先立ち粉末部分と混合
せしめられる。
該粉末は主に、砂、シリカ、クレー、カーボン、パライ
ト（重晶石）等の如き不活性充填剤等と、例えば、種々
の無機および有機酸並びにいくつかの有機酸無水物およ
び塩化物を含む少量の酸触媒とからなる。なお、特定の
使用触媒は、主として、付設されるモノリスおよびモル
タルの所期硬化時間を達成するよう忙選定される。硬化
時間は１５分〜２・３時間範囲で調整される。生成物は
、耐蝕性のモノリス被覆若しくは膜として用いられるか
、或いは耐蝕性のれんがライニングを付設すべくモルタ
ルとして用いられる。
フランおよびフェノールのモノリスおよびモルタルを適
宜硬化させるとき、それは、はとんどの強酸および塩基
に対し且つまたほとんどの溶剤に対して高い抵抗を示す
。それ故、これらは、構築材料として、化学産業その他
腐蝕条件に遭遇する産業（例えば発電所、製鋼工場、製
紙工業）において広く用いられる。該製品は多くのさま
ざまな場所で、例えば反応容器、床、溝、ピット、溜め
ばち等で用いられる。
その全ての有用性にもかかわらず、７ランおよびフェノ
ール生成物は、成る支持体洗用いられるとき重大な欠点
を示す。モノリス又はモルタルは、構造の統合部材とな
るよ５その支持体に密着すべきである。付設せるライニ
ングの適切な機能を得る妊は、多くの場合、密な結合が
不可欠である。
最も普通の支持体（すなわち、ライニングないし被覆せ
んとする構造部材面）２種はポルトランドセメントと炭
素鋼である。而して、かかる材料にはフランもフェノー
ル生成物も接着しない。この現象を裏付ける根拠として
次のことが考えられる。
すなわち、セメントおよびモルタルを硬化させるのに用
いられる酸性化合物が真触媒をなすということである。
換言する虻、該化合物は消耗ないし変換されるのではな
く、酸としてマトリックス中に留まり、樹脂セメント−
支持体界面において、鋼又はポルトランドセメントのい
ずれかと反応すべく十分量の酸が緩徐に浸出する。鋼お
よびポルトランドセメントはいずれも酸可溶性であり、
界面において形成される反応生成物は初期結合を破壊す
る。フランおよびフェノール樹脂は、この接着力減損の
故に、他の全ての点ですぐれていても多くの応用面で用
いられていない。成る場合には、エポキシ樹脂、ポリエ
ステルおよびフェノール樹脂を基材とするプライマーが
使われていた。しかしながら、かかるプライマーも今は
けとんど用℃・られていない。なぜなら、エポキシドお
よびポリエステルは２種若しくは３種以上の成分を混合
することを必要とし、またその可使時間忙制約があり、
且つまたかなりコスト高である。加えて、フェノールプ
ライマーは適用がむづかしい。
樹脂モノリスおよびモルタル、特忙フランの使用に関連
したもう一つの問題は、それが硬化時かなりの収縮をき
たしやすいということである。特に、耐蝕性ライニング
又は被覆に必要な層の厚さ方向に生ずる力は甚大で、モ
ルタルとプライマーとの結合を破断することがある。
然るに、金属およびポルトランドセメント支持体への酸
触媒によるフェノールおよびフラン樹脂被覆の接着を大
巾に改善し、適用することが容易であり且つ耐久性接着
被覆系をもたらすところの単一成分プライマー材料が見
出された。
概記するに、本発明は、重合体層を支持体に適用するに
先立って、該支持体上に、酸忙安定な熱可塑性エラスト
マーを下塗りすることを含む、支持体上での粘着性酸硬
化重合体層の形成方法を提供する。また、本発明は、耐
酸性を示す熱可塑性エラストマープライマーの内層と酸
硬化せる耐蝕性重合体の保護外層で被覆された支持体よ
りなる耐蝕性被覆構造物を提供する。
フランおよびフェノールのモノリスないしモルタルはい
ずれも、二つの部分すなわち樹脂溶液とモルタル粉末と
からなるパッケージとして市販されている。粉末の方は
、不活性充填剤例えば石英砂、カーボン、２グラフアイ
ト、硫酸バリウム等と硬化剤との混合物よりなる。硬化
剤は固体の酸性化合物で、例支ば、硫酸水素す）　ＩＪ
ウム、スルファミンＦＬ　ｐ−トルエンスルホン酸およ
びｐ−トルエンスルホクロリドであり、これらは単独使
用か或いは混合使用される。粉末混合物中の硬化剤の量
は１０チ未満である。これらの酸硬化剤は＾触媒であり
、反応において消耗されないので、その種類および使用
量は特定樹脂溶液の反応性ないし所期反応速度に依拠す
る。
比較的薄いモノリス被覆ないしモルタルの場合、粉末は
樹脂中に特定割合例えば樹脂溶液１重量部当り約１．０
〜５．５　重酸部で混合せしめられる。それよりも厚い
重合体コンクリート被覆の如き用途では、約８０〜１０
．０重量部の粉末が用いられる。
モルタルは、その開放可使時間すなわち、細工人がこて
で作業できる時間が通常約３０分に限定されているので
直ちに使用されねばならない。
いわゆる樹脂溶液は、重合体が不活性溶媒に溶けている
という意味では事実上溶液でない。むしろ、それはプレ
ポリマー（すなわち２〜１ｏの反復単位を有する分子）
の混合物であって、単量体ないし未反応出発物質を成る
程度含むことができる。溶媒を加えるとき、その溶媒は
反応性タイプでなければならない。すなわち、溶媒はプ
レポリマーと架橋できるものでなければならず、而して
重合体マトリックスを構成するものとならなければなら
ない。例えば、フランおよびフェノール樹脂溶液のいず
れにも、粘度を減する手段として、フルフラールが用い
られる。
フラン樹脂溶液を調製するためＫ、酸触媒（例硫酸）を
用いてフルフリルアルコールを注童深く反応さぜる。所
期重合度に達したとき、バッチを中和して反応を停止さ
せる。もし、これがなされなけれは、反応容器の全内容
物は１個の固体ブロック釦なってしまう。得られた強精
液体はなお、成る程度の未反応フルフリールアルコール
を含んでいる。反応を停止させたのち、より低い粘度が
望ましいなら、バッチをフルフラールで希釈することが
できる。
生起する反応は典型的な重縮合反応である。すなわち１
、水素イオンの影響下で、フルフリールアルコール分子
は互いに反応して重合体網状構造を形成し、反応過稈で
水を解放する。
フェノール樹脂もまた、重縮合反応によって形成される
。触媒として酸が用いられるが、アルカ１７　Ｋよって
も反応混合物は触媒作用を受ける。但し、この場合若干
異なる生成物がもたらされる。
フェノール樹脂の製造用原料は主にフェノールとホルム
アルデヒドであるが、フェノールに代走てｍ−クレゾー
ル又は３．５−キシレノールを用いることができ、また
ホルムアルデヒドも（少くとも部分的忙）他のアルデヒ
ドと代替させることができる。ホルムアルデヒドはフェ
ノール現同士の間にメチレンおよびメトキシ橋を形成し
て、重合体の三次元網状結合を創生ずる。それは、フェ
ノール分子上に３つの活性箇所があるゆえである。樹脂
溶液を製造するとき、反応は中位の重合度で停止する。
得られた液状生成物はなお、成る程度の遊離フェノール
およびアルデヒドを含有する。
通常、この重合体は、ポルトランドセメント又は全綱支
持体に、硬化厚が少くとも約１／８　ｉｎ　好ましくは
１／４〜３　ｊｎ　　となるように適用されて、該支持
体の防蝕層を構成し或いは上記支持体にタイル又はれん
がライニン２を接合するモルタル層を構成する。穴を充
填し或いは損傷したコンクリート上に新しい面を与える
などの用途では、より厚い層（例えば４　ｉｎ　以上）
が用いられる。
プライマー被覆層は、支持体に且つまた有機樹脂保護被
覆層に十分な粘着力を示す熱可塑性エラストマーから形
成される。プライマーのゴム状弾性故に、それは、樹脂
と支持体との寸法変化に適応すべく十分な伸びを示すの
で、モノリス又はモルタルの収縮に由来する接合の弛緩
を示さない。
エラストマーはまた、被覆層を硬化させるのに用いられ
る酸触媒による侵蝕にも抵抗しなければならない。この
点において、残留不飽和度は、酸侵蝕が減成を惹起し而
して接着力を減損する如きレベルより低くなければなら
ない。優位な結果をもたらすニジストマーは、建設用接
着剤としてＫＲＡＴＯＮ■１０００シリーズでＳｈｅ　
１１社より市販されているゴムとプラスチックとの２相
ブロック共重合体である。プラスチック相はポリスチレ
ンである。ゴム相はポリブタジェン又はポリイソプレン
である。材料は熱可塑性であり、強力且つ安定な接着剤
である。改良された接着強度をもたらす他のエラストマ
ーとして、例えばクロルスルホン化ポリエチレン、スチ
レン−ブタジェン共重合体１５０２およびネオプレンが
挙げられる。かかるエラストマーを、キシレン、トルエ
ンおヨヒ他の芳香族炭化水素の如き適当な有機溶媒忙溶
かし、これを、乾燥厚が少なくとも約０．２ミルになる
よう、清浄な支持体に、はけ塗り、ロール掛は又は吹付
けの如き慣用手段によって適用する。好適な乾燥Ｊｆは
約１〜１０ミルである。７１０ミルの厚さを用いること
もできる。なお、エラストマーの溶液は、一般に、特定
タイプのニジストマーの溶液粘度に依拠して約５〜３０
重１・−のエラストマーを含有するよう姥調製される。
例　　１ 鋼ブロックをサンドブラスト掛けし、これに１キシレン
中２０重ｔチのスチレン／ブタジェンブロック共重合体
（８ｈｅ１１社製のＫＪｔＡｌ”ＯＮ■１１０１熱可塑
性ゴム、トルエン中２５重量％溶液の粘度＝　４．　ｎ
　ＯＯｃｐｓ　）の溶液を２度被覆して、約５ミル厚の
プライマー被覆を形成した。この被覆が指触乾燥状態に
なるよう、２度の被覆作業の間に４５分〜６０分の乾燥
時間をおいた。ブロック同士を、充填せる酸硬化フラン
モルタル（Ｐｅｎｎｗａ　Ｉ　ｉ社の製品、ＦＵＲＡＬ
ＡＣ’グリーン・・くネル・モルタル）の１／４　ｉｎ
　厚層で接合し、１４日間室温（７０下）で硬化させた
。対照ブロックについては、プライマーを用いずに接合
した。接合した２つのブロック〔接着面積＝　４１ｎ２
（２ｉｎ　Ｘ　２ｉｎ））を接着面に垂直方向で引張る
ことにより、接着強さを求めた。プライマーを施した試
料の接着強さは＋５２０　ｐｓｔであった。対照の接着
強さは１３２ｐｓｉであった。
性−Ｌ 鋼ブロックをサンドブラスト掛けし、これに、キシレン
中２０’ｆ１部：％のスチレン／ブタジェンブロック共
重合体（５ｈｅｌ１社の製品、ＫＲＡ’ｒＯＮ（Ｂ１１
１０２、トルエン中２５重量％溶液の粘度＝１、２００
　ｃｐｓ　）溶液を２度被覆して、プライマー被覆厚が
約５ミルになるようにした。なお、２度の被覆作業の間
に４５〜６０分の乾燥時間をおいた。ブロック同士を１
／４ｉｎ　　厚層のフランモルタ／ｌ／　（Ｐｅｎｎｗ
ａｌｔ社の製品、ＡＳＰＩ、ＩＴｏＶ’Ｐ７０１）で接
合した。また、プライマーを用いない対照ブロックにつ
いても、２ｍのモルタルを用いて接合した。試料を室温
（７０°Ｆ）で１４日間硬化させた。接着強度を表Ｉに
示す。
表　　■ ＄１６１！ｌ　ｐｓｉ　８０　ｐｓｉ　６０ｎ　ｐｓｉ
　２３２　ｐｓｉ＄２５２５　ｐｓｉ　８９　ｐｓｉ　
４５０　ｐｓｉ　２０２　ｐｓｉ４Ｆ３５６９　ｐｓｉ
　８４　ｐｓｉ　５２５　ｐｓｉ　２１７　ｐｓｉ例　
　３ 酸腐触したコンクリートブロックを被覆するのに、例２
のスチレン／ブタジェンブロック共重合体（８Ｂ）プラ
イマー溶液を用いた。該ブロックを、例２に記載の如く
フランモルタルで接合し、７０′Ｆで１４日間硬化させ
た。比較試験として、ブロックにポリエステルプライマ
ーコート（下塗り）とエポキシプライマーコートを施こ
した。その結果を表■に示す： 表■ ＶＰ７０１フラン　　５１６ｐｓｉ　　　１７７　ｐｓ
ｉ　　６０５　ｐｓｉＶＰ７０１７ラン　　４８２　ｐ
ｓｉ　　　１５３　ｐｓｉ　　　５８０　ｐｓｉ平均　
　４９９　ｐｓｉ　　１６５　ｐｓｉ　　５９２　ｐｓ
ｉＦＵＲＡＬＡＣ７ラン４５７　ｐｓｉ　　　２５５　
ｐｓｉ　　５６０　ｐｓｉＦＵＲＡＬＡＣフラン　５５
！ｌ　ｐｓｉ　　　２２０　ｐｓｉ　　　４９６　ｐｓ
ｉ平均　　５０５　ｐｓｉ　　２３８　ｐｓｉ　　５２
８　ｐｓｉエポキシプライマーコートを施こした試料の
破断は、１００チ接着破断として生じた。ポリエステル
およびＶＰ７０１樹脂では、破断は１００チ接着であっ
た。ポリエステルおよびＦＵＩ（ＡＬＡＣ樹脂では、１
つの試料が１００％接着破断であり、５５５　ｐｓｉ試
料は１００チ凝着破断であった。
ＳＢプライマーおよびＶＰ７０１フランでは、１つの試
料（６０５）が２５／７５接着／凝着破断であり、また
残り試料はＶＰ７０１フランおよび２種のＩＩ’ＴＪｌ
ＩＡＬＡｃ　　フランで１００％凝着破断であった。
ｆ喋−−４゜ １１に環ボンドの経時安定性を例示するために、サンド
ブラスト掛けｔまた鋼ブロツク試料を例２に記載の如＜
Ｋ１（＾’Ｉ’０Ｎ１１０２　　ゴムプライマーおよび
Ｖ　Ｐ　７　、ｎ　１フランモルタルで被覆した。７０
°Ｆで２　ａ　ｉｌ後、三つの試料は４９１　ｐｓｉの
平物破断値を示した。約１１ケ月のエージング後、三つ
の試１・」はｓ　ｓ　ｑ　ｐｓｉの平均破断値を示した
。かかる結、川はボンドの経時安定性を立証するもので
ある。
全ての場合、破断はプライマーに対する樹脂の１ＥｌＯ
幅接着であった。
イ≧ｇ−ｐ サンドブラスト掛けしだ銅試片に、キシレン中種々のエ
ラストマーを各２回被覆し、こＪ１ニＶ　Ｐ７０１フラ
ンコートを接合し、２週間硬化せしめたところ、表■１
に示す結果を得た： 表ｏｒ 接着剤　　　　　　　　　　　　　千均荀負模度−ネオ
プレン　（２０憾）　　　　　　　　　　　　２５０　
ｐｓｉ天然ゴム　（５％）　　　　　　　　　　　　　
　　１９１　　ｐｓｉ上記結果は、種々のエラストマー
を用いて得たさまざまな強度を例示する。ブタジェン−
アクリロニトリル重合体は、プライマーを施こさない試
料に比して何ら改善を示さなかったが、いくつかのニジ
ストマーは約２００　ｐｓ＋を上回る改良された接着強
度を示した。ブロック共重合体は、他のエラストマーよ
りも有意にすぐれている。
以上、鋼およびコンクリート支持体上に粘着性の酸硬化
取合体層を形成することＫついて説示した。該重合体層
は、すぐ灼た耐蝕性のモノリス外面被覆およびモルタル
を供方するのみならず、鋼又はコンクリートにタイル又
は引Ｘ７がの如きライニング材を接着させるバインダ一
層ないしモルタルとｔ２て用いイ）こともできる。而し
て、かかる用途は本発明の範囲内にあるものとする。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　酸に安定な熱可塑性エラストｉ−を含むプライマ
    一層を支持体表面に適用し、次いで酸硬化重合体を含む
    被覆層を前記プライマ一層上忙形成することよりなる、
    接着性酸硬化被覆を支持体上に形成する方法。 ２、　酸に安定なエラストマーを含むプライマ一層を支
    持体に適用し、次いで酸硬化重合体を含む保１順ｖを前
    記プライマ一層上に形成することよりなる、接着性酸硬
    化耐蝕性重合体被覆を支持体上に形成する方法。 ３、　酸硬化重合体が７ラン又はフェノール樹脂であり
    、支持体が鋼又はコンクリートである特許請求の範囲第
    ２項記載の方法。 ４、フ）イマーＪ賛が少くとも約０．２ミルの厚さを有
    し、保護被覆が少くとも約１／１３ｉｎ　　の厚さを有
    する特許請求の＠　Ｆ／１１１！１．２項記載の方法。 ５、　エラストマーが、スチレン−ポリブタジェンブロ
    ック共重合体、スチレン−ポリイソプレンブロック共重
    合体、クロルスルホン化ポリエチレン、スチレン−ブタ
    ジェン共重合体およびネオプレンよりなる群から選ばれ
    る特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６　ニジストマーがスチレン−ポリブタジェンブロック
    共重合体である特許請求の範囲＠２項記載の方法。 Ｚ　保護被覆が不活性充填剤と酔硬化剤を含む特許請求
    の範囲 ８、　支持体と、該支持体の表面を被覆せる、酸に安定
    な熱可塑性エラストマーよりなるプライマ一層と、該プ
    ライマ一層を被覆せる、酸硬化耐蝕性重合体よりなる耐
    蝕性層とからなる耐蝕性被覆構造物。 ９　耐蝕性層が構造の保護外層である特許請求の範囲第
    ８項記載の構造物。 １０　　酸硬化重合体がフラン又はフェノール樹脂であ
    り、支持体が鋼又はコンクリートである特許請求の範囲
    第８項記載の構造物。 １１、プライマ一層が少くとも約０．２ミルの厚さを有
    し、耐蝕性層が少くとも約１７８　ｉｎ　　の厚さを有
    する特許請求の範囲第８項記載の構造物。 １２、エラストマーが、スチレン−ポリブタジェンブロ
    ック共重合体、スチレン−ポリイソプレンブロック共重
    合体、クロルスルホン化ポリエチレン、スチレン−ブタ
    ジェン共重合体およびネオプレンよりなる群から選ばれ
    る特許請求の範囲第８項記載の構造物。 １３、エラストマーがスチレン−ポリブタジェンブロッ
    ク共重合体である特許請求の範囲第８項記載の構造物。 １４　　耐蝕性層が不活性充填剤と酸硬化剤を含む特許
    請求の範囲第８項記載の構造物。
JP58087823A 1982-08-27 1983-05-20 コンクリ−トおよび鋼用の接着性酸硬化樹脂保護被覆 Pending JPS5939370A (ja)

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