JPS60152570A - 可とう性、耐水性塗料の製造方法 - 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 この発明はビチューメンー重合体のエマルジョンに関し
５％に可とう性で面］水性の塗布の製造法に関する〇 従来の技術 最近の例えば、屋根用のアスファルト混合物は５一般に
アスファルトと水利との間にルーフイング紹二やフェル
トの中間層を使用することによって、水利に塗布される
。そのようなアスファルトの混合体はエマルジョン捷た
は溶ｌｔりとして常ｔ１１Ｗで塗布される場合がある。

他の熱間塗布（熱タール）は費用がかかると共に、塗イ
Ｄ前にしばしば有害な加熱工程を必要とする。しかし、
変性しないアスファルト混合体は全て、直ちに、櫨たは
最終的）にもろさを示すので、浮動膜の役目をするルー
フイング紙の層を必・皮とする。−一方、常１１）１１
で混合した変性アスファルト・エマルジョンは可とう性
を示すけれども、十九らは過剰の界面活性剤（乳化剤）
値のために面１水性塗別としては望ましくない。

先行技術は一般に、アスファルトに水と、乳化剤や分散
剤のような化学薬品全添加して、混合（一般に高ぜん断
１例えばコロイドミルが混合）することによってアスフ
ァルトのエマルジョン全生成している１、アスファルト
に徐加する添加剤としては、可とり性、伸展性およびタ
フネスを改善するための月１合体、乳化剤１分散剤、粘
土、充てんしおよび顔オー１が含まれる。これらは、溶
融アスファルトに５寸たはＤｌ）単な混合工程によって
アスファルト・エマルジョンを生成した後でそのアスフ
ァルト・エマルジョンに、添加される。

これまで、７１シ体ビチューメン・エマルジョンの使用
は、ビチューメン相刺自身、または他と祠料と関係する
種々の乳化系（（集中されてきたが、はとんど常に、こ
れらビチューメ７伺拐のコロイド分ｉＦ＋にｊｌ、ビチ
ューメンｖｌｉ’ト単独、または他の拐料と共にそのコ
ロイド分散の前ｔＣ栄−ミキサーオたｄｔｐ相で乳化さ
れるソノグル法であった。

７７アン１゛ニオ（Ｍａｓｃｉ、ａｕｌ、ｏｎｉｏ）　
による米国特胎第５．５６７．　Ｉｆ　７６七は、熱水
で、に釈された乳化剤がビチューメン相料とは別に分散
装置（コロイドミル）に導入される２工程でビチューメ
ン伺オーＩ合着色する方法全開示しているが、その発明
はビヂューノノ祠別が乳化された後で他の１−樹脂ｊイ
」利金１ポスト添加Ｊｔたは１°′ポ混混合」　してい
る０ 水性ビチューノノ・エマルジョンは普通、粘土のような
乳化剤、捷たはカチオン、非イオノ−またはアニオノ乳
化剤からなるＣエマルジョンを安定化するｌこめに、表
面活性剤が心安である。エマルジョン１台子の合体した
後、それら合体粒子の存在―、面ｊ水性を低下させる。

同様に、アクリル酸塩。

ビニル、メチ１フン、フタジエン、エチレン、アクリロ
ニトリルおよびこれら単量体の混合体の乳化沖合は、生
成するエマルジョン重合体を安定化させるために、佼面
活性剤およびメチルセルロースやヒドロキシエチル・セ
ルロースのような保ｔユコロイドを必要とする。

これら２種類のエマルジョンの混合（結合）は゛。

乳化剤の種類が混和性であり、保畿コロイドの種類およ
びｐ　＋１が女にな混合体（Ｌさせるときは容易に達成
されてきた。アスファル］・・エマルジョンへの知合体
エマル７ヨンの添加は、一般に次の１７に′Ｉ！］ケ改
首する。

・１）面ｊｔ然利性 Ｕ）１硝薬品性 Ｃ）紫外線１」（抗 （１）高い伸びおよび低温可とう性のような塗膜の機械
的特性。

しかしながら、コロイダル粒子の表面に存在する乳化剤
は重合体粒子とビチューノン１１″Ｌ子間の凝集結合力
を低下させる。そして気泡の形成ヲもたらして湿気や液
体が浸透できる合着膜を残す。それらの乳化剤はある程
度の水溶性と１重合体およびビチューメ７粒子を溶媒和
する能力をもっている７、これは、被（１σ１化（Ａ料
の配水性に悪影響を与えるＯ 本発明の主目的Ｕ優れた可とり性と配水性とを生じる塗
ｆ’ｌヲ製造することである。これらの隔別け、屋根や
壁の表面に使用されるのみならず、ベースメントや基礎
、而・１水性包装用紙や板紙、建築構造物用板材、配腐
食障壁としての鋼表面５或いは他の任意の用途にも使用
される。その伶刺ははけ７０−ラ、またはスキージのみ
ならす、ドクターブレードによって塗イ１ｊされるのみ
ならず、噴霧。

浸漬或いは他の適当な方法でも塗布することができる。

１ｉ規のエマルジョンは常畠で塗ることができる。

それは、アスファルトやコールタールのようなビチュー
メンのエマルジョンヲ提供する優れた特個を有する。

本発明は、予め乳化した重合体を、未乳化ビチユーメン
相別とは別に分散工程に導入し、その重合体に乳化剤を
利用してビチューメン液体全乳化し、低乳化剤濃度で新
しく変性させたビチューメ７拐刺全生成することによっ
て、ビチューメン／重合体エマルジョン混合体を製造す
る方法に関する０ これらのビチューメン・エマルジョン／垂合体エマル／
ヨンの混合体は（１史化後の耐水性が極めて優れている
ことがわかつ′ｆＬＬ。その上、それらは。

他の類似相別の常を品温合体に欠けている１愛れた物理
的、（幾４戒的および流動特性を有する。

従って１本発明の目的の１つは、木（Ａ、コンクリ−１
−寸たは他の建築（」料の表面にフェル１−や紙のよう
な繊維（・１利の中間層全使用することなく′、１白接
塗イ［ｊすることができるアスファルト・エマルジョン
を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、常扁塗在ができ。

膨れがなく、望見のエノトレインメントが少ない乾燥が
できるアスファルト・エマルジョンヲ提供することであ
る。このアスファルト・重合体エマルジョンは、界面活
性剤の含殴が少ないため迅速に乾ｈｉする。未変性のア
スファルト・エマルジョンはグイラタノト流動特性を有
するので、水平表面」二の空孔および割れへの浸透を著
しく促進させる。

不発り」の他の目的は１例えば木イ」やコンクリートの
ようなぬれた表面に塗イ１」することがてきる常Ｗｌｉ
ｉ　ｅイ１］ビチューメン・エマルジョンを提供するこ
とである。

さらに本発明の目的は、加熱またに冷去１１で割れるこ
となく膨張５収紐：ができる常を品塗７１Ｊビチューメ
ン・エマルジョンヲ掛供することである。

本発明法の別の目的は、変性アスファルト・エマルジョ
ンに８吸なエマルジョンの全含Ｆｋ下げることである。

本発明は、屋根、特にプーレギャスト筐た１は現場のコ
ンクリートの屋根、捷りは改装屋根用のＪｌ’ｆ＋ｊ造
物１表面の分野に的ちに使用されるが１本発明はこれら
の用途に限定されないことを理’ｐｙ（されたい。

実施例 ビチューメン重合体エマルジョンの製造法の沿線を以下
に説明する。

アスファルＩ・を約１２１℃（２５０Ｆ）［加熱し、そ
の融成物へ任意であるが高融点（７１１℃）のろうを添
加する。［４１体分５０〜５５％のエマルション沖合体
Ｃユ、乳化重合プロセスから約６５℃に冷苅ｊするか５
またはバッチ童で前の製造から約６５℃に加熱する。消
泡剤１例えばダウコーニング（１）ｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎ
ｇ）　Ｉ（−１０シリコーンは、重合体エマルジョンの
０２〜０．５重３％添加することができる。アスファル
トとろうの混合物は１重合体エマルジョンと共に約２．
８１（７／　ｃｎＩの使用空気圧で約５５００１．’（
Ｐ　Ｍのコロイドミルに同時にｍｌずこの場合のアスフ
ァルト混合物／重合体エマルジョンの混合比はそれぞれ
７０−２０１５０〜８０である。そのエマルジョンはコ
ロイドミルニ８２＝８８℃で存在する。そして熱交換器
を使用して的ちに約Ｉ＋　９℃に冷却する。冷去口しな
がら均一な潴１度を保ち１局部的な過熱を防ぐために、
ゆ一つくシかくはんする必要がある。

生成Ｌ　７ｍニブルジョンは、顕微鏡１ｆ１１１定で２
〜１０μの微細なネ）”ｆ径である。重合体の粒子は０
１〜０２５μである。

そのエマルジョンは、７昂潤状態のときには褐色である
が、乾燥すると黒色ｖｉＩなる。それは、エマルジョン
全固体分の１−５ｉ　ｐＨ％のカーボンブランクの添加
により湿潤状態で黒色になる。

酢醒ビニル全土成分としたエマルジョンのｐ　Ｈは、光
通はｌＩＯ〜５．０であるが、これ全７０以下に保つ必
要がある。他のエマルジョン、例えばスチレン・ブタジ
ェンはアルカリ性のｐ　Ｈが必要である。このようにし
て得られたエマルジョンは、１１９℃（１２０Ｆ）が６
ダ月と優れたバ′ノケージ安定性を示す。

アスファルト材料は、一般に浸透、粘度および伸度のよ
うな物理的性質に基いて選ぶ。浸透値によって測る硬さ
は、低い、または不充分な可とう性および基質の移動に
よる割れに対する低抵抗性のため、これらの材料の使用
における士限定要素である。

試験方法 沙透：　ＡＳ’Ｉ’Ｍ　Ｄ−５ 伸　度　：　ＡＳＴＭ　Ｄ−１１う 軟化点：　Ａ　Ｓ　Ｔ　ｌｖｆ　Ｄ　−Ｆ３６アスフア
ルト／コールタール・ピッチの軟化７ｊ、ｉ範囲は１１
９℃以上にしなければならない、なぜならば該イ／１制
は熱可塑性のま捷であり、環境空気高度の高い所での使
用は、乾燥塗料の移動や変形を避けるために晶軟化点全
必要とするからである。

例１ 酊：酸ビニル６５％と、エチレン２０％と２アクリル（
２エチルヘキシル・７り’）Ｖ−１・）１５％からなる
単量体混合物を、普通の方法で２代表的に非イオン−ア
ニオン界面活性剤と保護コロイド（ヒドロキシルエチル
・セルロース）との界面活性剤混合物を使用して、水中
で重合させた。そのエマルジョンは下記の性質を有しだ
： １　引張強さ　２９．　ｕ　Ｋｇ　／　ｃｙ＋２　伸び
　５００％ う　固体分　５５％ ＋１．　ｐ　）Ｉ　ｌ＋、　０ ５　清澄さ　白／不透明 そのエマルジョンは室臨１に冷却して７日間保存した。

夕゛つ・コーニングＨ−１０のようなｆｆｄｍ剤を０．
２７沖量％添加した。次に、エマルジョン混合体を約６
５℃に加熱して−２，８Ｋ９／　ｃｉの空気圧力でコロ
イドミルにポンプで送り、同時にアスファルトを］２］
℃に加熱した。コロイドミルに入るアスファルトと１１
合体エマルジョンとの比は１：２であった。吐出ｉ”ｌ
＋’１度は８２〜８８℃であつゾヒ。

固体分は７０重量％であり１色は暗褐色であった。

得られたエマルジョンは良好な貯蔵ソ定性を示すと共に
、フィルム（膜）は良好な可とう性、伸辰性および耐湿
性を示した。空気乾燥した場合、連続膜を形成して、転
装は生じなかった。重合体ケ含まないアスファルト・エ
マルジョンよす長く伸ばすことができだ。

例２ 」―記のエマルジョン全アスファルト／ろう（重量％で
９０／１０の割合に温合）で処理した。コロイドミルに
入るアスファルト／ろうと重合体エマルションとの比は
ｌ：１であった。得られたエマルジョンは例１のものと
同じ特性を示すと共に。

優れた流、動性および耐湿性を示した。

例う 市販のエマルジョン、　Ｅｌｖａｃｅ　１８７７　（デ
ュポン社製品）′（ｉｌ−６５℃に加熱して５例２と同
じ方法および比率上採った。得られた重合体／アスファ
ルトのエマルションは１ダ」２のものと同じ特性を有し
た。

前記り口・１の安定性のデータ全第１表に示す。

第１表 ２　２５　２０００　うｏｏｏ　５ｏｏｏ　１Ｉｏｏ。

う　２５　１１５００　１１１１００　＋１５００　１
４９００２　１＋　９　５０００　５０００　５５００
　５９００う　）■９　＋１０００　１＋５００　桂ｇ
ｏｏ　５０００例４ １　アスファルトを１１６〜１２１℃に予熱する。

２　アスファルト固体に融点が７１１℃のアリストワッ
クス（Ａｒ　ｉ　ｓ　ｉ・ｏｗａｘ、これは炭化水素ろ
うである）１５％を添加する。

う　オレフィン酸１重量％と、デュポノール（Ｄｕｐｏ
、ｎｏｌ）　Ｗ’、　３　、１％ｋ　ｌ＋’Ｆ−加する
０４、　エルバックＩｇ７７（デュポン）をかくはんし
ながら６５℃に予熱する０ ５　エルバック１８７７に９．５９／ｌ　（８ｌｂ／１
００カロン）のダウコーニングＨ−１０／肖Ｃ′ｍ剤を
添加する。

６、　コロイドミルで５５０Ｏｒｐｍの速度で乳化する
。そのときの混合比は体積比で１１０％のアスファルト
／水：　６０　％のエルバック１８了７エマルジヨン。

得られたエマルジョンは、固体分７２％であってダイラ
タノトな流動特性を示す。このビヒクル系は極めて良好
な初期耐水性と、Ｍ、Ｖ、Ｔ、’Ｑ示シだ。融点が７１
１℃のワックスの添加は、ＡＲ８０００のアスファルト
の粘度を下げて、低温での乳化を可能にする。

得られたエマルジョンは１倍率１（１６で顕微鏡視察し
たところ小粒径であり、確実に制御されたバッチ全製造
するために粒径に対する手＋１Ｆｉ’を標準化しなけれ
ばならない。

１　原　利 ｄ）　ｏ、Ｃ，トｌ−１０消泡剤　２０９ｆ）水性カー
ボアブラック分散−各坤供給物　２００ｇｇ）水　３．
　ｇ　１ ２、手順 ａ）加熱板上のアスファルトを８２〜９５℃に加熱する
。

ｂ）ろうを分解してかくはんしながらアスファルトに添
加し、１０１Ｉ〜１１０℃に加熱する。

Ｃ）アスファルトを圧力ポットで予熱し、上記混合物を
添加する。

ａ）エルバック・エマルジョンに水全添加し。

密閉容器内でｌ１９〜５’ｌ１℃に加熱する。

ｅ）消泡剤）ｉ−１０′（ｉ−添加するＯｆ）上記ゾル
ロニツクＬ６１の界面活性剤全添加する。

ｇ）カーボンブラックを添加、５〜１０分混合し、エマ
ルジョン混合体を予熱した圧力ポットに注入する。その
圧力ポットｒ、ｒ　１１９℃の熱水で予熱し、ラテック
ス混合棒金添加するｉ■↓ｊ前に排水する。

ｈ）アスファルト圧力ホットからコロイド・ミルへのラ
イン全予熱する。

１）ラテックス・ポットおよびアスファルト・ポットを
ＩＩＩ〜１．８　Ｋｇ／　ａｄに加圧する。

Ｊ）ラテックス圧力ポットからの弁を開けて、コロイド
・ミル全始動する。

ｋ）アスファルト・ポットからの弁を徐々に開ける。粘
着性の暗褐色混合体が生じるまで。

混合体の温度を７４〜７９℃に保つ。

１）生成混合体を連続的にかくはんして冷却し、表面の
皮張り金防ぐＯ ｍ）混合体が１１５℃以下になるまで、かくはんを継続
し、ラインド缶にシ″−ルｊる。

得られた混合体は、大量の場合、その中心部は非富にゆ
っくり冷却する傾向にあって、エマルジョンを不安定に
すると共にかたまりをつくる仰向にあるから、局部的に
高４１１１にさらされるのを防ぐだめに出口でかくはん
する必要がある。

極めて低レベル（全単量体固体分を基２＠にして１〜う
％、任意であるがヒドロキシエチル・セルロースのよう
な保護コロイド全０２〜０５％）のアニオンおよび非イ
オン界面活性剤で調製した粒径０１〜０５ミクロンのエ
マルショア重合体の調製は、コールクール・ピッチまた
はアスファルト金−緒に乳化して、２０〜７０％のアス
ファルト固体分と８０〜５０％の重合体固体分からなる
重合体／アスファルト／コールタールの安定ナエマルジ
ョンを生成することに用いることがわかった。

アリストワックス（Ａｒｉｓｔ、ｏｗａｘ）　１６５　
（ダイアモンド・ジャムロック社製品）のような結晶性
炭化水素ろうをアスファルトの声量を基準にして１０〜
１５％液体アスファルトに融解して任意に使用すること
も、生成された重合体／アスファルト膜の耐水性を改善
した。アスファルト混合物へのろうの添加は融解生成物
の粘度企下けると共に処理時間の改善をする傾向にある
。

発明の効果 溶融アスファルト全ラテックスと混合することによって
生成したエマルジョンは、一般にグイラタントな流動性
（多孔性基質への浸透は良好であるが、エアレス・スプ
レーを介して噴霧することは困難である）を示す、この
性質は水平屋根の塗料および水平表面のシーラーとして
の用途に有利である。そのエマルジョンは優れた面４水
性、優れだ耐再乳化性および極めて低い滓気透過率を示
す。

沖合体の種類１分子量、粒度分布、およびビチューメン
材料の物理的囲質に依存して、得られる乾燥膜は凝集力
または接着力、伸びおよび引張り性。

耐溶媒または耐薬品性が変わる。

アスファルトと併用捷たはその代用となるものとしては
、コールタール、リグハイドまたはギルツナイトがある
。市販の代表的アスファルトはハントウェイ（Ｈｕｎｔ
ｗａｙ）　Ａ　Ｒ−１１０００およびＡＲ’−８０００
である。使用したアスファルト祠の物理的性ηはリング
およびボールの軟化点が４５〜７１℃、伸度が＋１００
Ｃｒｎ、そして２５℃における浸透の範囲が２０〜７０
に及んだ。

重合体エマルジョンの物理的・性質は、ビチューメン（
月の性質（すなわち、低いＴＧ）１高い膨張性および伸
びで補足する必要がある０本発明の望捷しい実施態様と
して使用した１１合体エマルジョンは、酢酸ビニル、エ
チレンおよびアクリルモノマーの混合物から生成された
、そして次のような乾燥膜の性質を示した； ａ）ＴＧ−ｏ−５ｃ ｂ）伸び：５００〜１０００％（厚さ０３８ＩＩＩＩＩ
＋の乾燥フィルム） Ｃ）引張強さ：　１１２−７０１＜ｑ／ｃｎＩ　（厚さ
０．５８罷の乾燥フィルム） ｄ）ｐ■■：＋１０〜４．５ ｅ）固体分：５０〜５５％ 考えられる伸、のエマルジョン用重合体としては。

アクリル樹脂、アクリル−メタクリル酸の共重合体、ス
チレン・ブタジェン共重合体、フタジエン−アクリロニ
トリル、ブチルゴム・エマルジョン。

塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル共■１合体ふ・よび塩
化ビニリデン共重合体がある。

これらのビチューメン・エマルジョンとｖ＋ｒ　合体エ
マルジョンとの組合せは、乾燥後に面１水性が極めて優
れることがわかった。さらに、こ牡らは知似する他の材
料のコールド・ブレンドにり（けている物理的５機械的
および流動特性が１憂れている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（εｔ）　アスファルトを約１２１℃に加熱する工
   程、 （１））　ｒ！ｉ：酸ビニル、エチレンおよびアクリル
   からなるエマルショア重合体を選択する工程、（ｃ）　
   前記エマルジョン重合体を約６５℃に加熱する工程、 （（１）　前３ｅのアスファルトおよびエマルジョン重
   合体全同時にコロイドミルに−ｉ３す工程、（ｅ）　前
   記コロイドミルにイｒ在するエマルジョンを１１：〕ち
   に約ｌ＋９℃に冷却する工程、および （「）前記コロイドミルに存在するエマルジョンを前記
   ４９１′になる寸で連続的にかくはんする工程からなる
   こと全特命とする可とう性、耐水性塗料の製造方法。 ２、（ａ）　前記アスファルトに高融膚のろうを溶陪１
   １さす工程と、 （ｂ）前記重合体エマルジョンに消泡剤を添加する工程
   とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 う、　前記エマルジョン重合体が市販のエマルジョン、
   エルバック（Ｅｌｖａｃ）　１８７７であることを！１
   １徴とする特許請求の範囲第１頓に記載の方法１゜ １１　前記エマルジョン重合体がスチレン・ズクジエン
   であること全特命とする特許請求のｒｌｉｉ７囲第１狛
   に記載の方法。 ５　前記重合体エマルジョ／が、約６５％の６’ｒ−酸
   ビニルと、２０％のエチレンと、水中で重合した１５％
   のアクリル（２エチレン・アクリレート）との単量体混
   合体からなり、典型的に非イオン界面活性剤とアニオン
   界面活性剤との混合界面活性斉）ｉと、ヒドロキシエチ
   ル・セルロースの保護コロイドと全使用することをＢｆ
   ＋徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ’　ｌｌ′ｌｌ　ｆｆ己アスファルトとろうとが、９Ｏ
   ３ｒ量％１（）車量％の割合で混合されることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項の方法。 ｌ　前記アスファルトおよびろうが、重合体エマルジョ
   ンに対して１：１であることを特徴とする特許請求の肋
   囲第６項の方法。