JPS6050742B2 - 自己硬化性無機組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は各種基材の表面に利用して優れた諸性質を兼備
した被覆層を形成するのに適したケイ酸アルカリのバイ
ンダーとその硬化剤とを含む自己硬化性無機組成物に関
する。

さらに詳しくは、コンクリート壁、モルタル壁、コンク
リートブロック、石綿スレート板、木毛セメント板、ケ
イカル板、石こうボードその他の広範囲な無機質ケイ酸
塩材料の建築物や建材類、さらには木質合板、金属板の
ごとき木質もしくは金属質の建材類、さらには木質合板
、金属板のことき木質もしくは金属質の建材類、その他
の各種基材に利用して該基材へのプライマー施用を省略
しても優れた接着強度て密着被覆層を形成でき、優れた
耐水性、寡黙繰返しに対する優れた適応性、低吸水性、
低透水性、優れた耐候性、良好な耐酸性、良好な耐塩水
性、良好な耐有機溶剤性、白華防止性、不燃性、優れた
曲げ強度や耐圧強度のごとき機械的強度、無毒性などの
諸性質を兼備した被覆層を形成でき且つ適切なポットラ
イフを有するケイ酸アルカリのバインダーとその硬化剤
とを含む自己硬化性の無機組成物に関する。

従来、ケイ酸アルカリをバインダーとしてその硬化剤さ
らに所望により充填剤、骨材その他の添加剤類よりなる
自己硬化性無機組成物について多くの提案がなされてき
た。しかしながら広範囲な基材に対して満足すべき諸性
質を兼備した、かつ強固に接着した被覆層を形成しうる
安価かつ入手容易な自己硬化性無機組成物を提供するこ
とはきわめて困難であつた。その理由としてはケイ酸ア
ルカリとその硬化剤その他の配合材料との組み合わせに
よつて、自己硬化性の組成物が形成できることは知られ
ていたが、単にこれらを組み合せただけでは前述のごと
き望ましい諸性質を兼ね備えさせ得ないこと、および組
み合せの変更によつて得られる組成物の性質が予測不能
に変化し得るにかかわらず、どのような組合わせによつ
てどのような性質が向上し、一方どのような性質に悪影
響を生ずるが予測するのに利用し得る理論的指針もない
ことが主な理由として挙げられる。

従つてこの技術分野においては試行錯誤的に、各種の配
合材料の組み合わせおよび配合量割合を選択するのが普
通であり、ある望ましい性質を賦与しようとすると、他
の望ましい１つ以上の性質に無視し得ない悪化を生ずる
のが普通であつた。本発明者らはケイ酸アルカリのバイ
ンダーと亜硫酸カルシウムを硬化剤とした系の自己硬化
性無機組成物について研究を進めた。

その結果、硬化剤として特定の組合せ、および量割合か
らなる硬化剤を用いることによつて、前記諸性質を兼備
した自己硬化性無機組成物が提供できることを発見した
。

すなわち、ケイ酸アルカリをバインダーとし、これに対
して亜硫酸カルシウムまたはＸおよびチオ硫酸カルシウ
ム、ケイ酸カルシウム、酸化亜鉛、好ましくはさらにこ
れらとアルミニウム含有物という特定の硬化剤の組み合
わせが前記諸性質を兼備した自己硬化性無機組成物の提
供に必須であること、特に後記する量割合を満足した上
記特定の組合せ硬化剤の利用が必須であることがわかつ
た。

従来、ケイ酸アルカリをバインダーとし亜硫酸カルシウ
ムおよびケイ酸カルシウムの組合せを硬化剤とした自己
硬化性無機組成物についていくつかの提案が知られてい
る。

（例えば特開昭５２−５８０旬号、特開昭５２−７１５
２３号等）本発明者らは研究によればケイ酸アルカリを
バインダーとしこれに対して上記亜硫酸カルシウムおよ
びケイ酸カルシウムを硬化剤とした場合は、後に比較例
をあげて示すように前記諸性質中次のような゛性質が不
満足であることがわかつた。すなわちポツトライフが短
かすぎ使用時間が制限され、また寒熱繰返しによるクラ
ックが発生しやすい。また白華現象（日数を経るとアル
カリ分の浸出により表面に白色粉末を生する）を起しや
すい。このような性質についても、他の性質と共・に充
分満足しうる性質を示す自己硬化性無機組成物が（１）
亜硫酸カルシウム、チオ硫酸カルシウムおよびこれらの
混合物よりなる群から選ばれた硬化剤（１１）該硬化剤
（１）の１０鍾量部に基いて５０〜３０鍾量部のケイ酸
カルシウム硬化剤（１１ｉ）該硬化剤（１）の１（４）
重量部に基いて４０〜３０轍量部の酸化亜鉛硬化剤（Ｉ
ｖ）該硬化剤（１）の１０鍾量部に基いてＯ〜１５唾量
部の水酸化アルミニウム、アルミナ、アルミナ水和物の
少くとも１種または２種以上の混合物硬化剤以上の組合
せによりなる硬化剤を利用することによつて有利に提供
できることが発見された。

例えば前記特開昭５２−５８０７鰻においては、アルミ
ナセメント２０唾量部をバインダーとして亜硫酸カルシ
ウム１（１）重量部および酸化亜鉛１５重量部の利用が
開示されている。ここではケイ酸アルカリをバインダー
とした利用については示されていないし、且つ又、上記
（■０の本発明における量条件を全く満足しない。後に
比較例に示すとおり、本発明においては上記（Ｉｉｉ）
に特定された下限量未満の量では、例えばポツトライフ
、白華現象などの性質において不満足な結果しか得られ
ない。従つて本発明の目的は、基材へのプライマー施用
を省略しても優れた接着強度て密着性のよい被覆層を基
材上へ形成でき、優れた耐水性、寒熱繰返しに対する優
れた適応性、低吸水性、低透水性、優れた耐候性、良好
な耐酸、耐塩水性、良好な耐有機溶剤性、白華防止性、
不溶性、優れた機械的強度、無毒性、適切なポツトライ
フなどの諸性質を兼ね備えたケイ酸アルカリをバインダ
ーとし、その硬化剤を使用したタイプの自己硬化性無機
組成物を提供するにある。

本発明の自己硬化性無機組成物は （４）ケイ酸アルカリをバインダーとし （Ｂ）該バインダー囚の固形分含量に対して合計で３０
〜３０唾量％、好ましくは４０〜２５鍾量％、一層好ま
しくは６０〜２（４）重量％の下記（１）〜（Ｉｖ）を
組合せた硬化剤（１）亜硫酸カルシウム、チオ硫酸カル
シウムおよびこれらの混合物よりなる群よりえらばれた
硬化剤（Ｉｉ）上記（１）の１００重量部に基いて５０
〜３０呼量部、好ましくは６０〜２５０重量部、一層好
ましくは７０〜２００重量部のケイ酸カルシウム硬化剤
（Ｉｊｊ）上記（１）の１００重量部に基いて４０〜３
叩重量部、好ましくは５０〜２５０重量部、一層好まし
くは６０〜２０睡量部の酸化亜鉛硬化剤（Ｉｖ）上記（
１）の１０唾量部に基いてＯ〜１５呼量部の水酸化アル
ミニウム、アルミナ、水和アルミナよりえらばれた１種
または２種以上の混合物硬化剤（Ｃ）組成物重量に基い
てＯ〜２唾量％の着色剤、増粘剤、撥水剤、硬化遅延剤
、分散剤、レベリング剤よりえらばれた添加剤（Ｄ）組
成物重量に基いてＯ〜８鍾量％の充填剤、骨材もしくは
補強剤からなる。

本発明組成物においては、上記（１），（Ｉｉ），（Ｉ
ｉｉ）のいづれか１つが欠如すれば勿論のこと、上記（
ＩｉＯの量が硬化剤（１）の１０鍾量部に基いて４０重
量部以下になること、後に比較例３に示すように本発明
組成物における、ポツトライフ、白華現象等の性質に無
視できない悪化を生ずる。

本発明組成物において、上記（１）の硬化剤１００重量
部に対して、上記（Ｉｉ）および（Ｉｉｉ）の硬化剤の
合計は１０呼量部以上、好ましくは１５０〜６０鍾量部
である。

１００重量部未満の場合には湿潤強度が低下し、白華現
象が起り易いなどの欠点を生じ、また６００重量部をこ
えると耐水性が悪化し、また耐候性が低くなる等の欠点
を生じる。

さらに本発明組成物において（１ｉ）の硬化剤：（１１
１）の硬化剤は１：約０．１〜約６程度の割合であるこ
とが好ましい。本発明組成物において（１）の硬化剤の
省略は、たとえは硬化速度が著るしく遅くなり常温では
硬化不良を起し、耐水性、湿潤強度の低下、耐候性等の
性能が著しく悪くなり使用不能となる等の点で悪影響が
あるのて（１）硬化剤の使用は必須である。（１）硬化
剤の使用量は硬化剤の合計量に基いて約１０〜約５呼量
％程度であるのがよい。過少すぎると上述のことく硬化
不良を起し、耐水性、耐候性等の諸性質が悪くなり、ま
た過剰すぎると硬化が速すぎて使用可能時間が短かくな
り、また硬化時の収縮率が大きくなつてクラックが発生
しやすくなる傾向を生じうるので上記範囲量での利用が
好ましい。さらに（１１）の硬化剤の使用量が過少すぎ
ると耐水性、湿潤強度、耐候性が悪化し、また過剰すぎ
るとポツトライフが過少となる等の不利益を生じる傾向
があるので上記硬化剤（１）の１００重量部に基いて５
０〜３００重量部、好ましくは６０〜２５呼量部、一層
好ましくは７０〜２凹重量部の量て用いるのがよい。ま
た（Ｉｉｉ）の硬化剤の使用量が過少すぎると、ポット
ラィフが過少となり、白華現象を起しやすい等の不利為
を生じやすく、また過剰すぎると硬化不良を起し、した
がつて耐水性、湿潤強度、耐洗滌性が低下するなどのご
とき不利益を生ずる傾向があるので、上記（１）の１０
０重量部に基いて４０〜３０鍾量部、好ましくは５０〜
２５鍾量部、さらに好ましくは６０〜２０唾量部の量で
用いるのがよい。本発明の硬化剤の組合せにおいては、
上記（ｉ），（Ｉｉ），（Ｉｉｉ）のほかに、硬化剤（
１）の１０鍾量部に基いて０〜１５唾量部、好ましくは
０〜１０唾量部の水酸化アルミニウム、アルミナ、アル
ミナ水化物からえらばれた二種以上の混合物を含有する
。

上記（Ｉｖ）硬化剤の量が１５鍾量部をこえて多すぎる
と、耐水性の低下、湿潤強度の低下のことき不利益を生
ずるおそれがあるのて（１ｖ）硬化剤の使用は本発明組
成物の硬化時収縮率の低下、クラック発生を抑制する等
諸物性を向上せしめる場合があり、屡々好ましい結果を
与える。本発明において（１）硬化剤の亜硫酸カルシウ
ム及び／又はチオ硫酸カルシウムとしてはこれらの単品
を利用できるほかに、これらを主成分（約７唾量％以上
）とする工業廃棄物を利用することができる。このよう
な廃棄物の例としては、消石灰を使用する排煙脱硫の際
生じる吸収廃沈澱は多量の亜硫酸カルシウムを含むので
本発明の（１）硬化剤として利用できる。また（ｉｌ）
硬化”剤のケイ酸カルシウムとしてはその単品のほかに
、これを主成分（約７唾量％以上）とする工業廃棄物が
利用可能性があり、たとえば製鉄に溶鉱炉からでる塩基
性スラグ溶融物を水冷粉砕した水砕スラグ等を例示でき
る。さらに又（Ｉｖ）硬化剤とし．ても水酸化アルミニ
ウム、アルミナ、アルミナ水和物のほかにこれらを主成
分（約７０重量％以上）とする工業廃棄物の利用が可能
であり、たとえばアルミニウムの表面処理の際生じる廃
液より沈澱させた水酸化アルミニウムを主成分とするス
ラツノジ等を挙げることができる。さらに本発明の自己
硬化性無機組成物は、（Ｃ）の添加剤類および（Ｄ）の
充填剤もしくは骨材、補強剤を含有することがてきる。
該（Ｃ）の添加剤類としては組成物重量に基いて０〜２
０重量％の着色剤、増粘剤、分散剤、消泡剤、およびレ
ベリング剤からえらばれた添加剤をあげることができる
。着色剤としてはたとえば酸化チタン、酸化鉄、酸化ク
ロム、酸化カドミウム、酸化コバルトなど金属酸化物系
の無機顔料あるいはカーボンブラックまたは有機顔料を
例示することができる。また増粘剤としてはたとえばメ
チルセルローズ、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニール
アルコール等の水溶性高分子等を例示できる。さらに撥
水剤としてはたとえばシリコンエマルジョン、ステアリ
ン酸アルミのごとき金属石鹸、パラフィン類のごとき化
合物を挙げることができ、分散剤としてはリグニンスル
ホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、メラミン系スルホ
ン酸塩、ポリオキシエチレンエーテル等を例示すること
ができる。

さらに消泡剤の例としてはシリコンエマルジョン系、グ
リコール誘導体系が例示でき、レベリング剤としては分
散剤と同じくリグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホ
ン酸塩等を挙げることができる。また硬化遅延剤として
はリン酸アルミ、ケイフッ化アルカリのごとき化合物を
挙げることができる。また該（Ｄ）の充填剤としては、
タルク、ケイソウ土、カオリン、陶土、炭酸カルシウム
（微分）等、骨材としてはパーライト、硅砂、炭酸カル
シウム（粗粒）、シラスバルーン、ビル石、ガラス質、
陶磁器粉砕物等、補強剤としてはアスベスト、ロックウ
ール、グラスファイバー、バルブその他の繊維状物質等
を例示することができ、これら（Ｄ）の充填剤、骨材も
しくは補強剤は組成物重量に基いてＯ〜９０重量％の量
で利用され．る。９唾量％をこえる過剰量での（Ｄ）の
充填剤、骨剤もしくは補強剤の利用は強度の低下、耐水
性の低下、透水性の低下、耐酸性の低下等の点で好まし
くない。

本発明においては、前記（Ｂ）の硬化剤の組合せ（１）
！〜（Ｉｖ）を（４）のケイ酸アルカリバインダーの固
形分重量に対して（１）〜（Ｉｖ）の合計で３０〜３０
０重量％、好ましくは４０〜２５踵量％、一層好ましく
は６０〜２０唾量％の量で用いる。

該（Ｂ）の使用量が上記範囲をこえて少量すぎると硬化
不良を起し、耐水性、湿潤・強度、その他の諸物性が著
しく低下する。また過剰量すぎるとポツトライフが短く
なり、実用上施工、加工に支障を生じる不利益があるの
で上記範囲で利用するのがよい。本発明において充填剤
または骨材を利用する場合には、充填剤はその粒子径は
約１ミクロン〜約２００ミクロン、骨材は約５０〜５メ
ッシュ、補強剤を使用する場合は繊維長０．１ｗｔ〜数
Ｃｍの長繊維を利用することができる。

本発明の自己硬化性無機組成物各種基材類たとえばコン
クリート、モルタル、コンクリートブロック、軽量コワ
クリート板、石綿セメント板、木毛セメント板、軽量石
綿板、硅カル板、石こうボａ−ド、鉄板、亜鉛引鉄板、
アルミニウム板、木板、木合板等の表面に前記の諸性質
を兼備した被覆層を形成するための被覆形成用自己硬化
性無機組成物として有用であるが、たとえばセメント、
モルタルセメント等に配合して硬化促進、白華防止、耐
水性向上等の目的に利用することもできる。

本発明組成物においては、前期囚成分と（Ｂ）成分とは
予め混合して貯蔵しておくことはポツトライフの点で問
題があるので、施用に際して、施用個所で配合して用い
る。

混合は室温で行なうことにより、任意の混合手段を利用
することができる。

（Ｃ）成分および（Ｄ）成分は望むならば上記囚成分ま
たは（Ｂ）成分のいずれかを配合してくもよいし、その
場で混合して用いてもよい。施用に際しては任違のコー
ティング手段を利用して差支えないが吹付け、ローラー
塗り、コテ塗り等の施用手段が好ましい。上述のことく
本発明組成物は各種基材の表面に応用して有効な性能を
発揮するが、また本組成物を型枠に注型する等の手段に
より、ボート、ブロック等の成型品を製作することがで
きる。

また本組成物は本来常温において自己硬化性を有するが
、硬化時あるいは硬化後加熱を行なうことによソー層耐
水性等の性能を向上させることができる。次に比較例を
混え、実施例により本発明組成物がその優れた効果につ
いて数態様を示す。

なお以下の例において、テスト方法および評価は下記の
通りである。（ａ）ポツトライフ 吹付材 ；−ＪＩＳＡ６９Ｏ７の流量計により流下量
が混合直後に比べ半減する時間コテ塗り；一塗工
作業可能時間 成型品 ；注型可能な時間 好適なポツトライフは約６０〜約１２吟である。

（ｂ）耐水性加工３日後、１時間浸水し （１）表面目視測定 （２）鉛筆硬度試験 評価 ◎側以上の硬化 ０５Ｂ−？の硬度 ×Ｂ以下の硬度 （Ｃ）寒熱繰返しに対する適応性 加工３日後、８０′Ｃ恒温槽中て托時間、引続き−２０
′Ｃ恒温槽中で８時間放置のサイクルを１０回繰り返し
その結果を目視判定した。

（ｄ）湿潤強度 加工３日後、２０゜Ｃの水中に１時間浸漬後、引張り強
度試験を行つた。

（引張り強度は建研式引張り強度試験機を使用）（ｅ）
浸水性 加工３日後、表面に直径７５ｗＬの漏斗を逆にして高さ
２５ｈの水柱を立て２４時間放置後の透水量を測定。

（ｆ）耐候性 ウエサオメーターにより１，０（４）時間後表面目視判
定（ｇ）性洗滌性 ＪＩＳＡ６９Ｏ９の耐洗滌テストに準じ、ブラッシング
１０００回終了時の表面目視判定（ｈ）耐塩水性 ＪＩＳＫ５４叩塩水噴霧試験方法により４８時間後に試
料表面を目視判定（１）機械的強度 （１−１）曲げ強度 ＪＩＳＡｌｌＯ６による （１−２）耐圧強度 ＪＩＳＡｌｌＯ８による （ｊ）金属板への接着性 基材アルミニウム板に同様の施工を行ない、加工３日後
、建研式引張り強度試験による。

なお以下に示す組成物の成分はいずれも重量部である。
または水ガラスの固形分は ケイ酸ソーダ４号 （至）重量％ 〃 ３号４０重量％ ケイ酸カリ ２踵量％ である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ （Ａ）ケイ酸アルカリをバインダーとし、（Ｂ）該
   バインダー（Ａ）の固形分含量に対して合計で３０〜３
   ００重量％の下記（ｉ）〜（ｉｖ）を組合せた硬化剤（
   ｉ）亜硫酸カルシウム、チオ硫酸カルシウムおよびこれ
   ら混合物よりなる群よりえらばれた硬化剤（ｉｉ）上記
   （ｉ）の１００重量部に基いて５０〜３００重量部のケ
   イ酸カルシウム硬化剤（ｉｉｉ）上記（ｉ）の１００重
   量部に基いて４０〜３００量部の酸化亜鉛硬化剤（ｉｖ
   ）上記（ｉ）の１００重量部に基いて０〜１５０重量部
   の水酸化アルミニウム、アルミナ、水和アルミナよりえ
   らばれた１種または２種以上の混合物硬化剤（Ｃ）組成
   物重量に基いて０〜２０重量％の着色剤、増粘剤、撥水
   剤、硬化遅延剤、分散剤、レベリング剤よりえらばれた
   添加剤（Ｄ）組成物重量に基いて０〜９０重量％の充填
   剤、骨材、もしくは補強剤以上（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ
   ）からなる自己硬化性無機組成物。