JPH064822B2 - 接着剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)発明の目的 「産業上の利用分野」 本発明は、主として岩石、コンクリート、モルタル、セ
ラミックス、木、ガラス、金属類、石こうボード、ケイ
カル板、タイル、レンガ等の土木・建築材料の接着に適
した不燃性且つ速硬化性の接着剤に関するもので、土木
・建築業界で巾広く利用されるものであり、さらに上記
材料を使用する業界においても接着剤を必要とされると
きに利用し得るものである。

「従来の技術」 土木・建築の分野において用いられる接着剤としては、
セメントに骨材を配合したモルタルや、それに接着性を
向上させる目的で有機高分子化合物を配合したものが汎
用されている。また、有機系の接着剤として、溶剤を含
有した接着剤やエポキシ系樹脂のものも多く用いられて
いる。しかしながら、これらの接着剤はいずれも硬化に
数十分以上の長時間を要したり、接着面が湿潤している
と接着できない、作業性が悪い、可燃性のものは適用範
囲が限定される、特別の治具を必要とする等の種々の制
約を有している。

先に、本発明者等は上記の様な制約のない接着剤、すな
わち数分程度で硬化し接着力を発揮し且つ不燃性の接着
剤組成物を提案したが、その組成物は硬化時間が２０〜
３０分あるいはそれ以上を要求される個所においては使
用できず施工対象が限定されるという問題点を有してい
る。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、本発明者等が、先に提案したアクリル酸また
はメタクリル酸の多価金属塩、セメント、酸化剤、水よ
り成る接着剤の硬化時間を２０〜３０分あるいはそれ以
上に伸長させるべくなされたものである。

(ロ)発明の構成 「問題を解決するための手段」 本発明者等は、耐久性構造材としての実績のあるセメン
トを基本材料とし、セメントを数分乃至３０分あるいは
それ以上で硬化せしめ、且つ前記土木・建築材料を強固
に接着することを可能にならしめる添加剤について鋭意
研究を重ね、部分的に水和したセメントと特定の添加剤
を配合した組成物からなる接着剤が前記問題点を解消す
ることを見出して本発明を完成した。

すなわち本発明は、下記４成分を含有することを特徴と
する接着剤組成物に関するものである。

(i)アクリル酸またはメタクリル酸の多価金属塩 (ii)水又は水及び炭酸化合物（炭酸ガスを含む）により
部分的に水和されたセメント (iii)酸化剤 (iv)水 アクリル酸またはメタクリル酸の多価金属塩 本発明において用いられるアクリル酸またはメタクリル
酸の多価金属塩（以下（メタ）アクリル酸塩という）と
は、アクリル酸またはメタクリル酸のマグネシウム、カ
ルシウム、バリウム、ストロンチウム、アルミニウム、
亜鉛等の塩のことであり、本発明にとり好ましい化合物
はアクリル酸マグネシウムである。

（メタ）アクリル酸塩は一般的に水溶液の形で供給され
ているが、本発明においては、そのような水溶液の状態
でも、乾燥された粉末状のものでも使用可能である。な
お粉末状のものは水溶液を噴霧乾燥することにより容易
に得られる。

本発明にとり好ましい化合物であるアクリル酸マグネシ
ウムを利用するとき、そのアクリル酸マグネシウムは不
純物としてナトリウム、カルシウム、アルミニウム、鉄
等のアクリル酸と酸化マグネシウムとの反応により製造
する際に生じる不純物を含有しているものでも十分に本
発明の目的を効率良く達成することが出来るものであ
る。またアクリル酸マグネシウムの一部、１０％程度を
その他の（メタ）アルリル酸塩、例えばアクリル酸カル
シウム等で置換併用したものも良好な効果を奏すること
ができる。

水和セメント 本発明において用いられる部分的に水和されたセメント
とは、ボルトランドセメント、アルミナセメントや混合
セメントである高炉セメント、フライアッシュセメン
ト、シリカセメント等を水又は水及び炭酸化合物が添加
混合され部分的に水和したセメントである。またセメン
トとしてブレーン値を５０００以上にした、コロイドセ
メント、マイクロセメントの類も好適に用いられる。な
お、接着剤の収縮を防ぐため、膨脹性セメントを５〜３
０％併用することも有効である。

セメントの水和は、セメントに水または水及び炭酸化合
物（以下水和剤という）を加えて均一になるよう充分混
合し、数時間以上熟成することによって達成できる。

炭酸化合物としては、炭酸ガス、炭酸ナトリウム、炭酸
カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の
水溶性の無機炭酸化合物、エチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネート等の水溶性有機炭酸化合物が好まし
く用いられる。

添加量は重量比で、セメント１００に対し好ましくは水
１５以下より好ましくは１０以下、炭酸化合物は好まし
くは１０以下より好ましくは５以下である。

一般的に添加量の多い程接着剤の硬化時間が長くなり、
水及び炭酸化合物で水和させたものの方が水単独で水和
させたものよりも硬化時間が長くなる。しかしながら、
水１５以上、炭酸化合物１０以上を添加しても、もはや
硬化時間は殆んど伸長せず、むしろ接着剤の接着力、硬
さが低下するので好ましくない。

炭酸化合物は水溶液の形で加えても、粉末で加えてもよ
いが、水溶性の方が硬化時間の伸長効果が大きいし、粉
末添加では接着剤として使用した場合斑点を生ずる恐れ
があるので、水溶液で用いるのが好ましい。

セメントに骨材を併用する時は、上記水和剤を予め骨材
と混合して後、セメントに加えのが好ましいが、その逆
でも差支えない。水和剤とセメント混合後の熟成時間
は、接着剤硬化時間を安定させるために、常温で２４時
間以上とすることが好ましいが、３〜５時間もすれば硬
化時間の伸長が認められるので、特に厳密に限定される
ものではない。

酸化剤 （メタ）アクリル酸塩は酸化剤と還元剤とからなるレド
ックス触媒により硬化するが、本発明においてはセメン
トが還元剤と同等の効果を有するので、酸化剤の添加の
みで（メタ）アクリル酸塩を硬化させることができる。
もちろん還元剤、例えば、アミン類、第一鉄塩、亜硫酸
塩またはエリソルビン酸塩等を併用することも可能であ
る。

酸化剤としては、過酸化水素、過炭酸ソーダ、過ホウ酸
ソーダ等も用ちいられ得るが、本発明の目的を良好に達
成するためには、過硫酸アルカリ、なかんずく過硫酸ナ
トリウムまたは過硫酸カリウムが好ましい。なお、過硫
酸アンモニウムは、セメントの存在でアンモニヤを発生
させるので使用は避ける方が望ましい。

酸化剤をセメントに添加するときは、粉あるいは水溶液
の形で水和剤と同時にセメントに加えてもよく、水和さ
れたセメントに添加することでもよい。

その他の添加剤 本発明組成物には、増量、強度向上、収縮防止、流動性
調整の目的で骨材を添加することが出来る。骨材として
は主として砂が利用されるが、フライアッシュ、パーラ
イト、小砂利やアスペクト比の大きなガラス繊維のよう
な骨材も使用できる。

また、接着性や寸法安定性改良の目的で、例えばポリア
クリル酸エステルのような高分子化合物を、エマルジョ
ンの形で添加することもできる。

配合 本発明組成物中における（メタ）アクリル酸塩はセメン
トの比率も、接着力や硬化時間に大きな影響を与えるの
で、用いられるセメント、（メタ）アクリル酸塩、酸化
剤の種類等を良く勘案して決定しなければならないが、
一般的にその比が２：８〜７：３（重量比）であれば良
好な結果が得られる。この範囲外すなわち（メタ）アク
リル酸塩がセメントに対して多量になると、硬化物が柔
軟すぎるし、収縮も著しくなり、少量になると接着強度
が弱く土木・建築用接着剤として実用的でなくなる恐れ
がある。

なお、上記組成比の範囲内で（メタ）アクリル酸塩を増
加させると、硬化時間が長くなる。また接着強度は上記
比が５：５〜６：４の場合において最も大きくなる。

本発明で用いられる（メタ）アクリル酸塩は、前記した
ように、水溶液の形で配合しても、粉末の状態で配合し
ても、どちらでも差し支えないが、粉末が加えた場合の
方が硬化時間は短い。酸化剤はセメントの２〜１０重量
％の使用でよく、少なすぎると硬化しない恐れがあり、
硬化時間が非常に長くなったりするし、過大な使用は強
度低下の原因となる。

水は、接着剤組成物が、適度の流動性となる量を目安と
して配合すればよく、セメント、（メタ）アクリル酸塩
の配合量によって異なるが、一般的に組成物中１０〜３
０重量％程度が好ましい。

骨材を用いる際は、セメント量の１０倍以下より好まし
くは５倍以下使用するのが好ましい。なお、経済性、寸
法安定性、接着剤の強度等を勘案すると１〜４倍程度使
用するのが特に好ましい。またガラス繊維の様な繊維状
の骨材は、寸法安定性を向上させるのに効果があり、骨
材中５％程度以下併用するのが好ましい。

「作用」 本発明に係わる接着剤組成物が、いかなる機構で速やか
に硬化し、強力に各種材料を接着し、特に接着面が湿潤
しているものでも、接着させ得るかは明確ではないが、
（メタ）アクリル酸塩なかんずくアクリル酸マグネシウ
ムの重合によるゲルと、セメントに含まれているカルシ
ウムとの相互反応、そして、（メタ）アクリル酸塩の重
合熱による上記反応の促進等が関与しているものと思わ
れる。また、水あるいは水及び炭酸化合物によるセメン
トの部分的水和が、接着剤の硬化時間伸長に、どのよう
な機構で寄与しているかも判然としないが、接着強度を
阻害することなしに、可使時間を長くすることができ
る。

「実施例」 実施例1. モルタルミキサーを用いて、８号けい砂700ｇに水２０
ｇを加えてよく混合した中へ、コロイドセメント２００
ｇ、アルミナセメント100ｇを加えて約５分間混合した
後、ポリエチレン装の袋に密封して２４時間熟成水和さ
せた。この粉体１００ｇに過硫酸ナトリウム粉末0.5
ｇ、４０％アクリル酸マグネシウム水溶液３０ｇを加え
てよく混練し、湿潤したモルタル板同士を接着した。こ
の接着剤組成物は8.5分で硬化し、接着したモルタル板
の引張接着強度は硬化１５時間後で19.6kgf／cm²であっ
た。

比較例1. 実施例１において、セメントを水であらかじめ水和しな
い場合の接着剤組成物の硬化時間は1.5分であり、引張
接着強度は20.0kgf／cm²であった。

実施例2. 実施例１において、４０％アクリル酸マグネシウムの代
りに、アクリル酸マグネシウム粉末２０ｇ、水２０ｇを
用いた場合の硬化時間は12.5分であり、接着強度は18.5
kgf／cm²であった。

実施例３〜１２ 実施例１における水２０ｇの代りに水の量、炭酸化合物
の種類と量を第１表のようにして得た接着剤の硬化時間
ならびに１５〜２４時間後の接着強度は第１表の通りで
あった。

(ハ)発明の効果 本発明による接着剤組成物は、無機物を主体とし、土木
・建築の分野で用いられる諸材料、なかんずく湿潤して
いる諸材料すらも、数分乃至３０分あるいはそれ以上の
時間で強力に接着することができ、不燃性であるという
性質とあいまって、土木・建築業界における接着工程を
安全且つ効率よく作業を進め得るというすぐれた効果を
生じ、土木建築業界はもちろん、他の業界においても同
じ様な材料を接着する際に該組成物がそれらの業界に与
える影響は大なるものがあるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記４成分を含有することを特徴とする接
   着剤組成物。 (i)アクリル酸またはメタクリル酸の多価金属塩 (ii)水又は水及び炭酸化合物（炭酸ガスを含む）により
   部分的に水和されたセメント (iii)酸化剤 (iv)水