JPH101378A

JPH101378A - 無機系建材の着色方法

Info

Publication number: JPH101378A
Application number: JP14900096A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kondo; 敏夫近藤; Tamotsu Kagami; 保鏡味
Original assignee: ABC Trading Co Ltd
Current assignee: ABC Trading Co Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】【課題】化学反応を利用して無機系建材に着色する方
法において、色ムラのある模様を出現させることがで
き、しかも施工の簡便性、経済性を改善することができ
る新たな方法を提供する。【解決手段】無機系建材の表面に塩化鉄、塩化マンガ
ン等の金属塩化物を水又はアルコール水に溶解させた状
態で塗布含浸させ、その後当該表面に過酸化水素水等の
酸化剤を塗布含浸させ、建材表面に着色保護層を形成さ
せることにより、金属塩化物の酸化反応特有の色及び色
ムラを建材表面に出現させることに成功した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学反応を利用し
て無機系建材の表面に着色を施す無機系建材の着色方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】化学反応を利用して無機系建材の表面に
着色を施す方法としては、従来、特開昭５２−６９４２
８号公報において、コンクリート表面に金属塩水溶液を
塗布浸透させ、乾燥させ、焼成し、ついでこの表面を水
洗することによって有色金属酸化物或いはオキシ物を固
着させて着色する方法が開示されている。

【０００３】また、特開平７−２４７１８６号公報にお
いては、金属硫酸塩に酸化剤を添加してこれをコンクリ
ート表面に塗布するか、若しくは金属硫酸塩をコンクリ
ート表面に塗布し着色皮膜を形成させた後或いは着色皮
膜形成前に酸化剤を塗布して処理するかすることによ
り、金属硫酸塩の酸化に伴う発色を促進させる着色方法
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
金属塩水溶液を塗布浸透させたコンクリート表面を焼成
する方法に関しては、火気の使用が建築作業現場におい
て制約があるという問題があった。一方、コンクリート
表面に金属塩水溶液を塗布浸透させる方法は、吸水性の
高い建材への水溶液の使用は乾燥に時間がかかるためコ
ンクリート表面にその色を定着させるまでに長時間を要
し、現場での作業性及び経済性に問題があった。また、
建造物の床材等に要求される色彩乃至模様は益々多様化
してきており、特に最近では自然の風合いがあるとして
色ムラのある模様の需要が高まっている。

【０００５】そこで、本発明は、化学反応を利用して無
機系建材に着色する方法において、色ムラのある模様を
出現させることができ、しかも施工の簡便性、経済性を
改善することができる新たな無機系建材の着色方法を提
供せんとする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題解決のため、
本発明は、無機系建材の表面に金属塩化物を含浸させた
後、当該表面に酸化剤を含浸させるか、無機系建材の表
面に酸化剤を含浸させた後、当該表面に金属塩化物を含
浸させることによって、建材表面に着色保護層を形成さ
せることを特徴とする無機系建材の着色方法を提供す
る。

【０００７】本発明によれば、無機系建材の表面におい
て金属塩化物と酸化剤とが反応し、金属塩化物の酸化反
応特有の色及び色ムラを建材表面に出現させることがで
きるばかりか、建材表面の吸水性、白華現象を低減する
ことができ、更には長期の耐候性、安定性及び耐磨耗性
の向上も図ることができる。

【０００８】本発明における無機系建材は、例えばポー
ラス状となっているなど表面層が液体を含浸できる無機
系建材である必要があるが、この条件を満たせば、例え
ば珪酸カルシム板、ストレート板、コンクリートモルタ
ル板、石綿板、プラスター類、石膏ボードなどその種類
は問わない。金属塩化物自体は付着性及び皮膜形成能力
が低いため、建材表面に塩化物溶液として含浸させ、建
材成分中の物質及び酸化剤などと反応させることにより
不溶性物質とし建材表面に定着させるものであるから、
液体を含浸する余地のないガラス質、陶質、石質等の無
機系建材は本発明には適していない。

【０００９】本発明における金属塩化物には、水可溶性
の金属塩化物、好ましくは周期表１Ｂ族、６Ｂ族、７Ｂ
族又は８Ｂ族より選択された水可溶性の金属塩化物を用
いることができる。具体的には、塩化鉄、塩化銅、塩化
マンガン、塩化コバルト、塩化ニッケル、塩化クロムな
どの金属塩化物である。また、２種類以上の金属塩化物
を混合して用いることもでき、その場合には各金属塩化
物特有の色を調合することができ、着色バリエーション
を一層広げることができる。

【００１０】この金属塩化物を建材表面に含浸させるに
は、金属塩化物を水に溶解し、この水溶液を刷毛、スプ
レー、ディッピングなどにより塗布乃至散布することは
できるが、好ましくはエタノールやメタノールなどのア
ルコールと水との混合液（以下、アルコール水とい
う。）に金属塩化物を溶解し、この溶解液を建材表面に
塗布乃至散布するのが好ましい。金属塩化物はアルコー
ル水に溶解しやすい特徴を有しており、しかもアルコー
ル水溶液として建材に含浸させる場合には、水溶液とし
て塗布する場合に比較して、耐磨耗性などの強度は保持
しつつ、乾燥時間を極めて短くすることができるから、
作業性を顕著に高めることができる。

【００１１】さらに、金属塩化物を溶解させるアルコー
ル水は、アルコール濃度が約５〜約３０％、特に約１０
〜約３０％であるのが好ましい。３０％濃度まではアル
コール濃度が高まるとともに乾燥時間が短くなるが、３
０％を著しく越えた場合にはある種のものはゲル状とな
り、却って乾燥時間が長くなることがある。また、金属
塩化物を１００％アルコールに溶解させ、このアルコー
ル溶液を建材表面に含浸させることもできるが、この場
合には、乾燥時間が一層短くなる反面、引火による燃焼
のおそれが高くなるから、上述のアルコール水の方が好
ましい。

【００１２】水又はアルコール水に金属塩化物を溶解さ
せる場合の金属塩化物濃度は、塗布量などによっても異
なるが、約５〜約２０重量％とするのが好ましい。５重
量％よりも著しく少ない場合には色が極めて薄くなる可
能性があり、２０重量％よりも著しく高くなっても発色
が濃くなる傾向がないことから経済的に好ましくない。

【００１３】また、建材表面に含浸させる金属塩化物量
は、無機系建材の表面状態、金属塩化物の種類、金属塩
化物濃度によっても異なるが、無機系建材の表面積１ｍ
²当たり約１００ｇ〜約８００ｇとするのが好ましい。
１００ｇ／ｍ²より著しく少ないと発色が十分でなくな
る可能性があり、８００ｇ／ｍ²より著しく多くしても
発色の変化は認められず経済的に好ましくない。

【００１４】次に、本発明に使用する酸化剤は、固体、
液体を問わないが、水溶性を有するものが好ましい。例
えば、亜塩素酸ナトリウムなどの塩素酸塩類、過酸化カ
ルシウムや過酸化水素などの過酸化物、亜硝酸ナトリウ
ム、さらし粉などは好適に用いることができる。これら
の酸化剤は、水溶液等として建材表面に塗布し含浸させ
ればよい。その場合の濃度は、塗布する量によっても異
なるが、例えば過酸化水素であれば約３〜１０重量％と
するのが好ましい。３重量％より著しく薄ければ酸化能
力を発揮しないおそれがあり、また、１０重量％より著
しく濃くしても特に酸化効果に差は生じない。

【００１５】この酸化剤を建材表面に含浸させる量は、
無機系建材の表面状態、金属塩化物の種類、金属塩化物
溶液の濃度によっても異なるが、無機系建材の表面積１
ｍ²当たり約１００ｇ〜約８００ｇが好ましい。１００
ｇ／ｍ²より著しく少ないとその酸化効果が期待でき
ず、８００ｇ／ｍ²より著しく多くてもその効果に差が
生じないから経済的に好ましくない。更に酸化剤の含浸
は、発色の具合を観察しながら、一回だけでなく数回行
ってもよい。

【００１６】なお、本発明において、金属塩化物を含浸
させた後に酸化剤を含浸させる場合には、金属塩化物溶
液を乾燥させた後に酸化剤溶液を含浸させるのが好まし
い。このようにすれば、より短時間で酸化剤を含浸させ
ることができ、作業性を一層高めることができる。一
方、酸化剤を含浸させた後、金属塩化物を含浸させる場
合には、酸化剤が未だ湿潤状態にある方が良好な発色効
果を得ることができる傾向がある。

【００１７】また、本発明において金属塩化物を建材表
面に含浸させる回数は、一回だけでなく数回行ってもよ
く、又、先に一種の金属塩化物を塗布した後、別種の金
属塩化物を含浸させてもよい。

【００１８】

【発明の実施形態】以下、各種試験の結果を考察しつつ
本発明を説明する。

【００１９】（金属塩化物の種類を変化させた場合の発
色性試験）塩化第一鉄、塩化第二鉄、塩化第一銅、塩化
コバルト、塩化マンガンのそれぞれを水に溶解し、５重
量％濃度に調製した。一方、供試体には、セメントモル
タル（セメント：砂＝１：２、水セメント比４０％）を
材齢２８日まで２０℃、湿度６５％の試験室で養生させ
たセメントモルタル板Ａ（以下の各試験においても同
じ。）を用いた。本試験は、セメントモルタル板Ａの表
面に各金属塩化物水溶液３００ｇ／ｍ²を塗布含浸さ
せ、乾燥後酸化剤として３重量％濃度の過酸化水素水溶
液を３００ｇ／ｍ²塗布含浸させ、その後の建材表面の
状態を観察することにより行うと共に、酸化剤を塗布し
なかったものを無処理物として対照させた。結果を以下
の表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】これより、いずれの供試体においても酸化
剤処理することによって色に深みが加わり、金属塩化物
の酸化物特有の自然の風合いとなった。

【００２２】（金属塩化物溶液の濃度を変化させた場合
の発色性試験）珪酸カルシム板、ストレート板、セメン
トモルタル板Ａの三種類の無機系建材を用意し、これら
三種類の建材に対してそれぞれ３、５、１０、１５、２
０、２５、３０、３５、４０、４５、５０重量％の各濃
度に調製した塩化第二鉄水溶液を７００ｇ／ｍ²を塗布
含浸させ、乾燥後酸化剤として１０重量％濃度の過酸化
水素水溶液を７００ｇ／ｍ²塗布含浸させ、その後の建
材表面の発色を観察した。

【００２３】結果、いずれの無機系建材に対しても塩化
第二鉄の濃度が３重量％では十分に発色しなかったが、
５重量％以上ではいずれの無機系建材に対しても十分な
発色が確認された。また、２０重量％よりも濃くても、
発色が濃くなる傾向は観察されなかったことから、金属
塩化物溶液の濃度としては約５〜約２０重量％が好まし
いと考えられる。

【００２４】（酸化剤溶液の濃度を変化させた場合の発
色性試験）濃度を３、１０、１５、２０、２５、３０重
量％に調製した過酸化水素水を用意した。そして本試験
では、セメントモルタル板Ａの表面に２０重量％濃度の
塩化コバルト水溶液を５００ｇ／ｍ²塗布し、着色被膜
を形成する前に３〜３０重量％濃度の過酸化水素水をそ
れぞれ４００ｇ／ｍ²塗布含浸させ、その後のセメント
モルタル板Ａ表面の発色を観察した。

【００２５】結果、過酸化水素水の濃度による発色性の
違いは見られなかった。

【００２６】（磨耗試験）ＪＩＳ−Ｋ−７２０４に準拠
し、テーバー型磨耗試験機を用いて５００回転及び１０
００回転終了時の磨耗厚を測定することにより、本発明
を適用したセメントモルタル板の耐磨耗性を試験した。

【００２７】本試験の供試体には、セメントモルタル
板Ａの表面に２０重量％濃度の塩化第一鉄水溶液を１５
０ｇ／ｍ²塗布含浸させ、乾燥後５重量％濃度の過酸化
水素水１５０ｇ／ｍ²塗布含浸させ、その後十分に乾燥
させたもの、セメントモルタル板Ａの表面に２０重量
％濃度の塩化第一鉄エタノール水溶液（水：エタノール
＝８０：２０）を１５０ｇ／ｍ²塗布含浸させ、乾燥後
５重量％濃度の過酸化水素水１５０ｇ／ｍ²塗布含浸さ
せ、その後十分に乾燥させたもの、セメントモルタル
板Ａの表面に２０重量％濃度の塩化第一鉄メタノール水
溶液（水：メタノール＝８０：２０）を１５０ｇ／ｍ²
塗布含浸させ、乾燥後５重量％濃度の過酸化水素水１５
０ｇ／ｍ²塗布含浸させ、その後十分に乾燥させたもの
を用いた。

【００２８】また、比較例として、無処理のセメントモ
ルタル板Ａについても同様に試験した。この結果を、以
下の表２及び図１に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】これより、塩化第一鉄を含浸させたセメン
トモルタル板Ａの磨耗厚は、無処理のものの磨耗厚より
も著しく小さく耐磨耗性が優れているという結果が得ら
れた。

【００３１】（既に着色された建材表面に対する着色性
試験）コンクリート表面着色床材（ＡＢＣ商会製、商品
名：カラクリート、デザインクリート）を施工した床面
に、２０重量％濃度の塩化第二鉄水溶液を３００ｇ／ｍ
²塗布含浸させ、塩化第二鉄が着色皮膜を形成する前に
酸化剤として３重量％濃度の過酸化水素水を３００ｇ／
ｍ²塗布含浸させ、床材表面の発色を観察した。この結
果、床材表面は従前の色調との相乗効果により、色に深
みが加わり一層自然な色彩になり、白華現象も防止でき
た。

【００３２】また、上記の塩化第二鉄水溶液を塗布含浸
させ、着色被膜形成後に３重量％濃度の過酸化水素水を
３００ｇ／ｍ²塗布含浸させたところ、上記着色被膜形
成前に過酸化水素水を塗布した場合と同様の結果が得ら
れた。

【００３３】（耐候性試験）ＪＩＳ−Ａ−１４１５（プ
ラスチック建築材料の促進暴露試験方法）に準じて、長
さ１５０ｍ²、幅７０ｍ²、厚さ１５ｍ²の供試体を用意
し、サンシャインカーボン、ブラックパネル温度６３±
３℃、湿度５０％ＲＨ、スプレーサイクル１２０分中１
８分の条件下で耐候性試験を行った。

【００３４】本試験の供試体には、セメントモルタル板
Ａの表面に２０重量％濃度の塩化第一鉄水溶液を２００
ｇ／ｍ²散布含浸させ、その後３重量％濃度の過酸化水
素水を４００ｇ／ｍ²散布含浸させ、その後翌日まで放
置して表面が黄褐色となったセメントモルタル板Ａを水
洗いして乾燥させたものを使用した。

【００３５】この結果、促進耐候５００時間後の供試体
は、黄褐色の色調が安定しており、白華現象も認められ
なかった。

【００３６】次に、セメントモルタル板Ａの表面に１０
重量％濃度の塩化第二鉄水溶液と３重量％濃度の過酸化
水素水とを１：１に混合した水溶液を３００ｇ／ｍ２²
散布含浸させ、上記同様の条件下で試験を行った。この
結果、第二鉄水溶液と過酸化水素水とを混合している過
程で既に黄褐色となったが、下地モルタル表面に散布し
てもそのままの色を定着させることができた。また、耐
候性試験の結果も上記と略々同様の結果を得られた。

【００３７】（透水性試験）ＪＩＳ−Ａ−６９１０に準
じ、図２に示す透水試験器具を用いて、メスピペット内
に供試体の表面から高さ２５０ｍ²まで水を入れ、１時
間静止後、メスピペットの目盛りを読み、試験前後の水
位の差から透水量を測定した。

【００３８】本試験の供試体には、セメントモルタル板
Ａの表面に２０重量％濃度の塩化コバルト水溶液を６０
０ｇ／ｍ²を散布含浸させ、乾燥後さらに３重量％濃度
の過酸化水素水を６００ｇ／ｍ²散布含浸させ、２８日
経過させたものを用いた。また、対照として、無処理の
セメントモルタル板Ａに対しても同様の試験を行った。
結果を図３に示した。この結果、塩化コバルト水溶液を
散布し酸化剤処理したものは、無処理の下地セメントモ
ルタルに比べて、５分の１程度しか水がしみ込まなかっ
た。

【００３９】（アルコール又はアルコール水に溶解した
場合の乾燥時間試験）メタノール濃度を０％〜１００％
の間で１０％毎に変化させたアルコール水をそれぞれ調
製し、各アルコール水１００ｍ²ｌに塩化第一鉄１０ｇ
を溶解し、各溶解液１ｃｃ（１ｇ）をガラス板上面に垂
らし、２０℃、湿度６５％の試験室内で放置し、１時間
後の重量測定を行うことにより乾燥時間を測定した。

【００４０】結果、濃度が３０％までのアルコール水に
おいては、アルコール濃度が高まるとともに乾燥も速く
なったが、３０％を越えるとゲル状になる傾向があらわ
れ、乾燥が遅くなると共に、着色濃度も薄くなる傾向が
観察された。

【００４１】次に、金属塩化物の中で比較的アルコール
に対する溶解性が低いことが知られている塩化ニッケル
について、上記と同様の混合比率でメタノール又はエタ
ノールと混合し、上記同様に乾燥試験を行った。この結
果、塩化ニッケルをエタノールと混合した場合には混合
段階からゲル状となり乾燥が遅くなると共に着色濃度も
薄くなる一方、メタノールと混合した場合には、メタノ
ールの混合比率が３０％までは良好に乾燥し、上記の塩
化第一鉄の場合と同様、３０％を越えると濁りが発生し
分離することが確認された。よって、金属塩化物の中で
も塩化ニッケルを用いる場合には、溶解するアルコール
としてはメタノールを用いるのが好ましいことが分かっ
た。

【００４２】（アルカリ処理した場合の発色試験）乾燥
したスレート板の表面に１０重量％濃度の苛性ソ−ダ水
溶液を３００ｇ／ｍ²塗布含浸させ、ついで３０重量％
濃度の塩化第一銅水溶液を３００ｇ／ｍ²塗布含浸させ
たところ、青色に呈色した。次に、上記のスレート板表
面に５重量％濃度の過酸化水素水を３００ｇ／ｍ²塗布
含浸させたところ、青色と褐色のまだらの色調が得られ
た。なお、乾燥したスレート板に塩化第二銅水溶液を塗
布し、次に苛性ソ−ダでアルカリ性にしても同様の効果
が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】磨耗試験の結果を示したグラフである。

【図２】透水性試験で使用した透水試験器具を示す説
明図である。

【図３】透水性試験の結果を示したグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機系建材の表面に金属塩化物を含浸さ
せた後、当該表面に酸化剤を含浸させ、建材表面に着色
保護層を形成させることを特徴とする無機系建材の着色
方法。
【請求項２】無機系建材の表面に酸化剤を含浸させた
後、当該表面に金属塩化物を含浸させ、建材表面に着色
保護層を形成させることを特徴とする無機系建材の着色
方法。
【請求項３】金属塩化物をアルコールと水との混合液
に溶解し、この溶解液を無機系建材の表面に含浸させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無機系建材の
着色方法。