JPH11172880A

JPH11172880A - 表面層体およびその形成方法ならびに表面被覆基材

Info

Publication number: JPH11172880A
Application number: JP36192897A
Authority: JP
Inventors: Itsuo Yumae; 逸雄湯前; Tadashi Sakai; 正左海
Original assignee: OGAWA SETSUO KENKYUSHO KK; Japan Chemical Industries Co Ltd
Current assignee: OGAWA SETSUO KENKYUSHO KK; Japan Chemical Industries Co Ltd
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】材料ロスを少なくすることができ、かつ耐久
性に優れ、表面形状が複雑な基材であっても容易に形成
できる。【解決手段】基材１の表面に形成される表面層体であ
って、該表面層体は、水性エマルジョン２ａより形成さ
れる膜と水硬性膜４と水性エマルジョン２ｂより形成さ
れる膜との積層体から少なくとも形成されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂系基材、
金属系基材、木質系基材等の表面に形成することのでき
る表面層体およびその形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物等の外内壁類、建築用パネル、家
具調度品類、置物類、屋外彫刻、屋外建造物等で代表さ
れる表面被覆基材の表面には、装飾や断熱、防水等を目
的に種々の表面層が形成されている。たとえば建築用パ
ネルにあっては、発泡スチロールおよびセメント等から
なる耐火材を合板基板上に形成し、その上にモルタル層
やエトリンジャイトを主成分とする耐火被覆層からなる
表面層が形成されている。従来、モルタル層などを表面
に形成する場合、使用前に調合された混和物、例えば、
セメント、水および珪砂などの混和物を使用前に調合し
てパネル表面に塗装する方法が一般的に行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用前
に混和物を調合する方法は、特に水硬性物質を用いる場
合、材料ロスが多くなるという問題があった。たとえ
ば、セメント、水および珪砂などの混和物は可使時間が
数時間と短く、調合した後直ちに使用しなければなら
ず、また、使用残が出ても硬化してしまうと再び使用に
供することができなかった。

【０００４】また、このような無機系の表面層は熱膨張
係数が有機系の基材に比較して小さいため、層厚が厚く
なると表面層と基材、特に合成樹脂基材との密着性が劣
るようになり、耐久性のある表面層体を形成することが
できないという問題があった。

【０００５】また、表面形状が複雑な場合、水硬性物質
を用いる混和物は塗布方法が限定されてしまうため、そ
の表面形状に追随して表面層体を形成することができな
いという問題があった。たとえば立体的な像表面などに
表面層体を形成することは困難であった。

【０００６】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、材料ロスを少なくすることができ、
かつ耐久性に優れ、表面形状が複雑な基材であっても容
易に形成できる表面層体およびその形成方法ならびに表
面被覆基材を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の表面層体は、基
材の表面に形成される表面層体であって、該表面層体
は、水性エマルジョンより形成される膜と水硬性膜と水
性エマルジョンより形成される膜との積層体から少なく
とも形成されてなることを特徴とする。ここで、表面層
体とは、建築パネルや彫像等の基材の表面に形成される
被覆体をいう。また、水硬性膜とは、水硬性物質と水と
の反応によって形成される膜をいう。

【０００８】また、表面層体は、少なくとも基材との界
面に粒子状物を含有してなることを特徴とする。

【０００９】また、積層体の最外層がモルタル層である
ことを特徴とする。ここで、モルタル層とは、水硬性物
質と無機粒子状物と水との混合物より形成される層のみ
ならず、水硬性物質と無機粒子状物と水性エマルジョン
との混合物より形成される層をもいう。

【００１０】本発明の表面層体の形成方法は、基材の表
面に水性エマルジョン層を形成する工程と、該水性エマ
ルジョン層の乾燥前に水硬性物質層をその表面に形成す
る工程と、水硬性物質層の表面に水性エマルジョン層を
形成する工程とを少なくとも有することを特徴とする。

【００１１】また、水性エマルジョン層を形成する工程
後に、粒子状物を該水性エマルジョン層上に散布する工
程を有することを特徴とする。

【００１２】また、最外層を形成する工程がモルタル層
を形成する工程であることを特徴とする。

【００１３】本発明の表面被覆基材は、表面層体を有す
る表面被覆基材であって、該表面層体は上述の表面層体
であることを特徴とする。

【００１４】本発明は、水性エマルジョン層に含まれて
いる水分が水硬性物質に供給されその硬化反応を促進す
るとともに、水性エマルジョン層の樹脂自身も水分を失
い硬化する。これらの相互反応により、基材との密着性
に優れた表面層体を形成することができる。また、水性
エマルジョン層に粒子状物を共存させることにより、水
分の保持量が確保できるので、硬化反応が充分に進行す
る。また、この表面層体の形成が段階的に行われること
により、材料ロスを少なくでき、表面形状が複雑な基材
であっても耐久性に優れた表面層体およびこの表面層体
を有する基材が容易に得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の表面層体が形成される基
材は、無機質系表面層を形成することのできる物体であ
れば、特に制限なく用いることができる。たとえば、合
成樹脂系基材、金属系基材、木質系基材等を挙げること
ができる。本発明の表面層体は、密着性に優れているた
め、合成樹脂系基材など表面が膨張伸縮する基材であっ
ても好適に用いることができる。合成樹脂系基材として
は、合成樹脂体、合成樹脂発泡体、ＦＲＰなどの複合体
などを挙げることができる。形状は、板状、柱状、箱
状、あるいはこれらの表面にレリーフ模様が付されてい
る形状等、とくに制限なく使用することができる。

【００１６】本発明に好適な基材の一例として合成樹脂
発泡体を挙げることができる。合成樹脂発泡体は、合成
樹脂に発泡剤を添加して加熱時に発生するガスを利用し
て成形したり、反応性樹脂が反応時に発生するガスを利
用して成形したりする発泡成形法により得られる。熱可
塑性樹脂や熱硬化性樹脂などの樹脂の種類、分解型発泡
剤や蒸発型発泡剤などの発泡手段、射出発泡法や押出し
発泡法などの成形方法、発泡倍率 3〜4 倍以下の低発泡
や 10 〜 70 倍の高発泡などの発泡倍率、独立または連
続気泡などの気泡構造等は、本発明の表面層体が形成さ
れた基材の種類や用途により種々選択することができ
る。たとえば、特に外壁用などの耐水性を必要とする基
材の場合には独立気泡構造が好ましい。合成樹脂発泡体
としては、発泡ポリスチレン、発泡ウレタン、発泡ポリ
エチレンや発泡ポリプロピレンなどの発泡ポリオレフィ
ンが好ましく、特に発泡倍率 10 〜 50 倍程度の発泡ポ
リスチレンが建築用パネルや複合板としての強度や軽量
化を図る上で好適である。また、特に強度を必要とする
場合、発泡倍率 15 〜 30 倍が好適である。

【００１７】本発明に係る水性エマルジョンは、水硬性
材料の水和反応を起こすことのできる水を溶媒とする高
分子エマルジョンであれば使用することができる。たと
えば、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステルを共
重合させた純アクリルエマルジョンあるいはスチレンを
導入したスチレンアクリルエマルジョンなどのアクリル
樹脂系エマルジョン、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン、
酢酸ビニル・ベオバ共重合樹脂系エマルジョン、スチレ
ン−ブタジエン樹脂系エマルジョン等を挙げることがで
きる。水性エマルジョンは、保護コロイド、界面活性
剤、顔料、顔料の湿潤剤、粘度調整剤、凍結融解安定
剤、消泡剤、防カビ剤等を含んでいてもよい。本発明に
あっては、スプレー塗装などが行いやすい顔料を含まな
い水性エマルジョンが好ましい。水性エマルジョンの粘
度は、水の粘度から 5000 Pa・s の範囲が基材表面での
液だれを生じることなく水硬性材料の水和反応を起こす
のに好ましい。なお、川砂、硅石粉、パーライト、寒水
石砂等の骨材が水性エマルジョンに配合されている骨材
入りエマルジョンであってもスプレー塗装以外の塗装方
法を採用することにより使用することができる。

【００１８】本発明に係る水硬性膜を形成する水硬性物
質は、水と反応して硬化する無機化合物であれば使用す
ることができる。具体的には、セメント、エトリンジャ
イト、適量の水を加えることにより二水和物となり硬化
する硫酸カルシウムの半水和物である半水石こう等を挙
げることができる。

【００１９】セメントは、イ）ポルトランドセメント、
アルミナセメント等に代表される、水と反応して難溶性
の水和物を生成して硬化する水硬性セメント、ロ）高炉
セメント、高硫酸スラグセメント、石灰スラグセメント
等に代表される、反応を起こすのに適当な刺激剤を必要
とする物質を主体とした潜在水硬性セメント、ハ）シリ
カセメント、フライアッシュセメント等に代表される、
二種類以上組合わせた場合反応して硬化する混合センン
トのいずれも使用することができる。これらの中でも、
水硬性セメントが本発明に係る水硬性膜を形成するセメ
ントとして好適である。水硬性セメントであると、水性
エマルジョンより供給される水で充分に硬化することが
できる。なお、ポルトランドセメントとしては、早強ポ
ルトランドセメント、超早強ポルトランドセメントであ
っても使用することができる。

【００２０】エトリンジャイト（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃
・３ＣａＳＯ₄・３２Ｈ₂Ｏ）は、水とともに練るとエ
ナメル状となって膨張硬化する水硬性物質である。な
お、エトリンジャイトは、天然産であっても人工的に合
成したものであってもよい。

【００２１】また、これら水硬性物質に水硬性反応を阻
害しない程度に他の材料を配合することができる。たと
えば、軽量化を促進するために黒曜石パーライト、真珠
岩パーライト、焼成バーミキュライト、シラスバルー
ン、川砂、珪砂、砕石砂利、発泡炭酸カルシウム等の軽
量骨材を、強度向上のために水ガラスを、さらに亀裂を
防止するために耐アルカリガラス繊維、セラミックファ
イバー等の繊維類を、 1種または 2種以上含有させるこ
とができる。

【００２２】本発明の表面層体は、基材の表面に上述の
水性エマルジョンより形成される膜と水硬性膜と水性エ
マルジョンより形成される膜との積層体から形成され
る。積層体は、水硬性膜の両側に水性エマルジョンより
形成される膜が介在すれば、三層に限られることなく、
五層、七層と順次積層することができる。水硬性膜の両
側に形成される二つの水性エマルジョン膜の材質や厚さ
は、同一であっても異なっていてもよい。表面層体の耐
久性を考慮すると基材の最外層となる水性エマルジョン
膜は、より耐候性に優れた膜、たとえば純アクリルエマ
ルジョン系膜が好ましい。

【００２３】また、最外層の水性エマルジョン膜に代わ
り、モルタル層を形成することができる。たとえば、基
材上に、水性エマルジョンより形成される膜／水硬性膜
／水性エマルジョンより形成される膜／水硬性膜／モル
タルより形成される膜とすることができる。この場合表
面層体の厚さが厚くなり、耐候性や耐久性に優れた表面
層体が得られる。

【００２４】また、水性エマルジョンより形成される膜
に粒子状物が含まれると表面層体の強度や密着性が向上
する。これは、粒子状物が存在することにより、粒子状
物表面近傍での水が表面張力により充分に保持される結
果、充分に硬化した水硬性膜が得られるためである。粒
子状物としては、水を充分に保持するとともに、基材の
見掛け上の表面を増大させることのできる比表面積の大
きなものでれば使用することができ、球状体や角球状
体、あるいは繊維状や棒状であってもよい。これらの中
で球状体が好ましい。球状体であると、基材の表面が平
面状でない場合であっても表面均一な表面層体が得やす
い。球状粒子の直径としては、0.2〜5mm の範囲が好ま
しい。この範囲であると水硬性膜の硬化に必要な水を保
持することができるので、強度の優れた表面層体が得ら
れる。粒子状物の材質としては、無機物、合成樹脂、金
属、セラミック、セルローズ等粒子状物となるものであ
れば使用することができる。水硬性膜との親和性を考慮
すると無機物やセラミックが好ましく、具体的には、珪
砂、川砂、パーライト、寒水石砂等を挙げることができ
る。

【００２５】つぎに、表面層体の製造方法について図１
および図２を参照して説明する。図１は、基材としての
発泡スチレン板に表面層体を形成する工程断面図であ
り、図２は図１におけるＡ部拡大断面図である。なお、
表面層体を形成する水性エマルジョンおよび水硬性物質
は上述の材料をそれぞれ用いることができる。基材１の
表面には、レリーフ状の模様が付されており、この模様
は、断面図的にみて、その高さ１ａおよび幅１ｂが異な
る（図１（ａ））。

【００２６】この基材１の表面に水性エマルジョン液２
ａを塗布する（図１（ｂ））。水性エマルジョン液の特
性は、対象となる基材の材質、形状、大きさによって異
なるが、固形分 5〜65重量％で、粘度が水の粘度から 5
000 Pa・s の範囲であることが好ましい。より好ましい
範囲は、固形分 10 〜 40 重量％で、粘度 500〜 1000
0Pa ・s の範囲である。この範囲であると基材表面での
液だれを生じることなく水硬性材料の水和反応を起こす
ことができる。また、塗布量は、水硬性物質の硬化特性
や量によっても異なるが、20〜 1000g/m²の範囲が好ま
しく、より好ましい範囲は 100〜 500 g/m²である。こ
の範囲であると、次工程での粒子状物を保持することが
でき、基材表面での液だれを生じることなく水硬性材料
の水和反応を起こすことができる。水性エマルジョン液
２ａの塗布方法は、基材１の表面に均一に塗布できる方
法であれば、特に制限なく使用することができる。たと
えば、塗布方法として、はけ塗り、スプレー塗装、流し
塗り、浸漬塗り、ローラー塗りなどを挙げることができ
る。本発明に好適な塗布方法としては、表面形状に応じ
て均一塗布できるスプレー塗装を挙げることができる。
スプレー塗装のなかでも均一塗布が容易なエアレススプ
レー塗装が好ましい。

【００２７】水性エマルジョン液２ａを塗布後、直ちに
粒子状物３、たとえば珪砂を水性エマルジョン液２ａ表
面に散布する（図１（ｃ））。この珪砂は、粒子状物表
面近傍での表面張力により水を充分に保持し、また基材
１の見掛け上の表面を増大させることにより、水硬性物
質の硬化反応を促進する機能を有する。さらに、水性エ
マルジョン液２ａの速やかな乾燥を防ぐことができるの
で、次工程の段取りが容易となる。散布量としては、50
〜3000 g/m²の範囲が好ましく、より好ましい範囲は 1
00〜2000 g/m²である。この範囲であると、水性エマル
ジョン液２ａを充分に保持することができる。なお、表
面散布に代わり、粒子状物３を水性エマルジョン液２ａ
に予め含有させておくことができる。この場合、図１
（ｃ）に示す粒子状物３の散布工程を省略することがで
きる。また、粒子状物３を水硬性物質４に予め混合して
おくことができる。この場合にも、図１（ｃ）に示す粒
子状物３の散布工程を省略することができる。

【００２８】粒子状物３散布直後に水硬性物質４、たと
えばセメントと骨材との混合物、あるいはセメントを粉
末の状態で塗布する（図１（ｄ））。塗布方法は、水性
エマルジョン液２ａ表面を覆うことのできる方法であれ
ば、特に制限なく使用することができる。塗布量として
は、50〜3000 g/m²の範囲が好ましく、より好ましい範
囲は 100〜2000 g/m²である。この範囲であると、次工
程と組合わせることにより水硬性物質４の硬化を充分に
行うことができる。

【００２９】つぎに、再度水性エマルジョン液２ｂを塗
布する（図１（ｅ））。用いる水性エマルジョン液２ｂ
は、基材１の表面に用いた水性エマルジョン液２ａと同
一の液を使用することができる。また、異なる水性エマ
ルジョン液であってもよい。塗布量は、基材１の表面に
塗布したときよりも多いことが好ましい。表面層での水
性エマルジョン液２ｂは、水硬性物質の硬化反応に寄与
するとともに、表面より蒸発する水分があるためであ
る。具体的な塗布量は、50〜3000 g/m²の範囲が好まし
く、より好ましい範囲は 100〜2000 g/m²である。この
範囲であると水硬性物質を充分に硬化させることができ
る。

【００３０】水性エマルジョン液２ｂが塗布された後、
水硬性物質は、水性エマルジョン液２ａおよび水性エマ
ルジョン液２ｂの溶媒である水により硬化する。図２に
より、硬化の状態を説明する。まず、塗布当初粉末状で
あった水硬性物質４の基材１側下部（図２の破線下部）
に水性エマルジョン液２ａの水分が浸透する。ついで水
性エマルジョン液２ｂの水分が水硬性物質４の表面層
（図２の破線上部）に浸透する。その結果、硬化反応が
進み三者が一体となった表面層体が形成される。また、
水性エマルジョン液２ａにより形成される膜により基材
１との密着性もより向上する。

【００３１】水硬性物質の硬化反応が終了すると、基材
１との密着性に優れた表面層体５が形成される（図１
（ｆ））。この表面層体５およびその形成方法ならびに
基材は、上述の材料、工程でなされるので、以下に示す
ような優れた特徴を有する。１）水硬性物質や粒子状物を選択することにより、天然
風合いの表面層を形成できる。２）基材との密着性に優れているため、熱膨張係数の大
きい基材であっても用いることができる。また、基材が
変形しても追随性がある。３）水性エマルジョン液や水硬性物質を個別に回収する
ことができるので製造時の材料ロスが少なく、低コスト
で表面層を形成できる。４）水硬性物質の硬化を膜状で行うため、硬化が速く、
迅速に表面層が形成できる。このため、現場での表面層
が短い時間で容易にできる。５）吹付け塗装が可能となるので、基材が立体的形状で
あってもその表面形状に忠実な表面層が形成できる。ま
た立体像などの表面に容易に表面層体を形成できる。

【００３２】本発明は、建築用パネルなど建築物等の外
内壁類、家具調度品類、置物類、屋外彫刻、屋外建造物
等の表面層形成に利用することができる。

【００３３】

【実施例】実施例１アクリル板を準備し、この基板の片面に酢酸ビニルエマ
ルジョン（固形分 30重量％、粘度 3000 Pa・s ）をエ
アレススプレー塗装により 100 g/m²塗布した。ついで
珪砂（直径 1.5mm）を均一に 150 g/m²散布した。この
珪砂を散布した後に表面が指触乾燥法により乾燥する前
に水硬性物質（重量比でポルトランドセメント１に対し
て川砂２の割合で混合）を表面にふりかけ法で 2000g/m
²均一に塗布した。最後に再び上述の酢酸ビニルエマル
ジョンをエアレススプレー塗装により 400 g/m²塗布し
た。暫時放置して全体が平均約 2mm厚さの表面層体が得
られた。表面層体形成に要した時間は、約 1分間であっ
た。実施例１で得られたアクリル板は、外構材、ディス
プレー材、内装材、装飾材、仕切り板等として暴露試験
法による耐久性に優れ外観的にも天然風合いの表面層体
が得られた。

【００３４】実施例２アクリル板を表面にレリーフ状の模様を付した発泡スチ
ロール（独立発泡体、発泡率 20 〜 25 ％）板に代える
以外は、実施例１と同一の方法、工程で表面層体を得
た。得られた表面層体を有する発泡スチロール板は、実
施例１と同様に、耐久性に優れ外観的にも天然風合いを
有していた。

【００３５】実施例３表面層体の酢酸ビニルエマルジョンを純アクリルエマル
ジョン（固形分 30 重量％、粘度 3000 Pa・s ）に代え
る以外は実施例１と同一の方法、工程で表面層体を得
た。得られた表面層体を有するアクリル板は、18カ月屋
外で使用しても色彩等の特性に変化がみられなかった。

【００３６】実施例４表面にレリーフ状の模様を付した発泡スチロール（独立
発泡体、発泡率 20 〜25 ％）板に、純アクリルエマル
ジョン（固形分 30 重量％、粘度 3000 Pa・s）をエア
レススプレー塗装により 100 g/m²塗布した。ついで 1
25重量％の珪砂が混合されたポルトランドセメント（セ
メント／砂＝ 1／1.25（重量比））を表面にふりかけ法
で 2000g/m²均一に塗布した。再び上述の純アクリルエ
マルジョンをエアレススプレー塗装により 400 g/m²塗
布した。ついで水硬性物質（重量比でポルトランドセメ
ント１に対して川砂２の割合で混合）を表面にふりかけ
法で 2000g/m²均一に塗布し、最後にモルタル（重量比
でポルトランドセメント１に対して川砂 1〜1.5 、純ア
クリルエマルジョン（固形分 30 重量％、粘度 3000 Pa
・s ） 0.1〜0.12の割合で混合）を塗布した。得られた
表面層体を有する発泡スチロール板は、18カ月屋外で使
用しても色彩等の特性に変化がみられなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明の表面層体は、水性エマルジョン
膜と水硬性膜と水性エマルジョン膜との積層体から少な
くとも形成されてなるので、耐久性に優れ、表面形状が
複雑な基材にも容易に形成できる。

【００３８】また、基材との界面に粒子状物を含有して
なるので、密着性により優れた表面層体が得られる。

【００３９】また、最外層がモルタル層であるので、よ
り耐久性に優れた表面層体が得られる。

【００４０】本発明の表面層体の形成方法は、水性エマ
ルジョン層と水硬性物質層と水性エマルジョン層とを順
に形成するので、材料ロスを少なくすることができる。
また、硬化が速く、迅速に表面層体が形成できる。さら
に基材が立体的形状であってもその表面形状に忠実な表
面層体が形成できる。

【００４１】また、水性エマルジョン層に粒子状物を散
布するので、密着性と硬化特性に優れた表面層体が形成
できる。

【００４２】また、最外層を形成する工程がモルタル層
を形成する工程であるので、より耐久性に優れた表面層
体が形成できる。

【００４３】本発明の表面被覆基材は、積層膜からなる
表面層体を有するので、耐久性に優れた表面被覆基材が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基材に表面層体を形成する工程断面図である。

【図２】図１におけるＡ部拡大断面図である。

【符号の説明】

１基材２ａ、２ｂ水性エマルジョン液３粒子状物４水硬性物質５表面層体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の表面に形成される表面層体であっ
て、該表面層体は、水性エマルジョンより形成される膜
と水硬性膜と水性エマルジョンより形成される膜との積
層体から少なくとも形成されてなることを特徴とする表
面層体。
【請求項２】少なくとも前記基材との界面に粒子状物
を含有してなることを特徴とする請求項１記載の表面層
体。
【請求項３】前記積層体の最外層がモルタル層である
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の表面層
体。
【請求項４】基材の表面に水性エマルジョン層を形成
する工程と、該水性エマルジョン層の乾燥前に水硬性物
質層をその表面に形成する工程と、前記水硬性物質層の
表面に水性エマルジョン層を形成する工程とを少なくと
も有することを特徴とする表面層体の形成方法。
【請求項５】前記水性エマルジョン層を形成する工程
後に、粒子状物を前記水性エマルジョン層上に散布する
工程を有することを特徴とする請求項４記載の表面積層
体の形成方法。
【請求項６】最外層を形成する工程がモルタル層を形
成する工程であることを特徴とする請求項４または請求
項５記載の表面積層体の形成方法。
【請求項７】基材表面に表面層体を有する表面被覆基
材であって、該表面層体は請求項１記載の表面層体であ
ることを特徴とする表面被覆基材。