JPS5946914B2 - 無機質建材の表面処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、無機質建材（以下建材という）の表面処理法
に関するものであり、建材に対する上塗り塗料の吸いこ
みむらおよびアルカリのしみ出しなどを防止し、建材な
らびに上塗り塗膜との付着性の向上を目的とし、さらに
、従来のコンクリート系建材に比べて多孔性であり（吸
水性大）、表面が粉つぼいために表面処理が困難とされ
ている軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）にも十分適用で
きる表面処理法の開発も目的としている。

従来、建材の表面処理法として種々行なわれている。

たとえば、建材への上塗塗料の吸いこみむら防止、アル
カリのしみ出し防止、および建材と上塗り塗膜付着性向
上などの対策としてエマルション塗料をあらかじめうす
めて建材に塗るとか、塩化ビニル樹脂を有機溶剤にとか
したものを塗るとか、あるいはコロイダルシリカまたは
ケイ酸塩水溶液などを塗る方法が主として用いられてい
た。しかしながらエマルション塗料で表面処理する方法
においては一時的には建材と上塗り塗膜との付着性を向
上させるが長期間経過すると建材とエマルション塗膜と
の付着性が劣化し、さらには上塗材とのハガレ事故を生
ずるなどの恐れがあり十分とは云えなかつた。コロイダ
ルシリカを用いた場合、それ自体の造膜性、上塗り塗膜
との付着性に難点があり、またケイ酸塩水溶液ではアル
カリ金属が塗膜中に残存するためエフロレツセンスが発
生し、建材との付着性および上塗りとの付着性にやはり
問題があり十分とは言えなかつた。有機溶剤系の処理剤
は建材への含浸が大であり効果はある程度の期待が出来
るが、安全衛生上又資源の節約等の時代の流れ等から好
ましくなく、かつ長期間経過すると性能が劣化し十分と
はいえない状態であつた。又最近急激に増加のきざしを
見せているＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）は、従来の
コンクリート系建材以上に多孔性なるがために吸水性が
大きく、かつ粉つぼさも大であるので、それまでの建材
と比べ表面処理が困難であることからすぐれた表面処理
方法の開発が特に待ち望まれていた。

本発明は上記の欠陥を解消した建材の表面処理方法を開
発すべく鋭意努力した結果完成させたものである。すな
わち、本発明は、無機質建材の表面に、ジ又はトリアル
コキシ（又はアルコキシアルコキシ）シラン化合物の存
在下でコロイダルシリカと水酸基含有水溶性樹脂とを反
応させて得られる反応生成物を塗布、含浸せしめること
を特徴とする無機質建材の表面処理法に関するものであ
る。

本発明の特徴は、建材の表面処理剤としてシリカと水酸
基含有水溶性樹脂との混合物または反応生成物を使用し
たところにあり、この表面処理剤は有機重合体が有する
塗膜の成形性、被覆性、柔軟性などの特長と無機物が有
する硬さ、建材との親和性不燃性などの特長を兼ねそな
えているのである。

本発明に用いられる無機質建材とはセメント系、ケイ酸
カルシウム系、石膏系などの無機質材料を主成分とする
ものであり、具体的には石綿スレート、フレキシブルボ
ード、木毛セメント、パルプセメント板、ＡＬＣ（軽量
気泡コンクリート）、石膏ボードなどを指す。

また、本発明に使用されるコロイダルシリカ（以下、単
に［シリカ」と言うこともある）は粒子径が約７〜１０
０ｍμ（好ましくは１０〜５０ｍμ）で通常水性分散液
として供給されているものであつて、市販品としては例
えば日産化学（株）製商品名「スノーテツクス」および
デユポン・ケミカル、コンパニ一製「ルドツクス」、お
よびナシヨナル・アルミネート・コンパニ一製「ナルコ
アグ」およびモンサント・ケミカル・カンパニー製の「
サイトロン］などがある。

また水酸基含有水溶性樹脂としては、ヒドロキシル基を
含有する重合体又は共重合体であり、例えば、数平均重
合度が５００〜２４００のポリビニルエステルを加水分
解して７０重量？以上の被ケン化成分が含有されるよう
にしたポリビニルアルコール、酸価が３０以上で１分子
中に１個以上のヒドロキシル基を含有する水溶性アクリ
ル樹脂、水溶性メラミン樹脂などがある。

本発明で用いる処理剤は、ジ又はトリアルコキシ（又は
アルコキシアルコキシ）シラン化合物の存在下で上記の
コロイダルシリカと水酸基含有水溶性樹脂とを反応させ
て得られる反応生成物を主成分とするものであり、両者
の使用割合は固形分比で、シリカ２５〜７５重量％（好
しくは４０〜７０重量％）に対し水酸基含有水溶性樹脂
７５〜２５重量％（好ましくは６０〜３０重量％）の範
囲であつて、シリカが２５重量？より少なくなると無機
成分の特徴が得られず、７５重量％より多くなると透明
性が低下し、有機成分の特徴が得られない。

シリカと水酸基含有水溶性樹脂との反応方法は、両者の
混合水溶液（水溶液中における両者の固形分含有量は１
０〜４０重量？が好ましい）を５０℃以上、沸点以下の
温度範囲、好ましくは７０〜９０℃において継続して加
熱する。

加熱所要時間は％〜４時間行なう。また、この反応を促
進させるために水溶性ジ一またはトリアルコキシ（また
はアルコキシアルコキシ）シラン化合物、たとえばビニ
ルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエ
トキシ）シラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル
）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドオキシプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−メタアクリルオキシプロ
ピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ジメトキシメチルシリ
ルプロピル）エチレンジアミン、Ｎ−（トリメトキシシ
リルプロピル）エチレンジアミン等を、前記両成分の固
形成分重量の合計に対し１〜１５重量％、好ましくは３
〜１０重量？添加できる。１％未満では添加による反応
促進効果および増粘効果が明瞭でなく、１５％をこえて
添加してもこれらの効果をいちじるしくする期待は出来
ない。

このようにして得られる表面処理剤中に顔料、染料など
の着色剤を添加することもできる。

建材への塗布方法はハケ塗り、吹付け塗り、ローラー塗
り浸漬など一般の塗装方法はいずれも可能である。塗布
量は７０〜３００ｆ／Ｍ８が好ましく、乾燥は室温で十
分である。本発明によつて処理された建材は、表面処理
剤による吸いこみむらがなく、アルカリ成分のしみ出し
も防止でき、表面処理剤被膜と建材との付着性がきわめ
てすぐれており、しかも上塗り塗膜との付着性も著しく
改善された。

さらに、安全衛生上も問題なくなつた。また、これまで
表面処理が困難視されていたＡＬＣにも適用できるとい
う効果も認められた。本発明による効果の根拠はさだか
ではないが、その効果は表面処理剤である上記反応生成
物がシリカ（二酸化けい素または無水けい酸）と水酸基
含有水溶性樹脂とを５０℃以上沸点の範囲で加熱反応さ
せることにより、シリカ粒子表面に存在するシラノール
性０Ｈ基と水溶性樹脂のアルコール性−０Ｈ基との間に
脱水縮合反応がおこり→Ｓｌ０−Ｃ＜−の形の共有結合
が生成するためバインダーとして両者の性質を兼ねそな
えた性質を有すること、さらにまた、アルコキシ（又は
アルコキシアルコキシ）シラン化合物を添加することに
より、このものがシリカに作用しこれを活性化させるこ
とにより反応を促進させる効果と同時に反応にあずかり
建材との接着性向上の役目を果すことによるものと考え
られる。

上記建材との接着性向上の効果は、該シラン化合物が無
機質建材の表面に存在する金属、Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｎ
ａｌなどと反応し、Ｍ−０−Ｓ１−Ｒ（Ｍは金属）を形
成し、長時間かけて反応が進むことにより基材と処理剤
との界面に強固な結合が生じハクリが生じなくなるもの
と思われる。又処理後の建材表面には表面処理剤中の１
方の成分である有機重合体の柔軟な膜が形成されるため
に建材よりしみ出すアルカリ成分を押えるとともに上塗
り塗材との付着性に対してもすぐれた効果を発揮するも
のである。以下本発明を具体化するため製造例、実施例
をあげて説明する。尚製造例中、部、％とあるのは重量
部、重量％を示す。１．処理剤の製造例 製造例 １ １１？三つロフラスコ中に「スノーテツクスＯ」（日産
化学工業（株）製、粒子径１０〜２０ｍμの水性コロイ
ダルシリカ分散液、ＳｉＯ２含有量２０重量％、ＰＨ３
〜４）２５０ｙを仕込み、温度８０℃に加熱した状態に
おいてビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン（
信越化学工業（株）製、商品名「ＫＢＣ−１００３」）
５ｙを滴下、混合し、同温度に３０分間保持したのち、
ポリビニルアルコール水溶液（けん化度約８８％、数平
均重合度５００、固形分２０％）２５０ｙを１０分間を
要して添加し、同温度に２時間保持して反応せしめ、乳
白色の著しい粘ちゆう（２０℃での粘度１０００ポイズ
以上）な反応生成物の水性分散体を得た。

製造例 ２「ルドツクスＡＳ」（商品名、米国デユ・ホ
ン社製、アンモニウム安定化水性コロイダルシリカ分散
液・粒子径１３〜１４ｍμＳｉＯ２含有量３０重量％Ｐ
Ｈ９．６）２５０′に対してＮ−βアミノエチル一γ−
プロピルトリメトキシシラン（米国ユニオンカーバイト
社製、商品名「Ａ−１１２０」）４′を添加、８０℃に
おいて製造例１と同一のポリビニルアルコール水溶液２
５０ｆ１を約２０分を要して滴下、さらに同温度で１時
間保持することにより反応せしめて粘度（２０℃）５４
０ポイズの乳白色水性分散体の反応生成物を得た。

出来土つた分散体にチタン白５０ｙを添加しシューカー
にて１時間分散した。製造例 ３ １１三つロフラスコ中にアクリル樹脂（酸価４０、水酸
基価４０１数平均分子量５０００）を５０部取り、次い
でジエタノールアミン１３部を加えさらに土水１３５部
を添加する。

かく拌下で「スノーテツクスＮ」（日産化学工業（株）
、アミン安定化水性コロイダルシリカ分散液、粒子径１
０〜２０ｍμ、ＳｉＯ２含有量２０重量％、ＰＨ９．４
）２５０部を徐々に添加した後、γ−メタアクリルオキ
シプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業（株）製
、商品名「ＫＢＭ５Ｏ３」）４部を徐々に添加し、温度
８０℃にて２時間保持し粘度１０００ポイズ以上／２０
℃の粘ちゆうの乳白色水性分散体としての反応生成物を
得た。．セメント系建材への実施例 実施例 １ 製造例１において作成した処理剤を石綿スレート板にス
プレーにて１５０ｆ／Ｗｌ８塗布し、３時間放置後、カ
ンペマスチツクＡを同じくスプレーにて塗布し１日放置
して乾燥させた。

この試験板を屋外で６ケ月ばくろ後、カツターナイフに
て乾燥塗膜面をタロスカツトし、ガムテープにて基材処
理剤一上塗り材との各境界面での付着程度を測定した。
表−１。実施例２〜６ セメント系建材、処理剤、塗布方法、上塗り材の種類を
変え、実施例１と同様な方法にて行つた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 無機質建材の表面に、ジ又はトリアルコキシ（又は
   アルコキシアルコキシ）シラン化合物の存在下でコロイ
   ダルシリカと水酸基含有水溶性樹脂とを反応させて得ら
   れる反応生成物を塗布、含浸せしめることを特徴とする
   無機質建材の表面処理法。