(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）下記式：
Ｒ１ａＳｉ（ＯＲ２）４−ａ
のアルキルアルコキシシラン１〜８５重量％と、
ｂ）下記式：
Ｒ３ｂＲ４Ｓｉ（ＯＲ５）３−ｂ
のカチオン性アルコキシシラン０．１〜１０重量％と、
ｃ）１〜５００の重合度を有する水酸基終端したポリジメチルシロキサンであって、前記水酸基終端したポリジメチルシロキサンが水性エマルション中に存在する、水酸基終端したポリジメチルシロキサン最大２０重量％と
［式中、Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を含んだアルキル基であり、
Ｒ２及びＲ５は、独立して、水素、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、
Ｒ３は、１〜４個の炭素を含んだアルキル基であり、
Ｒ４は、少なくとも１つの第４級アンモニウム基置換基を有する１価の炭化水素であり、
ａは、１又は２であり、ｂは、０、１又は２である。］
を含み、
成分重量比（ａ）／（ｂ）が、≧４であり、
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の総重量が、エマルションの９５％以下であり、
本質的に補助界面活性剤を含まない水性エマルション。
【請求項２】
前記アルキルアルコキシシランの式において、
Ｒ１が、ｎ−オクチルであり、
Ｒ２が、エチルである、請求項１に記載の水性エマルション。
【請求項３】
前記カチオン性アルコキシシランの式において、
Ｒ３及びＲ５が、メチルであり、
Ｒ４が、−（ＣＨ２）３Ｎ＋（ＣＨ３）２Ｃ１８Ｈ３７Ｃｌ−である、請求項１又は２に記載の水性エマルション。
【請求項４】
前記アルキルアルコキシシランが、ｎ−オクチルトリエトキシシランであり、
前記カチオン性アルコキシシランが、（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３Ｎ＋（ＣＨ３）２Ｃ１８Ｈ３７Ｃｌ−である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の水性エマルション。
【請求項５】
前記成分重量比（ａ）／（ｂ）が≧５である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の水性エマルション。
【請求項６】
前記アルキルアルコキシシランが、メチルトリメトキシシランであり、
前記カチオン性アルコキシシランが、（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３Ｎ＋（ＣＨ３）２Ｃ１８Ｈ３７Ｃｌ−である、請求項１に記載の水性エマルション。
【請求項７】
前記アルキルアルコキシシランが、プロピルトリメトキシシランであり、
前記カチオン性アルコキシシランが、（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３Ｎ＋（ＣＨ３）２Ｃ１８Ｈ３７Ｃｌ−である、請求項１に記載の水性エマルション。
【請求項８】
Ｉ）ａ）下記式：
Ｒ１ａＳｉ（ＯＲ２）４−ａ
のアルキルアルコキシシラン８０〜９９．９重量％と、
ｂ）下記式：
Ｒ３ｂＲ４Ｓｉ（ＯＲ５）３−ｂ
のカチオン性アルコキシシラン０．１〜２０重量％と、
ｃ）１〜５００の重合度を有する水酸基終端したポリジメチルシロキサンであって、前記水酸基終端したポリジメチルシロキサンが水性エマルション中に存在する、水酸基終端したポリジメチルシロキサン最大２０重量％と
［式中、Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を含んだアルキル基であり、
Ｒ２及びＲ５は、独立して、水素、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、
Ｒ３は、１〜４個の炭素を含んだアルキル基であり、
Ｒ４は、少なくとも１つの第４級アンモニウム基置換基を有する１価の炭化水素であり、
ａは、１又は２であり、
ｂは、０、１又は２である。］
を含んだ混合物を形成する工程と、
ＩＩ）前記工程Ｉ）の混合物５〜９５重量％を、水５〜９５重量％と組み合わせて水性エマルションを形成する工程と
を具える、水性エマルションの製造方法。
【請求項９】
前記アルキルアルコキシシランが、オクチルトリエトキシシランであり、
前記カチオン性アルコキシシランが、（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３Ｎ＋（ＣＨ３）２Ｃ１８Ｈ３７Ｃｌ−である、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記アルキルアルコキシシランが、プロピルトリメトキシシランであり、
前記カチオン性アルコキシシランが、（ＣＨ３Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）３Ｎ＋（ＣＨ３）２Ｃ１８Ｈ３７Ｃｌ−である、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の製造方法に従って製造された水性エマルション。
【請求項１２】
請求項１又は１１に記載の水性エマルションを表面に適用する工程を具える、表面の防水処理方法。
【請求項１３】
前記表面が、建設材料である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記建築材料が、コンクリート、石膏又は石造製品である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記エマルションを前記建築材料に注入すること、又は、前記エマルションを前記建築材料の調製過程において混合することによって、前記水性エマルションを適用する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
ａ）下記式：
Ｒ１ａＳｉ（ＯＲ２）４−ａ
のアルキルアルコキシシラン１〜８５重量％と、
ｂ）下記式：
Ｒ３ｂＲ４Ｓｉ（ＯＲ５）３−ｂ
のカチオン性アルコキシシラン０．１〜１０重量％と、
ｃ）１〜５００の重合度を有する水酸基終端したポリジメチルシロキサンであって、前記水酸基終端したポリジメチルシロキサンが水性エマルション中に存在する、水酸基終端したポリジメチルシロキサン最大２０重量％と
［式中、Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を含んだアルキル基であり、
Ｒ２及びＲ５は、独立して、水素、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、
Ｒ３は、１〜４個の炭素を含んだアルキル基であり、
Ｒ４は、少なくとも１つの第４級アンモニウム基置換基を有する１価の炭化水素であり、
ａは、１又は２であり、
ｂは、０、１又は２である。］
から本質的になり、
成分重量比（ａ）／（ｂ）が、≧４であり、
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の総重量が、エマルションの９５％以下である水性エマルション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００９年１２月２２日出願の米国特許出願第６１／２８８８９８号及び米国特許出願第６１／２８８９０５号の優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、特定のアルキルアルコキシシランとカチオン性アルコキシシランとの水性エマルションに関する。開示されたエマルションは、種々の物質、特には、石造又はコンクリート表面に耐水性を提供する。
【背景技術】
【０００３】
アルキルアルコキシシランは、種々の表面を疎水性又は撥水性とするために有用である。しかしながら、長鎖（Ｃ４以上）のアルキルアルコキシシランは、直ちには水に分散しない。従って、これらの材料の水系製品又は適用を調製するために、それらが水性エマルションとして提供されることが多い。しかしながら、かかるエマルションは、その形成には、エネルギー及び設備集約的なせん断混合プロセスに加えて、界面活性剤の添加を典型的に必要とする。エマルション中の界面活性剤の存在は、これらのエマルションからその後形成される塗膜の防水能力を制限することがある。即ち、得られる塗膜は、「ルーズな（loose）」界面活性剤をまだ含んでいるであろう。ほとんどの界面活性剤は、水に対して一定の親和性を有するため、処理された基体が水又は水分に再曝露される場合、いずれかの自由な界面活性剤が水を引き寄せる可能性があり、そして時折、基体を被覆した保護オイル成分を水に再分散させ、その結果、防水目的を無効化することとなる。更には、アルキルアルコキシシランのエマルションは、多くの場合、表面への適用の際、防水プロセスを促進する特定の触媒の添加を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、防水プロセスに弊害をもたらす界面活性剤を含まないアルキルアルコキシシランのエマルションを提供する必要がある。更には、容易に調製される前記エマルションを提供する必要がある。即ち、それらは、特別な設備又は労力を消費するプロセスを必要とすることなく、直ちに形成される。最終的には、触媒の添加を必要としない防水塗膜を提供するエマルションを特定することがまた更に必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明者らは、水に自己分散する、アルキルアルコキシシランとカチオン性アルコキシシランとの特定の組合せが、補助界面活性剤も、エネルギーを消費するいずれの型の乳化装置も使用することなく、エマルションを形成することを見出した。本発明のエマルションは、種々の材料、特には、石造又はコンクリート表面に対して、硬化触媒を添加することなく防水性を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施例３の未処理及び処理繊維補強性コンクリートブロックによる吸水（％）。
【図２】実施例４のモルタル処理試料の浸漬時間に応じた吸水率の変遷。
【図３】作製直後の実施例７の組成物の位相図。
【図４】作製１日後の実施例７の組成物の位相図。
【図５】作製１週間後の実施例７の組成物の位相図。
【図６】作製直後の実施例８の組成物の位相図。
【図７】作製１日後の実施例８の組成物の位相図。
【図８】作製１週間後の実施例８の組成物の位相図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本発明は、（ａ）下記式：
Ｒ１ａＳｉ（ＯＲ２）４−ａ
のアルキルアルコキシシラン１〜８５重量％と、
（ｂ）下記式：
Ｒ３ｂＲ４Ｓｉ（ＯＲ５）３−ｂ
のカチオン性アルコキシシラン０．１〜１０重量％と、
（ｃ）下記式：
（Ｒ２Ｒ６ＳｉＯ１／２）ｖ（Ｒ２ＳｉＯ２／２）ｘ（ＲＳｉＯ３／２）ｙ
を含んだオルガノポリシロキサン０〜２０重量％と
［式中、Ｒは、１〜２０個の炭素を含んだ１価の炭化水素基であり、
Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を含んだアルキル基であり、
Ｒ２及びＲ５は、独立して、水素、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、
Ｒ３は、１〜４個の炭素を含んだアルキル基であり、
Ｒ４は、少なくとも１つの第４級アンモニウム基置換基を有する１価の炭化水素であり、
Ｒ６は、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基又は水酸基であり、
ａは、１又は２であり、
ｂは、０、１又は２であり、
同じ式中においてｖ、ｘ及びｙの全てが０ではないという条件で、ｖ≧０、ｘ≧０、ｙ≧０である。］
を含み、
成分重量比（ａ）／（ｂ）が≧４であり、
（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の総重量が、エマルションの９５％以下であり、
本質的に補助界面活性剤を含まない水性エマルションを提供する。
本明細書で使用される通り、「水性エマルション」は、水の連続相を有するエマルションを称する。
【０００８】
本発明は、更に、
ａ）下記式：
Ｒ１ａＳｉ（ＯＲ２）４−ａ
のアルキルアルコキシシラン１〜９０重量％と、
ｂ）下記式：
Ｒ３ｂＲ４Ｓｉ（ＯＲ５）３−ｂ
のカチオン性アルコキシシラン０．１〜９０重量％と
［式中、Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を含んだアルキル基であり、
Ｒ２及びＲ５は、独立して、水素、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、
Ｒ３は、１〜４個の炭素を含んだアルキル基であり、
Ｒ４は、少なくとも１つの第４級アンモニウム基置換基を有する１価の炭化水素であり、
ａは、１又は２であり、ｂは、０、１又は２である。］
を含み、
（ａ）及び（ｂ）の総重量が、マイクロエマルションの９５％以下であり、
本質的に補助界面活性剤を含まない水性マイクロエマルションに関する。
【０００９】
本明細書で使用される通り、「マイクロエマルション」は、肉眼で、本質的に澄んでいるか若しくは透明である溶液又はエマルションをいう。それ自体は、２つの化学的意味を包含する。第１に、マイクロエマルションは、水、オイル及び両親媒性物質の系であり、これは、光学的等方性であり且つ熱力学的に安定な単一溶液である（Ｉ．Ｄａｎｉｅｌｓｓｏｎ，Ｂ．Ｌｉｎｄｍａｎ、「マイクロエマルションの定義」、コロイド表面３、１９８１年、３９１）。第２に、マイクロエマルションは、エマルション、即ち、ある液相が別の液体に分散している不均一な系であり、分散相が充分に小さい粒子径を有するために可視光が散乱しないか又は透明に見える。後者については、粒子径１００ｎｍ未満のエマルションは、典型的には透明又は半透明に見える。本発明において「マイクロエマルション」とは、これらのいずれか及び両方の意味を言う。
【００１０】
本発明のエマルションは、本質的に補助界面活性剤を含まない。いずれかの理論によって限定されることを意図しないが、本願発明者らは、カチオン性アルコキシシランが界面活性剤として機能し、アルキルアルコキシシランのエマルションを形成し、安定化することができると考えている。そのため、更なる界面活性剤又は補助界面活性剤の添加の必要がない。本明細書で使用される通り、「本質的に補助界面活性剤を含まない」とは、１０００ｐｐｍを超える量の界面活性剤又は補助界面活性剤の本発明のエマルションへの意図的な添加を排除することを意味する。いくらかの少量の補助界面活性剤が、不純物として、又は、その他の意図しない使用からの添加によって、本発明の組成物中に存在していてもよいことが認識される。
【００１１】
ａ）アルキルアルコキシシラン
成分ａ）は、下記式：
Ｒ１ａＳｉ（ＯＲ２）４−ａ
［式中、Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を含んだアルキル基であり、Ｒ２は、水素、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、下付き文字「ａ」は、１又は２である。］のアルキルアルコキシシランである。式中、Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子、或いは１〜１２個の炭素原子、或いは３〜１０個の炭素原子、或いは６〜９個の炭素原子、或いは８個の炭素原子を有するアルキル基を表す。
【００１２】
成分ａ）は、単一のアルキルアルコキシシラン又は上記アルキルアルコキシシランの混合物であってよい。適当なアルコキシシランのいくつかは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリブトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジヘキシルジメトキシシランである。
【００１３】
かかるアルキルアルコキシシランは既知であり、市販されている。代表的な例は、米国特許第５，３００，３２７号（１９９４年４月５日）、米国特許第５，６９５，５５１（１９９７年１２月９日）及び米国特許第５，９１９，２９６号（１９９９年７月６日）に記載されている。
【００１４】
水性エマルションの一実施形態において、Ｒ１がｎ−オクチル、Ｒ２がエチルであり、即ち、成分ａ）は、ｎ−オクチルトリエトキシシランである。
【００１５】
当該マイクロエマルションの一実施形態において、Ｒ１及びＲ２がメチルであり、即ち、成分ａ）は、メチルトリメトキシシランである。
【００１６】
当該マイクロエマルションの別の実施形態において、Ｒ１がプロピル、Ｒ２がメチルであり、即ち、成分ａ）は、プロピルトリメトキシシランである。
【００１７】
ｂ）カチオン性アルコキシシラン
成分ｂ）は、下記式：
Ｒ３ｂＲ４Ｓｉ（ＯＲ５）３−ｂ
［式中、Ｒ３は、メチル、エチル、プロピル又はブチル等、１〜４個の炭素を含んだアルキル基であり、
Ｒ４は、少なくとも１つの第４級アンモニウム基置換基を有する１価の炭化水素基であり、
Ｒ５は、水素、１〜４個の炭素原子を有するアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、
下付き文字「ｂ」は、０、１又は２であるか、或いは、「ｂ」は、０である。］のカチオン性アルコキシシランである。
カチオン性アルコキシシランの式における１価の炭化水素基Ｒ４は、式−Ｒ７Ｎ＋Ｒ８Ｒ９Ｒ１０Ｘを有していてもよく、
ここにおいて、Ｒ７は、カチオン性アルコキシシランの式のケイ素原子に結合しており、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン又はイソブチレン等、１〜４個の炭素原子を有する直鎖又は分岐アルキレン基である。或いは、Ｒ７は、プロピレン又はイソブチレンであり、
Ｒ８、Ｒ９及びＲ１０は、Ｒ８、Ｒ９及びＲ１０からの炭素原子の総数が、少なくとも６個の炭素原子の場合、独立して、１〜２０個の炭素原子を含んだ炭化水素基から選択され、
Ｘは、フッ化物、塩化物、臭化物若しくはヨウ化物等のハロゲン化物、アセテート又はトシレートである。
【００１８】
Ｒ４置換基の代表的且つ非限定的な例としては、
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(Ｃ４Ｈ９)３Ｃｌ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(Ｃ４Ｈ９)３Ｂｒ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(ＣＨ３)２Ｃ１４Ｈ２９Ｃｌ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋ＣＨ３(Ｃ１０Ｈ２１)２Ｃｌ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(ＣＨ３)２ＣＨ２Ｃ６Ｈ５Ｃｌ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(ＣＨ３)２ＣＨ２ＣＨ２ＯＨＣｌ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(Ｃ２Ｈ５)３Ｃｌ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(ＣＨ３)２Ｃ１２Ｈ２５Ｃｌ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(ＣＨ３)２Ｃ１８Ｈ３７Ｃｌ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(ＣＨ３)２Ｃ１８Ｈ３７Ｂｒ−
−(ＣＨ２)３Ｎ＋(Ｃ１０Ｈ２１)２ＣＨ３Ｂｒ−
が挙げられる。
【００１９】
カチオン性アルコキシシランは、既知であり、多くが市販されている。市販の典型例としては、ダウコーニング（登録商標）５７００、５７７２及びＱ９−６３４６が挙げられる。
【００２０】
一実施形態において、カチオン性アルコキシシランの式中、Ｒ３及びＲ５はメチルであり、Ｒ４は−（ＣＨ２）３Ｎ＋（ＣＨ３）２Ｃ１８Ｈ３７Ｃｌ−である。
【００２１】
ｃ）オルガノポリシロキサン
成分ｃ）は、下記式：
（Ｒ２Ｒ６ＳｉＯ１／２）ｖ（Ｒ２ＳｉＯ２／２）ｘ（ＲＳｉＯ３／２）ｙ
［式中、Ｒは、１〜２０個の炭素を含んだ１価の炭化水素基であり、Ｒ６は、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基又は水酸基であり、同じ式中、ｖ、ｘ及びｙの全てが０ではないという条件で、ｖ≧０、ｘ≧０、ｙ≧０である。］を含んだオルガノポリシロキサンである。
Ｒは、置換又は非置換の脂肪族若しくは芳香族ヒドロカルビルであってもよい。１価の非置換脂肪族ヒドロカルビルとしては、メチル、エチル、プロピル、ペンチル、オクチル、ウンデシル及びオクタデシル等のアルキル基、並びに、シクロヘキシル等のシクロアルキル基が例示されるが、これらに限定されない。１価の置換脂肪族ヒドロカルビルとしては、クロロメチル、３−クロロプロピル及び３，３，３−トリフルオロプロピル等のハロゲン化アルキル基が例示されるが、これらに限定されない。芳香族炭化水素基としては、フェニル、トリル、キシリル、ベンジル、スチリル及び２−フェニルエチルが例示されるが、これらに限定されない。
【００２２】
典型的には、オルガノポリシロキサンは、式（Ｍｅ２（ＯＨ）ＳｉＯ１／２）（Ｍｅ２ＳｉＯ２／２）ｘ（Ｍｅ２（ＯＨ）ＳｉＯ１／２）の水酸基終端したポリジメチルシロキサンであり、１〜５００、或いは５〜２００、或いは１０〜１００の重合度（ｘ）を有する。
【００２３】
別の実施形態において、オルガノポリシロキサンは、シロキシ単位を含んだ「ＤＴ」オルガノポリシロキサンであり、これは、一般式（Ｒ２ＳｉＯ２／２）ｘ（ＲＳｉＯ３／２）ｙ［式中、Ｒ、ｘ及びｙは、上で定義した通りである。］を有する。この実施形態において、Ｒは、典型的にはメチルであり、ｘは、１〜５００或いは１０〜２００の範囲内であり、ｙは、１〜２００或いは５〜１００の範囲内である。
【００２４】
エマルション組成物中の成分（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の量は、成分重量比（ａ）／（ｂ）が≧４であり、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の総重量がエマルションの９５％以下であり、エマルションの残りは、水又は水系溶液である。或いは、成分重量比（ａ）／（ｂ）が≧５、或いは（ａ）／（ｂ）が≧１０、或いは（ａ）／（ｂ）が≧２０、或いは（ａ）／（ｂ）が≧３０、或いは（ａ）／（ｂ）が≧４０である。
【００２５】
他の添加剤が、エマルションに組み合わされてもよく、これは例えば、フィラー、泡制御剤、凍結防止剤及び殺生物剤である。
【００２６】
本発明のエマルションは、以下に示す本開示のプロセスに従って調製され得る。
【００２７】
本開示は、
Ｉ）ａ）下記式：
Ｒ１ａＳｉ（ＯＲ２）４−ａ
のアルキルアルコキシシランの８０〜９９．９重量％と、
ｂ）下記式：
Ｒ３ｂＲ４Ｓｉ（ＯＲ５）３−ｂ
のカチオン性アルコキシシラン０．１〜２０重量％と、
ｃ）下記式：
（Ｒ２Ｒ６ＳｉＯ１／２）ｖ（Ｒ２ＳｉＯ２／２）ｘ（ＲＳｉＯ３／２）ｙ
を含むオルガノポリシロキサン０〜２０重量％と
［式中、Ｒは、１〜２０個の炭素を含んだ１価の炭化水素基であり、Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を含んだアルキル基であり、
Ｒ２及びＲ５は、独立して、水素、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、
Ｒ３は、１〜４個の炭素を含んだアルキル基であり、
Ｒ４は、少なくとも１つの第４級アンモニウム基置換基を有する１価の炭化水素であり、
Ｒ６は、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基又は水酸基であり、
ａは、１又は２であり、
ｂは、０、１又は２であり、
同じ式において、ｖ、ｘ及びｙの全てが０ではないという条件で、ｖ≧０、ｘ≧０、ｙ≧０である。］
を含んだ混合物を形成する工程と、
ＩＩ）工程Ｉ）の混合物５〜９５重量％を、水５〜９５重量％と組み合わせて水性エマルションを形成する工程
とを具える方法を更に提供する。
【００２８】
上述の方法において、成分ａ）、ｂ）及びｃ）は、本開示において先に記載したものと同様である。それらは、工程Ｉで組み合わされ、混合物を形成する。単純な攪拌又は混合を使用して、工程Ｉの混合物を形成してもよい。次いで、得られた混合物５〜９５重量％を水５〜９５重量％と組み合わせて、水性エマルションを形成する。これら成分の混合物は、典型的には、ローターステーターミキサー、ホモジナイザー、ソノレーター、マイクロフルイダイザー、コロイドミル、高速回転若しくは高せん断を付与するブレードを装着した混合容器等の装置中での混合又はせん断、或いは超音波処理に供され、エマルションの形成を達成する。高エネルギーの混合又は高せん断は有用であるが、本発明の１つの利点は、それを絶対的に必要とするわけではないことである。適用目的のために本発明のエマルションを安定にするには、多くの場合、低エネルギーの混合又は穏やかな攪拌で充分である。
【００２９】
本発明のマイクロエマルションは、成分ａ）、ｂ）及び水を種々の割合で組み合わせ、その後、穏やかに混合することによって調製され得る。混合は、簡便な攪拌又は振とうにより達成され得る。ある場合には、マイクロエマルションは即座に形成されるが、他の場合には、一定期間静置することによりエマルションを形成する。いずれかの理論によって限定されることを意図しないが、本願発明者らは、アルキルアルコキシシランとカチオン性アルコキシシランとが、水中での混合後に反応し、アルコキシシラン単独と比較して乳化能力が改善したオルガノシロキサンの樹脂構造又は加水分解型のシランを形成する可能性があると考えている。従って、成分ａ）及びｂ）と水とを混合し、得られる混合物を一定期間静置させるのが有利なこともある。混合物を静置し、任意に再混合することにより、マイクロエマルションを形成する。
【００３０】
本発明のマイクロエマルションは、
Ｉ）ａ）下記式：
Ｒ１ａＳｉ（ＯＲ２）４−ａ
のアルキルアルコキシシラン１０〜９９．９重量％と、
ｂ）下記式：
Ｒ３ｂＲ４Ｓｉ（ＯＲ５）３−ｂ
のカチオン性アルコキシシラン０．１〜９０重量％と
［式中、Ｒ１は、１〜３０個の炭素原子を含んだアルキル基であり、
Ｒ２及びＲ５は、独立して、水素、１〜４個の炭素原子を含んだアルキル基、ＣＨ３Ｃ(Ｏ)−、ＣＨ３ＣＨ２Ｃ(Ｏ)−、ＨＯＣＨ２ＣＨ２−、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２−及びＣ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２−からなる群より選択され、
Ｒ３は、１〜４個の炭素を含んだアルキル基であり、
Ｒ４は、少なくとも１つの第４級アンモニウム基置換基を有する１価の炭化水素であり、
ａは、１又は２であり、
ｂは、０、１又は２である。］
を含んだ混合物を形成する工程と、
ＩＩ）工程Ｉ）の混合物５〜９５重量％を水５〜９５重量％と組み合わせて水性マイクロエマルションを形成する工程とによって調製されてもよい。
【００３１】
一実施形態において、工程Ｉ）で形成した混合物は、本質的には、成分ａ）とｂ）とからなっている。
【００３２】
マイクロエマルションが形成されると、フィラー、泡制御剤、凍結防止剤及び殺生物剤等の他の添加剤が、マイクロエマルション中に組み込まれてもよい。
【００３３】
本発明のエマルション組成物は、コンクリート及び石造製品、繊維製品、紙、板紙、皮革製品並びにセルロース系材料を包含する種々の表面の処理に使用することができる。本発明のエマルションは、種々の物品又は材料に適用されるか若しくは組み込まれる。皮革製品の例は、衣類、靴及びブーツである。繊維製品としては、日よけ、テント、防水シート、雨着、カバー、スリッカー、キャンバス生地、石綿、ガラス繊維、天然繊維、ピートモス、天然及び合成糸、織布及び不織布材料、カーペット、並びにカーペット繊維が挙げられる。本明細書において処理が予定されるセルロース系材料としては、木材、木製品、繊維板、ヒマラヤスギ、アメリカスギ、モミ、合板、及び構造木材が挙げられる。処理され得るコンクリート及び石造表面としては、重量及び軽量コンクリート、石膏、コンクリートブロック、軽量コンクリートブロック、軟泥レンガ、ケイ灰レンガ、ドレインタイル、セラミックタイル、砂岩、しっくい、粘土レンガ、天然石及び岩、屋根瓦、ケイ酸カルシウムレンガ、石綿セメント、スラグ石及びレンガ、スタッコ、石灰石、砕石、大理石、グラウト、モルタル、テラゾ、クリンカー、軽石、テラコッタ、磁器、日干しレンガ、サンゴ、白雲石、並びにアスファルトの製品及び表面が挙げられる。非セメント質表面は、パーライト、気泡ガラス、バーミキュライト、マイカ及び珪藻土を含んだ本発明の組成物によって処理され得る。以下に示す実施例における前記材料の代表例は、（ｉ）中性セメント質の砂岩、（ｉｉ）塩基性セメント系材料であるグラウト及び（ｉｉｉ）セルロース系材料であるマツ、アメリカスギ及びヒマラヤスギの形態の木材である。
【００３４】
一実施形態において、水性エマルションは、建設材料にエマルションを注入することによって適用する。或いは、エマルションは、建設材料の調製過程で混合してもよい。
【実施例】
【００３５】
これらの実施例は、本発明を当業者に説明することを意図するものであり、特許請求の範囲に示される発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。特に示さない限り、測定及び実験は全て２３℃で行った。
【００３６】
（材料）
アルキルアルコキシシラン１は、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、規定のダウコーニング（登録商標）Ｚ−６３４１（ダウコーニングコーポレーション、ミッドランド、ミシガン）を使用。
アルキルアルコキシシラン２は、メチルトリメトキシシラン、規定のダウコーニング（登録商標）Ｚ−６０７０（ダウコーニングコーポレーション、ミッドランド、ミシガン）を使用。
アルキルアルコキシシラン３は、プロピルトリメトキシシラン、規定のダウコーニング（登録商標）Ｚ−６２６４（ダウコーニングコーポレーション、ミッドランド、ミシガン）を使用。
カチオン性アルコキシシランは、３−（トリメトキシシリル）プロピルジメチルオクタデシルアンモニウムクロライド、規定のダウコーニング（登録商標）５７００（実施例１、２）、５７７２又は６３４６（ダウコーニングコーポレーション、ミッドランド、ミシガン）を使用。
オルガノポリシロキサン１は、ダウコーニング（登録商標）３０３７中間体、（ダウコーニングコーポレーション、ミッドランド、ミシガン）、ジメチルメトキシフェニルシロキサンと、フェニルシルセスキオキサンメトキシ終端したオルガノポリシロキサンである。
オルガノポリシロキサン２は、ダウコーニング（登録商標）１−３５６３流体、（ダウコーニングコーポレーション、ミッドランド、ミシガン）、２５℃で平均粘度７２ｍｍ２／ｓである水酸基終端したポリジメチルシロキサンである。
オルガノポリシロキサン３は、ダウコーニング（登録商標）４−２７３７流体（ダウコーニングコーポレーション、ミッドランド、ミシガン）、２５℃で平均粘度４２ｍｍ２／ｓである水酸基終端したポリジメチルシロキサンである。
【００３７】
実施例１
広口ビンの中で、５グラムのＤＣ（登録商標）５７００と４７．９グラムのＤＣ（登録商標）Ｚ−６３４１とを混合した。混合物を手で振とうし、透明な溶液を得た。混合物に、４７．５グラムの水を添加した。ミソニックスソニケーター３０００超音波溶液プロセッサーMisonix Sonicator 3000 Ultrasonic Liquid Processor）を使用して、高出力で、試料を２０秒間超音波処理した。次いで、ビンの蓋をして、トグルで留め、超音波処理の手順を２回繰り返した。これにより、約０．３５ミクロンに中心のある単峰性の粒径分布を有する乳白色のエマルションを得た。エマルションは、少なくとも６ヶ月間、クリーム状化又は分離の兆候がなく安定なままであった。
【００３８】
実施例２
広口ビンの中で、６グラムのＤＣ（登録商標）５７００と１０．０グラムのＤＣ（登録商標）Ｚ−６３４１とを混合した。混合物を手で振とうし、透明な溶液を得た。混合物に、３６．２５グラムのＤＣ（登録商標）３０３７中間体及び１１．２５グラムのＤＣ（登録商標）１−３５６３を添加した。混合物を、均一になるまで手で再び振とうした。次いで、３６．５０ｇの水を添加した。ミソニックスソニケーター３０００超音波溶液プロセッサーを使用して、高出力で、試料を２０秒間超音波処理した。次いで、ビンに蓋をして、トグルで留め、超音波処理の手順を２回繰り返した。これにより、約０．３４８ミクロンに中心のある単峰性の粒径分布を有する乳白色のエマルションを得た。エマルションは、少なくとも６ヶ月間、クリーム状化又は分離の兆候がなく安定なままであった。
【００３９】
実施例３
以下の混合物を調製した。全成分を実験室用ミキサーで混合した後、混合物を５０℃で１時間加熱した。
【表１】
0005602245.tif 000002
上記混合物１０％と水９０％とを、ローターステーターミキサーを使用して１分間（確認のため）激しく混合し、固体含有率が１０％であることを特徴とするエマルションを生成した。
エマルションを、繊維補強性コンクリート板（ＦＲＣ）（５ｃｍ＊５ｃｍ＊１ｃｍ）片の６面に塗布した。硬化処理完了後、板片を水に浸した。参照として使用した１つの未処理サンプルを同様に試験した。
【００４０】
乾燥ＦＲＣブロックの重さ（Ｗｄｒｙ）を量り、次いで、ブロックの上面を水面より３ｃｍ下の深さとし、長時間水に浸漬した。１時間後、ブロックの重さ（Ｗｗｅｔ）を再び量った。次に、ブロックを、更なる時間（浸漬時間３時間を達成するべく）再浸漬し、再び重さを量った。次に、再び同じ順序を適用し、浸漬時間２４時間に達した。未処理及び処理ＦＣＲブロックによる吸水（％）は、下記等式：
【数１】
0005602245.tif 000003
を使用して計算し、図１に示す通り、時間に応じてプロットした。
【００４１】
実施例４
以下の混合物を調製した。全成分を実験室用ミキサーで混合した後、混合物を５０℃で１時間加熱した。
【表２】
0005602245.tif 000004
砂５４ｇとセメント１８ｇとの混合物を、プラスチックカップに導入し、実験室用ミキサーで混合し、粉末混合物を均質化した。混合物に導入する前に、（セメント＋砂重の乾燥量当たり）０．０５から最大で０．２％までの上記液体添加剤を、水９ｇ中に混合した。混合を更に２分間継続した。
疎水性化剤を含まないコントロール試料とともに、２つの処方で混合したセメント系材料に以下の試験を行った。
調製した乾燥セメント粉末混合物は、それに添加した充分な水を有しており、次いで、各々の試料について得られた水性混合物を、予め作製した試験片金型に注いだ。２４時間後、試験片を金型から取り出し、実験室にて、温度１６〜２４℃、相対湿度１００％で更に７日間硬化させた。
７日後、試験片を乾燥した。乾燥ブロックの重さ（Ｗｄｒｙ）を量り、次いで、ブロックの上面を水面より３ｃｍ下の深さとし、水に１時間浸漬した。１時間後、ブロックの重さ（Ｗｗｅｔ）を再び量った。次いで、更に２時間（浸漬時間３時間を達成するべく）ブロックを再浸漬し、再び重さを量った。次いで、再び同じ順序を適用し、浸漬時間２４時間に達した。
試験後、試料を水浴から取り出し、５０℃のオーブンで一晩乾燥し、新たな浸漬試験に供した。
図２は、吸水率の変遷を、浸漬時間の関数として示す（第１及び第３サイクル）。上述の処方を混合物として使用する場合、減少した吸水率は、モルタルの効果的な疎水性処理を示す。
【００４２】
実施例５
９８／２のシラン／第４級アンモニウムシラン比を使用して、種々のシランを第４級アンモニウムシランＱ９−６３４６と混合した。これらの混合物を、最終的なシラン／水混合物中における種々の最終的シラン含有量に達するように、穏やかな混合条件下で水と混合した。下記表は、調製された種々の混合物を示す。最終的な混合物の外観は、混合後１日以内の観察により表現される。
【表３】
0005602245.tif 000005
【００４３】
実施例６
同じシラン／Ｑ９−６３４６／水の混合物を防湿層の塗布に使用した。１−６１８４は、建築物における湿気上昇に対する化学障壁を生成する、防湿層に使用される市販の撥水剤であり、比較のために、シラン／Ｑ９−６３４６／水の混合物と共に試験した。
【００４４】
撥水剤の処方を建築材料に開けた孔に注入することにより、適用を進めた。撥水成分の拡散は、毛管上昇による水の増加に対する化学障壁の形成をもたらす。
いくつかの市販の粘土系レンガは、１０・１０・６ｃｍの寸法となるように２つの片に割られ、直径４又は７ｍｍの孔を開けた。
レンガは、５０℃で一晩乾燥した。この実施例において記載する試料を、孔に注入した（表を参照のこと）。異なる実験を通じて同じ活性容量（active contents）を注入した。小さい孔は希釈した処方の注入に使用し、より小さな孔は濃縮した処方に使用した。
【表４】
0005602245.tif 000006
種々の処方の注入後、レンガを室温で１ヶ月間放置し、シランをレンガに適切に分散及び反応させた。
１ヵ月後、レンガを４０℃で一晩乾燥し、吸水実験前にそれらを確実に乾燥させた。次いで、レンガを、水０．５ｃｍを満たしたボウルに設置した。これは、レンガの毛管上昇を確実にするのに充分な水である。
乾燥したレンガの重さ（Ｗｄｒｙ）を量り、次いで、水０．５ｃｍを満たしたボウル中で、（孔を有する）レンガの上面を上向きにし、種々の時間、浸漬した。種々の時間の後、レンガの重さ（Ｗｗｅｔ）を再び量った。次いで、レンガを、更なる時間（表に示す、水との浸漬接触時間を達成するべく）再浸漬し、再び重さを量った。次いで、再び同じ手順を適用し、最大で２４時間の接触時間に達した。吸水率を、下記等式を使用して求めた。
【数２】
0005602245.tif 000007
以下の表に示す通り、未処理のレンガは、水の毛管上昇により、重さが約１１％増加したが、これは１時間後に過ぎない。この吸水率の減少は、レンガの嵩の良好な疎水処理を示し、これは水に対する粘土材料のより低い親和性をもたらす。
【表５】
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【００４５】
実施例７
ダウコーニング（登録商標）Ｚ６０７０シランとＱ９−６３４６シランとを、種々の割合で混合し、貯蔵液を形成した。水を、種々の比率でシラン貯蔵液に添加し、Ｚ６０７０−Ｚ６３５６−Ｈ２Ｏの混合物を形成した。これらの混合物を、１６（ｉｄ）×１００（Ｌ）ｍｍの試験管に入れ、蓋をし、完全に混合するまで手で振とうした。ｉ）液体が安定した直後、ｉｉ）１日後、及びｉｉｉ）１週間後に観察を行った。結果を図３、４及び５に示す位相図に示し、図中で、「エマルション」は、白色又は濁った分散系を意味し、「透明溶液／マイクロエマルション」は、単一相の透明な液体を意味し、「クリーム状化又は相分離」は、混合物が、各々の相が透明な又は濁った、視認可能な界面を有する２つの相を見せることを意味する。
【００４６】
実施例８
ダウコーニング（登録商標）Ｚ６２６４シランとＱ９−６３４６シランとを、種々の割合で混合し、貯蔵液を形成した。水をシランの貯蔵液に種々の比率で添加し、Ｚ６２６４−Ｚ６３４６−Ｈ２Ｏの混合物を形成した。これらの混合物を１６（ｉｄ）×１００（Ｌ）ｍｍの試験管に入れ、蓋をし、完全に混合するまで手で振とうした。ｉ）液体が安定した直後、ｉｉ）１日後、及びｉｉｉ）１週間後に観察を行った。結果を図６、７及び８に示す位相図に示し、図中で、「エマルション」は、白色又は濁った分散系を意味し、「透明溶液／マイクロエマルション」は、単一相の透明な液体を意味し、「クリーム状化又は相分離」は、混合物が、各々の相が透明な又は濁った、視認可能な界面を有する２つの相を見せることを意味する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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