(57)【要約】【課題】セメント等の水硬化成分を使用した外装材の凍害による劣化や炭酸ガス由来の寸法収縮による劣化、水分の吸収を抑えて強度の低下を防ぎ、更に、外装材に容易に添加することのできる外装材用の添加剤を提供すること。【解決手段】（Ａ）成分として下記の一般式（１）で表わされる化合物を含有することを特徴とする外装材用添加剤。    【化１】2011016700.tif 000012（Ｒ１は炭素数６〜３０の直鎖又は分岐のアルケニル基を表わし、Ｍ１及びＭ２はアルカリ金属を表わす。）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）成分として下記の一般式（１）で表わされる化合物を含有することを特徴とする外装材用添加剤。
【化１】
2011016700.tif 000010
（Ｒ１は炭素数６〜３０の直鎖又は分岐のアルケニル基を表わし、Ｍ１及びＭ２はアルカリ金属を表わす。）
【請求項２】
Ｍ１及びＭ２がナトリウム又はカリウムであることを特徴とする請求項１に記載の外装材用添加剤。
【請求項３】
更に（Ｂ）成分として下記の一般式（２）で表わされる化合物を含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の外装材用添加剤。
【化２】
2011016700.tif 000011
（Ｒ２は炭素数５〜２９の直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基を表わし、Ｍ３はアルカリ金属を表わす。）
【請求項４】
Ｍ３がナトリウム又はカリウムであることを特徴とする請求項３に記載の外装材用添加剤。
【請求項５】
（Ａ）成分と（Ｂ）成分の配合比が、（Ａ）／（Ｂ）＝１／９９〜９９．９／０．１（質量比）であることを特徴とする請求項３又は４に記載の外装材用添加剤。
【請求項６】
セメントスラリーの固形分１００質量部に対して、請求項１又は２に記載の外装材用添加剤における（Ａ）成分を０．０５質量部〜２５質量部含有することを特徴とする、セメント系外装材。
【請求項７】
セメントスラリーの固形分１００質量部に対して、請求項３〜５のいずれか一項に記載の外装材用添加剤の（Ａ）成分を０．０５質量部〜２５質量部含有し、且つ（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計の含有量が３０質量部以下であることを特徴とするセメント系外装材。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の外装材用添加剤が５〜６０質量％の水溶液であることを特徴とする外装材用添加剤水溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビル、住宅等の建造物の外装に用いられる外装材に耐久性を付与する添加剤及び該添加剤を含有する外装材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルや住宅等の建造物の外壁には、セメント等の水硬化性成分と、木片、パルプ等の軽量骨材とを含有する外装材が使用されている。これらの外装材は、常に様々な気候にさらされた状態であるため、水分の吸収や炭酸ガスの吸収等によって様々な問題が発生する。こうした問題としては、例えば、吸収された水が凍結することによる体積変化による外装材の破損（凍害）や、炭酸ガスの吸収による寸法収縮による劣化等が知られている。
【０００３】
これらの問題を解決するために、いくつかの方法が提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照）。特許文献１には、水の凍結等による問題を防ぐために、脂肪酸エチルエステル及び脂肪酸カルシウム塩を撥水剤として使用する方法が記載されている。また、特許文献２には、撥水剤として白土含有脂肪酸金属塩を処理したものを使用する方法が記載され、更に、特許文献３には、同様の問題を解決するために、スチレン共重合物を分散剤としたアルケニルコハク酸カルシウム塩の分散液を使用する方法が記載されている。一方、特許文献４には、炭酸ガス由来の寸法収縮を防止するために、粉末タイプの撥水剤を水硬化性原料に添加する方法が記載されている。
【０００４】
しかし、いずれの方法も性能的には十分ではなく、更に、特許文献１や特許文献４に記載されている添加剤は水に難溶なものであるため、水硬化性成分に混合する際に分離や沈殿等の問題が生じやすく、均一混合に時間がかかる等の問題もあった。また、特許文献３のように分散したタイプのものであっても、分離や沈殿等の問題が生じることがあり、更に、分散剤として使用している成分が、水分の吸収を促進してしまい強度が低下する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８１４１０号公報
【特許文献２】特開２０００−１３９４８９号公報
【特許文献３】特開２００４−０６７４３０号公報
【特許文献４】特開２００２−００１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明が解決しようとする課題は、セメント等の水硬化成分を使用した外装材の凍害による劣化や炭酸ガス由来の寸法収縮による劣化、水分の吸収を抑えて強度の低下を防ぎ、更に、外装材に容易に添加することのできる外装材用の添加剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者等は鋭意検討した結果、本発明に至った。即ち、本発明は、（Ａ）成分として下記の一般式（１）で表わされる化合物を含有することを特徴とする外装材用添加剤である。
【０００８】
【化１】
2011016700.tif 000002
（Ｒ１は炭素数６〜３０の直鎖又は分岐のアルケニル基を表わし、Ｍ１及びＭ２はアルカリ金属を表わす。）
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果は、セメント等の水硬化成分を使用した外装材の凍害による劣化や炭酸ガス由来の寸法収縮による劣化、水分の吸収を抑えて強度の低下を防ぎ、更に、外装材に容易に添加することのできる外装材用の添加剤を提供したことにある。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の外装材用添加剤である（Ａ）成分は、下記の一般式（１）で表わすことができる。
【００１１】
【化２】
2011016700.tif 000003
（Ｒ１は炭素数６〜３０の直鎖又は分岐のアルケニル基を表わし、Ｍ１及びＭ２はアルカリ金属を表わす。）
【００１２】
式中、Ｒ１は炭素数６〜３０の直鎖又は分岐のアルケニル基であり、こうしたアルケニル基としては、例えば、ヘキセニル基、オクテニル基、デセニル基、ドデニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、オクタデセニル基、アイコセニル基、トリコセニル基等の直鎖アルケニル基；分岐へキセニル基、分岐オクテニル基、分岐デセニル基、分岐ドデセニル基、分岐ペンタデセニル基、分岐ヘキサデセニル基、分岐オクタデセニル基、分岐アイコセニル基、分岐トリコセニル基等の分岐アルケニル基が挙げられる。これらの中でも、炭素数６〜２０のアルケニル基が好ましく、炭素数８〜１８のアルケニル基がより好ましく、炭素数１０〜１８のアルケニル基がより好ましい。炭素数が６より短い場合は、耐凍害性や炭酸ガス由来の寸法収縮抑制について十分な効果が得られない場合があり、炭素数が３０を超えると、水溶液の状態にした場合にゲル化する場合があり、外装材への添加が困難になる。
【００１３】
また、式中、Ｍ１及びＭ２はアルカリ金属であるが、Ｍ１及びＭ２は同一でも異なっていてもよく、好ましくはナトリウム又はカリウムであり、その中でも耐凍害性が良好なことからナトリウムがより好ましい。Ｍ１及びＭ２が、カルシウムやマグネシウム等のアルカリ土類金属類あるいは亜鉛、鉄、ニッケル、銅、コバルト等の金属類の場合は、水溶液への溶解性が悪くなり、外装材へ添加したときに分離や沈殿等の問題を生じて均一に配合することが困難になる場合や、凍害による劣化や炭酸ガス由来の寸法収縮による劣化を防ぐことができない場合や、過剰な水分を吸収して外装材の強度が低下する場合がある。
【００１４】
本発明の外装材用添加剤には、（Ａ）成分に加え、更に（Ｂ）成分を加えることにより、耐凍害性や炭酸ガス由来の寸法収縮抑制、水分の吸収抑制といった性能を向上させることができる。（Ｂ）成分として使用できる化合物は、下記の一般式（２）で表わすことができる。
【００１５】
【化３】
2011016700.tif 000004
（Ｒ２は炭素数５〜２９の直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基を表わし、Ｍ３はアルカリ金属を表わす。）
【００１６】
式中、Ｒ２は炭素数５〜２９の直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基を表わし、こうした脂肪族炭化水素基としては、例えば、ペンチル基、イソペンチル基、２級ペンチル基、ネオペンチル基、ターシャリペンチル基、ヘキシル基、２級ヘキシル基、ヘプチル基、２級ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基、２級オクチル基、ノニル基、２級ノニル基、デシル基、２級デシル基、ウンデシル基、２級ウンデシル基、ドデシル基、２級ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、２級トリデシル基、テトラデシル基、２級テトラデシル基、ヘキサデシル基、２級ヘキサデシル基、オクタデシル基、２級オクタデシル基、エイコシル基、ドコシル基、テトラコシル基、２−ブチルオクチル基、２−ブチルデシル基、２−ヘキシルオクチル基、２−ヘキシルデシル基、２−オクチルデシル基、２−ヘキシルドデシル基、モノメチル分枝−イソステアリル基等のアルキル基；ペンテニル基、イソペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、テトラデセニル基、オクタデセニル基、エイコセニル基、ノナコセニル基等のアルケニル基が挙げられる。
【００１７】
また、Ｍ３で中和する前の脂肪酸であるＲ２ＣＯＯＨで表わされる脂肪酸は、天然油脂から得られる単一又は混合脂肪酸、例えば、亜麻仁油、オリーブ油、カカオ脂、ごま油、米糠油、サフラワー油、大豆油、ツバキ油、コーン油、ナタネ油、パーム油、パーム核油、ひまし油、ひまわり油、綿実油、ヤシ油等の植物油や、牛脂、豚脂、乳脂、魚油、鯨油等の動物性油脂から得られる脂肪酸でもよい。
【００１８】
これらの中でも、Ｒ２の炭素数は５〜２０であることが好ましく、５〜１８がより好ましい。炭素数が５より小さい場合は、耐凍害性や炭酸ガス由来の寸法収縮抑制について十分な効果が得られない場合があり、炭素数が２９を超えると、水溶液の状態にした場合にゲル化する場合があり、外装材への添加が困難になる。
【００１９】
式中のＭ３はアルカリ金属であるが、ナトリウム又はカリウムが好ましく、カリウムがより好ましい。Ｍ３がカリウムであると、各種性能が良好になる場合があり、且つ水への溶解性が良好になり、寒冷期における溶解性の低下も問題にならず、更に、本発明の外装材用添加剤を水溶液にする場合、容易に高濃度化することが可能になる。また、Ｍ３がカルシウムやマグネシウム等のアルカリ土類金属類あるいは亜鉛、鉄、ニッケル、銅、コバルト等の金属類の場合は、水溶液への溶解性が悪くなり、外装材へ添加したときに分離や沈殿等の問題を生じて均一に配合することが困難になる場合や、凍害による劣化や炭酸ガス由来の寸法収縮による劣化を防ぐことができない場合、あるいは過剰な水分を吸収して外装材の強度が低下する場合がある。
【００２０】
本発明の外装材用添加剤は、（Ａ）成分を含有するものであり、好ましくは（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の混合物であるが、混合物の場合、両成分ともそれぞれ１種又は２種以上の混合物であってもよい。（Ａ）成分と（Ｂ）成分の配合比については、任意の配合比でよいが、一方の配合比があまりに少ない場合や多い場合は、総合的な性能のバランスが崩れる場合があるため、（Ａ）／（Ｂ）＝１／９９〜９９．９／０．１（質量比）になるように配合することが好ましく、（Ａ）／（Ｂ）＝５／９５〜９９／１（質量比）がより好ましく、（Ａ）／（Ｂ）＝１０／９０〜９０／１０（質量比）が更に好ましく、（Ａ）／（Ｂ）＝３０／７０〜７０／３０（質量比）になるように配合することが、性能を向上させる上で最も好ましい。（Ｂ）成分が０．１質量％未満の場合は、両化合物を混合したときの相乗効果が表れない場合がある。
【００２１】
また、本発明の外装材用添加剤水溶液は、本発明の外装材用添加剤を水溶液にしたものである。水溶液の状態にしておくとセメントスラリー等の外装材への添加に際して、ハンドリング性が良好になり、更にセメント系外装材へ添加した場合に簡単に均一化ができるため好ましい。水溶液の濃度としては、（Ａ）成分（（Ｂ）成分を含有する場合は（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量）が５〜６０質量％になるように調製することが好ましく、１０〜５０質量％がより好ましく、２０〜４０質量％が更に好ましい。濃度が低すぎると外装材に余分な水が大量に添加されるため処理に時間がかかる場合や、廃水が増加する等の問題が生じる場合があり、濃度が高すぎると添加剤組成物自体が保存条件等によってゲル化する場合がある。
【００２２】
本発明のセメント系外装材は、セメント系外装材に本発明の外装材用添加剤を添加したものである。セメント系外装材とは、主原料としてセメント質の原料を成形して硬化させたものであり、本発明の外装材用添加剤の添加量は特に規定されないが、本発明の外装材用添加剤が（Ａ）成分単独場合は、外装材の諸原料を含むセメントスラリーの固形分１００質量部に対して、（Ａ）成分が０．０５〜２５質量部になるように添加することが好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましく、０．１〜５質量部が更に好ましい。一方、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の混合物の場合は、混合物中の（Ａ）成分が外装材の諸原料を含むセメントスラリーの固形分１００質量部に対して、０．０５〜２５質量部になるように添加することが好ましく、０．１〜１０質量部がより好ましく、０．１〜５質量部が更に好ましく、更に、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量が当該セメントスラリーの固形分１００質量部に対して３０質量部以下になるように添加することが好ましく、２０質量部以下がより好ましい。
【００２３】
上記の示した本発明の外装材用添加剤の添加量において、（Ａ）成分が０．０５質量部より少ないと、耐凍害性や炭酸ガス由来の寸法収縮抑制についての十分な効果を得ることができない場合や過剰の水分を吸収してしまう場合があり、２５質量部より多いとセメント等の水硬化成分の硬化阻害を誘発して外装材の強度低下を招く場合がある。また同様に（Ａ）成分と（Ｂ）成分の合計量が３０質量部より多いとセメント等の水硬化成分の硬化阻害を誘発して外装材の強度低下を招く場合がある。
【００２４】
添加方法は特に指定されないが、セメント系外装材の諸原料を混合する際に（Ａ）成分を同時に添加して混合すればよく、（Ａ）成分を含有する水溶液を添加してもよい。また（Ｂ）成分を含有させる場合は、セメント系外装材の諸原料を混合する際に（Ａ）成分と（Ｂ）成分の混合物を添加して混合すればよく、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の水溶液を添加して混合する方法や、（Ａ）成分を添加して混合した後に（Ｂ）成分を添加して更に混合してもよい。
【００２５】
本発明のセメント系外装材には、本発明の効果を阻害しない範囲内であるならば、本発明の外装材用添加剤以外の各種添加剤を添加してもよい。こうした添加剤としては、例えば、ナフタレンスルホン酸系やポリカルボン酸系の減水剤；リグニンスルホン酸系のＡＥ剤；ＡＥ減水剤；消泡剤；メチルセルロース等の増粘剤；軽量骨材や補強剤；セメント以外の硬化成分；カーボンブラック、鉄黒、チタン白、酸化鉄、酸化クロム等の着色剤；シリカヒューム、珪砂、スラグ、フライアッシュ、生石灰、消石灰等の無機添加成分を含有させてもよい。
【００２６】
上記の軽量骨材や補強剤としては、例えば、パルプ繊維、木片チップ、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ロックウール、硝子繊維、綿、羊毛、ウオラストナイト等の繊維が挙げられる。また、セメント以外の硬化成分としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂等の合成樹脂が挙げられ、これらはセメントと複合されポリマーセメントとして外装材マトリックスを形成してもよい。
【００２７】
本発明のセメント系外装材の製造方法としては、例えば、セメント、水及び本発明の外装材用添加剤、更に必要に応じて各種添加剤を混合した後、含水率を調整して、セメントペーストを得、次いで、該セメントペーストを押出成形法、抄造法、注型成形法、脱水プレス法等により成形した後、蒸気養生やオートクレーブ養生をして硬化を促進させる方法が挙げられる。また、得られた外装材は、必要に応じて切削加工を行ってもよい。
【実施例】
【００２８】
以下本発明を実施例により、具体的に説明する。尚、以下の実施例等において％は特に記載が無い限り質量基準である。
【００２９】
＜試験片の作成＞
ポラルドセメント１００質量部に対し、水２８０質量部、再生パルプ１．５質量部、シラスバルーン１８質量部、下記の表１〜表３に記載された発明品１〜１６、比較品１〜１６の添加剤又は混合物を０．５質量部添加し、攪拌機で３分間混合してスラリーを得た。得られたスラリーを、ブフナー漏斗を用いて含水量が１０質量部になるように脱水して得たセメントペーストを用いて、ＪＩＳ  Ｒ５２０１に基づいて４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの試験片を作成し、その後、温度６０℃、相対湿度８０％で１２０時間蒸気養生を行い、以下の試験に使用する試験片を得た。
【００３０】
＜試験方法＞
実施例１：吸水試験
上記の方法で製造した試験片について、ＪＩＳ  Ａ１４０４に基づいた４８時間の半没による吸水試験を実施し、吸水率を求めた。
実施例２：圧縮強度試験
圧縮強度試験は、ＪＩＳ  Ｋ６９１１に基づき、製造した試験片を上記の吸水試験で吸水させた後、クロスヘッド速度１．０ｍｍ／分、温度２５℃の条件下で試験を実施した。
実施例３：炭酸化促進試験
炭酸化促進試験は、ＪＩＳ  Ａ１１５３に基づき、炭酸ガス濃度５モル％、温度２０℃、相対湿度６０％の恒温槽内に製造した試験片を３０日間保存した後の寸法収縮率を、ダイヤルゲージ法で測定した。
実施例４：耐凍害性試験
耐凍害性試験は、製造した試験片を、−２０℃で２４時間気相凍結後、水温５℃の浴で２４時間水中融解を行う工程を繰り返し行い、目視で観察して、ふくれ、亀裂、表層剥離、変色などの外観異常発生までの日数を比較した。
【００３１】
なお、各試験結果における試験片の性能は、吸水率は値が小さいほど良好であり、圧縮強度は値が大きいほど良好であり、炭酸化吸収率は値が少ないほど良好であり、耐凍害性試験のサイクル数は値が大きいほど良好である。表１の配合比での結果は表４に、表２及び表３の配合比での結果は表５に示した。
【００３２】
【表１】
2011016700.tif 000005
【００３３】
【表２】
2011016700.tif 000006
【００３４】
【表３】
2011016700.tif 000007
【００３５】
【表４】
2011016700.tif 000008
【００３６】
【表５】
2011016700.tif 000009
【００３７】
比較品１７は添加剤無添加のときの結果であり、圧縮強度については、水分を過剰に吸収したために強度が大幅に下がっている。なお、添加剤無添加の試験片において、実施例１の吸水試験を行わなかった試験片の圧縮強度は１９．８ＭＰａである。