(57)【要約】【課題】風化による劣化、コケなどによる汚れ、摩耗、ひび割れ、剥離など老朽化したカルシウム系無機質基材の表面を、容易に補修することが可能であり、補修後の表面が優れた強度、耐水性、および耐候性を有し、さらに任意の厚みで塗布し得るカルシウム系無機質基材の表面改質用組成物を提供すること。【解決手段】本発明のカルシウム系無機質基材の表面改質用組成物は、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂と、水溶性珪酸アルカリ化合物と、およびケイ砂または炭酸カルシウムの少なくとも一方とを含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂と、水溶性珪酸アルカリ化合物と、ケイ砂または炭酸カルシウムの少なくとも一方とを含有する、カルシウム系無機質基材の表面改質用組成物。
【請求項２】
前記ケイ砂および前記炭酸カルシウムの両方を含有する、請求項１に記載のカルシウム系無機質基材の表面改質用組成物。
【請求項３】
さらに、着色顔料を含有する、請求項１または２に記載のカルシウム系無機質基材の表面改質用組成物。
【請求項４】
カルシウム系無機質基材の表面改質キットであって、
シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂と、水溶性珪酸アルカリ化合物とを含有する液状組成物；および
ケイ砂または炭酸カルシウムの少なくとも一方を含有する粉末状組成物；
を含む、キット。
【請求項５】
前記粉末状組成物が、前記ケイ砂および前記炭酸カルシウムの両方を含有する、請求項４に記載のキット。
【請求項６】
さらに、着色顔料を含むか、または前記液状組成物と前記粉末状組成物との少なくとも一方が、着色顔料を含有する、請求項４または５に記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルシウム系無機質基材の表面改質用組成物およびカルシウム系無機質基材の表面改質キットに関する。
【背景技術】
【０００２】
建材、建築物などに用いられるカルシウム系無機質基材、例えばコンクリート、セメント、石膏、石材などでなる製品は、風化による劣化、コケなどによる汚れ、あるいは老朽化によって摩耗、ひび割れ、剥離などを生じる。このように劣化した基材の補修方法として、劣化が軽微であれば、基材表面にペンキなどの塗料を塗布して着色し、ひび割れなどを目立たなくする方法が挙げられる。しかし、ペンキなどの塗料は扱いやすいが、脆く剥離しやすいため、短期間でひび割れ、剥離などが目立つことになる。
【０００３】
ペンキ以外にも基材自体を着色する目的として、例えば、特許文献１には、水溶性珪酸アルカリ化合物と顔料とを含む塗工組成物が開示され、そして特許文献２には、染料、水溶性珪酸アルカリ化合物、および水系溶媒を含有する塗工組成物を用いてコンクリート基材を着色する方法が開示されている。しかし、これらの組成物は、基材に浸透するため、基材表面のひび割れなどを十分に隠すことはできない。
【０００４】
また、樹脂を主成分とする有機溶剤系または水系の塗料を用いて着色する方法も行われている。この方法を用いると、基材表面のひび割れなどを隠すことは可能である。しかし、コンクリート基材自体を着色するのではなく、着色された塗膜をコンクリート基材表面に接着しているだけなので、塗膜が接着面から容易に剥離する。さらに、有機溶剤系の塗料は、環境面を配慮するとあまり好ましくない。
【０００５】
一方、劣化が重篤な場合は、再度、コンクリートなどで施工し直す必要がある。しかし、コンクリートなどで施工し直す場合、作業が煩雑で熟練した技術を要し、一般の人々が容易に行うことはできない。さらに施工したとしても、再び劣化によってひび割れ、剥離などを生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１１９８８号公報
【特許文献２】特開２００２−１７９９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、風化による劣化、コケなどによる汚れ、摩耗、ひび割れ、剥離など老朽化したカルシウム系無機質基材の表面を、容易に補修することが可能であり、補修後の表面が優れた強度、耐水性、および耐候性を有し、さらに任意の厚みで塗布し得るカルシウム系無機質基材の表面改質用組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂と、水溶性珪酸アルカリ化合物と、ケイ砂または炭酸カルシウムの少なくとも一方とを含有する、カルシウム系無機質基材の表面改質用組成物を提供する。
【０００９】
１つの実施態様では、上記表面改質用組成物は、上記ケイ砂および上記炭酸カルシウムの両方を含有する。
【００１０】
１つの実施態様では、上記表面改質用組成物は、さらに着色顔料を含有する。
【００１１】
さらに、本発明は、カルシウム系無機質基材の表面改質キットを提供し、該キットは、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂と、水溶性珪酸アルカリ化合物とを含有する液状組成物；およびケイ砂または炭酸カルシウムの少なくとも一方を含有する粉末状組成物を含む。
【００１２】
１つの実施態様では、上記粉末状組成物は、上記ケイ砂および上記炭酸カルシウムの両方を含有する。
【００１３】
１つの実施態様では、上記キットは、さらに、着色顔料を含むか、または上記液状組成物と上記粉末状組成物との少なくとも一方が、着色顔料を含有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、風化による劣化、コケなどによる汚れ、摩耗、ひび割れ、剥離など老朽化したカルシウム系無機質基材の表面を、容易に補修することが可能であり、補修後の表面が優れた強度、耐水性、および耐候性を有する。さらに、本発明の表面改質用組成物は、任意の厚みで基材に塗布し得る。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（カルシウム系無機質基材の表面改質用組成物）
本発明のカルシウム系無機質基材の表面改質用組成物（以下、単に「表面改質用組成物」と記載する場合がある）は、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂（以下、単に「シラノール樹脂」と記載する場合がある）と、水溶性珪酸アルカリ化合物と、ケイ砂または炭酸カルシウムの少なくとも一方とを含有する。なお、本明細書において「カルシウム系無機質基材」とは、コンクリート、セメント、石膏、石材などでなる基材以外にも、例えば、骨材（砂、砂利など）がカルシウム系無機物質であり、結合材がアスファルトであるアスファルトコンクリート（アスコン）でなる基材のこともいう。
【００１６】
本発明の表面改質用組成物に用いられるシラノール樹脂は、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂であれば特に限定されない。シラノール樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂などが挙げられる。
【００１７】
シラノール基に変換可能な基としては、例えば、シラノール基の水酸基の部分がアルコキシ基、ハロゲン基など（これらは加水分解などにより水酸基に変換し得る）であるような基が挙げられる。さらに、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂などの樹脂は、好ましくはカルボキシル基を含有する。
【００１８】
このようなシラノール樹脂は、例えば、エマルジョンの状態、あるいは溶媒に溶解または分散した状態で、好ましくは水性エマルジョンの状態で用いられる。
【００１９】
シラノール樹脂は１種類のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
本発明の表面改質用組成物に用いられる水溶性珪酸アルカリ化合物は、水溶性の珪酸アルカリ化合物であれば特に限定されない。このような化合物は、一般にＭ２Ｏ・ｎＳｉＯ２（Ｍはアルカリ金属、ｎは通常２〜４の整数）で示される。水溶性珪酸アルカリ化合物としては、例えば、珪酸ナトリウム（オルト珪酸ナトリウム、セスキ珪酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウムなど）、珪酸リチウム、珪酸カリウムなどが挙げられる。これらのうちでもＮａ２Ｏ・３ＳｉＯ２で示される珪酸ナトリウムが好ましく用いられる。
【００２１】
水溶性珪酸アルカリ化合物は、多価金属イオンとの反応により、あるいは該化合物のアルカリ成分（Ｍ）を該化合物のシリカネットワーク中から除去することにより、不溶性の珪酸化合物を形成する。水溶性珪酸アルカリ化合物の濃厚水溶液は一般に水ガラスと呼ばれている。
【００２２】
水溶性珪酸アルカリ化合物は１種類のみを用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２３】
さらに、本発明の表面改質用組成物は、ケイ砂または炭酸カルシウムの少なくとも一方を含有する。ケイ砂または炭酸カルシウムが基材表面に堆積するため、本発明の表面改質用組成物は、基材表面に任意の厚みで塗布され得る。
【００２４】
本発明の表面改質用組成物は、ケイ砂または炭酸カルシウムのいずれか一方を含有すればよい。しかし、厚みをより付与しやすくするために、好ましくは、ケイ砂および炭酸カルシウムの両方を含有する。さらに、ケイ砂および炭酸カルシウムの両方を含有することによって、塗布表面が強固になり耐水性がさらに向上する。
【００２５】
ケイ砂の平均粒径は、特に限定されず、基材の表面改質目的に応じて適宜設定され得、１０μｍ〜１ｍｍ程度が好ましい。例えば、基材表面を滑らかに仕上げたい場合は、粒径の小さい（細かい）ケイ砂を用い、基材表面を粗く仕上げたい場合は、粒径の大きい（粗い）ケイ砂を用いればよい。基材表面を粗く仕上げた場合、基材表面に滑り止め効果を付与することができる。
【００２６】
炭酸カルシウムの粒径は、特に限定されず、好ましくは０．１μｍ〜１００μｍ、より好ましくは１μｍ〜５０μｍ、さらに好ましくは５μｍ〜３０μｍである。例えば、粒径の小さい炭酸カルシウムを用いた場合、一部の炭酸カルシウムが基材表面の細かい孔を埋めることによって、より緻密に堆積させることができる。炭酸カルシウムには、石灰石など天然物由来の重質炭酸カルシウムおよび化学的に合成された軽質炭酸カルシウムがあるが、いずれを用いてもよい。
【００２７】
本発明の表面改質用組成物は、さらに着色顔料を含有してもよい。着色顔料を含有することによって、基材表面を改質（補修）し得るだけではなく、所望の色彩に着色し得る。着色顔料は、無機顔料および有機顔料のいずれでもよいが、基材への塗布後の耐候性をより向上させる観点から、無機顔料が好ましい。
【００２８】
着色顔料としては、例えば、赤色顔料（鉛丹、酸化鉄赤など）、黄色顔料（黄鉛（クロム黄）、亜鉛黄（亜鉛黄１種および亜鉛黄２種）など）、青色顔料（ウルトラマリン青、プロシア青（フェロシアン化鉄カリ）、コバルトブルーなど）、緑色顔料（コバルトグリーン、酸化クロム、フタロシアニングリーンなど）、白色顔料（亜鉛華、鉛白、リトポン、二酸化チタン、沈降性硫酸バリウム、バライト粉など）、黒色顔料（カーボンブラック、チタンブラックなど）などが挙げられる。
【００２９】
着色顔料は、１種の着色顔料、あるいは粒径、由来などの異なる２種以上の着色顔料を用いてもよい。例えば、白色顔料および黒色顔料を用いることによって、基材表面がコンクリート様の灰色の外観を呈する。
【００３０】
シラノール樹脂、水溶性珪酸アルカリ化合物、およびケイ砂または炭酸カルシウムは、表面改質用組成物中の固形分を１００質量％とした場合、以下に記載の割合で含有される。シラノール樹脂は、好ましくは５質量％〜５０質量％、より好ましくは１０質量％〜４０質量％の割合で含有される。水溶性珪酸アルカリ化合物は、好ましくは５質量％〜６０質量％、より好ましくは１０質量％〜４５質量％の割合で含有される。そしてケイ砂または炭酸カルシウムは、それぞれ単独であるいは合計で好ましくは２０質量％〜７５質量％、より好ましくは４０質量％〜７０質量％の割合で含有される。なお、ケイ砂および炭酸カルシウムが両方含まれる場合は、ケイ砂と炭酸カルシウムとの質量比は、好ましくは１：１〜５：１である。
【００３１】
さらに、着色顔料を含有する場合、着色顔料は、所望の色彩の濃淡に応じて適宜添加し得る。
【００３２】
本発明の表面改質用組成物は、必要に応じて水などで希釈し、刷毛、ヘラ、ローラーなどで基材表面に塗布され得る。塗布後、基材を乾燥させるが、乾燥条件は特に限定されない。塗布量、塗布場所などにより異なるが、例えば１時間〜１日自然乾燥すればよい。
【００３３】
乾燥後、再度塗布して重ね塗りすることも可能である。塗布乾燥を繰り返し、重ね塗りすることによって、より厚みを有する塗布表面が得られ、仕上がりも美しくなる。このように、本発明の表面改質用組成物は、一般の人々でも容易に塗布し得る。さらに、用いるケイ砂の粒径によって、滑らかな美しい表面に仕上げることも、滑り止め効果を付与する目的で粗い表面に仕上げることもできる。
【００３４】
本発明の表面改質用組成物は、基材表面のひび割れなどを被覆し得る厚みで塗布され得る。基材表面の風化または老朽化の程度にもよるが、本発明の表面改質用組成物は、固形分換算で、好ましくは３００ｇ／ｍ２以上、より好ましくは６００ｇ／ｍ２以上、好ましくは３０００ｇ／ｍ２以下、より好ましくは２０００ｇ／ｍ２以下の量で基材表面に塗布され得る。さらに、乾燥後の厚みは好ましくは０．１５ｍｍ以上、より好ましくは０．３ｍｍ以上であり得、好ましくは１．５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下であり得る。
【００３５】
（カルシウム系無機質基材の表面改質キット）
本発明のカルシウム系無機質基材の表面改質キット（以下、単に「表面改質キット」と記載する場合がある）は、シラノール基またはシラノール基に変換可能な基を有する樹脂と、水溶性珪酸アルカリ化合物とを含有する液状組成物、およびケイ砂または炭酸カルシウムの少なくとも一方を含有する粉末状組成物を含む。
【００３６】
液状組成物および粉末状組成物に含有される成分は、上述の通りである。また、粉末状組成物は、ケイ砂および炭酸カルシウムの両方を含有することが好ましい。さらに、本発明の表面改質キットは、必要に応じて、上述の着色顔料を含むか、または液状組成物と粉末状組成物との少なくとも一方に、着色顔料が含有される。
【００３７】
本発明の表面改質キットは、使用時に、液状組成物および粉末状組成物、必要に応じて着色顔料を混合することによって、本発明の表面改質用組成物を調製し得る。本発明の表面改質キットは、液状組成物および粉末状組成物が個別に保存されるため、これらを混合した表面改質用組成物よりも保存安定性が向上する。なお、液状組成物および粉末状組成物は、これらを混合した場合、各成分が上記の含有量となるように調製されている。
【００３８】
本発明の表面改質キットは、使用時に、液状組成物および粉末状組成物、必要に応じて着色顔料を混合して、本発明の表面改質用組成物の形態で使用する。塗布方法は、上述の通りである。
【００３９】
本発明の表面改質キットには、必要に応じて、使用方法を記載した仕様書が含まれる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４１】
（試験基材）
１辺が１５ｃｍの正方形板状のコンクリート基材を準備した。このコンクリート基材は、セメントと砂との質量比が１：２であり、水セメント比は５０％であった。このコンクリート基材表面に、人工的に傷を付けて劣化状態にし、試験基材とした。
【００４２】
（実施例１）
沈降性硫酸バリウムを８ｇ、チタンブラックを０．２ｇ、シラノール基含有スチレン−アクリル系樹脂エマルジョンを１２ｇ（固形分換算）、珪酸ナトリウム水溶液を１５ｇ（固形分換算）、およびケイ砂（平均粒径２００μｍ）を４０ｇ混合した。この混合物に水を加えて撹拌し、１３５ｇの塗布液１を調製した。
【００４３】
塗布液１を、試験基材表面１枚あたり、固形分が約６．８ｇとなるように付与し、３時間自然乾燥に供した。
【００４４】
乾燥後の試験基材表面は、塗布液１が基材に浸み込むことなく、傷が被覆されて強固であった。また、コンクリート施工を行ったかのような外観を呈していた。被覆部分の厚みを測定すると約０．１５ｍｍであった。
【００４５】
乾燥後の試験基材に、さらに塗布液１を重ね塗りして（最初と同量）、３時間自然乾燥に供した。被覆部分の厚みを測定すると、約０．３ｍｍであり、重ね塗り前のほぼ倍の厚みであった。この重ね塗りした試験基材に衝撃を与えたが、剥離などを生じなかった。さらに、水中に浸漬しても溶解、剥離などを生じなかった。
【００４６】
（実施例２）
実施例１において、ケイ砂の代わりに、炭酸カルシウム（平均粒径１０μｍ）を４０ｇ用いたこと以外は、実施例１と同様の手順で塗布液２を調製した。
【００４７】
塗布液２を、試験基材表面１枚あたり、固形分が約６．８ｇとなるように付与し、３時間自然乾燥に供した。
【００４８】
乾燥後の試験基材表面は、塗布液２が基材に浸み込むことなく、傷が被覆されて平滑で強固であった。また、コンクリート施工を行ったかのような外観を呈していた。被覆部分の厚みを測定すると約０．１５ｍｍであった。
【００４９】
乾燥後の試験基材に、さらに塗布液２を重ね塗りして（最初と同量）、３時間自然乾燥に供した。被覆部分の厚みを測定すると、約０．３ｍｍであり、重ね塗り前のほぼ倍の厚みであった。この重ね塗りした試験基材に衝撃を与えたが、剥離などを生じなかった。さらに、水中に浸漬しても溶解、剥離などを生じなかった。
【００５０】
（実施例３）
実施例１において、ケイ砂の代わりに、炭酸カルシウム（平均粒径１０μｍ）を２０ｇおよびケイ砂（平均粒径２００μｍ）を２０ｇ用いたこと以外は、実施例１と同様の手順で塗布液３を調製した。
【００５１】
塗布液３を、試験基材表面１枚あたり、固形分が約６．８ｇとなるように付与し、３時間自然乾燥に供した。
【００５２】
乾燥後の試験基材表面は、塗布液３が基材に浸み込むことなく、傷が被覆されて平滑で強固であった。また、コンクリート施工を行ったかのような外観を呈していた。被覆部分の厚みを測定すると約０．１５ｍｍであった。
【００５３】
乾燥後の試験基材に、さらに塗布液３を重ね塗りして（最初と同量）、３時間自然乾燥に供した。被覆部分の厚みを測定すると、約０．３ｍｍであり、重ね塗り前のほぼ倍の厚みであった。この重ね塗りした試験基材に衝撃を与えたが、剥離などを生じなかった。さらに、水中に浸漬しても溶解、剥離などを生じなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明によれば、風化による劣化、コケなどによる汚れ、摩耗、ひび割れ、剥離など老朽化したカルシウム系無機質基材の表面を、容易に補修することが可能であり、補修後の表面が優れた強度、耐水性、および耐候性を有し、さらに任意の厚みで塗布し得るカルシウム系無機質基材の表面改質用組成物を提供し得る。したがって、建築材料をはじめとする多くの分野、好ましくは、駐車場、倉庫、工場などのセメント基材の床、壁などの改質に有用である。