(57)【要約】  酸性リン酸塩成分および塩基性酸化物／水酸化物成分の多成分無機リン酸塩配合物が開示され、記載される。また、スプレーコーティングに適した、その高固形分の噴霧可能な組成物も開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学式Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏの酸−リン酸塩の水溶液を含む第１の成分であって、上式で、Ａは、水素イオン、アンモニウムカチオン、金属カチオン、またはその混合物であり、ｍ＝１〜３、かつｎ＝０〜６であり、前記第１の成分の溶液が約２〜約５のｐＨに調節されている第１の成分と、
Ｂ２ｍＯｍ、Ｂ（ＯＨ）２ｍで表されるアルカリ性酸化物もしくはアルカリ性水酸化物、またはその混合物の水溶液を含む第２の成分であって、上式で、Ｂは、原子価２ｍの元素（ｍ＝１、１．５、または２）であり、前記第２の成分の溶液が９〜１４の間のｐＨに調節されている第２の成分と、
前記第１の成分または前記第２の成分のいずれかに剪断減粘性をもたらす能力があり、さらに、噴霧のために高い固体含有量の前記第１の成分または前記第２の成分を懸濁する能力のある量のレオロジー改質剤／沈殿防止剤と、
所望により、前記第１および前記第２の成分のうちの少なくとも１つにおいて、観察可能な色および／またはテクスチャを付与する能力のある量で存在する凝集材料と
を含む、噴霧可能なリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項２】
前記第２の成分が、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、および水のうちの少なくとも１つである請求項１に記載のリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項３】
前記第１の成分が、約２〜約１０重量％のリン酸、水、ならびにリン酸一カリウムおよびリン酸一カルシウムのうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載のリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項４】
前記リン酸塩セラミックの硬度を増加させる量で存在する酸化アルミニウムをさらに含む請求項１に記載のリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項５】
前記レオロジー改質剤／沈殿防止剤が、グアーガム、ダイユータンガム、ウェランガム、およびキサンタンガムの少なくとも１つである請求項１〜４のいずれか一項に記載のリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項６】
前記凝集体が、少なくとも約１重量％〜約６０重量％の量で存在する請求項５に記載のリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項７】
前記凝集体が、樹脂被覆シリカおよび天然有色鉱物凝集体の少なくとも１つである請求項６に記載のリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項８】
前記凝集体が、約２０メッシュマイクロン〜約４００メッシュの平均粒度を有する請求項６に記載のリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項９】
前記凝集体の平均粒度が、少なくとも約２０メッシュ以下であり、塗料の塗付後は約２０ミル未満であり、垂直表面または頭上表面の塗膜中に前記凝集体を実質的に保持する請求項６に記載のリン酸塩セラミックスプレー用組成物。
【請求項１０】
リン酸塩セラミックを噴霧する方法であって、
（ｉ）化学式Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏの酸−リン酸塩の水溶液を含む第１の成分であって、上式で、Ａは、水素イオン、アンモニウムカチオン、金属カチオン、またはその混合物であり、ｍ＝１〜３、かつｎ＝０〜６であり、前記第１の成分の溶液が約２〜約５のｐＨに調節されている第１の成分と、（ｉｉ）Ｂ２ｍＯｍ、Ｂ（ＯＨ）２ｍで表されるアルカリ性酸化物またはアルカリ性水酸化物、またはその混合物の水溶液を含む第２の成分であって、上式で、Ｂは、原子価２ｍの元素（ｍ＝１、１．５、または２）であり、前記第２の成分の溶液が９〜１４の間のｐＨに調節されている第２の成分と、ここで、前記第２の成分は噴霧前では前記第１の成分から切り離されており、（ｉｉｉ）前記分配装置を出る前に前記第１の成分または前記第２の成分の剪断減粘性をもたらす能力があり、さらに、噴霧のためその粘度を低下させる、高い固体含有量の前記第１の成分または前記第２の成分のいずれかを懸濁する能力のある量のレオロジー改質剤／沈殿防止剤と、（ｉｖ）場合により、前記第１および前記第２の成分のうちの少なくとも１つにおいて、観察可能な色および／またはテクスチャを付与する能力のある量で存在する凝集材料とを準備するステップと、
前記第１の成分および第２の成分を噴霧するステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記噴霧するステップが、多チャンネルポンプ、複数ピストンポンプ、蠕動ポンプ、ラム排出押出機、および漸進式キャビティポンプの少なくとも１つを用いて、噴霧オリフィスを通じて前記第１の成分および前記第２の成分を促すことを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記噴霧するステップが、前記第１の成分、前記第２の成分、および前記凝集体を混合するように構成されているミキサーをさらに含む請求項１０〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記噴霧するステップが、前記第１および第２の成分を本質的に同時に分配することを含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記レオロジー改質剤／沈殿防止剤が、グアーガム、ダイユータンガム、ウェランガム、およびキサンタンガムの少なくとも１つである請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記凝集体が、少なくとも約１重量％〜約６０重量％の量で存在する請求項１０〜１１または１２〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記凝集体が、約２０メッシュ〜約４００メッシュの平均粒度を有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記凝集体が、天然有色鉱物凝集体を含む凝集体着色剤および樹脂被覆シリカを含む凝集体着色剤の少なくとも１つである請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記凝集体が、塗付後に前記スプレー用組成物に表面テクスチャをもたらす平均粒度をもつ請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
約２０ミル未満の厚さの塗膜を形成し、垂直面または頭上表面に塗付された場合に前記凝集体を前記塗膜の中に保持するステップであって、前記凝集体が少なくとも４００メッシュであるステップをさらに含む請求項１０〜１１、１３〜１４、１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１０〜１１、１３〜１４、１６〜１８のいずれか一項に記載の方法により被覆された製品。
【請求項２１】
リン酸塩組成物を製造する方法であって、
化学式Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏの酸−リン酸塩の水溶液を含む第１の成分であって、上式で、Ａは、水素イオン、アンモニウムカチオン、金属カチオン、またはその混合物であり、ｍ＝１〜３、かつｎ＝０〜６であり、前記第１の成分の溶液が約２〜約５のｐＨに調節されている第１の成分を準備するステップと、
Ｂ２ｍＯｍ、Ｂ（ＯＨ）２ｍで表されるアルカリ性酸化物もしくはアルカリ性水酸化物、またはその混合物の水溶液を含む第２の成分であって、上式で、Ｂは、原子価２ｍの元素（ｍ＝１、１．５、または２）であり、前記第２の成分の溶液が９〜１４の間のｐＨに調節されている第２の成分を準備するステップと、
前記第１の成分および前記第２の成分を一緒に組み合わせるステップと
を含む方法。
【請求項２２】
前記第１の成分の前記ｐＨが、約２．５〜約５の間に調節されている請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の成分の前記ｐＨが、約３〜約４．５の間に調節されている前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の成分の前記ｐＨが、約９〜約１３の間に調節されている請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の成分が、リン酸、式Ｍｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍのリン酸二水素塩およびその水和物、またはその混合物を含み、上式で、Ｍが、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、またはその混合物であり、ｍが、１〜３である請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の成分が、アルカリリン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）もしくはその水和物、リン酸、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはその水和物、または三価金属リン酸三水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２もしくはその水和物のうちの少なくとも２つを含む請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の成分が、式Ｍ３（ＰＯ４）２で表されるリン酸水素金属およびその水和物を含み、上式で、Ｍが、アルミニウム（ＩＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、マンガン（ＩＩＩ）、ランタン（ＩＩＩ）、セリウム（ＩＩＩ）、イットリウム（ＩＩＩ）、スカンジウム（ＩＩＩ）から選択されるランタニド類、およびそれらの混合物である請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記溶液の前記ｐＨが２〜５の間であるように、前記第１の成分が、リン酸もしくはリン酸三水素アルミニウムまたはその水和物の１以上と組み合わせて、リン酸一カリウムまたはその水和物を含む請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の成分が、リン酸カルシウムまたはその水和物を含む請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
Ａが、ナトリウム、カリウム、セシウム、鉄（ＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、マグネシウム（ＩＩ）、亜鉛（ＩＩ）、アルミニウム（ＩＩＩ）、ビスマス（ＩＩＩ）、ジルコニウム（ＩＶ）またはその混合物である請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の成分が、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属酸化物、または塩基性鉱物と組み合わせて、リン酸、アルカリ金属リン酸二水素塩ＭＨ２ＰＯ４、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはその水和物、遷移金属リン酸三水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２もしくはその水和物、またはそれらの混合物を含む請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記第２の成分が、式ＢＯで表される酸化物、または式Ｂ（ＯＨ）２で表される水酸化物を含み、上式で、Ｂが、アルカリ土類金属または遷移金属である請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
Ｂが、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、バリウム、アルミニウム、イットリウム、ランタニド、ジルコニウム、鉄、ビスマスまたはマンガンである請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記第２の成分が、マグネシウム、バリウムカルシウム、亜鉛、鉄（ＩＩ）、マンガン（ＩＩ）、またはその混合物の酸化物または水酸化物である請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２の成分が、約９〜約１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、前記マグネシウムブラインが、有効量の水酸化マグネシウムを含有する請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記第２の成分が、約１０〜１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、前記マグネシウムブラインが、有効量の水酸化マグネシウムを含有する請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
第２の成分が、六角小板形態を有する水酸化マグネシウムである請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記第２の成分が、約９〜約１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、前記マグネシウムブラインが、有効量の水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、オキシ塩化マグネシウム前駆体、オキシ硫酸マグネシウム前駆体、またはその混合物を含有する請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１の成分が、リン酸一カリウムまたはその水和物であり、前記第２の成分が、約９〜約１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、前記マグネシウムブラインが、有効量の水酸化マグネシウムを含有する請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記第１の成分が、リン酸カルシウムまたはその水和物であり、前記第２の成分が、約９〜約１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、前記マグネシウムブラインが、有効量の水酸化マグネシウムを含有する請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記第１の成分が、リン酸一カリウムまたはその水和物であり、前記第２の成分が、約９〜約１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、前記マグネシウムブラインが、有効量の水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、オキシ塩化リン酸マグネシウム前駆体、オキシ硫酸リン酸マグネシウム前駆体、またはその混合物を含有する請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の成分が、Ｍｇ（ＰＯ４）２またはその水和物を含み、前記第２の成分がアルカリ金属酸化物またはアルカリ金属水酸化物を含むか、または、前記第１の成分が、ＡｌＨ３（ＰＯ４）２またはその水和物を含み、前記第２の成分がアルカリ金属酸化物またはアルカリ金属水酸化物を含むか、または、前記第１の成分が、リン酸一カリウムまたはその水和物であり、前記第２の成分が、六角小板形態を有する水酸化マグネシウムである請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１の成分が、リン酸一カリウムまたはその水和物であり、前記第２の成分が、水酸化マグネシウムであり、得られる反応生成物の結晶形態が減少している請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記第１および第２の成分の組合せが、結果的に低下した結晶化度または減少した核形成中心をもつ材料をもたらす請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
前記第２の成分が、珪灰石、タルク、フライアッシュ、カオリン粘土、カオリナイト、メタカオリン、ムライト、アルミン酸カルシウム鉱物、ケイ酸カルシウム鉱物、ケイ酸アルミニウム鉱物、ケイ酸アルミニウムカルシウム鉱物、またはその混合物を、前記第２の成分に対して１：０．５〜１：６の間の重量比でさらに含む請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記第２の成分が、アルカリ土類金属オキシ塩化リン酸塩前駆体、アルカリ土類金属オキシ硫酸リン酸塩前駆体、またはその混合物である請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記第２の成分が、反応性充填剤の珪灰石（ＣａＳｉＯ３）、タルク（Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２、ムライト（アルミノケイ酸塩）、Ｃ種フライアッシュおよびＦ種フライアッシュの両方をさらに含み、前記反応性充填剤が、前記第２の成分に対して１：０．０５〜１：６の重量比で存在する請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法により被覆された製品。
【請求項４９】
一般式：
ｉ）Ｂｓ（Ａ３−ｍＰＯ４）ｓ（式中、Ａは、ｍ＝１または２の原子価を有し、Ｂは、ｓ＝１、または２の原子価を有する）、
ｉｉ）Ｂｓ（Ａ（２／ｍ）ＰＯ４）ｓ（式中、Ａは、ｍ＝１または２の原子価を有し、Ｂは、ｓ＝１、または２の原子価を有する）、
ｉｉｉ）（２／ｍ）Ａ３Ｂｍ（ＰＯ４）２（式中、Ａは、ｍ＝１または２の原子価を有し、Ｂは、３の原子価を有する）、または
ｉｖ）Ｂ（ＡＯＰＯ４）ｓ（式中、Ａは、４の原子価を有し、ｓ＝１または２であり、Ｂは、１、または２の原子価を有する）
の無機リン酸塩化合物であって、
前記無機リン酸塩ｉ〜ｉｖが、以下の特徴：
ａ）Ｘ線回折により測定される、存在する焼成アルカリ／アルカリ土類酸化物粒子の量の実質的減少、または
ｂ）組成的に同様の無機リン酸塩セラミックまたはセラミックと比較した、Ｘ線回折により測定される結晶形態の減少、
ｃ）組成的に同様の無機リン酸塩セラミックと比較した密度の低下
の少なくとも１つを有する無機リン酸塩化合物。
【請求項５０】
前記密度が、１．８ｇ／ｃｍ３未満である請求項４９に記載の無機リン酸塩化合物。
【請求項５１】
前記密度が、１．５ｇ／ｃｍ３未満である請求項４９に記載の無機リン酸塩化合物。
【請求項５２】
前記化合物が、以下の：ＭｇＫＰＯ４、Ｍｇ（ＺｎＰＯ４）２、Ｍｇ（Ｋ２ＰＯ４）２、Ｍｇ２ＫＰＯ４、Ｍｇ（ＺｎＰＯ４）２、Ｍｇ（Ｋ２ＰＯ４）２、Ａｌ２Ｍｇ３（ＰＯ４）２、Ｍｇ（ＺｒＯＰＯ４）２、Ｍｇ［Ｚｒ（ＯＨ）２ＰＯ４）２］２、およびリン酸カルシウム／マグネシウムの少なくとも１つである請求項４９に記載の無機リン酸塩化合物。
【請求項５３】
リン酸塩含有組成物を製造する方法であって、
Ｍが原子価４の元素であり、ｍ＝１〜３である、化学式（ＭＯ）（Ｈ２ＰＯ４）２およびその水和物のオキシ−リン酸塩の溶液を含む第１の成分を準備するステップであって、前記第１の成分の溶液が、２〜５の間のｐＨに調節されているステップと、
Ｂが、原子価２ｍの元素（ｍ＝１、１．５、または２）であるＢ２ｍＯｍまたはＢ（ＯＨ）２ｍで表されるアルカリ性酸化物またはアルカリ性水酸化物の溶液を含む第２の成分を準備するステップと、
前記第１の成分および前記第２の成分を一緒に組み合わせるステップと
を含む方法。
【請求項５４】
Ｍが、ジルコニウム（ＩＶ）である請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記ｐＨが、２〜５の間に調節されている請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記第１の成分が、前記ｐＨを２〜５の間に低下させる一定量の塩酸または硫酸と組み合わせて、オキシ塩化マグネシウム、オキシ硫酸マグネシウム、またはその混合物を含む請求項５３〜５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
請求項５３〜５５のいずれか一項に定義される方法により被覆された製品。
【請求項５８】
ペイント、接着剤、または塗料として適用可能な約２０ミル未満の塗膜を形成するステップをさらに含む請求項５３に記載の方法。
【請求項５９】
前記第２の成分が、前記第２の成分の少なくとも約５重量％の量で存在するジルコニウム化合物、亜鉛化合物、または混合物をさらに含む請求項５３に記載の方法。
【請求項６０】
ベルリナイトを製造する方法であって、
リン酸三水素アルミニウムＡｌＨ３（ＰＯ４）２・またはその水和物を含む第１の成分を準備するステップと、
水酸化アルミニウムを含む第２の成分を準備するステップと、
前記第１の成分および前記第２の成分を一緒に組み合わせるステップと、
Ｘ線回折により検出可能なベルリナイト相（ＡｌＰＯ４）を形成する温度まで、前記組合せたものを加熱するステップと
を含む方法。
【請求項６１】
耐熱性塗料を製造する方法であって、
リン酸三水素アルミニウムＡｌＨ３（ＰＯ４）２・またはその水和物を含む第１の成分を準備するステップと、
水酸化アルミニウムを含む第２の成分を準備するステップと、
前記第１の成分および前記第２の成分を一緒に組み合わせるステップと、
物品の表面を、前記第１の成分および第２の成分の組合せと接触させるステップと、
Ｘ線回折により検出可能なベルリナイト相（ＡｌＰＯ４）を含む塗料を形成する温度まで、前記物品の表面を加熱するステップと
を含む方法。
【請求項６２】
リン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２・またはその水和物を製造する方法であって、
酸化アルミニウムまたは水酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム水和物の少なくとも１つとリン酸とを含む溶液を、前記酸化アルミニウムまたは水酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム水和物の少なくとも１つの最大量が溶解する時間および温度で加熱するステップと、
冷却して粘稠な溶液を形成するステップと
を含む方法。
【請求項６３】
前記粘稠な溶液を、マグネシウムブライン、水酸化マグネシウムまたは酸化マグネシウムの少なくとも１つと組み合わせて、反応性混合物を形成するステップと、
前記反応性混合物を基材に塗付するステップと
をさらに含む請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
請求項６２〜６３のいずれか一項に記載の方法により被覆された製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、酸性リン酸塩成分および塩基性酸化物／水酸化物成分の多成分無機リン酸塩配合物に関する。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ、ポリエステル、ポリプロピレンおよびその他のポリマーで製造される有機合成材料は、複合材料、例えばファイバーボード、ガラス繊維複合材料、大理石および花崗岩カウンター甲板表面のシーラント、航空機、ボディーアーマーなどで広く使用されている。これらの樹脂は比較的高価であり、高い温室効果ガス強度を有し、可燃性である。それらの使用中にそれらから放出される揮発性有機化合物は、使用者に健康被害をもたらす。
【０００３】
無機鉱物系樹脂を配合するための技術は存在しているが、これらは通常アルカリ金属アルミノケイ酸塩およびアルカリ金属ボロアルミノシリケートに基づく。これらの技術は、大部分、１種類の配合物に限られ、必ずしも広い範囲の配合物、特性および用途をもつ樹脂の製造を可能にするとは限らない。
【０００４】
リン酸塩セラミックおよび、リン酸、または酸−リン酸塩と、金属酸化物との間の酸塩基反応により製造されるセラミックは、一般に公知である。これらの特許に開示される製品は、硬く、セメントもしくはセラミック、または両方の特性を再現するものである。
【０００５】
迅速硬化組成物、例えばリン酸塩セラミックは、従来、滑らかなペイントのような仕上がりをもたらすために、表面にスプレーコート（および噴霧）することが困難であることが示されている。例えば、従来の水硬セメントは、スパッタリングコーティングされ得るが、スパッタリングされた塗料は、滑らかなペイントのような仕上がりをもたらすことができない。それは、高粘度の懸濁されていないマトリックスで良好な混合を得ることが困難であり、かかる塗料が、粒子状の表面テクスチャをもたらす傾向のある相当な量の未反応の前駆体材料を含有するためである。また、従来の水硬セメントをその均質性を改善するために長時間混合することは、一般に、スプレーコーティングの前または最中の混合物の硬化を招く。これらの従来の配合物中でさらなる凝集体を出発前駆体と使用することは、特に、かかる凝集体が約３００メッシュよりも大きいサイズである場合に、滑らかなペイントのような仕上がりをもたらす問題を悪化させる。したがって、従来の水硬セメントは、それらが確実に噴霧可能であるようにうまく配合されたことはこれまでにない。
【０００６】
リン酸塩セラミックに特有の別の問題は、塗付および硬化後にそれらが一般に半透明であることである。着色剤凝集体を噴霧可能なリン酸塩セラミック中に用いてこれらの配合物に色を与えることは、課題を提起する。あまりに少ない天然の鉱物凝集体（例えば、望ましくないテクスチャを回避するために）をこれらの配合物中に使用すると、一般に白色または弱く着色されて見え、そのために、たとえ従来の着色剤添加量よりも多くても許容できない塗料となる。高い添加量の固体および／またはより大きい凝集体をこれらの配合物中に使用することは、一般に、レオロジー的困難さおよび噴霧の困難さのために敬遠される。
【０００７】
一方、より大きい凝集体（着色された砂凝集体などの大きな凝集体着色剤を含む）を用いる、テクスチャ加工された、噴霧可能なリン酸塩セラミック塗料は、これまで実現が困難であると示されていた。その理由の一つは、より大きな凝集体はスプレー／噴霧装置を詰まらせる可能性があり、組成物は大きな凝集体粒子を保持することができるように、しかし同時に凝集体が（例えば、垂直面または頭上表面を下に）移動する前に硬化することができるように配合されねばならないことである。対照的に、従来の非セラミックペイントは、一つには、それらがあまりに低い粘度を有するため、そしてそれらが硬化するには時間がかかりすぎるために、テクスチャリングおよび強調効果のための大きな凝集体を保持するには薄すぎる塗料を提供する。
【発明の概要】
【０００８】
一般に、本明細書には、少なくとも１つの酸性リン酸塩の第１の成分および少なくとも１つのアルカリ性の第２の成分を含む、多成分配合物が開示され、前記第１および第２の成分は、組み合わせると同時に無機リン酸塩組成物を提供するのに適している。
【０００９】
また、本明細書には、高強度および、製品を製造する際かつ／または既存の製品を改良する際に有用なその他の有用な特性を有する、商業用の実現可能な無機合成組成物を安価に製造するために必要な化学反応を実施するための技法が開示される。本明細書に開示される一態様は、長期の保存および輸送能力のある、化学的に安定した多成分無機リン酸塩前駆体を製造する方法に関する。本明細書に開示される１つの具体的な態様では、高強度の迅速硬化リン酸塩組成物を製造するために、無機リン酸塩前駆体溶液を改変する方法が開示される。本明細書に開示されるもう１つの具体的な態様では、低密度の結晶形態の減少した無機リン酸塩組成物が提供される。その他の実施形態は、耐火性の塗料として有用なベルリナイト（ＡｌＰＯ４）相を含む材料への熱変換のための、無機リン酸塩組成物の製造のための方法に関する。一般に、本明細書に開示される態様には、環境に優しい技法を使用して、これらの無機リン酸塩前駆体および組成物の商業的生産において改良された効率をもたらす製造方法が含まれる。
【００１０】
また、前記組成物をスプレーコーティングおよび／または噴霧するために配合される半透明のリン酸塩セラミックのテクスチャリングおよび／または着色に関連する上述の問題の解決策も本明細書に開示される。したがって、本発明の噴霧可能な無機リン酸塩前駆体組成物は、最大約３０メッシュまたはそれよりも大きい凝集体を含み、かつ、比較的薄い厚さでスプレーされるが、なお凝集体を保持すると同時に、凝集体が塗付点から、例えば、壁を下ってまたは天井表面から、移動するか押し退けられるよりも十分に速く硬化することができる。そのようなスプレーコーティングされたリン酸塩セラミック組成物は、美しい色彩の、高強度の迅速硬化リン酸塩セラミック塗料を生じる。そのような組成物はまた、防蝕作用ももたらすことができ、かつ／またはポリマー塗料、例えばアクリル系またはウレタン系塗料などと組み合わせて下塗として使用することもできる。一態様では、前記リン酸塩スプレー塗料組成物は、金属表面、例えば、構造要素ならびに、自動車、列車、自転車、航空宇宙機、トラック、およびバスなどの輸送車両シャシへのスプレーコーティングに適している。
【００１１】
本明細書に開示および記載される一部の前駆体成分および組成物は、リン酸またはリン酸塩溶液に基づく。特定の実施形態は、中性ｐＨの水中の溶解度が制限されている酸化物および酸化鉱物である、溶解性の乏しい酸化物および溶解性の乏しい酸化鉱物を用いる。前駆体成分は、少なくとも１つの酸性リン酸塩成分（第１の成分）および少なくとも１つの塩基性酸化物／水酸化物成分（第２の成分）を含む。
【００１２】
一態様では、溶液が約１．５〜約５のｐＨを有するように、第１の成分は、リン酸またはリン酸塩の水溶液として調製される。一態様では、ｐＨが１．５より低い、かつ／または５よりも大きい第１の成分を含む水溶液は除外される。
【００１３】
もう１つの態様では、第２の成分は、溶解性の乏しい酸化物、または溶解性の乏しい酸化鉱物を９〜１４のｐＨの水溶液にゆっくり添加することにより調製される。
【００１４】
さらにもう１つの態様では、溶解性の乏しい酸化物、または溶解性の乏しい水酸化物は、天然源に由来し、有効量の溶解性の乏しい酸化物をその水酸化物の形態で提供することができるように所望により変更されているブライン溶液の成分として提供される。例えば、有効量の水酸化マグネシウムを、場合により有効量の塩化物、オキシ塩化物、硫酸塩、およびオキシ硫酸塩とともに含むマグネシウムブラインが使用される。溶解性の乏しい酸化物であるそのような液体源をその水酸化物の形態で使用することにより、無機リン酸塩材料の調製において一般に用いられる粉末の個々の粒を良好に湿潤させることに関連する問題をなくす、または軽減することができ、過剰な発熱反応を回避または減少させる。
【００１５】
下に示される実施例に示されるように、前述の第１および第２の前駆体成分から調製される、得られる無機リン酸塩組成物は、特有の形態構造を有する。即時に混合された配合物または硬化した製品は、薄い／厚い塗料、ペイント、瞬間接着剤として、または複合材料用のマトリックスとして、あるいは金属および非金属構造材料で使用する耐蝕性または耐火性塗料として使用することができる。
【００１６】
一実施形態では、リン酸塩組成物を製造する方法が提供される。前記方法は、化学式Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏの酸−リン酸塩の水溶液を含む第１の成分（この際、Ａは、水素イオン、アンモニウムカチオン、金属カチオン、またはその混合物であり、ｍ＝１〜３、かつｎ＝０〜６であり、第１の成分の溶液は約２〜約５のｐＨに調節されている）を提供することを含む。Ｂ２ｍＯｍ、Ｂ（ＯＨ）２ｍで表されるアルカリ性酸化物もしくはアルカリ性水酸化物、またはその混合物の水溶液を含む第２の成分が提供される（この際、Ｂは、原子価２ｍの元素（ｍ＝１、１．５、または２）であり、第２の成分の溶液は９〜１４の間のｐＨに調節されている）。第１の成分および第２の成分は、一緒に組み合わせられて無機リン酸塩組成物をもたらす。場合により、硬化した製品に目に見える色を付与するようなサイズおよび量の凝集体着色剤を添加することができる。
【００１７】
第１の実施形態の第１の態様において、第１の成分のｐＨは、約２．５〜約５の間、または約３〜約４．５の間に調節されている。
【００１８】
第１の実施形態の第２の態様において、第１の成分は、リン酸、式Ｍｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍのリン酸二水素塩およびその水和物、またはその混合物を含む、この際、Ｍは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、またはその混合物であり、ｍは、１〜３である。
【００１９】
第１の実施形態の第３の態様において、第１の成分は、アルカリリン酸二水素塩（ａｌｋａｌｉ  ｄｉｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）もしくはその水和物、リン酸、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２もしくはその水和物、または三価金属リン酸三水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２もしくはその水和物のうちの少なくとも２つを含む。
【００２０】
第１の実施形態の第４の態様において、第１の成分は、式Ｍ３（ＰＯ４）２で表されるリン酸水素金属（ｍｅｔａｌ  ｈｙｄｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）およびその水和物を含み、上式で、Ｍは、アルミニウム（ＩＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、マンガン（ＩＩＩ）、ランタン（ＩＩＩ）、セリウム（ＩＩＩ）、イットリウム（ＩＩＩ）、スカンジウム（ＩＩＩ）から選択されるランタニド類、およびそれらの混合物である。
【００２１】
第１の実施形態の第５の態様において、第１の成分は、溶液のｐＨが２〜５の間であるように、リン酸一カリウムまたはその水和物を、リン酸またはリン酸三水素アルミニウムまたはその水和物の１以上と組み合わせて含む。Ａは、ナトリウム、カリウム、セシウム、鉄（ＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、マグネシウム（ＩＩ）、亜鉛（ＩＩ）、アルミニウム（ＩＩＩ）、ビスマス（ＩＩＩ）、ジルコニウム（ＩＶ）またはその混合物である。
【００２２】
第１の実施形態の第６の態様において、第１の成分は、リン酸、アルカリ金属リン酸二水素塩ＭＨ２ＰＯ４、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２またはその水和物、遷移金属リン酸三水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２またはその水和物、あるいはそれらの混合物を、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属酸化物、または塩基性鉱物とともに含む。
【００２３】
第１の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第２の成分のｐＨは、約９〜約１３の間または約１０〜約１２の間、または約１０〜約１１の間に調節されている。
【００２４】
第１の実施形態の以前のいずれかと相まって、第２の成分は、式ＢＯで表される酸化物、または式Ｂ（ＯＨ）で表される水酸化物を含み、この際、Ｂは、アルカリ土類金属または遷移金属である。Ｂは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、バリウム、アルミニウム、イットリウム、ランタニド、ジルコニウム、鉄、ビスマスまたはマンガンであり得る。第２の成分は、マグネシウム、バリウムカルシウム、亜鉛、鉄（ＩＩ）、マンガン（ＩＩ）、またはその混合物の酸化物または水酸化物であり得る。
【００２５】
第１の実施形態の以前のいずれかと相まって、第２の成分は、約９〜約１１、または約１０〜１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、この際、マグネシウムブラインは、有効量の水酸化マグネシウムを含有する。水酸化マグネシウムは、六角小板形態（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｐｌａｔｅｌｅｔ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ）を有することを特徴とし得る。マグネシウムブラインは、有効量の水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、オキシ塩化マグネシウム前駆体、オキシ硫酸マグネシウム前駆体、またはその混合物をさらに含有することができる。
【００２６】
第１の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第２の成分は、５ｍ２／ｇよりも大きい平均最小表面積を有する粒状物質を含む。第１の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第２の成分は、珪灰石、タルク、フライアッシュ、カオリン粘土、カオリナイト、メタカオリン、ムライト、アルミン酸カルシウム鉱物、ケイ酸カルシウム鉱物、ケイ酸アルミニウム鉱物、ケイ酸アルミニウムカルシウム鉱物、またはその混合物を、第２の成分に対して１：０．０５〜１：６の間の重量比でさらに含む。
【００２７】
第１の実施形態の第７の態様において、第１の成分は、リン酸一カリウムまたはその水和物であり、第２の成分は、約９〜約１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、この際、マグネシウムブラインは有効量の水酸化マグネシウムを含有する。
【００２８】
第１の実施形態の第８の態様において、第１の成分は、リン酸一カリウムまたはその水和物であり、第２の成分は、約９〜約１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり、この際、マグネシウムブラインは、有効量の水酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、オキシ塩化リン酸マグネシウム前駆体、オキシ硫酸リン酸マグネシウム（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｏｘｙｓｕｌｐｈａｔｅ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）前駆体、またはその混合物を含有する。
【００２９】
第１の実施形態の第９の態様において、第１の成分は、Ｍｇ（ＰＯ４）２またはその水和物を含み、第２の成分は、アルカリ金属酸化物またはアルカリ金属水酸化物を含む。
【００３０】
第１の実施形態の第１０の態様において、第１の成分は、ＡｌＨ３（ＰＯ４）２またはその水和物を含み、第２の成分は、アルカリ金属酸化物またはアルカリ金属水酸化物を含む。
【００３１】
第１の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、得られる反応生成物は、結晶形態が減少しているかまたは核形成中心が減少している。第１の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第１の成分または第２の成分の平均粒度は５０μｍ未満である。
【００３２】
第１の実施形態の第１１の態様において、第２の成分は、アルカリ土類金属オキシ塩化リン酸塩（ｏｘｙ−ｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）前駆体、アルカリ土類金属オキシ硫酸リン酸塩（ｏｘｙ−ｓｕｌｐｈａｔｅ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ）前駆体、またはその混合物である。
【００３３】
第１の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第２の成分は、充填剤の珪灰石（ＣａＳｉＯ３）、タルク（Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２、ムライト（アルミノケイ酸塩）、Ｃ種フライアッシュおよびＦ種フライアッシュの両方をさらに含み、反応性充填剤は、第２の成分に対して１：０．５〜１：６の重量比で存在する。第１の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第１の実施形態に定義される方法により調製された製品が提供される。
【００３４】
第２の実施形態において、無機リン酸塩化合物が、提供される。この化合物は、一般式：Ｂ（Ａ３−ｍＰＯ４）ｓ、式中、Ａは、ｍ＝１または２の原子価を有し、Ｂは、ｓ＝１、または２の原子価を有し、Ｂ（Ａ（２／ｍ）ＰＯ４）ｓ、式中、Ａは、ｍ＝１または２の原子価を有し、Ｂは、ｓ＝１、または２の原子価を有する、（２／ｍ）Ａ３Ｂｍ（ＰＯ４）２、式中、Ａは、ｍ＝１または２の原子価を有し、Ｂは、３の原子価を有する、あるいはＢ（ＡＯＰＯ４）ｓ、式中、Ａは、４の原子化を有し、ｓ＝１または２であり、Ｂは、１、または２の原子価を有する、の化合物であり、無機リン酸塩ｉ〜ｉｖは、以下の特徴：Ｘ線回折により測定される、存在する焼成アルカリ／アルカリ土類酸化物粒子の量の実質的減少、または組成的に同様の無機リン酸塩セラミックと比較した、Ｘ線回折により測定される結晶形態の減少、または、組成的に同様の無機リン酸塩セラミックと比較した密度の低下、の少なくとも１つを有する。
【００３５】
第２の実施形態の第１の態様において、無機リン酸塩の密度は、１．８ｇ／ｃｍ３未満または１．５ｇ／ｃｍ３未満である。第２の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、化合物は、Ｎａ２ＫＰＯ４．ＮａＫ２ＰＯ４．ＭｇＫＰＯ４．Ｍｇ（ＺｎＰＯ４）２．Ｍｇ（Ｋ２ＰＯ４）２．Ｍｇ２ＫＰＯ４．Ｍｇ（ＺｎＰＯ４）２．Ｍｇ（Ｋ２ＰＯ４）２．ＡｌＫ３（ＰＯ４）２．Ａｌ２Ｍｇ３（ＰＯ４）２．ＺｒＯＫＰＯ４．Ｍｇ（ＺｒＯＰＯ４）２．Ｚｒ（ＯＨ）２ＫＰＯ４．またはＭｇ［Ｚｒ（ＯＨ）２ＰＯ４）２］２である。
【００３６】
第３の実施形態において、オキシリン酸塩含有組成物を製造する方法が提供され、前記方法は、Ｍが、原子価４の元素であり、ｍ＝１〜３である、化学式（ＭＯ）（Ｈ２ＰＯ４）２およびその水和物のオキシ−リン酸塩の溶液を含む第１の成分を準備すること（この際、第１の成分の溶液は、２〜５の間のｐＨに調節されている）、Ｂが、原子価２ｍの元素（ｍ＝１、１．５、または２）である、Ｂ２ｍＯｍまたはＢ（ＯＨ）２ｍで表されるアルカリ性酸化物またはアルカリ性水酸化物の溶液を含む第２の成分を準備すること、および、第１の成分および第２の成分を一緒に組み合わせる段階を含む。
【００３７】
第３の実施形態の第１の態様において、Ｍは、ジルコニウム（ＩＶ）である。第３の実施形態の第２の態様では、ｐＨは、２〜５の間に調節されているか、またはｐＨは、３〜４．５の間に調節されているか、またはｐＨは、３〜３．５の間に調節されている。第３の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第１の成分は、ｐＨを２〜５の間に低下させる一定量の塩酸または硫酸と一緒に、オキシ塩化マグネシウム、オキシ硫酸マグネシウム、またはその混合物を含む。第３の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第３の実施形態において定義される方法により調製される製品が提供される。第３の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、第２の成分は、第２の成分の０〜５重量％の間の量で存在する、ジルコニウム化合物、亜鉛化合物、または混合物を含む。
【００３８】
第４の実施形態において、ベルリナイトを製造する方法が提供される。前記方法は：リン酸三水素アルミニウムＡｌＨ３（ＰＯ４）２またはその水和物を含む第１の成分を準備すること、水酸化アルミニウムを含む第２の成分を準備すること、第１の成分および第２の成分を一緒に組み合わせること、および、Ｘ線回折により検出可能なベルリナイト相（ＡｌＰＯ４）を形成するために十分な高温でこの組合せを加熱することを含む。
【００３９】
第５の実施形態において、耐熱性塗料を製造する方法が提供される。前記方法は：リン酸三水素アルミニウムＡｌＨ３（ＰＯ４）２またはその水和物を含む第１の成分を準備すること、水酸化アルミニウムを含む第２の成分を準備すること、第１の成分および第２の成分を一緒に組み合わせること、および、物品の表面を、第１の成分および第２の成分の組合せに接触させること、Ｘ線回折により検出可能なベルリナイト相（ＡｌＰＯ４）を含む塗料を形成するために十分な高温で物品の表面を加熱することを含む。
【００４０】
第６の実施形態において、リン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２・またはその水和物を製造する方法が提供される。前記方法は、酸化アルミニウムまたは水酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム水和物の少なくとも１つ、およびリン酸を含む溶液を、前記酸化アルミニウムまたは水酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム水和物の少なくとも１つの最大量を溶解させるために十分な時間、高温に加熱すること、および、冷却して粘稠な溶液を形成することを含む。
【００４１】
第６の実施形態の第１の態様では、前記方法は、約０．５重量％〜約２重量％のフッ化物イオン源を溶液に添加することをさらに含む。第６の実施形態の以前の態様と相まって、前記方法は、約０．２重量％〜約１重量％の酸化剤を溶液に添加することをさらに含む。第６の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、酸化剤は、過マンガン酸カリウム、クロム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、カリウム、マグネシウム、またはアルミニウムの、可溶性硝酸塩から選択される。第６の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、前記方法は、粘稠な溶液を、マグネシウムブライン、水酸化マグネシウムまたは酸化マグネシウムの少なくとも１つと合して、反応性混合物を形成すること、および反応性混合物を基材に塗付する段階をさらに含む。
【００４２】
第７の実施形態において、噴霧可能なリン酸塩セラミック組成物が提供される。噴霧可能なリン酸塩セラミック組成物は、化学式Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏの酸−リン酸塩の水溶液を含む第１の成分（この際、Ａは、水素イオン、アンモニウムカチオン、金属カチオン、またはその混合物であり、ｍ＝１〜３、かつｎ＝０〜６であり、前記第１の成分の溶液は約２〜約５のｐＨに調節されている）、Ｂ２ｍＯｍ、Ｂ（ＯＨ）２ｍで表されるアルカリ性酸化物またはアルカリ性水酸化物、またはその混合物の水溶液を含む第２の成分（この際、Ｂは、原子価２ｍの元素（ｍ＝１、１．５、または２）であり、前記第２の成分の溶液は９〜１４の間のｐＨに調節されている）、および、第１の成分かまたは第２の成分の剪断減粘性をもたらす能力があり、さらに、噴霧のために高い固体含有量の第１の成分かまたは第２の成分を懸濁する能力のある量のレオロジー改質剤／沈殿防止剤、を含む。場合により、凝集材料は、第１および第２の成分の少なくとも１つにおいて、観察可能な色および／またはテクスチャを付与する能力のある量で存在する。第１の成分は、溶液のｐＨが２〜５の間であるように、リン酸一カリウムまたはその水和物を、リン酸またはリン酸三水素アルミニウムまたはその水和物の１以上と組み合わせて含むことができる。第１の成分は、リン酸一カルシウムまたはその水和物を含むことができる。第１の成分である、Ａは、ナトリウム、カリウム、セシウム、鉄（ＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、マグネシウム（ＩＩ）、亜鉛（ＩＩ）、アルミニウム（ＩＩＩ）、ビスマス（ＩＩＩ）、ジルコニウム（ＩＶ）またはその混合物である。第１の成分は、好ましくは、リン酸、アルカリ金属リン酸二水素塩ＭＨ２ＰＯ４、アルカリ土類リン酸二水素塩Ｍ（Ｈ２ＰＯ４）２またはその水和物、遷移金属リン酸三水素塩ＭＨ３（ＰＯ４）２もしくはその水和物、またはそれらの混合物を含む。第２の成分は、式ＢＯで表される酸化物、または式Ｂ（ＯＨ）２で表される水酸化物であり得、この際、Ｂは、アルカリ土類金属または遷移金属であり、この際、Ｂは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、バリウム、アルミニウム、イットリウム、ランタニド、ジルコニウム、鉄、ビスマスまたはマンガンである。第２の成分は、マグネシウム、バリウムカルシウム、亜鉛、鉄（ＩＩ）、マンガン（ＩＩ）、またはその混合物の酸化物または水酸化物であり得る。第２の成分は、約９〜約１１のｐＨを有するマグネシウムブラインであり得る。リン酸塩セラミックスプレー用組成物は、前記リン酸塩セラミックの硬度を増加させるために十分な量で存在する酸化アルミニウムをさらに含むことができる。第１のまたは第２の成分のいずれかに対して最大約７５重量％の固体含有量を使用することができる。
【００４３】
第７の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、レオロジー改質剤／沈殿防止剤は、グアーガム、ダイユータンガム、ウェランガム、およびキサンタンガムの少なくとも１つである。第７の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、凝集体は、少なくとも約１重量％〜約６０重量％の量で存在する。第７の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、凝集体は、樹脂被覆シリカおよび天然有色鉱物凝集体の少なくとも１つである。凝集体は、約２０メッシュμｍ〜約４００メッシュの平均粒度であり得る。第７の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、凝集体の平均粒度は、少なくとも約２０メッシュ以下であり、塗料塗布後は約２０ミル未満であり、スプレーされたリン酸塩セラミック塗料は、垂直面または頭上表面の塗膜中に前記凝集体を実質的に保持する。
【００４４】
第８の実施形態において、リン酸塩セラミックを噴霧する方法が提供され、前記方法は、（ｉ）化学式Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏの酸−リン酸塩の水溶液を含む第１の成分（この際、Ａは、水素イオン、アンモニウムカチオン、金属カチオン、またはその混合物であり、ｍ＝１〜３、かつｎ＝０〜６であり、前記第１の成分の溶液は約２〜約５のｐＨに調節されている）、および（ｉｉ）Ｂ２ｍＯｍ、Ｂ（ＯＨ）２ｍで表されるアルカリ性酸化物またはアルカリ性水酸化物、またはその混合物の水溶液を含む第２の成分（この際、Ｂは、原子価２ｍの元素（ｍ＝１、１．５、または２）であり、前記第２の成分の溶液は９〜１４の間のｐＨに調節され、前記第２の成分は噴霧の前に前記第１の成分から切り離されている）、（ｉｉｉ）分配装置（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を出る前に前記第１の成分かまたは前記第２の成分の剪断減粘性をもたらす能力があり、さらに、噴霧のための第１の成分または第２の成分の粘度を低下させる高い固体含有量のいずれかの成分を懸濁する能力のある量のレオロジー改質剤／沈殿防止剤を準備すること、ならびに、第１の成分および第２の成分を噴霧することを含む。第１および第２の成分は、第７の実施形態に関して上に記載される通りであり得る。場合により、凝集材料は、第１および第２の成分の少なくとも１つの中に、観察可能な色および／またはテクスチャを付与する能力のある量で存在し得る。一態様では、噴霧段階は、多チャンネルポンプ、複数ピストンポンプ、蠕動ポンプ、ラム排出押出機（ｒａｍ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  ｅｘｔｒｕｄｅｒ）、および漸進式キャビティポンプ（ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  ｃａｖｉｔｙ  ｐｕｍｐ）の少なくとも１つを用いて、噴霧オリフィスを通じて前記第１の成分および前記第２の成分を促すことを含む。
【００４５】
第８の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、噴霧段階は、第１の成分、第２の成分、および凝集体を混合するように構成されているミキサーをさらに含む。第８の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、噴霧段階は、第１の成分および第２の成分を本質的に同時に分配することを含む。第８の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、レオロジー改質剤／沈殿防止剤は、グアーガム、ダイユータンガム、ウェランガム、およびキサンタンガムの少なくとも１つである。
【００４６】
第８の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、凝集体は、少なくとも約１重量％〜約６０重量％の量で存在する。凝集体は、約２０メッシュ〜約４００メッシュの平均粒度であり得る。凝集体は、天然有色鉱物凝集体を含む凝集体着色剤および樹脂被覆シリカを含む凝集体着色剤の少なくとも１つであり得る。第８の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、凝集体は、塗付後に前記スプレー用組成物に表面テクスチャをもたらす平均粒度をもつ。第８の実施形態の以前の態様のいずれかと相まって、前記方法は、約２０ミル未満の厚さの塗膜を形成し、垂直面または頭上表面に塗付された場合に、塗膜中に凝集体（凝集体は少なくとも４００メッシュである）を保持する段階をさらに含む。
【００４７】
上に要約した、本明細書に開示および記載される態様は、その一部が、下に示される実施例から得られる結果を説明する添付の図面を参照されることにより理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本明細書に開示および記載されるリン酸マグネシウムカリウムの薄い塗料（青色）および厚い塗料のＸ線回折パターンを示す図である。
【図２】従来のセラミクリート（リン酸塩セメント）のＸ線回折パターンを示す図である。
【図３】本明細書に開示および記載されるアルミノリン酸塩（ａｌｕｍｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ）（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２・２．５Ｈ２Ｏ）Ａ、およびＡｌ（ＯＨ）３のＸ線回折パターンを示す図である。結晶が減少しているかまたは非晶相であることの証拠となる。
【図４】本明細書に開示および記載されるヒドロリン酸アルミニウムゲル（ａｌｕｍｉｎｕｍ  ｈｙｄｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｇｅｌ）の写真である。
【図５】本明細書に開示および記載されるヒドロリン酸アルミニウム、珪灰石、および酸化マグネシウムから製造された塗料のＸ線回折パターンを示す図である。
【図６】純粋なムライトと比較した、本明細書に開示および記載されるアルミノリン酸塩、ＭｇＯおよびムライトサンプルのＸ線回折パターンを示す図である。アルミノリン酸塩が比較のために示される。
【図７】本明細書に開示および記載されるヒドロリン酸アルミニウムおよび酸化マグネシウム前駆体材料を用いることにより製造された塗料を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
様々な態様において、少なくとも１つの酸性成分および少なくとも１つのアルカリ性成分を含む多成分配合物が提供される。多成分配合物の両方の成分は、溶液、乳濁液、分散液、ペースト、またはその組合せとして提供される。成分の各々は、別々に製造されて別々に保存され、別々にまたは一緒に分配され得る。最終的に成分を塗付の前または塗布中に組み合わせ、反応させて無機リン酸塩組成物を形成させる。
【００５０】
多成分配合物の得られる反応生成物は、ｐＨでほぼ中性であり、非常に高温、例えば、２０００°Ｆ（例えば、大部分の市販の有機系製品および一部の無機製品が残存することのできない温度）で安定している、耐火物のような（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ−ｌｉｋｅ）組成物を提供することができる。
【００５１】
もう１つの実施形態では、上記の配合物は、適した塗料および／またはペイントとして提供され、高固形分スプレーコーティング用に配合される。今まで、固体含有量の高いセラミック前駆体溶液の懸濁液をスプレーすること、および、表面への塗付後に滑らかであるかまたは凝集体の移動をもたらさない（または塗料中の凝集体を実質的に保持する）塗料を得ることは、困難であった。実際に、同じことが水硬セメントの従来のスプレーコーティングにも言える。従来のペイント／塗料配合物として凝集体含有配合物とともにスプレー装置を使用することは、いくつかの理由で問題があった。その一部としては、より大きいサイズの凝集体がスプレー装置の小さいオリフィスを通過するのは困難であること、またひとたびより大きいサイズの凝集体が表面にスプレーされるとそのような凝集体が広がり続けることはなおさら困難であることが挙げられる。同様に、そのような凝集体含有配合物を噴霧する能力および許容されるコーティングされた表面を得ることは、達成困難であった。配合物の硬化時間の減少は、この問題に部分的な解決策しか与えず、一般に従来のペイントにはあてはまらない。
【００５２】
したがって、本出願人は、「ペイントのような」外観を提供するために、スプレーコーティングができ、ならびに噴霧ができるセラミック配合物を提供した。実際に、本発明の硬化塗料（ｉｎｓｔａｎｔ  ｓｅｔ  ｃｏａｔｉｎｇ）を従来のペイント塗料と表面上で区別することは困難である。従来のペイントのように、本発明の配合物は、表面、例えば、金属表面、コンクリート表面、およびその他の構造表面に直接スプレーすることができるが、対照的に、本発明の配合物は、金属腐食保護および耐火性などの従来のペイントからは可能でないレベルの機能的な付加価値特性を提供する。
【００５３】
レオロジー制御および配合物成分（部分ＡおよびＢ）中の固体の分散の組合せにより、従来のスプレー装置を用いてセラミックのペイントのような最終塗膜が提供される。さらに、着色された塗料を得るために、既に高固形分である配合物成分の中に凝集体着色剤を効果的に組み込むことができることが実証された。また、より大きなサイズの凝集体、例えば、砂を用いて本発明の配合物のテクスチャ加工された表面を得ることも実証された。第１の成分または第２の成分のいずれかの剪断減粘性をもたらす能力があり、さらに、噴霧のために高い固体含有量の第１の成分かまたは第２の成分を懸濁する能力のある量のレオロジー改質剤／沈殿防止剤を使用することにより、優れたペイントのような塗料が得られる。
【００５４】
本開示の高固形分の成分に凝集体を添加することは、成分の粘度調節、それらの密度、およびそれらの迅速に硬化する能力（凝集体の少なくとも機械的な保持を得るため）のために、可能であると考えられる。従来のペイントおよび大部分の水硬セメントは、少なくともそれらが迅速に硬化できないために、大きなサイズの凝集体（着色かまたはテクスチャリングのため）を保持することが全くできない。結果として、本発明の配合物は、例えば、従来の水硬セメントまたは従来のペイントからでは得ることのできない、ベニス風砂漆喰（Ｖｅｎｅｔｉａｎ  ｓａｎｄ  ｐｌａｓｔｅｒ）仕上げから、色鮮やかなサテン仕上げのような塗料まで、広い範囲の塗料をそれらが提供することができるという点で、これらの従来の塗料とは異なる。
【００５５】
一態様では、噴霧可能なセラミック塗料は、第１の成分および第２の成分、沈殿防止剤、約３０メッシュ未満の粒径の凝集体、およびレオロジー改質剤を含む。
【００５６】
第１の成分−酸性リン酸塩前駆体材料
酸性リン酸塩成分：酸性リン酸塩成分は、式、Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏ（式中、Ａは、ｍ価の元素、例えばナトリウム（Ｎａ、ｍ＝１）、カリウム（Ｋ、ｍ＝１）、マグネシウム（Ｍｇ、ｍ＝２）、カルシウム（Ｃａ、ｍ＝２）、アルミニウム（Ａｌ、ｍ＝３）などである）のリン酸および／または酸−リン酸塩からなる。Ａは、より高い原子価の酸化物を使用する場合には、減少した酸化物相（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｏｘｉｄｅ  ｐｈａｓｅ）であり得る。例えば、＋２および＋３の原子価状態で存在する鉄に関して（酸化物としてＦｅＯおよびＦｅ２Ｏ３）、Ａは、より低い酸化状態の金属であり得る。また、それは、ＺｒＯ２＋などの４価の金属酸化物のカチオンであり得、この場合、ｍ＝２であり、上式中のｎＨ２Ｏは単に結合水である（ｎは任意の数であり得、通常０〜２５の範囲である）。
【００５７】
式ＡＨ３（ＰＯ４）２・ｎＨ２Ｏで表されるアルミニウム、鉄およびマンガンなどの三価金属のヒドロリン酸塩を使用することも可能であり、この際、Ａは、アルミニウム、鉄、マンガン、イットリウム、スカンジウム、およびすべてのランタニド類、例えばランタン、セリウムなどを含む遷移金属である。
【００５８】
酸性前駆体のｐＨが本発明の反応に必要とされる値よりも高い場合、リン酸を添加し、ｐＨをそのｐＨから下げるように調節することができる。選択される好ましいｐＨは、３〜４の間であり、最も好ましいｐＨは、３〜３．５の間であり、アルカリ性酸化物、水酸化物、または鉱物を用いて部分的に中和することによりリン酸のｐＨ、またはリン酸二水素マグネシウム（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２）またはリン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２）などの酸−リン酸塩のｐＨを上昇させるか、あるいは、少量であるが適切な量のリン酸、またはＭｇ（Ｈ２ＰＯ４）２またはリン酸三水素アルミニウムＡｌＨ３（ＰＯ４）２などの低いｐＨの酸性リン酸塩を添加することにより３．５よりも大きいｐＨを有するリン酸一カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）などのリン酸二水素塩を酸性化することにより、調節される。本明細書において後に記載される実施例は、このｐＨを調節する技術を提供する。
【００５９】
多くの場合、前駆体で用いられる酸−リン酸塩は、部分的にのみ可溶性である。そのような場合、平均粒度が２３０メッシュ篩（７０未満）を通過するように前駆体を微粉砕する。
【００６０】
オキシ塩化物およびオキシ硫酸塩組成物に関して、酸性成分は、ｐＨを低下させるために塩酸または硫酸で適切に酸性化したオキシ塩化マグネシウム、およびオキシ硫酸マグネシウムで構成される。
【００６１】
水を、前駆体成分に添加してその粘度を低下させることができ、または、その他の種類の粘度低下剤を用いることができる。藻類の増殖を防ぐ市販の添加剤をこの前駆体に添加して、この前駆体の保存の間に藻類の増殖が起こらないようにすることもできる。
【００６２】
第２の成分−塩基性酸化物／水酸化物前駆体材料
塩基性の前駆体：塩基性前駆体は、一般に、溶解性の乏しい酸化物、または好ましくは平均粒度７０μｍ未満の水酸化物で構成される。前記酸化物は、Ｂが２ｍ価の金属である、式Ｂ２ｍＯｍまたはＢ（ＯＨ）２ｍで表すことができる。すべての二価金属酸化物（ｍ＝１）、および還元状態の（ｉｎ  ｒｅｄｕｃｅｄ  ｓｔａｔｅ）一部の三価金属酸化物は、この溶解性の乏しい酸化物のカテゴリーに分類される。二価酸化物の例は、限定されるものではないが、マグネシウム、バリウム、亜鉛、カルシウムである。還元状態の三価酸化物の例は、酸化鉄（ＦｅＯ）、および酸化マンガン（ＭｎＯ）である。
【００６３】
ペイント、塗料、接着剤およびシールに関して、少なくとも一部の非晶相またはガラス相を塗料中に得ることが望ましく、それによりこの相は、基材の表面の凹凸を埋め、不浸透性の、高密度かつ滑らかな塗料を形成することになる。焼成ＭｇＯの代わりに水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）を使用することによりそのような構造を開発することが可能であることが見出された。Ｍｇ（ＯＨ）２は、酸−リン酸塩と直ちに反応し、２つの好ましい結果をもたらす。第１に、非常に短い反応時間に起因して、結晶の成長が起こり得ない。第２に、Ｍｇ（ＯＨ）２の溶解度は焼成ＭｇＯのそれよりもはるかに高いので、その大部分が溶解し、そのため反応生成物の結晶成長のための多くの核形成中心が存在しない。最終結果は、より大きい非晶構造である。
【００６４】
非焼成酸化物粉末を使用することによって、従来のスプレー装置でのスプレーコーティングに適し、着色されたかまたは滑らかな仕上がりを得るのに適した酸−塩基セラミックを製造する方法を実行することはこれまで困難であった。セラミックは、一般に三次元安定性および剛性のために結晶構造を必要とする。対照的に、非セラミック塗料は、一般に基材に結合し、基材から二次元剛性を得る。少なくともこういう理由から、塗料として有用であり、同様に噴霧可能な塗料にも有用な、実質的に結晶の減少した無機リン酸塩組成物を製造する塩基性前駆体として、非焼成酸化物または水酸化物の使用が、本明細書において開示および記載される。一態様では、本明細書において開示および記載される、実質的に結晶の減少した無機リン酸塩組成物を製造する塩基性前駆体としての非焼成酸化物または水酸化物の使用は、大きな相違および従来のリン酸塩セラミックに比べて実質的な改善をもたらす。一方、焼成酸化物の使用は、非焼成酸化物または水酸化物に比べて硬化した塗料の改良された着色をもたらし得る。
【００６５】
酸化物を焼成することは、酸−塩基セメントおよび塗料においてエネルギー消費の主な原因である。このことは、非焼成酸化物および水酸化物を使用することにより排除することができる。例えば、一態様において、マグネシア鉱山から直接入手したＭｇ（ＯＨ）２のブラインは、単独でまたはその他の塩基性鉱物または充填剤と組み合わせて、第１の成分の適した供給源を提供する。前記ブラインは、少なくとも約６０％の溶解した、懸濁したまたは分散したＭｇ（ＯＨ）２を含有し、無機リン酸塩組成物の第２のアルカリ性成分に直接使用することができる。
【００６６】
無機リン酸塩組成物
少なくとも１つの態様において、２部分成分系（ｔｗｏ  ｐａｒｔ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｓｙｓｔｅｍ）が提供され、一方の部分は、そのｐＨが２〜５の間、好ましい範囲が２．５〜４．５、最も好ましい範囲が３〜４．５である、酸性リン酸塩前駆体成分である。塩基性前駆体成分のｐＨは、９〜１４の範囲、好ましい範囲は１０．５〜１２、最も好ましい範囲は１１〜１２のｐＨである。
【００６７】
二価金属酸化物を使用する場合、無機リン酸塩組成物を形成する酸塩基反応は、方程式（１）により与えられる：
Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏ＋Ｂ（ＯＨ）２ｍ＋ｓＨ２Ｏ＝Ａ（ＢＰＯ４）ｍ＋（ｎ＋ｍ＋ｓ）Ｈ２Ｏ。（１）
【００６８】
方程式（１）の右手側の第１の化合物は、酸性リン酸塩前駆体材料であり、水和物であり得る。第２の化合物は、塩基前駆体材料であり、それも水和物であり得る。例えば、酸性リン酸塩としてリン酸一カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）およびアルカリ性材料として水酸化マグネシウムとすると、Ａ＝Ｋ、ｍ＝１、かつＢ＝Ｍｇ、かつｎ＝０となり、それは次式の酸塩基方程式（２）をもたらす。
ＫＨ２ＰＯ４＋Ｍｇ（ＯＨ）２＋４Ｈ２Ｏ＝ＭｇＫＰＯ４・６Ｈ２Ｏ  （２）
【００６９】
同様の反応は、ＭｇＫＰＯ４・６Ｈ２Ｏのセラミックを製造する際に使用されているが、（例えば、Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  Ｂｏｎｄｅｄ  Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ，ｂｙ  Ａｒｕｎ  Ｗａｇｈ，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  ｐｕｂ．，２００４参照）、そのようなセメントは、水酸化マグネシウムの液体、ペースト、分散液または乳濁液源と対照的に、焼成マグネシウム酸化物を用いて製造されたものである。したがって、同じ化学式が理論上準備されるが、本明細書に開示および記載される無機リン酸塩は、これまでに調製されたＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏよりも実質的により非晶質である（結晶化度の低下）。
【００７０】
さらに、少なくとも１つの態様において、酸性リン酸塩前駆体成分が、ｍの原子価をもつ元素を有する場合（ここで、ｍは１よりも大きい、例えば、Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２（ｍ＝２））、塩基前駆体材料中のアルカリ金属の酸化物または水酸化物、例えばＮａまたはＫのそれ酸化物または水酸化物は、ペースト、分散液または乳濁液として使用することができることが見出された。例えば上に考察される、無機リン酸塩組成物を生じる酸塩基反応は、方程式（３）により与えられる：
Ａｍ（Ｈ２ＰＯ４）ｍ・ｎＨ２Ｏ＋２ｍＢ（ＯＨ）＝ＡＢ２ｍ（ＰＯ４）ｍ＋（ｎ＋ｍ）Ｈ２Ｏ  （３）。
【００７１】
得られる水画分は、蒸発し、無機リン酸塩組成物が得られる。Ｍｇ（ＯＨ）２は、７０μｍ（２３０〜２３５メッシュ）未満を通過する非常に微細な粉末として使用することができる。それは、３より大きいｐＨを示す酸−リン酸塩と反応させることができる。例えば、そのｐＨが４．２であるリン酸一カリウム溶液を使用し、少量のリン酸または非常に低いｐＨのリン酸二水素塩、例えばそのｐＨが約１．２であるリン酸二水素アルミニウム（ＡＨ３（ＰＯ４）２・ｎＨ２Ｏ）などを添加することにより、そのｐＨを下げることができる。Ｍｇ（ＯＨ）２の使用により、製品のライフサイクルコストにおけるエネルギー消費が低減され、そのために、全過程における温室効果ガスの放出も低減される。上述のように、非常に高いｐＨまでより多くの水酸化物を溶解させるために、アルカリ性成分のｐＨを上昇させることが可能であり、必要であれば、１４の最大ｐＨにまで進むことができる。しかし、そのような非常にアルカリ性の製品を取り扱うことは困難であり、そのために１１の最大ｐＨが推奨される。下に記載されるように、約１０．２のｐＨを有するマグネシウムブラインが非常によく機能する。
【００７２】
ひとたび酸およびアルカリ性溶液を、それらの溶解度、ｐＨ、および場合により粘度について最適化すれば、第１および第２の前駆体成分を組み合わせることにより無機リン酸塩組成物が形成される。これらの成分の適切性および割合ならびにそれらの適合性は、酸塩基反応の化学量論により決定される。表１は、これらの組合せ、および得られる無機リン酸塩組成物の化学式を要約する。
【００７３】
表１において、反応を開始するために添加されるか、または反応の間に生じた水のいずれかである水は、自由水または結合水として存在し得る。表１はこれら２つを区別していないが、自由水は製品が乾燥する場合に蒸発するが、結合水は構造内にとどまるため、その差異はほとんど重要でない。結合水の量は、従来の分析ツールおよび技法、例えば示差走査熱量測定などを、例として使用することにより推定することができる。
【００７４】
【表１】
2013513703.tif 000002
【００７５】
表１において、一価元素の例は、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、またはアンモニウム（ＮＨ４）である。同様に、使用することのできる主な二価元素は、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、バリウムなどであり、一方、三価元素は、アルミニウム、鉄などであり、４価元素の例は、ジルコニウム（Ｚｒ）である。上に示される組合せに適合するその他の元素を使用することもでき、本開示および特許請求の範囲は、上に示される例によって制限されるべきではない。
【００７６】
化学量論により接着剤の組成は決まるが、製造プロセスにおいてその組成を正確に作ることはできない。一般に、塩基性酸化物および水酸化物前駆体含有量は、酸−リン酸塩前駆体含有量と比較して化学量論的に高い量で保たれる。このことにより、残留酸を実質的に含まない製品が得られる。
【００７７】
塗料およびペイント
セメントおよびセラミックは、一般に、酸性リン酸塩および酸化物および酸化鉱物を用いることにより製造することができる。これらのセメントおよびセラミックは、一般に、酸−リン酸塩と水中の固体酸化物を混合することにより形成される。この混合物は直ちに使用され、数時間のうちに最終的に硬化して固体製品となる。しかし、これらの前駆体配合物および全体的なプロセスは、例えば、薄膜塗料および同類のものとして、分配するのに適した配合物を製造するのに有用ではない。このことに対する少なくとも一部の理由としては、例えば：そのような組成物は、粒状物質を含有する迅速硬化セメントである、および、組み合わせてから硬化するまでの最大硬化時間（ｍａｘｉｍｕｍ  ｗｏｒｋｉｎｇ  ｔｉｍｅｓ）がたったの２〜３時間である。したがって、それらはペイントおよび塗料に必要な保存寿命を有さない。滑らかな薄い塗料を製造するために、一般に、成分として非常に細かい粒子を使用することが必要である。通常、これは、３Ｄセメント形成およびセラミック分野では必要条件ではない。実際に、粒子が細かいほど、酸塩基反応に曝露される表面積は増加する。例えば、表面積の範囲は０．３〜０．５５ｍ２／ｇであり得ることが開示された、それは非常に小さい範囲であり、通常、例えば、塗料を含む、特定の用途には適していない。０．５５ｍ２／ｇの最大許容表面積は、例えば、塗料を含む、特定の用途には小さすぎることもさらに開示された。ペイントおよび塗料は、本発明の反応および塗布塗料表面の平滑性のために、大きい表面積（例えば、一般に、例えば、約５ｍ２／ｇよりも大きい、より好ましくは約１０ｍ２／ｇよりも大きい）をもつより細かい粒子を必要とする。
【００７８】
従来の酸−塩基リン酸塩セメントを硬化する間、発熱酸塩基反応が熱を放出し、反応混合物を加熱し、そのことが硬化を助け得る。薄い塗料に関して、相当量のこの発熱が、比較的薄い被膜の広い表面積によって散逸される。特に、広い面積をコーティングする最も効果的な方法であるスプレーコーティングにおいて、酸−塩基前駆体媒体は、霧化される、この霧化により、媒体は数度冷却され、それは基材の表面での酸塩基反応を阻害する。このことは、壁／天井などの垂直／頭上表面からの未反応の媒体の滴り（または跳ね上り）を引き起こし、乾燥した表面に風解も生じさせる。このような理由から、ペイントおよび塗料の組成は、スプレーされた製品を固化するよりも大量の発熱を生じる本発明の反応に合わせる必要がある。これは、広い表面積の粒子が従来のセメントに必要とされるもう一つの理由である。
【００７９】
従来のペイントおよび塗料は通常、有機ポリマーであり、それらは使用時には通常、非結晶性の非晶質材料である。一方、上に考察される酸−塩基リン酸塩セメントまたはセラミックは、硬化後にかなりの結晶相を含む結晶またはガラス結晶材料からなる。結果として、従来の酸−塩基リン酸塩セラミックは、例えば、そうでなければ望ましくない粒状構造をもたらす、そのかなりの結晶構造を考えると、概ね塗料、ペイント、および接着剤に適していない。本明細書において見出され開示されたものは、薄膜塗料、ペイント、および接着剤に適した、実質的に結晶の減少した無機リン酸塩組成物である。溶液、分散液、乳濁液、および／またはペーストを得るために前駆体材料を変化させることにより、実質的に結晶の減少した無機リン酸塩組成物を製造することができることが見出された。
【００８０】
その上、たとえ従来の前駆体出発物質および、最大７５重量％のどちらか一方の前駆体成分の固体を配合する高固形分であっても、レオロジー制御および配合物成分中の固体（部分ＡおよびＢ）の分散の組合せにより、セラミックのペイントのような最終塗膜は、従来のスプレー装置を用いて提供される。さらに、着色された塗料を得るために、凝集体着色剤を既に高固形分の配合物成分の中に効果的に組み込むことができることが実証された。また、より大きなサイズの凝集体、例えば、砂を用いて本発明の配合物のテクスチャ加工された表面を得ることも実証された。
【００８１】
成分の分配は、適したスプレーガン、場合によりインラインスタティックミキサーを備えた、従来の分配装置、例えば、デュアルソース押出機、ラム、ポンプなどを用いて行うことができる。一態様では、スプレー装置には、水硬セメントの分配／スパッタリングに通常使用されるテクスチャガンは除外される。
【００８２】
少なくとも１つの態様において、それぞれの成分を組み合わせる前に、または組み合わせた後に、以下の特性：一般に約３５，０００センチポイズ未満、好ましくは約１５，０００センチポイズ未満の個々の成分の粘度を提供すること、分散される時、またはその後の短時間内に個々の成分を、基材と接着／付着し、それによりそれらが雨、日光、および風などの様々な大気条件に曝露されることにより悪影響を受けないようにすること、防火、耐蝕性、耐薬品性、建築上の魅力などの特定の用途のために策定された基準を満たす、硬質および高密度の硬化塗料を基材と接着させること、全太陽スペクトル、ならびに硬化塗料に対する熱および冷却サイクルに対する長期耐久性を示すこと、職業上の危険を回避し、いかなる使用、処分または流出の間も環境を保護するために、酸性リン酸塩前駆体成分に関して約２よりも大きいｐＨ、および塩基性前駆体成分に関して約１２未満のｐＨをもたらすこと、保存の間本質的に均質な成分をもたらし、ポンピングおよび保存の間に水の凝離が起こらないようにすること、の少なくとも１以上をもたらす多成分配合物が開示され、記載される。保存および輸送の間に凝離が起こる場合、成分を塗付の前に容易に再混合して均質な状態に戻し、少なくとも６ヶ月間の保存の間、ポゾラン反応によって塩基性前駆体が固化する傾向を最小限にし、かつ／または酸性前駆体の生物活性を抑制することができる。
【００８３】
本明細書に開示される通り調製される塗料は、耐久性があり、紫外線によって劣化せず、特定の配合物は赤外線を反射するので、建物内の省エネルギーを後押しする。開示される組成物は、それらが多様な基材に優れた接着をもたらすために、下塗および仕上塗に適している。
【００８４】
無機リン酸塩組成物の分配
ペイント、塗料、または接着剤を生成する酸塩基反応は瞬間的であるので、適したアプリケーター系が必要である。複数の系は、酸および塩基前駆体材料を所望の割合で別々に保存することができ、その後分配することができる。例えば、無機リン酸塩組成物前駆体を、塗付中に混合チャンバに導入するか、またはスプレー装置を出る時に混合することができる。そのような系は市場で一般的であり、装置の内部表面または部品を劣化させることなく酸性および／またはアルカリ性成分を分配するよう適合させることができる。
【００８５】
前駆体成分の粘度
２つの成分の粘度は、分配が促進されるように十分に低くあるべきである。通常、３５，０００センチポイズ（ｃｐ）未満またはそれ以下のどちらの前駆体粘度も多くのポンプに受け入れられるが、１５，０００ｃｐ未満の粘度が好ましい。
【００８６】
酸性成分に関して、大部分の酸−リン酸塩が低い粘度を示すことは、問題ではない。高溶解性のリン酸一ナトリウムは、この要件を容易に満たす。リン酸一カリウムは、低い溶解度（２０ｇ／１００ｍｌ）を有し、リン酸塩の多くが懸濁液中にとどまる。そのために、その粘度を下げる必要がある。このことは、リン酸一カリウム溶液の溶液を混練することにより行うことができる。その他の例となる酸−リン酸塩、例えばリン酸二水素マグネシウム（Ｍｇ（Ｈ２ＰＯ４）２）、またはリン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２）なども、低い溶解度を有し、したがって低粘度の前駆体成分を生成するために混練する必要があり得る。最終反応混合物中の水が多くなりすぎ、１以上の成分の硬化が起こる可能性があるので、通常、過剰な水の添加は望ましくない。
【００８７】
アルカリ性成分に関して、粘度は溶液中の粉末材料の量によって決まる。溶液中で使用する酸化物粉末または鉱物粉末は、本来非常に細かくなければならず、３２５μｍの篩サイズを通過するように粉砕される。Ｍｇ（ＯＨ）２のブラインが、低い粘度を示し、したがってブラインの処理が必要でないので、この目的に理想的である。
【００８８】
第２の成分（塩基前駆体）の粘度は、部分的に反応性の鉱物、例えば珪灰石（ケイ酸カルシウム、ＣａＳｉＯ３）など、またはフライアッシュなどの鉱物含有材料を添加することにより調節することができる。少量の炭素が粒子上の滑沢剤として働き、前駆体成分の粘度を低下させるのを助けるので、Ｆ種フライアッシュが好ましい。添加剤の含有量は、第２の前駆体成分と等しい量からその２倍量までの範囲であり得る。その他の酸化物を使用する場合、量は、１５，０００ｃｐ未満の粘度が得られるように対応して調節され得る。
【００８９】
上記の方法に加えて、必要に応じて粘度を調節（例えば、低下）することのできる、市販の水性ペイント調節剤（ｗａｔｅｒｂｏｕｒｎｅ  ｐａｉｎｔ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒｓ）を少量添加することによって粘度を調節することもできる。
【００９０】
保存寿命
上で述べたように、酸性およびアルカリ性の両方の前駆体成分は、好ましくは６ヶ月を越える、１年を越える、または１８ヶ月を越える十分な保存寿命を有することが望ましい。この期間の間、粒子と液体画分の些細な凝離が起こるはずであり、または、成分を再混合して塗布時点の分配に適した均質もしくは半均質な塊にすることは容易であるはずである。このことは、例えば、均質な前駆体を生成するために酸性成分を混練し、次に必要であれば１以上の市販の沈殿防止剤を場合により添加することにより行うことができる。
【００９１】
アルカリ性成分の長い保存寿命を得ることのほうが困難である。それは、アルカリ性粉末が独りでに硬い塊に硬化して、使用のために固化した塊を再構成および／または粉砕することが困難となるように、アルカリ性酸化物成分が、水分の存在下でポゾラン反応（ポルトランドセメントで、または湿潤フライアッシュで起こる反応）を受ける傾向があるためである。
【００９２】
通常、ポゾラン反応は、セメント産業ではカルシウム含有量に関連する。したがって、アルカリ性成分中のカルシウム含有量を制限することにより、この問題を解決することができる。例えば、遊離カルシウムの量が最も少ないＦ種フライアッシュを使用するか、または珪灰石の量を制限すると、過剰なカルシウムは放出されない。Ｃ種フライアッシュは、このアッシュが非常に高い割合の遊離カルシウムを含有するので、通常アルカリ性組成物には避けられるべきである。同じ理由から、水酸化カルシウムは、通常、第２の前駆体成分中の酸化物成分として避けられるべきである。一態様では、アルカリ性前駆体成分は、最も広い範囲では、Ｍｇ（ＯＨ）２または任意の酸化物の量の３倍、および合理的に十分な保存寿命をもたらす特定の範囲では２倍を上回らない量で珪灰石およびＦ種フライアッシュを含み得る。
【００９３】
添加剤
開示される組成物には、所望により１以上の添加剤、例えば充填剤、界面活性剤（アニオン性またはカチオン性、両性、または非イオン性）、可塑剤、沈降剤、レオロジー改質剤および／または沈殿防止剤、および／または消泡剤などを含むことができる。
【００９４】
適した充填剤としては、例えば、珪灰石、タルク、Ｃ種またはＦ種フライアッシュ、カオリン粘土、カオリナイト、メタカオリン、ムライト、アルミン酸カルシウム鉱物、ケイ酸カルシウム鉱物、ケイ酸アルミニウム鉱物、ケイ酸アルミニウムカルシウム鉱物、またはその混合物が挙げられる。その他の充填剤を、単独で、または上記のものと組み合わせて使用することができる。特定の態様では、充填剤の重量比は、第２の成分の重量に対して１：０．０５〜１：６である。特定の態様では、本発明の組成物は、本質的にケイ酸カルシウムを含まない可能性がある。
【００９５】
適した陰イオン性界面活性剤としては、例えば、パーフルオロオクタン酸塩（ＰＦＯＡまたはＰＦＯ）、パーフルオロオクタンスルホン酸塩（ＰＦＯＳ）、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ラウリル硫酸アンモニウム、硫酸アルキル塩、ラウリルエーテル硫酸ナトリウム（ＳＬＥＳ）、アルキルベンゼンスルホン酸塩、および石鹸または脂肪酸塩が挙げられる。適した陽イオン性界面活性剤としては、例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム（ＣＴＡＢ）、アルキルトリメチルアンモニウム塩、塩化セチルピリジニウム（ＣＰＣ）、ポリエトキシ化獣脂アミン（ＰＯＥＡ）、塩化ベンザルコニウム（ＢＡＣ）、および塩化ベンゼトニウム（ＢＺＴ）が挙げられる。適した両性界面活性剤としては、例えば、ドデシルベタイン、コカミドプロピルベタイン、およびココアンフォグリシナート（ｃｏｃｏ  ａｍｐｈｏ  ｇｌｙｃｉｎａｔｅ）が挙げられる。適した非イオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルポリ（エチレンオキシド）、アルキルフェノールポリ（エチレンオキシド）、ポロキサマーまたはポロキサミン（ポリエチレンオキシドまたはポリ酸化プロピレンの共重合体）、オクチルグルコシド、デシルマルトシド、セチルアルコール、オレイルアルコール、およびドデシルジメチルアミン酸化物が挙げられる。その他の界面活性剤を、単独で、または上記のものと組み合わせて使用することができる。
【００９６】
適した可塑剤としては、例えば、フタル酸塩、トリメリト酸塩、脂肪族二塩基性エステル、リン酸塩、エポキシド、またはポリエステルが挙げられる。可塑剤の具体的な例としては、例えば、ＤＯＰ（ジ（２−エチルヘキシル）フタラート、ＤＩＮＰ（ジ（イソノニル）フタラート、ＴＯＴＭ（トリス（２−エチルヘキシル）トリメリテート、ＴＩＮＴＭ（トリス（イソノニル）トリメリテート、ＤＯＡ（ジ（２−エチルヘキシル）アジペート、ＤＩＮＡ（ジ（イソノニル）アジペート、ＤＯＺ（ジ（２−エチルヘキシル）アゼレート、およびＤＯＳ（ジ（２−エチルヘキシル）セバケートが挙げられる。その他の可塑剤を、単独で、または上記のものと組み合わせて使用することができる。
【００９７】
沈降防止剤としては、例えば、大豆レシチン（ｓｏｙａ−ｌａｃｉｔｈｉｎ）、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸塩をコーティングした炭酸カルシウム、改質ヒマシ油（ｃａｔｅｒ  ｏｉｌ）または脂肪酸、ジペンテン、パイン油、メチルエチルケトオキシム、ジ−イソブチレン−マレイン酸分散液、ポリアクリル酸アンモニウム、改質大豆レシチン乳濁液、ポリカプロラクトンポリオール−ポリエチレンイミンブロック共重合体、ポリカプロラクトンポリオール−トルエンジイソシアネート共重合体、ポリヒドロキシステアリン酸、およびアルキド系沈降防止剤が挙げられる。その他の沈降剤を、単独で、または上記のものと組み合わせて使用することができる。
【００９８】
適したレオロジー改質剤／沈殿防止剤としては、水和ケイ酸マグネシウムアルミニウム、リグノスルホン酸塩（リグノスルホン酸カルシウム、リグノスルホン酸ナトリウムおよび同類のもの）、スルホン酸化したナフタレンスルホナート縮合物の塩、スルホン酸化したメラミンスルホナート縮合物の塩、βナフタレンスルホナン酸塩、スルホン酸化したメラミンホルムアルデヒド縮合物、ナフタレンスルホナートホルムアルデヒド縮合物樹脂、例えば、ＬＯＭＡＲ  Ｄ（登録商標）分散剤（Ｃｏｇｎｉｓ  Ｉｎｃ．，Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，Ｏｈｉｏ）、ポリアスパラギン酸塩、オリゴマー分散剤、ポリメタクリレート塩、グアーガム、ダイユータンガム、ウェランガム、キサンタンガムおよび／またはレオロジー改質剤／沈殿防止剤として機能するその他の薬剤が挙げられる。特定のレオロジー改質剤／沈殿防止剤、例えば、ＤＡＲＶＡＮ（ポリメタクリル酸ナトリウム）は、制限された性能しか提供することができないことが観察された、例えば、Ａｌ２Ｏ３またはその他の同様の高密度粒子のたった約１５％で滑らかな塗料をもたらした。したがって、レオロジー改質剤／沈殿防止剤の具体的な選択は、いずれの具体的なリン酸塩セラミック配合物にも断定できない。
【００９９】
消泡剤としては、例えば、シリコン系消泡オイル（ポリエーテル末端基をもつシロキサン）、アセチレングリコール界面活性剤、およびポリオクチルアクリレートが挙げられる。その他の消泡剤を、単独で、または上記のものと組み合わせて使用することができる。
【０１００】
酸性リン酸塩前駆体における藻類の増殖の除去
リン酸塩は、藻類の養分であり、したがって酸性成分中での藻類の増殖を予期するべきである。藻類を避けるために、どんな生物活性も抑制する様々な市販の添加剤を添加することができる。一つの好例は、酸化銅である。酸性リン酸塩前駆体中の１重量％未満の酸化銅の添加が、生物学的増殖を抑制するために十分である。藻類または菌の増殖を防ぐために使用されるその他の市販の化学物質も使用することができる。
【０１０１】
本明細書に開示および記載されるものは、酸性リン酸塩、オキシ塩化物、およびオキシ硫酸塩溶液およびペーストを含む新規の無機２成分前駆体配合物、および酸化物および水酸化物を含む塩基性成分であり、それらは、得られる製品が無機（オキシクロロ−）もしくは（オキシスルホ−）リン酸塩組成物となるように、一緒にして即時に反応させることができる。これら２つの酸および塩基成分およびそれらの組合せ、霧化可能、噴霧可能な配合物、および所望により実質的に非晶質の、結晶化度の低いセラミックを製造する方法が開示され、以下の選択された実施例において示されるように特徴付けられるが、これらの方法および特許請求の範囲は、オキシ塩化物およびオキシ硫酸塩（ｏｘｙｓｕｆａｔｅ）系などの成分の適した変更を含むその他の酸塩基配合物にも適用可能である。これらの変更に関する簡単な考察が記載されるが、その考察は本特許請求の範囲または開示自体を制限することを意図するものではない。
【実施例】
【０１０２】
下に列挙されるいくつかの実施例が、本明細書に開示される組成物の属性を配合し実証するために実施された。
【０１０３】
実施例１．リン酸マグネシウムカリウム組成物
この実験では、第１の（酸性）成分は、水溶液中で測定すると約４．２のｐＨを有するリン酸一カリウム（ＭＫＰ）で構成される。ＭＫＰを、使用前に１時間混練して約７４サイズの粉末（ＵＳ２００篩）とした。次に、ＭＰＫをさらに１時間混練し、２．５重量％リン酸を添加することにより（５０％稀薄溶液として添加）、そのｐＨを３．２〜３．５の間に調節した。０．５重量％酸化銅を添加して藻類の増殖を防いだ。この溶液を水で調節して約１０，０００センチポイズの粘度を得た。この成分の密度は、１．９ｇ／ｃｍ３であった。
【０１０４】
第２の成分（アルカリ性）は、次の通り調製した：必要量のマグネシウムブライン溶液（Ｍａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ）を（水酸化マグネシウムの供給源として）、ミキサーの中に秤量した。Ｚｒ（ＯＨ）４粉末をブラインに添加し、均質になるまで５〜１０分間攪拌した。３２５メッシュを通過する珪灰石を、この溶液にゆっくり添加し、１０〜１５分間混合した。追加量の水を添加して、粘度を約２０，０００〜２５，０００センチポイズに調節した。この液体成分の密度は、１．２５ｇ／ｃｍ３であり、この溶液中の粒子の平均粒度は、約５．６μｍ以下と測定された。したがって、第２の成分は、約６９重量％のマグネシウムブライン（約６１重量％のＭｇ（ＯＨ）２を提供）、約８．７重量％の珪灰石、約２．２重量％の水酸化ジルコニウム（Ｚｒ（ＯＨ）４）、残りの水で構成される。
【０１０５】
これら２つの成分を、複数スプレー系を用いるスプレーのために１：１の容積比で組み合わせた。このスプレー系の２つのカートリッジに、別々に２つの成分を充填した。スプレーガンは、２つの成分をスプレーする前に混合することのでき得る混合管で構成された。組成物を、様々な基材、例えば、鋼、木材、ハードボード、アルミニウム、コンクリート、軟鋼Ｔａｂｅｒパネルにスプレーした。コーティングされた厚さは、約１５〜２０ミルであった。耐摩耗性測定は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ４０６０に従って行った。塗料を周囲条件で７日間硬化させてから、すべての試験およびサンプル分析を行った。
【０１０６】
結果として得られる、本明細書に開示される無機リン酸塩組成物のフィルムを、軟鋼パネルの上にコーティングされた、市販のエポキシ塗料および従来の無機リン酸塩コンクリート（セラミクリート）と比較した。密度、接着性（引抜試験、ＡＳＴＭ  Ｄ４５４１）、および耐摩耗性の結果を、下の表２に要約する。
【０１０７】
【表２】
2013513703.tif 000003
【０１０８】
表２の結果は、塗料の密度が市販の有機塗料に近いことを示す。水酸化マグネシウムは、焼成酸化マグネシウム（ペリクレース）の密度３．６ｇ／ｃｍ３と比較して、低い密度を有する（２．３８ｇ／ｃｍ３）。焼成酸化マグネシウムから生成された、通常のセラミクリート（リン酸塩セメント）に関して、密度は、使用する充填剤によって、１．８〜２（ｇ／ｃｍ３）の間である。したがって、通常のセラミクリートは、本明細書に開示される無機リン酸塩組成物よりも重い。セラミクリートにおいて、大部分の焼成酸化マグネシウムは、懸濁された時に未反応のまま残っているか、または埋め込まれた粒状物質のままであり、それが密度に寄与している。対照的に、本明細書に開示される無機リン酸塩組成物の密度は、セラミクリートの密度よりも小さく、これは、水酸化マグネシウム源の反応がより完全であること、および微粒子の酸化マグネシウムの量が少ないことに起因すると考えられる。結果として、本明細書に開示および記載される無機リン酸塩組成物は、より低密度の材料（例えば、約１．４ｇ／ｃｍ３の密度）をもたらし、それは有機塗料に匹敵する。対照的に、ペリクレースから調製した、同様の組成の典型的な有機リン酸塩セメントの密度は、１．８〜２．０ｇ／ｃｍ３の間である。
【０１０９】
水酸化マグネシウムは、立方構造を有する焼成酸化マグネシウム（ペリクレース）とは構造的かつ形態的に異なる、六角小板またはシート構造を有する。より低密度の無機リン酸塩組成物に加えて、水酸化マグネシウムに由来する、結果として生じる無機リン酸塩組成物のシート構造は（ｔｈｅ  ｓｈｅｅｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ  ｒｅｓｕｌｔａｎｔ  ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ｄｅｒｉｖｅｄ  ｔｈｅｒｅｆｒｏｍ）、焼成酸化マグネシウム由来の無機リン酸塩から調製される塗料と比較して、より滑らかな塗料および優れた耐摩耗性を提供すると考えられる。本明細書に開示および記載される、水酸化マグネシウムに由来する、結果として生じる無機リン酸塩組成物の平均粒度差（５ｍ２／ｇより大きい）も、焼成酸化マグネシウムのそれ（０．５５ｍ２／ｇ未満）に対する、塗料の優れた耐摩耗性および平滑性に寄与する。
【０１１０】
また、表２中のデータは、本明細書に開示される無機リン酸塩組成物が、エポキシ塗料よりもはるかに優れていることを実証する。例えば、無機リン酸塩組成物は、市販のエポキシ塗料の２〜３倍の接着抵抗を有し、摩耗試験結果は、エポキシの約四分の一であり、摩耗損失を表す摩耗指数は、エポキシ塗料の約三分の一である。したがって、本明細書に開示される無機リン酸塩組成物は、市場で入手可能な一部の市販の塗料よりもはるかに優れている。
【０１１１】
本明細書に開示される有機リン酸塩組成物の、従来のリン酸塩コンクリートとの粉末Ｘ線回折比較
下の図１は、一方が薄い被膜としてスプレーされ、もう一方が厚い被膜としてスプレーされた、実施例１に記載される通り調製された２つの同一サンプルのＸ線回折パターンを示す（「Ａ」と表示）。両方の塗料は、正確に同じパターンを呈し、実施例１にあるような塗料配合物が、薄いかまたは厚い塗料として使用され得ることを示す。図１の主なピークは、ＣａＳｉＯ３、Ｍｇ（ＯＨ）２およびＭｇＫＰＯ４．６Ｈ２Ｏを表す。しかし、各々のピークは広がっている。Ｘ線回折ピークの幅は、非晶質相または微晶質相を示す。比較のために、焼成酸化マグネシウムにより生成される化学的に類似のリン酸塩セメントである、セラミクリートのＸ線回折パターンを、図２中でサンプル実施例１のそれに重ね合わせて再現する。データは、実施例１からのサンプルの対応するピークが、セラミクリートのよりも広いことを示し、それは、本明細書に開示される無機リン酸塩組成物中の非晶質量（低い結晶化度）が、セラミクリート中の含有量よりも実質的に高いことを示す。図２のデータも、セラミクリートにおいて、焼成酸化マグネシウムピークが、本明細書に開示される無機リン酸塩組成物のものよりも実質的に大きいことを示し、相当量の酸化マグネシウムがセラミクリート中で未反応か、またはマクロ結晶形のまま残っていることが示される。したがって、本明細書に開示される無機リン酸塩組成物中の酸化物の反応は、恐らくより完全であり、かつ／または結晶酸化物の量が実質的に減少し、結果的に、塗料に適した実質的低い結晶化度の製品をもたらす。
【０１１２】
実施例２．リン酸アルミニウム組成物
３０ｇの水酸化アルミニウム（ギブサイト、Ａｌ（ＯＨ）３）を、室温にて１７３．４ｇのリン酸溶液（Ｈ３ＰＯ４、５０重量％、モル比Ａｌ（ＯＨ）３：Ｈ３ＰＯ４＝１：２．３）に添加した。１．５ｇ（５重量％）のフッ化カリウム、および１．５ｇの過マンガン酸カリウムを、この酸にＡｌ（ＯＨ）３と一緒に添加した。混合物を、６０分〜約３時間、１００〜１１０℃にて攪拌した。室温まで冷却後の得られた製品は、粘稠なペーストであった。これに酸成分Ａとラベルを付けた。
【０１１３】
例となる酸化剤として、過マンガン酸カリウムを、実施例２における水素形成を減少させるための随意の試薬として添加した。酸化剤の使用により、表面、例えば鋼／鉄表面などに接着性の改善が得られる。鋼／基材での実施例２の組成物の塗料の結果は、酸化剤の不在下でのその接着性と比較して、無機リン酸塩組成物と金属との間の接着性の改善をもたらした。その他の適した酸化剤、例えば、水溶性酸化剤、例えばクロム酸カリウム、クロム酸ナトリウム、またはカリウム、マグネシウム、およびアルミニウムの硝酸塩などを使用できる。
【０１１４】
図３のＸ線回折パターンは、かなり結晶質である水酸化アルミニウムが、上記のプロセスにおいてリン酸溶液と混合された場合、幅の広いハローパターンから明らかなように、低結晶質の形態の水酸化アルミニウムをもたらすことを示す。従来のリン酸塩セメントにおいて、そのような非晶質の非結晶相は、わずかであるかまたは存在しない（示さず）。非晶質成分Ａは、透明な蜂蜜のようなペーストをもたらす。このことは、図４に示される写真において見ることができる。これらを様々な濃度のヒドロリン酸アルミニウムで製造したが、すべて透明な厚いゲルを生成する。
【０１１５】
塩基性成分を、１０，０００センチポイズの近似粘度をもつ前駆体を生成するために十分な水中で珪灰石およびＭｇＯを３：１の重量比で混合することにより生成した。同様に、別の実験において、ムライトを珪灰石の代わりに加えた。この塩基性成分にＢのラベルを付けた。塩基性成分は、有効量の水酸化マグネシウムを有するマグネシウムブラインであり得る。
【０１１６】
これら２つの成分（Ａ＋Ｂ）を８：３の重量比で混合し、得られる前駆体組成物を、軟鋼、アルミニウム、木材、およびセメント板を含む様々な基材にコーティングした。サンプルを１週間置いて硬化させた。図５は、この塗料のＸ線回折パターンを、比較のために珪灰石および第１の酸性リン酸塩成分のパターンとともに示す。
【０１１７】
同様に、図６は、ムライトおよび部分Ａで製造した塗料、さらにはムライトと部分Ｂとして酸化マグネシウムの混合物ならびにヒドロリン酸アルミニウムのＸ線回折パターンを示す。すべてのサンプルは非常に硬く、様々な基材によく接着した。得られる塗料は、容易に傷を付けることができず、基材が硬い物体に当たった場合でさえも取り除かれることはできなかった。
【０１１８】
図５および６中の成分および硬化塗料の比較は、たとえ高度に結晶性のムライト、珪灰石、および酸化マグネシウムを出発物質として使用しても、硬化無機リン酸塩組成物中のこれらの結晶性材料に関連するＸ線回折ピークは、高さが実質的に低下し、個々の成分よりも広かったことを示す。したがって、硬化無機リン酸塩組成物の結晶化度は、実質的に低下している。特定の理論にとらわれるものではないが、酸性成分は、本明細書に開示および記載される無機リン酸塩組成物について、この結晶形態の減少を発展させ、かつ、または提供することに、少なくとも部分的に関与していると考えられる。
【０１１９】
図７は、プラスチックカップにスプレーされたこれらの最終塗膜を示す。これらはすべて、外観は均質で、表面は滑らかで、高密度である。通常のセラミクリートは、少なくともそれが本明細書に開示される無機リン酸塩組成物のこの実施形態の有する結晶形態の減少を有さないために、これらの特有の特性を示さない。
【０１２０】
実施例３：ベルリナイト塗料の形成方法
熱力学的原理に基づく理論的解析は、リン酸三水素アルミニウムが、酸化アルミニウム（コランダム、Ａｌ２Ｏ３）と反応した場合、約１５０℃でリン酸アルミニウム（ＡｌＰＯ４）（ベルリナイト）を生成することを示す。１，５００℃まで安定しているベルリナイトの鉱物相は、高温塗料をもたらす。したがって、１００グラムのリン酸三水素アルミニウム（ＡｌＨ３（ＰＯ４）２・５Ｈ２Ｏ）の実施例２に開示される粘稠なペーストを、５０グラムの酸化アルミニウム微粉末と混合し、完全に混合して厚いペーストを形成する。これを、１７５℃に予熱した軟鋼基材の上に刷毛で塗った。最初は、一部の水画分がペーストから蒸発したが、その後塗料は鋼によく接着した。全堆積体を１７５℃で約３時間維持した。ひとたびすべての脱気および蒸発が起こると、第２の被膜を塗付し、約３時間１７５℃で硬化させた。鋼表面に形成された、得られる厚い塗料は、硬く、高密度で鋼に非常によく接着した。実施例３から調製した、形成された塗料のＸ線回折研究により、塗料が本質的にベルリナイトであることが示された。したがって、本明細書に開示および記載される方法は、ベルリナイト−前駆体配合物を調製し、その後に、高温保護を提供するかまたは物品、例えば金属およびその他の建築材料などの高温使用を改良するために有用なベルリナイト塗料を形成するための比較的簡単な手段を提供する。
【０１２１】
実施例４．フライアッシュ充填剤を含有する無機リン酸塩組成物
この実施例では、アルカリ性成分は、５５重量％のブライン、２２重量％のＦ種フライアッシュ、６重量％の水酸化ジルコニウム、１４重量％の水、および３重量％の市販のペイント調節剤を含む。すべての成分を完全に混合して、近似粘度１０，０００センチポイズのペーストを形成する。酸性成分を、６８％のリン酸一カリウムおよび３１重量％の水、少量の沈殿防止剤および藻類の増殖を防ぐための酸化銅を混合することにより、ペーストとして調製した。
【０１２２】
２成分溶液を、複数のスプレーガン中で、１：１．５の酸性対アルカリ性成分の容積比で使用した。それらを、軟鋼板および摩耗試験に使用される標準板にスプレーした。硬化した後、塗料を含む板を、ＡＳＴＭプロトコールに従って耐摩耗性および接着性について試験した。３つの異なるサンプルならびに市販のエポキシ塗料対照での結果の平均値を、下の表３に示す。
【０１２３】
【表３】
2013513703.tif 000004
【０１２４】
表３に示される結果は、すべての点で、フライアッシュを含む無機リン酸塩組成物塗料が、エポキシ対照塗料と比較して良好な耐摩擦性および耐摩耗性を示したことを実証する。接着抵抗は、エポキシ塗料の約５０％高く、耐摩擦性は少なくとも２倍である。このことは、フライアッシュ塗料を含む無機リン酸塩組成物塗料が市販のエポキシ塗料よりも優れていることを示す。
【０１２５】
実施例５．ムライト充填剤を含有する無機リン酸塩組成物
この実施例では、実施例４と同じ組成物を、フライアッシュの代わりに、微粉末形態のムライト（３Ａｌ２Ｏ３．２ＳｉＯ２）を代わりに使用することを除いて調製した。２つの成分（酸性リン酸塩／塩基性水酸化物）の割合は、実施例４と同じであり、およびサンプルを軟鋼板および摩擦板の上にスプレーすることにより調製した。これらの試験の結果を表４に示す。
【０１２６】
【表４】
2013513703.tif 000005
【０１２７】
実施例４の例のように、実施例５の結果は、すべての点で、ムライトを含む無機リン酸塩組成物塗料も、エポキシ対照塗料と比較して改良された性能特性を示すことを示す。実施例５の接着抵抗は、エポキシ被膜のそれよりも約２０％高く、耐摩擦性は少なくとも２倍である。このことは、フライアッシュ塗料が実行可能であるだけでなく市販の塗料よりもはるかに優れていることを示す。
【０１２８】
実施例６．凝集体の置換を行わないスプレーコーティングのための凝集体／リン酸マグネシウムカリウム組成物
第１の（酸性）成分は、水溶液中で測定すると約４．２のｐＨを有するリン酸一カリウム（ＭＫＰ）で構成された。リン酸カルシウム前駆体を使用することもできる。ＭＫＰ粉末（約７４μｍサイズのＵＳ２００篩）を添加し、２．５重量％のリン酸を添加することにより（５０％稀薄溶液として添加）溶液ｐＨを３．２〜３．５の間に調節した。０．５重量％の酸化銅を、藻類の増殖を防ぐために場合により添加した。溶液を、約１０，０００センチポイズの粘度を生じるように水で調節した。この成分（成分Ａ）の密度は、約１．９ｇ／ｃｍ３であった。
【０１２９】
第２の成分（アルカリ性）を、次の通り調製した：水酸化マグネシウムの供給源として、必要量のマグネシウムブライン溶液（Ｍａｒｔｉｎ  Ｍａｒｉｅｔｔａ）を、ミキサーの中に秤量した。Ｚｒ（ＯＨ）４粉末をブラインに添加し、５〜１０分間均質になるまで攪拌した。３２５メッシュを通る珪灰石を、この溶液にゆっくり添加し、１０〜１５分間混合した。さらなる量の水を添加して、粘度を約２０，０００〜２５，０００センチポイズに調節した。この液体成分の密度は、１．２５ｇ／ｃｍ３であり、この溶液中の粒子の平均粒度は約５．６μｍ以下と測定された。したがって、第２の成分は、約６９重量％のマグネシウムブライン（約６１重量％のＭｇ（ＯＨ）２を提供）と、残りの水で構成された。ＭｇＯＨブラインは、ＭｇＯ、好ましくは焼成ＭｇＯと置き換えることができる。以下は、噴霧されて薄膜のペイントのような塗膜をもたらすことのできる、スプレーコーティングに適した高固形分添加リン酸塩前駆体成分の例である。これらの例は、部分Ａ（例えば、ＭＫＰ）および部分Ｂ（例えばＭｇＯ）の固体を使用する。上記のいずれの部分の置換も想定される。表５に、例となる噴霧可能な組成物（サンプル１および２）を要約する。
【０１３０】
【表５】
2013513703.tif 000006
【０１３１】
サンプル３：必要量の８５％リン酸を添加した一定量の水に、酸性リン酸塩前駆体（例えばリン酸一カリウム（ＭＫＰ））を添加し、１分未満（ｌｅｓｓ  ｔｈｅｎ  ａ  ｍｉｎｕｔｅ）混合し、それに続いて高剪断分散ブレードで１０分間混合しながら沈殿防止剤（例えば、キサンタンガム）を添加した。水−リン酸塩混合物は、濃厚となり、色を不透明に変え、その後必要量のＭＫＰを懸濁液に添加する。上記のサンプル（１および２）中、約１〜６０重量％の樹脂被覆シリカ（Ｃｌｉｆｆｏｒｄ  Ｅｓｔｅｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ，ＮＪより入手したＥｓｔｅｓ  Ｃｏｌｏｒｅｄ  Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ、粒径約３０〜７０メッシュ）は、すべて１つの成分部分に分配され得、またはどちらの成分部分中にも（同等にまたは不等に）分配され得る。３０〜３２５メッシュのサイズの凝集体着色剤も、約（ａｂｕｔ）１〜６０の重量％の固体添加量で、本発明の配合物において有用である。好ましくは、Ｅｓｔｅｓ  Ｃｏｌｏｒｅｄ  Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓは、部分Ａに約０〜３０重量％またはそれ以上の固体レベルで添加され得る。少なくとも１つの例において、６重量％のＥｓｔｅｓ  Ｃｏｌｏｒｅｄ  Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓを上記サンプル２に使用し、最終塗装において優れた色および外観を得た。また、着色された人工砂または天然の有色砂および凝集体を同様の結果で用いることができることも観察された。上のサンプル中、約０．２重量％のキサンタンガムを沈殿防止剤として使用した、（部分Ｂ中に約０．０５重量％使用）。２つの成分を、蠕動ポンプを有する複数スプレー系を用いて、スプレー用に１：１の容積比で組み合わせた。同様の結果は、噴霧するために高圧をもたらす高圧ピストンポンプ（エアレススプレー）を用いて実現することができる。あるいは、静的混合および噴霧のためのエアアシストを含む、多チャンネルポンプ、複数ピストンポンプ、ラム排出押出機、２成分コーキングガンまたは漸進式キャビティポンプを使用することもできる。このスプレー系の２つのカートリッジに、別々に２つの成分を充填した。スプレーガンは、２つの成分をスプレーする前に混合することのでき得る混合管で構成された。組成物を、様々な基材、例えば、鋼、木材、ハードボード、アルミニウム、コンクリート、軟鋼Ｔａｂｅｒパネルにスプレーした。コーティングした厚さは、約５ミルであり、凝集体着色剤からの目立つ色を有した。約２０ミルまでの塗膜は、本明細書に開示される方法を用いて達成可能である。塗料を周囲条件で硬化させ、リン酸塩セメントの特徴をもつ優れた塗料をもたらした。対照的に、通常のスプレーされたペイントは、いかなるサイズの凝集体の同様量も保持しない流れまたは垂れを避けるために薄い（＜２ミル）ことを必要とした。したがって、一態様では、その他の非セラミックの迅速硬化（ｓｅｔ／ｃｕｒｅ）塗料は、凝集体のいくらかの機械的な確保が得られるように、塗料の厚さが少なくとも２０ミルであれば、かかる凝集体を用いることができる。
【０１３２】
さらに、乾燥させるのに長い時間がかかり、凝集体をその最初に置いた位置から移動させ、かつ／またはそれが「機械的に」適所に保持され得る前に落ちる通常のペイントとは違って、本発明のリン酸塩セラミックスプレー用組成物は、迅速に硬化し、凝集体が移動または落下することなく垂直面および頭上表面にスプレーされるのに十分な程度に、少なくとも機械的に、凝集体を適所に保持する。
【０１３３】
一態様では、樹脂被覆シリカ凝集体を含む本発明のリン酸塩セラミックスプレー用組成物は、凝集体の樹脂塗料と実質的に結合しない、したがって、例えば、樹脂塗料の部分をコーティングまたはカバーリングすることによるのではなく塗料の美的価値を改善し、したがって凝集体の色をより多く目に見えるようにする。これは、色素を含まないリン酸塩セラミックの天然の半透明の外観により増強されて、より鮮やかな色の見えをもたらす。
【０１３４】
もう１つの態様では、本発明のリン酸塩セラミックスプレーコーティングは、テクスチャを加えるためにその他の凝集体を含むことができる。もう１つの態様では、本発明のリン酸塩セラミックスプレーコーティングは、自然な仕上がり、例えば、単一色の砂漆喰型の仕上がりを得るために、着色されていない天然の凝集体（例えば、砂、タルク、など）を含むことができる。
【０１３５】
もう１つの態様では、本発明のリン酸塩セラミックスプレー用組成物は、基材、例えば、金属表面の下塗層として使用され、その後にアクリルまたはウレタン塗料などのポリマー塗料でコーティングされる。前記金属表面は、輸送用車両例えば、シャシであり得る。必要に応じて、酸化アルミニウムを、得られるリン酸塩セラミックの硬度を増加させるのに十分な量で、第１および第２の成分のいずれかまたは両方に添加することができる。
【０１３６】
上記の凝集体リン酸塩セラミック組成物がスプレー系に有用であるとして開示されたが、同じテクスチャ加工された組成物および／または着色剤組成物は、スプレーコーティング以外の（ｎｏｎ−ｓｐｒａｙｉｎｇ  ｃｏａｔｉｎｇ）方法による、例えばコテなどによる塗付に適している。
【０１３７】
本明細書において使用される、構成成分の量、反応条件などを表すすべての数字は、すべての場合に用語「約」により変更されると理解され得る。したがって、他にそうでないことが示されていない限り、本明細書に示される数値パラメータは、得ようとする所望の特性によって変動する可能性のある近似値であり得る。
【０１３８】
上記の説明は、いくつかの方法および材料を開示する。これらの説明は、方法および材料において変更を、ならびに二次加工法および装置において改変を受けやすい。かかる変更は、本開示の検討または本開示の実践から当業者に明らかとなる。結果的に、本開示は、本明細書に開示される特定の実施形態に制限されるものでなく、特許請求の範囲の真の範囲および精神の中に入るすべての変更形態および代替形態を網羅することが意図される。
【図１】
2013513703.tif 000007
【図２】
2013513703.tif 000008
【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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【国際調査報告】
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