(57)【要約】【課題】水が浸透する細孔に浸透する低粘度で、かつ耐候性と不燃性と耐熱性に優れ、基材に対する強固な密着性を有する無機透水防止剤を提供すること。【解決手段】ケイ酸リチウム水溶液を球状シリカゾルに混合して第１の溶液としての溶液Ａを作製し、リン酸アルミニウム水溶液を球状シリカゾルに混合して第２の溶液としての溶液Ｂを作製した。そして、溶液Ａと溶液Ｂを混合した反応溶液を作製した。この反応溶液にメチル水素ポリシロキサンのエマルジョンとして、反応型ジメチルシロキサン水分散エマルジョンを添加した。ディスパーを使用して、泡立たないように１０００ｒｐｍで５分間攪拌した。こうして、シリカ粒子の表面に非常に薄いシリコーン皮膜を形成して撥水性を発揮するとともに基材表面とも反応して結合する成分を含む１液型の無機透水防止剤が製造される。この無機透水防止剤の粘度は、２ｍＰａ・ｓであり、極めて低粘度である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ酸リチウムと球状シリカゾルを混合した溶液にリン酸アルミニウムと球状シリカゾルを混合した溶液を混合し、さらにメチル水素ポリシロキサンを主剤としてエマルジョンにしたものを混合して分散させたことを特徴とする無機透水防止剤。
【請求項２】
前記エマルジョンとして用いられるメチル水素ポリシロキサンとして、ジメチルポリシロキサン、アミノシロキサン、エポキシシロキサンのいずれかを用いたことを特徴とする請求項１に記載の無機透水防止剤。
【請求項３】
前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとの混合比がケイ酸リチウム／リン酸アルミニウム＝１０〜２０の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無機透水防止剤。
【請求項４】
前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとに対する前記球状シリカゾルのシリカ粒子の固形分合計比が１：１から２：１の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の無機透水防止剤。
【請求項５】
前記メチル水素ポリシロキサンに対する前記シリカ粒子と前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとの固形分合計比が１：０．８から１：８の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の無機透水防止剤。
【請求項６】
予めケイ酸リチウム水溶液と球状シリカゾルを混合して第１の溶液とし、また予めリン酸アルミニウム水溶液と球状シリカゾルを混合して第２の溶液とした後、前記第１の溶液と前記第２の溶液とを混合し、この混合溶液にメチル水素ポリシロキサンを主剤としてエマルジョンにしたものを混合して分散させることを特徴とする無機透水防止剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた透水防止効果を持ちながら基材との密着性が非常に高いため、剥離が起き難く長期間に亘り性能を維持できるとともに、耐熱性が高く不燃性である無機透水防止剤及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭５２−１１２６２２号公報
従来、防水用に用いられてきた有機溶剤系の撥水剤は、住宅関連の使用については揮発性物質の規制強化によって使用することができなくなってきた。また、有機溶剤系の撥水剤は、耐熱性が小さく引火性を有する等の問題が多い。一方、シランカップリング剤を用いた撥水剤も多いが、基材との密着性が悪くまだらになったり、すぐに塗膜が剥離してしまうといった欠点を有していた。
【０００３】
これに対して、特許文献１においては、一般に水ガラスとして知られるアルカリ金属ケイ酸塩水溶液の乾燥後の基本的欠陥として耐水性に劣るというバインダーとしての問題点を解決するため、水可溶性金属リン酸塩溶液とポリアミンとの混合溶液に活性処理した金属の酸化物を混合して変性リン酸塩溶液を調整した後、これに水ガラスを混合して、或いはこれにさらにコロイダルシリカを混合することによって、耐水性・耐熱水性に優れた無機組成物を得たとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載の無機組成物は水溶液の状態においても安定ではあるが粘性が高いため、水が浸透する細孔や微細な亀裂内には浸透せず、防水効果を発揮できないことから、窯業系建材やコンクリート等への水分の浸透を防止することができず、寒冷地における浸透した水分の凍結による割れや亀裂の発生を防止することができなかった。このため、窯業系建材やコンクリート等の寒冷地における使用ができなかったり、割高な処理や組成変更を施さなければならなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、水が浸透する細孔や微細な亀裂内に自ら浸透する低粘度で、かつ耐候性と不燃性と耐熱性に優れ、基材に対する強固な密着性を有する無機透水防止剤及びその製造方法の提供を課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にかかる無機透水防止剤は、ケイ酸リチウムと球状シリカゾルを混合した溶液にリン酸アルミニウムと球状シリカゾルを混合した溶液を混合し、さらにメチル水素ポリシロキサンを主剤としてエマルジョンにしたものを混合して分散させたものである。
【０００７】
シリカによる皮膜を形成するために粒子径５ｎｍ〜１０ｎｍの球状シリカゾルを用い、球状シリカの連結のためにケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムを反応させたバインダーを用いると、耐水性と不燃性と耐熱性に優れた皮膜を得ることができる。ここで、ケイ酸リチウムにリン酸アルミニウムを反応させることによって乾燥収縮による皮膜のクラック発生を低減することができ、またケイ酸塩溶液のアルカリ度を低下させることができる。
【０００８】
しかし、ケイ酸リチウム水溶液に直接リン酸アルミニウム水溶液を滴下すると凝集してしまうが、予めケイ酸リチウム水溶液に球状シリカゾルを混合した溶液にリン酸アルミニウム水溶液と球状シリカゾルを混合した溶液を添加することによって、凝集体を生成せず溶液を得ることができる。この溶液にメチル水素ポリシロキサンの１種からなるエマルジョンを混合して分散することによって、粘性が低く水分が浸透する殆どの細孔に浸透して乾燥する無機透水防止剤となる。
【０００９】
この無機透水防止剤を塗布して乾燥した後は皮膜が基材へ密着して、無機ポリマー（メチル水素ポリシロキサン）の縮合反応によって水に再溶解しない構造に架橋変化する。これによって、水が浸透する細孔は表面を無機ポリマーのメチル基で被覆されることになり、基材全体としてメチル基の撥水性によって外部から水が浸透しない皮膜層を形成することになる。
【００１０】
このようにして、水が浸透する細孔や微細な亀裂内に自ら浸透する低粘度で、かつ耐候性と不燃性と耐熱性に優れ、基材に対する強固な密着性を有する無機透水防止剤となる。
【００１１】
請求項２の発明にかかる無機透水防止剤は、請求項１の構成において、前記エマルジョンとして用いられるメチル水素ポリシロキサンとして、ジメチルポリシロキサン、アミノシロキサン、エポキシシロキサンのいずれかを用いたものである。
【００１２】
これらのジメチルポリシロキサン、アミノシロキサン、エポキシシロキサンは、メチル水素ポリシロキサンの中でも縮合反応を起こし易く、容易に水に再溶解しない構造に架橋変化する。
【００１３】
このようにして、水が浸透する細孔や微細な亀裂内に自ら浸透する低粘度で、かつ耐候性と不燃性と耐熱性に優れ、基材に対する強固な密着性を有する無機透水防止剤となる。
【００１４】
請求項３の発明にかかる無機透水防止剤は、請求項１または請求項２の構成において、前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとの混合比がケイ酸リチウム／リン酸アルミニウム＝１０〜２０の範囲内であるものである。
【００１５】
上述したように、ケイ酸リチウム水溶液に直接リン酸アルミニウム水溶液を滴下すると凝集してしまうが、予めケイ酸リチウム水溶液に球状シリカゾルを混合した溶液にリン酸アルミニウム水溶液と球状シリカゾルを混合した溶液を添加することによって、凝集体を生成せず溶液を得ることができる。しかし、この場合にもケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとの混合比には適切な範囲があって、ケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比が１０未満の場合は凝集し易くなり、ケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比が２０を超える場合にはリン酸アルミニウム添加の効果が弱くなって、乾燥皮膜に大きなクラックが入り易くなる。
【００１６】
したがって、ケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比を１０〜２０の範囲内に収めることによって、乾燥皮膜のクラックが低減できるとともに凝集も起こらない。このようにして、ケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムを含む混合溶液の凝集を防止しつつ、乾燥収縮による皮膜のクラック発生を低減することができる無機透水防止剤となる。
【００１７】
請求項４の発明にかかる無機透水防止剤は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとに対する前記球状シリカゾルのシリカ粒子の固形分合計比が１：１から２：１の範囲内であるものである。
【００１８】
ケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムはシリカ粒子の連結のためのバインダーとしての働きをするが、やはりシリカ粒子とバインダー固形分との混合比にも適切な範囲があって、バインダー固形分とシリカ粒子との比が２：１よりもバインダー固形分が多くなるとバインダー過多となって収縮による皮膜のクラックが発生し、バインダー固形分とシリカ粒子との比が１：１よりもバインダー固形分が少なくなるとバインダー不足となって皮膜の剥離脱落が発生する。
【００１９】
したがって、バインダー固形分とシリカ粒子との比を１：１から２：１の範囲内に収めることによって、皮膜の剥離脱落の発生もクラックの発生もなくなって、基材との強固な密着とクラック防止がされる乾燥皮膜が得られる無機透水防止剤となる。
【００２０】
請求項５の発明にかかる無機透水防止剤は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成において、前記メチル水素ポリシロキサンに対する前記シリカ粒子と前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとの固形分合計比が１：０．８から１：８の範囲内であるものである。
【００２１】
メチル水素ポリシロキサンは、シリカ粒子の表面に非常に薄いシリコーン皮膜を形成することができ、これによって球状シリカ皮膜の表面にシリコーンの撥水機能を付与することができる。この場合でも、メチル水素ポリシロキサンと、球状シリカ皮膜を構成するシリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムの固形分との配合比には適切な範囲があって、メチル水素ポリシロキサンに対するシリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとの固形分合計比が１：０．８よりもメチル水素ポリシロキサンが多くなると乾燥皮膜の脱落が多くなり、また１：８よりもメチル水素ポリシロキサンが少なくなると全てのシリカ粒子の表面にシリコーン皮膜を形成することができなくなり、撥水機能が低下して透水防止性が劣化することになる。
【００２２】
したがって、メチル水素ポリシロキサンに対するシリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとの固形分合計比を１：０．８から１：８の範囲内に収めることによって乾燥皮膜の剥離脱落が起こることなく十分な透水防止性を有する無機透水防止剤となる。
【００２３】
請求項６の発明にかかる無機透水防止剤の製造方法は、予めケイ酸リチウム水溶液と球状シリカゾルを混合して第１の溶液とし、また予めリン酸アルミニウム水溶液と球状シリカゾルを混合して第２の溶液とした後、前記第１の溶液と前記第２の溶液とを混合し、この混合溶液にメチル水素ポリシロキサンを主剤としてエマルジョンにしたものを混合して分散させるものである。
【００２４】
上述の如く、ケイ酸リチウムにリン酸アルミニウムを反応させることによって乾燥収縮による皮膜のクラック発生を低減することができ、またケイ酸塩溶液のアルカリ度を低下させることができるが、ケイ酸リチウム水溶液に直接リン酸アルミニウム水溶液を滴下すると凝集して溶液として溶解することが困難となる。そこで、まずケイ酸リチウム水溶液を作製し、これを球状シリカゾルに混合して第１の溶液を作製する。また、別にリン酸アルミニウム水溶液を作製し、これを球状シリカゾルに混合して第２の溶液を作製する。そして、第１の溶液に第２の溶液を混合すると、凝集体を生成することなく均一な溶解溶液を得ることができる。これによって、皮膜を形成するシリカ粒子とそれを連結させるとともに皮膜を基材にも結合させるバインダーを含有する溶液ができる。
【００２５】
こうして得た溶液にメチル水素ポリシロキサンを主剤としてエマルジョンにしたものを混合して分散させることによって、シリカ粒子の表面に非常に薄いシリコーン皮膜を形成して撥水性を発揮するとともに基材表面とも反応して結合する成分を含む１液型の無機透水防止剤が製造される。
【００２６】
このようにして、シリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとメチル水素ポリシロキサンを含む水性で１液型の均一な無機透水防止剤の製造方法となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
まず、本発明の実施の形態における無機透水防止剤の製造方法の一例について説明する。ケイ酸リチウム水溶液を作製し（ガラス棒で攪拌）、これを球状シリカゾルに混合して（ガラス棒で攪拌）、第１の溶液としての溶液Ａを作製し、別にリン酸アルミニウム水溶液を作製し（ガラス棒で攪拌）、これを球状シリカゾルに混合して（ガラス棒で攪拌）、第２の溶液としての溶液Ｂを作製した。そして、溶液Ａと溶液Ｂを混合した反応溶液を、［表１］に示されるように混合比を変えて、ＳＰＳＬ２１，２３，２４の３通り作製した。
【００２９】
【表１】
2004238423.tif 000002
【００３０】
［表１］（重量部）に示されるように、溶液ＡについてはＳＰＳＬ２１，２３，２４のいずれについても、シリカゾル，ケイ酸リチウム，水の重量部は同一である。一方、溶液Ｂについてはシリカゾル，リン酸アルミニウム，水の重量部はＳＰＳＬ２１が最も多く、ＳＰＳＬ２４がいずれの成分もＳＰＳＬ２１の７６％に減少しており、さらにＳＰＳＬ２３はいずれの成分もＳＰＳＬ２１の５０％に減少している。溶液Ａと溶液Ｂの混合にはディスパーを使用し、溶液Ａに溶液Ｂを少しずつ添加しながら２８００ｒｐｍで８分間攪拌し、さらに溶液Ｂを全量添加した後、２５００ｒｐｍで５分間攪拌した。そして、反応完了まで容器を密閉して１時間放置した。このようにして、溶液Ａと溶液Ｂを混合した反応溶液を得た。
【００３１】
ここで各成分の混合比を算出してみると、［表１］に示されるように、ケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比がＳＰＳＬ２１では１０であり、ＳＰＳＬ２４では１３．２、ＳＰＳＬ２３では２０である。リン酸アルミニウムの配合量をＳＰＳＬ２１よりもさらに増やしてケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比が１０未満になるようにしたところ、凝集が生じて使用できなかった。また、リン酸アルミニウムの配合量をＳＰＳＬ２３よりもさらに減らしてケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比が２０を超えるようにしたところ、リン酸アルミニウムのクラック低減効果が弱くなるため、乾燥皮膜に大きなクラックが入った。
【００３２】
このように、ＳＰＳＬ２１，２３，２４のいずれの配合も使用できるが、ＳＰＳＬ２１はリン酸アルミニウムの配合量の上限であり、ＳＰＳＬ２３はリン酸アルミニウムの配合量の下限である。また、［表２］には各成分の固形分の配合量を示した。
【００３３】
【表２】
2004238423.tif 000003
【００３４】
ここでは、バインダーとしてのケイ酸リチウム及びリン酸アルミニウムに対するシリカゾルの固形分の比を算出してみると、ＳＰＳＬ２１は１．１４：１であり、ＳＰＳＬ２４は１．１０：１であり、ＳＰＳＬ２３は１．０８：１である。いずれもバインダー固形分とシリカ粒子との比が１：１から２：１の範囲内に収まっている。バインダー固形分とシリカ粒子との比が２：１よりもバインダー固形分が多くなるとバインダー過多となって収縮による皮膜のクラックが発生し、バインダー固形分とシリカ粒子との比が１：１よりもバインダー固形分が少なくなるとバインダー不足となって皮膜の剥離脱落が発生する。
【００３５】
次に、この反応溶液（ＳＰＳＬ２１）にメチル水素ポリシロキサンのエマルジョンとして、反応型ジメチルシロキサン水分散エマルジョンを添加した。ディスパーを使用して、泡立たないように１０００ｒｐｍで５分間攪拌した。こうして、シリカ粒子の表面に非常に薄いシリコーン皮膜を形成して撥水性を発揮するとともに基材表面とも反応して結合する成分を含む１液型の無機透水防止剤が製造される。この無機透水防止剤の粘度は、２ｍＰａ・ｓであり、極めて低粘度である。
【００３６】
この反応型ジメチルシロキサンは、ジブチル錫ジラウレート触媒によって縮合反応を起こし水に再溶解しない構造に架橋変化する。反応式を［化１］に示す。
【００３７】
【化１】
2004238423.tif 000004
【００３８】
シリコーン化合物の代表例として、ジメチルシリコーンの構造式を［化２］に示す。
【００３９】
【化２】
2004238423.tif 000005
【００４０】
このような構造になってしまうと基材と結合する官能基がなく、シリコーンオイルと同じものになってしまうので、反応型ジメチルシロキサン以外のメチル水素ポリシロキサンの例としては両端に官能基を有するコポリマー（共重合用シロキサンオリゴマー）が挙げられる。構造式を［化３］に示す。
【００４１】
【化３】
2004238423.tif 000006
【００４２】
両端の官能基Ｘとしては、［化４］に示されるような様々な官能基が考えられる。
【００４３】
【化４】
2004238423.tif 000007
【００４４】
次に、こうして完成した１液型の無機透水防止剤におけるメチル水素ポリシロキサンの他の成分に対する上限と下限を固形分で表したものを［表３］に示す。
【００４５】
【表３】
2004238423.tif 000008
【００４６】
［表３］に示されるように、メチル水素ポリシロキサンの他の成分に対する配合比の上限は１：０．８であり、これ以上メチル水素ポリシロキサンの割合が多くなると乾燥皮膜の脱落が多くなり、また下限は１：８であり、これよりもメチル水素ポリシロキサンが少なくなると全てのシリカ粒子の表面にシリコーン皮膜を形成することができなくなり、撥水機能が低下して透水防止性が劣化することになる。
【００４７】
したがって、メチル水素ポリシロキサンに対するシリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとの固形分合計比を１：０．８から１：８の範囲内に収めることによって乾燥皮膜の剥離脱落が起こることなく十分な透水防止性を有する無機透水防止剤となる。
【００４８】
次に、乾燥皮膜の耐熱性について、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態における［表３］の「実用」の配合の無機透水防止剤の乾燥皮膜のＴＧＡ曲線を示すものである。
【００４９】
図１に示されるように、「実用」の配合の乾燥皮膜のＴＧＡ曲線は３５０℃までは比較的安定であり、４００℃から５００℃の範囲で急激な重量減少を示す。これは、シリカ粒子の脱水点が５００℃付近にあることと、リン酸アルミニウムが構造水を失い縮合するため（３５０℃以上で１０％減少）、及びシリコーンのメチル基の縮合に夜ものと思われる。これによって、３５０℃までは耐熱性を有し、無機透水防止剤としての機能を十分に発揮できるものと考えられる。
【００５０】
本実施の形態の無機透水防止剤を基材に塗布する場合には、希釈溶媒が水であるので有機ポリマーのブリードや臭いの発散も少なく、スプレー・刷毛・ローラー等で容易に基材に塗布することができる。硬化には、１２０℃で１０分間の加熱処理が望ましいが、自然乾燥でも十分に乾燥皮膜を形成することができる。
【００５１】
次に、実際に透水防止性を確認する実験を行った。タイルの表面の半分のみに本実施の形態の無機透水防止剤を塗布して乾燥した後、塗布面と未処理面にそれぞれ醤油とソースを滴下したところ、未処理面においては醤油・ソースとも浸透したのに対して、無機透水防止剤を塗布した表面においては醤油・ソースとも全く浸透しなかった。
【００５２】
本実施の形態の無機透水防止剤の用途としては、２ｍＰａ・ｓという低粘度で水分の浸透する殆どの細孔に浸透するので、窯業系建材やコンクリート製品の表面に塗布することによって、水分の浸透を防止することができ、水分の凍結による割れや亀裂の発生を防ぐことができるので、寒冷地等における窯業系建材やコンクリート製品の凍害防止処理剤として使用できる。また、コンクリート製品は時間が経つと表面に炭酸カルシウムが析出する「白華」と呼ばれる現象が発生し易い。これについても、本実施の形態の無機透水防止剤を塗布することによって内部の透水を止めることで、表面への析出を防ぐことができる。
【００５３】
その他にも、モルタル面や、台所のタイルやベランダのタイル等のタイル素地の吸水防止加工を行うことができ、その他の吸水表面の吸水防止加工にも適用できる。また、無機透水防止剤であるため耐候性に優れ、紫外線や酸性雨に侵されることがなく、屋外での使用においても優れた耐久性を発揮する。
【００５４】
本実施の形態においては、メチル水素ポリシロキサンとして反応型ジメチルシロキサンを用いた場合について説明したが、両端に官能基を有するコポリマー（共重合用シロキサンオリゴマー）等の他のメチル水素ポリシロキサンを使用しても良い。
【００５５】
また、本実施の形態においては、シリカゾルとして固形分２０％，Ｎａ含有率０．０６％以下，Ｐｈ＝２．０のものを、ケイ酸リチウムとして固形分２０％，ＳｉＯ２  含有量２０％，ＳｉＯ２  ／Ｌｉ２  Ｏ＝３．２〜３．８，Ｐｈ＝１０．５〜１２．０のものを、リン酸アルミニウムとして重リン酸アルミニウム５０％即ち固形分５０％，Ａｌ（Ｈ２  ＰＯ４  ）３  含有量５０％，Ｐｈ＝２．６のものを、メチル水素ポリシロキサンを主剤とするエマルジョンとして反応型ジメチルシロキサン水分散エマルジョンで固形分１５％のものをそれぞれ用いたが、他の特性のものを用いても構わない。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明にかかる無機透水防止剤は、ケイ酸リチウムと球状シリカゾルを混合した溶液にリン酸アルミニウムと球状シリカゾルを混合した溶液を混合し、さらにメチル水素ポリシロキサンを主剤としてエマルジョンにしたものを混合して分散させたものである。
【００５７】
シリカによる皮膜を形成するために粒子径５ｎｍ〜１０ｎｍの球状シリカゾルを用い、球状シリカの連結のためにケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムを反応させたバインダーを用いると、耐水性と不燃性と耐熱性に優れた皮膜を得ることができる。ここで、ケイ酸リチウムにリン酸アルミニウムを反応させることによって乾燥収縮による皮膜のクラック発生を低減することができ、またケイ酸塩溶液のアルカリ度を低下させることができる。
【００５８】
しかし、ケイ酸リチウム水溶液に直接リン酸アルミニウム水溶液を滴下すると凝集してしまうが、予めケイ酸リチウム水溶液に球状シリカゾルを混合した溶液にリン酸アルミニウム水溶液と球状シリカゾルを混合した溶液を添加することによって、凝集体を生成せず溶液を得ることができる。この溶液にメチル水素ポリシロキサンの１種からなるエマルジョンを混合して分散することによって、粘性が低く水分が浸透する殆どの細孔に浸透して乾燥する無機透水防止剤となる。
【００５９】
この無機透水防止剤を塗布して乾燥した後は皮膜が基材へ密着して、無機ポリマー（メチル水素ポリシロキサン）の縮合反応によって水に再溶解しない構造に架橋変化する。これによって、水が浸透する細孔は表面を無機ポリマーのメチル基で被覆されることになり、基材全体としてメチル基の撥水性によって外部から水が浸透しない皮膜層を形成することになる。
【００６０】
このようにして、水が浸透する細孔や微細な亀裂内に自ら浸透する低粘度で、かつ耐候性と不燃性と耐熱性に優れ、基材に対する強固な密着性を有する無機透水防止剤となる。
【００６１】
請求項２の発明にかかる無機透水防止剤は、請求項１の構成において、前記エマルジョンとして用いられるメチル水素ポリシロキサンとして、ジメチルポリシロキサン、アミノシロキサン、エポキシシロキサンのいずれかを用いたものである。
【００６２】
これらのジメチルポリシロキサン、アミノシロキサン、エポキシシロキサンは、メチル水素ポリシロキサンの中でも縮合反応を起こし易く、容易に水に再溶解しない構造に架橋変化する。
【００６３】
このようにして、水が浸透する細孔や微細な亀裂内に自ら浸透する低粘度で、かつ耐候性と不燃性と耐熱性に優れ、基材に対する強固な密着性を有する無機透水防止剤となる。
【００６４】
請求項３の発明にかかる無機透水防止剤は、請求項１または請求項２の構成において、前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとの混合比がケイ酸リチウム／リン酸アルミニウム＝１０〜２０の範囲内であるものである。
【００６５】
上述したように、ケイ酸リチウム水溶液に直接リン酸アルミニウム水溶液を滴下すると凝集してしまうが、予めケイ酸リチウム水溶液に球状シリカゾルを混合した溶液にリン酸アルミニウム水溶液と球状シリカゾルを混合した溶液を添加することによって、凝集体を生成せず溶液を得ることができる。しかし、この場合にもケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとの混合比には適切な範囲があって、ケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比が１０未満の場合は凝集し易くなり、ケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比が２０を超える場合にはリン酸アルミニウム添加の効果が弱くなって、乾燥皮膜に大きなクラックが入り易くなる。
【００６６】
したがって、ケイ酸リチウム／リン酸アルミニウムの比を１０〜２０の範囲内に収めることによって、乾燥皮膜のクラックが低減できるとともに凝集も起こらない。このようにして、ケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムを含む混合溶液の凝集を防止しつつ、乾燥収縮による皮膜のクラック発生を低減することができる無機透水防止剤となる。
【００６７】
請求項４の発明にかかる無機透水防止剤は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとに対する前記球状シリカゾルのシリカ粒子の固形分合計比が１：１から２：１の範囲内であるものである。
【００６８】
ケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムはシリカ粒子の連結のためのバインダーとしての働きをするが、やはりシリカ粒子とバインダー固形分との混合比にも適切な範囲があって、バインダー固形分とシリカ粒子との比が２：１よりもバインダー固形分が多くなるとバインダー過多となって収縮による皮膜のクラックが発生し、バインダー固形分とシリカ粒子との比が１：１よりもバインダー固形分が少なくなるとバインダー不足となって皮膜の剥離脱落が発生する。
【００６９】
したがって、バインダー固形分とシリカ粒子との比を１：１から２：１の範囲内に収めることによって、皮膜の剥離脱落の発生もクラックの発生もなくなって、基材との強固な密着とクラック防止がされる乾燥皮膜が得られる無機透水防止剤となる。
【００７０】
請求項５の発明にかかる無機透水防止剤は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成において、前記メチル水素ポリシロキサンに対する前記シリカ粒子と前記ケイ酸リチウムと前記リン酸アルミニウムとの固形分合計比が１：０．８から１：８の範囲内であるものである。
【００７１】
メチル水素ポリシロキサンは、シリカ粒子の表面に非常に薄いシリコーン皮膜を形成することができ、これによって球状シリカ皮膜の表面にシリコーンの撥水機能を付与することができる。この場合でも、メチル水素ポリシロキサンと、球状シリカ皮膜を構成するシリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムの固形分との配合比には適切な範囲があって、メチル水素ポリシロキサンに対するシリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとの固形分合計比が１：０．８よりもメチル水素ポリシロキサンが多くなると乾燥皮膜の脱落が多くなり、また１：８よりもメチル水素ポリシロキサンが少なくなると全てのシリカ粒子の表面にシリコーン皮膜を形成することができなくなり、撥水機能が低下して透水防止性が劣化することになる。
【００７２】
したがって、メチル水素ポリシロキサンに対するシリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとの固形分合計比を１：０．８から１：８の範囲内に収めることによって乾燥皮膜の剥離脱落が起こることなく十分な透水防止性を有する無機透水防止剤となる。
【００７３】
請求項６の発明にかかる無機透水防止剤の製造方法は、予めケイ酸リチウム水溶液と球状シリカゾルを混合して第１の溶液とし、また予めリン酸アルミニウム水溶液と球状シリカゾルを混合して第２の溶液とした後、前記第１の溶液と前記第２の溶液とを混合し、この混合溶液にメチル水素ポリシロキサンを主剤としてエマルジョンにしたものを混合して分散させるものである。
【００７４】
上述の如く、ケイ酸リチウムにリン酸アルミニウムを反応させることによって乾燥収縮による皮膜のクラック発生を低減することができ、またケイ酸塩溶液のアルカリ度を低下させることができるが、ケイ酸リチウム水溶液に直接リン酸アルミニウム水溶液を滴下すると凝集して溶液として溶解することが困難となる。そこで、まずケイ酸リチウム水溶液を作製し、これを球状シリカゾルに混合して第１の溶液を作製する。また、別にリン酸アルミニウム水溶液を作製し、これを球状シリカゾルに混合して第２の溶液を作製する。そして、第１の溶液に第２の溶液を混合すると、凝集体を生成することなく均一な溶解溶液を得ることができる。これによって、皮膜を形成するシリカ粒子とそれを連結させるとともに皮膜を基材にも結合させるバインダーを含有する溶液ができる。
【００７５】
こうして得た溶液にメチル水素ポリシロキサンを主剤としてエマルジョンにしたものを混合して分散させることによって、シリカ粒子の表面に非常に薄いシリコーン皮膜を形成して撥水性を発揮するとともに基材表面とも反応して結合する成分を含む１液型の無機透水防止剤が製造される。
【００７６】
このようにして、シリカ粒子とケイ酸リチウムとリン酸アルミニウムとメチル水素ポリシロキサンを含む水性で１液型の均一な無機透水防止剤の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施の形態における［表３］の「実用」の配合の無機透水防止剤の乾燥皮膜のＴＧＡ曲線を示すものである。
【図１】
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