(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）撥水性組成物と水及び石膏を含むスラリーとを混合して生成物を形成し；次いで
（２）工程（１）の生成物を乾燥させる工程；
を含み、前記撥水性組成物が、
（Ｉ）（Ａ）２０〜６０質量％のオルガノハイドロジェンシロキサン；
（Ｂ）１５〜７９質量％の水；及び
（Ｃ）１〜２５質量％のポリビニルアルコール；
を含むエマルジョンと、
（ＩＩ）アミノシラン及び有機アミンから選ばれるアミノ官能性化合物、
を含んでなる撥水性基材の製造方法。
【請求項２】
工程（１）の生成物を乾燥前に付形物に成形する請求項１記載の方法。
【請求項３】
工程（１）の生成物をライナーの間に堆積させ、そして乾燥前に所望の厚さになるまで加圧成形することによって、工程（１）の生成物を石膏ボードに成形する請求項２記載の方法。
【請求項４】
スラリーが気泡フォーム及び繊維から選ばれる任意成分をさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
（３）工程（２）の生成物を加熱して硬化させることをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
（Ｉ）（Ａ）２０〜６０質量％のオルガノハイドロジェンシロキサン；
（Ｂ）１５〜７９質量％の水；及び
（Ｃ）１〜２５質量％のポリビニルアルコール；
を含むエマルジョンと、
（ＩＩ）アミノシラン及び有機アミンから選ばれるアミノ官能性化合物、
を含んでなる撥水性組成物。
【請求項７】
オルガノハイドロジェンシロキサンが式：
【化１】
0004708542.tif 000007
［式中、ａは０〜１００であり、ｂは２〜１００である］
により表される請求項６記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メーソンリー材料（masonry material）を撥水性にするための組成物に関する。より詳細には、本発明は、石膏含有メーソンリー材料を撥水性にするための組成物に関する。本発明は、さらに、前記組成物の製造方法及び使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
「メーソンリー（masonry）」なる用語は、建築材料等の任意の多孔質無機基材を意味する。石膏は式：ＣａＳＯ4・２Ｈ2Ｏにより表される硫酸カルシウム二水和物である。石膏を含有するメーソンリー材料には、石膏ウォールボード及び石膏ファイバーボードが包含される。硫酸カルシウム二水和物は１１０℃よりも高い温度に加熱されると、水分を放出し、その結果得られる生成物は焼石膏又はスタッコと呼ばれる。焼石膏を水と混合すると、焼石膏は再水和し、数分以内に固形物に硬化する。布又は強靭な紙のシートの間にこの固形物のスラブを重ねることによって石膏ウォールボードを製造できる。
【０００３】
代わりに、石膏と水を含んでなる混合物をコンベヤーベルト上に流し込み、そしてボードを所定の長さに切断して乾燥させる前に混合物を硬化させることにより石膏ウォールボードを連続的に製造できる。石膏と水を含んでなる混合物を型で成形するか又は望ましい形状を有する製品が与えられるようにキャストすることによって、石膏のブロック、成形物等を製造できる。乾燥時間は、乾燥させるべき混合物の塊に応じて変わる。
【０００４】
石膏を含有するメーソンリー材料の物理的特性を変えるために、石膏を含有するメーソンリー材料に有機、無機又はガラス繊維をさらに含めてもよい。適切な有機繊維には、セルロース繊維及び紙が包含される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
石膏ウォールボード及び石膏を含有する他のメーソンリー材料はほとんど耐水性を持たない。撥水性はメーソンリー構築物において重要な要素である。メーソンリーにおける吸湿性は、膨張、収縮、亀裂生成、汚染、カビ、凍結及び融解に対する低い抵抗性、化学的攻撃、鉄筋の腐蝕並びに沈下による構造物への損害等の問題をもたらすか又はこれらの問題の一因となる場合がある。従って、石膏を含有するメーソンリー材料のための撥水性組成物を提供することが本発明の１つの目的である。
【０００６】
石膏含有メーソンリー材料を撥水性表面コーティングで被覆することや石膏含有メーソンリー材料を製造するために使用される混合物に耐水性材料を含めることにより石膏含有メーソンリー材料の耐水性を改良する試みは過去になされている。そのような耐水性材料には、金属石鹸、アスファルト、ワックス及び樹脂が包含される。しかしながら、メーソンリー材料を表面コーティングすることによる防水加工は、表面だけに耐水性が付与され、そして基材のバルクが未処理のまま残るために不十分である。従って、石膏含有メーソンリー材料中に均一に分散させることのできる撥水性組成物を提供することが本発明のさらなる目的である。
【０００７】
メーソンリー材料中に分散させることのできる撥水性組成物は米国特許第４，９７５，１２２号明細書に記載されている。この特許明細書には、水と石膏と有機アミン及びＳｉＨ含有シロキサンの混合物を含んでなる組成物とのスラリーが開示されている。
【０００８】
米国特許第５，１１０，６８４号明細書には、メーソンリー建築材料に添加剤を含めることによりメーソンリー建築材料を撥水性にする方法が開示されている。その添加剤は、水溶性シランカップリング剤とシロキサン流体の水性エマルジョンとの混合物を含む。シランカップリング剤は、アミノ官能性シランである。
【０００９】
米国特許第５，８５５，６６７号明細書には、疎水性添加剤を含む石膏混合物が開示されている。その混合物は、石膏と２種のアルコキシシランを水に加えることにより調製される。その後、石膏混合物を所望の付形物に成形し、乾燥させる。
【００１０】
しかしながら、米国特許第４，９７５，１２２号、第５，１１０，６８４号、第５，８５５，６６７号又は第５，７７６，２４５号明細書には、ポリビニルアルコールは開示されていない。米国特許第５，７７６，２４５号明細書には、石膏を疎水性化する方法が開示されている。この方法は、その中に疎水性添加剤が分散している水性石膏混合物を調製することを含む。その疎水性添加剤は、アルコキシシランとポリシロキサンを含む乳化されていない添加剤を含む。この特許明細書には、乳化した添加剤の使用により石膏混合物の疎水性が低下することが教示されている。
【００１１】
しかしながら、上記の石膏含有材料は全て、幾つかの用途にとって撥水性が依然として不十分であるという欠点を有する。従って、石膏含有メーソンリー材料を撥水性にするための組成物を製造することが本発明の１つの目的である。当該技術分野で周知の材料よりも優れた撥水性を示す撥水性石膏含有材料を提供することが本発明の更なる目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
オルガノハイドロジェンシロキサンエマルジョンを使用することによって、石膏マトリックス中に良好に分布したオルガノハイドロジェンシロキサンを得ることができる。理論に束縛されるわけではないが、本発明者は、撥水性が高くなる機構は石膏マトリックス中のオルガノハイドロジェンシロキサンと水との水素結合形成であると考える。アミノ官能性化合物は触媒作用を及ぼしてオルガノハイドロジェンシロキサンエマルジョンポリマーをシロキサン樹脂に変える。
【００１３】
本発明は、石膏含有メーソンリー材料を撥水性にすることに使用できる組成物に関する。この組成物はエマルジョンとアミノ官能性化合物を含む。前記エマルジョンは、オルガノハイドロジェンシロキサン、ポリビニルアルコール及びキャリヤーを含む。前記アミノ官能性化合物はアミノシラン又は有機アミンを含む。ポリビニルアルコールとアミノ官能性化合物の組み合わせは、本発明の組成物において、予想外に高い撥水性を石膏含有メーソンリー材料に付与するという相乗効果を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は撥水性組成物に関する。この組成物は、
（Ｉ）（Ａ）オルガノハイドロジェンシロキサン；
（Ｂ）水；及び
（Ｃ）ポリビニルアルコール；
を含むエマルジョンと、
（ＩＩ）アミノ官能性化合物；
を含んでなる。
【００１５】
成分（Ｉ）は、成分（Ａ）を含んでなる不連続相と成分（Ｂ）を含んでなる連続相とを有するエマルジョンである。成分（Ａ）はオルガノハイドロジェンシロキサンである。このオルガノハイドロジェンシロキサンは線状、分枝状又は環状であることができる。適切なオルガノハイドロジェンシロキサンは、式：Ｒ2ＳｉＯ2/2により表される単位とＲＨＳｉＯ2/2［式中、各Ｒは独立に一価炭化水素基である］により表される単位を含む。適切な一価炭化水素基には、メチル、エチル、プロピル及びブチル等のアルキル基並びにフェニル、トリル及びキシリル等のアリール基が包含される。適切なオルガノハイドロジェンシロキサンは当該技術分野で周知であり、市販入手可能である。適切なオルガノハイドロジェンシロキサンの例は米国特許第５，１１０，６８４号明細書に開示されている。
【００１６】
好ましくは、前記オルガノハイドロジェンシロキサンは式：
【００１７】
【化２】
0004708542.tif 000002
【００１８】
［式中、ａは０〜１００であり、ｂは２〜１００である］
により表される。より好ましくは、ａは０であり、ｂは４０〜８０である。
前記エマルジョンは典型的には２０〜６０質量％、好ましくは４０〜５０質量％のオルガノハイドロジェンシロキサンを含む。
【００１９】
成分（Ｂ）は水である。前記エマルジョン中の水の量は典型的には１５〜７９質量％、好ましくは４０〜６０質量％である。
【００２０】
成分（Ｃ）はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）である。ＰＶＡは一般式：
【００２１】
【化３】
0004708542.tif 000003
【００２２】
［式中、Ｅは例えばＣＨ3、ＣＨ2ＣＨ3、（ＣＨ2）2ＣＨ3であることができ、重合度（ＤＰ）を表すｘは１〜１０００である］
により表される。
【００２３】
ポリビニルアルコールは、酢酸ビニルの重合と、それに続く生成したポリ（酢酸ビニル）の加水分解により調製される。ポリビニルアルコールは当該技術分野で周知であり、市販入手可能である。例えば、POLYSOL J（商標）は、ICI Surfactantsから入手可能な低粘度ポリビニルアルコールの溶液である。エマルジョン中のポリビニルアルコールの量は典型的には１〜２５質量％、好ましくは３〜６質量％である。
【００２４】
前記エマルジョンは、米国特許第５，１１０，６８４号明細書に記載されているような任意成分をさらに含んでよい。例えば、エマルジョンは、ポリグリコールのような凍結融解添加剤を含んでもよい。凍結融解添加剤の代表的なものはエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、それらの混合物及びコポリマーである。米国特許第４，６２０，８７８号明細書に示されているような他のエマルジョン製造技術も利用できる。この８７８号特許明細書には、使用できる他の適切な界面活性剤についても詳細に記載されている。
【００２５】
成分（Ｉ）、すなわちエマルジョンは、オルガノハイドロジェンシロキサンとポリビニルアルコール及び水を混合することにより製造できる。得られる混合物を攪拌し均質化して水中油型エマルジョンを生成させる。典型的には、オルガノハイドロジェンシロキサンはエマルジョンの４０〜５０質量％を構成し、水はエマルジョンの４４〜５７質量％を構成し、ポリビニルアルコールはエマルジョンの３〜６質量％を構成する。エマルジョンの製造方法は当該技術分野で周知である。例えば、米国特許第５，１１０，６８４号明細書には、シロキサン流体と界面活性剤と水の水性エマルジョンの製造方法が開示されている。
【００２６】
本発明の撥水性組成物は典型的には４０〜８０質量％の成分（Ｉ）と２０〜６０質量％の成分（ＩＩ）を含む。
成分（ＩＩ）はアミノシラン、有機アミン及びそれらの組み合わせから選ばれるアミノ官能性化合物である。好ましくは、アミノ官能性化合物は有機アミンである。
【００２７】
適切な有機アミンは当該技術分野で周知であり、市販入手可能である。適切な有機アミンの例には、アルキルアミン、エーテルアミン及びそれらの塩が包含される。適切な有機アミンの例は米国特許第４，９７５，１２２号明細書（第４〜５欄）に開示されている。
【００２８】
適切なアミノシランは当該技術分野で周知であり、市販入手可能である。適切なアミノシランの例は米国特許第５，１１０，６８４号明細書（第９欄）及び米国特許第５，７７６，２４５号明細書に開示されている。
好ましくは、アミノシランは、ｎ-（2-アミノエチル）-3-アミノプロピル-トリメトキシシラン、アミノプロピル、メチルジエトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノイソプロピル及びメチルジメトキシシランからなる群から選ばれる。
【００２９】
本発明は、さらに、基材を撥水性にする方法に関する。この方法は、撥水性組成物を基材に含めることを含む。適切な基材には、メーソンリー材料、好ましくは石膏を含んでなるメーソンリー材料が包含される。例えば、石膏を含む組成物と水を混合することによりスラリーを調製できる。エマルジョン（Ｉ）及びアミノ官能性化合物（ＩＩ）を含んでなる撥水性組成物をスラリーに加え、そして得られる水性石膏混合物において撥水性組成物が均一に分散するまで混合する。有機、無機又はガラス繊維等の繊維をスラリーに加えて得られる基材の物理的特性を変えてもよい。適切な有機繊維にはセルロース繊維及び紙が包含される。
【００３０】
混合後、加圧成形、キャスティング又は成形により所望の形状にスラリーは成形される。水を除去するためにスラリーを乾燥させる。乾燥は、周囲条件下で実施されても、穏やかに加熱若しくは減圧するか又はそれらの両方を行うことにより実施されてもよい。次に、オルガノハイドロジェンシロキサンを周囲温度又は高温で硬化させることにより基材を撥水性にする樹脂を形成させる。
【００３１】
本発明の１つの態様において、石膏ボードを製造できる。この方法は、石膏、水および本発明の組成物を含むスラリーをライナーの間に堆積させ、スラリーを望ましい厚さになるまで加圧し、その後、スラリーを乾燥させてボードを形成することを含む。石膏に気泡フォームを添加することによりスラリー中に空隙を生成させることにより軽量石膏ボードを製造することができる。撥水性基材を製造するための適切な方法は米国特許第５，８５５，６６７号明細書に開示されている。
本発明の撥水性組成物は典型的には、基材の乾量を基準にして０．１〜０．８質量％（固形分の質量を基準とする）の撥水性組成物を含む。
【００３２】
【実施例】
参考例１
石膏ブロック試料を以下の方法により作製した。石膏、石膏繊維又はそれらの両方のスラリーを、水を用いて調製した。シロキサン含有材料及びアミノ官能性化合物を添加し、１分間混合した。得られた混合物をブロックに成形した。減圧濾過、対流加熱又はそれらの両方により過剰の水を除去した。
水の除去後、石膏ブロックを硬化させた。硬化後、石膏ブロックの上部が水面から２．５４ｃｍ（１インチ）下方に位置するように石膏ブロックを水浴中に望ましい長さの時間浸漬した。３０分後の吸水量（百分率）を、石膏ブロックの乾量に対する質量百分率として記録した。
【００３３】
実施例１及び２
参考例１に記載の方法により石膏ブロックを作製した。ブロックを室温で３０分間硬化させ、そしてオーブン内８５℃の温度でさらに４５分間硬化させた。
シロキサン含有材料はオルガノハイドロジェンシロキサンとポリビニルアルコールの水性エマルジョンであった。このオルガノハイドロジェンシロキサンは式：
【００３４】
【化４】
0004708542.tif 000004
【００３５】
［式中、ｂは４０〜８０である］
により表されるものであった。アミノ官能性化合物は有機アミンであった。配合を表１に示し、結果を吸水量の百分率として表２に示す。吸水量（百分率）は４．５％であった。
【００３６】
比較例１
シロキサン含有材料がメチルハイドロジェンシロキサン流体であり、そしてアミノ官能性化合物がアミノシランであったことを除き、参考例１に記載の方法により石膏ブロックを作製した。ブロックを室温で３０分間硬化させ、そしてオーブン内８５℃で４５分間硬化させた。ブロックを室温でさらに２４時間硬化させ、そして再び３０分間浸漬した。配合を表１に示し、結果を吸水量の百分率として表２に示す。
【００３７】
比較例２
シロキサン含有材料がメチルハイドロジェンシロキサン流体であったことを除き、参考例１に記載の方法により石膏ブロックを作製した。配合を表１に示し、結果を吸水量の百分率として表２に示す。
【００３８】
比較例３
シロキサン含有材料がメチルハイドロジェンシロキサン流体のエマルジョンであったことを除き、参考例１に記載の方法により石膏ブロックを作製した。配合を表１に示し、結果を吸水量の百分率として表２に示す。
【００３９】
【表１】
0004708542.tif 000005
【００４０】
【表２】
0004708542.tif 000006
【００４１】
実施例１及び２並びに比較例１、２及び３から、オルガノハイドロジェンシロキサンのエマルジョンを使用することによって、ニートの有機ハイドロジェンシロキサン流体を使用する場合よりも石膏含有基材に良好な撥水性が付与されたことが示された。さらに、硬化時間をさらに長くした比較試験から、配合物中でのアミノ官能性化合物の有用性が示された。