JPH03229766A

JPH03229766A - プライマー用水性液

Info

Publication number: JPH03229766A
Application number: JP2479290A
Authority: JP
Inventors: Akifumi Katsushima; 勝島　章文; Shinji Takeuchi; 伸次武内; Masao Maekawa; 前川　正雄
Original assignee: Kanebo NSC KK
Current assignee: Kanebo NSC KK
Priority date: 1990-02-02
Filing date: 1990-02-02
Publication date: 1991-10-11
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2528193B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、コンクリート、モルタル等の多孔質アルカリ
性無機質基材の表面改質に用いられるプライマー用水性
液に関するものである。

〔従来の技術〕

コンクリート、モルタル、スレート板等のセメント系の
無機建材は、表面層が脆弱なため、その補強、ならびに
表面仕上げ用の塗装等に対する接着力、密着力の向上を
目的として、その表面にプライマー液を塗布することが
行われている。このようなプライマー液としては、従来
から、合成樹脂を有機溶剤に溶解した溶剤型のプライマ
ー液が使用されている。しかし、上記溶剤型のプライマ
ー液は、溶剤が揮発性であるため、引火しやすく、また
吸入によって人体に悪影響を及ぼす等、安全面、衛生面
で問題が多い。そこで、本出願人は、有機溶剤を用いず
、水を媒体とするプライマー用水性液を開発し、すでに
出願している（特願昭６２−８０６９４号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記プライマー用水性液は、アルカリ環
境下で架橋反応を行って優れた耐水性皮膜を形成するも
のであり、アルカリ度の高い一般的な基材に対して使用
する場合には問題がないが、アルカリ度の低い基材、あ
るいは中性の基材に対して塗布した場合には、充分に耐
用性ある皮膜が得らないのでその改良が求められていた
。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、基材
浸透性、基材補強性等に優れ、しかも基材のアルカリ度
の高低に関係なく強固な皮膜を形成しうるプライマー用
水性液の提供をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明は、媒体中に、下記
の（Ａ）成分を５〜９９．５重量％、下記の（Ｂ）成分
を０．５〜９５重量％の割合で共重合させてなる共重合
体が含有されているプライマー用水性液を第１の要旨と
し、（Ａ）下記の一般式（Ｉ）で表されるカチオン性アルカ
リ架橋型単量体。

Ｒ：ＨまたはＣＨ３ただしＸはハロゲン原子Ｙ：有機もしくは無機の一価アニオンｎ：１〜３の整数（Ｂ）下記の一般式（ＩＩ）で表されるアルコキシシラ
ン単量体。

ＣＨｚ＝ＣＨ１（Ｘ）・・・・・・　（ＩＩ）Ｒ：ＨまたはＣＨ。

Ｚニー（−ＣＨ＃；−または−ｃ　−ｏ−＋ＣＨｚｈ−
１ただしｎは０〜３Ｘ　ニーＯＣＲ，もしくは一〇Ｃ２Ｈ５または一〇Ｃ，
Ｈ，ＯＣＲ。

媒体中に、上記（Ａ）成分を５重量％以上、上記（Ｂ）
成分を０．５重量％以上、エチレン性不飽和単量体を９
４．５重量％以下の割合で共重合させてなる共重合体が
含有されているプライマー用水性液を第２の要旨とし、
上記２種類のプライマー用水性液のいずれかに、エチレ
ン性不飽和単量体を重合させてなる重合体が分散含有さ
れているプライマー用水性液を第３の要旨とする。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、基材（無機建材）の種類にか
かわらず耐用性ある強固な皮膜を形成しうるプライマー
用水性液を見いだすべく、水溶性樹脂、なかでもアクリ
ル系樹脂を中心に一連の研究を行った。その結果、前記
一般式（１）、　　（ＩＩ）で表される特殊な単量体（
Ａ成分、Ｂ成分）を特定の割合で共重合させると、得ら
れる鎖状重合体は水に対して良好な溶解性を示し、しか
もその水溶液が基材の表面層に良好に浸透して耐水性。

耐アルカリ性に優れた皮膜を形成することを見いだした
。また、その皮膜は、基材表面を高強度に補強すると同
時に、上塗り塗料の塗膜や接着剤層との接着性、密着性
に優れていることもわかった。

本発明のプライマー用水性液から得られる皮膜が上記の
ように高強度となるのは、つぎのような理由によると考
えられる。すなわち、本発明の、前記一般式（１）で表
されるカチオン性アルカリ架橋型単量体（Ａ成分）に由
来する重合体構成成分が、アルカリ環境下で基材中のア
ルカリによって活性化され、鎖状重合体相互間に架橋反
応を生じ、三次元網状構造体皮膜を形成させる。また、
前記一般式（ＩＩ）で表されるアルコキシシラン単量体
（Ｂ成分）に由来する重合体構成成分が、水性液中に存
在する水分によって加水分解され、この加水分解生成物
が、この水性液塗布後の乾燥時に、水の蒸発に伴って架
橋反応を生し、やはり三次元網状構造体皮膜を形成させ
る。したがって、本発明のプライマー用水性液は、中性
に近い基材に用いると、上記アルコキシシラン単量体に
由来する成分によって架橋反応を生して耐水性、耐アル
カリ性に優れた皮膜を形成し、またアルカリ度の高い基
材に用いると、上記カチオン性アルカリ架橋型単量体に
由来する成分による架橋反応とアルコキシシラン単量体
に由来する成分による架橋反応との相乗効果によって、
架橋密度が増大し、耐水性、耐アルカリ性に掻めて優れ
た皮膜を形成するのである。このため、基材表面が高強
度に補強される。しかも、この皮膜は、上記カチオン性
アルカリ架橋型単量体に由来するカチオン性の構成単位
を有しているため、この皮膜の上に塗布されうる上塗り
塗料や接着剤等との接着性、密着性をも向上させる。な
お、上記２種類の特殊な単量体（Ａ成分、Ｂ成分）と、
エチレン性不飽和単量体とを共重合させると、−層皮膜
の仕上げ層に対する密着性、接着性が向上することがわ
かった。

また、上記エチレン性不飽和単量体は、単独で乳化重合
等によって重合させ、これを（Ａ）　＋　（Ｂ）の共重
合体含有液もしくは（Ａ）＋　（Ｂ）＋エチレン性不飽
和単量体の共重合含有液と混合させるようにしても、同
様の効果が得られることがわかった。

つぎに、本発明の詳細な説明する。

本発明に用いる媒体としては、水が最適である。

しかし、共重合させるカチオン性アルカリ架橋型単量体
の溶解性を高めたり、あるいは基材に対する浸透性を高
めたりすることを目的として、水に易溶性の有機溶剤を
併用しても差し支えない。また、有機溶剤のみを用いて
もよい。このような有機溶剤としては、メタノール、エ
タノール、プロパツール、アセトン、メチルエチルケト
ン、ジオキサン、エラレンゲリコール、プロピレングリ
コール、グリセリン、メチルカルピトール、エチルカル
ピトール、ブチルカルピトール、メチルセロソルブ、エ
チルセロソルブ、酢酸、　前記アルコールの酢酸エステ
ル類、前記カルピトールの酢酸エステル類および上記セ
ロソルブの酢酸エステル類等があげられる。このような
有機溶剤を併用する場合には、得られるプライマー用水
性液の安全性の観点から、媒体全体の５０重量％（以下
「％」と略す）の範囲で使用することが好ましく、特に
２０％以下の範囲で使用することが好ましい。なお、上
記有機溶剤を使用した場合には、重合反応終了後に、蒸
留等によってこれを回収するようにしてもよい。

また、前記一般式（１）で表されるカチオン性アルカリ
架橋型単量体（Ａ成分）としては、ジメチルアミノメチ
ルアクリルアミドエピクロルヒドリン付加物のハロゲン
化塩、ジメチルアミノメチルメタクリルアミドエピクロ
ルヒドリン付加物のハロゲン化塩、ジメチルアミノプロ
ピルアクリルアミドエピクロルヒドリン付加物のハロゲ
ン化塩およびアルキルスルホン酸塩、ジメチルアミノプ
ロピルメタクリルアミドエピクロルヒドリン付加物のハ
ロゲン化塩およびアルキルスルホン酸塩。

ジメチルアミノメチルアクリルエステルエピクロルヒド
リン付加物のハロゲン化塩、ジメチルアミノメチルメタ
クリルエステルエピクロルヒドリン付加物のハロゲン化
塩、ジメチルアミノプロピルアクリルエステルエピクロ
ルヒドリン付加物のハロゲン化塩、ジメチルアミノプロ
ピルメタクリルエステルエピクロルヒドリン付加物のハ
ロゲン化塩およびアルキルスルホン酸塩、あるいはそれ
らに対応するエポキサイド体（前記一般式（１）にそし
て、上記カチオン性アルカリ架橋型単量体は、全単量体
に対し５％以上の割合で配合させることが必要である。

すなわち、カチオン性アルカリ架橋型単量体が５％未満
では、得られる皮膜の強度および上塗り塗料、接着剤と
の密着性が不充分となるからである。

一方、前記一般式（ＩＩ）で表されるアルコキシシラン
単量体（Ｂ成分）としては、ビニルトリエトキシシラン
、ビニルトリス（２−メートキシエトキシ）シラン、３
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等があげ
られる。上記アルコキシシラン単量体は、全単量体に対
し０．５％以上の割合で配合することが必要である。す
なわち、アルコキシシラン単量体が０．５％未満では、
上記カチオン性アルカリ架橋型単量体の場合と同様、得
られる皮膜の強度および上塗り塗料、接着剤との密着性
、接着性が不充分となるからである。

さらに、上記Ａ成分、Ｂ成分とともに用いることのでき
るエチレン性不飽和単量体としては、酢酸ビニル、アク
リル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステ
ル類、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリ
ル等の疎水性単量体があげられる。これらは単独で用い
ても２種以上を併用するようにしてもよい。なお、上記
エチレン性不飽和単量体によって重合体を作製する場合
には、上記疎水性単量体とともに、アクリル酸。

メタクリル酸、アクリル酸またはメタクリル酸のアミド
類、メチロール化アミド類、アルコキシメチル化アミド
類、アルキルアミノエステル類、前記一般式（１）で表
されるカチオン性アルカリ架橋型単量体、モノクロル酢
酸ビニル、ｌ−クロロ−２−ヒドロキシプロピルアクリ
レート等の親水性単量体が併用される。これらも、単独
で用いても２種以上を併用してもよい。上記親水性単量
体は、いうまでもなく、生成重合体が水性媒体に可溶性
とならないような範囲内で使用される。上記エチレン性
不飽和単量体を、前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分とともに
共重合させるか、前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分とは別に
、乳化重合させて重合体（エマルジョン）とし、これを
（Ａ）＋　（Ｂ）の共重合体を含有する媒体に混合する
ようにすると、基材表面と、上塗り塗料、接着剤等との
接着性。

密着性が一層向上する。また、（Ａ）±（Ｂ）＋上記エ
チレン性不飽和単量体の共重合体を含有する媒体に、上
記エチレン性不飽和単量体からつくった重合体（エマル
ジョン）を混合するようにしても、同様の効果がある。

ただし、両者を均一に混合することは容易でないため、
なるべく王者を共重合させる方が好ましい。

本発明のプライマー用水性液は、以上の媒体および単量
体を用い、例えばつぎのようにして製造することができ
る。すなわち、まず重合媒体である水もしくは有機溶剤
あるいは水と有機溶剤の混合物中に、重合開始剤を添加
し、酸によって系を酸性に維持しながら、前記カチオン
性アルカリ架橋型単量体、アルコキシシラン単量体およ
びエチレン性不飽和単量体を６０〜９０°Ｃで１〜５時
間かけて滴下して重合させる。なお、必要であれば、予
め、分子量調節を目的として２−メルカプトエタノール
等の連鎖移動剤を添加する。また、重合後に、必要に応
じて、各種の添加剤、例えばブチルセロソルブ、ブチル
カルピトール、アセテート等の造膜助剤、消泡剤、顔料
、増粘防止剤等を添加することができる。このようにし
て、目的とするプライマー用水性液を得ることができる
。

なお、エチレン性不飽和単量体を別個に乳化重合する場
合には、公知の乳化重合の方法に従えばよい。そして、
得られたエマルジョンを、上記共重合体（Ａ＋Ｂもしく
はＡ＋Ｂ十エチレン性不飽和単量体からなる共重合体）
含有媒体に混合することにより、目的とするプライマー
用水性液を得ることができる。

また、上記製法において、媒体は重合反応を疎外しない
ようなものを選択使用することが必要である。そして、
重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソ
ブチロニトリル、２，２′アブビスアミノジプロパン塩
酸塩、過硫酸アンモン等があげられる。さらに、上記媒
体を酸性に維持するのは、重合中に系がゲル化すること
を防止するために重要で、ｐＨ調整用の酸としては、ギ
酸、酢酸、シュウ酸等の有機酸や、塩酸、硫酸。

硝酸等の無機酸があげられる。

上記のようにして得られた本発明のプライマー用水性液
は、コンクリート、モルタル、スレート板、ケイカル板
、ＡＬＣ板等の無機基材表面にプライマーとして塗布さ
れる。この塗布液は、媒体の浸透とともに速やかに基材
の表面層に浸透し、乾燥過程において、アルカリおよび
水分によって活性化された官能基が架橋して、耐水性、
耐アルカリ性に優れた三次元網状構造の強固な皮膜とな
る。その結果、溶剤系プライマーを用いたと同様の、堅
牢で耐久性のある補強が基材になされるようになる。し
かも、本発明のプライマー用水性液は、親水性の媒体を
用いているため、有毒な溶剤が揮発するようなことがな
く、安全性、公害防止の点で優れており、実用性が極め
て高い。しかも、本発明のプライマー用水性液は、構成
成分の一部がカチオンになっているため、そのカチオン
性に起因して、プライマー塗布層の上にさらに塗布され
る上塗り塗料や接着剤等に対しての親和性。

密着性が高く、表面仕上げ層を強固に基材に一体化させ
ることができる。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〜６、比較例１〜４〕撹拌翼、温度計および還流冷却器を取り付けた四つロフ
ラスコに、イソプロピルアルコールを４０重量部（以下
「部」と略す）、水１０部を投入し、これに重合開始剤
であるアゾビスイソブチロニトリル１部と連鎖移動剤で
あるラウリルメルカプタン０．７部を添加した。そして
、滴下ロート中に、下記の第１表に示す組成からなる単
量体原料を投入し、撹拌下、イソプロピルアルコールの
還流温度で３時間かけて滴下することにより重合反応を
行い、さらに３時間完結反応を行った。このようにして
得られた重合体含有液は、いずれも均一な溶液で、重合
体濃度は５０％、粘度は５００〜２０００ｃｐｓ　　（
ＢＭ型粘度計、３０℃）、ｐＨ−４であった。

（以下余白）：対曜例１，２）対照品として、従来かろプライマー液として用いろれて
いるアクリル系エマルジョンプライマー（アクリセット
ＥＭＮ−１７Ｅ、　　日本触媒工業社製）３対照例１］
、アルカリ架橋型ポリアクリル酸エステルエマルジョン
（ブライマールＥ−１１２６、ローム＆ハース社製）（
対照例２］を用意した。

これらの実施例品、比較例品、対照例品を、石綿セメン
トケイ酸カルシウム板（ｐＨ＝９、比重０．７）および
中性化石綿セメントケイ酸カルシウム板（上記石綿セメ
ントケイ酸カルシウム板をトライアイス中に密封して１
週間放置し、ｐＨを９から７に下げたもの）のそれぞれ
に、約１２０ｇ／ボの割合で塗布し、室温下で３０分間
放置して乾燥させた。そして、その上から、アクリル系
塗料（上塗り塗料）を約１３０ｇ／ｍの割合で塗布し、
室温下で１週間放置して充分に乾燥させた。

つぎに、この塗装面を２１１Ｉ１１間隔の基盤目状に区
画分けしてＩＣｌ１１平方の正方形内に２５個の微小区
画をつくった。そして、その表面に粘着テープにチハン
セロハンテープ、幅２４ｍｍ）を圧着したのち剥離して
、基材側に残留した微小区画の数（残留区画数）を数え
た。これによってプライマー層と上塗り塗料との密着性
を評価した。

また、乾燥後、塗装面に区画分けを施す前に、試料を２
０°Ｃの水中に２４時間漫浸したのち、上記と同様にし
て密着性を評価した。

これらの結果を下記の第２表に示す。

（以下余白）上記の結果から、実施別品はいずれも比較例品対照例品
に比べて優れた性能を有していることがわかる。

Ｊ実施例７〜９、比較例５〕下記の組成で乳化重合体（エマルジョンＣ）を作製し、
上記実施例４品と、後記の第３表に示す組成で混合する
ことにより、プライマー用水性液を得た。

くエマルジョンＣの組成〉ブチルアクリレート　　　　　　　　　　５０　部メチ
ルメタアクリレート　　　　　　　　４８ノメチルンア
υルアンモニウムクロライトエマルゲン９３５（花王社
製）水過硫酸アンモンくエマルジョンＣの一般性状〉不揮発分　　　３８．２％粘度　　　　　２００ｃｐｓｐ　Ｈ２，８４〃５６０．３〃最低造膜温度　　　５°Ｃつぎに、上記のようにして得られたプライマー用水性液
について、実施例１と同様にしてその特性を評価した。

その結果を下記の第３表に併せて示す。

（以下余白）上記の結果から、不溶性重合体エマルジョンを別途作製
し、前記実施別品と混和させるようにしても、良好なプ
ライマーが得られることがわかる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明のプライマー用水性液は、２種類
の特殊な単量体を特定の割合で配合してなる共重合体を
含有しており、基材のアルカリ度にかかわらず架橋反応
を生じて耐水性、耐アルカリ性に優れた強固な皮膜を形
成する。したがって、水性でありながら、従来の溶剤タ
イプのプライマーと同等以上の優れた基材補強効果を奏
し、しかも安全で公害源ともならない。さらに、上塗り
塗料や接着剤等に対する親和性を発揮し、基材表面上に
形成される仕上げ剤層を、基材表面に強固に一体化させ
るという優れた効果を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）媒体中に、下記の（Ａ）成分を５〜９９．５重量
％、下記の（Ｂ）成分を０．５〜９５重量％の割合で共
重合させてなる共重合体が含有されていることを特徴と
するプライマー用水性液。（Ａ）下記の一般式（ I ）で表されるカチオン性アル
カリ架橋型単量体。 ▲数式、化学式、表等があります▼ ・・・（ I ）Ｒ：ＨまたはＣＨ＿３Ｑ：▲数式、化学式、表等があります▼または▲数式、
化学式、表等があります▼ ただしＸはハロゲン原子Ｚ：▲数式、化学式、表等があります▼または▲数式、
化学式、表等があります▼ Ｙ：有機もしくは無機の一価アニオンｎ：１〜３の整数（Ｂ）下記の一般式（II）で表されるアルコキシシラン
単量体。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・（II）Ｒ：ＨまたはＣＨ＿３Ｚ：▲数式、化学式、表等があります▼または▲数式、
化学式、表等があります▼ ただしｎは０〜３Ｘ：−ＯＣＨ＿３もしくは−ＯＣ＿２Ｈ＿５または−Ｏ
Ｃ＿２Ｈ＿４ＯＣＨ＿３
（２）媒体中に、上記（Ａ）成分を５重量％以上、上記
（Ｂ）成分を０．５重量％以上、エチレン性不飽和単量
体を９４．５重量％以下の割合で共重合させてなる共重
合体が含有されていることを特徴とするプライマー用水
性液。
（３）請求項（１）記載のプライマー用水性液中もしく
は請求項（２）記載のプライマー用水性液中に、エチレ
ン性不飽和単量体を重合させてなる重合体が分散含有さ
れていることを特徴とするプライマー用水性液。