JPS5914416B2 - セメント混和用組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はモルタル、コンクリートの改質に提供されるエ
マルジョンに関する物であって、更に詳しくは、モルタ
ル、コンクリートに練り込む事により、作業性、各種被
着体への接着性、曲げ強度、可撓性等を飛躍的に向上さ
せるアクリル系エマルジョンに関する物である。

樹脂エマルジョンをセメントモルタル、コンクリートな
ど（以下セメントと略す）に配合する事によりセメント
の性質が改善される事は良く知られており、樹脂エマル
ジョンとして合成ゴムラテックス、アクリル系エマルジ
ョン、酢ビ系エマルジョン、エチレン−酢ビ系エマルジ
ョンカ用いられてきた。

なかでもアクリル系エマルジョンはセメント混和用樹脂
エマルジョンとしては、総合的にみた場合量も優れたエ
マルジョンであるといわれている。

例えば、酢ビ系エマルジョンは耐水、耐アルカリ性の点
に欠点を有しており、エチレン−酢ビ系エマルジョンは
酢ビ系エマルジョンの欠点を相当程度改善しているが耐
候性、耐水性の点でアクリル系エマルジョンには及ばな
い。

又スチレンブタジェンラテックスあるいはクロロプレン
ラテックス等の合成ゴムラテックスも本用途に汎く用い
られている所であるが、耐候性、耐摩耗性の点に欠点が
ある。

以上のようにアクリル系エマルジョンは優れた耐候性と
あいまって総合的にセメント混和用樹脂エマルジョンと
しては最も優れた性能を示すといえる。

さらにまた、従来から一般に市販されて来ているセメン
ト混和用樹脂エマルジョンはアニオン性であったためた
とえノニオン性乳化剤を加え安定化させたものであって
も、セメントと混和した際にセメント中のＣａ２＋イオ
ンにより早期に凝集状を呈し、均一なセメント−樹脂エ
マルジョンの分散状態が得られず、その為樹脂エマルジ
ョンの性能を完全に引きだすに至らなかった。

又アニオン性を緩和する目的でノニオン性乳化剤を多量
に併用した場合、樹脂モルタル・コンクリートの耐水性
の低下や、ノニオン系乳化剤の甚だしい起泡力による泡
だち等の好ましくない影響があった。

アクリル系エマルジョンにあっても、アニオン性である
かぎり他の重合体を使用したものより相対的に優れてい
るとはいえ、上記の欠点をまぬがれえなかった。

したがって、セメント混和用途にはカチオン性エマルジ
ョンが良いといわれており確かにカチオン性樹脂エマル
ジョンをセメントと混和した場合従来に例をみない性能
を樹脂モルタル・コンクリートに付与する事ができる。

すなわち■セメント、骨材への分散が良いためきわめて
緻密な構造となり特に曲げ強度が向上する、■Ｃａ２＋
安定性が良く可使時間が延長し作業性が向上する■各種
材料への接着力が飛躍的に向上する。

等の優れた効果がある。

したがってアクリル系エマルジョンをカチオン化したカ
チオン性アクリル系エマルジョンをセメント混和用に使
用すれば、最も優れた樹脂モルタル・コンクリートを作
り得る事は容易に推測できる所であるが、予測に反して
、通常のアクリル系エマルジョンを単にカチオン化した
だけでは十分なカチオン化の効果を引きだす事ができず
、むしるの早期の強度発現が不充分で養生初期の耐水性
が悪い。

■混線初期に凝集状態になり作業性が悪い。

■耐アルカリ性が不充分等の欠点が発生した。本発明者
等は上記欠点を解消した、セメント混和用カチオン性ア
クリル系エマルジョンを開発すべく鋭意検討をすすめた
結果、炭素数４〜１０のアルキル基を有するアクリル酸
アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルか
ら選ばれた１種以上の単量体を２０〜９９重量％とアク
リル酸及びメタクリル酸のメチル又はエチルエステルか
ら選ばれた１種以上の単量体１〜３０重量％とを含有す
る単量体混合物の乳化重合物であって、かつカチオン性
界面活性剤によりカチオン性を付与されているカチオン
性アクリル系エマルジョンが優れた性能を発揮する事を
見出して、これを要旨とする本発明を完成した。

本発明による、エマルジョンのセメントへの作用機構は
不明であるが、易加水分解性であるアクリル酸及びメタ
クリル酸のメチル又はエチルエステル等の単量体を含ま
ない重合体は早期の強度発現が弱く、又耐水性が十分で
ない、又多すぎる場合はセメント混和時の凝集、耐アル
カリ性の低下がみられる所から、セメントアルカリによ
る上記アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの
加水分解作用が主要な働きをしているものと考えられ、
適量の易加水分解性である上記アクリル酸エステル又は
メタクリル酸エステルの加水分解により十分に調整され
たＣａ架橋が重合体相互あるいは重合体とセメント硬化
体に起りカチオンの効果とあいまって優れたセメントと
の混和性及び重合体−セメント複合体が生成するものと
考えられる。

本発明の特徴は易加水分解性である上記アクリル酸エス
テル又はメタクリル酸エステルと難加水分解性である炭
素数４〜１０アルキル基を有するアクリル酸アルキルエ
ステル又はメタクリル酸アルキルエステルを適当量共重
合する事によりアクリル樹脂のすぐれた耐候性とカチオ
ン性樹脂エマルジョンのもつセメント混和剤としてのす
ぐれた性能を十分に引きだしたことにある。

本発明エマルジョンはセメントと混和する事により、作
業性が改良され、固結体は優れた物性を保有し、各種躯
体に対し、優れた接着性を示すなど、かつて例をみない
効果を得る事ができる。

本発明エマルジョンの効果の詳細については実施例で述
べる。

本発明エマルジョンにおける炭素数４〜１０のアルキル
基を有するアクリル酸アルキルエステル又はメタクリル
酸アルキルエステルとしてはブチル、イソブチル、２−
エチルヘキシル、ｎ−オクチル、ｎ−ヘキシルの如きア
ルキル基を有するアクリル酸又はメタアクリル酸のエス
テルがあげられる。

炭素数が４より小さいアルキル基を有するエステルは耐
アルカリ性の点で好ましくなく、又炭素数が１０を越え
るアルキル基を有するものは耐寒性が低下するので好ま
しくない。

上記単量体は全単量体中、２０〜９９重量％の範囲で適
当に選択しつるが、樹脂モルタル・コンクリートの強度
及び耐候性の点で３０〜７０重量％が望ましく、更に好
適には３５〜５５重量％である。

アクリル酸又はメタクリル酸のメチル及びエチルエステ
ルが本発明で易加水分解性を利用して用いられるのであ
るが、特に好ましいのはアクリル酸メチルエステルであ
る。

これを全単量体基準で１〜３０重量％使用する事により
本発明の目的が達成されるが好ましくは、１〜２０重量
％であり更に好ましくは３〜１５重量％である。

易加水分解性のアクリル酸エステルの共重合割合が少な
ければ初期の効果を得ることはできず、又多すぎると耐
アルカリ性が低下する。

前記の２種類の単量体に加えて、それらと共重合可能な
不飽和エチレン結合を有する単量体が必要に応じて使用
できる。

具体的にはスチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、
塩化ビニリデン等であり、通常アクリル系重合体におけ
る共重合単量体として使用されるその他の単量体のすべ
てをも包含するが、官能基としてカルボキシル基あるい
はスルホン酸基をもつ単量体は系の安定性を低下させる
ので好ましくない。

しかし系の安定性を損なわない範囲で少量共重合できる
事はもち論可能である。

又メタクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド、ジメチルアミノエチールメタアクリレート塩酸
塩、ジメチルアミンプロピルメタアクリルアミド塩酸塩
、ジメチルジアリールアンモニウムクロライド、ビニー
ルピリジン等のカチオン性単量体も便用し得る。

共重合可能な単量体が全量量体に対し多すぎると耐久性
が損なわれるのでその使用量は全量体に対し７９重量係
以下とし、望ましくは５５重量係以下とする。

本発明に使用し得るカチオン性界面活性剤は例えばトリ
メチルオクタデシルアンモニウムクロライド、トリメチ
ルドデシルアンモニウムクロライド、トリメチルヘキサ
デシルアンモニウムクロライド、アルキルジメチルベン
ジルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルア
ンモニウムクロライド、トリメチルステアリルアンモニ
ウムクロライドのごとき４級アンモニウム塩、あるいは
ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメ
チルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメ
チルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジ
メチルオレイルアミン、トリオクチルアミン、Ｎ−メチ
ルモルフォリン、ジメチルベンジルアミン、ポリオキシ
エチレンアルキルアミンのごとき３級アミンであり、特
に好ましくは、トリメチルステアリルアンモニウムクロ
ライドの如き４級アンモニウム塩が上げられる。

カチオン性界面活性剤は単独で使用しうるがノニオン性
界面活性剤を併用すればエマルジョンの安定性が改良さ
れ、セメントと混合するときの作業性の改良等良い効果
が多い。

ノニオン性界面活性剤としては通常アクリル系エマルジ
ョンに使用されるもののいづれもが使用しつる。

一例をＬげればポリオキシエチレンラウリルエーテル、
ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレ
ンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエ
ーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテ
ル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等の
ポリオキシエチレンのアルキル及びアルキルフェノール
エーテル。

ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノラウレー
ト、ソルビタンジステアレート、ソルビタンモノオレエ
ート、ソルビタントリオレエート等のソルビタン脂肪酸
エステル、ポリオキシエチレンソルビクンモノラウレー
ト等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル。

ポリエチレンクリコール脂肪酸エステル、クリセリンモ
ノ脂肪酸エステルである。

界面活性剤の好適な配合量はエマルジョンの重合体固形
分に対し、カチオン性界面活性剤及びノニオン性界面活
性剤のそれぞれ０．１〜４重量係及び０．５．〜１０１
０重量部り、より好ましくはそれぞれ０．３〜１．０重
量宏２〜４重量係である。

本発明エマルジョンの製造はラジカル開始剤による通常
の重合方法により行なわれ、カチオン性界面活性剤は、
重合前、重合中、重合後のいづれかあるいはその組合せ
により添加される。

本発明エマルジョンには、セメント混和剤としての性能
を低下させない範囲において種々の添加剤を混合しうる
が、通常のセメント添加剤を本発明エマルジョンに添加
して用いれば、新たな特性を付与できる場合が多い。

本発明エマルジョンに添加して有効な添加剤の例として
はブチルカルピトール等の成膜助剤、塩化カルシウム等
の凝結促進剤、低分子量ポリアクリル酸ソーダ、ナフタ
レンスホン酸ソーダ、リグニンスルホン酸ソーダ等のセ
メント流動化剤、シリコーン系又はエチレンオキサイド
縮合系の消泡剤、通常のＡＥ剤等が上げられる。

それらの配合量はこの分野で採用されている量で良い。

本発明エマルジョンのセメントに対する混和の割合は、
セメント１００重量部に対し樹脂固形分で１〜３０重量
部の割合で混和する事が望ましく、１重量部に満たない
場合は所望の効果を溌揮する事ができず、逆に３０重量
部を越えて使用する場合はセメント固結物の性能を低下
させる。

本発明エマルジョンは左官用、タイル張り用、防食用、
床用、打ちつぎ用、防水用、グラフト用等の通常の樹脂
モルタル用エマルジョンとして使用しうる以外にセメン
トリシン等の吹きつけ用途においても優れた性能を発揮
する。

次に実施例及び比較例をあげて本発明の組成物について
さらに具体的に説明するが、各例記載の部数はすべて重
量部である。

実施例 ｌ 内容積２０Ａ’の撹拌機を備えたステンレス製反応釜中
に、イオン交換水１４１．５部、ラウリルジメチルベン
ジルアンモニウムクロライド３部を入れ、内温を８０℃
に加熱したのち２−エチルへキシルアクリレート５０部
、メチルアクリレート１０部、スチレン４０部、アゾビ
スアミジノプロパン塩酸塩０．５部、の混和液を撹拌上
連続的に添加し重合反応を実施し、ＳＨｒ後に重合反応
を光子した。

これにシリコーン系の消泡剤２部を添加分散し本発明エ
マルジョンを得た。

このエマルジョンをモルタルに混和し下記に示す試験を
実施した。

１）セメントモルタルの調合 普通ポルトランドセメント」００部に、川砂３００部を
空練りし、上記重合体をセメントに対し固形分で１０部
及び適当量の水を加えフロー値１８０±５ （ＪＩＳＲ
５２０１，９，７フロー試験による）のモルタルペース
トを得た。

２）軟度変化試験 前記試料を９０分養生室（２０℃、６５Ｒ）（）に保存
したのちＪＩＳＲ５２０１の９．７フロー試験に示す方
法によりフロー値を求め次式に従い軟度資化を求めた。

３）初期付着力試験 ＪＩＳＡ６９０７５５．４初期付着試験に準じ、１）項
の方法で調製したモルタルペースト２゜ｋｇ／Ｃｒ１ｌ
を１０ｃＴＬ角のスレート板上に塗布し、２０℃、６５
ＲＨで３時間養生したものを試験体とし、水平に対し
４５℃の角度になるように保持し、その表面中央部に、
３０（ｍの高さから直径３±０．１ ｍ／ ｍの孔より
水頭１５０ｃＩｒＬの水を１０分間流下させ、流下部分
で基板（スレート板）が露出するかどうかを、観察する
。

４）付着強さ 各種基板上に１）項の方法で調製した試料を４０Ｘ４０
Ｘｂ ２８日間２０℃、６５ＲＨで養生後付着強さを測定する
。

基板の種類 ０モルタル板 ＪＩＳＲ５２０１の９．４
に基定さ れた方法で調整 されたもの ■ガラス板 市販品 ■アルミ板 市販品 ■亜鉛引き鉄板 市販品 ■硬質塩ビ板 市販品 ■アロンコートＳＡ塗膜（東亜 合成化学工業■製アクリゴム 塗膜） ５）耐水付着変化率 前項モルタル板上で２日間養生した資料を２０℃水中２
６日浸漬後付着強度を測定し、下式に従い変化率を求め
た。

試験結果は表３に記すが、本発明組成物はいずれも良好
な性能を示した。

実施例２〜４ 初期仕込み、及び単量体組成以外は実施例１と同様な方
法によりエマルジョンを製造し、実施例１と同様にして
試験を実施した。

重合組成は表１に示す。

結果は表３に記すがいずれも良好な性能を示した。

実施例 ５ 撹拌翼のついた２Ｍのステンレス製容器にイオン交換水
を８２部入れ８０℃に昇温後撹拌下、２エチルへキシル
アクリレート５０部、メチルアクリレート１０部、スチ
レン４０部、ポリオキシエチレンノニルフェノールエー
テル（［（ＬＢ１７．５）２０部イオン交換水５０部の
分散液と、アゾビスシアノイソ纒草酸の１０％水溶液１
０部を連続的に投入し、３時間で重合反応を完了した。

反応完了後トリメチルステアリルアンモニウムクロライ
ドを０．５部加えて分散し本発明エマルジョンを得た。

これを実施例１と同様な方法でモルタルに混和し性能試
験を実施した。

結果を表３にまとめる良好な性能を示した。

比較例１〜３ 実施例１に示す方法で下記の配合によりエマルジョンを
得たこれを実施例１と同様な方法でモルタルに混和し性
能試験を実施した。

結果を表３にまとめるが、比較例１では初期付着性能が
低下し、比較例２では作業性、耐水性が低下し、比較例
３では各種下地への接着力が充分でない事がわかる。

重合組成は表２に記す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭素数４〜１０のアルキル基を有するアクリル酸ア
   ルキルエステル及びメタクリル酸アルキルエステルから
   選ばれた１種以上の単量体２０〜９９重量係とアクリル
   酸及びメタクリル酸のメチル又はエチルエステルから選
   ばれた１種以上の単量体１〜３０重量係とを含有する単
   量体混合物の乳化重合物であって、かつカチオン界面活
   性剤によりカチオン性を付与されたエマルジョンからな
   るセメント混和用組成物。