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JPH06345930A - 水基材撥水性塗布組成物 - Google Patents

水基材撥水性塗布組成物

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Publication number
JPH06345930A
JPH06345930A JP6093441A JP9344194A JPH06345930A JP H06345930 A JPH06345930 A JP H06345930A JP 6093441 A JP6093441 A JP 6093441A JP 9344194 A JP9344194 A JP 9344194A JP H06345930 A JPH06345930 A JP H06345930A
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JP
Japan
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emulsion
composition
water
water repellent
viscosity
Prior art date
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Application number
JP6093441A
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English (en)
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JP2642867B2 (ja
Inventor
Victoria D Scarborough
デニス スカーボロー ビクトリア
David A Czekai
アラン チェッカイ デビッド
Jeffery E G Powell
イー．ジー．パウエル ジェフリー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eastman Kodak Co
Original Assignee
Eastman Kodak Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eastman Kodak Co filed Critical Eastman Kodak Co
Publication of JPH06345930A publication Critical patent/JPH06345930A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2642867B2 publication Critical patent/JP2642867B2/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02—Emulsion paints including aerosols
    • C09D5/022—Emulsions, e.g. oil in water

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
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  • Paints Or Removers (AREA)
  • Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水基材撥水性塗布組成物、その調製方法及び
撥水性建築材料の製造方法に関し、塗布が容易で多孔性
基板への浸透が容易で、しかも揮発性有機化合物の含有
量が低く、撥水性の優れた組成物を提供することを目的
とする。 【構成】 連続相として水、及び非連続相として非揮発
性有機撥水性組成物の液滴を有する乳剤を含んでなる塗
布組成物であって、前記乳剤が乳剤安定化量の疎水性変
性ポリアクリル酸ポリマーを含有するものである塗布組
成物において、前記乳剤の粘度が約１００Cps 未満であ
りそして液滴の粒子サイズが約５０ミクロン未満である
塗布組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板を撥水性にするた
めの撥水性塗布組成物、及びかかる組成物の調製方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】撥水性塗布組成物又はシーラーは、一般
に低粘度、無色、浸透性液体である。これらの撥水性塗
布組成物の第１の機能は、前記組成物を施こそうとして
いる物質の細孔へ、液状の水が浸透するのを防止するこ
とである。これらの撥水性浸透性組成物は、各種の乾燥
状の多孔性基板、例えば、木、レンガ及びコンクリート
を防水するように調製されている。
【０００３】撥水性塗布組成物は典型的に非揮発性組成
物を含有する。この非揮発性組成物は活性撥水性成分を
含有する。これらの成分は、塗布組成物を施こし次いで
液状キャリアを蒸発させた後にも残留しそして処理基板
中に浸透する。非揮発性組成物に含まれる活性撥水性成
分としては各種材料を挙げることができる。これらの材
料としては各種のワックス、樹脂、アクリル、香料、保
恒剤及び表面張力改質化学品が挙げられる。
【０００４】典型的な撥水性塗布組成物に用いるキャリ
アは通常揮発性有機化合物（“ＶＯＣ”）であるので組
成物全体は有機性である。国家レベルでの大空品質条令
（the air quality laws) の強化のための合衆国政府に
よる最近の決定によれば、近い将来、すべての州が全国
に亘って低ＶＯＣ製品のみを販売できるようにする旨を
示している。このことは、消費者が許容しうる典型的撥
水性組成物の水基材同等物の開発に研究が向けられるの
に役立っている。消費者が許容しうる水基材撥水性塗布
組成物の開発のための研究はほんの僅かな期間しか進め
られていない。
【０００５】残念なことに、これらの組成物に用いられ
てきた慣用の界面活性剤は典型的には揮発性化合物では
なく、したがって、塗布した場合、水キャリアが蒸発後
にも残留する。これらの化合物の親水性部分は生成され
た塗布物中に残留し、そのため撥水性は大幅に低下す
る。従来の界面活性剤の使用に代わる１つの潜在的代替
物は最近開発された疎水性変性高分子量ポリアクリル酸
コポリマーである。これらの化合物は主に化粧品組成物
の増量剤として典型的に用いられている。しかしなが
ら、これらは水中油形乳剤の主な乳化剤としても作用す
ることができ、アマニ油、エポキシ樹脂及びアスファル
トのような組成物を乳化することができる（BFGoodrich
product bulletin "IS-9", CREATING EMULSIONS WITH
CARBOPOL 1600-SERIES POLYMERS;及びBFGoodrichに譲渡
された米国特許第４，９２３，９４０号及び第４，９６
６，２７４号が参考となる）。
【０００６】しかしながら、これらのポリマーは元々増
量剤であるので、これらのポリマーを従来の撥水性非揮
発性物質と共に用いると、極めて粘稠で、ＶＯＣ基材撥
水性組成物と同様の方法で施こすのが困難な塗布組成物
を生成することは驚くには当らない。加えるに、この高
粘性はこれらの組成物が多孔性基板中へ浸透するのを阻
害するので望ましくない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】容易に施こすことがで
きしかも多孔性基板に容易に浸透することができる水基
材撥水性塗布組成物に対するニーズが依然として存在す
る。同時に、これらの組成物から得られる塗布物は、従
来の界面活性剤を用いるこのタイプの組成物と異なり、
優れた撥水性を有するものでなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、木、コ
ンクリート及び組積造（これらに限らない）をはじめと
する多孔性基板を撥水性にする組成物を提供する。配合
物は伝統的な界面活性剤技法を用いない。本発明組成物
の撥水特性は、木、コンクリート及び組積造の防水につ
いての合衆国の仕様（federal specification)により特
定されている制定基準を超えるものである。加えるに、
組成物のＶＯＣ含有量を極めて低くすることができる。
【０００９】したがって、本発明によれば、連続相とし
て水及び非連続相として非揮発性有機撥水性組成物の液
滴を有する乳剤であって、前記乳剤が乳剤安定化量の疎
水性変性（hydrophobically modified) ポリアクリル酸
ポリマーを含有するものであって、前記乳剤の粘度が１
００Cps 未満でありそして液滴の粒子サイズが５０ミク
ロン未満である乳剤を提供する。
【００１０】前記のように、乳剤安定剤として、疎水性
変性ポリアクリル酸ポリマーを用いる従来の組成物は極
めて粘稠で、１０００Cps 通常はそれ以上であることが
多い。本発明による所望粘度及び粒子サイズを達成する
一方法は、高運動エネルギー、例えば、高剪断力を加え
る工程を初期乳剤が生成した後に用いることである。通
常生成する粘稠組成物は、低粒子サイズの特に有用な低
粘度乳剤に成功裏に転換できることは驚くべきことであ
る。生成物に関する前記の文献が、高剪断処理を具体的
に排除する教示をしている（“制御均質化は有効である
が、高剪断によれば乳剤は不安定なものになる”）の
で、前記の事実は特に驚くべきことである。低粘度の故
に、本発明組成物は塗布が容易であり；低粒子サイズの
故に、本発明組成物は多孔性基板中によく浸透し；加え
るに、優れた撥水性を有する塗布物を生成する。
【００１１】したがって、本発明の別の態様では、連続
相として水及び非連続相として非揮発性有機撥水性組成
物の液滴を有する乳剤であって、前記乳剤が乳剤安定量
の疎水性変性ポリアクリル酸ポリマーを含有する乳剤の
調製方法において、前記方法が、 ａ）液状非揮発性有機撥水性組成物を形成する工程； ｂ）乳剤安定化量の疎水性変性ポリアクリル酸ポリマー
の水溶液を形成する工程； ｃ）工程ｂ）において形成した前記の水溶液を中和する
工程； ｄ）工程ａ）からの組成物を工程ｂ）からの中和水溶液
と混合して乳剤を形成する工程；そして ｅ）工程ｄ）において形成した乳剤を、前記乳剤の粘度
が１００Cps 未満となりそして前記液滴の粒子サイズが
５０ミクロン未満となるまで、高運動エネルギー処理に
かける工程を含んでなる方法を提供する。
【００１２】
【実施態様】疎水性変性ポリアクリル酸ポリマー乳剤安
定剤については、例えば、米国特許第４，４２１，９０
２号、第３，９１５，９２１号、第４，５０９，９４９
号、第４，９２３，９４０号、第４，９９６，２７４号
及び第５，００４，５９８号に記載されている。これら
のポリマーは、大きな親水性部分（ポリアクリル酸部
分）及び小さい親油性部分（典型的に長い炭素鎖アクリ
ル酸エステルに由来する）を有する。これらのポリマー
は水に溶解することができる。塩基で中和するとゲル形
成がおこる。有用なポリマーは、Ｃａｒｂｏｐｏｌ（登
録商標）１３４２（アクリル酸と長鎖アルキルメタクリ
レートの共重合体）、１３８２（疎水性変性架橋アクリ
ル酸ポリマー）及び高分子量疎水性変性Ｃａｒｂｏｐｏ
ｌｓ（登録商標）、例えば、１６２１，１６２２，１６
２３及びＰｅｍｕｌａｎ（登録商標）ＴＲ１及びＴＲ２
（これらはＣａｒｂｏｐｏｌ（登録商標）１３８２に類
似している）として市販されており、すべてBFGoodrich
から入手可能である。同様の組成物、Ｒｈｅｏｌａｔｅ
（登録商標）５０００はRheox Inc.Heighstown N.J.か
ら入手可能である。
【００１３】好ましいものは、Ｃａｒｂｏｐｏｌ（登録
商標）１３４２及びＰｅｍｕｌａｎ（登録商標）ＴＲ２
である。これらの化合物は米国特許第４，５０９，９４
９号に記載されている。したがって、これは以下の成分
を含有するモノマー混合物から誘導されるポリマーであ
る： ａ）９５．９〜９８．８重量％の、アクリル酸、メタク
リル酸及びエタクリル酸からなる群より選ばれるオレフ
ィン系不飽和カルボン酸モノマー； ｂ）１〜３．５重量％の、式；
【００１４】
【化１】
【００１５】前記式中、Ｒは炭素数１０〜３０個のアル
キルラジカルであり、Ｒ1 は水素、メチル又はエチルで
ある、のアクリル酸エステル；並びに ｃ）０．１〜０．６重量％の、１分子当り１個より多く
のアルケニルエーテル基を含有する親多価アルコールの
重合性架橋性ポリアルケニルポリエステル（ここで親多
価アルコールは少くとも３個の炭素原子及び少くとも３
個の水酸基を含有する）。
【００１６】前記の１６２１化合物は、米国特許第４，
９２３，９４０号（分割米国特許第４，９９６，２７４
号）に記載されており、したがって、以下の成分を含有
するモノマー混合物から誘導されるポリマーである： ａ）少くとも８５重量％の、炭素原子数３〜５個のオレ
フィン系不飽和モノカルボン酸及びジカルボン酸並びに
それらの塩、好ましくはモノカルボン酸、それらの塩及
び無水物；及び ｂ）１５重量％までの、少くとも１個の末端ＣＨ2 ＝Ｃ
＜又はビニリデン基を含有するモノマー。
【００１７】炭素数３〜５個を含有するオレフィン系不
飽和モノカルボン酸及びジカルボン酸並びにそれらの塩
は、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸及びエタク
リル酸からなる基から選ばれ（ '９４９からのポリマー
との関連で前記と同じように）、そして少くとも１個の
末端ＣＨ2 ＝Ｃ＜又はビニリデン基を含有するモノマー
は、好ましくは、Ｒ基が１０〜３０個ではなくて１〜３
０個の炭素原子を有すること以外は前記のアクリル酸エ
ステルと同様である。これらのポリマーは、９５／５〜
１／９９の各重量比で有機溶剤及び炭化水素溶剤を含有
する反応媒体中で調製することを特徴とし、前記有機溶
剤は、８〜１５の範囲の溶解度パラメーターを有するケ
トン、エステル、エーテル及びアルコールから選択し、
前記炭化水素溶剤は炭素原子数４〜１２個を含有する脂
肪族及び環状脂肪族アルカン並びに炭素原子数７〜９個
の非ベンゼン芳香族から選択する。
【００１８】他のこのタイプの有用なポリマーは米国特
許第５，００４，５９８号に記載されている。これらの
ポリマーは、圧倒的量のカルボン酸（カルボキシル）モ
ノマー及びより少量の長鎖アクリレートエステルから誘
導される。カルボン酸モノマーの量は、５０〜９９重量
％、好ましくは８０〜９９重量％、特に９０〜９８重量
％の範囲であることができ、一方、アクリル酸エステル
の量は、１〜５０重量％、好ましくは１〜２０重量％、
特に２〜１０重量％の範囲であることができる。カルボ
ン酸モノマー及びアクリル酸エステルの量は、両成分の
合計重量に基づく。１種より多くのカルボン酸モノマー
及び１種より多くのアクリル酸エステルをモノマー装填
材料中に使用できることが理解される。
【００１９】変性ポリマーは、場合により、モノマー装
填材料中にカルボン酸モノマー及びアクリル酸エステル
の合計量に基づいて０．１〜４％、好ましくは０．２〜
１重量％の量の適切な架橋剤を包含せしめることにより
架橋することができる。架橋剤は、重合性ＣＨ2 ＝Ｃ＜
基及び少くとも１個の他の重合性基を含有し、その不飽
和結合が互いに非共役である重合性モノマーから選ぶ。
【００２０】共重合体の生成には、各々一定の比率の２
種類の必須モノマー成分を含有するモノマー混合物であ
って、一方は炭素原子数３〜６個のモノマー性オレフィ
ン系不飽和カルボン酸モノマーであり、他方は長鎖脂肪
族基を有するアクリル酸エステルである。場合により、
モノマー混合物には架橋性モノマーが含まれる。カルボ
ン酸の量が一般に大部分の比率を占める。好ましい態様
においては、２種類のモノマーの重量に基づいて、カル
ボン酸モノマーの量は８０〜９９％、特に９０〜９８重
量％であり、一方コモノマーの量は２０〜１％、特に１
０〜２重量％である。
【００２１】好ましいカルボン酸モノマーは、以下の一
般式のモノオレフィン系アクリル酸である：
【００２２】
【化２】
【００２３】前記式中、Ｒは、水素、ハロゲン、ヒドロ
キシル、ラクトン、ラクタム及びシアノゲン（−Ｃ＝
Ｎ）基、１価のアルキルラジカル、１価のアリールラジ
カル、１価のアラルキルラジカル、１価のアルカリール
（ａｌｋａｒｙｌ）ラジカル及び１価の環状脂肪族ラジ
カルからなる群より選ばれる置換基である。この群の中
で、アクリル酸それ自体は、一般に低コストであり、入
手が容易でありそして優れたポリマーを形成する能力を
有する故に最も好ましい。他の特に好ましいカルボン酸
モノマーは、無水マレイン酸である。
【００２４】長鎖脂肪族基を有する好ましいアクリル酸
エステルモノマーは、以下の式のアクリル酸の誘導体で
ある：
【００２５】
【化３】
【００２６】前記式中、Ｒ1 は、水素、メチル及びエチ
ル基から選ばれ、Ｒ2 は、炭素原子数８〜３０個のアル
キル基並びにオキシアルキレン及びカルボニルオキシア
ルキレン基から選ばれ、それらは特にオキシエチレン及
びカルボニルオキシエチレン基である。代表的な高級ア
ルキルアクリル酸エステルはデシルアクリレート、ラウ
リルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベヘニル
アクリレート及びメリシルアクリレート、及びその対応
するメタクリレート類である。
【００２７】本発明組成物中の非揮発性有機撥水性組成
物は従来のものである。それ自身が液体である組成物
（例えば、アマニ油）を用いることができる。加える
に、通常固体状である組成物を有機溶剤に溶解して、水
との乳剤を形成するのに必要な液体を形成することがで
きる。明らかに、有機溶剤の量は、従来のＶＯＣ基材組
成物における量より極めてはるかに少量となるであろ
う。本発明組成物はなお有意に減じた含有量のＶＯＣを
有するであろう。
【００２８】非揮発性有機撥水性組成物は天然の及び合
成のワックス類を包含することができる。有用なワック
スは、パラフィンワックス、微結晶性ワックス、鉱物性
ワックス、植物性ワックス、動物性ワックス、炭化水素
ワックス、有機金属性ワックス、例えば、ステアリン酸
アルミニウム、ステアリン酸亜鉛及びモノステアリン酸
ポリオキソアルミニウム、水素化オイルワックス、塩素
化ワックス、及びこのようなワックスの混合物からなる
群より選ぶことができる。パラフィンワックスが最も好
ましい。
【００２９】パラフィンワックスは、一般にＣ18Ｈ38〜
Ｃ32Ｈ66の範囲の１４種類の異なる直鎖及び分枝鎖炭化
水素を含有し、２７℃ないし７０℃（８０°Ｆないし１
５８°Ｆ）で固化する。本発明によれば、撥水性が長期
に亘って保たれるためには、好ましいパラフィンワック
スは、５０°〜７０℃、更に好ましくは５５℃〜６５℃
の範囲の融点を有する。
【００３０】非揮発性有機撥水性組成物はまた不活性疎
水性充填剤として炭化水素樹脂を包含して、ワックス又
は他の成分用の追加の固体状基材及びバインダーを有す
る塗布組成物を得ることもできる。このような炭化水素
樹脂により長期耐久性のある塗布組成物が得られる。本
発明に用いることができる炭化水素樹脂としては、芳香
族炭化水素樹脂、脂肪族樹脂及びそれらの混合物を挙げ
ることができる。典型的な芳香族樹脂としては、インデ
ン、スチレン、メチリンデン及びメチルスチレンが挙げ
られる。典型的脂肪族樹脂としてはシス−及びトランス
−ピペリレンが挙げられる。ポリイソブチレン、高粘性
炭化水素を充填剤として用いて、本発明組成物から調製
される塗布物に長期間の耐久性及び柔軟性を付与するこ
とができる。好ましい炭化水素樹脂としては、１４０℃
の滴点を有する水素化Ｃ５炭化水素樹脂が挙げられる。
Ｃ５炭化水素樹脂は市販の周知組成物である。好ましい
Ｃ５樹脂は、Exxon Chemicalから入手可能のＥｓｃａｒ
ｅｚ（登録商標）５３４０である。他の有用なＣ５樹脂
としてはEastman Chemical CompanyのＥａｓｔｏｔａｃ
（登録商標）樹脂及びＮｅｖｉｌｌｅのＮｅｖｒｅｚ
（登録商標）樹脂が挙げられる。炭化水素樹脂の混合物
もまた有用である。特に好ましいものは、水素化Ｃ５樹
脂及びポリイソブチレンの混合物である。
【００３１】非揮発性有機撥水性組成物には、他の組成
物、例えば、シリコーン樹脂（例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ
Ｆｌｕｉｄ ２００）、フルオロアルキル樹脂、例え
ば、Ｄｕｐｏｎｔ Ｚｏｎｙｌ（登録商標）ＰＨＳ、長
油アルキド及び中油アルキドをはじめとするアルキド及
び乾性油、例えばアマニ油及びキリ油を用いることがで
きる。
【００３２】非揮発性有機撥水性組成物としては、また
保恒剤、例えば、３−ヨード−２−プロペニルブチルカ
ルバメート（Troy Chemical CoからＰｏｌｙｐｈｙｓｅ
（登録商標）Ｐ１００として市販されている）、銅ナタ
ネート、亜鉛ナタネート、クロロタラニル（テトラクロ
ロイソフタロニトリル）及び２−（チオシアノメチルチ
オ）ベンゾチアゾールが挙げられる。有用な保恒剤とし
ては、例えば、カビに対する塗布組成物の保恒が可能と
なる前記のもの、並びに塗布するまで容器中の組成物を
保護するような細菌発育抑制性保恒剤が挙げられる。特
に有用な細菌発育抑制性保恒剤は、Ｎｕｏｓｅｐｔ（登
録商標）９５としてHuls America Inc.から市販されて
いる二環式オキサゾリジン溶液である。この組成物はま
た疎水性変性ポリアクリル酸ポリマーの中和機能も有す
る。
【００３３】香料、例えば、パイン油、ベンゾアルデヒ
ド及びレモン油もまた非揮発性有機撥水性組成物中に包
含することができる。前述のように、非揮発性有機撥水
性組成物は、乳剤の形成が可能なように少量の揮発性有
機溶剤を必要とすることもある。有用な揮発性有機溶剤
は、ミネラルスピリット、鉱油、ナフサ、石油蒸留物、
例えば、Ｓｔｏｄｄａｒｄの溶剤、及びエステルアルコ
ール、例えば、Eastman Chemical Companyから市販され
ているＴｅｘａｎｏｌ（登録商標）である。溶剤の混合
物もまた使用できる。最も好ましい溶剤はナフサ及びミ
ネラルスピリットである。
【００３４】表面張力改質剤を塗布性を改良するのに本
発明の撥水性塗布組成物中に包含せしめることができ
る。これらの物質は、組成物の表面張力を低下させるの
で組成物は基板を“湿潤”させそれにより塗布処理を容
易にする。典型的な表面張力改質剤は表面活性剤様物質
であるが、これらの物質は、塗布基板の撥水性に重大な
影響を与える程の量を本発明組成物中に使用することは
ない。有用な表面張力改質剤としては、商標名Ｓｕｒｆ
ｙｎｏｌ（登録商標）１０４及びＳｕｒｆｙｎｏｌ（登
録商標）ＴＧの下にAir Products and Chemicals Inc.,
Allentown PAから市販されているものが挙げられる。こ
れらの表面張力改質剤の主要成分は、２，４，７，９−
テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールである。
他の表面張力改質剤及びそれら改質剤の混合物もまた使
用できる。
【００３５】本発明組成物は、慣用の顔料及び他の着色
剤を包含することもできる。有用な顔料としては赤色酸
化鉄、黄色酸化鉄及び褐色酸化鉄が挙げられる。これら
の顔料及び着色剤は通常量存在する。本発明によれば、
組成物の粘度は１００Cps 未満、好ましくは５ないし１
００Cps 、更に好ましくは１５〜２０Cps である。粘度
は通常の方法で測定する。具体的には、Brookfield Vis
cometer Model DV-II を用いて粘度を測定することがで
きる。この方法では、構成部材が、組成物中を回転する
のに要するトルクを測定して粘度特性と関連づける。組
成物中を回転する構成部材は、好ましくは、１００RPM
の回転スピードのＵＬアダプターを用いるスピンドル＃
００である。本発明組成物の粘度は高度に温度依存性で
はないが、測定は室温で行うのが好ましい。
【００３６】同様に、乳剤の液滴の粒子サイズは、通常
の方法で測定することができる。粒子サイズは、好まし
くは、Leeds and Northrop FRA Analyzer を 用いて測
定する。本発明によれば、粒子サイズは５０ミクロン未
満、更に好ましくは０．５ないし５０ミクロンである。
粒子サイズとは、平均容量粒子直径を意味する。本発明
組成物は、先ず第１に比較的高粘度の、この一般タイプ
の慣用乳剤を形成することにより調製する。例えば、非
揮発性有機撥水性組成物は、先ず第１に液状組成物であ
るように形成する。この油相の成分を必要に応じて、有
機溶剤、例えば、石油蒸留物溶剤に溶解する。この組成
物を、例えば、９３℃（２００°Ｆ）まで加熱してこれ
ら成分の溶解を容易にすることができる。別の容器で、
水と疎水性変性ポリアクリル酸ポリマーを、乳剤が水に
溶解するまで一緒に撹拌する。この水混合物を、塩基、
典型的にアミン、好ましくはアンモニアを用いて中和す
る。「中和」とは、組成物のpHを５ないし８に調整する
ことを意味する。（この工程前のpHは典型的に３ないし
４である）。この混合物は薄い低粘度から中和後には濃
い粘度となる。非揮発性有機撥水性組成物を次に水混合
物に添加すると、乳白色乳剤が直ちに形成する。この乳
白色乳剤を必要に応じて激しく撹拌して乳剤形成を容易
にする。最後の成分、表面張力改質剤を必要に応じて添
加して、基板を湿潤させるように生成物の表面張力を低
下させる。
【００３７】本発明方法の好ましい実施態様では、この
ようにして形成された乳剤全体を次工程に先立ち所定温
度にする。この乳剤を、液状非揮発性有機撥水性組成物
が十分に溶解し均一になるような温度にすると、最終組
成物の安定性は改良されるであろうことが判明してい
る。この温度を決定してから、非揮発性有機撥水性組成
物の分析により乳剤を調製する。非揮発性有機撥水性組
成物の温度を、非揮発性有機撥水性組成物が目視上明澄
になるような温度まで上昇させる。このようにして、す
べての成分が均一溶液になる。この温度は第１の時点で
非揮発性有機撥水性組成物を溶解するのに用いた温度に
匹敵するであろう。しかしながら、いったん溶解してい
るので成分はより低温で溶液中に留まる傾向があるの
で、この温度はいく分低くなるであろう。
【００３８】前述のように、直前に検討した、場合によ
り行われる温度調整の例外はあるが、この方法は、前記
乳化剤を用いる乳剤を形成するための通常の方法であ
り、この方法によれば、粘度が極めて高く、粒子サイズ
が大きい組成物が得られることになる。我々は、高圧ホ
モジナイザー、微細流動化装置、超音波発生器及びコロ
イドミルのような装置での後続処理により粒子サイズ及
び粘度が低下し、本発明組成物の性能が改良されるとの
知見を得た。撹拌、キャビテーション、剪断及びある場
合には衝突又は脱圧縮による運動エネルギー放散に依っ
て乳化を達成することは一般に許容されている。かかる
メカニズムについての詳しい実験はEnsyclopedia of Em
ulsion Technology 、第１巻、57〜127 頁、“Formatio
n of Emulsions", P.Walstra(Marcel Dekker,NY,1983)
に記載されている。
【００３９】以下は、有用な範囲の操作のための高運動
エネルギー装置の例である： １．ホモジナイザー／微細流動化装置 これらは、高圧（７０〜１４００kg／cm2 ；１，０００
〜２０，０００psig）の下で液体をポンプで汲み上げ、
次に狹い開口又はスリット（０．０１〜１mm）を通過さ
せることができる装置である。ポテンシャルエネルギー
は、液体が高速（１００〜１，０００ｍ／秒）まで加速
されるにつれて運動エネルギーに転換する。この運動エ
ネルギーは、バルブを通過する際に熱に放散され、この
短い時間（０．０１〜１ｍ秒）内に、撹拌、キャビテー
ション、剪断により粒子サイズが減少し、粘度が低下す
る。１０3 〜１０14Ｗ／ｍ3 のエネルギー濃度が達成可
能である。ホモジナイザーの例としては、APV Homogeni
zers,500 Research Dr.Wilmigton MA 01887 により製造
されるＧａｕｌｉｎホモジナイザー又はＲａｎｎｉｅホ
モジナイザーが挙げられる。微細液状化装置は "Appara
tus for Forming Emulsions"の表題の米国特許第４，５
３３，２５４号に記載されており、Microfluidics Corp
oration,90 Oak St.Newton,MA 02164 から市販されてい
る。 ２．超音波発生装置 これらは、電気エネルギーを、超音波（６〜４０KHz)の
形の機械的振動に変換することができる装置であり、撥
水性組成物を乳化するのに用いることができる。例とし
て、Model 350 "Sonifier", Branson Ultrasonics Corp
orations,EagleRd.,Danbury CT 06810 製が挙げられ
る。 ３．コロイドミル 高剪断速度（１０3 〜１０7 Ｌ／秒）を発生させること
ができる狹いギャップもしくはスリット（０．０１〜１
mm）を利用する各種の回転子／固定子装置の任意のもの
を用いて組成物を乳化することができる。剪断に加えて
撹拌を与えるためのブレードを備えたなめらかなもしく
は粗い回転子を使用することもできる。Krupp AG（ドイ
ツ）製のKrupp Industrie Technik S-10が例として挙げ
られる。
【００４０】好ましい態様において、最終乳剤は、最初
に疎水性変性ポリアクリル酸ポリマーの水溶液を高運動
エネルギー処理に付し、続いて非揮発性有機撥水性組成
物を単に混合することにより調製する。この処理によ
り、粘度が良好（１０〜１００cp) であるが、３ミクロ
ンの小さい粒子サイズを有する最終生成物が得られる。
この方法は、最終生成物の粘度が、粒子サイズに幾分左
右されないことがあるという利点を有する。
【００４１】別の好ましい実施態様では、前記の生成物
自身を高運動エネルギー処理を用いて更に処理して最終
生成物を調製する。この方法によれば、更に粒子サイズ
の小さい、典型的に０．５ミクロンの小さい粒子サイズ
の生成物が得られる。水相を予備処理にかけると、所望
粘度を保持しながら、油相をより高濃度にすることが可
能である。
【００４２】さらに別の利点は、低粘度中間生成物を低
圧装置で処理し、その結果低コストで生産量を高くする
ことができる。表面張力改質剤は、本方法の各種工程で
添加することができる。先に述べたように、初期水中油
形乳剤の初期形成後に添加することができる。この時点
は、本方法において表面張力改質剤を添加するための好
ましい時点である。直前に述べたように、初期乳剤を高
運動エネルギーで処理した後に表面張力改質剤を添加す
ることもできる。疎水性変性ポリアクリル酸ポリマーを
添加する前に表面張力改質剤を添加するとその結果が劣
ったものになることは興味深いことである。このこと
は、疎水変性ポリアクリル酸ポリマーが通常の界面活性
剤とは異なる方法で作用する証拠である。
【００４３】本発明組成物の予期せざる利点は、本発明
組成物が乳白色を有することである。乳白色は、塗布の
際の可視性の故に有用である。使用者は、すでに塗布さ
れているものを視ることができる。しかしながら、乾燥
すると、乳白色は当然のことながら着色剤を組成物に添
加しないならば、明澄平滑な塗布物となる。本発明の塗
布組成物の主要部は水である。典型的に、水は、最終生
成物の組成物の２０〜９５重量％、好ましくは６０〜９
０重量％、最も好ましくは７５〜８５重量％を占める。
【００４４】非揮発性有機撥水性組成物（揮発性溶剤が
必要である場合も含めて）は典型的に組成物の５〜８０
重量％を占める。非揮発性有機撥水性組成物（必要な揮
発性溶剤も含めて）の個々の成分は大巾に変動すること
ができる。以下の表に、全組成物に対する重量％で表し
た有効かつ好ましい範囲を示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】好ましい炭化水素樹脂は、Ｃ５水素化炭化
水素樹脂及びポリイソブチレンの混合物である。Ｃ５樹
脂は、好ましくは全組成物に対して４〜６重量％、ポリ
イソブチレンは全組成物に対して１〜４重量％の量存在
する。本発明組成物は、乳剤安定化量の疎水変性ポリア
クリル酸ポリマーを含有する。正確な量は、非揮発性有
機撥水組成物の量に依存し、典型的に組成物の０．０１
〜５重量％であり、好ましい範囲は０．０５〜３重量％
であり、最も好ましくは０．０５〜２．０重量％であ
る。これらの重量％には、疎水変性ポリアクリル酸ポリ
マーを水中でゲル形成させるのに十分な量存在する中和
化合物は含まない。この量は、典型的に全組成物の０．
０５〜５重量％であり、好ましい範囲は０．１ないし４
重量％である。
【００４７】ある実施態様において、本発明組成物は、
初期乳剤形成後、又は所望粘度及び粒子サイズが得られ
た後の最終処理時点で添加される表面張力改質剤を含
む。表面張力改質剤は組成物中に０．０５〜１重量％、
好ましくは０．１ないし０．３重量％存在することがで
きる。好ましい方法において、濃縮初期乳剤（最終生成
物に対して）を調製し；この濃縮物を次に高運動エネル
ギー処理に付し；次いで最終工程でこの生成物を最終濃
度まで希釈する。この方法によれば、粒子サイズを小さ
くしそして生産性を上げることができる。６０％の水、
４０％の非揮発性有機撥水性組成物の組成物を処理にか
け、次いで得られた組成物を希釈して８０％の水及び２
０％の非揮発性有機撥水性組成物とする。平均粒子サイ
ズ０．５ミクロンがこの方法により容易に達成すること
ができる。
【００４８】本発明の撥水性組成物は、任意の基板、特
に建築材料に塗布することができる。この塗布組成物を
塗布できる建築材料としては、木材、レンガ、組積造、
コンクリート、タイル及び塗壁材料が挙げられる。本明
細書で用いられる用語“組積造”とは、無機基板、特に
建造組成物を意味し、構造材料、例えば、普通のレン
ガ、舗装用レンガ、化粧レンガ、ドレインタイル、中空
ブロック、テラコッタ、導管、屋根タイル、送気管ライ
ニング、セメント、例えば、ポルトランドセメント、焼
成石膏生成物、すなわち成形建造プラスタ及び塗壁材
料、マグネシアセメント、絶縁生成物、例えば、電気絶
縁体及び熱絶縁体（珪藻土）が挙げられるがこれらに限
定されない。
【００４９】本発明の塗布組成物は、有機溶剤基材塗布
組成物及び水基材塗布組成物を塗布するのに用いられて
いた方法により処理されるべき基板に塗布することがで
きる。かかる方法としてはブラシ塗布、もしくはローラ
ー塗布、流し塗布（ｆｌｏｏｄ ｃｏａｔｉｎｇ）又は
浸漬塗布が挙げられる。これらの組成物の有利な粘性の
故に、噴霧することもできる。
【００５０】以下の例は、本発明を更に理解するために
示すものである。例 以下は、本発明による典型的な調製方法である（以下の
詳細な説明は、第Ｉ表の組成物５の調製について説明す
るものである）。水溶液は、Ｃａｒｂｏｐｏｌ（登録商
標）１３４２を温水（３０〜５０℃；９０〜１２０°
Ｆ）に、Ｃｏｗｌｅｓ混合ブレードを用いて２０００〜
４０００RPM で作用をかける位置を変動させそして分散
させることにより調製した。粒子又は塊がないようにす
べてのＣａｒｂｏｐｏｌ（登録商標）を水に溶解するま
で溶液を混合した。制菌保恒剤、Ｎｕｏｓｅｐｔ（登録
商標）９５を徐々に添加した。Ｎｕｏｓｅｐｔ（登録商
標）９５保恒剤は溶液を中和し、溶液はその性質が幾分
粘稠かつ糸曳き状になった。（３７．８℃（１００°
Ｆ）でブルックフィールド粘度＝１０，０００Cps （＃
３スピンドル＠２．５RPM ）及び２，０００Cps（＃３
スピンドル＠５０RPM ））。
【００５１】非揮発性有機撥水性組成物は、パラフィン
ワックス、十分に水素化したＣ５炭化水素樹脂、ポリイ
ソブチレン及びパイン油を石油蒸留物溶剤に溶解するこ
とにより調製した。前記水溶液を、非揮発性有機撥水性
組成物と激しく撹拌すると、粒子サイズ約８〜１０ミク
ロンの有機液滴及び粘度約８００〜１，０００Cps の乳
剤が生じる。表面張力改質剤（Ｓｕｒｆｙｎｏｌ（登録
商標）ＴＧ）を次に乳剤に添加した。
【００５２】この乳剤を、次に約９，０００psi ±２，
０００の圧力で作動する微細流動化装置で処理した。そ
の結果、粒子サイズ約１ミクロン及び粘度約１０〜３０
Cpsの安定な乳剤が得られた。この塗布組成物の撥水性
を、各種基板にこの組成物を塗布しそして米国合衆国の
以下の仕様に従って試験した。 Ａ．コンクリートレンガを基板として用い、その基板を
試験前７日間乾燥させた以外は、合衆国の仕様ＳＳ−Ｗ
−１１０ＣのＰａｒ．３．５，Ｐａｒ．４．３．２に概
説されている組積造の撥水性についての要件。この試験
では、コンクリートレンガを水に２４時間浸漬し、次に
水吸収％を測定するために秤量した。このレンガを再乾
燥し、次に１０秒間塗布組成物中に浸漬した。レンガを
７日間乾燥した後、レンガを７２時間浸漬した。 Ｂ．合衆国の仕様ＴＴ−Ｗ−５７２ＢのＰａｒ．３．
７，Ｐａｒ．４．３．４に概説されている木材の撥水性
についての要件。この試験では、マッチさせたパインウ
ェファーを塗布組成物中に３０秒間浸漬し、次に７日間
乾燥させた。これらのウェーハを、マイクロメーターを
備えた測定器中に置き、次いで水中に３０分間配置し
た。膨潤量を、水に浸漬した後のウェーハの厚さをウェ
ーハのもとの質さと比較することにより算出した。
【００５３】同様にして、数種類の他の組成物を調製し
て試験した。本発明組成物を５種類（１〜５）及び初期
微細液状化処理後に本発明の粘度要件を満さなかった比
較組成物（６Ｃ）を調製した。組成物を第Ｉ表及び第Ｉ
Ａに示し、試験結果を第II表に示した。すべての量は、
最終組成物に基づく重量％で示してある。
【００５４】
【表２】
【００５５】
【表３】
【００５６】
【表４】
【００５７】
【表５】
【００５８】第II表の結果からわかるように、すべての
例は微細液状化（ＭＦ）の後に撥水性が増加することを
示している。いくつかの疎水性化学品は他のものより本
来より良好な撥水性を有し、すべてが合衆国の仕様を満
すことはないであろう。しかしながら、粘度及び粒子サ
イズが低下すると、すべてより良好な性能を示す。した
がって、本発明の組成物は優れた撥水性特性を示した。
加えるに、低粘度の故に、これらの組成物は塗布しやす
かった。例えば、組成物６Ｃ（比較例）は、４４２Cps
以上の粘度を有する。このような組成物は、ポンプアッ
プ低圧噴霧器を用いて噴霧するのは不可能ではないまで
も困難であろう。
【００５９】濃縮物を用いる例 水以外のすべての成分の濃度を２倍にし、それに従って
水を減量した以外は、組成物５の成分を用いて前記方法
を繰り返した。したがって、この組成物は約６０％の
水、４０％の非揮発性有機撥水性組成物を含有した。こ
の組成物を約４５℃まで加熱し、次いで１４，５００ps
ig（約１０００バール）でホモジナイザーを通過させ
た。次に、この組成物を水で１：１に希釈してほぼ前記
組成物５の組成を有する組成物とした。
【００６０】平均粒子サイズは約０．７ミクロンであ
り、粘度は約３０cpであった。この組成物について、約
２月間時間の関数としての粒子サイズを測定することに
より安定性を試験したが、実質的な変化はなかった。ま
た、２月間の試験の間中目視できるような相分離は認め
られなかった。
【００６１】
【発明の効果】本発明によれば、連続相として水及び非
連続相として非揮発性有機撥水性組成物の液滴を有する
乳剤を含む乳剤であって、前記乳剤が乳剤安定量の疎水
性変性ポリアクリル酸ポリマーを含有するものである乳
剤において、前記乳剤の粘度が約１００Cps 未満であり
そして液滴の粒子サイズが５０ミクロン未満である乳剤
が得られる。この組成物は、揮発性有機化合物が低く、
その上塗布乾燥後の撥水特性が優れている。
フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー イー．ジー．パウエル アメリカ合衆国，テネシー 37617，ブロ ウントビル，レスター ドライブ 212

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連続相として水及び非連続相として非揮
    発性有機撥水性組成物の液滴を有する乳剤を含んでなる
    塗布組成物であって、前記乳剤が乳剤安定化量の疎水性
    変性ポリアクリル酸ポリマーを含有するものである塗布
    組成物において、前記乳剤の粘度が約１００Cps 未満で
    ありそして液滴の粒子サイズが約５０ミクロン未満であ
    る塗布組成物。
  2. 【請求項２】 連続相として水及び非連続相として非揮
    発性有機撥水性組成物の液滴を有する乳剤の調製方法で
    あって、前記乳剤が乳剤安定化量の疎水性変性ポリアク
    リル酸ポリマーを含有するものである調製方法におい
    て、前記方法が、 ａ）液状非揮発性有機撥水性組成物を形成する工程； ｂ）乳剤安定化量の疎水性変性ポリアクリル酸ポリマー
    の水溶液を形成する工程； ｃ）工程ｂ）において形成した前記の水溶液を中和する
    工程； ｄ）工程ａ）からの組成物を工程ｂ）からの中和水溶液
    と混合して乳剤を形成する工程；そして ｅ）工程ｄ）において形成した乳剤を、前記乳剤の粘度
    が約１００Cps 未満となりそして前記液滴の粒子サイズ
    が約５０ミクロン未満となるまで、高運動エネルギー処
    理にかける工程を含んでなる方法。
  3. 【請求項３】 建築材料を撥水性にする方法であって、
    前記方法が、 ａ）建築材料に請求項１記載の組成物を塗布する工程；
    そして ｂ）水連続相を蒸発させる工程、 を含んでなる方法。
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