可塑性防水材料的製作方法
2023-05-24 22:27:01 1
專利名稱：可塑性防水材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可塑性防水材料，具體地說，涉及一種具有高防水性、經時穩定性、自行密封性、熱穩定性及所謂粘土狀可塑性，且作業效率良好，可作為防水工程、修補等用之水膨潤性防水材料。
以往土木工程、建築物的地下構造部分在混凝土接縫處、施工工程之連接處等均用瀝青系、橡膠系、樹脂系密封劑，以防止接合部位漏水。其他亦有用水泥類、蒙脫石類製品作為防水材料的。在蒙脫石類製品方面，使用具有吸水膨脹性的膨潤土製品已為眾所周知。例如將膨潤土直接以粉末或粒狀物的狀態施工使用，或將膨潤土粉末或粒狀物摻合在瓦楞紙或無紡布中製成防水板或防水片來使用。然而，這些已知密封劑在施工性及長時間保持防水效果兩方面皆無法達到。
以往的有機系防水材料，亦即瀝青系、橡膠系、樹脂系等密封劑會因放置環境之溫度變化而硬化，或因土中細菌的分解等因素而導致防水功能隨時間增長而降低，其材質難以保持初期的防水效果。再者，施工後需要保養之防水材料方面，由於從施工完成至完全乾燥需要一定時間，故施工時及施工後的氣候影響也成問題，作業上有種種的限制。此外，瀝青系、橡膠系、膨脂系、水泥系的防水材料均無自行密封性。
另一方面，由粉末或粒狀膨潤土所製成的蒙脫石系防水材料雖然在防水性、長期穩定性方面很優異，並且具有吸水膨脹自行密封性，但存在施工性差的問題。此外，以往亦有含有膨潤土、使用凝膠化劑且製成油灰狀的防水材料的專利申請(特開昭55—42291號)然而，此種防水材料在100℃左右的溫度下要變成液狀，或者即使不液化，其稠度也顯著升高，而且熱穩定性差。
本發明的目的在於提供一種具有高度防水性、長期穩定性、自行密封性，同時熱穩定性優異，而且具備粘土狀可塑性，能夠可逆地成形，施工性亦優良的防水材料。
發明人等針對上述課題進行各種研究之結果，發現可利用一定量的脂肪酸與大致相當量的金屬氫氧化物或氧化物在油中反應，使之凝膠化而製得凝膠化基油(反應凝膠)，並用10—60重量％之凝膠化基油與40—90重量％具有水膨潤性的粘土相配合，從而獲得具有高度防水性、長期穩定性、自行密封性及熱穩定性的防水材料，而且該防水材料呈油灰(putty)狀，能夠可逆地形成所希望之形狀，且容易維持此種形狀，施工性方面也很優異。本發明正是基於這種發現而完成的。
也就是說，本發明提供了下列可塑性防水材料系列(1)一種可塑性防水材料，其特徵是由(i)凝膠化基油10—60重量％及(ii)至少一種選自具有水膨潤性的天然或合成粘土礦物40—90重量％所組成，而上述凝膠化基油是由對於100重量份之油而言，其量為10—100重量份的脂肪酸以及為了將此脂肪酸製成金屬鹽，所需要的足夠量的金屬氫氧化物或氧化物相混合，並使該混合物進行凝膠化反應而製得。
(2)上述(1)項記載的可塑性防水材料，其中所述的油為礦勿油。
(3)上述(1)項記載的可塑性防水材料，其中所述的脂肪酸為高級脂肪酸。
(4)上述(3)項記載的可塑性防水材料，其中所述的脂肪酸為月桂酸、硬脂酸、棕櫚酸、油酸或蓖麻油酸酸。
(5)上述(1)項記載的可塑性防水材料，其中所述的金屬氫氧物為氫氧化鈣。
(6)上述(1)項記載的可塑性防水材料，其中所述的具有水膨潤性的粘土礦物為至少一種選自蒙脫石系粘土及膨潤性雲母的粘土。
(7)上述(6)項記載的可塑性防水材料，其中所述的具有水膨潤性的粘土礦物為膨潤土。
(8)一種複合防水材料，其特徵在於，它是通過在具有吸水性及熱穩定性的可塑性防水材料的表面上設置水溶性皮膜而形成的。
(9)上述(8)項記載的複合防水材料，其中所述的可塑性防水材料為上述(1)項記載的可塑性防水材料。
以下詳細說明本發明。
在本發明的防水材料中，使用至少1種選自具有膨潤性的天然或合成粘土礦物的粘土。這些粘土可以使用由未改性的物質經過改性後而成為親油性的粘土，以選自膨潤土、鋰蒙脫石等蒙脫石系粘土及膨潤性雲母中至少一種為佳，其中，膨潤土由於是一種產自天然的的無機系粘土，故安全性優異，且不會有被土中微生物分解之情況，因此，得以長久保持防水效果，是一種特別理想的粘土礦物。在本發明的防水材料中可以單獨使用一種或二種以上選自上述粘土礦物的粘土。在本發明的防水材料中，上述粘土的用量為40—90重量％，而以50—80重量％為佳，60—75重量％更佳。由於使用上述的粘土，從而使得該防水材料具有親水性。
本發明的防水材料是將上述粘土與凝膠化基油按照規定量調配而得，該凝膠化基油是通過使油、脂肪酸及金屬的氫氧化物或氧化物與脂肪酸及鹼土類金屬的氫氧化物或氧化物反應而使之凝膠化而製得的組合物。
所使用之油可為選自礦物油、天然或合成的芳香族烴系油、及天然或合成的脂肪族烴系油所組成的物組中至少一種，其中以礦物油為佳，作為較佳的具體例有，例如芳香族系礦物油。由於礦物油不易被微生物分解，故可通過添加礦油而使防水材料具備長期穩定性。
作為脂肪酸，已知的各種脂肪酸均可使用，但以高級脂肪酸，例如1分子中具有大約10—40個碳原子的飽和或不飽和脂肪酸為佳，具體的例子有月桂酸、硬脂酸、棕櫚酸、油酸、蓖麻油酸等。其中，以大約1分子中具有10—30個碳原子的飽和脂肪酸更佳，特別理想的為月桂酸、硬脂酸及棕櫚酸。
在本發明中，將金屬(以鹼土類金屬較理想)的氫氧化物或氧化物與上述脂肪酸一起加入油中，經與脂肪酸反應而製得膠化基油。此反應通常可在加熱下進行，反應溫度並無特別限制，但以70℃以上為佳，90℃以上更佳。反應時間亦無特別限制，只要能使凝膠化作用充分進行即可。
在本發明中所用的金屬氫氧化物或氧化物的具體例子有氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁等，其中以氫氧化鈣、氫氧化鋁為佳，而以氫氧化鈣特佳。
在本發明的防水材料中，上述凝膠化基油的配合量佔10—60重量％，但以20—50重量％為佳，25—40重量％更佳。
膠化基油中的油與脂肪酸之比例為相對於100重量份油，脂肪酸通常使用10—100重量份，25—80重量份較佳，40—65重量份更佳。另外，金屬氫氧化物或氧化物的使用量並無特別限定，只要按脂肪酸製成金屬鹽所需的足夠量即可。通常，是將金屬氫氧化物或氧化物按照化學計量方式和脂肪酸使用，但脂肪酸與金屬氫氧化物或氧化物之一方較多一方較少也是可以的。具體地說，金屬氫氧化物或氧化物的使用量，按照換算為金屬的量，相對於脂肪酸以0.5—2當量為佳，更佳則為0.8—1.5當量。本發明的防水材料因使用油而具有親油性，又因使用脂肪酸與金屬氫氧化物或氧化物而具備可塑性。
本發明的防水材料是一種由凝膠化基油與粘土混煉而製成具有所謂粘土狀可塑性的油灰狀物。因此，施工時容易成形為所希望之形狀，形狀之維持亦容易，是一種作業性良好的防水材料。
本發明的防水材料使用於混凝土接縫處、連接處、補修部位等時，不但可以阻止水之滲入，又可吸收水而發生膨脹。防水材料中由於油的存在，即使在膨潤土等粘土所吸收的水多於需要量時，也不會使粘土的不透水層流出外部。因此，將本發明的防水材料連續地施用於接縫處、連接處、修補部位等周圍而形成的不透水層能使水長時間地完全阻隔於接縫處、連接處之外。而且，本發明的防水材料在熱穩定性方面也很優異。
此外，本發明亦可在可塑性防水材料的表面上設置水溶性物質的皮膜而構成複合防水材料。該複合防水材料無損於其可塑性，而能形成易於使用之形狀，而且只要用水潤溼，即可在防水材料之間或防水材料與基礎物質之間相互粘接，是一種優良的防水材料。
本發明的可塑性防水材料可以根據防水部位的形狀及處理、運搬上的方便而成形為適當形狀，並在其表面設置水溶性物質的皮膜以獲得上述複合防水材料。此種複合防水材料的大小、形狀並無特別限制，可以適當選擇角柱形、圓柱形等容易處理使用的形狀。
上述水溶性物質可以使用天然、合成、半合成的水溶性高分子材料，例如羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥甲基乙基纖維素、甲基纖維素、纖維素乙酸酯酞酸酯、羥丙基甲基纖維素酞酸酯、瓜耳樹膠、低蓖麻豆樹膠(Low castor beangum)、明膠、黃蓍膠、瓊脂、澱粉、聚乙烯醇、聚乙烯基乙縮醛、二乙氨基乙酸酯、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯共聚物、褐藻酸鈉、聚丙烯酸鈉、丙烯酸鈉/甲基丙烯酸鈉共聚物、丙烯酸鈉/馬來酸鈉共聚物、乙酸乙烯酯/馬來酸酐鈉共聚物、聚環氧乙烷、聚丙烯醯胺系高分子等，其中以聚乙烯醇、甲基纖維素、聚乙烯基乙縮醛為佳。
以這類水溶性物質的薄膜被覆於可塑性防水材料表面或在可塑性防水材料表面塗布水溶性物質的溶液並使之乾燥後，即可形成水溶性物質之皮膜。皮膜之厚度以既不會損害於其內部之可塑性，同時在接觸到水時，該水溶性皮膜即會溶化，從而使內部可塑性防水材料吸收水分而膨脹，而且表面不會形成水糊狀，可以形成容易處理使用的形狀為準，通常此厚度為5—100μm，但以20—50μm較佳。若以厚度10—80μm，優選20—45μm的聚乙烯醇薄膜被覆本發明的可塑性防水材料則特別理想。
前述複合防水材料由於以水溶性物質被覆在可塑性防水材料的表面上，故在運送、施工時，既可以保持可塑性防水材料的固有特性，同時其表面又不會形成糊水狀。施工後，接觸到漏水時，水溶性皮膜被溶化，內部的防水材料即能吸收漏水並膨脹，從而能夠發揮高度防水性能。再者，由於該水溶性物質皮膜的存在，故在施工時，只要用水潤溼需要防水的部位，即可獲得牢固的粘接。此外，欲在寬闊面積上施工時，可用水相互潤溼防水材料，使之粘接，必要時，只要施以滾壓，即可使防水材料簡單方便而完整地相互粘接成一體。
實施例下面參照下述實施例詳細說明本發明。
關於防水材料的稠度、滲水係數採用下述方法測定。稠度按照JIS K2220(1993)的油脂類稠度試驗方法測定其未混合時的稠度。測定溫度如表1所記載。滲水係數定水位滲水試驗的測定按照土質試驗法(第3次改訂版)編集委員會編、土質工學會發行(1991)之《土質試驗的方法與解釋》中所記載的方法進行。實施例1將礦物油100重量份、月桂酸50重量份及消石灰9.2重量份[Ca(OH)2，以Ca換算，其量與月桂酸相當]混合，加熱至90C，製得凝膠狀基油1。將該基油1以35重量份與65重量份之膨潤土相混煉而製得油灰狀物，並以其為試樣1。測定該試樣1的稠度、滲水係數及密度，測得滲水係數為3.1×10-9、密度為1.57g/cm3。
稠度測試結果示於表1。
實施例2將礦物油100重量份、硬脂酸50重量份及氫氧化鋁4.6重量份[Al(OH)3，以Al換算，其量與硬脂酸相當]混合，加熱至90℃，製得凝膠狀基油2。將該基油2以35重量份與膨潤土65重量份相混煉而獲得油灰狀物，並以其為試樣2。
實施例3將礦物油100重量份、棕櫚酸50重量份及消石灰7.2重量份[以Ca換算，其量與棕櫚酸相當]混合，加熱至90℃，製得凝膠狀基油3。將該基油3以35重量份與膨潤土65重量份混煉而獲得油灰狀物，以此為試樣3。
比較例1在加熱(93.3℃)的礦物油75重量份中加入石臘25重量份，劇烈攪拌後製得凝膠狀基油4。將33重量份的基油4與67重量份的膨潤土混合而獲得油灰狀物；以此為試樣4。
比較例2在加熱(79.4℃)的礦物油50重量份中加入石臘50重量份，劇烈攪拌後製得凝膠狀基油5。將47重量份的基油5與膨潤土53重量份混合而獲得油灰狀物以此為試樣5。
比較例3
在礦物油100重量份中加入硬脂酸鈣50重量份而製得凝膠狀基油6。將30重量份的基油6與70重量份的膨潤土混合，獲得油灰狀物，以此為試樣6。
比較例4在礦物油100重量份中加入硬脂酸鋁50重量份而製得凝膠狀基油7。將30重量份的基油7與70重量份的膨潤土混合，獲得油灰狀物，以此為試樣7。
與試樣1同樣地對以上試樣2—7測定稠度，其結果一起示於表1中。
此外，各實施例、比較例的試樣1—3、4—7的稠度隨溫度的變化示於
圖1中。
表1
注表中之1)表示因試樣呈液體狀態，無法測定)
另外，試樣1按下述方法測定其由吸水而引起的膨潤度隨時間的變化，測試結果示於表2中。
膨潤度(重量法)在氯乙烯制的環圈(直徑8cm，高3cm)的一端鋪貼高級硬質濾紙4A，並用橡皮圈固定濾紙(以下稱為膨潤室)使用磨削用砂輪作為透水板。在水槽底部放置磨削用砂輪，使其刃部位朝上放置。於水槽內加滿蒸餾水，至水面距離砂輪刃部下方2mm。將膨潤室置於透水板上，使濾紙與其緊密接觸，在水槽上加蓋，靜置30分鐘使其吸水後，將膨潤室壓在10張重疊的濾紙上，經5秒鐘後變換位置，再壓5秒鐘後，去除多餘的水分。該操作重複實施1分鐘後，立即測定膨潤室之重量、空膨潤室吸水後之重量W1(g)。
然後，稱取10g的試樣1，同樣展開於膨潤室的濾紙上，與前述同樣地作1、3、18、24小時之吸水後，去除多餘水分，立即稱量有試樣的膨潤室在吸水後的重量W2(g)。
該項測定均在25℃的溫度下進行。按照下式從上述測得的W2(g)與W1(g)求出膨潤度。式中，S為所用試樣的重量，M為試樣之水分(％)。
表2試樣膨潤度隨時間的變化
式1
由表及圖1所示結果可以看出，本發明的防水材料(試樣1—3)因加熱所引起的稠度增加值明顯地較小，故其熱穩定性優異，得以成為一種成形自如的油灰狀物。
相對地，用石臘使基油凝膠化的比較例1、2(試樣4、5)則會因加熱而導致稠度急劇增加，並形成液態。再者，以脂肪酸的金屬鹽使基油凝膠化的比較例3、4(試樣6、7)，因加熱而導致稠度增加的數值較大，故與本發明的防水材料比較起來，其熱穩定性較差。
此外，本發明的防水材料的滲水係數在1.0×10-8以下，足以顯示其具有所期望的不滲水性。而且，本發明的防水材料密度大，膨潤度隨時間增加而升高，具有適合作為防水劑使用的性能。
本發明所製得的防水材料必須在吸水時維持長期的可塑性，因此，不能將所謂的金屬皂加入油分中以使其凝膠化，而是要在油分中由脂肪酸與金屬化合物(氫氧化物、氧化物)「現場」形成金屬皂，同時使油分凝膠化以調製凝膠化基油供使用。由於此種特性，所以本發明能夠獲得一種熱穩定性、經時穩定性等性能皆優異的可塑性防水材料。本發明的可塑性防水材料所以能顯示如此優異性能的詳細理由雖未十分確定，但可推測是由於脂肪酸及油分一起同時於「現場」形成金屬皂的關係，故能產生穩定性極佳的凝膠結構，從而獲得一種與水膨潤性粘土礦物具有優良親和性的反應凝膠構成的凝膠化基油。
本發明的防水材料呈油灰狀，故能配合使用部位形成任何形狀，也能適用於需要防水的任何場所或形狀，現場使用時，作業性非常良好。再者，本發明的防水材料的熱穩定性優異，在較高溫下亦能維持其可塑性與硬度，故在各種現場溫度條件下保持優異的施工穩定性。而且，由於呈油灰狀，故直接用手接觸也不會沾附手指，其施工性、作業性非常良好。此外，各成分皆具有長期穩定性，能夠期望其發揮半永久性的防水性，用於牆壁之填孔塞縫等各種維護、補修時，防水材料在吸水膨脹後能夠緊密粘著固定於孔縫內，而具有完全防止漏水之自行密封性。即使因經時乾燥或固化而導致施工後產生龜裂，亦可再度吸水發揮其可逆的膨脹性，從而將裂縫堵塞，達到防水作用。
對附圖的簡單說明圖1為本發明防水材料及各比較例試樣的稠度隨溫度變化的曲線圖。
權利要求
1.一種可塑性防水材料，其特徵在於，它由(i)凝膠化基油10—60重量％及(ii)至少一種選自具有水膨潤性的天然或合成粘土礦物40-90重量％所組成，而上述凝膠化基油則由對於油100重量分而言，其量為10—100重量份的脂肪酸，以及為了將此脂肪酸製成金屬鹽時所需的足夠量的金屬氫氧化物或氧化物相混合，並使該混合物進行凝膠化反應而製得。
2.如權利要求1記載的可塑性防水材料，其中所述的油為礦物油。
3.如權利要求1記載的可塑性防水材料，其中所述的脂肪酸為高級脂肪酸。
4.如權利要求3記載的可塑性防水材料，其中所述的脂肪酸為月桂酸、硬脂酸、棕櫚酸、油酸或蓖麻油酸。
5.如權利要求1記載的可塑性防水材料，其中所述的金屬氫氧化物為氫氧化鈣。
6.如權利要求1記載的可塑性防水材料，其中所述的具有水膨潤性的粘土礦物為至少1種選自蒙脫石系粘土及膨潤性雲母的粘土。
7.如權利要求6記載的可塑性防水材料，其中所述的具有水膨潤性的粘土礦物為膨潤土。
8.一種複合防水材料，其特徵在於，它是通過在具有吸水性及熱穩定性的可塑性防水材料的表面上設置水溶性物質的皮膜而形成的。
9.如權利要求8記載的複合防水材料，其中所述的可塑性防水材料為權利要求1中記載的可塑性防水材料。
全文摘要
本發明提供一種可塑性防水材料，此防水材料具有優良的防水性能，經時穩定性及自行密封性，且熱穩定性優良，具有粘土狀的可塑性，其作業效率良好，是適用於防水工程的水膨潤性防水材料，它由(i)10-60重量％凝膠化基油及(ii)40-90重量％的至少一種選自具有水膨潤性的天然或合成粘土礦物所組成，上述凝膠化基油則由(a)對100重量分的油而言，其量為10-100重量分的脂肪酸，與(b)為了將此脂肪酸製成金屬鹽時所需的足夠量金屬氫氧化物或氧化物相混合，並使該混合物進行膠化反應而製得。
文檔編號C09K17/40GK1132728SQ9512023
公開日1996年10月9日 申請日期1995年12月7日 優先權日1994年12月8日
發明者川口祐司, 長岡智範, 中村武司, 菊池弘 申請人:國峰工業株式會社