钙基无机质部件的表面处理剂及其处理方法

专利名称：钙基无机质部件的表面处理剂及其处理方法
技术领域：
本发明涉及一种钙基无机质部件的表面处理剂及其处理方法，所述钙基无机质部件表面处理剂及其处理方法系用于对如混凝土等钙基无机质部件表面进行处理，以防止该部件的表面劣化，及进行着色的表面处理。
背景技术：
以往，如混凝土等的钙基无机质部件由于海水等的盐蚀及由于雨水等的浸渗、冰冻、酸雨等而逐渐发生劣化、风化。为此，人们考虑对所述钙基无机质部件进行如下所述的修补使用以无机质为主成份的涂料及以高分子等为主成份的涂料、填充剂等，将它们涂布于钙基无机质部件表面，形成保护层；或者，将树脂等埋入已发生龟裂的裂口中；或者，用树脂等粘结剂胶粘发生剥离的钙基无机质部件，等等。然而，如混凝土等的钙基无机质部件表面的气孔直径较小，涂料难以渗透；保护层及粘结剂等容易剥离。另外，即使是在单用树脂等进行修补的场合，树脂也不渗透至混凝土，而是再次发生龟裂而剥离。
一方面，通常建筑所使用的波特兰水泥所构成的混凝土含有约为25～30％(重量)的氢氧化钙(Ca(OH)2)，而氢氧化钙易于和酸发生反应，所以，人们期望进一步提高混凝土的耐候性。又，混凝土在进行长时间的固化反应过程的同时，也发生中性化反应。所以，人们有这样的担心在混凝土的中性化发展过程中，埋设其内部的钢筋等会发生腐蚀，从而导致建筑物强度低下。
已知有日本专利申请公告号特公昭57-11988号公报、日本专利申请公开号特公平1-320284号公报及特公昭56-43359号公报记载了钙基无机质部件的表面处理方法，上述方法系用作防止如混凝土等钙基无机质部件表面产生劣化及修补该表面用的钙基无机质部件的表面处理方法。
日本专利申请公告特公昭57-11988号公报所述的钙基无机质部件的表面处理方法系这样一种表面处理方法将水溶性硅酸盐系化合物涂布、浸渍钙基无机质部件的表面，再在该表面之上被覆水泥浆。
然而，该日本专利申请公告特公昭57-11988号公报所述的钙基无机质部件表面处理方法存在着与以往使用涂料及树脂的表面处理方法同样的问题混凝土等的开口气孔直径较小，水溶性硅酸盐化合物难以渗透至钙基无机质材料中，因而，据此无法期望进一步提高混凝土的防止表面劣化的性能。同时，还有这样的问题在涂布水溶性硅酸盐化合物之后，须被覆水泥浆，其施工麻烦。
又，日本专利申请公开号特公平1-320284号公报所述的钙基无机质部件的表面处理方法系这样一种表面处理方法对含有具有多个羧基的有机酸或有机酸盐、镁化合物、微粒状二氧化硅或水溶性硅酸盐的处理剂添加水，将所述表面处理剂涂布、或喷涂于如混凝土或砂浆等钙基无机质部件表面。然后，用水进行水泥养护，使由钠化合物和二氧化硅、混凝土内的氢氧化钙生成水溶性硅酸盐化合物。与此同时，有机酸及有机酸盐与游离的镁离子及钙离子反应，生成有机镁及有机钙。接着，这些水溶性硅酸盐化合物和有机钙在渗透压及毛细管现象的作用下，渗透至如混凝土等钙基无机质部件的毛细管及空隙中。在渗透的残留有机酸及有机酸盐的催化剂作用下，水溶性硅酸盐化合物和混凝土等的钙基无机质部件中的氢氧化钙发生反应，生成硅酸钙系化合物。再有，由于有机镁及有机钙和水溶性硅酸盐化合物发生反应，生成硅酸钙系化合物，所述硅酸钙系化合物填充如混凝土等钙基无机质部件的毛细孔及空隙，使其表面致密化。
然而，根据该日本专利申请公开号特公平1-320284号公报所记载的钙基无机质部件的表面处理方法，所述方法是在渗透压及毛细管现象的作用下，使生成的水溶性硅酸盐化合物和有机钙渗透至如混凝土等钙基无机质部件的毛细管及空隙中去的，因此，所述生成的水溶性硅酸盐化合物和有机钙很难渗透至毛细孔及空隙的深处。另外，在参与反应的同时，根据渗透至毛细孔及空隙中的有机酸及有机酸盐的残存状况不同，硅酸钙系化合物的状态也各异。所以，为能得到具有一定致密化程度的表面状态，需要作细致的配比设定及控制反应气氛等等，这样，使得上述操作非常繁杂。再有，为达到所需硬度，花费时间较长，需要进行保护性的操作，以便使涂布形成层在固化之前不受损伤和水淋。
另一方面，日本专利申请公开号特公昭56-43359号公报上所述的钙基无机质部件的表面处理方法是这样一种固化、涂层的方法所述方法系将水溶性或水分散性碱金属硅酸盐玻璃和其碱度大于该硅酸盐玻璃的水溶性碱、水、及5-90％(容量)的颜料混合，将混合所得的可固化涂敷材料涂布于木材及金属、玻璃、钙基无机质部件等基体材料上，使之固化，形成涂层。
然而，根据上述特公昭56-43359号公报所述的钙基无机质部件的表面处理方法，为使容易凝聚的颜料作良好的分散，增强颜料颜色的均匀性，在其基体上载持有颜料的水溶性或水分散性碱金属硅酸盐玻璃中，同时混合其碱度大于该硅酸盐玻璃的水溶性碱和水，再以5～90％(容量)的掺合比例混合颜料。所以，仅在钙基无机质部件表面部分形成层状，颜料并未深入钙基无机质部件的细微开口气孔内，和保持大致均匀的渗透、载持于基体上。因此，所述颜料与钙基无机质部件的接合性能不高，无法得到良好的着色被覆层。再有，为达到所定的硬度需要时间，并需要进行保护时操作，以使所述涂布形成的涂层在固化之前不受到损伤和水淋。
本发明系鉴于上述问题而作，本发明的目的是提供一种钙基无机质部件表面处理剂及其处理方法，藉由使用所述表面处理剂及其处理方法，可在短时间内提高钙基无机质部件的耐候性及强度、且其施工容易。
本发明的目的更在于提供一种钙基无机质部件表面处理剂及其处理方法。藉由使用所述表面处理剂及其处理方法，可获得具有优异的耐候性及高强度、在短时间内容易着色的钙基无机质部件的表面。
发明揭示本发明的钙基无机质部件表面处理剂包括作薄膜状涂布于钙基无机质部件表面的基体处理剂和作薄膜状涂布于所述基体处理剂表面之上的基体补强剂。所述基体处理剂为含有以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料、选自氢氧化钙(Ca(OH)2)及氧化钙(CaO)中的至少一种含钙物质和含有选自酸解离指数(pKa)为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种、及水(H2O)的液态处理剂。所述基体补强剂为含有碱硅酸盐水溶液和选自酸解离指数(pKa)为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种的液态处理剂，所述基体补强剂作薄膜状涂布于上述基体处理剂表面。
将液态的基体处理剂作薄膜状涂布于钙基无机质部件表面。藉由所述基体处理剂的涂布，可以不改性钙基无机质部件，使选自酸解离指数(pKa)为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种的物质可凭借其高表面活性及渗透性，使含有以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料及选自氢氧化钙(Ca(OH)2)及氧化钙(CaO)中的至少一种的含钙物质不起泡及不增粘地，深入渗透至细微开口气孔内的深处。而且，随着挥发等的水分(H2O)减少，在有机酸及有机酸盐的催化作用下，硅石粉料中的氧化硅与钙基无机质部件的氢氧化钙反应，生成硅酸钙(CaSiO3)。同时，硅石粉料中的氧化硅与由于含钙物质中的氢氧化钙及水与氧化钙的化合而生成的氢氧化钙发生凝硬反应，络合生成不溶性的链状CaO-SiO-…-SiO-…SiO-CaO(C-O-S-O-C)及CaSiO3。再有，氧化硅相互之间通过氢键及脱水缩合，作Si-O-Si键合。由于这些键合，围绕氢氧化钙部分的键合成具有多个羟基(-OH)的致密的网络结构。其次，在涂布成薄膜状、具有网络结构的基体处理剂的表面，以薄膜状涂布基体补强剂。藉由所述基体补强剂的涂布，使得在选自酸解离指数(pKa)为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种的催化等作用下，碱硅酸盐与包合于基体处理剂网络结构之间、未反应的残留氢氧化钙及氧化硅反应，将碱硅酸盐的碱份包合、密闭于网络结构之间，生成硅酸钙、C-O-S-O-C及Si-O-Si结合键。同时，使通过基体处理剂的硅酸钙、C-O-S-O-C及Si-O-Si结合键所形成的网络结构更加致密形成、并一体化。此时，如有机酸及有机酸盐的酸解离指数(pKa)小于3，则在将基体处理剂涂布于钙基无机质部件上时，基体处理剂与钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应极为缓慢，成膜所需时间较长。又，如所述酸解离指数(pKa)大于5，则在将基体处理剂涂布于钙基无机质部件上时，所述基体处理剂与钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应速度过快，反应局部地进行，无法得到大致均匀的涂膜。同时，由于收缩作用增大，涂膜上发生龟裂等，有时还会发生粉末化后的剥离，同样无法得到成膜。为此，使用酸解离指数(pka)大于3、小于5的有机酸及有机酸盐。
因此，随着施工后的时间流逝，反应持续进行，即使残留于钙基无机质部件表面的氢氧化钙(Ca(OH)2)处于较少的状态下，基体处理剂也可渗透至钙基无机质部件内部深处，使其不起泡或不增粘地，迅速地与钙基无机质部件表面存在的少量氢氧化钙反应，形成耐候性及耐水性的硅酸钙(CaSiO3)和C-O-S-O-C键。由此，使钙基无机质部件表面闭塞，在短时间内形成网络结构，其表面致密化。同时，在钙基无机质部件表面形成存在多个羟基(-OH)的状态，通过基体补强剂，与基体处理剂的羟基反应，在耐候性及耐水性的硅酸钙(CaSiO3)和C-O-S-O-C键的作用下，使所述表面快速形成网络结构，并整体致密化。由此，可以用简单的施工方法，在短时间内，分别地赋于钙基无机质部件以优异的耐候性、耐水性及高强度。
又，本发明系一种包括着色剂的表面处理剂，所述着色剂系以薄膜状涂布于基体补强剂表面，而所述基体补强剂为液态，以薄膜状涂布。所述着色剂含有上述本发明的碱硅酸盐水溶液、颜料及选自酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种。
藉由在膜状涂布的基体处理剂和成网络结构、一体致密化的基体增强材料表面涂布着色剂，可由此在选自酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种的催化等作用下，使碱硅酸盐与残留于基体增强材料中的羟基(-OH)及构成网络结构的C-O-S-O-C及Si-O-Si键结合后固定，形成更致密的一体化网络结构，将碱硅酸盐的碱份及着色剂密闭、包合于网络结构之间。
因此，随着例如，施工后的时间流逝，反应持续进行，即使在残留于钙基无机质部件表面的氢氧化钙(Ca(OH)2)处于较少的状态下，也可以在短时间内，方便地使所述钙基无机质部件大致质地均匀、性能良好；具有优异的耐候性、耐水性及高强度；能够着色，并可由着色而增强美观及获得识别性；增大使用的广泛性。
再有，上述本发明的基体处理剂、基体补强剂及着色剂中的至少一种含有金属氧化物。
上述基体处理剂、基体补强剂及着色剂中的至少一种含有的金属氧化物系通过三维键合，结合于网络结构的Si-O-Si结合键的链状分子间，形成网络结构致密、强力的薄膜结构。
因此，藉由含有金属氧化物，可以使原本致密的网络结构更加致密，增大所形成的钙基无机质部件表面的耐候性、耐水性及强度。
又，本发明的基体处理剂中，选自氢氧化钙及氧化钙中至少一种、换算为氢氧化钙的含钙物质的含量为基于硅石粉料的重量比为0.2以上、2以下。
且，藉由使用选自氢氧化钙及氧化钙中至少一种、换算为氢氧化钙的含钙物质的含量为基于硅石粉料的重量比为0.2以上、2以下的本发明的基体处理剂，可以使硅石粉料与钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)作强力的结合，形成一体化。同时，可以围绕氢氧化钙固定下来，在具有多个羟基(-OH)的状态下，可以容易地在短时间内形成网络结构。又，如果含钙物质的含量少于基于硅石粉料重量比的0.2时，则无法指望增大基体处理剂的薄膜部分强度及其与基体补强剂的反应性，无法在短时间内增大作为涂膜的足够强度。另外，如含钙物质的含量大于基于硅石粉料重量比计的2时，则随着其与钙基无机质部件的反应点及网络结构点的相对减少，无法指望增大基体处理剂的强度、耐水性、耐候性及其与基体补强剂的反应性；无法提高作为涂膜的平滑性及涂布作业性能。而且，钙在表面上移动，有可能成为风化现象的原因。为此，设定含钙物质的含量为基于硅石粉料重量比计的0.2以上、2以下。
因此，由于设定换算为氢氧化钙的含钙物质的含量，为基于硅石粉料重量比计的0.2以上、2以下的范围，可以使硅石粉料与钙基无机质部件作牢固的结合，形成一体化。同时，可以围绕氢氧化钙固定下来，在具有多个羟基(-OH)的状态下，可以容易地在短时间内形成具有致密的网络结构的基体处理剂薄膜。
再有，本发明的基体处理剂中的有机酸及有机酸盐系含有选自基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计在0.01以上、0.1以下的葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种和，含有选自基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下的阿拉伯酸及其盐中的至少一种。
作为基体处理剂中的有机酸及有机酸盐，可以含有选自基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计在0.01以上、0.1以下的葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种和，含有选自基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下的阿拉伯酸及其盐中的至少一种。藉此，可以不使钙基无机质部件改性地，在短时间内，藉由表面活性效果，使基体处理剂的硅石粉料及含钙物质容易、快速地渗透至钙基无机质部件的细微开口气孔的深处进行反应，形成不溶性、强力的接合。又，选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的含量如少于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.01，则不存在可有效显示催化作用的量，无望提高其与钙基无机质部件的一体化性能。另外，硅石粉料及含钙物质和钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应及与基体补强剂的反应不能充分进行，无望增大强度、耐水性及耐候性；不能提高材料的分散性；不能得到大致均匀的平滑的涂膜，也难以提高施工性。另一方面，如果选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的含量高于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.1，则网络结构之间残留有未反应的有机酸及有机酸盐，难以得到良好的强度、耐水性及耐候性，同时，成本增大。因此，将选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐的含量设定为基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.01以上，0.1以下的范围。另一方面，如阿拉伯酸及其盐中的至少一种的含量为低于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1，则硅石粉料及含钙物质和钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应及与基体补强剂的反应不能充分进行，无望增大形成的涂膜的强度、耐水性及耐候性。反之，如阿拉伯酸及其盐中的至少一种的含量为高于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的5，则网络结构形成其间残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，形成的涂膜无法得到良好的强度、耐水性及耐候性，同时，成本增大。因此，将选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种的含量设定为基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.1以上，5以下的范围。
因此，由于使用含有选自基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计在0.01以上、0.1以下的葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种和，含有选自基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下的阿拉伯酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐，所以，藉此，可以在短时间内形成具有优异的耐候性、耐水性及高强度、平滑的涂膜。
又，本发明为这样一种表面处理剂，其含有的上述本发明的碱硅酸盐水溶液系一种碱硅酸盐浓度为15～40％的水溶液，所述碱硅酸盐中氧化硅(SiO2)对碱的摩尔比在5以上、7.5以下。
藉由氧化硅(SiO2)对碱的摩尔比在5以上、7.5以下、浓度为15～40％的碱硅酸盐水溶液的使用，碱硅酸盐可与基体处理剂的薄膜中的羟基(-OH)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、C-O-S-O-C及Si-O-Si键作短时间内的结合后，形成更致密的一体化网络结构，同时，也加速了碱硅酸盐之间的结合。又，如所述氧化硅(SiO2)对碱的摩尔比小于5，则包合于网络结构之间的残留碱份增大，不能密闭包合碱份，无望增大最终形成的涂膜的强度、耐水性及耐候性。如所述氧化硅(SiO2)对碱的摩尔比大于7.5，则其与基体处理剂的反应性低下，无望提高一体化及网络结构的形成性能。为此，将所述氧化硅(SiO2)对碱的摩尔比设定于5以上、7.5以下。另一方面，如碱硅酸盐水溶液的浓度低于15％，则其与基体处理剂反应的碱硅酸盐的绝对量减少，涂布量增大，容易发生流挂等现象，有时，须重复进行多次涂布。这样，也使得其操作性能低下，成本增大。同时，包合于所形成的三维网络结构之间的残留碱份增多，无法密闭、包接所述的碱份，从而，导致所述处理表面的强度、耐水性、耐候性等低下。
另一方面，如碱硅酸盐水溶液的浓度高于40％，则因含水比例低下，碱硅酸盐在涂布之前，即已开始进行结合。同时，由于粘性增大，无法得到平滑的涂膜，操作性能低下。为此，将碱硅酸盐水溶液的浓度设定于15％以上、40％以下的范围。
因此，由于使用了氧化硅(SiO2)对碱的摩尔比在5以上、7.5以下、浓度为15～40％的碱硅酸盐水溶液，所以，藉此，可以在短时间内使所述碱硅酸盐与基体处理剂作一体化的反应，在短时间内形成致密的网络结构。
再有，本发明的金属氧化物含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1以上、5以下。
由于混合其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1以上、5以下的金属氧化物，可以使所述金属氧化物迅速地介于所形成的网络结构的Si-O-Si结合键的链状分子之间，连接形成三维结构的致密的网络结构。又，如金属氧化物含量少于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1，则此时很少呈现这种三维网络结构的致密连接状态，无望提高所形成的涂膜的强度、耐水性及耐候性。又，如金属氧化物含量大于基于碱硅酸盐水溶液重量比计的5，则所述碱硅酸盐水溶液产生凝胶化，保存稳定性低下，成本也增大。所以，将本发明的金属氧化物含量设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1以上、5以下的范围。
因此，由于掺合了其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1以上、5以下的金属氧化物，可以使原本致密的网络结构更加致密化，增大所形成的涂膜的耐候性、耐水性及强度。
又，本发明的基体补强剂及着色剂中至少一种物质中的有机酸及有机酸盐含有其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.01以上、0.1以下、选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种和，含有基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1以上、5以下、选自阿拉伯酸及其盐中至少一种的有机酸及有机酸盐。
所以，作为基体补强剂及着色剂中的至少一种的有机酸及有机酸盐，使其含有其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.01以上、0.1以下、选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种和，含有基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1以上、5以下、选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种，由此，可使碱硅酸盐与基体处理剂或基体补强剂薄膜中的羟基(-OH)、氢氧化钙(Ca(OH)2)、C-O-S-O-C及Si-O-Si键作短时间内的结合后，形成更致密的网络结构。同时，也可加速碱硅酸盐之间的结合，可以在短时间内方便地得到钙基无机质部件的优异的耐候性、耐水性及高强度。又，如选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的含量少于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.01，则使得其与碱硅酸盐的基体处理剂的反应性以及碱硅酸盐之间的反应性能低下，导致一体化程度低下。同时，无望提高所形成的涂膜的强度、耐水性及耐候性；材料的分散性也低下，不能得到大致均匀的平滑涂膜，无望提供施工性能。
又，如选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的含量大于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1，则网络结构成为其间残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，所形成的涂膜不能得到良好的强度、耐水性及耐候性，同时，成本也增大。为此，将选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的含量设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.01以上、0.1以下。另一方面，选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种的含量如小于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1，则碱硅酸盐与基体处理剂或基体补强剂的反应以及碱硅酸盐之间的反应不能充分进行，无望提高所形成的涂膜的强度、耐水性及耐候性。又，选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种的含量如大于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的5，则网络结构成为其间残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，所形成的涂膜不能得到良好的强度、耐水性及耐候性，同时，成本也增大。所以，将选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种的含量设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1以上，5以下的范围。
因此，由于使用了其含量设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.01以上、0.1以下的选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种，及其含量设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1以上、5以下的选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种的有机酸或有机酸盐，可以在短时间内形成具有高的耐候性、耐水性及高强度的平滑涂膜。
本发明又系一种含有本发明的颜料的表面处理剂。
使基体处理剂中含有颜料，由于有机酸及有机酸盐的表面活性效果等，使颜料渗透至钙基无机质部件的细微开口气孔的深处，并被包合于硅酸钙(CaSiO3)之间和网络结构之间固定，而不会从钙基无机质部件的表面剥离。如此等等，使钙基无机质部件可以作大致均匀的良好的着色，并可以增大强度、耐水性及耐候性。可以因着色而增强美观及获得识别性，增大使用的广泛性。又，藉由使基体补强剂中含有颜料，可以在基体补强剂和基体处理剂反应时使所述颜料被包合、固定，而不会发生颜料从钙基无机质部件表面剥离等的情况；可以在钙基无机质部件上进行大致均匀、良好的着色；并可以增大所述钙基无机质部件的强度、耐水性及耐候性。同时，可以因着色而增强所述钙基无机质部件的美观及获得识别性，增大其使用的广泛性。另外，藉由使基体处理剂及基体补强剂二种皆含有颜料，可以进行复杂的着色和分级等，藉此，可以提高彩色性能，增大美观及识别性。
因此，由于含有颜料，颜料不会从钙基无机质部件表面剥离，而被确实地包合，可以对钙基无机质部件作大致均匀、良好、具有优异色彩的着色，藉此，提高美观并可获得识别性，增大使用的广泛性。
又，本发明系这样一种表面处理剂，其中的本发明的颜料包括基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1以上、12以下的无机类颜料。
而且，作为颜料，使用其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比为0.1以上、12以下的无机类颜料，藉此，可以容易地形成具有优异的耐候性、耐水性及高强度、具有高彩色性、高识别性、大致均匀、性能良好的涂膜。所述涂膜不易从钙基无机质部件表面剥离。如无机类颜料含量低于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1，则着色性能低下。为获得所定的显色，必须形成厚膜；此时，又有发生剥离的危险，同时，导致操作性能低下及成本的增大。另外，如无机类颜料含量大于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的12，则存在无法包合于网络结构之间的颜料，此时，有可能或是发生颜料的流失，或是阻碍网络结构的形成；同时，尽管无望增大显色性能，但成本仍增大。另外，有机颜料难以增大涂膜的耐候性，有可能阻碍网络结构的形成。为此，将无机类颜料的含量设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1以上、12以下的范围。
因此，藉由使用其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比为0.1以上、12以下的无机类颜料，可以容易地形成具有优异的耐候性、耐水性及高强度、具有高彩色性、高识别性、大致均匀、性能良好的涂膜，所述涂膜不易从钙基无机质部件表面剥离。
再有，本发明所包括的上述本发明的基体补强剂及着色剂中的至少一种系一种含有其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比为1.0以上、15以下的多孔质无定形硅石粉的基体补强剂或着色剂。
基体补强剂及着色剂中的至少一种中混合含有其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比为1.0以上、15以下的多孔质无定形硅石粉。藉此，可使多孔质无定形硅石粉与未反应、残留的氢氧化钙及氧化硅反应，生成硅酸钙、C-O-S-O-C及Si-O-Si结合键，并由此形成致密的网络结构。而且，由于形成该网络结构时的收缩受到抑止，可以防止发生细微的表面龟裂等发生。另外，可以得到其平滑性能提高、具有光泽的性能良好的薄膜。又，如多孔质无定形硅石粉的含量低于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的1.0，则不能防止收缩时的龟裂发生，也无望提高涂膜的平滑性。又，如多孔质无定形硅石粉的含量高于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的15，则粘性增大，涂膜操作性能低下，同时，膜厚增大，成本增加。为此，设定多孔质无定形硅石粉的含量为基于碱硅酸盐水溶液重量比计的1.0以上，15以下。
因此，由于在基体补强剂及着色剂的至少一种中混合了其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为1.0以上，15以下的多孔质无定形硅石粉，所以，可以在抑止网络结构形成时的收缩，防止发生细微的表面龟裂等的同时，可以得到其平滑性提高、具有光泽的良好的薄膜。
再有，本发明的表面处理剂系这样一种表面处理剂，所述表面处理剂系将上述本发明的钙基无机质部件的表面处理剂的基体处理剂涂布于钙基无机质部件表面，形成所述基体处理剂薄膜之后，将所述钙基无机质部件的表面处理剂的基体补强剂涂布于所述基体处理剂的薄膜表面，形成所述基体补强剂的薄膜而成。
由于将钙基无机质部件的表面处理剂的基体处理剂涂布于钙基无机质部件表面，形成上述基体处理剂的薄膜之后，再将基体补强剂涂布于所述基体处理剂薄膜表面，形成薄膜，所以，容易进行例如钙基无机质部件表面的防止劣化处理和着色处理等，提高其施工性能。
因此，仅仅是在涂布基体处理剂之后，再涂布基体补强剂，可以容易进行例如钙基无机质部件表面的防止劣化处理，和容易进行着色处理等，提高其施工性能。
又，本发明的表面处理剂系这样一种表面处理剂将上述本发明的钙基无机质部件的表面处理剂的基体处理剂涂布于钙基无机质部件表面，形成上述基体处理剂的薄膜之后，再将所述钙基无机质部件表面处理剂的基体补强剂涂布于所述基体处理剂薄膜表面，形成所述基体补强剂薄膜；然后，将上述着色剂涂布于所述基体补强剂薄膜表面，形成所述着色剂薄膜而成。
又，由于是将钙基无机质部件的表面处理剂的基体处理剂涂布于钙基无机质部件表面，形成上述基体处理剂的薄膜之后，再将基体补强剂涂布于所述基体处理剂薄膜表面，形成薄膜，再在基体补强剂薄膜表面上涂布着色剂，形成涂膜的，所以，容易进行例如钙基无机质部件表面的防止劣化处理和着色处理等，提高其施工性能。
因此，只要顺序涂布基体处理剂、基体补强剂及着色剂，可以容易进行例如钙基无机质部件表面的防止劣化处理，和着色处理等，提高其施工性能。
实施发明的最佳方式为详述本发明，以下，说明本发明的第1实施例。
钙基无机质部件的表面处理剂为含有水浆状的液态基体处理剂及液态的基体补强剂的双液型表面处理剂。
基体处理剂系一种混合以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料、选自氢氧化钙(Ca(OH)2)及氧化钙(CaO)中至少一种的、例如石灰或水泥等的含钙物质、选自酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种及水(H2O)为主成份的混合物。
又，作为以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料，可以使用热解氧化硅、硅石、烧结珍珠岩等。较好的是，使用经脱水热处理调节、其氧化硅活性被提高的硅石粉料。特别是，发泡膨胀的烧结珍珠岩，其反应活性高，可以防止涂膜形成之时的收缩，抑止龟裂的发生，所以特别理想。又，热解氧化硅为大致呈球状的微粒，从可以减少水的添加量等，提高操作性的角度来说，热解法氧化硅特别理想。另外，该硅石粉料的粒径如大于5.0μm，则所形成的薄膜上生成由硅石粉料构成的凸部，降低薄膜的平滑性，所以，硅石粉料粒径以小于5.0μm为宜。
另一方面，作为选自氢氧化钙(Ca(OH)2)及氧化钙(CaO)中至少一种的含钙物质，可以使用氢氧化钙、氧化钙、水泥等。特别是，因为氢氧化钙容易调节混合比例及容易操作而优先使用。
作为酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐，可以使用选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸、阿拉伯酸及其盐(特别是钙盐)等、其酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的一种有机酸及有机酸盐，或是混合使用其中的多种。
这里，如酸解离指数(pKa)小于3，则在将基体处理剂涂布于钙基无机质部件上时，则由于基体处理剂与钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应、硅石粉料含钙物质的反应及形成三维网络结构时的缩聚反应等进行极为缓慢，成膜时间较长，作业性能低下。又，如酸解离指数(pKa)大于5，则基体处理剂与钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应、硅石粉料与含钙物质的反应及形成三维网络结构时的缩聚反应等进行过快，反应在局部进行，也无法获得大致均匀的涂膜。另外，因收缩作用增大，涂膜会发生龟裂等。由此，依场合不同，涂膜可能发生粉末化剥离，不能形成涂膜。为此，使用酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐。
基体处理剂系适当混合硅石粉料、基于该硅石粉料的重量比计为0.2以上、2以下的含钙物质、及作为酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐的、基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.01以上、0.1以下的选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸、阿拉伯酸及其盐中的至少一种、基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下的阿拉伯酸及其盐中的至少一种和水而成。将上述混合物适当混合后，调节为浆状水溶液。
这里，如基于所述硅石粉料重量比计、换算为氢氧化钙的含钙物质的含量低于0.2，则无望增大基体处理剂薄膜部分的强度，也无望增大其与基体补强剂之间的反应性，无法在短时间内增大足够的涂膜强度。又，如基于该硅石粉料重量比计的含钙物质的含量高于2，则由于硅石粉料的含有部分相应地减少，和钙基无机质部件的反应点及网络结构的点也发生相应的减少。伴随上述的减少，基体处理剂薄膜的强度、耐水性、耐候性及其与基体补强剂的反应性发生欠缺，无望提高涂膜的平滑性及涂膜操作性，有可能发生风化现象，得不到良好的涂膜。为此，将含钙物质的添加量设定为基于硅石粉料的重量比计、换算为氢氧化钙的含量为0.2以上、2以下的范围。
另一方面，选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐的含量，如低于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.01，则硅石粉料及含钙物质难以到达钙基无机质部件的细微开口气孔的深处，无望提高其与钙基无机质部件的一体化结合性能。同时，硅石粉料及含钙物质和钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应不能充分进行；无望提高所形成的薄膜强度、耐水性及耐候性及材料的分散性；难以获得大致均匀、平滑的涂膜；且很难提高施工性。又，选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐的含量如高于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.1，则网络结构成为其间残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，难以得到良好的薄膜强度、耐水性及耐候性，同时，成本也增大。为此，将选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐的至少一种有机酸及有机酸盐的含量，设定为基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.01以上、0.1以下的范围为宜。
又，选自阿拉伯酸及其盐的至少一种的含量如低于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.1，则硅石粉料及含钙物质和钙基无机质部件的氢氧化钙(Ca(OH)2)及基体补强剂的反应不能充分进行，无望提高所形成的薄膜的强度、耐水性及耐候性。如选自阿拉伯酸及其盐的至少一种的含量如高于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的5，则网络结构成为其间残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，难以得到良好的薄膜强度、耐水性及耐候性的同时，成本也增大。为此，将选自阿拉伯酸及其盐的至少一种的含量设定为基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.1以上、5以下。
这些有机酸或有机酸盐为水溶性，可与硅石粉料及含钙物质作良好的混合，且具有表面活性，无须改性钙基无机质部件材料，便可以得到对上述钙基无机质部件材料的良好渗透性能，同时，具有抑止起泡效果。在与硅石粉料及含钙物质混合时，可以防止起泡导致的增粘，是一种对钙基无机质部件材料具有良好渗透性的载体。
另一方面，基体补强剂系一种以碱硅酸盐水溶液和酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种为主成份的混合物。
碱硅酸盐水溶液的碱硅酸盐可以使用钠硅酸盐、锂硅酸盐、钾硅酸盐等。钠硅酸盐因特别容易购得，且便宜，所以特别理想。又，锂硅酸盐因具有优异的耐水性，所以，在特别需要高耐水性的场合下，以使用锂硅酸盐为宜。
又，碱硅酸盐中，氧化硅(SiO2)对于碱(M2O M锂(Li)、钾(K)、钠(Na)或铯(Cs))的摩尔比在5以上、7.5以下。这里，如氧化硅(SiO2)对于碱(M2O)的摩尔比小于5，则由于基体补强剂的涂布，随着反应进行所形成的网络结构之间残留的碱份增大，从而，无望增大涂膜强度及耐候性。而如氧化硅(SiO2)对于碱(M2O)的摩尔比大于7.5，则由于氧化硅相互之间的缩聚反应优先进行，并向凝聚风化方向进展，其粘性增大。由此，使其与基体处理剂的反应性低下，无望提高一体化性能及网络结构的形成性能。为此，将氧化硅(SiO2)对于碱(M2O)的摩尔比设定于5以上、7.5以下为宜。
碱硅酸盐水溶液为碱硅酸盐的15～40％浓度的溶液。这里，如碱硅酸盐水溶液的浓度稀于15％，则其与基体处理剂反应的碱硅酸盐的绝对量减少，为获得所希望的耐候性、耐水性及强度，有必要增大涂布量。然而，增大涂布量，又易发生流挂等现象，为防止流挂的发生，有必要重复多次涂布，这样，可能导致作业性能低下和成本的增大。再有，由于形成的三维网络结构之间所包合、残留的碱份增多，无望增大涂膜强度、耐水性及耐候性。另外，如碱硅酸盐水溶液的浓度稠于40％，则水分比例低下，有可能在涂布之前，碱硅酸盐即已发生结合，这样，导致粘性增大，不能得到平滑的涂膜，作业性低下。为此，将碱硅酸盐水溶液的浓度设定于15％以上、40％以下为宜。
又，如同基体处理剂，作为酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐，可以使用选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐(特别是钙盐)等、其酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的一种有机酸及有机酸盐，或是混合使用其中的多种。
这里，如所述有机酸及有机酸盐的酸解离指数(pKa)小于3，则在将基体补强剂涂布于基体处理剂上时，基体补强剂与基体处理剂的反应、及碱硅酸盐之间的反应等进行地极为缓慢，成膜时间较长，作业性能低下。又，如所述酸解离指数(pKa)大于5，则所述基体补强剂与基体处理剂的反应、及碱硅酸盐之间的反应等的速度进行地过快，反应在局部进行，无法获得大致均匀的涂膜。另外，由于收缩作用增大，涂膜发生龟裂等的原因，依场合不同，所述基体补强剂涂膜发生粉末化后剥离，不能形成涂膜。为此，使用酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐。
作为基体补强剂中的碱硅酸盐水溶液和酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐，可以使用基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.01以上、0.1以下的选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸、阿拉伯酸及其盐(特别是钙盐)等、其酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的一种有机酸及有机酸盐中的至少一种，或是混合使用其中的多种，及使用基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1以上、5以下的选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种，或是适当混合，加以调节使用多种。
这里，如选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐至少一种的有机酸及有机酸盐的混合比例小于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.01，则碱硅酸盐与基体处理剂之间的反应及碱硅酸盐之间的反应不能充分进行，无望提高其与基体处理剂的一体化性能、强度、耐水性及耐候性，也无望提高材料的分散性。从而，难以得到大致均匀、平滑的涂膜，也很难提高施工性。
又，如选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐至少一种的有机酸及有机酸盐的混合比例大于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1，则网络结构间成为残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，难以得到良好的涂膜强度、耐水性及耐候性。同时，成本也增大。为此将选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐至少一种的有机酸及有机酸盐的混合比例设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.01以上、0.1以下为宜。
又，如选自阿拉伯酸及其盐至少一种的有机酸及有机酸盐的混合比例小于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1，则碱硅酸盐与基体处理剂之间的反应及碱硅酸盐之间的反应不能充分进行，无望提高其与基体处理剂的一体化性能、也无法提高涂膜强度、耐水性及耐候性。然而，如选自阿拉伯酸及其盐至少一种的有机酸及有机酸盐的混合比例大于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的5，则网络结构成为其间残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，难以得到良好的涂膜强度、耐水性及耐候性，同时，成本也增大。为此将选自阿拉伯酸及其盐至少一种的有机酸及有机酸盐的混合比例设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1以上、5以下为宜。
另外，这些有机酸或有机酸盐可以与碱硅酸盐水溶液进行良好的混合，而不会发生起泡及增粘现象。
下面，说明上述第1实施例的作用。
首先，预先分别混合原料，使包括基体处理剂及基体补强剂的钙基无机质部件表面处理剂的固态成份在5％以上、25％以下，将上述表面处理剂中的基体处理剂涂布于混凝土及砂浆等钙基无机质部件材料上。即，通过喷涂或分散，用刷涂及辊涂等，以约为6～8kg/m2的涂布量，涂布成大致为2.0μm以上、20μm以下的膜厚，然后干燥。这里，如膜厚不到2.0μm，则不能得到足够的强度；如膜厚超过20μm，则不光有可能发生脱落，且由于材料过剩而浪费，导致成本增加。所以，膜厚的涂布以2.0μm以上、20μm以下为宜。
又，在钙基无机质部件材料的表面发生污染等，表面上形成翻沫时，可用打磨器研磨去除。
藉由该基体处理剂的涂布，及由于酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐的表面活性的效果、渗透性及扩散性，硅石粉料及含钙物质由钙基无机质部件的表面及开口气孔和龟裂等开口部分渐次地渗透至其内部深处。
而且，紧随涂布之后，作为含钙物质的氢氧化钙(Ca(OH)2)及氧化钙和水的反应所生成的氢氧化钙和硅石粉料的氧化硅起凝硬反应，开始生成具有耐水性的硅酸钙(CaSiO3)。同时，渗透的硅石粉料中的一部分氧化硅成为硅酸。该硅酸在有机酸及有机酸盐的催化剂作用下聚合，与一起渗透的含钙物质中的氢氧化钙起凝硬反应，生成与硅酸钙络合生成的不溶性的链状化合物的CaO-SiO-…-SiO-…-SiO-…CaO(C-O-S-O-C)。同时，其它的硅石粉料的氧化硅与氢键结合，并脱水缩合，形成Si-O-Si结合键，构成三维网络结构。
另外，干燥的薄膜状基体处理剂涂膜提供包合而固定，它将含钙物质的氢氧化钙的一部分包围于网络结构内。例如，从混凝土施工后经过长时间，尽管，在钙基无机质部件表面残留的氢氧化钙减少，然而，仍成为有从基体处理剂生成的多个羟基存在的状态。
又，由于气孔中生成的无机质的硅酸钙及网络结构，气孔被闭塞，提高了钙基无机质部件的耐水性及耐候性。同时，使所述钙基无机质部件致密化，强度增大。
其次，在该基体处理剂的涂膜表面涂布基体补强剂，使之干燥。该涂布方法如同涂布基体处理剂时的场合一样，可以使用任一方法。又，固体成份为15～30％的基体补强剂的涂布量每次约为8～15m2/kg(66g/m2以上、125g/m2以下，2.0μm以上、5.0μm以下的膜厚)。这里，如所述膜厚不到2.0μm，则强度不够；如所述膜厚超过5.0μm，则基体补强剂的涂布量过多、浪费，所以合适的基体补强剂的涂布量以其膜厚在2.0μm以上、5.0μm以下的范围为宜。
藉由所述基体补强剂的涂布，可将上述基体处理剂的涂膜作成更加致密的三维网络结构。
即，藉由上述基体补强剂的涂布，可在选自酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种的催化剂作用下，碱硅酸盐与残留于基体处理剂网络结构之间的被包合的未反应的氢氧化钙及氧化硅反应，生成具有耐水性及耐候性的硅酸钙和不溶性的C-O-S-O-C。再有，碱硅酸盐与基体处理剂的羟基及构成网络结构的C-O-S-O-C及Si-O-Si结合键反应，在形成网络结构的同时，碱硅酸盐之间也互相反应，作Si-O-Si键的结合，形成网络结构。然后，碱硅酸盐与基体处理剂涂膜中硅石粉料内未反应的氧化硅反应，在网络结构形成的同时，所述碱硅酸盐也介于未反应的氧化硅之间，发生反应，使网络结构致密化。由此，基体补强剂与基体处理剂形成一体，形成复杂的具有三维结构的致密的网络结构涂膜。
在上述钙基无机质部件表面仅涂布以以往的碱硅酸盐和有机酸为主成份的处理剂的场合，例如，作为钙基无机质部件的混凝土在施工后经长时间才发生反应，表面残留的氢氧化钙(Ca(OH)2)处于少数的状态，不能藉由反应形成强力的网络结构，无法充分地形成具有耐水性良好的涂膜。
另一方面，在上述的表面处理剂中，基体处理剂不发泡或不增粘地渗透至钙基无机质部件内部的深处，并迅速与残留于该钙基无机质部件表面上的少量氢氧化钙反应。同时，藉由生成的、具有耐水性及耐候性的硅酸钙(CaSiO3)和C-O-S-O-C的闭塞，短时间内形成三维网络结构，使其致密化。另外，钙基无机质部件表面成存在有多个羟基(-OH)的状态，基体补强剂与基体处理剂的羟基反应，因耐水性的硅酸钙及C-O-S-O-C，迅速形成网络结构，使其致密化成一体。藉此，可在短时间内提高钙基无机质部件的耐候性、耐水性及强度，提高施工性。
再有，也可抑止因酸雨及火灾等所导致的热劣化。在钙基无机质部件为混凝土的场合，可以防止混凝土特有的风化现象的发生，防止钙基无机质部件的表面劣化。
又，在上述第1实施例中，基体处理剂及基体补强剂的至少一种也可含有颜料。
作为上述颜料，可以使用例如，锌黄、铅丹、黄铅、镉红、镉黄、钴蓝、维利迪安颜料、铅白、群青、钛白粉、铁黑、氧化铁红、氧化铝白、钛黑、锌钡白、碳黑等的无机颜料；如茜素色淀、阴丹士林蓝、曙红色淀、喹吖酮红、喹吖酮紫、铜酞菁系颜料、纳夫妥绿、戴蒙德黑等的有机颜料等。不管是天然还是合成的颜料，可以使用其中之一。特别好的是，使用具有耐碱性及耐候性的无机颜料。
在将上述颜料含于如基体处理剂中时，颜料与硅石粉料及含钙物质一起渗透至钙基无机质部件的细微开口气孔的深处，被载持、固定包接于所形成的硅酸钙(CaSiO3)之间及网络结构之间。由此，颜料不会从钙基无机质部件表面剥离。钙基无机质部件被大致均匀地作良好的着色，可以在提高耐候性及耐水性及增大强度的同时，增强着色的美观，获得识别性，增大使用的广泛性。
在使基体处理剂中含有颜料，并将所述处理剂用于如混凝土等的气孔直径较小的钙基无机质部件时，由于颜料渗入气孔内，所以，所使用的颜料以细微粉末状为宜。优选的是使用其粒径在0.5μm以下的颜料。这里，0.5μm以下的极细微粉颜料虽容易凝聚，但由于有机酸或有机酸盐是使用了其酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的、分散性良好的有机酸及有机酸盐，所以，上述颜料不经凝聚，即可作均匀的分散、混合，并渗透至细微开口深处的同时，使其良好地固定于网络结构之间。由此，得到良好着色的涂膜。
又，在使基体补强剂中含有颜料，基体补强剂与基体处理剂反应时，颜料被包合固定于作络合形成的三维网络结构之间。为此，颜料不会从钙基无机质部件表面剥离等；钙基无机质部件可以作大致均匀、良好的着色；可以在提高耐候性及增大强度的同时，增强着色的美观；获得识别性，增大使用的广泛性。又，如同使基体处理剂中含有颜料的情况，在使基体补强剂中含有颜料时，由于粒径0.5μm以下的颜料可以被包合、固定于三维网络结构之间，所以，优先使用粒径0.5μm以下的颜料。
再有，也可以使基体处理剂及基体补强剂中都含有颜料。藉此，可以作复杂的着色及调色，可以进一步提高其彩色性能，增加美观及识别性。
因此，藉由颜料的添加，可以使颜料不致从钙基无机质部件表面剥离，得到确实的包合；钙基无机质部件可以作大致均匀、良好、具有优异色彩性能的着色；可以增强着色的美观，获得识别性，增大使用的广泛性。
又，上述钙基无机质部件的表面处理剂中也可含有金属氧化物。这里，所述的金属氧化物可以使用氧化锌、氧化铝、氧化钛、氧化镁等，特别优选的是使用具有高反应性能的氧化硅。
在基体处理剂中含有金属氧化物时，所述金属氧化物的含量为基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下。在基体补强剂中含有金属氧化物时，所述金属氧化物的含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1以上、5以下。这里，在基体处理剂中，如所述金属氧化物的含量低于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.1及在基体补强剂中含有金属氧化物时，所述金属氧化物的含量低于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1，则网络结构的Si-O-Si结合键的链状分子之间交联状的连接状态减少，无望进一步提高强度、耐水性及耐候性。又，在基体处理剂中，如所述金属氧化物的含量高于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的5，及在基体补强剂中含有金属氧化物时，所述金属氧化物的含量高于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的5时，则不参与链状分子之间的连接的金属氧化物成为残留于网络结构之间的状态，无望进一步提高强度、耐水性及耐候性。再者，金属氧化物的颜色着色于涂膜之上，容易导致色彩不良，成本增加。为此，较好的是，在基体处理剂中，将所述金属氧化物的含量设定于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计的0.1以上、5以下的范围；或者在基体补强剂中含有金属氧化物时，所述金属氧化物的含量设定于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1以上，5以下的范围。
由于含有金属氧化物，可以使介于网络结构的Si-O-Si结合键的链状分子之间快速以Si-O-M-O-Si(M金属)结合键连接，使网络结构更加致密化。
因此，由于含有金属氧化物，可以使致密的网络结构更加致密化，并进一步增大涂膜的耐候性。耐水性及强度。
又，基体补强剂中中也可含有多孔质无定形硅石粉。这里，三维的多孔质无定形硅石粉可以是珍珠岩粉、硅藻土、硅胶粉、云母等，但特别好的是烧结珍珠岩粉。
藉由含有所述多孔质无定形硅石粉，所述多孔质无定形硅石粉与未反应的残留氢氧化钙及氧化硅反应，生成硅酸钙、C-O-S-O-C及Si-O-Si结合键，形成致密的三维网络结构。同时，由于该网络结构形成时的收缩受到抑止，防止了细微的表面龟裂等，可以提高平滑性，得到具有光泽的良好的薄膜。
这里，多孔质无定形硅石粉的含量最好是在基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为1.0以上、15以下的范围。如该多孔质无定形硅石粉的含量少于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的1.0，则无法抑止因收缩而导致的龟裂的发生，无望提高平滑性。又，如多孔质无定形硅石粉的含量大于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的15以上，则粘性增大，涂膜形成的操作性低下，膜厚增大，成本增大。为此，将多孔质无定形硅石粉的含量设定为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为1.0以上、15以下的范围。
下面，说明本发明的第2实施例。
第2实施例系在上述第1实施例的双液型钙基无机质部件表面处理剂中添加着色剂，最为该三液着色型钙基无机质部件的表面处理剂。
即，所述三液着色型钙基无机质部件表面处理剂系除了在上述第1实施例的基体处理剂及基体补强剂之外，在基体补强剂的涂膜表面再涂布着色剂而形成的三液着色型钙基无机质部件表面处理剂。
上述着色剂为一种以碱硅酸盐水溶液、颜料及选自酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种为主成份的液态混合物。
而且，碱硅酸盐水溶液如同基体补强剂，其含量较好的是设定氧化硅(SiO2)对碱(M2O)的摩尔比为5以上、7.5以下，碱硅酸盐的15～40％的溶液。又，与基体补强剂同样，酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐较好的是，混合其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.01以上、0.1以下的、选自葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸、阿拉伯酸及其盐中的至少一种和，其含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为0.1以上、5以下的选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种，适当混合，配制而成。
另外，作为颜料，如上所述，不管是无机系颜料、或天然及合成颜料。较好的是，同样具有耐碱性及耐候性的无机系颜料。
用喷施法及分散法、辊涂及刷涂等方法在基体补强剂涂膜表面涂布上述着色剂，并使之干燥，使其涂布量大致成7～8m2/kg(膜厚为10μm以上、20μm以下)。反复进行上述涂布，以增加着色涂膜层的厚度。
如此，在因膜状涂布的基体处理剂和网络结构而一体化的基体补强剂的表面涂布着色剂，藉此，并在酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸及有机酸盐的催化作用下，碱硅酸盐与基体补强剂的羟基(-OH)及构成网络结构的C-O-S-O-C及Si-O-Si结合键结合，同时，碱硅酸盐互相之间也结合，碱硅酸盐的碱份及着色剂包围、固定于网络结构之间，形成为致密的三维网络结构，并一体化，形成包合了结构复杂的致密的网络结构中颜料的着色涂膜。
因此，在例如，施工后经过长时间等，存在于钙基无机质部件表面的氢氧化钙(Ca(OH)2)减少的状态下，也可获得大致均匀、良好的钙基无机质部件，可以在短时间内赋于该钙基无机质部件以优异的的耐候性、耐水性及高强度，可以进行着色，提高着色的美观性，获得可识别性，增大使用的广泛性。
又，藉由着色剂的涂布方法，可以赋于上述钙基无机质部件以识别力等，或可用作隔线、壁画等，其使用的广泛性得以提高。
再有，如同实施例1，对基体处理剂及着色剂中之至少一种，可掺有珍珠岩粉、硅藻土、硅胶粉、云母等的多孔质无定形硅石粉。
藉由上述多孔质无定形硅石粉的添加，多孔质无定形硅石粉与未反应的残留氢氧化钙及氧化硅反应，生成硅酸钙、C-O-S-O-C及Si-O-Si结合键，使形成致密的三维网络结构。同时，该网络结构形成时的收缩受到抑止，由此可以防止细微的表面龟裂，提高平滑性，得到具有良好光泽的薄膜。
又，如上所述，多孔质无定形硅石粉的含量以基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为1.0以上、15以下为宜。
以下，就使用混凝土作为上述的钙基无机质部件材料，对该混凝土表面进行处理的试验作一说明。
作为钙基无机质部件材料，使用基于如表1所示的配制比例制作的混凝土，进行表面处理试验。作为混凝土的试样片，根据表1所述的比例，成形为20cm×20cm×3cm大小之后，先后在25℃的湿空气中放置二日，在20℃的水中放置七日，在25℃、相对湿度为65％RH的室内干燥，进行养护。
表1

首先，就基体处理剂作一研究。适当混合各种原料，制得如表2所示的各种基体处理剂。刷涂涂布，在常温、一个大气压下(25℃、湿度50％)干燥。
表2

试验方法系就涂膜强度、耐水性、和混凝土的反应性及涂布时的作业性等进行研究。其评价示于表3的4段评价。评价结果示于表4。
表3

表4

表4所示的结果显示，试样编号2～5、特别是，试样编号2～4的试样，其换算为为氢氧化钙的含钙物质的含量为，基于硅石粉料的重量比计的0.2以上、2以下的该化合物的氢氧化钙及氧化钙，试样编号2～5、特别是，试样编号2～4，在对混凝土涂布以高强度、高耐水性的平滑涂膜之后30分钟，即显示了可手指触摸的高反应性，其涂布操作也容易。然而，可以看到，并不含有这样的含钙物质、所示含钙物质的氢氧化钙成份的含量基于硅石粉料的重量比计为少于0.2的试样编号1虽然平滑，其涂布操作性也良好，但不能得到所需的强度；其与混凝土的反应性也须干燥2小时左右，使操作需要花费时间。
由此明白，掺用的含钙物质，其换算为氢氧化钙成份的含量为基于硅石粉料的重量比为0.2以上、2以下的范围是必要的。
又，改变硅石粉料的原料，使成为配合最为良好的试样编号3的平衡配比，进行试验。其结果，由于使用了珍珠岩粉，所以，形成的涂膜更加平滑、反应性高，作业性良好。同时并用热解法氧化硅的试样编号9可以进一步减少水分含量，得到最良好的涂膜。
又，以试样编号9的平衡配比为基础，改变有机酸及有机酸盐的重量比。此时，试样编号9、13的涂膜显示了基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计，青酶孢子酸及其钙盐的含量为0.01以上、0.1以下的范围，阿拉伯酸及其盐的含量为0.1以上、5以下的范围的良好结果。
再有，将试样编号13的有机酸及有机酸盐取代为青酶孢子酸及其钙盐。在试样编号13中，使用了酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的葡糖酸及其钙盐；在试样编号14中，使用了酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的丙酸及其钙盐。还有试样编号15，结果，都可获得良好的涂膜。
改变氧化锌的添加量，其结果，其添加量如在基于固态成份25重量份为1～5的重量比的范围内，则可得到良好的涂膜。
其次，关于基体补强剂，同样就其强度、耐水性、反应性及操作性进行试验。又，作为基体处理剂，使用性能最良好的试样编号9，用刷涂法涂布于混凝土上。
另外，作为基体补强剂，系将浓度为30％、SiO2/Na2O为4.0的钠硅酸盐水溶液和，浓度为40％、SiO2/Na2O为4.0的甲胺系硅酸盐水溶液按表5所示地，适当添加精制水(离子交换水)，掺合，配制成其浓度为20％、SiO2/Na2O的摩尔比各异的碱硅酸盐水溶液。将如表6所示的各碱硅酸盐水溶液用刷涂及辊涂，涂布于基体处理剂表面，进行试验。其结果示于表7。
表5

表6

表7

从表7所示结果可以明白，用SiO2/Na2O比为5.0～7.5的试样编号23～28，特别是，用有机酸及有机酸盐系青酶孢子酸及其钙盐，其含量为基于碱硅酸盐水溶液计的0.01以上、0.1以下，所使用的阿拉伯酸及其盐的含量为基于碱硅酸盐水溶液计的0.1以上、5以下的试样编号24～28，可以得到良好的涂膜。又，在SiO2/Na2O比为4.0的试样中，较好的是，其中有机酸及有机酸盐的含有比例较高的试样编号22，及在SiO2/Na2O比为9.0的试样中，较好的是其中有机酸及有机酸盐的含有比例较低的试样编号29。这可以认为是，在氧化硅含量比率较大的碱硅酸盐水溶液中，快速地进行氧化硅相互之间的缩聚反应，有机酸及有机酸盐的催化剂作用未能表现为外观可见的效果。
又，作为金属氧化物的氧化锌，其含量为基于钠硅酸盐水溶液重量的1.0～5.0时，可以获得特别好的涂膜。
下面，就着色剂以同样的评价方法进行研究。作为碱硅酸盐，系将浓度为30％、SiO2/Na2O为4.0的钠硅酸盐水溶液和，浓度为40％、SiO2/Na2O为4.0的甲胺系硅酸盐水溶液按表8所示地，适当添加精制水(离子交换水)，掺合，配制成其浓度为20％、SiO2/Na2O的摩尔比各异的碱硅酸盐水溶液。颜料使用氧化铁红。再有，作为表面平滑材料的多孔质无定形硅石粉，以使用粒径0.5μm～5μm的珍珠岩粉为宜。又，作为基体处理剂，将性能最为良好的试样编号9，用刷涂法涂布至混凝土上，作为基体补强剂，同样使用性能最为良好的试样编号24，同样涂布至基体处理剂表面。再将如表9所示的各配合比例的着色剂用刷涂及辊涂，涂布于基体补强剂表面，进行试验。评价采用如表3及表10所示的3段评价方法，其结果示于表11。
表8<

<p>表9

表10

表11

从表11所示结果可以明白，如同基体补强剂，用SiO2/Na2O比为5.0～7.5的试样编号34～39，特别是，用有机酸及有机酸盐系使用青酶孢子酸及其钙盐，其含量为基于碱硅酸盐水溶液计的0.01以上、0.1以下、所使用的阿拉伯酸及其盐的含量为基于碱硅酸盐水溶液计的0.1以上、5以下的试样编号35、36、38、39、43～45，可以得到良好的涂膜。又，在这些试样的配方中，只要酸解离指数(pKa)3以上、5以下即可，对青酶孢子酸及其盐并无限制，如试样编号43～45可见，使用葡糖酸及其盐、乳酸及其盐、乙酸盐、丙酸盐也可同样得到良好的涂膜。
再就试样编号31～33、40～42进行研究，则可明白，将多孔质无定形硅石粉按基于碱硅酸盐水溶液的重量比为1.0～15.0的比例混合，则可得到其膜层表面不发生龟裂，表面加工极为平滑、具有光泽的良好的涂膜。另外，未见烧结珍珠岩粉和硅藻土在表面平滑性及光泽性方面有差别，该二种材料皆可制得良好的涂膜。
在这些配方中，只要酸解离指数(pKa)在3以上、5以下即可，并不限于青酶孢子酸及其盐，如试样编号43～45可见，使用葡糖酸及其盐、乳酸及其盐、乙酸盐、丙酸盐也可同样得到良好的涂膜。
又，如同基体补强剂的场合一样，在SiO2/Na2O比为4.0的试样中，较好的是，有机酸及有机酸盐的含有比例较高的试样编号33。又，在SiO2/Na2O比为9.0时，有机酸及有机酸盐的含有比例未见有太大差别。这可以认为是，有机酸所具有的酸解离指数大致在相同水准的缘故。又，作为多孔质无定形硅石粉，使用云母也可获得具有高的表面平滑性及高的光泽的良好涂膜。
产业上的可利用性如上所述，本发明的钙基无机质部件的表面处理剂及其处理方法可用于对楼房及高架桥等的建筑物或门槛、房间、砖瓦接缝等处混凝土及砂浆等任一种钙基无机质部件的表面进行防止劣化及着色等的表面处理。
权利要求
1.一种钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述钙基无机质部件包括作薄膜状涂布于钙基无机质部件表面的基体处理剂和作薄膜状涂布于所述基体处理剂表面之上的基体补强剂；所述基体处理剂为含有以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料、选自氢氧化钙(Ca(OH)2)及氧化钙(CaO)中的至少一种含钙物质和含有选自酸解离指数(pKa)为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种、及水(H2O)的液态处理剂；所述基体补强剂为含有碱硅酸盐水溶液和选自酸解离指数(pKa)为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种的液态处理剂，所述基体补强剂作薄膜状涂布于上述基体处理剂表面。
2.如权利要求1所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，在所述以液态、薄膜状涂布、含有碱硅酸盐水溶液和选自酸解离指数(pKa)为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中至少一种的基体补强剂表面，涂布有薄膜状的着色剂。
3.如权利要求1或2所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述基体处理剂、基体补强剂及着色剂中的至少一种含有金属氧化物。
4.如权利要求1～3之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述基体处理剂含有选自氢氧化钙及氧化钙中至少一种、换算为氢氧化钙的含量为基于硅石粉料的重量比为0.2以上、2以下的含钙物质。
5.如权利要求1～4之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述基体处理剂含有选自基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计在0.01以上、0.1以下的葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐，和含有选自基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下的阿拉伯酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐。
6.如权利要求1～5之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述碱硅酸盐水溶液系一种碱硅酸盐的浓度15～40％的水溶液，所述碱硅酸盐的氧化硅(SiO2)对碱的摩尔比在5以上、7.5以下。
7.如权利要求3～6之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述金属氧化物含量为基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1以上、5以下。
8.如权利要求1～7之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述基体补强剂含有选自基于碱硅酸盐水溶液重量比计在0.01以上、0.1以下的葡糖酸、青酶孢子酸、乳酸、乙酸、丙酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐，和含有选自基于碱硅酸盐水溶液重量比计为0.1以上、5以下的阿拉伯酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐。
9.如权利要求1～8之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述基体处理剂含有颜料。
10.如权利要求1～9之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述颜料为含量基于碱硅酸盐的重量比计为0.1以上、12以下范围的无机系颜料。
11.如权利要求1～10之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂，其特征在于，所述基体补强剂及着色剂中的至少一种含有基于碱硅酸盐水溶液的重量比计为1.0以上、15以下范围的多孔质无定形硅石粉。
12.一种钙基无机质部件的表面处理方法，其特征在于，将如权利要求1及2～11至任任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂的基体处理剂涂布于钙基无机质部件表面，形成所述基体处理剂薄膜之后，将所述钙基无机质部件表面处理剂的基体补强剂涂布于所述基体处理剂薄膜表面，形成基体补强剂薄膜。
13.一种钙基无机质部件的表面处理方法，其特征在于，将如权利要求1及3～11之任一项所述的钙基无机质部件表面处理剂的基体处理剂涂布于钙基无机质部件表面，形成所述基体处理剂的薄膜；将所述钙基无机质部件表面处理剂的基体补强剂涂布于所述基体处理剂薄膜表面，形成基体补强剂薄膜之后，将权利要求2～11之任一项所述的着色剂涂布于所述基体补强剂薄膜表面，形成所述着色剂的薄膜。
全文摘要
一种含有水浆状的基体处理剂、液态基体补强剂及着色剂的三液型表面处理剂。所述基体处理剂为含有以氧化硅为主成分的硅石粉料、选自氢氧化钙及氧化钙中的至少一种的含钙物质和含有选自酸解离指数(pKa)的为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中的至少一种、及水为主成分的混合物。所述基体补强剂为含有碱硅酸盐水溶液和选自酸解离指数(pKa)为3以上、5以下的有机酸及有机酸盐中至少一种的混合物。着色剂以颜料及珍珠岩粉状混入基体补强剂中。顺序涂布上述混合物等,可在短时间内在钙基无机质部件表面形成无龟裂、平滑、高强度及高耐水性、有光泽的着色涂膜。且,涂布操作性良好,操作性提高。
文档编号C04B41/71GK1245479SQ97181727
公开日2000年2月23日 申请日期1997年2月10日 优先权日1997年2月10日
发明者岩间克己, 吉本敏雄, 齐藤学, 大高守康 申请人:株式会社P＆E国际, 腮尾信一