表面处理剂及其处理方法 【技术领域】
本发明涉及一种表面处理剂及其处理方法，所述表面处理剂及其处理方法系用于对如塑料、织物、非织造布、木材、金属及陶瓷等的表面进行处理，以防止其表面劣化及着色。
背景技术
以往，作为用于对如塑料、织物、非织造布、木材、金属及陶瓷等的表面进行防止表面劣化及着色等处理的表面处理剂，已知有多种：以环氧树脂及清漆、漆等高分子类树脂为主成份的有机类涂料，及以硅酸盐等无机质为主成份的无机类涂料。
然而，在以往的各种表面处理剂中，由于有机类涂料的耐候性差，所以，在要求具有耐候性的场合，须使用无机类涂料。但是，无机类涂料在对陶瓷的表面待处理部件材料进行表面处理时，虽然可以形成良好的涂膜，但在对如塑料、金属、木材、织物及非织造布等材料的表面待处理部件进行表面处理时，却无法形成良好的涂膜，其用途受到限制。
已知有如日本专利申请公开特开昭56-43359号公报所记载的表面处理方法。
所述特开昭56-43359号公报所记载的表面处理方法是：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、混凝土等基体材料上，使之固化，形成涂层。
然而，根据上述特公昭56-43359号公报所述地表面处理方法，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，须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，仅在部件表面部分形成层状，上述颜料涂层可能因受外界的冲击及应力等而产生剥离，缺乏耐水性，无法得到良好的着色覆层。再有，为达到所定的硬度需要时间，并需要进行保护，以使所涂布形成的涂层在固化之前不受到损伤和水淋。
另一方面，作为对含有具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而形成的表面处理剂，已知有日本专利申请公开号特公平1-320284号公报上所记载的表面处理剂。
该日本专利申请公开号特公平1-320284号公报所述的混凝土等钙基无机质部件材料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材料表面。然后，用水进行养护，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材料的毛细管及空隙中。在渗透的残留有机酸及有机酸盐的催化剂作用下，水溶性硅酸化合物和混凝土等钙基无机质部件材料中的氢氧化钙发生反应，生成硅酸钙系化合物。另外，由于有机镁及有机钙和水溶性硅酸化合物发生反应，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基体材料的毛细孔及空隙，使其表面致密化。
然而，特公平1-320284号公报所记载的钙基无机质部件材料的表面处理方法是以混凝土等基体材料为对象，如将该表面处理方法用于塑料及木材、织物等，则无法良好地形成涂膜。再有，所述有机酸及有机酸盐在参与反应的同时，渗透、残留于毛细管及空隙中，在此状态下，硅酸钙系化合物的状态可能相异。所以，为能得到一定的致密化状态，需要作细致的配比设定及反应气氛的管理等等，这样，使操作显得繁杂。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。
本发明系鉴于上述问题而作，本发明的目的在于：提供一种表面处理剂及其处理方法，藉由使用本发明的表面处理剂及其处理方法，可针对任何基体材料形成高强度的涂膜，在短时间内方便地提高所述基体材料表面的防劣化性能、且施工容易。
本发明的目的更在于：提供一种表面处理剂及其处理方法，藉由所述表面处理剂及其处理方法的使用，可针对任何基体材料形成高强度的涂膜，藉此，可在短时间内获得优异的涂膜耐候性及耐水性、且容易着色。
发明揭示
本发明的表面处理剂包括：
作薄膜状涂布于基体材料表面的高粘合性的高分子水乳液，
载持于所述高分子水乳液表面、至少部分露出、以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料，
以薄膜状涂布于前述薄膜状涂布的高分子水乳液表面的、并覆盖硅石粉料的露出部分的液态基体处理剂，和
以薄膜状涂布于前述薄膜状涂布形成于高分子水乳液表面的所述基体处理剂表面之上的基体补强剂；
所述高粘合性的高分子水乳液为含有选自羟基(-OH)及羧基(-COOH)中的至少一种的高分子水乳液；
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、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，所述基体补强剂以薄膜状涂布于上述基体处理剂表面。
将含有选自羟基(-OH)及羧基(-COOH)中的至少一种的高粘合性的高分子水乳液作薄膜状涂布于基体材料表面，在所述高分子水乳液固化之前，由例如喷涂法等，使以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料载持其上，且至少一部分所述的硅石粉料露出于表面。将液态基体处理剂涂布于高分子水乳液表面，以使其作薄膜状覆盖所述硅石粉料。藉由所述基体处理剂的涂布，随着挥发等的水分(H2O)的减少，在有机酸及有机酸盐的催化剂作用下，基体处理剂的含钙物质中的氢氧化钙(Ca(OH)2)及水和氧化钙(CaO)化合，生成氢氧化钙。所述生成的氢氧化钙和高分子水乳液载持的硅石粉料中的氧化硅发生凝硬反应，络合生成硅酸钙(CaSiO3)、不溶性的链状CaO-SiO-…-SiO-…SiO-CaO(C-O-S-O-C)。同时，基体处理剂中的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C-O-S-O-C及硅酸钙。又，硅石粉料及硅石粉料和硅石粉料相互之间的氧化硅藉由氢键及脱水聚合，变成Si-O-Si键，形成具有多个羟基(-OH)的致密的三维网络结构。由此包合一部分由于含钙物质中的氢氧化钙及水和氧化钙的化合而生成的氢氧化钙。
其次，将基体补强剂作薄膜状涂布于已作薄膜状涂布、具有网络结构的基体处理剂表面。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，碱硅酸盐与载持于基体处理剂网络结构之间、未反应的残留氢氧化钙反应，将碱硅酸盐的碱份包合、密闭于网络结构之间，生成硅酸钙及C-O-S-O-C。同时，通过基体处理剂的羟基、与构成网络结构C-O-S-O-C及Si-O-Si结合键的结合，及通过碱硅酸盐相互之间、硅石粉料及碱硅酸盐的结合，使碱硅酸盐的碱份围绕于网络结构间，在形成的网络结构更加致密化的同时，使所述网络结构增大、一体化为致密的三维网络结构，由此，将碱硅酸盐的碱份包合于网络结构之间。
此时，如有机酸及有机酸盐的酸解离指数(pKa)小于3，则硅石粉料和基体处理剂的氢氧化钙(Ca(OH)2)的凝硬反应及缩聚反应等的各种反应极为缓慢，成膜所需时间较长。又，如所述酸解离指数(pKa)大于5，则上述凝硬反应及缩聚反应等的各种反应进行速度过快，反应局部地进行，无法得到大致均匀的涂膜。另外，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，由于是使用高分子水乳液，使硅石粉料牢固地载持于基体材料上，将该硅石粉料作为反应点，使形成致密的三维的网络结构，在基体材料上被覆形成具有优异的耐水性及耐候性的涂膜，所以，可针对任何基体材料，容易在短时间内进行防表面劣化处理，提高施工性能。
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薄膜状涂布的液态基体补强剂表面。所述着色剂含有上述本发明的碱硅酸盐水溶液、颜料、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未反应的氢氧化钙(Ca(OH)2)、构成网络结构的C-O-S-O-C及Si-O-Si键，固定，形成更致密的一体化网络结构，将碱硅酸盐的碱成份及着色剂密闭、包合于网络结构之间。
因此，本发明的表面处理剂由于是使用高分子水乳液，将载持的硅石粉料作为反应点，使形成致密的三维网络结构，同时，使颜料固定于网络结构之间，在基体材料上被覆形成具有优异的耐水性及耐候性的涂膜，所以，可针对任何基体材料容易在短时间内进行防表面劣化及着色等的处理，可以提高着色的美观性，得到识别性，增大使用的广泛性。
再有，本发明系这样一种表面处理剂：其中，在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中含有金属氧化物。
上述基体处理剂、基体补强剂及着色剂的至少一种中含有的金属氧化物系通过三维结合，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、牢固的薄膜结构。
因此，由于含有金属氧化物，可以使原本致密的网络结构更加致密，增大所形成的基体材料表面的耐候性、耐水性及强度。
又，本发明系这样一种表面处理剂：上述本发明的基体处理剂中含有，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、选自氢氧化钙及氧化钙中的至少一种的含钙物质。
且，藉由其换算为氢氧化钙的含量为基于硅石粉料的重量比计为0.2以上、2以下、选自氢氧化钙及氧化钙中至少一种的含钙物质的使用，由于选用这样的基体处理剂可以使硅石粉料与钙基无机质部件材料的氢氧化钙(Ca(OH)2)作牢固的结合，形成一体化；同时，可以作包合氢氧化钙的固定，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计的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其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，固定于网络结构间的氢氧化钙成分增多，无法指望增大基体处理剂的强度、耐水性、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；钙在表面上的移动，可能是产生粉化现象的原因。为此，将含钙物质的含量设定为基于硅石粉料重量比计的0.2以上、2以下。
因此，由于设定含钙物质的含量在基于硅石粉料重量比计的0.2以上、2以下的范围，可以使硅石粉料与高分子水乳液的涂膜作一体化的牢固结合。同时，在具有多个羟基(-OH)的状态下，可以具有包合氢氧化钙固定的致密的三维网络结构；可以容易地在短时间内形成具有优异的耐候性、耐水性及高强度的基体处理剂构成的良好薄膜。
再有，本发明系这样一种表面处理剂：其基体处理剂中的有机酸及有机酸盐含有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、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，含有基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下、选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种。
作为基体处理剂中的有机酸及有机酸盐，可以含有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、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，含有基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下、选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种。藉此，可以不使高分子水乳液薄膜改性地，使基体处理剂的硅石粉料及含钙物质的反应迅速、大致均匀地进行，形成不溶性、牢固结合的致密的三维网络结构。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，则上述有机酸及有机酸盐与载持于高分子水乳液上的硅石粉料的反应性、与高分子水乳液的反应性及与基体处理剂自身的反应性低下，难以获得牢固的一体化结构；无望增大涂膜强度及耐候性，也无望提高材料的分散性；难以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，则网络结构间呈现残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，无法得到良好的强度、耐水性及耐候性；同时，成本增加。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，则上述有机酸及有机酸盐与硅石粉料的反应性、与高分子水乳液的反应性及与基体处理剂自身的反应性低下，难以获得牢固的一体化结构；无望增大涂膜强度、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，则网络结构间呈现残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，形成的涂膜难以得到良好的强度、耐水性及耐候性，同时，成本增加。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。
由此，因为使用含有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、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，含有基于硅石粉料及含钙物质的总重量比计为0.1以上、5以下、选自阿拉伯酸及其盐中的至少一种的有机酸及有机酸盐，所以，可在短时间内形成具有优异的耐水性、耐候性及高强度、平滑的涂膜。
又，本发明系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，所述碱硅酸盐的氧化硅(SiO2)对碱的摩尔比在5以上、7.5以下。
藉由其氧化硅(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，不能密闭包合碱成份，无望增大涂膜的强度、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以下、7.5以上。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，涂布量增加，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的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。
从而，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反应，形成致密的网络结构。
再者，本发明系这样一种表面处理剂：其中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Si-O-Si结合键的链状分子之间，连接形成致密的三维网络结构。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，则所述三维网络结构致密的连接状态减弱，此时无望提高所形成的涂膜强度、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，则不参与链状分子间连接的金属氧化物载持于网络结构之间，成残留状态，无望提高涂膜强度、耐水性及耐候性的。同时，由于金属氧化物的颜色着色于涂膜之上，导致色彩不良，成本增加。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，增大所形成涂膜的耐候性、耐水性及强度。
又，本发明系这样一种表面处理剂：其中，上述本发明的基体补强剂及着色剂的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所含有的至少一种的有机酸及有机酸盐，使其含有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与基体处理剂或基体补强剂成一体化的、具有优异的耐候性、耐水性及高强度的涂膜。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有机酸及其盐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或基体补强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，难以得到大致均匀的平滑涂膜；施工性无望提高。
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有机酸或其盐的含量大于基于碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1，则网络结构间呈现残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，所形成的涂膜难以得到良好的强度、耐水性及耐候性，同时，成本也增加。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，则网络结构间呈现残留有未反应的有机酸及有机酸盐的状态，所形成的涂膜难以得到良好的强度、耐水性及耐候性，同时，成本也增加。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的0.1以上，5以下的范围。
从而，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。
本发明又系一种在上述本发明的基体处理剂及基体补强剂的至少一种中含有颜料的表面处理剂。
由于基体处理剂中含有颜料，藉此，可以使颜料被包合、固定于由于基体处理剂和高分子水乳液及硅石粉料的反应而生成的硅酸钙(CaSiO3)之间和网络结构之间，而不会从基体材料的表面剥离。如此等等，使基体材料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。同时，可以因着色而增强美观及获得识别性，增大使用的广泛性。另外，藉由使基体补强剂含有颜料，可以使颜料在基体处理剂和基体补强剂反应时被包合、固定，而不会从基体材料的表面剥离。由此，可以进行大致均匀良好的着色，在提高涂膜耐候性、耐水性及强度的同时，提高着色的美观程度，获得识别性和增大使用的广泛性。
因此，由于在基体处理剂和基体补强剂中皆含有颜料，可以进行复杂的着色和调色，提高彩色性，增加美观及识别性。
因此，由于使基体处理剂中及基体补强剂的至少一种之中皆含有颜料，可以使颜料不会从基体材料的表面剥离，确实载持于其表面，得到大致均匀、具有色彩优良的着色，提高着色的美观程度，获得识别性和增大使用的广泛性。
又，本发明系这样一种表面处理剂：其中，上述本发明的颜料包括基于硅石粉料及含钙物质的总重量比或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。
作为颜料，由于使用其含量为基于硅石粉料及含钙物质的总重量比或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、平滑的着色涂膜。所述涂膜不易从基体材料表面剥离。如无机类颜料含量低于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比或碱硅酸盐水溶液的重量比计的0.1，则着色性能低下，为获得设定的显色，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加。另外，如无机类颜料含量大于基于硅石粉料及含钙物质的总重量比或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，但成本仍增加。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硅石粉料及含钙物质的总重量比或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，由于使用其含量为基于硅石粉料及含钙物质的总重量比或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、平滑、大致均匀的着色涂膜，所述涂膜不易从基体材料表面剥离。
再有，本发明系这样一种表面处理剂：其中上述本发明的基体补强剂及着色剂中的至少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。
基体补强剂及着色剂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。同时，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，则不能防止收缩时龟裂的发生，也无望提高涂膜平滑性。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，可以抑止网络结构形成时的收缩，防止细微表面产生龟裂等，同时，可以提高其平滑性、得到具有光泽的良好的薄膜。
本发明的表面处理方法系这样一种表面处理方法：
将上述本发明的表面处理剂具有羟基(-OH)及羧基(-COOH)中至少一种的高粘合性的高分子水乳液涂布于基体材料表面，形成薄膜状；
再在该高分子水乳液固化之前，在上述高分子水乳液薄膜上载持以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料，使其至少一部分露出所述高分子水乳液薄膜表面；
然后，在所述高分子水乳液薄膜表面涂布上述表面处理剂的基体处理剂，形成薄膜，使其覆盖前述硅石粉料；
再将所述表面处理剂的基体补强剂上面涂布于所述基体处理剂薄膜的表面，形成所述基体补强剂薄膜。
因而，由于将硅石粉料载持于基体材料的表面，再涂布高分子水乳液薄膜，在该薄膜表面以薄膜状涂布基体处理剂之后，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，不论何种基体材料，皆容易进行基体材料表面的防劣化处理和着色处理等，提高施工性能。
因此，仅仅是用高分子水乳液载持硅石粉料，涂布基体处理剂之后，再涂布基体补强剂，可以容易进行任何基体材料的表面防劣化处理和着色处理等，提高施工性能。
又，本发明的表面处理方法系这样一种表面处理方法：
将上述本发明的表面处理剂具有羟基(-OH)及羧基(-COOH)中的至少一种的高粘合性的高分子水乳液涂布于基体材料表面，形成薄膜状；
再在该高分子水乳液固化之前，在上述高分子水乳液薄膜上载持以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料，使其至少一部分露出该高分子水乳液薄膜表面；
然后，在所述高分子水乳液薄膜表面涂布基体处理剂，形成薄膜，使其覆盖前述硅石粉料；
再将所述表面处理剂的基体补强剂涂布于所述基体处理剂薄膜的表面，形成所述基体补强剂薄膜；
将所述着色剂涂布于前述基体补强剂薄膜表面，形成所述着色剂薄膜。
由于是顺序进行如下的涂布作业：将硅石粉料载持于基体材料的表面后涂布高分子水乳液薄膜，在该高分子水乳液薄膜表面以薄膜状涂布基体处理剂，然后，再将基体补强剂及着色剂顺序涂布于所述基体处理剂薄膜表面，形成薄膜的，所以，不论何种基体材料，皆容易进行基体材料表面的防劣化处理和着色处理等，可以提高施工性能。
因此，仅仅是用高分子水乳液载持硅石粉料涂布基体处理剂之后，顺序涂布基体处理剂、基体补强剂及着色剂的，所以，对任何基体材料，都可以容易进行表面的防劣化处理和着色处理等，提高施工性能。
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。
表面处理剂为含有水浆状的高分子水乳液、微粒状的硅石粉料、水浆状的液态基体处理剂及水浆状的液态基体补强剂的三液一粉剂型的表面处理剂。
高分子水乳液系将具有羟基(-OH)及羧基(-COOH)中的至少一种高粘合性的高分子乳液化后、具有水溶性的水乳液，其中使用了例如丙烯系高分子、丙烯-苯乙烯共聚物、醋酸乙烯系高分子、醋酸乙烯-乙烯共聚物等的高分子材料。
又，所述高分子水乳液的固体成份含量以15％以上、30％以下为宜。这里，如果固体成份含量少于15％，则难以得到与基体材料牢固的密着性，同时，如下所述的硅石粉料的载持力低下，须作多次的层叠、重复的涂布，作业性低下。再有，如果固体成份含量大于30％，则粘性增大，涂布操作繁杂，难以得到大致均匀的膜厚，操作性低下。为此，高分子水乳液的固体成份含量设定于15％以上、30％以下的范围。
而且，所述高分子水乳液可以在基体材料表面涂布成如200μm以上、1000μm以下的膜厚范围。
另一方面，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后，其氧化钙活性被提高的硅石粉料。特别是，使用发泡膨胀的烧结珍珠岩，其反应性能高，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，热解氧化硅特别理想。另外，该硅石粉料的粒径宜大于高分子水乳液薄膜的膜厚。较好的是，所述硅石粉料的粒径为高分子水乳液薄膜膜厚的约2倍以上、3倍以下的范围，以便使至少一部分载持的硅石粉料露出于所述高分子水乳液薄膜表面。例如，如果高分子水乳液薄膜膜厚为3μm时，则所述硅石粉料宜使用其粒径在6.0μm以上、10.0μm以下的硅石粉料。这里，如所述硅石粉料粒径小于6.0μm，则硅石粉料几乎完全埋没于高分子水乳液薄膜内，无法与下述的基体处理剂发生反应，使所述薄膜载持该硅石粉料的露出部分的操作也变得困难。又，如所述硅石粉料粒径大于10.0μm，则露出于高分子水乳液薄膜的硅石粉料部分变大，导致薄膜的相对载持力减小，同时，不能对基体材料表面作平滑处理。为此，将所述硅石粉料粒径设定为高分子水乳液膜厚的约2倍以上、3倍以下的范围为宜。
基体处理剂系一种含有以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料、选自氢氧化钙(Ca(OH)2)及氧化钙(CaO)中至少一种的含钙物质，如石灰、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，并以上述成份为主成份的混合物。
又，作为以氧化硅(SiO2)为主成份的硅石粉料，如同硅石颗粒料，可以使用热解法氧化硅、硅石、烧结珍珠岩等。较好的是，使用经脱水热处理调节、其氧化钙活性被提高的硅石粉料。特别是，发泡膨胀的烧结珍珠岩，其反应性能高。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，热解氧化硅特别理想。另外，该硅石粉料的粒径以小于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，氢氧化钙从调节配比及操作容易方面来说，尤为理想。
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材料上时，则由于基体处理剂与钙基无机质部件材料的氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应、与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，则所述基体处理剂与钙基无机质部件材料中氢氧化钙(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速度过快，反应在局部进行，同样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、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的有机酸及有机酸盐、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，调节成浆状的水溶液而成。
这里，如基于所述硅石粉料重量比计的、作为氢氧化钙成份的含钙物质的含量低于0.2，则其与所载持的硅石粉料的反应性、与高分子水乳液的反应性欠缺，无望增大基体处理剂的薄膜部分的强度，也无望增大其与基体补强剂之间的反应性，无法在短时间内一体化，增大足够的涂膜强度。又，如基于该硅石粉料重量比计的作为氢氧化钙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，反应点及网络结构的点也相应地减少。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，有可能发生粉化现象，得不到良好的涂膜。为此，将含钙物质换算为氢氧化钙的添加量设定为：基于硅石粉料的重量比计为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，则所载持的硅石粉料和基体处理剂的含钙物质的反应性低下，同时，由硅石粉料及含钙物质进行的反应及缩聚反应无法充分地进行，无望提高所形成的薄膜的强度、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，则网络结构间中现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，成本也增加。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，则所载持的硅石粉料和基体处理剂的含钙物质的反应性低下，同时，由硅石粉料及含钙物质的反应及缩聚反应不能充分进行，无望提高所形成的薄膜的强度、耐水性及耐候性；无望提高材料的分散性；难以得到大致均匀、平滑的涂膜，也难以提高施工性。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，则网络结构间呈现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，成本也增加。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，且具有表面活性和抑止起泡效果。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，可以作大致均匀、良好的混合、分散。
另一方面，基体补强剂系一种以碱硅酸盐水溶液和选自酸解离指数(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，则碱份相对增多，由于基体补强剂的涂布，随着反应进行载持于所形成的网络结构之间的残留碱份增大，从而，无望增大涂膜强度、耐水性及耐候性。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，并向凝聚粉化方向进展，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，就必须增大涂布量。然而，增大涂布量，又易发生流挂等现象。为防止流挂现象的发生，有必要重复多次涂布，这样，可能导致作业性能低下和成本增加。再有，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％以下的范围为宜。
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，由于收缩作用增大及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。
作为基体处理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等中的至少一种、其酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的有机酸或有机酸盐，和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，通过适当的混合而加以调节。
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、也无望提高材料的强度、耐水性、耐候性及分散性。从而，难以得到大致均匀、平滑的涂膜，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的0.1，则网络结构间呈现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，成本也增加。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以下的范围为宜。
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，则网络结构间呈现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，成本也增加。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以下的范围为宜。
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，将液态的高分子水乳液通过例如喷涂或分散，或藉由刷涂及辊涂等的涂布方法，涂布成200μm以上、1000μm以下的薄膜状。这里，如膜厚不到200μm，则难以得到对于基体材料的牢固的密着性，同时如下所述的硅石粉料的载持力低下，须作多次层叠涂布，作业性低下。又，如膜厚超过1000μm，则在外界的冲击及应力等的作用下，涂膜有从基体材料上剥离的危险。为此，膜厚的涂布以200μm以上、1000μm以下为宜。
其次，在所述高分子水乳液固化之前，使硅石粉料载持其上。即，藉由例如喷砂机等的装置将硅石粉料喷涂于高分子水乳液涂膜上，使至少一部分载持的硅石粉料不被湿润、露出于高分子水乳液薄膜，而其余部分被埋没而载持其上。又，在喷涂所述的硅石粉料时，适当调节喷射压力，以使硅石粉料可以至少露出一部分载持于高分子水乳液薄膜。例如，如果所使用的硅石粉料的平均粒径为5.0μm的硅石粉时，则选用的喷射压力为5kg/cm2。
其次，在因所述高分子水乳液的高粘合性而牢固载持有硅石粉料的涂膜表面上，藉由例如喷涂及布散等，或使用刷涂或辊涂等的涂布方法，以约5～10kg/m2(2.5μm以上、5.0μm以下的膜厚)的涂布量，将预先混合了原料的基体处理剂进行涂布，干燥，以使其覆盖硅石粉料的露出部分。
这里，涂布量如少于5kg/m2(2.5μm膜厚)，则得不到足够的强度；如涂布量大于10kg/m2(5.0μm膜厚)，则有脱落的危险。所以，涂布量以约为5～10kg/m2(2.5μm以上、5.0μm以下的膜厚)为宜。
由于在上述基体处理的涂布后生成的水分的挥发等的原因，硅石粉料和含钙物质、有机酸及有机酸盐及水分的混合比例成为水分减少的状态。藉此，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，载持的硅石粉料的露出部分及，基体处理剂的硅石粉料和，含钙物质的氢氧化钙及氧化钙和水化合，生成的氢氧化钙起凝硬反应，生成不溶性、链状化合物的CaO-SiO-…-SiO-…-SiO-…CaO(C-O-S-O-C)及硅酸钙。同时，基体处理剂的硅石粉料和硅石粉料及硅石粉料相互之间，通过氢键及脱水缩合形成Si-O-Si结合键，形成络合的三维网络结构。
又，硅石粉料为多孔质珍珠岩粉等的场合，因有机酸及有机酸盐的表面活性效果、渗透性及扩散性，硅石粉料及含钙物质通过不断渗透而进行反应。
另外，在形成三维网络结构时，干燥的薄膜状基体处理剂的涂膜作包合状，包围未反应的氢氧化钙的一部分，使其载持于网络结构内，成为存在有多个羟基(-OH)的状态。
其次，在所述基体处理剂的涂膜表面涂布、干燥基体补强剂。如同基体处理剂的情况一样，所述涂布方法可以使用任一方法。又，固体成份含量为15～30％的基体补强剂的涂布，其涂布量作成每次大致为5～10m2/kg(3.5μm以上、7μm以下的膜厚)。这里，涂布量如少于5m2/kg(3.5μm膜厚)，则得不到足够的强度；如涂布量大于10m2/kg(7.0μm膜厚)，则有脱落的危险，且涂布的基体补强剂过剩、浪费，导致成本增加。所以，基体补强剂的涂布量以约为5～10m2/kg(3.5μm以上、7.0μm以下的膜厚)为宜。
由于上述基体补强剂的涂布，涂布后水分的挥发导致水分减少，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剂等作用下，碱硅酸盐与载持于基体处理剂网络结构之间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，形成网络结构，同时，也使碱硅酸盐之间互相反应，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的硅石粉料的未反应的氧化硅反应，在形成网络结构的同时，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。由这些反应，基体补强剂与基体处理剂形成一体，形成具有复杂的三维结构的致密的网络结构涂膜。
因此，在任一种基体材料中，都可以在短时间内容易地形成大致均匀、平滑、具有高强度、优异的耐水性及耐候性的一体化的涂膜，提高施工性。
再有，由于无机质的涂膜是由涂布，牢固地一体化地形成的，所以，也可获得耐酸性及耐热性。
又，在所述第1实施例中，基体处理剂及基体补强剂中的至少一种也可以含有颜料。
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，无机质的着色涂膜将牢固结合于基体材料之上，而不会从任何基体材料表面剥离。可以进行大致均匀、良好的着色；可以增强着色的美观，获得识别性；增大使用的广泛性。又，由于膜厚小于0.5μm的着色颜料可以被良好地载持、固定于网络结构之间，所以特别理想。
另外，在使基体补强剂中含有颜料，基体补强剂与基体处理剂发生反应时，颜料被载持、固定于网络结构之间。由此，无机质的着色涂膜牢固结合基体材料之上，而不会从任何基体材料表面剥离。可以进行大致均匀、良好的着色；可以增强着色的美观，获得识别性；增大使用的广泛性。又，在基体补强剂中含有颜料的情况与基体处理剂一样，由于膜厚小于0.5μm的着色颜料可以被良好地载持、固定于网络结构之间，所以特别理想。
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，可以使颜料不从基体材料表面剥离而得到确实的粘合；基体材料可以作大致均匀、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，上述基体处理剂及基体补强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时，则网络结构的Si-O-Si结合键的链状分子之间架桥状的连接状态减少，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，则不参与链状分子间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，可以使其迅速介于网络结构的Si-O-Si结合键的链状分子之间，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。
由于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，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，成本增加。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实施例的三液一粉型的表面处理剂中添加着色剂，使之成为四液一粉着色型的钙基无机质部件的表面处理剂。
即，本实施例的表面处理剂系除了在上述第1实施例的高分子水乳液、硅石粉料、基体处理剂及基体补强剂之外，再在基体补强剂的涂膜表面涂布着色剂而形成的四液一粉着色型基体材料表面处理剂。
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，如同基体补强剂，碱硅酸盐水溶液较好的是，设定其中氧化硅(SiO2)对碱(M2O)的摩尔比为5以上、7.5以下的、碱硅酸盐浓度为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、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，不管是无机类颜料还是有机类颜料、也不管是天然的或合成的颜料，较好的是，同样具有耐碱性及耐候性的无机类颜料。
用喷涂法及分散法、或以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，使其涂布量大致成5～10m2/kg(膜厚为10μm以上、40μm以下)，并干燥。反复进行上述涂布，可以增加着色涂膜的厚度。
如此，在因膜状涂布的基体处理剂和网络结构而一体、致密化的基体补强剂表面涂布着色剂，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，形成致密的三维网络结构，并一体化，形成载持了结构复杂的致密的网络结构中颜料的着色涂膜。
因此，对任何基体材料，皆可获得大致均匀、良好的基体材料表面；可以在短时间内容易获得优异的涂膜表面的耐候性、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。
再有，由于在所述涂膜表面形成无机质涂膜，所以，也可得到耐酸性及耐热性。
又，藉由着色剂的涂布方法，可以赋于上述基体材料以识别力等，或可用作分隔线、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，也可掺有珍珠岩粉、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，就使用铝金属板及被污染的混凝土作为上述的基体材料，就对基体材料表面进行表面处理的试验作一说明。
首先，作为高分子水乳液，对固体成份含量为50％的丙烯-苯乙烯共聚物的乳液100cc，添加150cc的水，配制得到固体成份含量为20％的高分子水乳液，将该高分子水乳液以5～10kg/m2的涂布量，刷涂涂布于铝金属板及被污染的混凝土表面。
又，被污染的混凝土系作成如下的状态：将上述丙烯-苯乙烯共聚物树脂在25℃、湿度为50％的气氛中，浸渍于混凝土，使其处于污染的状态。又，混凝土的试验片，根据表1上述的比例，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，进行养护制得。
表1 原 料 配合量(Kg/m3) 单位水泥 碳 酸 钙 细 骨 料 粗 骨 料 水 量 180 120 803 944 195 坍落度(cm) 21
其次，在涂布高分子水乳液之后，立即将平均粒径为0.5mm的硅石粉粒作为硅石粉料，用又喷砂机，以约为5kg/cm2的喷射压力喷涂至上述高分子水乳液涂膜表面。在上述硅石粉粒的喷涂下，所述高分子水乳液薄膜所载持的硅石粉粒的一半左右为高分子水乳液涂膜所埋没，而另一半露出上述薄膜表面。其后，在常温、一个大气压环境(25℃，湿度50％)下，干燥，使高分子水乳液涂膜固化。
然后，适当混合各种原料，制得如表2所示的各种基体处理剂。以约为5～10m2/kg的涂布量，用刷涂法将所述基体处理剂涂布至所述高分子水乳液涂膜表面，使其覆盖露出于该高分子水乳液涂膜表面的硅石粉料。在常温、一个大气压环境(25℃，湿度50％)下，干燥。
这里，作为含钙物质，使用氧化钙及波特兰水泥。又，作为硅石粉料，使用其粒径为0.5～5.0μm的珍珠岩粉，或使用其粒径为0.5～3.0μm的硅石粉。另外，金属氧化物使用氧化锌。
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阶段评价。评价结果示于表4。
表3*评价基准 平滑度 强 度 耐水性 反应性 作业性 ◎ ○ △ × 表面无洼痕表面洼痕不显著有时可见凹凸有凹凸，显洼痕以百日圆硬币擦之无痕以百日圆硬币擦之无痕以百日圆硬币擦之有擦痕以百日圆硬币擦之有擦痕浸水擦不掉浸水擦不掉 浸水稍掉 水中化掉30分钟内可手指触摸60分钟内可手指触摸2小时内可手指触摸2小时内不能手指触摸 极顺利 顺利 有时须等待顺利，但不均匀
表4
表4所示的结果表明，试样编号2～5、特别是，试样编号2～4的试样，其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计的0.2以上、2以下的作为钙化合物的氢氧化钙及氧化钙，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，显示了指触可能的高反应性，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、所述作为含钙物质的氢氧化钙成份的含量为基于硅石粉料的重量比计少于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差，须干燥2小时左右，操作需要花费时间。
由此明白，含钙物质的掺用量，须使其换算为氢氧化钙成份的含量为基于硅石粉料的重量比计的0.2以上、2以下的范围。
又，改变硅石粉料的原料，使其配比成为配比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。同时并用热解氧化硅的试样编号9可以进一步减少水分含量，得到最为良好的涂膜。
又，以试样编号9的平衡配比为基础，改变其中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、其中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，显示了涂膜的良好结果。
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14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15中，使用了酸解离指数(pKa)在3以上、5以下的丙酸及其钙盐。结果，都可获得良好的涂膜。
又，改变氧化锌的添加量，其结果，其添加量如在基于固体成份25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，使用性能最为良好的试样编号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520％硅酸钠溶液SiO2/Na2O摩尔比 4.0 5.0 6.0 7.5 9.0摩尔比4.030％钠硅酸盐 100 100 100 100 100摩尔比4.040％甲胺系硅酸盐 - 18 36 63 90精制水 50 67 74 117 164
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比计的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比计的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，较好的试样是，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，较好的试样是其中有机酸及有机酸盐的含有比例较低的试样编号29。其原因可以认为是：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比计的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所示配比，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，适当混合粒径0.5μm～5μm的珍珠岩粉。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段评价法，其结果示于表11。
表820％硅酸钠溶液SiO2/Na2O摩尔比 4.0 5.0 7.5 9.0 摩尔比4.0 30％钠硅酸盐 100 100 100 100 摩尔比4.0 40％甲胺系硅酸盐 - 18 63 90 精 制 水 50 67 117 164
表9
表10 ×评价基准 表面平滑性 光泽着色性 × ○ ◎ 表面龟裂，缺平滑性 表面无龟裂，平滑性好表面无龟裂，平滑性非常好 着色性差， 有光泽，着色性好 光泽极佳，着色性极佳
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的试样，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)在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、丙酸盐也可得到同样良好的涂膜。
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计为1.0～15.0的比例混合，则可得到其表面不发生龟裂，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上有差别，该二种材料皆可制得良好的涂膜。
又，如同基体补强剂的场合一样，在SiO2/Na2O比为4.0的试样中，较好的试样是，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的差别。其原因可以认为是：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，即使用云母也可获得具有高的表面平滑性及高光泽的良好涂膜。
产业上的可利用性
如上所述，本发明的表面处理剂及其处理方法可利用于对如塑料、织物、非织造布、木材、金属、陶瓷及混凝土或砂浆等的混凝土部件表面进行防止劣化及着色等的表面处理。