(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、この発明について詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態(以下、実施形態という。)により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【0011】
本実施形態に係る二液常温硬化型ウレタン塗膜防水材組成物(以下、「本実施形態の組成物」という。)は、ウレタンプレポリマーとダイマー酸とを含有する主剤と、ポリプロピレングリコールと湿潤分散剤とを含有する硬化剤とを有し、ダイマー酸の含有量が、ウレタンプレポリマー100質量部に対して0.15質量部以上であり、湿潤分散剤の含有量が、ウレタンプレポリマー100質量部に対して0.15質量部以上であることを特徴とする組成物である。
【0012】
<主剤>
本実施形態の組成物に用いられる主剤は、ウレタンプレポリマーとダイマー酸とを含有する。
【0013】
[ウレタンプレポリマー]
主剤に含有されるウレタンプレポリマーは特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。具体的には、例えば、ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを、ヒドロキシ基に対してイソシアネート基(NCO基)が過剰となるように反応させることにより得られる反応生成物が挙げられる。ウレタンプレポリマーは、0.5質量%以上5質量%以下のNCO基を分子末端に含有することができる。
【0014】
(ポリオール化合物)
ポリオール化合物は、炭化水素に有する複数個の水素を、水酸基で置換した構造を持ったポリヒドロキシル化合物の総称である。ウレタンプレポリマーの製造の際に使用されるポリオール化合物は、ヒドロキシ基を2個以上有するものであれば特に限定されない。例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、その他のポリオール、これらの混合ポリオールが挙げられる。
【0015】
ポリエーテルポリオールとして、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、1,1,1−トリメチロールプロパン、1,2,5−ヘキサントリオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール及びペンタエリスリトールからなる群から選ばれる少なくとも1種に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド及びポリオキシテトラメチレンオキサイドからなる群から選ばれる少なくとも1種を付加させて得られるポリオールが挙げられる。
【0016】
ポリエステルポリオールとして、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、グリセリン、1,1,1−トリメチロールプロパン及びその他の低分子ポリオールからなる群から選ばれる少なくとも1種と、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、ダイマー酸、その他の脂肪族カルボン酸及びオリゴマー酸からなる群から選ばれる少なくとも1種との縮合重合体;プロピオンラクトン、バレロラクトンの開環重合体が挙げられる。
【0017】
その他のポリオールとして、例えば、ポリマーポリオール、ポリカーボネートポリオール;ポリブタジエンポリオール;水素添加されたポリブタジエンポリオール;アクリルポリオール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオールのような低分子量のポリオールが挙げられる。
【0018】
ポリオール化合物は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0019】
(ポリイソシアネート化合物)
ウレタンプレポリマーの製造の際に使用されるポリイソシアネート化合物は、分子内にイソシアネート基を2個以上有するものであれば特に限定されない。ポリイソシアネート化合物として、例えば、TDI(例えば、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI))、MDI(例えば、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4’−MDI)、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(2,4’−MDI))、1,4−フェニレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、トリジンジイソシアネート(TODI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート(NDI)、トリフェニルメタントリイソシアネート等のような芳香族ポリイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート(TMHDI)、リジンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート(NBDI)、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネートのような脂肪族ポリイソシアネート;トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(H
6XDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H
12MDI)のような脂環式ポリイソシアネート;これらのカルボジイミド変性ポリイソシアネート;これらのイソシアヌレート変性ポリイソシアネートが挙げられる。
【0020】
ポリイソシアネート化合物は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0021】
ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物との組み合わせとしては、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)およびジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)からなる群から選ばれる少なくとも1種と、ポリプロピレンエーテルジオール及び/又はポリプロピレンエーテルトリオールとの組み合わせが挙げられる。
【0022】
ウレタンプレポリマーを製造する際のポリイソシアネート化合物とポリオール化合物との量は、イソシアネート基とヒドロキシル基との当量比(イソシアネート基(NCO基)/ヒドロキシル基(OH基))が、1.2以上2.5以下となるのが好ましく、1.5以上2.0以下となるのがより好ましい。当量比とは、ポリオール化合物中のヒドロキシル基1個あたりのポリイソシアネート化合物中のイソシアネート基の比をいう。当量比がこのような範囲である場合、得られるウレタンプレポリマーの粘度が適当となり、組成物がより発泡しにくくなる。
【0023】
また、ウレタンプレポリマーの数平均分子量は2000以上であり、2000以上15000以下であることが好ましく、2000以上10000以下であることがより好ましい。
【0024】
ウレタンプレポリマーの製造方法は、特に限定されるものではない。ウレタンプレポリマーは、上述の当量比のポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを50℃〜130℃で加熱攪拌して反応させることによって製造することができる。また、必要に応じて、例えば、有機スズ化合物、有機ビスマス、アミン等のウレタン化触媒を用いることができる。
【0025】
ウレタンプレポリマーは、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0026】
[ダイマー酸]
ダイマー酸は、多塩基性カルボン酸であれば特に限定されない。多塩基性カルボン酸として、例えば、飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。飽和ジカルボン酸として、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸等が挙げられる。不飽和ジカルボン酸として、フマル酸、マレイン酸等が挙げられる。芳香族ジカルボン酸として、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。
【0027】
ジカルボン酸としては、脂肪族、脂環族及び芳香族ジカルボン酸から選ばれる少なくとも1種のジカルボン酸又はこれらの誘導体を用いることができる。ジカルボン酸の具体例として、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの炭素数2〜25の直鎖脂肪族ジカルボン酸、又は、トリグリセリドの分留により得られる不飽和脂肪酸を二量化した炭素数14〜48の二量化脂肪族ジカルボン酸(以下、ダイマー酸ともいう。)及びこれらの水素添加物(以下、水添ダイマー酸ともいう。)などの脂肪族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族ジカルボン酸、および、テレフタル酸、イソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸を挙げることができる。これらのなかでも、ダイマー酸が好適に用いられる。
【0028】
ダイマー酸としては市販品を用いることができる。市販されているダイマー酸として、具体的には、例えば、炭素数22の長鎖脂肪族ジカルボン酸(IPU−22、岡村精油株式会社製)、炭素数20の長鎖脂肪族ジカルボン酸(UL−20、岡村精油株式会社製)などが好適に挙げられる。
【0029】
ダイマー酸の含有量は、ウレタンプレポリマー100質量部に対して0.15質量部以上であり、好ましくは0.15質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは0.15質量部以上5質量部以下であり、さらに好ましくは0.15質量部以上3質量部以下である。ダイマー酸の含有量が上記の範囲内である場合、本実施形態の組成物は、下地から進入した空気の泡を成長させて泡の膜を破壊させることができるため、ピンホールの発生を抑制することができる。
【0030】
<硬化剤>
本実施形態の組成物に用いられる硬化剤は、ポリプロピレングリコールと湿潤分散剤とを含有する。
【0031】
(ポリプロピレングリコール)
硬化剤は、ポリプロピレングリコールを含む。また、硬化剤はポリプロピレングリコール以外のポリオール化合物を含有することができる。ポリプロピレングリコール以外のポリオール化合物は、ヒドロキシ基を2個以上有するものであり、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、その他のポリオール、これらの混合ポリオールが挙げられる。ポリオール化合物として、具体的には、上述したウレタンプレポリマーに用いられるポリオール化合物と同様である。
【0032】
(湿潤分散剤)
湿潤分散剤としては、カルボキシル基、水酸基、酸エステルなどの極性基を有する化合物や高分子化合物、例えば、リン酸エステル類などの酸含有化合物、酸基を含む共重合物、水酸基含有ポリカルボン酸エステル、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドと酸エステルの塩などを挙げることができる。
【0033】
湿潤分散剤は、1つの分子内に親水性基および疎水性基を併せ持つ構造を有する化合物であることが好ましい。親水性基および疎水性基は、それぞれ1分子内に少なくとも1個有するものが好ましい。
【0034】
親水性基として、例えば、カルボキシ基、カルボニル基、ヒドロキシ基、アミノ基、−C(=O)O−、−NHCONH
2、−(OCH
2CH
2)
n−、−SO
3H、−SO
3M、−OSO
3H、−OSO
3M、−COOM、−NR
3Xが挙げられる。なお、Mとしては、例えば、ナトリウム、カリウムのようなアルカリ金属、−NH
4が挙げられる。Rとしては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基のようなアルキル基が挙げられる。Xとしては、例えば、塩素原子、臭素原子のようなハロゲンが挙げられる。
【0035】
中でも、カルボキシ基、カルボニル基、−C(=O)O−、ヒドロキシ基、−(OCH
2CH
2)
n−(n=3〜20)、−C(=O)O−(OCH
2CH
2)
n−CH
3(n=5〜15)が好ましい。親水性基は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0036】
疎水性基として、例えば、鎖状炭化水素基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘキセニル基のような脂環式炭化水素基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ベンジル基、スチリル基、ナフチル基のような芳香族炭化水素基;クロロメチル基、クロロエチル基、ブロモメチル基のようなハロゲン化アルキル基、オルガノシリコン基(−SiR
3(Rとしては、例えば、メチル基、エチル基、フェニル基))が挙げられる。
【0037】
鎖状炭化水素基として、例えば、炭素数5以上15以下の鎖状飽和炭化水素基が挙げられる。具体的には、例えば、−C
nH
2n+1(n=10〜13)が挙げられる。なお、鎖状炭化水素基は分岐していてもよい。疎水性基は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0038】
湿潤分散剤は、その骨格について、特に制限されない。親水性基および疎水性基を有する化合物の骨格としては、例えば、炭素原子を有するものが挙げられる。親水性基および疎水性基を有する化合物がオリゴマーまたはポリマーである場合、その骨格(主鎖)としては、例えば、炭化水素が挙げられる。また、親水性基および疎水性基を有する化合物の骨格は、二重結合を含有することができる。
【0039】
湿潤分散剤は、化合物の骨格(オリゴマーまたはポリマーの場合は主鎖)に、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、ケイ素原子を含有することができる。
【0040】
本実施形態において、湿潤分散剤はダイマー酸を均一に分散させることができるという作用を有する。
【0041】
湿潤分散剤は、下地から進入した空気の泡を成長させて泡の膜を破壊させることができるという観点から、不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液を含有することが好ましい。
【0042】
また、湿潤分散剤は、下地から進入した空気の泡を成長させて泡の膜を破壊させることができるという観点から、塩基性基を含有することがさらに好ましい。塩基性基としては、アルキルアンモニウム塩などが好適に挙げられる。アルキルアンモニウム塩を含む湿潤分散剤として、例えば、ポリカルボン酸のアルキルアンモニウム塩の溶液が好適に挙げられる。
【0043】
湿潤分散剤としては市販品を用いることができる。市販されている湿潤分散剤として、具体的には、例えば、BYK−W961、BYK−W935(ビックケミー・ジャパン株式会社製)などが好適に挙げられる。
【0044】
湿潤分散剤の含有量は、ウレタンプレポリマー100質量部に対して0.15質量部以上であり、好ましくは0.15質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは0.15質量部以上5質量部以下であり、さらに好ましくは0.15質量部以上1量部以下である。湿潤分散剤の含有量が上記の範囲内である場合、本実施形態の組成物は下地から進入した空気の泡を成長させて泡の膜を破壊させることができるため、ピンホールの発生を抑制することができる。また、湿潤分散剤の含有量は、ダイマー酸を均一に分散させるという観点から、ダイマー酸の含有量に比例して増減させることが好ましい。
【0045】
本実施形態の組成物に含まれる主剤及び硬化剤は、本実施形態の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、各種の添加剤を含有することができる。添加剤としては、充填剤、触媒、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、接着性付与剤、安定剤、分散剤、溶剤、顔料、染料などが挙げられる。各添加剤は適宜、組み合わせて用いることができる。これらの添加剤の配合量は本実施形態の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
【0046】
充填剤として、各種形状の有機または無機のものが挙げられる。例えば、炭酸カルシウム、ろう石クレー、カオリンクレー、焼成クレー;ケイ砂、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ;珪藻土;酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム;炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛;カーボンブラック等の有機または無機充填剤;これらの脂肪酸、樹脂酸、脂肪酸エステル処理物、脂肪酸エステルウレタン化合物処理物が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0047】
炭酸カルシウムとして、例えば、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム(軽質炭酸カルシウム)、コロイダル炭酸カルシウムが挙げられる。また、脂肪酸、樹脂酸、脂肪酸エステル、高級アルコール付加イソシアネート化合物等により表面処理された表面処理炭酸カルシウムも用いることができる。炭酸カルシウムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0048】
触媒として、例えば、有機金属系触媒が挙げられる。有機金属系触媒としては、例えば、オクテン酸鉛、オクチル酸鉛のような鉛系触媒;ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズラウレート、オクチル酸亜鉛、有機ビスマス化合物が挙げられる。触媒は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0049】
本実施形態の組成物の製造方法については特に限定されるものではない。例えば、ウレタンプレポリマーとダイマー酸とを含有する主剤と、ポリプロピレングリコールと湿潤分散剤とを含有する硬化剤とを別々に窒素ガス雰囲気下で十分に混合し調製することができる。本実施形態の組成物は、主剤と硬化剤とを別々に容器にて保管し、使用時に主剤と硬化剤とを混合して用いることができる。
【0050】
本実施形態の組成物を施工する前に、塗布面と本実施形態の組成物を硬化して得られる硬化物との接着性を向上させるため、プライマーを使用してもよい。
【0051】
このように、本実施形態の組成物は、ウレタンプレポリマーとダイマー酸とを含有する主剤と、ポリプロピレングリコールと湿潤分散剤とを含有する硬化剤とを有し、ダイマー酸の含有量が、ウレタンプレポリマー100質量部に対して0.15質量部以上であり、湿潤分散剤の含有量が、ウレタンプレポリマー100質量部に対して0.15質量部以上である組成物である。本実施形態の組成物を用いれば、組成物中に進入した空気により発生した泡を成長させて泡の膜を破壊させることができる。よって、本実施形態の組成物を用いれば、ピンホールの発生を抑制することができ耐ピンホール性に優れるため、外観を損なうことがないウレタン塗膜防水材を得ることができる。
【0052】
本実施形態において、耐ピンホール性とは、ウレタン塗膜表面を目視で観察した時のピンホールの有無をいう。本実施形態の組成物を硬化させて得られるウレタン塗膜の表面にピンホールが確認されない、又はウレタン塗膜の表面に確認されたピンホールの数が所定数未満であれば耐ピンホール性に優れるという。また、ウレタン塗膜の表面に確認されたピンホールの数が所定数以上であれば耐ピンホール性に劣るという。
【0053】
本実施形態の組成物は、その用途、適用条件等は特に限定されるものではないが、用途として、例えば、塗料、防水材、床材などが挙げられる。本実施形態の組成物を塗布する塗布面として、例えば、コンクリート、モルタル、金属、トップコートが塗布されたウレタン塗膜などの表面が挙げられる。本実施形態の組成物は、建築物の屋上の床面及びベランダなどの水平面である平場や建築物の外壁面などの垂直面などに好適に用いることができる。
【実施例】
【0054】
以下に、実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
【0055】
<ウレタンプレポリマーの調製>
数平均分子量4000のポリプロピレンエーテルトリオール100g(G−4000、旭硝子株式会社製)と、数平均分子量2000のポリプロピレンエーテルジオール150g(D−2000、旭硝子株式会社製)とを反応容器に入れて、粘度調節のために可塑剤としてフタル酸ジイソノニル15g(DINP、株式会社ジェイ・プラス製)を加え、110℃に加熱し、6時間脱水処理した。次いで、ここにトリレンジイソシアネート(コスモネートT80、三井武田ケミカル株式会社製)をNCO基/OH基の当量比が1.98となるように加え、これを80℃に加熱し、窒素雰囲気下で12時間混合、攪拌し、ウレタンプレポリマーを調製した。得られたウレタンプレポリマーのNCO基の含有量は、ウレタンプレポリマー全量中、3.0質量%であった。
【0056】
<二液常温硬化型ウレタン塗膜防水材組成物の調製>
下記表1〜3に示す主剤及び硬化剤として用いる各成分を表1〜3に示す添加量(質量部)で配合し、これらを電動攪拌機等を用いて十分に混合して主剤及び硬化剤を調製した。表1〜3の各実施例及び各比較例の主剤100質量部と、表1〜3の各実施例及び各比較例の硬化剤100質量部とを電動攪拌機等を用いて十分に混合することにより各実施例及び各比較例の二液常温硬化型ウレタン塗膜防水材組成物を得た。
【0057】
<評価>
[耐ピンホール性の評価]
得られた二液常温硬化型ウレタン塗膜防水材組成物を用いて、耐ピンホール性を以下のとおり評価した。結果を表1〜3に示す。
【0058】
(耐ピンホール性)
コンクリート片(7cm×7cm)の表面に上記で調製して得られた各実施例及び各比較例の二液常温硬化型ウレタン塗膜防水材組成物を塗布し、40℃、90%RHの条件下でオートクレーブ中で24時間養生して硬化させた。養生後、各硬化物の表面状態を目視で確認し、耐ピンホール性を下記評価基準に基づいて評価した。結果を表1〜3に示す。
(評価基準)
○:ウレタン塗膜の表面にピンホールの数が10個未満確認された、又はピンホールが確認されない
×:ウレタン塗膜の表面にピンホールの数が10個以上確認された
【0059】
【表1】
【0060】
【表2】
【0061】
【表3】
【0062】
表1〜3に示されている各成分は、以下のとおりである。
・ウレタンプレポリマー:商品名「U−8000A」、横浜ゴム株式会社製
・ダイマー酸1:脂肪族ジカルボン酸、商品名「IPU−22」、岡村精油株式会社製
・ダイマー酸2:脂肪族ジカルボン酸、商品名「UL−20」、岡村精油株式会社製
・重質炭酸カルシウム:商品名「スーパーSS」、丸尾カルシウム株式会社製
・ポリプロピレングリコール:商品名「EXCENOL 2020」、旭硝子株式会社製
・触媒:鉛触媒、ミニコP−30、活材ケミカル株式会社製
・湿潤分散剤1:ポリカルボン酸のアルキルアンモニウム塩の溶液、商品名「BYK−W961」、ビックケミー・ジャパン株式会社製
・湿潤分散剤2:不飽和ポリカルボン酸ポリマー溶液、商品名「BYK−W935」、ビックケミー・ジャパン株式会社製
【0063】
表1〜3に示す結果から明らかなように、実施例1〜22の各ウレタン系塗膜防水材は、耐ピンホール性が良好であり、耐ピンホール性に優れることが確認された。これに対し、比較例1〜7の各ウレタン系塗膜防水材は、耐ピンホール性に劣ることが確認された。
【0064】
よって、実施例1〜22の各ウレタン系塗膜防水材の方が、比較例1〜7の各ウレタン系塗膜防水材と比べて、耐ピンホール性に優れることが判明した。
【0065】
このように、ウレタンプレポリマーとダイマー酸とを含有する主剤と、ポリプロピレングリコールと湿潤分散剤とを含有する硬化剤とを有し、ダイマー酸と湿潤分散剤とを特定量含むウレタン系塗膜防水材組成物は、耐ピンホール性に優れ、外観を損なうことがない防水材として好適に用いることができる。