JP2003096153A - 二液硬化型ポリウレタン舗装材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】二液硬化型ポリウレタン樹脂舗装材であって、
人体等への安全性が高く、また環境への悪影響の恐れが
少ない材料で構成される舗装材を提供する。 【解決手段】二液硬化型ポリウレタン舗装材の構成材料
において、硬化剤が３，５−ジメチルチオ−２，６−ト
ルエンジアミンまたは／および３，５−ジメチルチオ−
２，４−トルエンジアミンを含有し、かつ可塑剤として
トリ−（２−エチルヘキシル）トリメリテートなどのト
リメリト酸誘導体を用いるか、または／および、触媒と
してオクチル酸亜鉛などのモノカルボン酸亜鉛を用いて
なる二液硬化型ポリウレタン舗装材。本舗装材は、安全
性が高く、しかも使い勝手や製品品質において従来のも
のに比べて少なくとも同等である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、舗装材に関し、さ
らに詳しくは安全性の高い硬化剤、可塑剤および触媒を
配合してなる二液硬化型ポリウレタン舗装材に関する。

【０００２】

【従来の技術】二液硬化型硬化型ポリウレタン樹脂は、
舗装材料として広く用いられており、例えば体育施設や
建築物における床、道路などの表面を舗装するための弾
性舗装、塗り床材などに多く利用されている。この舗装
材料は、使用時に適度なクッション性があり、かつ表面
に耐久性、防水性あるいは美観性などを付与できるとい
う点に特長を有する。さらに具体的には、建築物の塗り
床用や、プールサイド、テニスコート、陸上競技場など
の各種スポーツ施設の舗装において、主剤と硬化剤とを
特に溶剤を添加することなく施工現場で混合後、コテ、
ハケ、レーキなどを使用して手塗り作業で施工面に塗布
したのち常温で硬化させることにより舗装がなされる。

【０００３】二液硬化型ポリウレタン舗装材料は、主剤
である末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポ
リマー（ＴＤＩなど）と活性化水素化合物を含む硬化剤
とを基本成分とし、これに一般的には可塑剤および触媒
を加え、さらに他の添加材料として充填剤、顔料等が目
的に応じて配合される。前記の硬化剤としては、ポリプ
ロピレングリコールなどのポリオールが挙げられるが、
従来は同じ程度に４，４'−ジアミノ−３，３'−ジクロ
ロジフェニルメタン（ＭＢＯＣＡ）が使用されている。
しかし、ＭＢＯＣＡは発ガン性の疑いのある指定化学物
質であり、その取り扱いには充分な注意が必要である。
このために海外では、ウレタンプレポリマーとしてジフ
ェニルメタンイソシアネート（ＭＤＩ）系配合を用いる
ことによりＭＢＯＣＡを使用しないようにしている国も
ある。日本の場合、湿気が多く１日の気温の寒暖差が大
きいことから、ＭＤＩ系配合では舗装材料として充分に
物性を発現できず、発泡現象などの問題を生ずることが
多い。

【０００４】前記可塑剤としては、従来、ジオクチルフ
タレート（ＤＯＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）
などのフタル酸エステル化合物がよく使用されている
が、これらは近年環境ホルモン作用の疑いが持たれてい
る。また、前記触媒としては、オクチル酸鉛などの鉛化
合物がよく使用されているが、やはり環境ホルモンの疑
いが持たれており、例えば陸上競技場などの舗装などに
用いたときには排水中に鉛が漏出するという問題もみら
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、あらゆる産業分
野において、使用材料の選択や製造方法を確立する場
合、人体等への安全性や地球環境を護る観点からも検討
することが重要になっている。二液硬化型ポリウレタン
舗装材の場合も、その構成材料である硬化剤、可塑剤あ
るいは触媒などは、その本来の作用を発揮できることに
加えて、人体や環境に悪影響のない物質を使用すること
が要望されている。

【０００６】そこで本発明の目的は、発ガン作用や環境
ホルモン作用を有せずに安全性が高くかつ本来の機能を
発揮する硬化剤、可塑剤および触媒を用いてなる二液硬
化型ポリウレタン舗装材を提供しようとすることにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために、安全性の高い種々の物質を対象に硬化
剤、可塑剤あるいは触媒としての作用を有するかどうか
を検索し、その結果実用的に満足し得るものを見つける
ことに成功し、さらに検討して本発明の二液硬化型ポリ
ウレタン舗装材を完成したものである。すなわち、本発
明の二液硬化型ポリウレタン舗装材は、その構成材料に
おいて、硬化剤が３，５−ジメチルチオ−２，６−トル
エンジアミンまたは／および３，５−ジメチルチオ−
２，４−トルエンジアミンを含有し、かつ可塑剤として
トリメリト酸誘導体を用いるか、または／および、触媒
としてモノカルボン酸亜鉛を用いることを特徴とする。

【０００８】本発明において、前記可塑剤としてはトリ
−（２−エチルヘキシル）トリメリテートが、また前記
触媒としてはオクチル酸亜鉛がそれぞれ好ましく用いら
れる。本発明の舗装材は、硬化剤としては従来よく用い
られていたＭＢＯＣＡに代えて３，５−ジメチルチオ−
２，６−トルエンジアミンまたは３，５−ジメチルチオ
−２，４−トルエンジアミン、あるいはこれらの混合物
を用いるものであり、これらは急性毒性を有しないばか
りか発ガン性や突然変異性のない安全な硬化剤である。
また、可塑剤としてＤＯＰなどのフタル酸エステル化合
物に代えてトリメリト酸誘導体を、触媒として鉛化合物
に代えてモノカルボン酸亜鉛を用いるものである。これ
らの硬化剤と、可塑剤および／または触媒を組み合わせ
て使用することにより、それぞれの目的とする機能を発
揮しかつ安全性の高い二液硬化型ポリウレタン舗装材が
提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明の舗装材は、主剤であるポリイソシアネート
とポリオールを反応させて得られる末端にイソシアネー
ト基を有するウレタンプレポリマー（「舗装材Ａ成分」
とする）と、活性水素化合物よりなる硬化剤、可塑剤お
よび触媒を含有する成分（「舗装材Ｂ成分」とする）と
を、舗装時に配合して常温で反応させ硬化することによ
り使用される。

【００１０】前記の舗装材Ａ成分としては、従来公知の
舗装用常温硬化型ポリウレタン樹脂を使用できる。この
ポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネートとポリオール
を反応させて得られる末端にイソシアネート基を有する
ウレタンプレポリマーを主剤とし、活性水素化合物と反
応して常温で硬化する性能を有するものである。前記ウ
レタンプレポリマーの原料となるイソシアネート化合物
としては、例えばトリレンジイソシアネート（ＴＤ
Ｉ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、
ポリメリックＭＤＩ、液状ＭＤＩなどの変性ＭＤＩ、水
素添加ＴＤＩ、水素添加ＭＤＩ、ヘキサメチレンジイソ
シアネート（ＨＭＤＩ）、キシリレンジイソシアネート
（ＸＤＩ）、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、ポリメチレン
ポリフェニルイソシアネートなどが挙げられる。これら
の中でも、とりわけＴＤＩを好ましく用いることができ
る。ＴＤＩには、２，４−体および２，６−体の異性体
が存在するが、これらのいずれも使用可能でであり、ま
たこれらの混合物であってもよい。通常は、これらの混
合物を使用するのがコスト面で有利であり、たとえば
２，４−ＴＤＩと２，６−ＴＤＩを８０：２０の重量割
合で含む混合物が好適に使用される。

【００１１】ポリウレタンプレポリマーは常法により合
成されたものが用いられる。例えば、イソシアネート化
合物に含まれるイソシアネート基（ＮＣＯ）と、ポリオ
ール中に含まれる水酸基（ＯＨ）との当量比（ＮＣＯ／
ＯＨ）がＮＣＯ／ＯＨ＝１．３〜１０となる割合で上記
両者を配合し、およそ５０〜１２０℃で３〜１０時間程
度、反応させることによって合成される。この反応にお
いては、従来公知の触媒、溶剤を使用することができ
る。前記ポリオールとしては、２個以上の活性水素基を
有するものであって、イソシアネート化合物と反応する
ことにより末端イソシアネート基型ポリウレタンプレポ
リマーを生成するものであれば特に限定されないが、平
均分子量５０〜６，０００で平均官能基数（活性水素基
数）が２〜４の従来公知のものが挙げられる。たとえ
ば、低分子量の２価または３価アルコール類、ポリエー
テルポリオール類、縮合ポリエステルポリオール類、重
合ポリエステルポリオール類、ポリカプトラクトンポリ
オール類などを使用できる。

【００１２】とくに好適なポリオールとしては、たとえ
ばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３
−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−
ヘキサングリコール、グリセリン、トリメチロールプロ
パン、ネオペンチルグリコールなどの、低分子量の２価
または３価アルコール類、ポリ（オキシプロピレン）グ
リコール、ポリ（オキシプロピレン）トリオール、ポリ
（オキシプロピレン）テトラオール、ポリ（オキシプロ
ピレン）ポリ（オキシエチレン）グリコール、ポリ（オ
キシプロピレン）ポリ（オキシエチレン）トリオール、
ポリ（オキシテトラメチレン）グリコールなどのポリア
ルキレンエーテルポリオール類、などがあげられる。こ
れらはそれぞれ単独で使用されるほか、２種以上を併用
することもできる。

【００１３】上記のうちポリアルキレンエーテルポリオ
ール類、ポリテトラメチレンエーテルグリコール類の平
均分子量は、常温で低粘度の液状を呈する２００〜８０
００程度、とくに３００〜６０００程度であるのが好ま
しい。これらの分子量のものが、床などの塗装用として
用いるときに作業性および物性面から有利である。ポリ
ウレタンプレポリマーにおけるイソシアネート基含有量
は通常１〜１５重量％程度であり、本発明においてはと
りわけ２．５〜１０重量％のものが好適に使用される。
また、ポリウレタンプレポリマーの液粘度は、２０００
〜２００００ｃｐｓ（２５℃）であることが好ましく、
粘度が２０００ｃｐｓに達しないときは、舗装作業時に
ポリウレタン樹脂が垂れる状態になり、また２００００
ｃｐｓを越えると作業性が劣ってくる。

【００１４】前記舗装材Ａ成分は、その全量がウレタン
プレポリマーで構成されてもよいが、プレポリマーの合
成に使用した溶剤や可塑剤などを残した状態で、つまり
プレポリマー合成の反応生成物をそのままで主剤として
使用することもできる。次に、本発明における舗装材Ｂ
成分は、前記のとおり、硬化剤と、触媒および／または
可塑剤を含有する。前記硬化剤としては、一般的には活
性水素基を有しており前記ウレタンプレポリマーを硬化
させ得る化合物が使用されているが、本発明では芳香族
ジアミン系硬化剤である３，５−ジメチルチオ−２，６
−トルエンジアミンまたは／および３，５−ジメチルチ
オ−２，４−トルエンジアミンを必須の硬化剤として用
いる。従来、前述のように、硬化剤としてＭＢＯＣＡが
よく使用されてきたが、本発明では前記した理由により
安全性の面から除外される。しかし、前記の芳香族ジア
ミン系硬化剤と共に、ポリオキシプロピレングリコール
などの安全性が高いとされているポリオール硬化剤を併
用することを除外するものではない。

【００１５】上記の併用可能なポリオールとしては、ポ
リウレタンプレポリマーの製造に使用された低分子量お
よび高分子量のポリオールを使用できる。とりわけ、ポ
リ（オキシエチレン）ポリオール、ポリ（オキシエチレ
ンプロピレン）ポリオール、ポリテトラメチレンエーテ
ルグリコールが好適に用いられ、その分子量が３００〜
６０００、官能基（活性水素基）数が２〜４の範囲のも
のが好ましい。前記可塑剤としては、トリメリト酸誘導
体が用いられ、この誘導体としてはトリメリト酸または
トリメリト酸無水物（アンヒドロトリメリト酸）のカル
ボキシル基に高級アルコール（炭素数６〜１８）が結合
したエステル体が例示される。この中でも、とりわけト
リ−（２−エチルヘキシル）トリメリテートが好ましく
用いられる。なお、本発明において、前記したフタル酸
エステル化合物を除いて、従来の可塑剤であっても安全
性を有するものであれば、トリメリト酸誘導体との併用
を除外するものではない。

【００１６】前記触媒としては、モノカルボン酸亜鉛が
用いられる。この例としては、炭素数が１〜１７の範
囲、好ましくは６〜１０の範囲の脂肪族モノカルボン酸
と亜鉛との塩が挙げられ、とりわけオクチル酸亜鉛が好
ましく用いられる。なお、本発明において、前記したモ
ノカルボン酸鉛を除いて、従来の触媒であっても安全性
を有するものであれば、モノカルボン酸亜鉛との併用を
除外するものではない。本発明における舗装材Ｂ成分に
は、さらに必要に応じて、充填剤、着色剤、耐候性安定
剤、揺変性付与剤、スリップ剤、レベリング剤、消泡
剤、増粘剤、分散剤、色別れ防止剤、沈降防止剤あるい
は安定剤などを添加することができる。

【００１７】充填剤としては、たとえば炭酸カルシウ
ム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、タルク、無水石膏、
炭酸マグネシウム、マイカ、亜鉛華、カオリン、ゼオラ
イト、珪藻土などの、人工あるいは天然の種々の充填材
を使用できる。着色剤としては、上記充填材の一部を体
質顔料として使用できるほかに、酸化クロム、酸化チタ
ン、黄鉛、酸化鉄、ベンガラ、カーボンブラック、鉄
黒、不溶性アゾ顔料、フタロシアニン系顔料などが使用
される。硬化剤への混入は、ＤＯＰやポリプロピレング
リコールによりトナー化すると使用しやすくなる。

【００１８】希釈剤としては、トルエン、キシレン、酢
酸エチル等の一般的有機溶剤や、アルキルベンゼン、流
動パラフィン、ミネラルスピリット等の高沸点溶媒な
ど、従来公知のものを使用できる。舗装材Ｂ成分を構成
する上記各成分の配合割合は、舗装材としての使用目的
などを考慮してそのつど決定すればよいが、たとえば前
述した手塗り作業用の塗り床材、舗装材などの場合は、
触媒が０．０１〜１０重量％、可塑剤が０〜５０重量％
であり、これに加えて充填材が０〜６０重量％、着色剤
が当該着色剤を液体材料に分散させた液状の着色剤組成
物（トナー、あるいはペーストカラーという）として０
〜１５重量％、消泡剤が０〜５重量％、安定剤が０〜５
重量％の範囲で、全体として合計で１００重量％となる
ように調整するのが好ましい。

【００１９】上記舗装材Ａ成分と舗装材Ｂ成分との配合
割合は、従来と同程度でよい。すなわち主剤中のイソシ
アネート基（ＮＣＯ）と、硬化剤中の活性水素基（水酸
基、アミノ基）との当量比（ＮＣＯ／活性水素）がＮＣ
Ｏ／活性水素 ＝ １．０〜１．４程度となるように、両
者の配合割合を設定するのが好ましい。本発明の二液硬
化型ポリリウレタン舗装材は、前にあげたように、塗り
床、舗道または運動競技場の舗装用を目的に舗装材とし
て使用される。この場合、上記舗装材A成分および舗装
材Ｂ成分は、それぞれ、実際の施工現場における作業の
簡略化のために、その混合比（重量比）が整数比とな
り、しかもかかる整数比での混合によって、各成分中の
機能材料（主剤中のウレタンプレポリマー、硬化剤中の
活性水素化合物など）の比率が前記の好適な範囲となる
ように、各成分における機能材料の濃度を設定するのが
好ましい。また、舗装方法は、従来の方法に従って実施
できる。

【００２０】

【実施例】以下に、参考例、比較例と共に実施例を挙げ
て本発明をさらに具体的に説明する。 参考例１ （舗装材Ａ成分）トリレンジイソシアネート１７７重量
部、ポリオキシプロピレングリコール（分子量２００
０）３２３重量部、ポリオキシプロピレントリオール
（分子量５０００）４８４重量部および１，４−ブチレ
ングリコール１５重量部を反応装置に仕込み、窒素気流
下で攪拌しながら約８０℃まで上昇させて、８時間ウレ
タン化反応を行って、粘度５５００ｃｐｓ／２５℃で、
イソシアネート基含有量４．３％の微白濁粘稠液体を得
た。

【００２１】比較例１ （舗装材Ｂ成分）ＭＢＯＣＡ ３７重量部、ポリオキシ
プロピレングリコール（分子量３０００）１２１重量
部、ジオクチルフタレート１５２重量部、炭酸カルシウ
ム４７５重量部、ベンガラ４０重量部およびオクチル酸
鉛（２０％）２０重量部をミキサーで混練りし、カラー
ポリオールを得た。

【００２２】参考例１で得た舗装材Ａ成分１００重量部
と、上記で得た舗装材Ｂ成分２００重量部とを配合し、
常温で硬化させることにより、舗装材として使用した。
この舗装材の粘度、混合物性（作業性）、可使時間およ
び硬化物の物性（硬度、引張強度、破断伸び、引裂強
度）を表１に示す。 実施例１ 比較例１の舗装材Ｂ成分において、ＭＢＯＣＡ３７重量
部の代わりにその等モル置換量として３，５−ジメチル
チオ−２，６−トルエンジアミン（製造元：アルベマー
ル浅野、商品名：エタキュアー３００）１９重量部、ま
たジオクチルフタレート１５２重量部に代えてトリメリ
ト酸誘導体としてトリ−（２−エチルヘキシル）トリメ
リテート）（品名）１５０重量部をそれぞれ用いてカラ
ーポリオールを調製した。参考例１の舗装材Ａ成分１０
０重量部と上記で得た舗装材Ｂ成分２００重量部とを配
合し、常温で硬化させることにより、舗装材として使用
した。この舗装材の粘度、混合物性（作業性）、可使時
間および硬化物の物性（硬度、引張強度、破断伸び、引
裂強度）を表１に示す。

【００２３】実施例２ 比較例１の舗装材Ｂ成分において、ＭＢＯＣＡ３７重量
部の代わりにその等モル置換量として３，５−ジメチル
チオ−２，６−トルエンジアミン（製造元：アルベマー
ル浅野、商品名：エタキュアー３００）１９重量部、ま
たオクチル酸鉛２０重量部に代えてオクチル酸亜鉛２０
重量部をそれぞれ用いてカラーポリオールを調製した。
参考例１の舗装材Ａ成分１００重量部と上記で得た舗装
材Ｂ成分２００重量部とを配合し、常温で硬化させるこ
とにより、舗装材として使用した。この舗装材の粘度、
混合物性（作業性）、可使時間および硬化物の物性（硬
度、引張強度、破断伸び、引裂強度）を表１に示す。

【００２４】実施例３ 比較例１の舗装材Ｂ成分において、ＭＢＯＣＡ３７重量
部の代わりにその等モル置換量として３，５−ジメチル
チオ−２，６−トルエンジアミン（製造元：アルベマー
ル浅野、商品名：エタキュアー３００）１９重量部、ジ
オクチルフタレート１５２重量部に代えてトリメリト酸
誘導体としてトリ−（２−エチルヘキシル）トリメリテ
ート）（品名）１５０重量部、またオクチル酸鉛２０重
量部に代えてオクチル酸亜鉛２０重量部をそれぞれ用い
てカラーポリオールを調製した。参考例１の舗装材Ａ成
分１００重量部と上記で得た舗装材Ｂ成分２００重量部
とを配合し、常温で硬化させることにより、舗装材とし
て使用した。この舗装材の粘度、混合物性（作業性）、
可使時間および硬化物の物性（硬度、引張強度、破断伸
び、引裂強度）を表１に示す。 ［評価試験法］ 粘度： ＢＭ粘度計を用い、２５℃において４号ロータ
を使用し、３０回転で測定した。

【００２５】可使時間： 舗装材Ａ成分と舗装材Ｂ成分
を混合開始から、粘度を４号ロータ、６回転の測定条件
で時間測定し、３０，０００ｃｐｓに到達するまでの時
間（分）で表した。 硬化時間： 舗装材Ａ成分と舗装材Ｂ成分を混合して型
枠に流し込み、パレットナイフで１０分ごとに塗り材料
中に筋目を入れていき、パレットナイフが材料中に埋ま
らなくなり、指触で表面に粘着が感じられなくなるまで
の時間（分）で表した。

【００２６】硬化物の物性： 舗装材Ａ成分と舗装材Ｂ
成分を混合して型枠に流し込み、温度２５℃、湿度６０
％の環境下で７日間硬化養生後、硬度（ＪＩＳ Ｋ-６２
５４法に準拠）、引張強度と破断伸び（ＪＩＳ Ｋ-６２
５１法に準拠）、および引裂強度（ＪＩＳ Ｋ−６２５
２法に準拠）を測定した。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１の結果から、従来の組成である比較例
１の舗装材Ｂ成分に代えて、可塑剤としてトリメリト酸
誘導体を用いた実施例１、触媒としてオクチル酸亜鉛を
用いた実施例２、および可塑剤としてトリメリト酸誘導
体を用い、また触媒としてオクチル酸亜鉛を用いた実施
例３は、いずれも従来の舗装材料（比較例１）とほぼ同
様の性能を有することがわかった。従って、硬化剤とし
て安全な３，５−ジメチルチオ−２，６−トルエンジア
ミンを用いたことに加えて、本発明では可塑剤としてト
リメリト酸誘導体、および／または、触媒としてオクチ
ル酸亜鉛を用いていることから、きわめて安全性の高い
舗装材料であるといえる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明の二液硬化型ポリ
ウレタン舗装材は、硬化剤として３，５−ジメチルチオ
−２，６−トルエンジアミンまたは／および３，５−ジ
メチルチオ−２，４−トルエンジアミンを含有し、かつ
可塑剤としてトリメリト酸誘導体を、触媒としてモノカ
ルボン酸亜鉛を用いることから人体等への安全性が高
く、環境保護の面からも有利である。しかも、舗装材と
しての使い勝手や硬化後の物性は、従来のものに比べて
少なくとも同程度であり、何ら遜色がない。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D051 AB02 AG13 4J034 BA03 BA05 BA06 BA07 BA08 CA03 CA04 CA25 CB02 CB03 CB07 CC03 DA01 DB03 DB04 DB05 DB07 DF01 DF12 DG03 DG04 HA01 HA06 HA07 HA08 HC03 HC12 HC13 HC22 HC46 HC52 HC64 HC67 HC71 HC73 JA42 KA01 KB02 KB04 KC08 KD02 KE02 MA01 MA03 MA04 QA05 QB13 RA10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二液硬化型ポリウレタン舗装材の構成材料
   において、硬化剤が３，５−ジメチルチオ−２，６−ト
   ルエンジアミンまたは／および３，５−ジメチルチオ−
   ２，４−トルエンジアミンを含有し、かつ可塑剤として
   トリメリト酸誘導体を用いるか、または／および、触媒
   としてモノカルボン酸亜鉛を用いることを特徴とする二
   液硬化型ポリウレタン舗装材。
2. 【請求項２】前記可塑剤がトリ−（２−エチルヘキシ
   ル）トリメリテートである請求項１記載の舗装材。
3. 【請求項３】前記触媒がオクチル酸亜鉛である請求項１
   または２記載の舗装材。