JP2008001818A

JP2008001818A - ボックスカルバート接合用接着剤組成物

Info

Publication number: JP2008001818A
Application number: JP2006173397A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Tomosawa; 明央友澤; Seiji Fujima; 誠司藤間
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-06-23
Also published as: JP4657990B2

Abstract

【課題】ボックスカルバート同士の接着性に優れしかも低弾性で止水性に優れるボックスカルバート用接着剤を提供する。
【解決手段】アクリル系組成物からなり、その硬化体の破断伸びが１００％から１０００％であることを特徴とするボックスカルバート用接着剤組成物であり、好ましくは、アクリル系組成物が、単独重合物のガラス転移温度が０℃以下である（メタ）アクリル酸エステルを含有し、無機フィラーを含有し、可塑剤を含有し、更に、２液性であることを特徴とする前記のボックスカルバート用接着剤組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、ボックスカルバート接合用接着剤組成物に関し、低弾性率でボックスカルバート同士の接合部が変形を受けても止水性を保持できて良好なボックスカルバート接合用接着剤組成物に関する。

ボックスカルバート接合部の耐震性能は、接合部が軸方向に規定量変位してもボックスカルバート接合部周辺のコンクリートが破壊されないことで規定されており、従来はこの性能を満たす鋼棒等や可撓継手が用いられてきた。

一方、ボックスカルバートは地下に埋設されたり、河川あるいは農業用水等に使用されるため、接合部には止水性も求められ、鋼棒等の場合には止水材等を併用し（例えば特許文献１）、可撓継手には継手そのものに止水性が付与されたもの（例えば特許文献２）が知られている。また、組立式マンホールでは、耐震性を出すために低弾性率接着剤を用いて接合する場合がある（例えば特許文献３）。
特開２００１−０４０７４６号公報特開２０００−００８５０４号公報特開平１４−００４３１２号公報

しかしながら、ボックスカルバートを止水材等を併用して鋼棒等で接合する場合には、施工が複雑になったり、ボックスカルバートに加工を施す必要があり、可撓継手を用いる場合には地震や不等沈下等による変位で止水機能が損なわれたりする等の課題があった。

本発明は、従来技術の問題を解決することを課題とし、ボックスカルバート同士を接合し、しかも隣接するボックスカルバート同士が位置変化を生じても、止水性が保持できる低弾性率のボックスカルバート用接着剤組成物を提供することを目的になされたものである。

即ち、本発明は、破断伸びが１００％から１０００％であるアクリル系組成物からなり、アクリル系組成物が、単独重合物のガラス転移温度が０℃以下である（メタ）アクリル酸エステルを含有してなり、アクリル系組成物が無機フィラーを含有してなり、アクリル系組成物が可塑剤を含有してなり、２液性のアクリル系組成物からなるボックスカルバート用接着剤組成物である。

本発明のボックスカルバート用接着剤組成物は、ボックスカルバート同士の接着性に富むと同時に、低弾性率の硬化体を与えるので、簡単な接着工法によって、ボックスカルバート接合部に求められている耐震性能と止水性を付与することができる。

本発明において、接着剤組成物の硬化体について、破断伸びが１００％から１０００％であることが本質的である。本発明者の検討結果に基づけば、破断伸びが１００％未満では本発明の目的を達成することが必ずしもできないし、１０００％を超える場合にはボックスカルバートの接合部に塗布時に液だれを発生したりすることがあるので好ましくない。そして、前記特性の接着剤組成物は、以下説明の通りに、アクリル系組成物を用いて達成することができ、しかもアクリル系接着剤組成物の特徴である低温度でも硬化する等の特徴を発揮できる特徴が発揮される。

本発明において、アクリル系組成物に関しては、その硬化体の破断伸びが１００％から１０００％であればどのようなものでも構わないが、単独重合物のガラス転移温度が０℃以下である（メタ）アクリル酸エステルを選択することが低弾性率の硬化体を得やすいので、好ましい。

単独重合物のガラス転移温度が０℃以下である（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えば、フェノール（エチレンオキサイド）２モル変性アクリレート、フェノール（エチレンオキサイド）４モル変性アクリレート、ノニルフェノール（エチレンオキサイド）４モル変性アクリレート、ノニルフェノール（プロピレンオキサイド）２．５モル変性アクリレート、２−エチルヘキシルカルビトールアクリレートなどが挙げられる。これらは、硬化物の性質の調整を目的として単独で用いても良いし、２種類以上混合して用いても良い。

また、硬化物の性質の調整を目的として、単独重合物のガラス転移温度が０℃以下である（メタ）アクリル酸エステルに、単独重合物のガラス転移温度が０℃以下であることにこだわらず他の（メタ）アクリル酸エステルを併用しても良い。このような（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらは単独で用いても良いし、２種類以上混合して用いても良い。尚、（メタ）アクリル酸エステル中における、単独重合物のガラス転移温度が０℃以下である（メタ）アクリル酸エステルの割合は５０質量％以上あることが好ましく、７０質量％以上であることが一層好ましい。

本発明に用いるアクリル系組成物には、硬化物の性質の調整を目的として、例えばアクリルゴム粉末、アクリル樹脂粉末、ＡＢＳ樹脂粉末、ニトリルゴム、石油樹脂などを添加することが出来る。これらは単独で用いても良いし、２種類以上混合して用いても良い。

本発明に用いるアクリル系組成物には無機フィラーを適宜配合することができる。無機フィラーとしては、例えば珪砂、フライアッシュ、ヒュームドシリカ、溶融シリカ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化鉄、アルミナ、クレー、ベントナイト、炭酸カルシウム、ガラスビーズなどが挙げられる。これらはアクリル系組成物の粘性の調整あるいは硬化物の性質の調整を目的として単独で用いても良いし、２種類以上混合して用いても良い。

無機フィラーの含有量が多すぎると本発明の目的である破断伸びが小さくなる傾向があるので、（メタ）アクリル酸エステル１００質量部に対して２００質量部以下、特に１５０質量部以下で用いることが好ましい。

本発明に用いるアクリル系組成物が含有する可塑剤としては、例えばフタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニルなどのフタル酸エステル類、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、セバシン酸ジブチル、セバシン酸ジ−２−エチルヘキシルなどの脂肪酸二塩基酸エステル類、リン酸トリブチル、リン酸トリ−２−エチルヘキシルなどのリン酸エステル類、塩素化パラフィン、エポキシ系可塑剤、ゴム用可塑剤などの所謂可塑剤として市販されているものが挙げられる。また、大豆油、ヤシ油、パーム油、アマニ油、綿実油、ナタネ油、キリ油、ヒマシ油などの油脂類も用いることができる。ただし、これらの中で環境ホルモン様物質とされている可塑剤は環境や人体、生物に対する悪影響の観点から用いることは好ましくなく、アクリル系組成物に用いている（メタ）アクリル酸エステルに対し相溶性が悪い可塑剤も硬化物から分離する可能性があるので用いることは好ましくない。油脂類のうち、乾性油に分類される不飽和脂肪酸のグリセリンエステルは、アクリル系組成物をラジカル重合反応で硬化させる際に、重合開始系と酸素の影響を受けて硬化するため、本発明に用いることが好ましいが、ラジカル重合時に連鎖移動を起こし硬化物の分子量を低下させて硬化物強度が低下する傾向があり、大量に用いることは好ましくない。本発明の目的である破断伸び１００％から１０００％であるアクリル系組成物を得るためには、（メタ）アクリル酸エステル１００質量部に対して２０質量部以下、特に０．５〜１０質量部用いることが好ましい。

本発明のアクリル系組成物が使用されるボックスカルバート接合は、通常屋外での土木工事として実施されるが、その際の取り扱い易さを考慮すると、本発明に用いるアクリル系組成物は、硬化反応を開始させるためのラジカル重合開始剤を含有する液剤Ａと、ラジカル重合開始剤の分解を促進する還元性金属化合物を含有する液剤Ｂから構成される２液性のものであることが好ましい。

液剤Ａに用いられるラジカル重合開始剤としては、例えばメチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、１，１−ビス（ターシャリーブチルパーオキシ）シクロヘキサン、２，２−ビス（ターシャリーブチルパーオキシ）オクタンなどのパーオキシケタール類、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類、ジターシャリーブチルパーオキサイド、ターシャリーブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド類、その他の所謂有機過酸化物を用いることができるが、通常の環境温度では無視出来るほど自然分解速度が小さく、液剤Ａの中で（メタ）アクリル酸エステルと共存しても保存安定性のよいクメンハイドロパーオキサイドを用いることが好ましい。（メタ）アクリル酸エステル１００質量部に対して５質量部を超えると皮膚刺激性が増加したり保存安定性が低下したりするので好ましくなく、０．１質量部未満では硬化不良を起こす場合があるので１から５質量部で用いることが好ましい。

液剤Ａには、保存安定性を向上させる目的で重合禁止剤を少量添加することができる。例えばハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、カテコール、ターシャリーブチルカテコールなどが挙げられる。

液剤Ｂに用いられる還元性金属化合物としては、例えばナフテン酸コバルト、オクテン酸コバルト、ナフテン酸マンガン、オクテン酸マンガン、ナフテン酸ニッケル、オクテン酸ニッケル、ナフテン酸バナジウム、オクテン酸銅などの金属石鹸を用いることが出来る。これらの金属石鹸は、金属含有量が１〜２０質量％程度の範囲にあるものが一般に市販されている。これらは、単独で用いても良いし、２種類以上混合して用いても良い。（メタ）アクリル酸エステル１００質量部に対して含有金属量換算で０．０１質量部未満では硬化不良となる場合があり、１質量部を超える量では１質量部と同様の効果しか得られないため不経済であるので、０．１から０．５質量部で用いることことが好ましい。

本発明の組成物には、（メタ）アクリル酸エステル類が酸素により重合阻害を受けること、すなわち嫌気性を緩和する目的で固形パラフィンを添加することが出来る。固形パラフィンの融点は４０℃以上のものが好ましく、４２〜７０℃のものが特に好ましい。固形パラフィンは（メタ）アクリル酸エステル１００質量部に対し、０．２〜５質量部用いることが好ましい。

本発明の組成物には、シラン系カップリング剤、染料、顔料、紫外線吸収剤、防錆剤などの添加剤を必要に応じて添加することが出来る。

（実施例１）
（メタ）アクリル酸エステル類として、アロニックスＭ−１１３（東亞合成社製、ノニルフェノール（エチレンオキサイド）４モル変性アクリレート）９００ｇと、ＧＥ−６１０（三菱瓦斯化学社製、２−ヒドロキシエチルメタクリレート）１００ｇを混合した。

次いで、ＰＡＲＡＦＦＩＮＷＡＸ１１５（日本精蝋精社製、融点５５℃固形パラフィン）１０ｇを上記モノマー混合液に添加し、撹拌しながら６５℃に加熱して固形パラフィンを溶解させ、その後撹拌しながら３０℃まで冷却した。

前記混合液に、ＮＳ４００Ｎ（日東粉化社製、炭酸カルシウム）を１０００ｇ添加して２時間攪拌混合した。

前記の組成物を６００ｇ計量したものを２つ用意し、一方にラジカル重合開始剤としてパークミルＨ８０（日本油脂社製、クメンハイドロパーオキサイド８０％含有液）６ｇと、可塑剤としてアマニ油（日華油脂社製、ノンブレークアマニ油）４．５ｇを添加し、撹拌混合して組成物１を得た。また、残る一方にオクトライフＣｏ１２（シントーファイン社製、金属含有量１２％オクテン酸コバルト）６ｇを添加し、撹拌混合して組成物２を得た。

２５℃の室内で組成物１を１００ｍｌのビーカーに３０ｇ計量し、これに組成物２を３０ｇ加えた後、攪拌混合したところ、１時間後には硬化していた。

同様に組成物１と２をそれぞれ５０ｇずつ計量して混合し、２ｍｍ厚さのシート状となるように予め作製したシリコンゴム製シートに流し込んで硬化させ、１日後このシートをＪＩＳＫ７１１３に規定される２号１／２ダンベル型試験片に打ち抜き、万能試験機で引張試験を実施したところ、破断強度０．６Ｎ／ｍｍ^２、引張弾性率０．２５Ｎ／ｍｍ^２、破断伸び２５０％であった。

３５×４０×２０ｍｍの大きさに切断加工したモルタルのテストピースの４０×２０ｍｍの面を８ｍｍ厚さのスペーサーを挟んで向かい合わせ、幅２５ｍｍのアルミテープで３方をシールして固定し、スペーサーを抜き取った後に組成物１と組成物２を５０ｇずつ計量して混合したものを充填して硬化させた。この試験体を用い、万能試験機で引張試験を実施したところ、変位が５ｍｍに達した時点でも組成物が硬化した層およびモルタルが破壊せず、５．５ｍｍに達した時点で組成物が硬化した層が破断した。このとき、モルタルに破壊は認められなかった。

（実施例２）
実施例１の組成物１を２００ｇ計量し、アマニ油を２ｇ添加し、攪拌混合して組成物３を得た。３５×４０×２０ｍｍの大きさに切断加工したモルタルのテストピースの４０×２０ｍｍの面を８ｍｍ厚さのスペーサーを挟んで向かい合わせ、幅２５ｍｍのアルミテープで３方をシールして固定し、スペーサーを抜き取った後に組成物３と２を５０ｇずつ計量して混合したものを充填して硬化させた。この試験体を用い、万能試験機で引張試験を実施したところ、変位が５ｍｍに達した時点でも組成物が硬化した層およびモルタルが破壊せず、６．５ｍｍに達した時点で組成物が硬化した層が破断した。このとき、モルタルに破壊は認められなかった。

（比較例１）
（メタ）アクリル酸エステル類として、ＧＥ−６１０（三菱瓦斯化学社製、２−ヒドロキシエチルメタクリレート）２００ｇと、アクリエステルＭ（三菱レイヨン社製、メチルメタクリレート）８００ｇを混合した。

この組成物を３００ｇ計量したものを２つ用意し、一方にラジカル重合開始剤としてパークミルＨ８０（日本油脂社製、クメンハイドロパーオキサイド８０％含有液）３ｇを添加し、撹拌混合して組成物４を得た。また、残る一方にオクトライフＣｏ１２（シントーファイン社製、金属含有量１２％オクテン酸コバルト）３ｇを添加し、撹拌混合して組成物５を得た。

２５℃の室内で組成物４を１００ｍｌのビーカーに３０ｇ計量し、これに組成物５を３０ｇ加えた後、攪拌混合したところ、１時間後には硬化していた。

３５×４０×２０ｍｍの大きさに切断加工したモルタルのテストピースの４０×２０ｍｍの面を８ｍｍ厚さのスペーサーを挟んで向かい合わせ、幅２５ｍｍのアルミテープで３方をシールして固定し、スペーサーを抜き取った後に組成物４と５を５０ｇずつ計量して混合したものを充填して硬化させた。この試験体を用い、万能試験機で引張試験を実施したところ、変位が０．５ｍｍに達した時点でモルタルにひびが入り、破壊した。

（比較例２）
（メタ）アクリル酸エステル類として、アロニックスＭ−１１３（東亞合成社製、ノニルフェノール（エチレンオキサイド）４モル変性アクリレート）９００ｇと、ＧＥ−６１０（三菱瓦斯化学社製、２−ヒドロキシエチルメタクリレート）１００ｇを混合した。

この組成物を６００ｇ計量したものを２つ用意し、一方にラジカル重合開始剤としてパークミルＨ８０（日本油脂社製、クメンハイドロパーオキサイド８０％含有液）６ｇを添加し、撹拌混合して組成物６を得た。また、残る一方にオクトライフＣｏ１２（シントーファイン社製、金属含有量１２％オクテン酸コバルト）６ｇを添加し、撹拌混合して組成物７を得た。

３５×４０×２０ｍｍの大きさに切断加工したモルタルのテストピースの４０×２０ｍｍの面を８ｍｍ厚さのスペーサーを挟んで向かい合わせ、幅２５ｍｍのアルミテープで３方をシールして固定し、スペーサーを抜き取った後に組成物６と７を５０ｇずつ計量して混合したものを充填して硬化させた。この試験体を用い、万能試験機で引張試験を実施したところ、変位が３ｍｍに達した時点で組成物が硬化した層が破断した。このとき、モルタルに破壊は認められなかった。

本発明の組成物は、地震時にボックスカルバートの接合部が変位して５ｍｍ伸びても破壊しないために、止水性を保つことが出来、さらにその時点ではボックスカルバートに損傷を与えないため、耐震性と止水性を兼ね備えたボックスカルバート接合部を容易に提供できる。また、他のコンクリート製品の接合部にも同様の性能を付与することができる。

Claims

アクリル系組成物からなり、その硬化体の破断伸びが１００％から１０００％であることを特徴とするボックスカルバート用接着剤組成物。
アクリル系組成物が、単独重合物のガラス転移温度が０℃以下である（メタ）アクリル酸エステルを含有することを特徴とする請求項１記載のボックスカルバート用接着剤組成物。
アクリル系組成物が、無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボックスカルバート用接着剤組成物。
アクリル系組成物が、可塑剤を含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のボックスカルバート用接着剤組成物。
アクリル系組成物が２液性であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のボックスカルバート用接着剤組成物。