JP2009161577A - 一液型止水材 - Google Patents

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Abstract

【課題】低粘度で施工性に優れ、止水剤として良好な性能を発揮し、さらにコンクリート等への接着性能を有し補強剤としても使用可能な一液型止水材を提供すること。
【解決手段】ポリオール成分と有機ポリイソシアネート成分とを反応させて得られる末端イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマーを含有する一液型止水材であって、前記ポリオール成分がテトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体を必須的に含むものであることを特徴とする一液型止水材。
【選択図】なし

Description

本発明は一液型止水材に関するものであり、詳しくは脆い地盤やコンクリート等の構造物の破損部分に注入することで、内部の水分と反応し高強度の硬化体を形成し良好な止水効果ないし補強効果を発揮する一液型止水材に関するものである。
ポリウレタン樹脂は止水用注入剤として各種の下水道施設や建築物等で使用されてきた(特許文献1〜5)。しかしそれらの多くは水と反応して含水ゲルとなるいわゆる親水性タイプのものであるため、ゲル体内部にある水分の蒸発による収縮やゲル状樹脂の分解劣化で止水効果が持続しないという問題がある。また、疎水性であっても発泡して硬化するタイプのものでは樹脂の強度面で問題があり、また大きい漏水に対しては十分な止水性能が発揮されにくい。
特開昭62−265383号公報 特開平01−299993号公報 特開昭62−265383号公報 特開平7−109369号公報 特開2002−003821号公報
本発明が解決しようとする課題は、低粘度で施工性に優れ、止水剤として良好な性能を発揮し、さらにコンクリート等への接着性能を有し補強剤としても使用可能な一液型止水材を提供することである。
本発明者らが検討した結果、テトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体を必須的に含むポリオール成分と、有機ポリイソシアネート成分とを反応させることにより得られるウレタンプレポリマーが、水と反応して収縮や分解劣化が起きにくい高強度の硬化体を形成し、またコンクリート等との接着性に優れることを見出した。すなわち本発明は、ポリオール成分と有機ポリイソシアネート成分とを反応させて得られる末端イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマーを含有する一液型止水剤であって、前記ポリオール成分がテトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体を必須的に含むものであることを特徴とする一液型止水材に関する。
本発明の一液型止水材は、特に漏水を伴う地盤やコンクリート等の破損部分への補強剤として効果を発揮することができ、またコンクリート及びその他の脆い地盤への吹付け剤としても利用することができる。
本発明で使用するポリオール成分は、一種または二種以上のポリオールを含有するものであるが、十分な樹脂強度や止水性を得るためにテトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体を必須的に用いることを特徴とする。その使用割合は特に限定されるものではないがポリオール成分全体に対して5〜50質量%使用することが十分な樹脂強度や止水性を得るためには好ましく、10〜30質量%であればより好ましい。
本発明で使用することができるテトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体以外のポリオールは特に限定されるものではないが、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアセタールポリオールを挙げることができる。
ポリエーテルポリオールの具体例として、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロプレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエルスリトール、ソルビトール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール等の多価アルコール類のアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。ここで、多価アルコール類として水、ジプロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール又はトリメチロールプロパンを使用することが止水性能の向上の点で好ましい。また、アルキレンオキサイドには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を挙げることができ、これらの一種または二種以上を付加することができるが、ウレタンプレポリマーの親水性を調整する上でエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを両方付加したものが好ましい。二種以上付加する場合、ブロック状であってもランダム状であってもよい。この中でも特に平均分子量が50〜50000のものが好ましく、100〜20000のものがさらに好ましく使用できる。
上記ポリエーテルポリオールには、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリプロピレングリコールに加え、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールの1種または2種以上から構成される2量体その他の低分子量体も含まれる。この中でも特に平均分子量が50〜50000のものが好ましく、100〜20000のものがさらに好ましく使用できる。
ポリエステルポリオールの具体例として、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン又はトリメチロールプロパン等のポリオールとコハク酸、グルタール酸、アジピン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸等の飽和又は不飽和の多価カルボン酸、若しくはこれらの酸無水物との縮合生成物やポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。これらは必要に応じ混合使用することもできる。この中でも特に平均分子量が100〜50000のものが好ましく、200〜20000のものがさらに好ましく使用できる。
さらに分子量が50〜500の低分子量のポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなどを添加することでより強度のある樹脂が出来るが、施工性などの面からポリエーテル全体の30質量%までが好ましい。
さらに他のポリオールを本発明の目的を損なわない範囲で併用することもできる。
有機ポリイソシアネートの具体例としては、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(PMDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート(CMDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。有機ポリイソシアネート成分としては、反応速度及び経済面よりポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを含有するものであれば好ましく、ジフェニルメタンジイソシアネート、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート及びキシレンジイソシアネートから選ばれる1種または2種以上と、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートとの計2種以上の混合イソシアネートを使用することがより好ましい。これら以外の有機ポリイソシアネートを併用する際は、この混合イソシアネートを全イソシアネート成分の70質量%以上とすることにより、優れた性能を得ることができる。
プレポリマー化は、合成反応装置にポリオール成分および有機ポリイソシアネート成分を仕込んで撹拌し、60〜160℃で反応させて行なうことが通常である。プレポリマー化の際、必要に応じてモノブチル錫オキサイド、ジブチル錫オキサイド、テトラオクチル錫、ジオクチル錫オキサイド、ジブチル錫ラウリレート、ジオクチル錫ラウリレート等の錫系触媒を使用することができる。
以上のようにして合成したウレタンプレポリマーが水と反応して硬化体を形成させるための配合剤としては、主に有機アミンと金属系触媒が使用できる。有機アミンとしては例えばトリエチルアミン、トリメチルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ステアリルアミン、ジメチルデシルアミン、N−エチルモルホリン、トリエチレンテトラミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン等のポリアミン類を挙げることができる。また、金属系触媒としては、ブチルリチウム、ナトリウムメトキサイド、ビス(2−エチルヘキサノエート)スズ、ジブチルスズラウレート、ジオクチルスズラウレート、ビス(ネオデカエート)スズ等を好ましく挙げることができる。
さらに本発明の一液型止水材は僅かなコンクリートのクラック等に充分含浸するように、必要に応じて希釈剤を配合することができる。希釈剤の具体例として、ガンマーブチルラクトン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、2オキソ−4メチル−1、3ジオキソラン、メチルアセチルリシノレート、ブチルアセチルリシノレート、グルタル酸ジメチル、コハク酸ジメチル、アジピン酸ジメチルまたはこれらの混合物が挙げられる。その他、補助法としては、界面活性剤を使用して低粘度化する方法、ブロック化する方法などが取られるが、これらに限定されるものではない。
またさらに目的に応じて添加剤としてポリジメチルシロキサン、シリカなどの各種シリコン系化合物の添加が可能である。
施工状況に応じて本発明に係るウレタンプレポリマーの改質のために、エポキシ系モノマー、アクリル系モノマー(メチルメタアクリレート等)、スチレン系モノマー等をウレタンプレポリマーに対し0〜50質量%配合することができる。
本発明の一液型止水材は一般的に用いられるウレタン系止水材と比較して止水性能が高く、なおかつ当該止水性能を長期にわたり発揮するものである。さらにコンクリート等への接着性能にも優れ、コンクリートのクラック部分などに注入することで補強剤としての性能も期待できる。また一液型であるため、二液型のフォームタイプの注入剤に比較して作業性の面でも非常に良好である。
以下実施例により本発明を説明する。ただし本発明は、これらの実施例及び比較例によって何ら制限されるものではない。
中間体原料合成例:
2本の滴下導入管及びガス出入り口を備えた5Lのステンレス鋼製の撹拌翼付き耐圧反応槽を乾燥した窒素ガスで充分置換した後、該反応槽にジプロピレングリコール(試薬1級)を140g及びフレーク状NaOH(試薬1級)を1.6g仕込み、撹拌しながら反応槽の温度を125℃まで昇温した。125℃を保持しながらプロピレンオキサイド1430gとエチレンオキサイド1570gを各々10時間かけて連続的に滴下導入管から圧入し、ジプロピレングリコールにプロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを同時にランダム付加反応させた。125℃を保持し4時間撹拌を続行し反応を完結させた。温度を100℃に降温後キョワード700SL(協和化学工業(株)製吸着剤)21gを添加した。100℃を保持し1時間撹拌を継続して吸着剤にNaOHを吸着させた。次に100℃を保持しながら真空ポンプにて残存する未反応のプロピレンオキサイドとエチレンオキサイド及び吸着剤に含まれる水分を2時間脱ガス、脱水処理した。70℃に降温後反応槽から内容物を取り出し加圧濾過器によりNaOHを吸着したキョワード700SLを除去して透明粘調なポリエーテルを得た (GPCにて分子量3000であることを確認、以後「変性ポリエーテルポリオール」と呼ぶ)。
製造例1
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの合成装置にポリオール成分としてサンニックスFA-703(三洋化成工業(株)製ポリエチレンポリプロピレン系3官能ポリエーテルポリオール、平均分子量5000)を10g、TR−9080(三洋化成工業(株)製ポリエチレンポリプロピレン系3官能ポリエーテルポリオール、平均分子量9000)を12g、1.4−ブタンジオールを3.0g、さらにPTXG−1000(旭化成せんい(株)製テトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体、平均分子量1000)10gを仕込んだ。次に、イソシアネート成分としてコロネート1130(日本ポリウレタン(株)製クルードMDI、PMDI:MDI比が56:44、NCO%は32.0%)を270g加え、120〜125℃に昇温し3時間反応させた。最後に希釈剤としてガンマーブチルラクトン200gと整泡剤としてシリコンSAG−471(東レ・ダウコーニング(株)製シリコーンコンパウンド)1.0gを加えてウレタンプレポリマーU−1を得た(NCO%;15.0%)。
製造例2
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの合成装置にポリオール成分としてTR−9080(三洋成工業(株)製ポリエチレンポリプロピレン系3官能ポリエーテルポリオール、平均分子量9000)9.0g、変性ポリエーテルポリオールを12g、アデカポリエーテルP−1000(旭電化工業(株)製プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテル、平均分子量1000)を10g、アデカポリエーテルP−400(旭電化工業(株)製プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテル、平均分子量400)を10g、さらにPTXG−1000(旭化成せんい(株)製テトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体、平均分子量1000)15gを仕込んだ。次に、イソシアネート成分としてタケネート500(三井武田ケミカル(株)製XDI、分子量188)9.0g、ルプラネートMB−9S(BASFポリウレタン(株)製クルードMDI、PMDI:MDI比が59:41、NCO%は32.0%)を150g加え、130〜135℃に昇温し2時間反応させた。最後に希釈剤としてガンマーブチルラクトン200gとシリコンSAG−471(東レ・ダウコーニング(株)製シリコーンコンパウンド)1.0gを加えてウレタンプレポリマーU−2を得た(NCO%;10.0%)。
製造例3
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの合成装置にポリオール成分としてサンニックスFA−703(三洋化成工業(株)製ポリエチレンポリプロピレン系3官能ポリエーテルポリオール、平均分子量5000)を10g、DI−4060(三洋化成工業(株)製ポリエチレンポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量4000)を20g、アデカポリエーテルP−400(旭電化工業(株)製プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量400)8.0g、1.3−プロパンジオールを3.0gさらにPTXG−1800(旭化成せんい(株)製テトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体、平均分子量1800)9gを仕込んだ。次に、イソシアネート成分としてタケネート500(三井武田ケミカル(株)製XDI、分子量188)30g、コロネート1130(日本ポリウレタン(株)製クルードMDI、PMDI:MDI比が56:44、NCO%は32.0%)を300g加え、80〜85℃に昇温し5時間反応させた。最後に希釈剤としてメチルアセチルリシノレート200gを加えてウレタンプレポリマーU−3を得た(NCO%;18.0%)。
製造例4
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの合成装置にポリオール成分としてTR−4085(三洋化成工業(株)製ポリエチレンポリプロピレン系3官能ポリエーテルポリオール、平均分子量4000)を18g、変性ポリエーテルポリオールを6.0g、アデカポリエーテルP−2000(旭電化工業(株)製プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量2000)を10g、アデカポリエーテルG−300(旭電化工業(株)製プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量300)を20g、さらにPTXG−1000(旭化成せんい(株)製テトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体、平均分子量1000)10gを仕込んだ。次に、イソシアネート成分としてルプラネートMB−9S(BASFポリウレタン(株)製クルードMDI、PMDI:MDI比が59:41、NCO%は32.0%)を120gとISONATE 143L(ダウ・ケミカル日本(株) カルボジイミド変性MDI、CMDI:MDI比が20〜40:60〜80)を30g加え、100〜105℃に昇温し4時間反応させた。最後に希釈剤として2オキソ−4メチル−1、3ジオキソラン200gを加えてウレタンプレポリマーU−4を得た(NCO%;8.1%)。
製造例5
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの合成装置にTR−9080(三洋化成工業(株)製ポリエチレンポリプロピレン系3官能ポリエーテルポリオール、平均分子量9000)を12g、アデカポリエーテルP−3000(旭電化工業(株)製プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量3000)を12g、アデカポリエーテルP−1000(旭電化工業(株)製プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量1000)10g、アデカポリエーテルG−300(旭電化工業(株)製プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量300)を9.0g、さらにPTXG−1800(旭化成せんい(株)製テトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体、平均分子量1800)6gを仕込んだ。次に、イソシアネート成分としてISONATE 143L(ダウ・ケミカル日本(株) カルボジイミド変性MDI、CMDI:MDI比が20〜40:60〜80)を20g、ルプラネートMB−9S(BASFポリウレタン(株)製クルードMDI、PMDI:MDI比が59:41、NCO%は32.0%)を320g、タケネート500(三井武田ケミカル(株)製XDI、分子量188)を38g加え、90〜95℃に昇温し6時間反応させた。最後に希釈剤としてガンマーブチルラクトン150gを加えてウレタンプレポリマーU−5を得た(NCO%;20.5%)。
製造例6
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの撹拌釜を用いて製造例3のウレタン樹脂200gの常温撹拌下、スチレンを50gを加えて常温で10分間の撹拌を行った。これを改質ウレタンプレポリマーUA−1とした。
製造例7
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの撹拌釜を用いて製造例5のウレタン樹脂200gの常温撹拌下、メチルメタアクリレートを50gを加えて常温で10分間の撹拌を行った。これを改質ウレタンプレポリマーUA−2とした。
比較例1
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの合成装置にポリオール成分としてTR−4085(三洋化成工業(株)製ポリエーテルポリオール、平均分子量4000)を12g、変性ポリエーテルポリオールを9.0g、さらにアデカポリエーテルG−300(旭電化工業(株)製グリコールベース・ポリプロピレン系3官能ポリエーテルポリオール、平均分子量300)18.0gを仕込んだ。次に、イソシアネート成分としてルプラネートMB−9S(BASFポリウレタン(株)製クルードMDI、PMDI:MDI比が59:41、NCO%は32.0%)を200g加え、80〜85℃に昇温し8時間反応させた。最後に希釈剤としてガンマーブチルラクトン170gとシリコンSAG−471(東レ・ダウコーニング(株)製シリコーンコンパウンド)2.0gを加えて比較ウレタンプレポリマーE−1を得た(NCO%;14.0%)。
比較例2
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの合成装置にポリオール成分としてDI−4060(三洋化成工業(株)製ポリエチレンポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量4000)を20g、アデカポリエーテルG−300(旭電化工業(株)製グリコールベース・ポリプロピレン系3官能ポリエーテルポリオール、平均分子量300)を12g、変性ポリエーテルポリオールを24g、アデカポリエーテルBPX−11(旭電化工業(株)製ビスフェノールAベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテルポリオール、平均分子量360)7.2gさらにPTMG−650(三菱化学(株)製ポリテトラメチレングリコール、平均分子量650)6.5gを仕込んだ。次に、イソシアネート成分としてトリレンジイソシアネート(TDI、分子量174)を150g加えて120〜125℃に昇温し2時間反応させた。最後に希釈剤として2オキソ−4メチル−1、3ジオキソラン200gを加えて比較ウレタンプレポリマーE−2を得た(NCO%;14.5%)
比較例3
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量0.8kgの合成装置にポリオール成分としてTR−9080(三洋化成工業(株)製ポリエーテルポリオール、平均分子量4000)を45g、TR−4085(三洋化成工業(株)製ポリエーテルポリオール、平均分子量4000)を20g、アデカポリエーテルP−3000(プロピレングリコールベース・ポリプロピレン系2官能ポリエーテル、旭電化工業(株)製ポリエーテルポリオール、平均分子量、平均分子量3000)を30gさらにPTMG−1500(三菱化学(株)製ポリテトラメチレングリコール、平均分子量1500)30gを仕込んだ。次に、イソシアネート成分としてコロネート1130(日本ポリウレタン(株)製クルードMDI、NCO%は32.0%)を200g加えて130〜135℃に昇温し1.5時間反応させた。最後に希釈剤としてガンマーブチルラクトン200gを加えて比較ウレタンプレポリマーE−3を得た(NCO%;10.0%)
また、各種性能評価試験は以下の様に行った。結果を表1に示す。
(1)基本性能
外観を目視にて観察し、B型粘度計(ブルックフィールド社製)を用いNo.2のローター、60rpm、20℃で粘度を測定した。
(2)硬化時の性能
合成したウレタンプレポリマー10gを100gのデスカップに加えてから配合剤としてジブチルフタルジブチレートで10%に薄めたトリエチルアミン0.5gと水1.0gを加えて樹脂の硬化時間を測定し、硬化時の樹脂の性状などを観察した。
(3)配合剤添加時の液状保存性能
合成したウレタンプレポリマーとトリエチルアミンの混合物を水を加えない状態で2日間放置し、液状を保っているかを確認した。
(4)接着強度
JISK−7220に基づき、1.5cm×5cm×5cmのモルタル板にトリエチルアミンと水を配合した樹脂溶液を刷毛で全体的に塗り、3日間常温で放置して、その強度をテンシロンで測定した。にに
(5)施工性試験
さらに水を含浸させたコンクリートクラックにグリースガンでウレタンプレポリマーとトリエチルアミンの混合溶液を注入し、その注入性、接着性及び止水性を評価した。
Figure 2009161577

Claims (2)

  1. ポリオール成分と有機ポリイソシアネート成分とを反応させて得られる末端イソシアネート基を含有するウレタンプレポリマーを含有する一液型止水材であって、前記ポリオール成分がテトラヒドロフラン−ネオペンチルグリコール共重合体を必須的に含むものであることを特徴とする一液型止水材。
  2. 前記有機ポリイソシアネート成分が、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートを含有するものである請求項1または2に記載の一液型止水材。
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