JP2012117352A - コーティング剤及び該コーティング剤を用いた外壁のはく落防止工法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー(A)に対して、平均粒子径が30μm以下のゼオライト微粉末(B)を配合した、有色不透明のウレタン系コーティング剤であって、その塗膜が外気に触れることにより、光透過性の塗膜又は皮膜となることを特徴とするコーティング剤を用いる。上記イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー(A)が、脂肪族ポリイソシアネート化合物と、ポリカーボネート骨格及び/又はポリエステル骨格を有するポリオール化合物とから得られるものであること、上記ゼオライト微粉末(B)が、細孔径0.3〜1.0nmのゼオライト微粉末であることが好ましい。
【選択図】 なし
Description
そして、本発明者らは上記の驚くべき現象を知見することによって、上記塗布量管理の問題を解決できることに加え、このコーティング剤の用途として外壁のはく落防止工法が好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は次の第1〜第5の発明から構成される。
なお、本発明においては「光透過性」と「透明」をほぼ同意義のものとして用いる。「光透過性」とは、ある部材が光を透過する性質のことであり、光を100%近く透過する透明状態と、光を透過する度合いが0%より高く100%未満である半透明状態とを含むものである。特に本発明では、コンクリート構造物等の外壁に意匠性が与えられていた場合に、その意匠性を損なわない程度に光を透過する性質(すなわち、最終硬化皮膜を通して外壁の意匠が見えること)を意味する。本明細書においては、光透過性とは、透明状態、半透明状態、意匠性を損なわない程度に光を透過する性質、などを含むものとして用いる。
本発明における、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー(A)(以下、単に「ウレタンプレポリマー(A)」と表記することがある)は、反応性のイソシアネート基を有する化合物を含有するポリマー前駆体組成物、又は反応性のイソシアネート基を分子内に有するポリマー前駆体であり、常温で液状のものである。
上記ウレタンプレポリマー(A)自体は、硬化前に光透過性のポリマー前駆体であり、かつ、硬化後もその単独皮膜は光透過性を維持するものである。また、本発明においては硬化性液状樹脂組成物の粘度を低減するために希釈剤・可塑剤が添加されていてもよい。
多液型の場合は、上記ポリオール成分(a1)と上記ポリイソシアネート成分(a2)とを混合した後、適用箇所に塗布すると、該ポリオール成分(a1)中の水酸基と該ポリイソシアネート成分(a2)中のイソシアネート基とが反応することで硬化し、最終的にポリウレタン硬化物の皮膜を形成する。また、1液型の場合、該ポリマー前駆体中の脂肪族イソシアネート基が水(空気中の湿気)と反応することで硬化し、最終的にポリウレタン硬化物の皮膜を形成する。
コーティング剤としての作業性(塗りつけやすさ、壁面等への適用の際の垂れ等)及びその硬化時間を考慮して、適宜多液型及び/又は1液型のポリマー前駆体を用いればよい。
本発明における、ゼオライト微粉末(B)は、アルミノシリケート化合物よりなる無機粉末であり、その平均粒子径が30μm以下の範囲にあるものである。
この無機粉末は、内部に空洞を多数有し、この空洞は表面からの細孔に繋がっている。そして、この細孔は、極めて均一な径を有しているので、この径を通過しうる分子(被吸着物)だけが、空洞に吸着されるという特性を、ゼオライト微粉末は有している。このようなゼオライト微粉末を構成する化合物は、種々の化学組成を有するものであるが、例えば、MX/n[(AlO2)X・(SiO2)Y]・ZH2O(但し、M;原子価nの金属陽イオン、X+Y;単位格子当りの四面体数、Z;水分子のモル数)で表わされる結晶性のアルミノケイ酸塩等の化合物が挙げられる。ゼオライトの化学組成の一例を示せば、ゼオライト4AはNa12[(AlO2)12(SiO2)12]27H2O、ゼオライト5AはNaXCaY[(AlO2)12(SiO2)12]27H2O、(但し、X+2Y=12)なる化学組成を有するものである。
ゼオライト微粉末(B)としては、平均粒子径が30μm以下(好ましくは平均粒子径が10μm以下)の範囲にあるものが使用できる。また、ゼオライト微粉末には、天然産出品と合成品とがあるが、いずれであっても良い。特に好ましいゼオライト微粉末としては、合成品を用いるのが良い。なお、本願のゼオライト微粉末(B)の平均粒子径は、マイクロトラック粒度分析計(レーザー回折・散乱法)を用いて測定される平均粒子径の値である。
有効細孔径が0.3〜1.0nmの範囲にあるゼオライトの市販品としては、例えば「モレキュラーシーブ3A粉末(有効細孔径0.3nm/平均粒子径10μm以下/A型ゼオライト)」、「同4A粉末(同0.4nm/平均粒子径10μm以下/A型ゼオライト)」、「同5A粉末(同0.5nm/平均粒径10μm以下/A型ゼオライト)」および「同13X粉末(同1.0nm/平均粒子径10μm以下/X型ゼオライト)」(以上、モレキュラーシーブはユニオン昭和株式会社製、商品名)、「ゼオスターNA100P(有効細孔径0.4nm/平均粒子径10μm以下/ナトリウムA型ゼオライト)」(以上、ゼオスターは日本化学工業株式会社製、商品名)、「ゼオラム A−4 100#(有効細孔径0.4nm/平均粒子径0.150mm以下/A型ゼオライト)」(以上、ゼオラムは東ソー株式会社製、商品名)等を挙げることができる。
本発明に係るコーティング剤は、上記構成のものであるが、本発明の目的・効果を損なわない範囲で更に従来公知の任意成分が含有されていてもよい。例えば、光透過性に影響を与えない、中実ガラス粉、微粉末シリカ(親水性シリカ、疎水性シリカ)、アクリル樹脂等の有機系微粉末等の充てん材、染料或いは顔料等の着色剤、フタル酸系エステル、アジピン酸系エステル等の可塑剤、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリルシリコン系樹脂、ケトン類、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素等の希釈剤、粘接着付与剤、増粘剤、シランカップリング剤、光硬化性アクリル系オリゴマー、顔料分散剤、消泡剤、チタンカップリング剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等の任意成分が含有されていてもよい。
上述のとおり、ゼオライト微粉末はその表面に微細な細孔を無数に有しており、またその粉末形状も不定形となっている。したがって、塗布直後のコーティング剤は、ウレタンプレポリマー(A)自体は透明であるものの、ゼオライト微粉末の表面において光が乱反射・散乱することによって、全体としてコーティング剤は有色不透明となっているものと考えられる。ちなみに、本発明のコーティング剤は、湿気等を遮断した密閉容器内に充てんした状態においては色調変化を起こさず、有色不透明のままである。
そして、コーティング剤を塗布すると、空気中の水分、空気中の二酸化炭素、ウレタンプレポリマー(A)と空気中の水分との副反応により発生する二酸化炭素等がゼオライト微粉末に捉えられると考えられる。捉えられた水分や二酸化炭素はゼオライト内部の空洞及び表面の細孔を満たすこととなる。その結果、ゼオライト微粉末の表面における光の乱反射・散乱が低減乃至なくなることによって、光透過性を有する硬化皮膜となるものと推察している。
本発明のコーティング剤を用いた外壁はく落防止工法について以下に説明する。
本発明に係るはく落防止工法が適用される外壁は、土木構造物並びに公共建築物及び集合住宅等の大型建築物等の鉄筋コンクリート構造物の外壁であり、打放しのコンクリート躯体のままで使用される外、コンクリート躯体上にモルタル等の下地層が形成され、その上に塗材やタイル等の仕上材によって仕上げられているものである。例えば、この仕上材層としては、上記コンクリート躯体の上を覆って外表面の美観を整えたり、意匠性を与えたりする目的で、コンクリート躯体のすぐ上に浮きを調整するための下地モルタルが塗布され、この下地モルタルの上にはタイルをはり付けるためのタイル貼付けモルタルが塗布され、このタイル貼付けモルタルによってタイル(例えば磁器質タイル)がはり付けられ、最後に、隣り合うタイル間の目地部に目地詰め用モルタルが充填されて仕上げられているようなものが挙げられる。なお、以下では「コンクリート躯体の表面又は該コンクリート躯体上に形成された仕上材層の表面」を併せて「外壁表面」と表記する。
このような外壁表面に、本発明に係るコーティング剤を、例えばペイントローラー等を用いて層状に塗布する。本発明のコーティング剤は、少なくとも塗布直後は有色不透明な常温液状のものであるから、外壁表面に塗布した際の色目を目視により観察しながら塗工すれば、その塗布量の管理が容易となり、塗りムラ等の不具合を生じることはない。さらに、ゴム製へら又は左官鏝等により平滑に仕上げてもよい。
外壁表面に塗布されたコーティング剤は、反応によって硬化していく。この過程で本発明のコーティング剤は、当初は有色不透明であったものが、外気に触れることにより徐々に消色し、最終的な硬化皮膜は透明なものとなる。その結果、最終的には、外壁表面上に、透明なポリウレタン硬化物の樹脂皮膜層からなるはく落防止機能を有する層が形成される。
外壁のはく落を防止するにあたって、織物を併用してもよい。この場合においては、上記「コーティング剤の塗布工程」と同様の方法で本発明のコーティング剤を塗布した後、塗布されたコーティング剤層の上に繊維から成る織物を層状にはり付ける。このとき、該はり付けられた織物の隙間から先にコーティング剤層として塗付されたコーティング剤を十分染み出させるように、脱泡ローラーやゴム製へら等を用いて押圧し、含浸させる。
次に、上記はり付けられた繊維から成る織物層の上に該織物層を覆うように、さらに本発明のコーティング剤を層状に塗布する。このときは、コーティング剤を織物層に対して、例えばペイントローラー等で塗布し、ゴム製へら又は左官鏝等により平滑に仕上げる。
その後、上記層状に積層されたコーティング剤と織物とが一体に硬化すると、この過程で本発明のコーティング剤は、当初は有色不透明であったものが、外気に触れることにより徐々に消色し、最終的な硬化皮膜は透明なものとなる。また、用いられる織物は該コーティング剤が消色した状態で光透過性になる繊維から成るものであるから、最終的には、外壁表面上に、光透過性を有する一体となった繊維強化プラスチックから成るはく落防止機能を有する層を形成される。
さらに織物を含む繊維強化プラスチック層をより一層外壁表面に確実に固定するために、上記織物を用いた施工方法の後、若しくは、織物をはり付ける工程の後において、コンクリート躯体に達するアンカーピンを打設し一体的に結合させてもよい。この場合、例えば、形成された繊維強化プラスチック層の上から、仕上材層のタイルの目地部に、例えばハンマードリルを用いてコンクリート躯体に達するまで穴を穿設した後、注入口を有するアンカーピンを上記穴の入口からワッシャーを通して挿入し、このアンカーピンの先端部内側に配置させている拡張子を、該アンカーピンの注入口から打込み棒を打ち込んでその先端部を拡開させて、上記アンカーピンをコンクリート躯体に固定する。
<ポリオール成分>
ポリオール成分として、「ニッポラン982R」(日本ポリウレタン工業株式会社製、ポリカーボネートジオール、平均分子量2000)を用意した。
<ポリイソシアネート成分>
ポリイソシアネート成分として、「デュラネートTKA100」(旭化成ケミカルズ株式会社製、イソシアヌレート型ヘキサメチレンジイソシアネートトリマー)を用意した。
<ゼオライト微粉末>
ゼオライト微粉末として、「モレキュラーシーブ5A粉末」(ユニオン昭和株式会社製、細孔径0.5nm(5オングストローム)で平均粒径10μm以下のゼオライト粉末)を用意した。
<その他の成分>
その他の成分として、「NS400」(日東粉化工業株式会社製、重質炭酸カルシウム、平均粒子径1.7μm)及び「アエロジル200」(日本アエロジル株式会社製、親水性シリカ、平均一次粒子径12nm)を用意した。
加熱及び真空下での撹拌が可能な撹拌装置に、ポリオール成分として「ニッポラン982R」を100質量部、ゼオライト微粉末として「モレキュラーシーブ5A粉末」を2質量部配合し、120℃で1時間真空撹拌した後、冷却した。これを密閉性容器に収容した。
上記で得られたポリオール成分とゼオライト微粉末との混合物100質量部に対して、ポリイソシアネート成分である「デュラネートTKA100」を17.4質量部(イソシアネート基/水酸基比=0.9)の割合で混合し、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー(A)に対してゼオライト微粉末(B)を配合したウレタン系コーティング剤を得た。
得られたウレタン系コーティング剤について、以下に示す方法・評価基準にて「初期」及び「7日後」の状態を評価した。
「モレキュラーシーブ5A粉末」の配合量を5質量部とした他は実施例1と同様にしてウレタン系コーティング剤を得た。得られたウレタン系コーティング剤について、実施例1と同様の方法・評価基準にて「初期」及び「7日後」の状態を評価した。
「モレキュラーシーブ5A粉末」の配合量を10質量部とした他は実施例1と同様にしてウレタン系コーティング剤を得た。得られたウレタン系コーティング剤について、実施例1と同様の方法・評価基準にて「初期」及び「7日後」の状態を評価した。
「モレキュラーシーブ5A粉末」の配合量を15質量部とした他は実施例1と同様にしてウレタン系コーティング剤を得た。得られたウレタン系コーティング剤について、実施例1と同様の方法・評価基準にて「初期」及び「7日後」の状態を評価した。
「モレキュラーシーブ5A粉末」の配合量を20質量部とした他は実施例1と同様にしてウレタン系コーティング剤を得た。得られたウレタン系コーティング剤について、実施例1と同様の方法・評価基準にて「初期」及び「7日後」の状態を評価した。
「モレキュラーシーブ5A粉末」に代えて「NS400」を10質量部用いた他は実施例1と同様にしてウレタン系コーティング剤を得た。得られたウレタン系コーティング剤について、実施例1と同様の方法・評価基準にて「初期」及び「7日後」の状態を評価した。
「モレキュラーシーブ5A粉末」に代えて「アエロジル200」を5質量部用いた他は実施例1と同様にしてウレタン系コーティング剤を得た。得られたウレタン系コーティング剤について、実施例1と同様の方法・評価基準にて「初期」及び「7日後」の状態を評価した。
初期(塗布直後)でのウレタン系コーティング剤の光透過性を以下の方法で評価した。
上記実施例1〜5及び比較例1,2で得られたウレタン系コーティング剤を23±2℃、50±10%RHの恒温恒湿室内で直ちにガラス板上に3mm厚となるように塗布し、ガラス板の下には黒の12ポイントのMS明朝体で「あ」と印刷した白色普通紙を置いたときに、印刷した文字が目視で認識できるかどうかで、初期のウレタン系コーティング剤の状態を評価した。評価は以下の基準に従って行い、結果は表1にまとめた(表中では「初期」と表記)。初期(塗布直後)のときにはコーティング剤は「不透明」ないし「不鮮明」であるのが好ましい。
・不透明:文字が認識できず、有色不透明である
・不鮮明:文字がかろうじて透けて見えるが、不鮮明である。
・透明 :文字がハッキリと認識され、透明である。
上記初期の状態評価終了後、そのまま同条件下で7日間放置してウレタン系コーティング剤の硬化皮膜とした。その後、上記評価と同様の方法でガラス板の下に置いた文字が目視で認識できるかどうかで、7日後の硬化皮膜の状態を評価した。評価は以下の基準に従って行い、結果は表1にまとめた(表中では「7日後」と表記)。外気に触れた後は、コーティング剤の硬化皮膜は「透明」であるのが好ましい。
・透明 :文字がハッキリと認識され、透明である。
・不鮮明:文字がかろうじて透けて見えるが、不鮮明である。
・不透明:文字が認識されず、有色不透明である。
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実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 比較例1 比較例2
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初期 不透明 不透明 不透明 不透明 不透明 不透明 透明
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7日後 透明 透明 透明 透明 透明 不透明 透明
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一方、炭酸カルシウム微粉末を使用した場合(比較例1)には、初期は不透明であったので塗布量管理が容易であったものの、本発明のゼオライト微粉末よりも粒子径が小さいものを用いたにもかかわらず、7日後にも硬化皮膜は不透明のままであった。また、親水性シリカを使用した場合(比較例2)には、初期からコーティング剤が透明であり、塗布量管理が難しかった。
Claims (5)
- イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー(A)に対して、平均粒子径が30μm以下のゼオライト微粉末(B)を配合した、有色不透明のウレタン系コーティング剤であって、その塗膜が外気に触れることにより、光透過性の塗膜又は皮膜となることを特徴とするコーティング剤。
- 上記イソシアネート基含有ウレタンプレポリマー(A)が、脂肪族ポリイソシアネート化合物と、ポリカーボネート骨格及び/又はポリエステル骨格を有するポリオール化合物とから得られるものであることを特徴とする請求項1に記載のコーティング剤。
- 上記ゼオライト微粉末(B)が、細孔径0.3〜1.0nmのゼオライト微粉末であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のコーティング剤。
- コンクリート構造物の外壁としてのコンクリート躯体の表面又は該コンクリート躯体上に形成された仕上材層の表面に、上記請求項1〜3に記載のウレタン系コーティング剤を塗布する工程と、
次いで、該ウレタン系コーティング剤の塗膜又は硬化皮膜が外気に触れることにより消色して光透過性のはく落防止層が形成される工程と、
を備えることを特徴とする、外壁のはく落防止工法。 - コンクリート構造物の外壁としてのコンクリート躯体の表面又は該コンクリート躯体上に形成された仕上材層の表面に、上記請求項1〜3に記載のウレタン系コーティング剤を塗布する工程と、
ウレタン系コーティング剤を塗布した後に、繊維から成る織物をはり付ける工程と、
さらに上記層状にはり付けられた織物を覆うように上記ウレタン系コーティング剤を層状に塗布する工程と、
次いで、該ウレタン系コーティング剤と該繊維から成る織物とが一体となった硬化物から成る光透過性のはく落防止層が形成される工程と、
を備えることを特徴とする、外壁のはく落防止工法。
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