JP2016079193A - 塗料組成物、塗膜形成方法及び透明塗膜 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、鉄筋コンクリート構造物の表面を被覆する、高い透明性、酸素遮断性及び耐候性を備えた塗膜を形成することができる塗料組成物、その塗料組成物を用いた塗膜形成方法及びその塗料組成物により形成された透明塗膜を提供することを目的とする。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
本実施形態に係る塗料組成物は、鉄筋コンクリート構造物の表面を被覆する透明塗膜を形成するために用いられる。本実施形態における鉄筋コンクリート構造物としては、橋梁、トンネル、高架道路、建築物等が挙げられる。
本実施形態に係る塗料組成物は、エポキシ樹脂(a)と、変性脂肪族アミン化合物(b)と、扁平状の無機粒子(c)と、を含む。
水添ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールB型エポキシ樹脂、ビスフェノールC型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノールポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂に水素原子を付加して得られる水添ビスフェノール型ジグリシジルエーテル(例えば水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂)が挙げられる。水添ビスフェノール型エポキシ樹脂として、具体的には、エポライト4000(共栄社化学株式会社)、EPICLON EXA−7015(DIC株式会社製)、ST−3000(新日鉄住金化学株式会社製)等を挙げることができる。
変性脂肪族アミン化合物(b)としては、脂肪族ポリアミンのエポキシ付加物、脂環族(脂環式)ポリアミン、ポリアミドアミン等が挙げられる。変性脂肪族アミン化合物(b)としては、例えば、トーマイド225X、フジキュアーFXU870、フジキュアー5420F(以上、株式会社T&K TOKA社製)や、アンカマイド500(エアプロダクツジャパン株式会社製)が挙げられる。
無機粒子(c)の平均粒子径は、レーザー回折式粒子径分布測定装置(SALD−3100:株式会社島津製作所製)によって測定することが可能である。
また、無機粒子(c)として用いられるガラスフレークとしては、例えば、RCF−600(平均アスペクト比120、平均厚さ5μm、粒子径150〜1,700μmの成分が占める割合が80%以上)、RCF−2300(平均アスペクト比1150、平均厚さ2μm、粒子径150〜1,700μmの成分が占める割合が85%以下)、RCF−160(平均アスペクト比32、平均厚さ5μm、粒子径45〜300μmの成分が占める割合が65%以上)、(以上、全て日本板硝子株式会社製)等が挙げられる。
(メタ)アクリル樹脂(d)は、架橋性シリル基含有エチレン性不飽和モノマーと、他のエチレン性不飽和モノマーとを共重合させることにより得られるものであってもよく、すでに重合体として存在するアクリル樹脂を、架橋性シリル基を有するシリケートオリゴマーで変性して得られるものであってもよい。架橋性シリル基を有するシリケートオリゴマーとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン又はテトラフェノキシシランもしくはこれらの加水分解縮合物が用いられる。
[化1]
−[Si(R1)2−b(Y)bO]m−Si(R2)3−a(Y)a (1)
{式中、R1、R2は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又は(R’)3SiO−(R’は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R1又はR2が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基又は加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するときそれらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,又は3を、また、bは0,1,又は2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする。}
[化2]
−Si(R2)3−c(Y)c (2)
(式中、R2、Yは前記と同じ、cは1〜3の整数)
アミノ基含有シランカップリング剤の具体例としては、KBE−903(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)、KBM−602(N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン)及びKBM−603(N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)(以上、全て信越化学工業株式会社製)等を挙げることができる。
エポキシ基含有シランカップリング剤の具体例としては、KBM−403(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、KBE−402(3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン)、KBM−303(2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン)、KBM−402(3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン)(以上、全て信越化学工業株式会社製)等を挙げることができる。
なお、シランカップリング剤(e)は、シランカップリング剤の有する官能基の種類に応じて、主剤と硬化剤の一方に適宜配合される。具体的には、シランカップリング剤(e)としてエポキシ含有シランカップリング剤を用いる場合、変性脂肪族アミン化合物(b)とシランカップリング剤(e)とが硬化剤中で反応してしまうのを避けるために、シランカップリング剤(e)は主剤に配合される。一方、シランカップリング剤(e)としてアミノ基含有シランカップリング剤を用いる場合、エポキシ樹脂(a)とシランカップリング剤(e)とが主剤中で反応してしまうのを避けるため、シランカップリング剤(e)は硬化剤に配合される。
例えば主剤の調製方法としては、樹脂ビヒクル成分、即ち、架橋性シリル基を少なくとも1個を有する(メタ)アクリル樹脂(d)とエポキシ樹脂(a)を予めワニスにしたものに、脂肪酸アミド化合物(f)や上記添加剤等のその他の成分を混入し、ディスパー、ボールミル、S.G.ミル、ロールミル等の分散機で分散することにより調製する方法を挙げることができる。
本実施形態に係る塗膜形成方法は、混合工程と、塗装工程と、硬化工程と、を有する。
混合工程では、上記実施形態における主剤及び硬化剤を混合して混合塗料組成物(塗料組成物)を得る。
なお、主剤及び硬化剤以外の第三成分を必要に応じて添加してもよい。
本実施形態に係る透明塗膜は、上記の塗料組成物を用いて鉄筋コンクリート構造物の表面に形成される。
酸素透過度の測定は、製科研式フィルム酸素透過率計を用いて行うことができる。
まず、JIS K 5600−4−1 (b)に準拠した、塗料の一般的な試験方法に用いる隠蔽率試験紙(日本テストパネル株式会社製)に、塗料組成物を塗装する。次いで、23℃で7日間室温放置した試験体について、分光光度計(コニカミノルタ社製、CR―400)を用いて、白色部(YW)と黒色部(YB)における三刺激値Yを測定し、隠蔽率YB/YWを百分率で算出する。
より具体的には、透明塗膜とは、隠蔽率が45%以下の塗膜である。
エポキシ樹脂(a)としてのエポライト4000(共栄社化学株式会社製)と、無機粒子(c)としてのRCF−600(ガラスフレーク、平均アスペクト比120、日本板硝子社製)とを、それぞれ表1に示した固形分含有量(単位:質量部)となるように配合した。更に、キシレンを添加して全体の固形分濃度が90質量%となるように調整して、卓上ディスパーで十分に攪拌することで主剤を得た。
変性脂肪族アミン化合物(b)としてのトーマイド225X(株式会社T&K TOKA製)に、キシレンを添加することで固形分濃度が90質量%となるように調整して、卓上ディスパーで十分に攪拌することで硬化剤を得た。
主剤、硬化剤及び混合塗料組成物の調製において、実施例1と同様の方法によって、表1〜3に示した成分を表1〜3に示した固形分含有量(単位:質量部)となるように混合した。この際、主剤、硬化剤及び混合塗料組成物の固形分濃度は、全て90質量%となるようにした。
なお、合成マイカNa−Tsは主剤の調製時に卓上ディスパーにて分散を行うと破壊されてしまい、平均アスペクト比を1043に維持することが困難である。従って、比較例8では、合成マイカNa−Tsが分散できず、混合塗料組成物を得ることができなかったので、比較例8については下記の評価を実施していない。
テフロン(登録商標)板上に離型紙を敷き、実施例及び比較例で得られた混合塗料組成物を硬化後の膜厚(乾燥膜厚)が1000μmとなるよう塗装し、乾燥後、離型紙を剥がすことで遊離塗膜を得た。なお、実施例17、18、20及び21については、表2に記載された目標となる乾燥膜厚(硬化後の膜厚)となる量を塗装した。塗装後、28日間、温度23℃、相対湿度50%で養生した。酸素透過度の測定は、製科研式フィルム酸素透過率計を用いて、下記の手順で行なった。算出された酸素透過度を表1〜3に示す。
1.遊離塗膜の表面側に白金電極(陰極)を密着させた。
2.電極セル中に0.5N塩化カルシウム溶液を5mL入れた電極を、蒸留水を満たしたビーカーの中に入れた。
3.蒸留水を満たしたビーカーの中へ電極を入れた。
4.蒸留水中に窒素ガスを200mL/minの流速で吹き込み、酸素ガスを完全に追い出すことで記録計電流を安定させた後、記録計のゼロ点を合わせた。
5.蒸留水中に酸素ガスを200mL/minの流速で吹き込み、酸素の透過量が一定となった時の電流値を読み取り、酸素透過度(単位:mg/(cm2・day))を算出した。
JIS K 5600−4−1 (b)に準拠した、塗料の一般的な試験方法に用いる隠蔽率試験紙(日本テストパネル株式会社製)に、実施例及び比較例で得られた混合塗料組成物(試験塗液)を、コテにて塗装した。なお、塗装する混合塗料組成物の量は、目標となる乾燥膜厚(硬化後の膜厚)が300μmとなる量とした。なお、実施例17、18、19、20及び21については、表2に記載された目標となる乾燥膜厚(硬化後の膜厚)となる量を塗装した。
次いで、23℃で7日間室温放置することで膜厚300μmの塗膜を形成させた試験体について、分光光度計(コニカミノルタ社製、CR―400)を用いて、白色部(YW)と黒色部(YB)における三刺激値Yを測定し、隠蔽率YB/YWを百分率で算出した。当該隠蔽率の結果を塗膜の透明性として評価した。結果を表1〜3に示す。
YB/YWの値が小さいほど塗膜の透明性が高い。YB/YWは、45以下が好ましく、35以下がより好ましい。一方、YB/YWが45を超える塗膜は透明性が不良で、鉄筋コンクリート構造物の表面の状態の変化(亀裂の発生等)を目視で観察することが困難である。
塗装試験板(材質:石綿スレート板、縦300mm×横200mm)の横方向の端部から5cmの領域(縦300mm×横50mm)を養生テープ(日東電工株式会社製、商品名:マスキングテープNo.720建築塗装用)で覆った。次に、当該塗装試験板を水平面に置き、実施例1〜21及び比較例1〜7で得られた混合塗料組成物(試験塗液)を、コテにて塗装した。なお、塗装する混合塗料組成物の量は、表1〜3に記載された目標となる乾燥膜厚(硬化後の膜厚)となる量とした。塗装後直ぐに塗装試験板から養生テープをはがし、次いで、養生テープにて覆われていた部分が下側になるように塗装試験板を垂直面に設置し10分間放置した後、タレの発生状態について目視にて確認をした。それぞれの混合塗料組成物について、養生テープにて覆われていた部分と覆われていなかった部分の境界を基準として、生じたタレの長さをノギスにて測定した。結果を表1〜3に示す。3cm以内が合格であり、1cm以内であることがより好ましい。
試験板(70mm×70mm×20mmのモルタル、水:セメント:砂=0.6:1:2)に、実施例1〜21及び比較例1〜7で得られた混合塗料組成物(試験塗液)を、コテにて塗装した。なお、塗装する混合塗料組成物の量は、表1〜3に記載された目標となる乾燥膜厚(硬化後の膜厚)となる量とした。続いて、試験板表面の塗膜にスーパーUV試験機(アイスーパーテスターSUV−W151、岩崎電気株式会社製)を用いて、波長295〜450nm、照度100mW/cm、ブラックパネル温度63±3℃の紫外線を、光源から240nmの距離で照射した。紫外線の照射4時間、結露(イオン交換水シャワーリング)4時間、休止0.1時間のサイクルを、紫外線の照射時間が合計100時間となるまで繰り返した。紫外線を100時間照射した後の、塗膜の黄変度を確認した。
黄変度は、JIS K 5600 4−1 B法に準拠した隠蔽率試験紙の白色部に塗膜をあわせ、b値をJIS K 7105(2004年度)にしたがって反射法で測定し、反射前のb値と反射後のb値との差(色差Δb)を求めた。結果を表1〜3に示す。Δbが20未満であることが好ましく、5未満であることがより好ましい。
Claims (5)
- 鉄筋コンクリート構造物の表面を被覆するための透明塗膜を形成するために用いられる塗料組成物であって、
芳香環を有さないエポキシ樹脂(a)と、
変性脂肪族アミン化合物(b)と、
扁平状の無機粒子(c)と、を含み、
前記無機粒子(c)は、マイカ及びガラスフレークの少なくとも一方であり、
前記無機粒子(c)の平均アスペクト比は、20〜1,000であり、
前記塗料組成物を用いて形成され且つ硬化後の膜厚が1,000μmである塗膜の酸素透過度は、0.05mg/(cm2・day)以下であり、
前記塗料組成物を用いて形成され且つ硬化後の膜厚が300μmである塗膜の隠蔽率は、45%以下である塗料組成物。 - 架橋性シリル基を少なくとも1個有する(メタ)アクリル樹脂(d)と、
シランカップリング剤(e)と、を更に含む請求項1に記載の塗料組成物。 - 塗料組成物の全固形分における前記無機粒子(c)の含有量は、6〜28質量%である請求項1又は2記載の塗料組成物。
- 請求項1から3のいずれかに記載の塗料組成物を、コテ又はローラーを用いて、硬化後の膜厚が300μm〜1,500μmとなるように、前記鉄筋コンクリート構造物の表面に塗装する塗装工程と、
前記鉄筋コンクリート構造物の表面に塗装された前記塗料組成物を硬化させて透明塗膜を形成させる硬化工程と、を有する塗膜形成方法。 - 請求項1から3のいずれかに記載の塗料組成物を用いて形成される透明塗膜。
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