JP2016169576A - 対象構造物を補修又は補強する方法及びそれに用いる粘接着シート - Google Patents
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Abstract
Description
電離放射線硬化性樹脂と電離放射線を受けて重合開始物質を放出する化合物とを含む粘接着層と、
前記粘接着層の少なくとも片面に設けられた剥離フィルムと、
前記粘接着層内又は前記粘接着層の一方の面に設けられた補修又は補強部材と、を有し、
前記対象構造物に貼り合わされる側の反対面に配置された前記剥離フィルム又は前記補修又は補強部材が耐熱性を有することを特徴とする。
本発明に係る補修又は補強方法は、図1〜図3にその一例を示す補修又は補強用粘接着シート10を用いて対象構造物を補修又は補強する方法である。そして、その特徴は、粘接着層2と補修又は補強部材3とを備えた粘接着シート10を準備する工程(準備工程)と、その粘接着シート10に電離放射線を照射して又は自然光もしくは人工光に含まれる電離放射線が照射されて粘接着層2の硬化を開始する工程(硬化開始工程)と、硬化を開始した後、粘接着層2を対象構造物に貼り合わせる工程(貼合工程)とを有し、その貼り合わせる工程において、貼り合わせと同時に加熱する、又は貼り合わせた後に加熱することにある。
対象構造物は、補修・補強の対象となるものであり、架橋、トンネル、道路舗装、河川管理施設、砂防堰堤、砂防床固工、下水管梁、下水処理場、港湾施設、公営住宅、集合住宅、一般住宅、都市公園、海岸堤防、空港、空港、航路標識、官庁施設等、多くの社会インフラを挙げることができる。本発明に係る粘接着シート10は、これらの対象構造物に適用可能である。また、表面凹凸が大きい対象構造物に対しても適用可能である。なお、そうした表面凹凸は、ポータブル表面粗さ計等によって測定できる。以下では、対象構造物としてトンネルを例にして説明し、対象物としてはコンクリートを例にして説明する。
準備工程は、粘接着層2と補修又は補強部材3(以下、補修・補強部材と略す。)とを備えた粘接着シート10を準備する工程である。粘接着層2は、紫外線等の電離放射線を当てると、粘接着シート10を貼り合わせる対象構造物の周囲の環境温度(この温度を「通常環境温度」という。)で徐々に硬化する層であり、その後に積極的な硬化手段を施さなくても硬化が徐々に進行し、接着する遅延硬化型の粘接着層である。こうした遅延硬化型の粘接着層2を有した粘接着シート10を用いることにより、効率的な貼り合わせ作業と補修・補強作業を行うことできる。「通常環境温度」とは、作業者が作業を行うことができる温度範囲内であり、例えば、−5℃以上、45℃以下程度の範囲内である。なお、粘接着シート10についての詳しい説明は後述する。
硬化開始工程は、その粘接着シート10に電離放射線を照射して粘接着層2の硬化を開始する工程である。又は、その粘接着シート10に自然光もしくは人工光に含まれる電離放射線が照射されて粘接着層2の硬化を開始する工程である。そして、この硬化開始工程での電離放射線の照射又は自然光もしくは人工光に含まれる電離放射線の照射は、少なくとも一方の粘接着層側から行う。
貼合工程は、その粘接着層2の硬化を開始させた後、粘接着シート10を対象構造物に貼り合わせる工程である。この貼り合わせ工程の後は、電離放射線を積極的に照射したり、積極的に加熱処理したりすることはしない。すなわち、電離放射線が照射されて対象構造物に貼り合わせた後の粘接着シート10は、その硬化が、その対象構造物の環境温度で進行することから、貼り合わせ工程後においては、意図的な硬化作業を行わない。そのため、粘接着シート10を対象構造物に貼り合わせ、そのままにして次の作業や段取りを行っている間に、その粘接着シート10が経時的に徐々に硬化して対象構造物に接着することができる。貼り合わせ時間は、上記したように、通常、30秒以上、24時間以下である。この貼り合わせ作業の時間内では、硬化開始処理された粘接着シート10は粘着力があまり低下しないことが望ましい。貼り合わせの間に保持される粘着力は、上記のように、電離放射線を照射する前の0.01N/インチ以上、50N/インチ以下の範囲内の粘着力であることが望ましい。硬化処理後にこの範囲内の粘着力を有する粘接着シート10は、対象構造物によく貼り合わせることができる。
図1〜図3に示す各粘接着シート10は、例えば予め電離放射線を照射して硬化を開始させた後に、以下の貼り合わせ手段で貼り合わせることができる。
上記の方法で用いる粘接着シート10について説明する。この粘接着シート10は、対象構造物に貼り合わせてその対象構造物を補修・補強する粘接着シートである。そして、その特徴は、電離放射線硬化性樹脂と電離放射線を受けて重合開始物質を放出する化合物とを含む粘接着層2と、粘接着層2の少なくとも片面に設けられた剥離フィルム1と、粘接着層2内又は粘接着層2の一方の面に設けられた補修・補強部材3とを有し、対象構造物に貼り合わされる側の反対面に配置された剥離フィルム又は補修・補強部材3が耐熱性を有することにある。
粘接着層2は、電離放射線で硬化する電離放射線硬化性樹脂であるとともに、貼り合わせと同時に又はその後に行う加熱手段によって軟化する特性を有する樹脂で形成されたものである。こうした樹脂で構成された粘接着層2は、貼り合わせと同時に又はその後に行う加熱手段によって粘接着層2が軟化し、軟化した粘接着層2が対象構造物の表面凹凸の形状に沿うように追従する。そうした追従によって、粘接着層2をその表面凹凸に合わせて貼ることができる。その結果、高い付着性能を維持することができる。なお、こうした樹脂からなる粘接着層2は、対象構造物に貼り合わせる粘接着層2であり、例えば図3に示すように、対象構造物に貼り合わせない側の粘接着層2’には必須の構成ではなく、任意である。
粘接着シート10(10A,10B,10C)は、例えば図1(B)(C)及び図2(A)に示すように、上記した粘接着層2と、その粘接着層2の片面(S1又はS2)に設けられた剥離フィルム1とを有する。この粘接着シート10は、剥離フィルム1が片面S2のみに設けられている粘接着シート10A,10Cであってもよいし、剥離フィルム1,1’が両面S1,S2に設けられている粘接着シート10Bであってもよい。このうち、図1(B)(C)に示す粘接着シート10A,10Bは、粘接着層2の中に補修・補強部材3が含まれている。こうした粘接着シート10A,10Bにおいて、施工時に加熱手段や加圧手段が加えられる側に配置される剥離フィルムは、耐熱性であることが望ましい。
剥離フィルム1は、図1及び図2に示すように、粘接着層2の片面(S1又はS2)又は両面(S1及びS2)に設けられている。この剥離フィルム1は、粘接着層2の片面(S1又はS2)又は両面(S1及びS2)を覆って、使用時まで粘接着層2を保護するように作用する。剥離フィルム1は、図1(B)に示すように、粘接着層2の面S1,S2のうち、対象構造物に貼り合わせられる側の面S1の反対面S2に設けられていてもよいし、図1(C)に示すように、その面S2と対象構造物に貼り合わせられる側の面S1との両方に設けられていてもよい。こうした剥離フィルムが施工時に加熱手段や加圧手段が加えられる側に配置される場合には、その剥離フィルムは耐熱性であることが望ましい。
補修・補強部材3は、図1に示すように、遅延硬化型の粘接着剤が塗布されてその粘接着剤中に含浸されたものであってもよいし、図2及び図3に示すように、粘接着層2に貼り合わせられたものであってもよい。
粘接着シート10(10E,10F,10G)のように、補修・補強部材3の両側に粘接着層(2,2’)を設けることができるので、両面テープのように機能させることができる。この粘接着シート10の粘接着層2の面S1は、対象構造物を貼り合わせることができ、粘接着層2’の面S1’には、後述する機能性のシート又は層を貼り合わせることができる。なお、粘接着シート10E,10Gは、剥離フィルム1’に代えて機能性のシート又は層が設けられたものであってもよい。
(対象構造物と粘接着シート)
対象構造物として、中心線平均粗さRaが1μm以下のモルタル板(モルタル種Aという。)を用いた。このときの中心線平均粗さRaは、JIS B 0601(2013)に準拠した評価方法によって測定した値である。
上記対象構造物に貼り合わせるための下記の粘接着シート10を準備した。準備した粘接着シート10の粘接着層2は、電離放射線を受けなければ硬化が始まらないので、遮光性の袋に入れて保管した。硬化が始まる前の粘接着層2の初期粘着力は、アルミニウム坂を貼り合わせ対象とした場合、約17N/インチであった。粘着力の測定は、先ず、準備した粘接着シート10を縦25mm、横150mmに裁断し、粘接着シートの剥離フィルムを剥がし、露出した粘接着層をアルミニウム合金(A6061、試料:25mm×150mm)に貼り合わせ、その後、手で粘接着シートを20mm程剥離し、引張試験機(株式会社エー・アンド・デイ社製、型番:RTF−1150H)を用いて、JIS Z0237に準拠した条件(引張速度:300mm/分、剥離距離:150mm、剥離角:180°)で、アルミニウム板面に対する初期粘着力(N/25mm)を測定した。
A4サイズ(縦297mm、横210mm)の粘接着シート10に対し、電離放射線照射装置(Hバルブ使用、フュージョンUVシステムジャパン株式会社製、商品名:DRE−10/12QN)を用いて、波長300〜370nmの領域の紫外線を積算光量が800mJ/cm2となるように照射した。照射後の粘接着シート10について、粘接着シートが有する剥離フィルム(SP−PET−03)を剥がし、その粘接着層側の剥離フィルム上から、210℃に加熱した加熱機能付きハンドローラーにて厚さ60mmの対象構造物(モルタル種A)に貼り合わせた。特定箇所での加熱時間は、約2秒であった。なお、照射直後の粘着力を上記と同様に測定したところ、照射前の粘着力と同じであった。
付着強度試験として、同じ粘接着シートを、上記と同じ対象構造物に上記と同じ条件で貼り合わせた。コンクリートカッターを用いて縦40mm、横40mmの大きさに切断し、はく落防止性能照査試験(JHS 424 2004)により評価した。その結果、2N/mm2の付着強度を示し、実用上問題ないレベルであった。
用いた粘接着シートは以下のとおりである。剥離フィルムとして、片面にシリコーン系剥離剤による剥離処理が施されてなるポリエステルフィルム(商品名:SP−PET−03、膜厚:38μm、東セロ株式会社製)を準備し、この剥離シートの剥離処理面上に、下記の粘接着層形成用塗工液を用い、塗工後の厚さが100μmとなるようにアプリケーターを用いて塗工した。その後、乾燥オーブンにて80℃で2分間乾燥させ、粘接着層を形成した。この粘接着層を2枚用意した。次いで、得られた2枚の粘接着層の面のうち一方の面に、アラミド繊維(商品名:AK−10/10、ファイベックス株式会社製)を常温にて2kgのローラーを用いて貼付し、もう一方の粘接着面とアラミド繊維とを接触するように約60℃のホットプレート上にて2kgのローラーを用いて貼り合わせた。こうして実施例1の粘接着シートを得た。
・液状エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:190g/eq.、分子量:380、三菱化学株式会社製、商品名:jER828)100質量部
・メルカプト基を有する硬化剤としてPEMP(ペンタエリスリトールテトラキス−3−メルカプトプロピオネート、粘度:400〜550mPa・s/25℃、メルカプタン当量:125〜137g/eq.、三菱化学株式会社製、商品名:QX40)70質量部
・熱可塑性高分子(アミノ基が導入された変性メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートトリブロック共重合体、Tg:−42℃、アルケマ株式会社製、商品名:M22N)50質量部
・光塩基発生剤A(下記の合成方法を参照)5質量部
・希釈溶剤(酢酸エチル、DICグラフィックス株式会社製)100質量部
実施例1において、加熱機能付きハンドローラーでの加熱温度を160℃にした他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、対象構造物として中心線平均粗さRaが1μmを超え2μm以下のモルタル板(モルタル種Bという。以下同じ。)を用いた他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、加熱機能付きハンドローラーでの加熱温度を160℃にし、さらに対象構造物としてモルタル種Bを用いた他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、以下の粘接着層形成用組成物で粘接着層を形成した粘接着シートを用いた他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
・固形エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、分子量:5000、三菱化学株式会社製、商品名:jER1009)100質量部
・メルカプト基を有する硬化剤としてPEMP(ペンタエリスリトールテトラキス−3−メルカプトプロピオネート、粘度:400〜550mPa・s/25℃、メルカプタン当量:125〜137g/eq.、三菱化学株式会社製、商品名:QX40)7.6質量部
・熱可塑性高分子(アミノ基が導入された変性メチルメタクリレート−ブチルアクリレート−メチルメタクリレートトリブロック共重合体、Tg:−42℃、アルケマ株式会社製、商品名:M22N)50質量部
・光塩基発生剤A(上記の合成方法と同じ)5質量部
・希釈溶剤(酢酸エチル、DICグラフィックス株式会社製)100質量部
実施例1において、粘接着層形成用組成物を実施例5のものを用い、加熱機能付きハンドローラーでの加熱温度を160℃にした他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、粘接着層形成用組成物を実施例5のものを用い、対象構造物としてモルタル種Bを用いた他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、粘接着層形成用組成物を実施例5のものを用い、加熱機能付きハンドローラーでの加熱温度を160℃にし、さらに対象構造物としてモルタル種Bを用いた他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、補修・補強部材をアラミド繊維からアルミニウム箔(厚さ:50μm)に代えた他は、実施例1と同じ粘接着シートを用いた。それ以外は実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、補修・補強部材をアラミド繊維からアルミニウム箔(厚さ:50μm)に代え、加熱機能付きハンドローラーでの加熱温度を160℃にした他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、補修・補強部材をアラミド繊維からアルミニウム箔(厚さ:50μm)に代え、対象構造物としてモルタル種Bを用いた他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
実施例1において、補修・補強部材をアラミド繊維からアルミニウム箔(厚さ:50μm)に代え、加熱機能付きハンドローラーでの加熱温度を160℃にし、さらに対象構造物としてモルタル種Bを用いた他は、実施例1と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
比較例1,2,3,4,5,6は、それぞれ、実施例1,3,5,7,9に対応するものであるが、加熱機能付きハンドローラーで加熱しなかった。加熱を加えない他は、実施例1、3,5,7,9と同じ作業条件と作業手順で行った。また、各種の試験も実施例1、3,5,7,9と同様に行って評価した。
実施例1において、粘接着層形成用塗工液を下記のものに代えるとともに、加熱機能付きハンドローラーで加熱しなかった。その他は、実施例1と同様とし、また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
・固形エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、分子量:5000、三菱化学株式会社製、商品名:jER1009)100質量部
・硬化剤(ジシアンジミド、三菱化学株式会社製、商品名:DICY7)10質量部
・硬化促進剤(アミンアダクト系、味の素ファインテクノ株式会社製、商品名:アミキュアMYH)5質量部
・希釈溶剤(酢酸エチル、DICグラフィックス株式会社製)100質量部
実施例1において、粘接着層形成用塗工液を下記のものに代えるとともに、加熱機能付きハンドローラーで加熱しなかった。その他は、実施例1と同様とし、また、各種の試験も実施例1と同様に行って評価した。
・固形エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、分子量:5000、三菱化学株式会社製、商品名:jER1009)50質量部
・液状エポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:190g/eq.、分子量:380、三菱化学株式会社製、商品名:jER828)50質量部
・硬化剤(ジシアンジミド、三菱化学株式会社製、商品名:DICY7)10質量部
・硬化促進剤(アミンアダクト系、味の素ファインテクノ株式会社製、商品名:アミキュアMYH)5質量部
・希釈溶剤(酢酸エチル、DICグラフィックス株式会社製)100質量部
結果を表1に示した。表1の結果より、実施例1〜12での結果は、1μm以上の気泡もなく、施工性も良好であった。この結果は、粘接着シートの貼り合わせ時に同時に又はその直後に行う加熱手段の効果によるものであった。
2,2’ 粘接着層
3 補修又は補強部材
10,10A〜10G 粘接着シート
S1,S2,S1’,S2’ 粘接着層の表面
Claims (10)
- 粘接着シートを用いて対象構造物を補修又は補強する方法であって、
粘接着層と補修又は補強部材とを備えた粘接着シートを準備する工程と、
前記粘接着シートに電離放射線を照射して又は自然光もしくは人工光に含まれる電離放射線が照射されて前記粘接着層の硬化を開始する工程と、
前記硬化を開始した後、前記粘接着層を前記対象構造物に貼り合わせる工程とを有し、
前記貼り合わせる工程において、前記貼り合わせと同時に加熱する、又は前記貼り合わせた後に加熱する、ことを特徴とする方法。 - 前記貼り合わせる工程において、前記加熱とともに加圧も行う、請求項1に記載の方法。
- 前記対象構造物に貼り合わせた後の前記粘接着シートの硬化が、前記対象構造物の環境温度で進行する、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記補修又は補強部材が、前記粘接着層の内部に含まれている、又は前記粘接着層の一方の面に設けられている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記硬化を開始する工程での電離放射線の照射又は自然光もしくは人工光に含まれる電離放射線の照射を、少なくとも一方の粘接着層側から行う、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法で用いられることを特徴とする粘接着シート。
- 対象構造物に貼り合わせて前記対象構造物を補修又は補強する粘接着シートであって、
電離放射線硬化性樹脂と電離放射線を受けて重合開始物質を放出する化合物とを含む粘接着層と、
前記粘接着層の少なくとも片面に設けられた耐熱性の剥離フィルムと、
前記粘接着層内又は前記粘接着層の一方の面に設けられた補修又は補強部材とを有し、
前記対象構造物に貼り合わされる側の反対面に配置された前記剥離フィルム又は前記補修又は補強部材が耐熱性を有することを特徴とする粘接着シート。 - 前記耐熱性の剥離フィルム又は補修又は補強部材は、前記粘接着シートを前記対象構造物に貼り合わせる際の加熱に対して配置されるもの、又はその加熱とともに加えられる圧力に対して配置される、請求項7に記載の粘接着シート。
- 前記化合物は、前記電離放射線を受けた後の重合開始物質の放出が前記対象構造物の通常環境温度で進行する、請求項6に記載の粘接着シート。
- 前記補修又は補強部材が、前記粘接着層の内部に含まれている、又は前記粘接着層の一方の面に設けられている、請求項7〜9のいずれか1項に記載の粘接着シート。
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