JP2017133342A - 目地構造を有する壁、目地施工方法、及び一液常温湿気硬化型シーリング材組成物 - Google Patents
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Description
本実施の形態に係る目地構造を有する壁は、住宅等の建造物等を含む構造物の目地構造を有する壁であって、複数の被着体を有して構成される壁である。複数の被着体間には所定の間隙が設けられており、間隙にモジュラスの変化率が低い一液常温湿気硬化型シーリング材が充填されることにより、水浸漬や熱暴露した場合であってもモジュラスが大きくならずに柔軟性を保ち、破断時伸びの低下が少ないという、数十年以上の長期耐久性を実現できる目地構造を有する壁が構成される。
図1は、本実施の形態に係る目地構造を有する壁の概念的な断面の概要の一例を示す。
第1の被着体10及び第2の被着体12は、具体的には、窯業系、金属系、木質系、及び/又は樹脂系サイディング材である。本実施形態においては、第1の被着体10及び第2の被着体12は、主原料がセメントであり、耐火性に優れ、大量生産できる窯業系サイディング材を用いることが好ましい。
本実施形態に係るシーリング材20は、一液常温湿気硬化型シーリング材である。一液常温湿気硬化型シーリング材としては、「NPO法人住宅外装テクニカルセンター規格JTC S−0001窯業系サイディング用シーリング材 JTC規格2004年(平成16年9月1日)」(以下、「サイディング用シーリング材規格」という)に準拠して試験した引張接着性試験結果において、初期の50%引張モジュラスが0.4N/mm2未満であるシーリング材を用いる。更に、一液常温湿気硬化型シーリング材は、熱暴露促進試験後の50%引張モジュラスが0.4N/mm2未満であるシーリング材であることが好ましい。
(A)架橋性ケイ素基含有有機重合体の架橋性ケイ素基は、ケイ素原子に結合した水酸基又は加水分解性基を有し、シロキサン結合を形成することにより架橋し得る基である。架橋性ケイ素基としては、例えば、一般式(1)で示される基が好適である。
−R2−O−・・・(2)
一般式(2)中、R2は炭素数が1〜14の直鎖状若しくは分岐アルキレン基であり、炭素数が1〜14の直鎖状若しくは分岐アルキレン基が好ましく、炭素数が2〜4の直鎖状若しくは分岐アルキレン基が更に好ましい。
−CH2O−、−CH2CH2O−、−CH2CH(CH3)O−、−CH2CH(C2H5)O−、−CH2C(CH3)2O−、−CH2CH2CH2CH2O−等が挙げられる。ポリオキシアルキレン系重合体の主鎖骨格は、1種類だけの繰り返し単位からなってもよいし、2種類以上の繰り返し単位からなってもよい。特にオキシプロピレンを主成分とする重合体からなる主鎖骨格が好ましい。
−CH2−C(R3)(COOR4)− ・・・(3)
(式中、R3は水素原子又はメチル基、R4は炭素数が1〜5のアルキル基を示す)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位と、一般式(4):
−CH2−C(R3)(COOR5)− ・・・(4)
(式中、R3は前記に同じ、R5は炭素数が6以上のアルキル基を示す)で表される(メタ)アクリル酸エステル単量体単位からなる共重合体に、架橋性ケイ素基を有するポリオキシアルキレン系重合体をブレンドして製造する方法が挙げられる。
本実施形態に係る(B)成分である分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物としては、様々なエポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂としては、例えば、エピクロルヒドリン−ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エピクロルヒドリン−ビスフェノールF型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノールAのグリシジルエーテル等の難燃型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAプロピレンオキシド付加物のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、pオキシ安息香酸グリシジルエーテルエステル型エポキシ樹脂、mアミノフェノール系エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン系エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、各種脂環式エポキシ樹脂、N,Nジグリシジルアニリン、N,Nジグリシジル−oトルイジン、トリグリシジルイソシアヌレート、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリン等の多価アルコールのグリシジルエーテル、ヒダントイン型エポキシ樹脂、石油樹脂等の不飽和重合体のエポキシ化物等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂の中では特に下記式(5)で示されるエポキシ基を少なくとも分子中に2個含有する化合物が、硬化時の反応性が高く、また、硬化物が3次元的網目を形成しやすい等の観点から好ましい。
本実施形態に係るシーリング材組成物においては、(C)成分として、分子中にケチミン基を有し、架橋性ケイ素基を有しない化合物(以下、ケチミンともいう)を用いる。本実施形態に係る(C)成分をシーリング材組成物に添加することで、シーリング材組成物の硬化物のモジュラスの変化率を低くできる。すなわち、(C)成分をシーリング材組成物に添加することで、シーリング材組成物の硬化物を熱暴露した後であってもモジュラスが所定値以上になることを抑制し、柔軟性を保つことができると共に、水浸漬や熱暴露後における破断時伸びの低下を抑制できる。更に、(C)成分をシーリング材組成物に添加することで、プライマーがなくても被着体への十分な接着性を確保できる。
本実施形態に係る(D)成分である分子中に1個のエポキシ基を有し、架橋性ケイ素基を有しない化合物(以下単官能エポキシ化合物ともいう)としては、アルキルモノグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、直鎖アルコールモノグリシジルエーテル、ポリグリコールグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート等のグリシジルエーテル、グリシジルエステル若しくはこれらの混合物、1,2エポキシドデカン、スチレンオキシド等のエポキシ炭化水素若しくはこれらの混合物、シクロヘキサンオキサイド、4−ビニルエポキシシクロヘキサン、3,4−エポキシシクロヘキシルメタノール、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ2−エチルヘキシル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ2−エチルヘキシル、下記式(a)〜(g)等で表される脂環式エポキシ化合物が挙げられる。これらの中では、脂環式エポキシ化合物が好ましい。
本実施形態に係るシーリング材組成物は、水と反応して、1分子中に少なくとも1個のアルコキシシリル基を有するアミン化合物を生成するアルコキシシラン化合物を含有してもよい。アルコキシシリル基は、ケイ素原子にアルコキシ基が結合したケイ素原子含有基である。かかる化合物としては、アルコキシシリル基を有するアミン化合物(以下、アミノシラン化合物ともいう)のアミノ基をカルボニル化合物でケチミン化等した化合物を挙げることができる。ケチミン化するアミノシラン化合物としては、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
本実施形態に係るシーリング材組成物に、(C)成分以外のエポキシ樹脂硬化剤、可塑剤、充填剤、シランカップリング剤、シラノール縮合触媒、希釈剤、脱水剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、顔料、発泡剤等を更に添加してもよい。
プライマー層30は、第1の被着体10の側面、及び第2の被着体20の側面に設けることができる。具体的に、プライマー層30は、合成ゴム系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、及びシラン系樹脂からなる群から選択される少なくとも1つの反応性樹脂と、シランカップリング剤と、有機溶剤とを含有するプライマーを、第1の被着体10の側面、及び第2の被着体20の側面に塗布して形成される。
バックアップ材40は、弾力性を有する材料で形成され、天然ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体(SBS)等の合成樹脂、及び/又はこれらの発泡体を用いて形成できる。バックアップ材40は、第1の被着体10と第2の被着体12との間の間隙に沿って、この間隙の底部に貼り付けることができる粘着剤層、若しくは接着剤層を有して構成される。
本実施形態に係る目地構造を有する壁は以下の工程に沿って作製される。まず、第1の被着体10と、第1の被着体10との間に間隙を挟んで隣り合う位置に配置される第2の被着体12との間の間隙、及び各被着体のシーリング材が接触する領域を清掃する(清掃工程)。次に、第1の被着体10と、第1の被着体10との間に間隙を挟んで隣り合う位置に配置される第2の被着体12との間の間隙にバックアップ材40を装填する(バックアップ材装填工程)。そして、目地の縁、すなわち、第1の被着体10の間隙側の縁と第2の被着体12の間隙側の縁にマスキングテープを貼りつける(マスク工程)。
本実施形態に係る目地構造を有する壁は、第1の被着体10と第2の被着体12との間隙に、水浸漬後の最大荷重時の伸長率、水浸漬後の最大荷重時の伸長率の変化率、加熱後の50%伸長時のモジュラス、加熱後の50%伸長時のモジュラスの変化率、加熱後の最大荷重時の伸長率、及び加熱後の最大荷重時の伸長率の変化率が所定の範囲のシーリング材20を充填して構成されるので、水浸漬や熱暴露されたとしても、住宅等の建築物の長寿命化を図ることができる。
プロピレングリコールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート−グライム錯体触媒の存在下プロピレンオキサイドを反応させ数平均分子量29,000の水酸基末端ポリオキシプロピレンを得た。この水酸基末端ポリオキシプロピレン重合体にNaOCH3のメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。脱塩精製処理後、ヒドロシリル化合物であるメチルジメトキシシランを白金触媒の存在下反応させ、末端にメチルジメトキシシリル基を持ち、平均して1分子中に1.3個の架橋性ケイ素基を有する数平均分子量29,000の重合体(1)を得た。なお、数平均分子量は送液システムとして東ソー製HLC−8120GPCを用い、カラムは東ソー製TSK−GELHタイプを用い、溶媒はTHFを用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリスチレン換算分子量である。
プロピレングリコールを開始剤とし、亜鉛ヘキサシアノコバルテート−グライム錯体触媒の存在下プロピレンオキサイドを反応させ数平均分子量16,000の水酸基末端ポリオキシプロピレンを得た。この水酸基末端ポリオキシプロピレン重合体にNaOCH3のメタノール溶液を添加してメタノールを留去し、更に塩化アリルを添加して末端の水酸基をアリル基に変換した。脱塩精製処理後、ヒドロシリル化合物であるメチルジメトキシシランを白金触媒の存在下反応させ、末端にメチルジメトキシシリル基を持ち、平均して1分子中に1.6個の架橋性ケイ素基を有する数平均分子量16,000の重合体(2)を得た。
表1に示す組成で一成分型シーリング材組成物を作製し、このシーリング材組成物を用いた試験サンプルを作成した。この試験サンプルを用いて、初期、水浸漬後、及び熱暴露後の引張特性(50%引張モジュラス、破断強度、破断時伸び、破壊状態)を測定した。結果を表1に示す。また、組成物や試験サンプルの調製及び試験方法は次の通りである。
*1 ビスフェノールAジグリシジルエーテル(三菱化学(株)製、JER828)
*2 ステアリルアミンとMIBKの縮合物
*3 エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ2−エチルヘキシル(新日本理化(株)製、サンソサイザー E−PS)
*4 脂肪酸処理重質炭酸カルシウム(丸尾カルシウム(株)製、MCコートS−1)
*5 脂肪酸処理コロイド炭酸カルシウム(丸尾カルシウム(株)製、カルファイン500)
*6 無官能基アクリルポリマー、重量平均分子量2500(東亞合成(株)製、ARUFON UP−1110)
*7 ビニルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM1003)
*8 ジブチル錫ジアセチルアセトナート(日東化成(株)製、ネネオスタンU−220H)
*9 ノルマルパラフィン〔主成分、n−ウンデカン〕(ジャパンエナジー(株)製、カクタスノルマルパラフィンN−11)
サイディング用シーリング材規格に準拠して同規格の5.1.6に記載のI形試験体を作製した。窯業系サイディングボード(ニチハ製木繊維補強セメント板、モエンサイディングM。厚さ14mm)を縦50mm、横50mmの大きさに切断し、切断したサイディングボード2枚を間隔10mmで縦方向が相対するように固定した。隙間の下面に縦50mm、横10mm、厚さ6mmの発泡ポリエチレン製バックアップ材を置き、サイディングボードの表面をマスキングテープで覆った。プライマーを塗布せずに間隔10mmの隙間(目地)にシーリング材を8mmの厚さに充填した後、マスキングテープを除去し、23℃50%RH環境下で1週間の前養生を行い、その後、30℃環境下で1週間の後養生して、シーリング材を硬化させた後、バックアップ材を取り外し、試験サンプルを作成した。
試験サンプルを23℃の純水中に7日浸漬後、表面の水分を拭き取り、引張特性を測定した。
試験サンプルを80℃のオーブン中で14日加熱後、室温に冷却後引張特性を測定した。
サイディング用シーリング材規格に準拠して引張接着性試験を実施した(試験温度23℃)。各養生の終了後、23℃環境下において引張速度50mm/minで引張接着性試験を実施した。そして、伸び率が50%時の荷重並びに最大荷重及び最大荷重時の伸び量を測定した。更に、以下の基準に基づいて測定結果を評価した。
モジュラスについては、50%伸長時のモジュラスが、0.2N/mm2以下の場合「◎」、0.2を超えて0.4N/mm2未満の場合「○」、0.4N/mm2以上の場合「×」と評価した。
最大荷重時の伸長率については、最大荷重時の伸長率が、250%以上の場合「◎」、150以上250%未満の場合「○」、150%未満の場合「×」と評価した。
モジュラスについては、50%伸長時のモジュラスと変化率[(水浸漬後の50%伸長時のモジュラス)/(初期の50%伸長時のモジュラス)×100]とが、モジュラスが0.2N/mm2以下で変化率が100%以下の場合「◎」、モジュラスが0.4N/mm2未満で変化率が150%以下(ただし、モジュラスが0.2N/mm2以下で、変化率が100%以下を除く)の場合「○」、モジュラスが0.4N/mm2以上で変化率が150%以上の場合「×」と評価した。
最大荷重時の伸長率については、最大荷重時の伸長率とその変化率[(水浸漬後の最大荷重時の伸長率)/(初期の最大荷重時の伸長率)×100]が、伸長率が250%以上で変化率が100%以上の場合「◎」、伸長率が150%以上で変化率が75%以上(ただし、伸長率が250%以上で変化率が100%以上を除く)の場合「○」、伸長率が150%未満で変化率が75%未満の場合「×」と評価した。
モジュラスについては、50%伸長時のモジュラスと変化率[(加熱後の50%伸長時のモジュラス)/(初期の50%伸長時のモジュラス)×100]とが、モジュラスが0.3N/mm2以下で変化率が150%以下の場合「◎」、モジュラスが0.4N/mm2未満で変化率が200%以下(ただし、モジュラスが0.3N/mm2以下で変化率が150%以下を除く)の場合「○」、モジュラスが0.4N/mm2以上で変化率が200%を超える場合「×」と評価した。
最大荷重時の伸長率については、最大荷重時の伸長率とその変化率[(加熱後の最大荷重時の伸長率)/(初期の最大荷重時の伸長率)×100]が、伸長率が250%以上で変化率が100%以上の場合「◎」、伸長率が150%以上で変化率が75%以上の場合(ただし、伸長率が250%以上で変化率が100%以上を除く)「○」、伸長率が150%未満で変化率が75%未満の場合「×」と評価した。
10 第1の被着体
12 第2の被着体
20 シーリング材
30 プライマー層
40 バックアップ材
Claims (12)
- 構造物の目地構造を有する壁であって、
第1の被着体と、
前記第1の被着体との間に間隙を挟んで隣り合う位置に配置される第2の被着体と、
前記間隙に充填され、モジュラスの変化率が低い一液常温湿気硬化型シーリング材と
を備える目地構造を有する壁。 - 前記第1の被着体、及び前記第2の被着体が、サイディング材である請求項1に記載の目地構造を有する壁。
- 前記第1の被着体、及び前記第2の被着体が、窯業系サイディング材である請求項1又は2に記載の目地構造を有する壁。
- 前記一液常温湿気硬化型シーリング材が、
JTC S−0001 窯業系サイディング用シーリング材 JTC規格に準拠して試験した引張接着性試験結果において、
水浸漬後の最大荷重時の伸長率が150%以上であり、
水浸漬後の最大荷重時の伸長率の変化率が75%以上であり、
加熱後の50%伸長時モジュラスが0.4N/mm2未満であり、
加熱後の50%伸長時モジュラスの変化率が200%以下であり、
加熱後の最大荷重時の伸長率が150%以上であり、
加熱後の最大荷重時の伸長率の変化率が75%以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の目地構造を有する壁。 - 前記一液常温湿気硬化型シーリング材が、
(A)数平均分子量が15,000以上の架橋性ケイ素基含有有機重合体と、
(B)分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物と、
(C)架橋性ケイ素基を有しないケチミン化合物と
を含有する一液常温湿気硬化型シーリング材組成物を硬化させて得られる請求項1〜4のいずれか1項に記載の目地構造を有する壁。 - 前記一液常温湿気硬化型シーリング材組成物が、(D)単官能エポキシ化合物を更に含有する請求項5に記載の目地構造を有する壁。
- 第1の被着体と、前記第1の被着体との間に間隙を挟んで隣り合う位置に配置される第2の被着体との間の前記間隙にバックアップ材を装填するバックアップ材装填工程と、
前記バックアップ材上の前記間隙を、モジュラスの変化率が低い一液常温湿気硬化型シーリング材組成物で充填する充填工程と
を備える目地施工方法。 - 前記一液常温湿気硬化型シーリング材組成物を硬化して得られる一液常温湿気硬化型シーリング材が、
JTC S−0001 窯業系サイディング用シーリング材 JTC規格に準拠して試験した引張接着性試験結果において、
水浸漬後の最大荷重時の伸長率が150%以上であり、
水浸漬後の最大荷重時の伸長率の変化率が75%以上であり、
加熱後の50%伸長時モジュラスが0.4N/mm2未満であり、
加熱後の50%伸長時モジュラスの変化率が200%以下であり、
加熱後の最大荷重時の伸長率が150%以上であり、
加熱後の最大荷重時の伸長率の変化率が75%以上である請求項7に記載の目地施工方法。 - 第1の被着体と、前記第1の被着体との間に間隙を挟んで隣り合う位置に配置される第2の被着体との間の前記間隙に充填される一液常温湿気硬化型シーリング材組成物であって、
(A)数平均分子量15,000以上の架橋性ケイ素基含有有機重合体と、
(B)分子中に2個以上のエポキシ基を有する化合物と、
(C)ケチミン化合物と
を含有し、
前記一液常温湿気硬化型シーリング材組成物の硬化物が、
JTC S−0001 窯業系サイディング用シーリング材 JTC規格に準拠して試験した引張接着性試験結果において、初期の50%引張モジュラスが0.4N/mm2未満である一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。 - 前記一液常温湿気硬化型シーリング材組成物の硬化物が、
JTC S−0001 窯業系サイディング用シーリング材 JTC規格に準拠して試験した熱暴露促進試験後の50%引張モジュラスが0.4N/mm2未満である請求項9に記載の一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。 - (D)単官能エポキシ化合物を更に含有する請求項9又は10に記載の一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。
- 前記(C)ケチミン化合物が、モノアミンを用いて合成される請求項9〜11のいずれか1項に記載の一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。
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