JP2017137744A - 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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Abstract
【解決手段】構造物の目地構造を有する壁は、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、間隙に充填され、加熱後のモジュラスの変化率が低く、耐候性に優れた一液常温湿気硬化型のシーリング材20とを備える。
【選択図】図1
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、加熱後のモジュラスの変化率が低く、耐候性に優れた一液常温湿気硬化型シーリング材が間隙に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、プライマーを用いなくても十分な接着力を発揮して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、主としてセメント、繊維質原料、及び混和剤を含み、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できる。また、第1の被着体10及び第2の被着体12は、粘土等の原料を混合、成形、及び焼成して製造されるセラミックス材料を板状に形成したセラミックス板を用いることもできる。本実施形態に係るシーリング材20は、被着体への接着性が優れており、セラミックス板に対する接着性も優れていることから、サイディング材としてセラミックス板、より具体的には陶板を用いることもできる。なお、セラミックス板としては、炭化ケイ素(SiC)等の発泡剤を添加して製造される発泡セラミックスからなるセラミックス板を用いることもできる。
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0.2N/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(すなわち、加熱後)の50%引張モジュラスが0.2N/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。
主鎖骨格が(メタ)アクリル酸エステル系重合体であるテレケリックポリマー(以下、単に「(メタ)アクリル酸エステル系重合体」という場合がある)としては、硬化して得られるシーリング材が優れた接着性を発揮し、柔軟性を維持すると共に優れた耐候性を実現する観点から、主鎖骨格が(メタ)アクリル酸ブチル単量体単位を含むテレケリックポリマーであることが好ましい。また、ポリオキシアルキレン系重合体との相溶性を向上させる観点から、炭素数が8以上20以下の長鎖アルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル単量体単位を主鎖骨格が含むアクリル酸エステル共重合体であることも好ましい。そして、シーリング材組成物の相溶性を向上させる観点から、主鎖骨格がブチル(メタ)アクリレート単量体単位、及びステアリル(メタ)アクリレート単量体単位で構成されるテレケリックポリマーを所定量、含むことも好ましい。更に、A1成分の主鎖骨格が、アクリル酸エチル単量体単位を含むアクリル酸エステル共重合体であることも好ましい。
−CH2−C(R2)(COOR3)− ・・・(2)
(式中、R2は水素原子又はメチル基、R3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(3):
−CH2−C(R2)(COOR4)− ・・・(3)
(式中、R2は前記に同じ、R4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。
主鎖骨格がオキシアルキレン系重合体であり末端に加水分解性基等の官能基を有するポリマー(以下、「ポリオキシアルキレン系重合体」という。)は、本質的に一般式(4)で示される繰り返し単位を有する重合体である。
−R5−O−・・・(4)
一般式(4)中、R5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。
本実施形態に係る(B)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(C)成分として、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(ケチミン化したアミノシラン化合物)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、多官能エポキシ樹脂、架橋性ケイ素基を有しないケチミン化合物、(C)成分以外のエポキシ樹脂硬化剤、可塑剤、充填剤、シラノール縮合触媒、シランカップリング剤、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。
バックアップ材30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30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30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、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、耐候性に優れており、柔軟性、伸び特性、及び接着性が自然環境下における経時によっても低下しにくいので、住宅等の建築物の長寿命化を図ることができる。
アクリル酸ブチル62.7重量%、アクリル酸エチル18.3重量%、アクリル酸ステアリル19.0重量%、開始剤としてジエチル2,5−ジブロモアジペート及びα―ブロモ酪酸エチル、重合触媒として臭化第一銅及びペンタメチルジエチレントリアミン、ジエン化剤として1,7−オクタジエン、シリル剤としてメチルジメトキシシランを用い、特開2010−11644号公報の製造例1の方法に準じた原子移動ラジカル重合法(ATRP)で反応させ、両末端にメチルジメトキシシリル基を有し、平均して1分子中に1.8個の架橋性ケイ素基を有するポリスチレン換算の数平均分子量45,000のポリアクリル骨格の有機重合体(A1成分)を得た。
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有し、平均して1分子中に1.8個の架橋性ケイ素基を有する数平均分子量29,000のポリオキシプロピレン骨格の有機重合体(A2成分)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。
アクリル酸ブチル68重量%、メタクリル酸メチル10重量%、メタクリル酸ステアリル20重量%、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン2重量%、重合用溶剤としてイソブタノール、重合開始剤としてV−59(和光純薬(株)製)を用い、特開2010−95704号公報の合成例3の方法に準じた方法で反応させ、固形分濃度60%のイソブタノール溶液で、メチルジメトキシシリル基をランダムな位置に有し、平均して1分子中に2個の架橋性ケイ素基を有するポリスチレン換算で数平均分子量が20,000のポリアクリル骨格の有機重合体(A’1成分)を得た。次に、合成例2で得られたポリオキシプロピレン骨格の有機重合体(A2成分)に上記で得られたポリアクリル骨格の有機重合体(A’1成分)のイソブタノール溶液を、固形分比(重量比)が70/30となる割合で混合し、加熱減圧下でイソブタノールを除去した。これにより、合成例3に係る有機重合体A’を得た。なお、表1の比較例2においては、有機重合体(A’1成分)と有機重合体(A2成分)とのそれぞれの固形分重量に分けて表示している(すなわち、有機重合体A’は、70質量部の有機重合体(A2成分)と30質量部の有機重合体(A’1成分)とから構成される。)。
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、及び熱暴露(加熱)後の引張特性(50%伸長時モジュラス、最大荷重時の伸長率、破壊状態)を測定した。更に、耐候性試験を実施した。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 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)
*2 γ−アミノプロピルトリメトキシシランをMIBKでケチミン化した化合物
*3 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−トS−1)
*4 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)
*5 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)
*6 ビニルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM1003)
*7 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)
*8 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。すなわち、陶板を縦50mm、横50mmの大きさに切断し、切断した陶板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、陶板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28日間、養生し、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℃)。養生終了後、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)|/(初期の50%伸長時のモジュラス)×100]とにおいて、モジュラスが0.13N/mm2以下で変化率が20%以下の場合「◎」、モジュラスが0.15N/mm2以下で変化率が30%以下(ただし、モジュラスが0.13N/mm2以下で変化率が20%以下を除く)の場合「○」、モジュラスが0.2N/mm2以下で変化率が40%以下(ただし、モジュラスが0.15N/mm2以下で変化率が30%以下を除く)の場合「△」、モジュラスが0.2N/mm2を超え変化率が40%を超える場合「×」と評価した。
〇:シーリング材が凝集破壊された場合(CF)
△:基材上にシーリング材の薄層を残して破壊された場合(TCF)
×:基材とシーリング材の界面破壊された場合(AF)
耐候性試験は、試験サンプルを促進耐候性試験(メタルウェザー(登録商標)試験)機に投入して実施した。促進耐候性試験機としては、ダイプラ・ウィンテス株式会社製の試験機(型式:KU−R4CI−A)を用いた。光源は水冷式メタルハライドランプであり、照射波長範囲は295nm〜780nm(太陽光の波長に合わせたKFフィルター(KF−1)を使用)であり、試料面の紫外線強度は80mW/cm2に設定した(紫外線強度については、岩崎電気株式会社製のVVP−365−01で測定した。)。また、ブラックパネル温度は照射時において63℃であり、湿度は照射時において50%である。試験サイクル条件としては、1サイクルで10時間照射すると共に、照射中に120秒/2Hで試験サンプルに水をシャワーし(すなわち、2時間ごとに120秒、水を浴びせ)、試験時間は600時間(すなわち、60サイクル)に設定した。
〇:異常なし(白華、クラックなし)
△:微細クラック、一部白華有り
×:明らかなクラック、白華有り
10 第1の被着体
12 第2の被着体
20 シーリング材
30 バックアップ材
Claims (16)
- 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、加熱後のモジュラスの変化率が低く、耐候性に優れた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、セラミックス板から形成される請求項1又は2に記載の目地構造を有する壁。
- 前記セラミックス板が、陶板である請求項3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、
加熱後の50%伸長時モジュラスが0.2N/mm2未満であり、
加熱後の50%伸長時モジュラスの変化率が40%以下であり、
加熱後の最大荷重時の伸長率が300%以上であり、
加熱後の最大荷重時の伸長率の変化率が40%以下である請求項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)単官能エポキシ化合物と、
(C)水と反応して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1〜5のいずれか1項に記載の目地構造を有する壁。 - 前記(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が、
(A1成分)主鎖骨格が(メタ)アクリル酸エステル系重合体であるテレケリックポリマーと、
(A2成分)主鎖骨格がオキシアルキレン系重合体であり末端に官能基を有するポリマーと
を含む請求項6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、硬化後において、加熱後のモジュラスの変化率が低く、耐候性に優れた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、
加熱後の50%伸長時モジュラスが0.2N/mm2未満であり、
加熱後の50%伸長時モジュラスの変化率が40%以下であり、
加熱後の最大荷重時の伸長率が300%以上であり、
加熱後の最大荷重時の伸長率の変化率が40%以下である請求項8に記載の目地施工方法。 - (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)単官能エポキシ化合物と、
(C)水と反応して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と
を含有する耐候性に優れた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0.2N/mm2未満である請求項10に記載の耐候性に優れた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0.2N/mm2未満である請求項10又は11に記載の耐候性に優れた一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。 - 前記(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が、
(A1成分)主鎖骨格が(メタ)アクリル酸エステル系重合体であるテレケリックポリマーと、
(A2成分)主鎖骨格がオキシアルキレン系重合体であり末端に官能基を有するポリマーと
を含む請求項10〜12のいずれか1項に記載の耐候性に優れた一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。 - 前記(A1成分)テレケリックポリマーの主鎖骨格が、アクリル酸ブチル単量体単位を含む請求項13に記載の耐候性に優れた一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。
- 前記(A1成分)テレケリックポリマーの主鎖骨格が、炭素数が8以上20以下の長鎖アルキル基を有するアクリル酸アルキルエステル単量体単位を更に含むアクリル酸エステル共重合体である請求項13又は14に記載の耐候性に優れた一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。
- 前記(A1成分)テレケリックポリマーの主鎖骨格が、アクリル酸ステアリル単量体単位を更に含むアクリル酸エステル共重合体である請求項13〜15のいずれか1項に記載の耐候性に優れた一液常温湿気硬化型シーリング材組成物。
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