JP4186451B2 - シーリング材組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常温硬化可能な硬化性組成物に関し、さらには高耐候性で、上塗り塗料密着性のよいシーリング材組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりシーリング材は建築や土木等において欠かせない材料である。シーリング材の成分には、シーリング基材以外に充填剤、可塑剤、硬化促進剤、老化防止剤、チクソ性付与剤などが添加されている。このうち、可塑剤は主として作業性を向上するために添加され、通常ジオクチルフタレート、ジイソノニルフタレート等のフタル酸エステルが用いられる。今や汎用的になっている変成シリコーンを基材としたシーリング材でも、これまでにフタル酸エステル系の可塑剤が主に用いられてきているが、これには十分な耐候性を有していなく、また施工後年月を経るとともに表面にブリードし、自己汚染・周辺汚染をするという問題があった。かかる問題を解決するために、最近では上記フタル酸エステルに代えて、ガラス転移温度の低いアクリル酸エステル系重合体を可塑剤としてシーリング材に添加することがなされている。
【０００３】
しかしながら、変成シリコーンを基材としたシーリング材に可塑剤としてアクリル酸エステル系重合体を配合した場合、新たに貯蔵安定性の問題が発生した。すなわち、上記配合のシーリング材を室温で大気と遮断した状態で貯蔵した場合、長期間経過した後にシーリング材を使用するとき、シーリング材の硬化速度が低下するという問題が発生したのである。本発明においては、可塑剤として特定の構成および性質を有するアクリル酸エステル系共重合体（以下単にアクリル系重合体という）を使用することにより、変成シリコーン系シーリング材で発生する上記問題を解決しようとした。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐候性、耐汚染性を有すると共に、貯蔵後も速度を低下しないシーリング材を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、アクリル系重合体を可塑剤として用いた変成シリコーン系シーリング材においてエステル部分にエーテル結合を有するアクリル単量体を用いた場合、貯蔵後に該シーリング材料の硬化速度が低下し難いことを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、下記一般式（１）で表されるアクリル酸エステルと他の単量体を共重合してなる共重合体であって、全単量体単位の合計量を基準にして前記アクリル酸エステル単量体単位を５〜５０質量％含み、ガラス転移温度が１０℃以下であって、重量平均分子量が５００〜２０，０００である共重合体を、変成シリコーン系重合体からなるシーリング基材１００質量部あたり、１〜１００質量部配合したシーリング材組成物である。
ＣＨ ₂ ＝ＣＨＣＯＯ−Ｒ ¹ −Ｏ− Ｒ ² （１）
〔式中、Ｒ ¹ は炭素数１〜２０のアルキレン基、炭素数６〜２０のアリーレン基または炭素数７〜２０のアラルキレン基であり、Ｒ ² は炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基または炭素数７〜２０のアラルキル基である。〕
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。なお、以後、シーリング材に配合する上記アクリル酸エステル系共重合体をアクリル系可塑剤と称する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明においては、上記特性を有するアクリル系可塑剤を用いることにより、変成シリコーン系重合体からなるシーリング材の貯蔵後の硬化速度の低下を大幅に改善することができた。この理由は、該可塑剤がエーテル結合を有することにより、吸水性が高くなり、変成シリコーン系重合体の架橋がスムーズに進むためと推測する。
アクリル系可塑剤における上記一般式（１）で表されるアクリル酸エステル（以下エーテル構造含有アクリル酸エステルという）の含有割合は、前記のとおり、５〜５０質量％であり、さらに好ましくは５〜３０質量％である。エーテル構造含有アクリル酸エステルの割合が５質量％未満であると硬化速度の低下が改善できず、５０質量％を越えると耐候性が低下する。
また、本発明のアクリル系可塑剤の重量平均分子量は５００〜２０，０００であり、さらに好ましくは７００〜１０，０００以下である。アクリル系可塑剤の重量平均分子量が２０，０００を越えると、十分な可塑性が出なくなり作業性に劣り、一方５００未満であると、低分子の重合体がブリードするため汚染性が低下する。
【０００７】
エーテル構造含有アクリル酸エステルの具体例としては、以下のものが挙げられる。すなわち、該アクリル酸エステルにおけるアルコール残基を表す化学式−Ｒ ¹ −Ｏ− Ｒ ² における当該基の具体例としては、２−メトキシエチル、２−エトキシエチル、２−ノルマルブトキシエチル、２−イソブトキシエチル、２−ターシャリーブトキシエチル、２−ジシクロペンテニルオキシエチル、２−フェノキシエチル、２−メトキシプロピル、２−ノルマルブトキシプロピル、３−メトキシブチル、４−メトキシブチル、４−エトキシブチル、４−ノルマルブトキシブチル、４−イソブトキシブチル、４−ターシャリーブトキシブチル、４−ジシクロペンテニルオキシブチルおよび４−フェノキシブチル等が挙げられる。ここに挙げた化合物は一例であり、これ以外のエーテル結合を有するアルコール残基でも構わない。これらは、１種または２種以上用いることが可能である。この中でも、耐候性の面からアクリル酸２−メトキシエチルが特に好ましい。
【０００８】
アクリル系可塑剤は、アクリル酸エステル単量体単位を主成分とする共重合体であることが好ましく、エーテル構造含有アクリル酸エステルとともに使用される他の単量体に関しても、アクリル酸エステルに属する単量体を用いることが望ましい。本発明におけるアクリル系可塑剤のガラス転移温度は、得られるシーリング材の低温での作業性の理由で１０℃以下であり、さらに好ましくは０℃〜−１００℃であり、とくに好ましくは−１０℃〜−１００℃である。エーテル構造含有アクリル酸エステルととも他の単量体を選択するにあたっては、上記のガラス転移温度も満足するように単量体の種類および使用量を選択すべきである。
【０００９】
他の単量体の具体例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸セカンダリーブチル、アクリル酸ターシャリーブチル、アクリル酸ネオペンチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸イソデシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸トリデシルおよびアクリル酸ステアリル等のアクリル酸アルキル；アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボルニルおよびアクリル酸トリシクロデシニル等のアクリル酸脂環式アルキル；アクリル酸ヒドロキシエチル、 アクリル酸ヒドロキシブチル、アクリル酸ヒドロキシプロピルおよびアクリル酸ヒドロキシエチルのε−カプロラクトン付加反応物等のアクリル酸ヒドロキシアルキル；アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸クロロエチル、アクリル酸トリフルオロエチルおよびアクリル酸テトラヒドロフルフリル等のヘテロ原子含有アクリル酸エステル類が挙げられるが、これらに限らない。また、これらのうちの１種類または２種類以上を重合してもよい。
上記単量体の中でも、可塑剤として用いるため、重合後に粘度の低くなる単量体を用いることが好ましく、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸２−エチルヘキシルおよびアクリル酸ラウリル等が特に好ましい。
また、アクリル酸エステル以外の共重合可能な単量体を共重合させることも可能である。例えば、メタクリル酸エステル、α−オレフィン類、ビニルエステル類およびビニルエーテル類などのビニル単量体が挙げられる。
【００１０】
アクリル系可塑剤は、通常ラジカル重合により製造されるが、その際には以下に例示するようなラジカル重合開始剤は用いることができるが、必ずしも用いなくてもラジカル重合は可能である。
ラジカル重合開始剤としては、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ターシャリーブチルパーオキシピバレート、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドおよびジターシャリーブチルパーオキサイド等の過酸化物、またはアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリル等のアゾ化合物、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の無機過酸化物が使用できる。
重合開始剤の使用量は、用いる単量体の１００質量部に対して、５質量部以下であることが好ましく、２重量部以下であることがさらに好ましい。５質量部以上であると、耐候性が低下する。
また、連鎖移動剤の使用は得られる重合体の耐候性の低下につながるため、用いないことが好ましい。
重合方法は、水性媒体中での懸濁重合や乳化重合、有機溶剤中での溶液重合、或いは塊状重合など通常の方法が採用可能である。
【００１１】
溶液重合の場合、有機溶媒としては、通常溶媒として用いられるものでよく、例えばテトラヒドロフランおよびジオキサン等の環状エーテル類；ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素化合物；酢酸エチルおよび酢酸ブチル等のエステル類；アセトン、メチルエチルケトンおよびシクロヘキサノン等のケトン類；メタノール、エタノールおよびイソプロパノール等のアルコール類等があげられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００１２】
重合条件としては、重合温度が２０〜３００℃、圧力が常圧〜１０ＭＰａで、加圧の場合は耐圧オートクレーブを用い、５分〜２０時間の反応時間で行うことができる。重合方法はバッチ重合でもよいし、セミバッチ重合、或いは連続重合でもよい。
【００１３】
本発明において上記アクリル系可塑剤を配合するシーリング基材は、変成シリコーン系重合体からなるシーリング基材である。代表的な変成シリコーン系重合体は、ポリオキシアルキレンの分子末端に加水分解性シリル基を有するという構造の重合体である。変成シリコーンの骨格となるポリオキシアルキレンとしては、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレンおよびポリオキシブチレン等が挙げられ、好ましくはポリオキシプロピレンである。
変成シリコーン系重合体の好ましい数平均分子量は１０００〜２００００であり、さらに好ましくは２０００〜１５０００である。また、変成シリコーン系重合体の好ましいガラス転移温度は、−１００℃〜０℃である。
変成シリコーン系重合体として市販品を使用してもよく、市販品としては鐘淵化学工業（株）製商品名ＭＳポリマーおよびサイリル、または旭硝子（株）製商品名エクセスター等がある。
【００１４】
変成シリコーン系重合体からなるシーリング基材に対するアクリル系可塑剤の配合割合は、シーリング基材１００質量部あたりアクリル系可塑剤１〜１００質量部である。アクリル系可塑剤の使用量が１質量部よりも少ないと、可塑剤としての効果がなくなり、一方１００質量部よりも多いと表面上にブリードが起こる。
本発明においては、エーテル構造含有アクリル酸エステル単量体単位を必須とするアクリル系可塑剤が変成シリコーン系重合体からなるシーリング基材に配合することにより、シーリング材の貯蔵後例えば室温で数ケ月間貯蔵後にその硬化速度の低下が起こらないという優れた効果を奏する。その理由としては、上記のような加水分解性シリル基の反応に基づく変成シリコーン系重合体の架橋には水の存在が必要であるが、エーテル構造を有するアクリル系可塑剤を配合したシーリング材では、貯蔵後にも水分の吸収速度が早い状態が維持されるからであると推測される。
【００１５】
シーリング材には、上記のシーリング基材およびアクリル系可塑剤の他に、充填剤、硬化促進剤を配合することが可能である。
硬化促進剤としては、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫メルカプチド、ジブチル錫チオカルボキシレート、ジブチル錫ジマレエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセチルアセトナート、オクチル酸錫およびジオクチル錫ジマレエート等の有機錫化合物；オクチル酸鉛などの有機鉛化合物、テトラブチルチタネートおよびテトラプロピルチタネートなどの有機チタン化合物；その他有機ビスマス化合物、有機鉄化合物、有機コバルト化合物および有機ジルコニウム化合物などの有機金属化合物；トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジンジアザビシクロオクタンおよびジアザビシクロウンデセン等のアミン系化合物、ならびにｐ−トルエンスルホン酸などの有機酸化合物などが例示されるが、硬化速度の面より有機錫化合物が好ましい。
硬化促進剤の添加量は、シーリング基材１００重量部に対し、０．１部〜１０重量部が好ましい。より好ましくは０．２〜７重量部、さらに好ましくは０．５〜５重量部である。０．１重量部より少ないと、硬化が充分でなくなり、１０重量部より多いと、耐候性が低下するし、硬化が速くなり作業性が悪くなる。
【００１６】
充填剤としては、平均粒径０．０２〜２．０μｍ程度の軽質炭酸カルシウム、平均粒径１．０〜５．０μｍ程度の重質炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、合成ケイ酸、珪藻土、シラスバルーン、ガラス繊維、タルク、ゼオライト、マイカ、シリカ、焼成クレー、カオリン、ベントナイト、水酸化アルミニウムおよび硫酸バリウム等が例示される。充填剤の添加量は、シーリング基材を１００重量部として、１０重量部〜３００重量部が好ましい。さらに好ましくは、２０重量部〜２５０重量部である。
【００１７】
さらに、必要によりベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物および蓚酸アニリド系化合物などの紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系化合物などの光安定剤、ヒンダードフェノール系化合物などの酸化防止剤、水添ひまし油などの垂れ防止剤、ビニルトリメトキシシラン、トリメトキシメチルシラン、ジメトキシジメチルシラン、オルト蟻酸メチルおよびオルト酢酸メチルなどの脱水剤、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、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、メチルイソブチルケトイミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリドキシプロピルトリメトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランおよび３−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等の密着増強剤、着色剤および有機溶剤を配合しても良い。
【００１８】
タック防止剤を添加することも可能である。具体的にはアロニックスＭ６１００、Ｍ７１００、Ｍ８０６０、Ｍ８１００（いずれも東亜合成株式会社製ポリエステルアクリレート）およびトリメチロールプロパン等の多官能アクリルオリゴマーに代表される光硬化性化合物、桐油、亜麻仁油、ポリブタジエンおよび不飽和ポリエステル等の空気硬化性化合物が挙げられる。これらのタック防止剤を併用してもよい。多官能アクリルオリゴマーはタック防止効果が優れるため好ましいものであり、多官能アクリルオリゴマーを使用する場合には光開始剤を併用することがより効果的である。
【００１９】
以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
【実施例１〜２および比較例１〜４】
表１の配合に従い各具体例のシーリング材を調製した。ここでシーリング基材としては、いずれの場合もＭＳポリマーＳ−２０３（鐘淵化学製）（変成シリコーン系シーリング基材）を使用した。また、アクリル系可塑剤としては表２に示す組成の重合体を用いた。比較例３、４では、可塑剤としてポリアクリル酸エステルの代わりにジオクチルフタレート（以下ＤＯＰという）および重量平均分子量４０００の末端がメトキシ基であるポリプロピレングリコール（以下末端メトキシＰＰＧという）を用いた。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１における各成分の配合量の単位は重量部である。また、１）〜８）を付した成分の詳細は以下のとおりである。
１）白艶華ＣＣＲ（白石カルシウム製）
２）タイペークＣＲ−９７（石原産業製）
３）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
４）ジブチル錫ジアセトアセトナート
５）Ａ−１７１（日本ユニカー製）
６）サノールＬＳ−７７０（三共製）
７）チヌビン３２７（チバスペシャリティケミカルズ製）
８）ディスパロン６５００（楠本化成製）
【００２２】
【表２】

【００２３】
表２の可塑剤（アクリル系重合体）を構成する単量体とその略号の対応関係は以下のとおりである。
ＢＡ；アクリル酸ブチル、ＨＡ；アクリル酸２−エチルヘキシル、ＥＡ；アクリル酸エチル、ＭＥＡ；アクリル酸２−メトキシエチル
【００２４】
前記表１の配合で調製された変成シリコーン系シーリング材について、その配合直後と、５０℃で１ヶ月間貯蔵したものについて、ＪＩＳ・Ａ−１４３９に基づいて、タックフリー試験を行った。また、配合直後の試験体は１週間の室内の養生の後、名古屋市船見町で６ヶ月の屋外曝露を行い、汚れ具合を目視により次の判定基準で評価した。
○：塵埃の付着がほとんどない
△塵埃が少し付着する
×：塵埃がかなり付着する
さらに、促進耐候性試験については、試料をＪＩＳ・１４３９記載のホルダーに取り付け、サンシャインウェザオメータ（スガ試験機製）に１０００時間入れた後の表面状態を観察し、次の判定基準で評価した。
○：クラックなし、△僅かにクラックあり、×：はっきりとしたクラックあり
以上の評価結果を表３に示す。
【００２５】
【表３】

【００２６】
【発明の効果】
本発明の可塑剤を用いたシーリング材組成物は、耐候性、耐汚染性がよく、さらに貯蔵後も硬化速度の低下しない組成物であり、建築用シーリング材として好適である。

Claims (2)

1. 下記一般式（１）で表されるアクリル酸エステルと他の単量体を共重合してなる共重合体であって、全単量体単位の合計量を基準にして前記アクリル酸エステル単量体単位を５〜５０質量％含み、ガラス転移温度が１０℃以下であって、重量平均分子量が５００〜２０，０００である共重合体を、変成シリコーン系重合体からなるシーリング基材１００質量部あたり、１〜１００質量部配合したシーリング材組成物。
   ＣＨ ₂ ＝ＣＨＣＯＯ−Ｒ ¹ −Ｏ− Ｒ ² （１）
   〔式中、Ｒ ¹ は炭素数１〜２０のアルキレン基、炭素数６〜２０のアリーレン基または炭素数７〜２０のアラルキレン基であり、Ｒ ² は炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数６〜２０のアリール基または炭素数７〜２０のアラルキル基である。〕
2. アクリル酸エステルが、前記一般式（１）におけるＲ ¹ がエチレン基であり、Ｒ ² がメチル基の化学式で表されるアクリル酸エステルである請求項１記載のシーリング材組成物。