JP4449586B2

JP4449586B2 - ポリマーセメント組成物

Info

Publication number: JP4449586B2
Application number: JP2004166740A
Authority: JP
Inventors: 則彦澤邊; 将典大島; 直樹松野
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2024-06-04
Also published as: JP2005015330A

Description

本発明は、コンクリート構造物などを施工する際に施工物への防水性の付与を目的として使用される、低温下での下地ひび割れ追従性、接着性、施工性及び耐候性に優れたポリマーセメント組成物に関する、さらに塗布などにより被覆されるコンクリート防水用のポリマーセメント組成物に関する。

コンクリート構造物の屋上、地下、ベランダなどに防水性を付与するため、樹脂エマルジョンなどにセメントを配合したポリマーセメント組成物が施工されている。

例えば、炭素数４〜１０のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートから選ばれた１種以上の単量体３０〜９８重量％、（メタ）アクリル酸０．１〜３重量％及びグリシジル（メタ）アクリレート０．１〜５重量％を必須構成単量体とし、かつガラス転移温度が−２０℃以下である重合体がカチオン性又はノニオン性の界面活性剤により水に乳化分散されているエマルションと、無機質水硬性物質からなることを特徴とする防水材組成物が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

ポリマー成分、セメント、骨材、減水剤及び保水剤の各成分を含有し、該ポリマー成分はガラス転移温度（Ｔｇ）が−５℃以下で、かつ−２０℃を超えるアニオン−カチオン両性アルカリ硬化型アクリル−スチレン系合成樹脂エマルションからなり、セメントに対する該エマルションの樹脂固形分の重量％（Ｐ／Ｃ）は３０〜８０％であり、ポゾラン反応を起こす成分としてのシリカフューム微粒子（ＳｉＯ₂含有量が９０％以上で、平均粒子径が０．１〜０．２μｍ）をセメントに対して５〜２０％含有することを特徴とするコンクリート防水用組成物が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

建造物の表面に、下塗材として下記組成物（１）を施工した後、その塗膜表面上に防水材として下記組成物（２）を施工することを特徴とする湿潤面用防水工法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
（１）全固形分を基準にして、１〜５０重量％のエポキシ樹脂と５〜９９重量％のセメントを含有し、かつこれらの合計量が４０重量％以上である組成物。
（２）炭素数４〜１０のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートから選ばれる１種以上の単量体、（メタ）アクリル酸及びグリシジル（メタ）アクリレートを必須構成単量体とし、かつガラス転移点は−２０℃以下である重合体が、界面活性剤により水に乳化分散されているエマルションと、無機質水硬性物質とからなる組成物。

建造物の表面に下記（１）からなる下塗材を施工し、その塗膜表面上に下記（２）からなる防水材を施工する防水施工法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
（１）特定のアルキル（メタ）アクリレート、メチルアクリレート又はエチルアクリレート及び（メタ）アクリル酸を必須構成単量体とする重合体のエマルションと、無機質水硬性物質からなる組成物。
（２）特定のアルキル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート及びＮ−メチロール（メタ）アクリルアミド又はＮ−アルコキシメチル（メタ）アクリルアミドを必須構成単量体とし、かつＴｇ点が−２０℃以下である重合体のエマルションと、無機質水硬性物質からなる組成物。
特開平７−２６８１６７号公報特開平１１−１１６３１３号公報特開平７−３１７０９４号公報特開平７−２９２８７６号公報

コンクリート防水用のポリマーセメント組成物の必要な特性としては、施工性、接着性、不透水性、耐水性及び下地ひび割れ追従性などがあり、特に防水性能の面から重要な特性としては、コンクリートのひび割れに追従できる下地ひび割れ追従性が考えられる。コンクリートのひび割れは、季節間及び日間により変動し、例えば夏場に０．２ｍｍのひび割れであれば、冬場には最大０．９ｍｍ程度にまで拡大すると予想される。施工された防水材が経年劣化などにより下地ひび割れ追従性が低下すると、ピンホールなどの欠陥発生あるいは破断に至り、防水材の役割を果たさなくなる。コンクリート防水用のポリマーセメント組成物として開示されているポリマーとしては、エチレン−酢酸ビニル系エマルジョン、ゴム系ラテックス及びアクリル系エマルジョンなどであるが、エチレン−酢酸ビニル系エマルジョンは耐水性が不十分であり、ゴム系ラテックスは耐候性に難点があると考えられる。

本発明は、初期の下地ひび割れの伸びが大きく、経年劣化後においても十分な下地ひび割れの伸びを有し、長期防水性に優れ、耐水性及び耐候性、施工性に優れるポリマーセメント組成物の提供を目的とする。特に低温下での下地ひび割れの伸びの大きな、アクリル系エマルジョンを用いるポリマーセメント組成物の提供を目的とする。

コンクリートのひび割れは、季節間及び日間により変動し、例えば夏場に０．２ｍｍのひび割れであれば、冬場には最大０．９ｍｍ程度にまで拡大するとされている。本発明は、施工された防水材が経年劣化しても、なおかつ冬場のひび割れ０．９ｍｍ以上に追従するためには、０℃の下地ひび割れ追従性が５ｍｍ以上必要であることを見いだし、この知見を基に完成させたものである。

本発明は、アルミナセメントと、ガラス転移温度−４５〜−２０℃のアクリル系エマルジョンを含み、該アクリル系エマルジョンのポリマー固形分１００質量部に対し、アルミナセメントを７〜５５質量部含むことを特徴とするポリマーセメント組成物である。

本発明の好ましい態様としては、
１：アクリル系エマルジョンのポリマー固形分１００質量部に対し、アルミナセメントを７〜５０質量部、さらに好ましくは７〜３７質量部、特に好ましくは７〜３５質量部含む。
２：ポリマーセメント組成物は、さらに充填材を含む。
３：アクリル系エマルジョンのポリマー固形分１００質量部に対し、アルミナセメントと充填材とを含む粉体を２０〜２００質量部、さらに好ましくは２５〜２００質量部を含むこと、特に好ましくは２７〜２００質量部を含む。
４：アクリル系エマルジョンが、架橋していないポリマーからなるアクリル系エマルジョンであること、さらに好ましくはポリマー内又はポリマー間で架橋していないアクリル系エマルジョンである。
５：ポリマーセメント組成物が、コンクリート防水用である。
６：０℃の下地ひび割れ追従性試験による伸びが５ｍｍ以上であり、好ましくは５〜３０ｍｍである。

本発明のポリマーセメント組成物では、上記の構成を有することにより、
（１）０℃の下地ひび割れ追従性試験による伸びが、５ｍｍ以上となり、経年劣化後においても十分な下地ひび割れの伸びを有し、長期の防水性及び耐候性に優れ、
（２）塗膜の乾燥時間が、１時間以上、かつ４時間４５分以下となり、施工性に優れる。

本発明のポリマーセメント組成物は、アルミナセメントと、ガラス転移温度−４５〜−２０℃のアクリル系エマルジョンを含むものであり、さらに充填材を含むことが好ましい。

本発明のポリマーセメント組成物において、アクリル系エマルジョンのポリマー固形分１００質量部に対し、アルミナセメントを７〜５５質量部、好ましくは７〜５０質量部、さらに好ましくは７〜３７質量部、特に好ましくは７〜３５質量部含むことにより、
（１）水和反応により組成物の乾燥を促進させ、硬化した塗膜の耐水性及び強度確保に優れ、
（２）アクリル系エマルジョンのポリマー固形分１００質量部に対し、アルミナセメントの含有量が、上記範囲より小さい場合は塗膜の乾燥時間、強度が不十分となり、また上記範囲より大きい場合ポットライフが短く、また粘度が上昇して作業性、施工性に支障を来す場合があり好ましくない。本発明のポリマーセメント組成物では、塗膜の乾燥時間が、１〜４．７５時間、好ましくは１．５〜４．５時間、さらに好ましくは２〜４．５時間となり、施工性に優れる。

本発明のポリマーセメント組成物において、アクリル系エマルジョンのポリマー固形分１００質量部に対し、アルミナセメントと充填材とを含む粉体を好ましくは２０〜２００質量部、さらに好ましくは２５〜２００質量部、より好ましくは２７〜２００質量部、特に好ましくは２７〜１５０質量部を含むことが好ましい。アルミナセメントと充填材とを含む粉体が、アクリル系エマルジョンのポリマー固形分に対して含む割合が、上記範囲より大きい場合、得られるポリマーセメント組成物の粘度が高くなり施工性が低下するとともに、十分な下地ひび割れ追従性が得られないため好ましくなく、上記範囲より小さい場合、十分な下地ひび割れ追従性が得られるが、塗膜強度が低下すること、塗膜のタックが強くなるなど好ましくない。

アクリル系エマルジョンに含まれるポリマー成分は、ガラス転移温度が−４５〜−２０℃、好ましくは−４５〜−２５℃の範囲内を有するものであれば特に制限はなく用いることが出来る。
アクリル系エマルジョンとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレートなど（メタ）アクリレート化合物などを１種または２種以上を重合したもの、さらにこれらのモノマーと共重合可能なスチレン、酢酸ビニル、塩化ビニリデンなどのビニル化合物と共重合させたものを用いることが出来る。（メタ）アクリレートとは、メタクリレート及びアクリレートを意味する。アクリル系エマルジョンは、エマルジョンに含まれるポリマー成分が、架橋していないポリマー、さらに好ましくはポリマー内又はポリマー間で架橋していないポリマーを用いることにより、伸びに優れるために好ましい。

粉体は、アルミナセメントと充填材とを含むもの、又はアルミナセメントと充填材からなるものである。充填材は、珪砂、スラグ粉、フライアッシュ、石灰石粉、タルク、カオリン、アルミナ粉、酸化チタン、水酸化アルミニウムなどを用いることが出来、これらの充填材を１種または２種以上用いることが出来る。特に珪砂の場合、表面精度の面から５〜７号の使用が好ましい。

本発明のポリマーセメント組成物は、本発明の特性を損なわない範囲で、添加剤を含むことが出来る。添加剤としては、一般的に用いられる凝結遅延剤、凝結促進剤、減水剤、流動化剤、消泡剤、増粘剤などを挙げることが出来る。

本発明のポリマーセメント組成物は、攪拌容器にアクリル系エマルジョンを所定量計量し、攪拌機でアクリル系エマルジョンを攪拌しながら所定量のアルミナセメント、さらに必要に応じて充填材や添加剤などを添加し、数分間攪拌・混合して調製することができる。その際水の添加は、材料分離及び塗膜物性低下の面から行わないほうが好ましい。アルミナセメント、充填材或いは添加剤などは、単独で添加しても良いし、予め他の数種と混合したものを添加しても良く、添加順序は特に選ばない。また、攪拌機は、一般的な固液攪拌機など攪拌機能を有するものを問題なく用いることが出来る。

本発明のポリマーセメント組成物は、ローラー、コテ及びスプレーなどを用いる一般的方法で被施工物表面に塗布して使用される。塗布膜の乾燥後に更に同じ操作を繰り返し、複数層の塗布膜を形成させるのが好ましい。また、屋上などの施工でメッシュを塗膜間に挟んだ構造とする場合には、乾燥後の塗膜の上にメッシュを置き、メッシュの上から塗布してメッシュを固定する工程を加える工法が採用できる。さらに、最外層に別組成物を塗布・乾燥させた保護層を形成させて仕上げることも可能である。

本発明のポリマーセメント組成物は、コンクリート防水用、コンクリート屋上防水用などの防水用途に用いることが出来、コンクリートの被施工物表面に塗布して用いることが出来る。

以下、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例により制限されるものでない。

塗膜物性の評価は以下のように行う。
（１）塗膜の乾燥時間の評価法：コテ仕上げのコンクリート表面に、プライマー（各実施例及び比較例と同じエマルジョンを用い、エマルジョンに水を添加し１０倍に希釈した液）を０．４ｋｇ／ｍ²の量で塗布し１日放置する。翌日、プライマー塗布面に、さらにポリマーセメント組成物を市販の汎用ローラー［大塚刷毛製造（株）社製、ウーローラーＢ］で０．９ｋｇ／ｍ²の量で塗布し、試験体Ａを得る。試験体Ａに塗布した塗膜を、２０±３℃、湿度６５±５％の条件で硬化させ、塗膜の乾燥を指触により観察し、塗膜表面に指で触れても指に材料が付着せず、また、ローラーで重ね塗りしても１回目の材料が剥がれず支障のない状態となるときの時間を乾燥時間とする。

（２）伸び率の評価法：ガラス板にＰＥＴフィルムを敷き、その上にポリマーセメント組成物を１．８ｋｇ／ｍ²の量で塗布し、２０±３℃、湿度６５±５％の条件下で２日間養生後に塗膜を剥がし、さらに２０±３℃、湿度６５±５％の状態で２６日間養生し、ポリマーセメントシート（試験体Ｂ）を得る。
伸び率の測定は、試験体Ｂよりダンベル１号型を用いて試験片を作成し、測定温度０℃及び２０℃、湿度６０％の条件で、オートグラフ（（株）東洋ボールドウイン製、ＴＥＮＳＩＬＯＮ／ＵＴＭ−Ｉ−２５００）を用い、引張速度２００ｍｍ／分の条件で行う。

（３）下地ひび割れ追従性試験による伸びの評価法：中央に切り込みを入れた５ｍｍ厚スレート板（５０×１５０ｍｍ）に、予めプライマー（各実施例及び比較例と同じエマルジョンを用い、エマルジョンに水を添加し１０倍に希釈した液）を０．４ｋｇ／ｍ²の量で塗布する。このスレート板のプライマー塗布面に、ポリマーセメント組成物を１．８ｋｇ／ｍ²の量で塗布し、２０±３℃、湿度６５±５％の条件で２６日間養生し、試験体Ｃを得る。
下地ひび割れ追従性試験による伸びの測定は、試験体Ｃを、測定温度０℃及び２０℃、湿度６０％の条件で、オートグラフ（（株）東洋ボールドウイン製、ＴＥＮＳＩＬＯＮ／ＵＴＭ−Ｉ−２５００）を用い、引張速度５ｍｍ／分の条件で行う。目視観察で塗膜に亀裂などの欠陥が生じる時の伸びを測定し、その伸びを下地ひび割れ追従性とする。

実施例１〜６及び比較例１〜３
（１）原料は、以下の物を用いた。
・アクリル系エマルジョン：エマルジョンＡ（樹脂分：５５重量％）、エマルジョンＢ（樹脂分：５５重量％）、エマルジョンＣ（樹脂分：５５重量％）、又はエマルジョンＤ（樹脂分：５５重量％）。
・アルミナセメント：市販アルミナセメント（ＪＩＳＲ２５１１による第３種）。
・珪砂：市販６号珪砂。

（２）エマルジョンの調製

（エマルジョンＡの合成）
予め、容器にイオン交換水４２０部、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（花王社製、エマルゲン９３５）２８部、スチレン５４６部、２−エチルヘキシルアクリレート２３８部、ｎ−ブチルアクリレート６１６部、β−ヒドロキシエチルアクリレート４９部、メタクリル酸７部を秤量し、単量体乳化混合液を調製する。
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下装置及び窒素ガス導入管を備えた３Ｌの反応容器に、イオン交換水５６０部、アクアロンＲＮ−２０（第一工業製薬社製）７部、β−ヒドロキシエチルアクリレート１１部、アクリルアミド７部を仕込み、窒素ガスで置換し、攪拌しながら内温が８３℃になるまで加温する。
次に、５％過硫酸ナトリウム７０部を添加して、約３０分間初期重合を行う。
同温で、先に調製した単量体乳化混合液と５％過硫酸ナトリウム７０部を同時に滴下しながら、５時間重合反応を行う。
滴下終了後、さらに１時間、８３℃を保ったまま、攪拌を持続する。
その後、７０℃まで温度を下げ、有機過酸化物と還元剤を用いて、未反応モノマーの重合を完結する。
その後、室温まで下げ、消泡剤、防腐剤、光安定剤、紫外線吸収剤を添加し、アンモニア水、イオン交換水でｐＨ、不揮発分を調整し、エマルジョンを得る。

（エマルジョンＢの合成）
予め、容器にイオン交換水４２０部、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（花王社製、エマルゲン９３５）２８部、スチレン３９２部、２−エチルヘキシルアクリレート３９２部、ｎ−ブチルアクリレート６１６部、β−ヒドロキシエチルアクリレート４９部、メタクリル酸７部を秤量し、単量体乳化混合液を調製する。
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下装置及び窒素ガス導入管を備えた３Ｌの反応容器に、イオン交換水５６０部、アクアロンＲＮ−２０（第一工業製薬社製）７部、β−ヒドロキシエチルアクリレート１１部、アクリルアミド７部を仕込み、窒素ガスで置換し、攪拌しながら内温が８３℃になるまで加温する。
次に、５％過硫酸ナトリウム７０部を添加して、約３０分間初期重合を行う。
同温で、先に調製した単量体乳化混合液と５％過硫酸ナトリウム７０部を同時に滴下しながら、５時間重合反応を行う。
滴下終了後、さらに１時間、８３℃を保ったまま、攪拌を持続する。
その後、７０℃まで温度を下げ、有機過酸化物と還元剤を用いて、未反応モノマーの重合を完結する。
その後、室温まで下げ、消泡剤、防腐剤、光安定剤、紫外線吸収剤を添加し、アンモニア水、イオン交換水でｐＨ、不揮発分を調整し、エマルジョンを得る。

（エマルジョンＣの合成）
予め、容器にイオン交換水４２０部、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（花王社製、エマルゲン９３５）２８部、メチルメタクリレート３９２部、２−エチルヘキシルアクリレート３９２部、ｎ−ブチルアクリレート６１６部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート４９部、メタクリル酸７部を秤量し、単量体乳化混合液を調製する。
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下装置及び窒素ガス導入管を備えた３Ｌの反応容器に、イオン交換水５６０部、アクアロンＲＮ−２０（第一工業製薬社製）７部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート１１部、アクリルアミド７部を仕込み、窒素ガスで置換し、攪拌しながら内温が８３℃になるまで加温する。
次に、５％過硫酸ナトリウム７０部を添加して、約３０分間初期重合を行う。
同温で、先に調製した単量体乳化混合液と５％過硫酸ナトリウム７０部を同時に滴下しながら、５時間重合反応を行う。
滴下終了後、さらに１時間、８３℃を保ったまま、攪拌を持続する。
その後、７０℃まで温度を下げ、有機過酸化物と還元剤を用いて、未反応モノマーの重合を完結する。
その後、室温まで下げ、消泡剤、防腐剤、光安定剤、紫外線吸収剤を添加し、アンモニア水、イオン交換水でｐＨ、不揮発分を調整し、エマルジョンを得る。

（エマルジョンＤの合成）
予め、容器にイオン交換水４２０部、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（花王社製、エマルゲン９３５）２８部、スチレン２８０部、２−エチルヘキシルアクリレート５０４部、ｎ−ブチルアクリレート６１６部、β−ヒドロキシエチルアクリレート４９部、アクリルアミド７部を秤量し、単量体乳化混合液を調製する。
攪拌機、還流冷却器、温度計、滴下装置及び窒素ガス導入管を備えた３Ｌの反応容器に、イオン交換水５６０部、アクアロンＲＮ−２０（第一工業製薬社製）７部、β−ヒドロキシエチルアクリレート１１部、アクリルアミド７部を仕込み、窒素ガスで置換し、攪拌しながら内温が８３℃になるまで加温する。
次に、５％過硫酸ナトリウム７０部を添加して、約３０分間初期重合を行う。
同温で、先に調製した単量体乳化混合液と５％過硫酸ナトリウム７０部を同時に滴下しながら、５時間重合反応を行う。
滴下終了後、さらに１時間、８３℃を保ったまま、攪拌を持続する。
その後、７０℃まで温度を下げ、有機過酸化物と還元剤を用いて、未反応モノマーの重合を完結する。
その後、室温まで下げ、消泡剤、防腐剤、光安定剤、紫外線吸収剤を添加し、アンモニア水、イオン交換水でｐＨ、不揮発分を調整し、エマルジョンを得る。

（３）ポリマーセメント組成物の調製
２Ｌのポリ容器に上記のようにして調製したエマルジョンＡ〜Ｄの何れか一種と、アルミナセメント及び珪砂を、表１に示す配合比（合計１２５０ｇ）で加え、０．１５ＫＷ攪拌機を使用し１３００ｒｐｍの条件下で３分間混合し、ポリマーセメント組成物を得る。
得られたポリマーセメント組成物は、塗膜の乾燥時間、伸び率及び下地ひび割れ追従性の評価を行い、結果を表１に示す。

本発明のポリマーセメント組成物は、施工性に優れているだけでなく、塗膜特性及び耐候性に優れた防水フィルム層を与える。従って、コンクリート構造物への長期防水性付与においてその利用価値は高い。

Claims

アルミナセメントと、ガラス転移温度−４０〜−２０℃の架橋していないアクリル系エマルジョンを含み、該アクリル系エマルジョンのポリマー固形分１００質量部に対し、アルミナセメントを７〜５５質量部含むことを特徴とするポリマーセメント組成物。
該ポリマーセメント組成物は、さらに充填材を含み、該アクリル系エマルジョンのポリマー固形分１００質量部に対し、アルミナセメントと充填材とを含む粉体２０〜２００質量部を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリマーセメント組成物。
該ポリマーセメント組成物が、コンクリート防水用であることを特徴とする請求項１または２に記載のポリマーセメント組成物。
該ポリマーセメント組成物の０℃の下地ひび割れ追従性試験による伸びが５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリマーセメント組成物。