JP4480964B2 - ポリウレタン系セメント組成物及びその施工法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、施工現場での混合作業が行いやすく、作業性、性能、仕上がり外観にムラが生じにくい、耐熱性、耐熱水性、耐磨耗性、耐衝撃性などの要求される床などの施工に使用されるポリウレタン系セメント組成物とポリウレタン系セメント組成物の施工法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、厨房室、試験室、薬品・化学工場、電子回路の工場などの床には防水性、耐熱性、耐薬品性、耐熱水性並びに耐衝撃強度などが要求されるため、打設したコンクリート表面に強化樹脂を施工した複合床や、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂とセメントとを配合した樹脂モルタル系の床が施工されていた(特公昭56−5704号)。
【0003】
しかしながら、強化樹脂系の施工は、ほぼ1ヶ月を要するコンクリートの硬化、乾燥を待って施工する必要があるため工期が長くなる、コンクリートの乾燥が不完全であるとコンクリート中から揮発した水蒸気が表面を被覆している樹脂防水層や強化樹脂層を突き上げるために膨れが生じて施工不良問題になる、強化樹脂層の施工では施工が多工程に亘るために施工期間が長くなるといった問題があった。
【0004】
また、樹脂モルタル系の床の施工など、特にウレタン系樹脂を使用した施工の場合には、配合した直後から樹脂の硬化が進行するために可使時間が短く、施工しづらいという問題がある。さらに、ウレタン樹脂の硬化剤としてトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートなどが例示されるが、前者は毒性、刺激臭があり適さない、後者は前者より毒性は低いものの結晶化しやすく冬季においては保温若しくは加熱あるいは溶剤に溶解した状態での使用が必要になる。更に、MDIプレポリマーなどは粘度が高くて作業性が悪い、耐熱性、耐磨耗性などの性能が良くないなどの課題があった。
【0005】
エポキシ樹脂系の樹脂モルタルを使用した場合には硬化時間が長くて施工に適さない、施工後に硬化剤に使用するアミン類などが施工後に放出されるために、臭気が残り好かれない。電子部品の工場などの床では硬化後に放出されるガスが電子部品の製造工程で悪影響を及ぼすなどの問題があった。
【0006】
一方、施工現場での混合操作にて均一に分散しやすく、作業性・性能・仕上がり外観にムラが生じにくいセメント組成物として水硬性セメント、水、セメント減水剤、ポリオールおよび2個以上のイソシアネート基を含む化合物からなるポリウレタン系セメント組成物(特開平8−169744号、特開平11−79820号)が提案されている。
【0007】
しかし、実際の現場においては個々に施工環境が異なり、特に冬場の施工における低温硬化性や、工程上の養生時間の硬化時間短縮が要求される場合がある。上記のような複数の反応が同時に進行して硬化する系において、各反応を制御し、優れた機能を損なわず、かつ仕上がり外観や施工作業性に影響をあたえず様々な施工環境に対応するための適当な硬化反応調整剤が望まれていた。
【0008】
さらに、水硬性セメント、水、骨材、ひまし油系ポリオール等の疎水性のポリオール、及び、ジイソシアネート化合物の反応で得られるイソシアネート基末端プレポリマーを含有するイソシアネート成分からなるポリマーセメント組成物(特開2000−72507号)も提案されている。
【0009】
しかし、このようなポリマーセメント組成物の硬化物は、ポリイソシアネート化合物と水との反応で生成したポリウレアに起因する、下地コンクリートよりも固い樹脂塗膜となるため、ポリマーセメント組成物の硬化物の硬化収縮により、実際の現場においては表層に亀裂が発生したり、反り上がり変形などにより下地コンクリートから剥離するという問題があった。
【0010】
【参考文献】
【特許文献1】
特公昭56−5704号
【特許文献2】
特開平8−169744号
【特許文献3】
特開平11−79820号
【特許文献4】
特開2000−72507号
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
従来のポリマーセメント組成物は、通常3〜10mmの厚みで塗り広げるが、塗布してから硬化する間に樹脂成分が僅かに表面に浮き上がるので、平滑な表面仕上げとなると考えられている。ところがこのとき、表面の樹脂成分だけからなる層と骨材を含む中心部の層の収縮率が異なるので、反り上がり現象や表層の亀裂誘発が潜在的に含まれることがわかった。
【0012】
この反り上がりや表層の亀裂を防止するために、硬化収縮をできるだけ抑えるべく、ポリマーセメント組成物における水やイソシアネート化合物の含有量を減らすことも考えられるが、これにより収縮は幾分低減できるものの、混合物の粘度が上昇するために塗布作業性や表面外観を著しく悪化させるのでむしろ好ましくない。
【0013】
そこで耐熱性や物性を保持して塗布作業性や表面外観を損なうことなく、塗膜厚みが5mm以下でも、硬化収縮しても反り上がりや表層の亀裂を発生させないポリマーセメント組成物が強く望まれていた。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも水分散型ポリオールを含むポリオールと、ポリフェニレンポリメチルポリイソシアネートである疎水性イソシアネートと、水硬性セメントを含む骨材とから成り、コンクリートである基体上に塗布厚み4mmで硬化させたポリウレタン系セメント組成物であるか、該ポリオールはさらに分子量1000〜3000で両末端に水酸基を持ちかつアルキレン側鎖を持つポリエステルポリオールを含むポリオールと、ポリフェニレンポリメチルポリイソシアネートである疎水性イソシアネートと、水硬性セメントを含む骨材とから成り、コンクリートである基体上に塗布厚み4mmで硬化させたポリウレタン系セメント組成物であり、特に前記のような課題を解決するためには、厚み4mmであって95℃5分熱水と20℃10分冷水の養生を1サイクルとして2000サイクル後の収縮応力が4.0±2.0N/mm2であり、1300サイクル経過後に反り上がりや表層の亀裂が生じることが無いものに効果があることを見出した。以下詳細に説明する。
【0015】
本発明に関わる主剤のポリオールとしては、少なくとも水分散型ポリオールを含むポリオールであるか、該ポリオールがさらに分子量が1000〜3000で両末端に水酸基を持ちかつアルキレン側鎖を持つポリエステルポリオールを含むポリオールであって、後者のポリオールの好ましい具体例として、ブチルエチルプロパンジオール(2−ブチル−2エチル−1、3プロパンジオール)とアジピン酸の重縮合物がある。具体的な製品として協和発酵(株):キョーワポール2000BAなどがある。該縮合物は分子構造に起因して耐加水分解性に優れ、常温において1〜30Pa・sの粘度であることから取り扱い性が容易である。
【0016】
硬化剤の疎水性イソシアネート化合物としては下記の一般式で表される多核ポリフェニレンポリメチルポリイソシアネート、(以下ポリメリックMDIと略す)を含有するものが使用に適しており、具体的な製品として、日本ポリウレタン(株):DRC3476、WC−103などがある。
【化1】
【0017】
主剤のポリエステルポリオール、硬化剤のポリメリックMDIの配合割合は、主剤100重量部に対して硬化剤80〜120重量部が適している。80重量部以下では作業性、塗膜硬化物の物性が劣るのため好ましくない。一方120重量部以上では発泡などの問題があり適さない。主剤と硬化剤とともに配合される骨材には、水硬性セメント、硅砂などの細骨材、消石灰、ガイシ粉末、流動化剤などが必要に応じて単一または、組み合わせて使用される。
【0018】
水硬性セメントはポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメントなどが単体若しくは混合して使用される。なお、施工床の色調を特定色に設定したい場合には白色ポルトランドセメントが使用されれば、淡色の床に仕上ることが可能になり、又各種の顔料を添加することによつて各種の着色床に仕上ることが容易に実施できる。
【0019】
上記配合の樹脂セメント組成物では、主剤のポリエステルポリオールの長い鎖状の両末端にのみ水酸基があり、かつアルキレン側鎖が存在するために立体的に反応が抑制されるほか、水硬性セメントによる吸水、細骨材などが官能基の周囲に存在するため反応抑制される。その結果、塗膜の収縮応力を低減することができ、後述する耐熱衝撃性が付与される。
【0020】
本発明になる樹脂セメント組成物を床などに施工するには、コンクリートなど基体上にそのまま若しくはプライマー塗布したのち、該樹脂モルタル系組成物をコテ、ブラシ、ローラー等の塗布手段により厚み5mm以下にならし塗布して塗布層を形成するとともに硬化させて樹脂セメント硬化層とすることができる。
【0021】
コンクリートなどの基体に樹脂防水材を塗工して床として仕上た後に、基体の含水率が10%以上と高い場合には、基体中の水分が揮発して樹脂防水層を突き上げるために基体と樹脂防水材の層間に膨れが生じることが頻発しているが、本発明になる樹脂モルタル系組成物では密着性に優れるためにコンクリートなどの基体の含水率が10%以上と高い状態で施工しても施工後に基体との層間に膨れや剥離が発生しない点に利点がある。また、該樹脂セメント硬化層の上に、更に樹脂塗料、樹脂コーテイング材、強化樹脂防水材、樹脂防水材などが塗工されて重層構造に仕上ることもできる。
【0022】
以下、本発明について実施例、比較例により詳細に説明する。配合について重量部を単に部として記載する。また、本発明は当然これに限定されるものではない。
【0023】
【実施例と比較例】
実施例1
主剤として、水分散型ポリオール(住化バイエル:VPLS2248)73部及び、ポリエステルポリオール{協和発酵(株):キョ−ワポール2000BA、官能基数2、水酸基価53〜59mgKOH/g、酸化0.5mgKOH/g以下、粘度18.4Pa・S/25℃}12部、トナー5部、消泡剤{共栄社化学(株):フローレンAC1160}10部を配合した。硬化剤として、MDI系疎水性イソシアネート{日本ポリウレタン工業(株):WC−103、NCO含有量20%}75部、ポリメリツクMDI(BASF INOAC:MB-5S、NCO含有量31%)25部を配合した。さらに、水硬性セメント含有骨材400部を配合して実施例1の樹脂セメント組成物を調製した。
【0024】
実施例2
主剤として、VPLS2248を54部及び、キョ−ワポール2000BAを30部、トナー5部、フローレンAC1160を10部配合した。硬化剤をWC-103、MB-5Sの変わりにMDI系疎水性イソシアネート{日本ポリウレタン工業(株):DRC3476、NCO含有量20%}110部のみを使用した。さらに、水硬性セメント含有骨材400部を配合して実施例2の樹脂セメント組成物を調製した。
【0025】
実施例3
主剤として、VPLS2248を80部及び、可塑剤を20部配合した。硬化剤には、MB-5Sを、100部のみを使用した。さらに、水硬性セメント含有骨材400部を配合して実施例3の樹脂セメント組成物を調製した。
【0026】
比較例1
主剤は実施例1の配合と同一にして、硬化剤には、WC-103を使用せず、MB-5Sを、100部のみを使用した。さらに、水硬性セメント含有骨材500部を配合して比較例1の樹脂セメント組成物を調製した。
【0027】
比較例2
主剤は実施例1の配合において、VPLS2248のみを100部使用した。硬化剤には、WC-103を使用せず、MB-5S100部のみを使用した。さらに、水硬性セメント含有骨材500部を配合して比較例2の樹脂セメント組成物を調製した。
【0028】
比較例3
主剤は実施例1の配合において、VPLS2248のみを100部使用した。硬化剤には、DRC3476を50部、WC−103を50部使用した。さらに、水硬性セメント含有骨材500部を配合した比較例3の樹脂セメント組成物を調製した。
【0029】
実験はまず各材料について耐熱衝撃性の評価を行い、次に塗膜が熱を受け、冷却された際の収縮を応力として測定した。
【0030】
耐熱衝撃性試験
試験体
市販300×300×厚さ60 mmコンクリート平板(含水率12%)を150×150×60 mmにカットして下地とし、各材料を所定厚さ(4.0mm)に塗布した。この試験体を23℃7日間養生後、試験体側面及び底面をエポキシ樹脂にてシールし、実験に供した。
試験方法
1サイクルにつき95℃の熱水を5分間と20℃の冷水を10分間繰り返し流すこととし、2000サイクルまで実施し、塗膜の剥離、反り上がり、塗膜クラック等の異常が現れるまでのサイクルを測定した。
【0031】
収縮応力試験
試験方法
上記養生により変化した試験体の長手方向の収縮歪み量L(mm)を測定する。次に、試験体を長手方向に速度1mm/分で引張り、引張り弾性係数E(N/mm2)を測定する。最後に、引張り弾性係数と収縮歪み量から次式により収縮応力を算出した。
【0032】
【式1】
収縮応力=E(L/l)(N/mm2)
l:試験体のもとの長さ(mm)
【0033】
実施例及び比較例の樹脂セメント系組成物の収縮応力(N/mm2)並びに耐熱衝撃試験サイクルは表1の通りであった。
【0034】
【表1】
【0035】
【発明の効果】
本発明の樹脂セメント組成物は均一な混合物となり、混合作業、塗工作業が容易になり、硬化した樹脂セメント硬化層は耐熱性に優れ、反り上がりを生じない。かつエポキシ樹脂を使用した樹脂モルタルでは問題となつている硬化剤成分などアウトガスの問題がなくなるため、厨房室、各種試験室・測定室、化学工場、電子機器工場、浴室、温泉などの床などの用途において問題なく利用できる。
Claims (2)
- 少なくとも水分散型ポリオールを含むポリオールと、ポリフェニレンポリメチルポリイソシアネートである疎水性イソシアネートと、水硬性セメントを含む骨材とから成り、コンクリートである基体上に塗布厚み4mmで硬化させた組成物であって、厚み4mmであって95℃5分熱水と20℃10分冷水の養生を1サイクルとして2000サイクル後の収縮応力が4.0±2.0N/mm2であり、1300サイクル経過後に反り上がりや表層の亀裂が生じることがないことを特徴とするポリウレタン系セメント組成物。
- 上記ポリオールはさらに分子量1000〜3000で両末端に水酸基を持ちかつアルキレン側鎖を持つポリエステルポリオールを含むことを特徴とする請求項1記載のポリウレタン系セメント組成物。
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Publications (2)
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