JP4866996B2

JP4866996B2 - シーリング材組成物

Info

Publication number: JP4866996B2
Application number: JP2001355394A
Authority: JP
Inventors: 康臣丸山; 宏犬飼; 克信望月; 聡栢森
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP2003155469A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シーリング材組成物に関するものであり、詳しくは可塑化されたシーリング材組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シーリング材組成物には、通常可塑剤が添加されている。広く使用されている可塑剤として、ジオクチルフタレート（以下、ＤＯＰという。）、ジイソプロピルフタレートなどのフタル酸エステルやポリプロピレングリコール（以下、ＰＰＧという。）などが挙げられる。しかし、これらの可塑剤が配合されたシーリング材組成物は、施工されたシーリング材から可塑剤が経時的にシーリング材表面に移行するため、シーリング材の表面が汚染されやすいことおよび伸び率が低下しやすいことなどの問題点を有している。
表面の汚染されやすさを改善するため、アクリル酸エステル単位を主成分とする重合体が可塑剤として添加されたシーリング材組成物（特開２００１−２０７１５７号公報）が知られているが、使用条件によっては耐汚染性が不充分な場合もある。
また、加水分解性シリル基を有するアクリル系重合体が添加されたシーリング材（特開昭５９−１２２５４１号公報）が知られている。そのようなシーリング材は耐汚染性は良好であるが、該重合体自体は可塑化効果を有しておらず、別途可塑剤が配合されなければ伸びが不充分な場合があるため、使用が制限される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐候性、耐汚染性が優れ、伸び率が大きいシーリング材組成物を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明のシーリング材組成物は、シーリング基材１００質量部、および重量平均分子量が１０００〜７５００であり、加水分解性シリル基を有するビニル単量体およびその他のビニル単量体を共重合したものであって、１分子平均０．１２個以上２個未満の加水分解性シリル基を有するビニル重合体１〜１００質量部、を含有することを特徴とするものである。請求項２に記載の発明のシーリング材組成物は、請求項１に記載の発明においてビニル重合体が、加水分解性シリル基を有するアクリルまたはメタクリル単量体およびその他のビニル単量体を１５０〜３５０℃の温度で重合させて得られることを特徴とするものである。請求項３に記載の発明のシーリング材組成物は、請求項１または２に記載の発明においてビニル重合体が、アルコキシシリル基含有（メタ）アクリル酸エステル単量体単位、並びにアクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシルおよびアクリル酸メトキシエチルから選択した１以上の単量体単位を有するものであって、１分子平均０．１２個以上１個未満の加水分解性シリル基を有するものであることを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本明細書において、アクリルとメタクリルを合わせて（メタ）アクリルという。
本発明のシーリング材組成物は、シーリング基材および特定の加水分解性シリル基を有するビニル重合体を含有するものである。
【０００６】
シーリング基材は、シーリング材組成物の主成分であり、公知のものが使用できる。シーリング基材の例としては、シリコーン系シーリング基材、変成シリコーン系シーリング基材、アクリルウレタン系シーリング基材、ポリウレタン系シーリング基材、ポリサルファイド系シーリング基材、変成ポリサルファイド系シーリング基材、ポリイソブチレン系シーリング基材、フッ素系シーリング基材などが挙げられる。これらは１成分型でも２成分型でもよい。なかでも変成シリコーン系シーリング基材、アクリルウレタン系シーリング基材、ポリウレタン系シーリング基材は、本発明の加水分解性シリル基を有するビニル重合体が添加されて、特に耐候性、耐汚染性が優れ、伸び率が大きいものになるという効果が顕著なために好ましいシーリング基材である。
【０００７】
本発明に使用される加水分解性シリル基を有するビニル重合体は、重量平均分子量が１０００〜７５００であり、１５００〜６０００が好ましく、２０００〜５５００がより好ましく、２５００〜５０００が特に好ましい。重量平均分子量が７５００を越えると、十分な可塑化効果が発揮されず作業性が悪くなる。一方１０００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。
【０００８】
また、本発明に使用される加水分解性シリル基を有するビニル重合体は、１分子平均０．１２個以上２個未満の加水分解性シリル基を有するものであり、可塑剤として機能するものである。この加水分解性シリル基により、可塑剤として機能する上記ビニル重合体がシーリング基材と架橋する結果、表面にブリードしにくくなり、汚染を防ぐことが可能になると考えられる。上記重合体１分子平均の加水分解性シリル基の数は、数平均分子量（ｇ／モル）および加水分解性シリル基濃度（モル／ｇ）の積として求められるものであり、１分子当り０．１２個以上１個未満が好ましく、０．１２個以上０．７個未満がより好ましい。２個未満ということが重要で、これより多いと可塑剤自体が主剤と同様に硬化してしまい、伸度低下等の物性低下を起こす。物性を保持させるためには、２．０個未満であることが必須なのである。一方、平均０．０５個未満であると表面へのブリードが充分に改善されなくなり、耐汚染性が悪くなる。
【０００９】
加水分解性シリル基は、加水分解反応によりシラノール基を生成する基であり、珪素原子に結合して加水分解性シリル基を形成する基または原子（以下、これらを合わせて単に加水分解性基ともいう。）の例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのアルコキシ基、アシルオキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、酸アミド基、アミノオキシ基、アルケニルオキシ基、メルカプト基、塩素原子などのハロゲン原子などが挙げられる。反応性および安定性のバランスが良好なため、メトキシ基またはエトキシ基は特に好ましい加水分解性基である。
【００１０】
加水分解性シリル基を有するビニル重合体は、公知の方法により製造することができ、加水分解性シリル基を有するビニル単量体およびその他のビニル単量体を共重合させる方法（以下、方法Ａという。）、官能基を有するビニル重合体と該官能基との反応性をも有する加水分解性シリル基を有する化合物を反応させる方法（以下、方法Ｂという。）などが挙げられる。ビニル重合体は、（メタ）アクリル単量体単位を主たる構成単位（構成単位の５０質量％以上）とするものが、耐候性が優れるために好ましい。方法Ａは目的とするビニル重合体の生産性が優れるため採用される。
【００１１】
方法Ａにおいて使用できる加水分解性シリル基を有するビニル単量体としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシランおよびビニルメトキシジメチルシランなどのビニルアルコキシシラン類、（メタ）アクリル酸トリメトキシシリルプロピル、（メタ）アクリル酸トリエトキシシリルプロピルおよび（メタ）アクリル酸メチルジメトキシシリルプロピルなどのアルコキシシリル基含有（メタ）アクリル酸エステル類、トリメトキシシリルプロピルビニルエーテルなどのアルコキシシリル基含有ビニルエーテル類、トリメトキシシリルウンデカン酸ビニルなどのアルコキシシリル基含有ビニルエステル類などが挙げられる。これらの中でも、その他のビニル単量体との共重合性や得られる共重合体の柔軟性が優れるため、アルコキシシリル基含有（メタ）アクリル酸エステル類が好ましい。これらは１種または２種以上を併用してもよい。
【００１２】
方法Ａにおいて使用できるその他のビニル単量体としては、特に制限はなく、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸、スチレン、α−メチルスチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニルなどが挙げられるが、共重合性、耐候性、耐水性などが優れるため、（メタ）アクリル酸エステルが好ましく、なかでもエステルのアルコール残基の炭素数が１〜２０のものが好ましい。
（メタ）アクリル酸エステルの例としては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ｓ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｔ−ブチル、（メタ）アクリル酸ネオペンチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸イソデシル、（メタ）アクリル酸ラウリル、（メタ）アクリル酸トリデシルおよび（メタ）アクリル酸ステアリル等の（メタ）アクリル酸アルキル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アクリル酸イソボルニルおよび（メタ）アクリル酸トリシクロデシニル等の（メタ）アクリル酸脂環式アルキル、（メタ）アクリル酸２−メトキシエチル、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチル、（メタ）アクリル酸クロロエチル、（メタ）アクリル酸トリフルオロエチルおよび（メタ）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（メタ）アクリル酸エステル類が挙げられる。得られる重合体の可塑剤としての機能が優れるためアクリル酸エステルが好ましく、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシルおよびアクリル酸メトキシエチルが特に好ましい。
【００１７】
上記ビニル重合体は、目的に応じて選択されたビニル単量体を公知の方法で重合させて得ることができる。溶液重合、塊状重合、乳化重合、懸濁重合などのいずれであってもよい。溶液重合を採用する場合、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。
【００１８】
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。また、アルコールやメルカプタン系化合物などの連鎖移動剤も用いて良いが、耐候性の低下につながるため、用いないことが好ましい。
【００１９】
ビニル単量体を１５０〜３５０℃の温度で重合させて得られる重合体は、重量平均分子量が１０００〜７５００という低分子量であって耐候性の優れたものとなりやすいために好ましい。重合温度は１８０〜３２０℃がより好ましく、２００〜３００℃がさらに好ましい。バッチ重合、セミ連続重合、連続重合などのいずれも採用できるが、撹拌槽型反応器を使用する連続重合は、生産性が優れるために特に好ましい。このような高温連続重合は公知である（特表昭５７−５０２１７１号公報、特開昭５９−６２０７号公報、特開昭６０−５１１９９２号公報）。
【００２０】
本発明に使用される加水分解性シリル基を有するビニル重合体は、ガラス転移温度が１０℃以下であることが好ましく、０℃以下であることがより好ましく、−１０℃以下であることがさらに好ましい。ガラス転移温度が１０℃より高いと、低温における作業性が悪くなる場合がある。ガラス転移温度の下限は特にないが、通常得られる重合体のガラス転移温度の下限は−７０℃程度である。
【００２１】
本発明のシーリング材組成物は、上記シーリング基材１００質量部および上記加水分解性シリル基を有するビニル重合体１〜１００質量部を含有することを特徴とするものである。加水分解性シリル基を有するビニル重合体の使用量は、５〜７０質量部が好ましい。１質量部よりも少ないと、十分な可塑化効果が得られない。また、１００質量部よりも多いとシーリング材の表面上にブリードがおき、汚染性が悪くなる。
【００２２】
本発明のシーリング材組成物は、通常シーリング材に配合される体質顔料、着色顔料、光安定剤、紫外線吸収剤、流動性調整剤、硬化剤、硬化触媒などが必要に応じて添加されたものであってもよい。また、本発明において可塑剤として機能する加水分解性シリル基を有するビニル重合体以外の可塑剤が添加されたものであってもよい。
以下、実施例を挙げて、具体的に説明する。
【００２３】
【実施例】
＜合成例１＞
電熱式ヒーターを備えた容量１０００ｍｌの加圧式攪拌槽型反応器を、温度を２００℃に保った。次いで、反応器の圧力を一定に保ちながら、アクリル酸エステル単量体としてアクリル酸ブチル（以下、ＢＡという。）を９８部加水分解性シリル基含有単量体としてγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン（以下、ＭＳｉという。）２部、重合開始剤としてジターシャリーブチルパーオキサイドを１部からなる単量体混合物を、一定の供給速度（８０ｇ／分、滞留時間：１２分）で原料タンクから反応器に連続供給を開始し、単量体混合物の供給量に相当する反応液を出口から連続的に抜き出した。反応開始直後に、一旦反応温度が低下した後、重合熱による温度上昇が認められたが、ヒータを制御することにより、反応温度２５０〜２５１℃を保持した。
単量体混合物の供給開始から温度が安定した時点を、反応液の採取開始点とし、これから２５分反応を継続した結果、２ｋｇの単量体混合液を供給し、１．９ｋｇの反応液を回収した。その後反応液を薄膜蒸発器に導入して、未反応モノマー等の揮発成分を分離して濃縮液を得た。ガスクロマトグラフ分析より、濃縮液中には未反応モノマーは存在していなかった。溶媒としてテトラヒドロフランを使用し、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（以下、ＧＰＣという。）で測定したポリスチレン換算の数平均分子量（以下、Ｍｎという。）は１６００、重量平均分子量（以下、Ｍｗという。）は３６００であった。また、重合体１分子あたりの加水分解性シリル基の数は０．１２であった。この共重合体を核磁気共鳴スペクトル（¹Ｈ−ＮＭＲ）により構造を調べた結果、構成単量体単位の割合はＢＡ：ＭＳｉ＝９８：２であることを確認した。反応により得た共重合体を「可塑剤１」という。
【００２４】
＜合成例２＞
攪拌機を備えた２Ｌ耐圧オートクレーブに、２−プロパノール（以下、ＩＰＡという。）を２００ｇ仕込んだ。次に脱気と窒素置換を３回繰り返した後減圧脱気し、２６０℃まで加熱した。昇温が完了した時点で、ＢＡ７５０ｇ、アクリル酸エチル（以下、ＥＡという。）１３０ｇ、ＭＳｉ１２０ｇ、ＩＰＡ２００ｇ、ジターシャリーブチルパーオキサイド１０ｇからなる混合液を一定の速度でオートクレーブ中に供給し、反応を開始した。２時間かけて添加、反応を行い、添加終了１０分後に３０℃まで冷却し、１３５０ｇの重合液を得た。
得られた重合液を減圧濃縮して溶剤を取り除いた。得られた共重合体のＧＰＣで測定したＭｎは１５００、Ｍｗは３５００であった。また、重合体１分子あたりの加水分解性シリル基の数は０．７２であった。この共重合体を¹Ｈ−ＮＭＲにより構造を調べた結果、ＢＡ：ＥＡ：ＭＳｉ＝７５：１３：１２であることを確認した。反応により得た共重合体を「可塑剤２」という。
【００２５】
＜合成例３〜６＞
条件を表１のように変更する以外は合成例１と同様に重合および処理を行い、共重合体を合成した。得られた重合体をそれぞれ可塑剤３〜６という。これらの分析結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
＜実施例１〜７、比較例１〜５＞
シーリング基材としては、変成シリコーン系シーリング基材としてＭＳポリマーＳ−２０３（鐘淵化学製）、アクリルウレタン系シーリング基材としてＡ−１、ポリウレタン系シーリング基材としてＵ−１を用いた。Ａ−１、Ｕ−１の組成と物性については表２に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
可塑剤としては、実施例では表１の可塑剤１〜４に示す１分子平均０．０５個以上２個未満の加水分解性シリル基を有するビニル重合体を用いた。比較例では、ジオクチルフタレート（以下、ＤＯＰという。）、表１の可塑剤５に示す加水分解性シリル基を含有しないビニル重合体、表１の可塑剤６に示す１分子平均２個以上の加水分解性シリル基を有するビニル重合体を用いた。実施例１〜７および比較例１〜５のシーリング材組成物の配合を表３に示す。
【００３０】
【表３】

【００３１】
アルミ板の上に厚さ１２ｍｍのスレート板を幅１０ｍｍの間隔をあけて並べ、その隙間（幅１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ１２ｍｍ）に実施例および比較例のシーリング材組成物を充填した。２週間常温養生した後、シーリング材およびスレートにエマルジョン塗料（日本ペイント「タイルラック水性トップ（白）」）を上塗りした。これを１週間常温で養生した後、６０℃で２週間の加熱養生を行った。
養生後、汚染粉（試験用ダスト８種：黄色酸化鉄：試験用ダスト３種＝２４：７１：５（質量比））をシーリング材上に振りまき、１０分後にエアーブロー（０．１Ｍｐａ）を行った。汚染粉の振りまき前後で、色差を調べた。
また、これとは別に各シーリング材組成物について厚さ２ｍｍでシートを作製し、室温養生１週間の後１号ダンベルを打ち抜き、５０ｍｍ／分で引張試験を行い、伸度を調べた。さらに、シートの一部でサンシャインウェザオメーターで耐候性試験を行い、１０００時間後、２０００時間後の外観を調べた。耐候性試験結果において、○はクラックがなく、△は僅かにクラックがあり、×はクラックが多数あったことを意味する。これらの結果を表４に示す。
【００３２】
【表４】

【００３３】
＜合成例７＞
ＢＡ９４ｇ、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン２ｇ、アゾビスイソブチロニトリル５ｇを混合し、十分窒素置換した反応容器に３０ｇ仕込み８０℃で３０分間反応させた。次いで残りの溶液７１ｇを３時間かけて滴下し、更に３０分反応させた後、反応液を回収し、高粘度・無色透明の重合体（可塑剤７という。）を９８．５ｇ得た。ＧＰＣにより測定した重量平均分子量は８２０００、数平均分子量は５３００であった。重合体分子当たりのシリル基数は０．４であった。
【００３４】
＜比較例６＞
可塑剤１の代わりに可塑剤７を使用する以外は実施例１と同様にシーリング材組成物を製造し、評価した。汚染前後色差は２．７、耐候性は○であり良好であったが、引張伸度は１５０％と小さいものであった。
【００３５】
【発明の効果】
耐候性、耐汚染性が優れ、伸び率（引張伸度）が大きいシーリング材組成物が得られた。建築用シーリング材として好適に使用できるものである。

Claims

シーリング基材１００質量部、および重量平均分子量が１０００〜７５００であり、加水分解性シリル基を有するビニル単量体およびその他のビニル単量体を共重合したものであって１分子平均０．１２個以上２個未満の加水分解性シリル基を有するビニル重合体１〜１００質量部、を含有するシーリング材組成物。
ビニル重合体が、加水分解性シリル基を有するアクリルまたはメタクリル単量体およびその他のビニル単量体を１５０〜３５０度の温度で共重合させて得られるものである請求項１に記載のシーリング材組成物。
ビニル重合体が、重量平均分子量が１０００〜７５００であり、アルコキシシリル基含有（メタ）アクリル酸エステル単量体単位、並びにアクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシルおよびアクリル酸メトキシエチルから選択した１以上の単量体単位を有するものであって、１分子平均０．１２個以上１個未満の加水分解性シリル基を有するものである請求項１または２に記載のシーリング材組成物。
シーリング基材が変成シリコーン系シーリング基材、アクリルウレタン系シーリング基材、ポリウレタン系シーリング基材から選択されたものである請求項１〜３のいずれかに記載のシーリング材組成物。