JP6170383B2 - タイル接着材 - Google Patents

Description

本発明は、変形追従性と施工性に優れたポリマーセメント系弾性タイル接着材に関する。

近年、集合住宅の外壁、エントランス部の内壁、床、室内の床等にタイルが施工されることが多く、その場合の張付け材としては施工が容易であることから変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などが使用されることが増えてきている。タイルを外壁に使用する場合には、躯体コンクリートの含水率が高い場合には良好な付着力が得られ難いという課題がある。

一般に外壁にタイルを張り付ける場合は、剥落の危険を考慮して付着強度の高いセメントモルタルを用いて張り付けている。その場合、施工費用を低廉化するため、躯体コンクリートに直接セメントモルタルで張り付ける直張り工法を採用する事例が増加してきた。直張り工法は、施工管理が難しく、施工面積が大きい現場では、躯体コンクリートとの付着力を施工箇所全体に安定的に出すことが困難である。そのため、水溶性高分子エマルジョンや再乳化形粉末樹脂を使用することにより躯体コンクリートとの付着力の向上と安定性を図る技術が報告されている（特許文献１）。また、非イオン性水溶性セルロースエーテルと水に溶けてマイナス電荷を持つポリアクリル化合物を混和し、タイルを張り付けた後ダレにくいタイル接着材が考案されている（特許文献２）。その他、非イオン性水溶性セルロースエーテルとセメントに対し凝集効果を示す凝集性水溶性高分子を混和することでタイルを施工後ダレにくいタイル接着材が考案されている（特許文献３）。また、モルタル硬化後の乾燥収縮や膨張等に追従させるためガラス転移温度が−５０〜１０ ℃ のセメント混和用ポリマーと繊維長２〜１０ｍｍの短繊維を混和したタイル接着材が考案されている（特許文献４）。

特開平１０−２９９２２０号公報 特開平９−２５５３９５号公報 特開平１０−１７３５３号公報 特開２００４−１８９５６９号公報

しかしながら、軽量骨材とポリマーの併用や非イオン性水溶性セルロースエーテル、ガラス転移温度が−５０〜１０℃のセメント混和用ポリマーを混和して施工性の改善とタイルの熱膨張と収縮に追従させようとしてもその機能には限界があった。セルロースエーテルを使用したタイル接着材は施工性を改善したが、変形追従性は改善されていないため、近年頻発する地震による変形には追従できない恐れがある。軽量骨材を使用したタイル接着材は、従来から使用されてきたセメント、普通細骨材、粉末樹脂を使用したタイル接着材と骨材粒度、骨材粒径、比重が違い、タイルの裏足に十分充填されない恐れがあり、タイルとタイル接着材の界面で破断する恐れがある。
従って、本発明の課題は、タイルの熱膨張と収縮だけでなく、地震による変形にも追従し、長期間安定して高い付着強度を有し、かつコテ作業性、タイルとの接着性等の施工性も良好なタイル接着材を提供することにある。

そこで本発明者は、タイル接着材について種々検討した結果、普通細骨材と軽量細骨材の量、又は骨材中の軽量細骨材の質量比、ポリマーと耐アルカリ性繊維の質量比をある一定の範囲で調整することにより、コテ作業性とタイルとの密着性等の施工性を向上し、さらにタイルの熱膨張と収縮に追従し、さらに地震による変形にも追従し長期間安定して高い付着強度を発現するタイル接着材が得られることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔３〕を提供するものである。

〔１〕（Ａ）セメント１００質量部に対し、（Ｂ１）粒径０．０９〜２．０ｍｍの軽量細骨材と（Ｂ２）普通細骨材９２〜１６０質量部とからなる（Ｂ）細骨材を９７〜１６１質量部、（Ｃ）硫酸塩を０．１０〜２．５３質量部、（Ｄ）再乳化形粉末樹脂及びポリマーディスパージョンから選ばれるポリマーを固形分換算で０．０４〜６．０質量部、（Ｅ）繊維長１３〜２５ｍｍの耐アルカリ性繊維を０．３〜１．９質量部含有し、（Ｂ）細骨材中の（Ｂ１）軽量細骨材の質量比（（Ｂ１）／（Ｂ１）＋（Ｂ２））が０．００２〜０．０３７であり、（Ｄ）ポリマーと（Ｅ）耐アルカリ性繊維の質量比（Ｄ／Ｅ）が０．０２１〜２０．０であるタイル接着材。
〔２〕（Ａ）セメント１００質量部に対し、（Ｇ）ポゾラン物質を５〜１１質量部含有する〔１〕記載のタイル接着材。
〔３〕（Ｆ）保水剤を含有し、（Ｆ）保水剤と（Ｄ）再乳化形粉末樹脂及びポリマーディスパージョンから選ばれるポリマーとの質量比（Ｆ／Ｄ）が０．０６〜１５．００である〔１〕又は〔２〕記載のタイル接着材。

本発明によりコテ作業性、タイルとの密着性等の施工性に優れ、さらに変形追従にも優れ、長期間安定的に高い付着強度を発現するタイル接着材を提供できる。

曲げタフネス試験における一次曲げ強さ及び二次曲げ強さの評価方法を示す図である。 熱冷繰り返しによる付着強さ試験方法におけるタイルの張り付け状態を示す図である。 コテ作業性及びタイルとの密着性の評価試験におけるタイルの張り付け状態を示す図である。

本発明のタイル接着材は、硬化成分としてセメントを含有する。本発明の（Ａ）セメントとしては、市販のポルトランドセメントが使用可能である。例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどが使用できる。その他、高炉セメント、シリカセメント等の混合セメント、白色セメント、アルミナセメント、ジェットセメント等の特殊セメントも使用可能である。

本発明のタイル接着材は、（Ｂ）細骨材を含有し、その細骨材は（Ｂ１）粒径０．０９〜２．０ｍｍの軽量骨材と（Ｂ２）普通細骨材とからなる。
本発明に用いられる（Ｂ１）軽量細骨材としては、有機材質の軽量細骨材、特に断熱性及び防変性を付与するうえで、気孔率の高い軽量細骨材が好ましい。例えば気孔率４０〜９０％の軽量細骨材が好ましく、さらに気孔率５０〜９０％の軽量骨材がより好ましい。具体例としては、エチレン酢酸ビニル共重合体発泡体が挙げられる。軽量細骨材の粒径は、施工性及び強度の点から０．０９〜２．０ｍｍが好ましく、さらに０．１５〜２．０ｍｍが好ましい。なお、本発明において施工性には、通常の流動性に加えて、ポットライフ（左官工法で塗り付け可能な時間）及びオープンタイム（接着材が接着性を有している時間）が十分であることが含まれる。

（Ｂ１）軽量細骨材の配合量は、タイル接着材のヤング率が大きくなり、曲げじん性、変形追従性が低下するのを防ぐ点及び施工性と強度を確保する点から、（Ａ）セメント１００質量部に対し０．３〜３．６質量部が好ましく、０．４〜２．４質量部がより好ましい。

（Ｂ２）普通細骨材としては、珪砂、寒水石、石灰砂、川砂、陸砂、砕砂等が挙げられ、その粒径は１．２〜０．０４５ｍｍが好ましい。粗粒率は、１．４〜１．９が好ましい。（Ｂ２）普通細骨材の配合量は、（Ａ）セメント１００質量部に対し９２〜１６０質量部が好ましく、９４〜１６０質量部がより好ましく、１００〜１６０質量部がさらに好ましく、１００〜１１３質量部がさらに好ましい。９２質量部未満では、強度が低下し混和した効果がない。１６０質量部を超えるとタイル接着材のヤング率が大きくなり、曲げじん性、変形追従性が低下する。

（Ｂ）細骨材（軽量細骨材及び普通細骨材）の合計含有量は、（Ａ）セメント１００質量部に対し、９５〜１６１質量部が好ましく、９７〜１６１質量部がより好ましく、１００〜１６１質量部がさらに好ましく、１００〜１２０質量部がさらに好ましい。（Ｂ）細骨材が９７質量部未満では、強度が低下し混和した効果がない。１６１質量部を超えるとタイル接着材のヤング率が大きくなり、曲げじん性、変形追従性が低下する。

（Ｂ１）軽量細骨材と（Ｂ）細骨材の質量比（Ｂ１／（Ｂ１＋Ｂ２））で０．００２〜０．０３７である。当該質量比（Ｂ１／（Ｂ１＋Ｂ２））が０．００２未満では、タイル接着材のヤング率が大きくなり、曲げじん性、変形追従性が低下する。質量比（Ｂ１／（Ｂ１＋Ｂ２））が０．０３７を超えると、施工性が低下するとともに強度も低下する。この質量比は、０．００３〜０．０３がより好ましく、０．００５〜０．０２がさらに好ましい。

（Ｃ）硫酸塩としては、二水石膏、II型無水石膏、硫酸マグネシウム等アルカリ土類金属硫酸塩が凝結調整剤として使用可能である。これらを２種以上併用することも可能であるが、１種のみの使用で十分である。

（Ｃ）硫酸塩の配合量は、（Ａ）セメント１００質量部に対し０．１０〜２．５３質量部が好ましく、０．１６〜２．４０質量部がより好ましく、０．２０〜２．４０質量部がさらに好ましい。０．１０未満では混和した効果が得られず、２．５３質量部を超えると施工性が低下するとともに付着強さが低下する。

（Ｄ）ポリマーとしては、再乳化形粉末樹脂、ポリマーディスパージョンが使用可能である。再乳化形粉末樹脂としては、ＪＩＳ Ａ ６２０３に規定されたものを使用でき、ポリマーディスパージョンとしては、同じくＪＩＳ Ａ ６２０３に規定されたものを使用することができる。すなわち、前記再乳化形粉末樹脂としては、エチレン酢酸ビニル、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニル／アクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステルなどを主成分とする粉末状の樹脂を使用することができる。また、再乳化形粉末樹脂の製造方法は限定されることなく、粉末化方法やブロッキング防止法などのいずれの製法によって製造してもよい。また、前記ポリマーディスパージョンとしては、エチレン酢酸ビニル、ポリアクリル酸エステル、又はスチレンブタジエンなどを主成分とする樹脂を使用することができる。

（Ｄ）ポリマーの配合量は、（Ａ）セメント１００質量部に対し固形分換算で０．０４〜６．０質量 部が好ましく、０．０４〜５．０質量部がより好ましく、１．０〜４．０質量部がさらに好ましい。０．０４質量部未満では、躯体コンクリートと タイルへの付着力が低下し、さらに変形追従性も低下する。６．０質量部を超えるとタイルを張り付け る際、ずれが発生し、施工性が低下する。

本発明に使用できる（Ｅ）耐アルカリ繊維は、タイル接着材としてタイルとの密着性と曲げ強度を低下させないように、繊維長１３〜２５ｍｍが好ましい。市販の繊維には短繊維と収束型があるがどちらも使用可能である。耐アルカリ性を有すればモルタルに混和可能な有機繊維、ガラス繊維とも使用可能であり、併用することも可能である。有機繊維としては、カーボン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリル等が使用可能であり、ガラス繊維は耐アルカリ性を有するガラス繊維が使用可能である。

タイルとの密着性、曲げ強度、コテ作業性を同時に向上させるためには、ダレ防止、コテ作業性の向上に有用な繊維長が１３〜２５ｍｍの繊維を使用することが効果的である。繊維長が１３ｍｍ未満では、ダレ防止、コテ作業性の向上には有用であるが、モルタル破断時にモルタルとの付着性が失われる恐れがある。２５ｍｍを超えると曲げ強度は向上するがコテ作業性は低下する。耐アルカリ繊維の使用量は、（Ａ）セメント１００質量部に対し０．３〜１．９質量部が好ましく、０．４〜１．４質量部がより好ましく、０．４〜１．２質量部がさらに好ましい。０．３質量部未満では混和した効果がなく、１．９質量部を超えるとコテ作業性が低下し混和した効果が失われる。

本発明のタイル接着材の（Ｄ）ポリマーと（Ｅ）耐アルカリ性繊維の質量比（Ｄ／Ｅ）を０．０２１〜２０．０に調整することにより曲げタフネス、タイルとの密着性、曲げ強度を向上させることが可能である。０．０２９〜１６．７がより好ましく、０．０３０〜１３．３がさらに好ましい。

本発明のタイル接着材においては、さらに（Ｆ）保水剤を含有するのが好ましい。（Ｆ）保水剤としてはセルロース誘導体が好ましい。（Ｆ）保水剤に使用するセルロース誘導体としては、水に溶解するものであればいずれのものでも良く、例えばメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、セルロース硫酸エステル等の水溶性セルロース誘導体が挙げられる。これらの中でもメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースが好ましい。

（Ｆ）保水剤の配合量は、ドライアウト防止、施工性及び凝結遅延防止の点から、（Ａ）セメント１００質量部に対し０．３０〜０．５４質量部が好ましく、０．３１〜０．５４質量部がより好ましい。

本発明においては、（Ｆ）保水剤と（Ｄ）ポリマーをタイル接着材に混和することにより保水性及び躯体コンクリートとタイルへの付着力を向上させることが可能である。しかし、粘性が増すため施工性は低下する。（Ｆ）保水剤と（Ｄ）ポリマーの配合比を質量比（Ｆ／Ｄ）で０．０６〜１５．００に調整することによりタイル接着材のコテ塗り作業性を向上しタイルのずれを防止することが可能である。

その他本発明のタイル接着材には（Ｇ）ポゾラン物質が混和することができる例えばＪＩＳＡ６２０１に規定するフライアッシュあるいは分級して最大粒径２０μｍにしたフライアッシュ、ブレーン比表面積１００００ｃｍ²／ｇ以上のメタカオリンなどである。配合量は、（Ａ）セメント１００質量部に対し５〜１１質量部が好ましい。

本発明のタイル接着材の製造方法は、特に限定されるものではなく、一般的なセメントモルタルやセメントペーストと概ね同様な方法で製造することができる。例えば、市販のモルタルミキサーに配合材料を投入し、適宜練り混ぜるだけで容易に得ることができる。

本発明のタイル接着材を練り混ぜる際の水量は（Ａ）セメント１００質量部に対し４４〜５８質量部が好ましく、より好ましくは４５〜５６質量部であり、さらに好ましくは４７〜５２質量部である。

また、本発明のタイル接着材の施工は、従来から行われているコテ塗りによる左官工法で例えば床面や壁面の何れにも施工することができる。本発明のタイル接着材施工後にタイルを張り付けることにより、躯体コンクリートへのタイル張りができる。

次に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。

実施例１〜１６及び比較例１〜１２
表１記載の材料を用い、表１２〜表１６記載のタイル接着材を製造した。

得られたタイル接着材を用いて、以下の各種性状を評価した。

＜フレッシュ性状の確認＞
１−１．フロー試験
２０℃の試験室でＪＩＳＲ５２０１により測定した。
１−２．単位容積質量の測定
２０℃の試験室で５００ｍｌステンレス製容器を用い、ＪＩＳＡ１１７１により測定した。
１−３．保水試験
２０℃の試験室で公共建築協会規格に従い、５Ａのろ紙を用い６０分後の保水率を測定した。
１−４．評価方法
フレッシュ性状の評価は、表２に評価項目と評価基準を示し、表３に評価方法を示す。

＜硬化性状の確認＞
２−１．曲げ・圧縮強さ試験
公共建築協会規格に従い、温度２０℃湿度６０％の実験室で作製した４×４×１６ｃｍの供試体を用い、ＪＩＳＲ５２０１に従い、曲げ強さを測定した。尚、供試体は、温度２０℃湿度８０％に保った養生槽で４８時問湿空養生を行った後、所定材齢まで温度２０℃湿度６０％の試験室で養生を行った。曲げ強さ試験は、材齢２８日で実施した。圧縮強さ試験は、曲げ強さ試験の終了した供試体を用いn=６で実施した。試験結果は、それぞれ平均値とした。曲げ・圧縮強さの評価は、表４に評価方法を示す。

２−２．曲げタフネス試験
前記と同様の方法で作製した材齢２８日の供試体を用い、たわみ量０．５ｍｍ／ｍｉｎ一定で中央集中載荷により試験を行った。一次曲げ強さと二次曲げ強さは、図１のように測定した。一次曲げ強さは、試験開始から最大曲げ応力を測定し、（１）式により算出した。二次曲げ強さは、最大曲げ応力発現後から最大変曲点時の曲げ応力とした。二次曲げ強さは、（２）式により算出した。曲げタフネス試験の評価項目を表５に示す。

２−３．付着強さ試験
タイル業協会規格に従い、温度２０℃、湿度６０％の実験室で３００×３００×６０ｍｍのコンクリート平板にタイル接着材を４ｍｍ厚さで塗り付け、４５×４５ｍｍタイルを張り付けた。所定材齢まで温度２０℃、湿度６０％の実験室で養生し、材齢１４日で付着強さを測定した。付着強さの評価方法を表６に示す。

２−４．熱冷繰り返しによる付着強さ
日本建築仕上学会規格Ｍ−１０１セメントモルタル塗り用吸水調整材の試験方法により温度２０℃、湿度６０％の実験室で３００×３００×６０ｍｍのコンクリート平板にタイル接着材を５ｍｍ厚さで塗り付け、図２のように、小口タイルを張り付けた。材齢１０日でシリコンシーリング材でタイル張付け面以外の５面をシールし、材齢１４日で試験を開始した。試験は３００サイクル実施し、その後付着強さを測定した。
３００サイクル後の付着強さの評価方法を表７に示す。

２−５．硬化性状の評価方法
硬化性状の評価方法を表８に示す。

＜施工性の確認＞
コテ作業性及びタイルとの密着性の評価試験
２０℃の試験室で４５０×９００×６０ｍｍコンクリート版に４ｍｍ厚さで４００×４５０ｍｍの範囲に金ゴテでタイル接着材を塗り付け、コテ作業性の評価を行った。その後、図３のように、３００×３００ｍｍの紙シートに張り付けられた４５二丁掛けタイル１２枚をユニット張り工法でシート1枚張り付けた。５分後に剥がしタイル裏面へのタイル接着材の付着状況を確認した。評価方法を表９に示し評価基準を表１０に示す。

＜総合評価＞
本発明のタイル接着材の評価は、フレッシュ性状、硬化性状、施工性を総合的に評価する。総合評価方法を表１１に示す。

得られた結果を表１２〜表１６に示す。

表１２〜表１６から明らかなように、本発明のタイル接着材は、長期的に優れた曲げタフネスを有し、優れた変形対従性を有するとともに、熱冷繰り返し後も優れた接着性を有していた。また、コテ作業性及び施工時のタイルとの密着性も良好であった。
一方、軽量骨材及び普通細骨材の含有量及び比率や各成分の含有量が本発明の範囲外のタイル接着材は、変形追従性や施工性が十分でなかった。

Claims (3)

1. （Ａ）セメント１００質量部に対し、（Ｂ１）粒径０．０９〜２．０ｍｍの軽量細骨材と（Ｂ２）普通細骨材９２〜１６０質量部とからなる（Ｂ）細骨材を９７〜１６１質量部、（Ｃ）硫酸塩を０．１０〜２．５３質量部、（Ｄ）再乳化形粉末樹脂及びポリマーディスパージョンから選ばれるポリマーを固形分換算で０．０４〜６．０質量部、（Ｅ）繊維長１３〜２５ｍｍの耐アルカリ性繊維を０．３〜１．９質量部含有し、（Ｂ）細骨材中の（Ｂ１）軽量細骨材の質量比（（Ｂ１）／（Ｂ１）＋（Ｂ２））が０．００２〜０．０３７であり、（Ｄ）ポリマーと（Ｅ）耐アルカリ性繊維の質量比（Ｄ／Ｅ）が０．０２１〜２０．０であるタイル接着材。
2. （Ａ）セメント１００質量部に対し、（Ｇ）ポゾラン物質を５〜１１質量部含有する請求項１記載のタイル接着材。
3. （Ｆ）保水剤を含有し、（Ｆ）保水剤と（Ｄ）再乳化形粉末樹脂及びポリマーディスパージョンから選ばれるポリマーとの質量比（Ｆ／Ｄ）が０．０６〜１５．００である請求項１又は２記載のタイル接着材。