JP6491463B2 - 常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物および常温硬化型ポリウレタン塗膜材の施工方法 - Google Patents
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Description
強度形および高伸長形)の両規格に適合可能(以下、JIS適合材という)な、手塗り塗
工に適する常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物、およびこれを用いた常温硬化型ポリウレタン塗膜材の施工方法を提供することである。
a)前記トリレンジイソシアネートと反応させるポリオールの主成分であるポリオキシアルキレンポリオールは、一般式(I)
(式中、R1、R2、は水素原子または直鎖もしくは分枝のアルキル基(炭素数1〜3)を表し、R1、R2、は相互に異なっており、nは正の整数を表し、pは0または正の整数を表す)で示されるポリオールから選択される一種または二種以上で、その数平均分子量は700〜4000のポリオールであって、
b)前記トリレンジイソシアネート中の2,4−トリレンジイソシアネート含有量を80質量%以上とし、
c)前記硬化剤中の芳香族ポリアミン架橋剤の主成分はジエチルトルエンジアミンであり、
d)前記硬化剤中の可塑剤の使用量は、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して30〜110質量部とし、
e)前記主剤と前記硬化剤とを施工現場で混合する際に、主剤中のプレポリマーのイソシアネート基(NCO基)と硬化剤中の芳香族ポリアミンのアミノ基(NH2基)との当量比(NCO基/NH2基)が1.0〜2.8となる、手塗り塗工に適する常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物を提供する。
た前記ポリウレタン塗膜材はJIS K 6253に準じて評価し、その硬さ(硬度A)
が35〜90である、常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物でもある。
a)前記トリレンジイソシアネートと反応させるポリオールの主成分であるポリオキシアルキレンポリオールは、一般式(II)
b)前記トリレンジイソシアネート中の2,4−トリレンジイソシアネート含有量を80質量%以上とし、
c)前記硬化剤中の芳香族ポリアミン架橋剤の主成分はジエチルトルエンジアミンであり、
d)前記硬化剤中の可塑剤の使用量は、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して30〜110質量部とし、
e)前記主剤中のプレポリマーのイソシアネート基(NCO基)と前記硬化剤中の芳香族ポリアミンのアミノ基(NH2基)との当量比(NCO基/NH2基)が1.0〜2.8となるように施工現場で混合し、手塗り塗工して、硬化せしめる、手塗り塗工に適する常温硬化型ポリウレタン塗膜材の施工方法を提供する。
な、手塗り塗工に適した常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物、およびこれを用いた常
温硬化型ポリウレタン塗膜材の施工方法を提供することができる。すなわち、該ポリウレタン塗膜材用組成物は、手塗り塗工に適しているので、高価なスプレー装置を用意する必要がなく、塗工作業の際にミストの飛散などによる作業環境汚染等の問題を生じる恐れもない。
本発明の実施形態に係る主剤と硬化剤との混合直後の未硬化液状物が、施工時のレベリングを保持できる程度の粘度を有するために、主剤の23℃における粘度は3000〜25000mPa・sであることが好ましく、4000〜20000mPa・sであることがより好ましく、5000〜15000mPa・sであることが更に好ましい。
PTG−650:ポリテトラメチレンエーテルグリコール、分子量650
(商品名“PTG−650SN”、保土谷化学工業社製)
PTG−850:ポリテトラメチレンエーテルグリコール、分子量850
(商品名“PTG−850SN”、保土谷化学工業社製)
PTG−1000:ポリテトラメチレンエーテルグリコール、分子量1000
(商品名“PTG−1000SN”、保土谷化学工業社製)
PTG−2000:ポリテトラメチレンエーテルグリコール、分子量2000
(商品名“PTG−2000SN”、保土谷化学工業社製)
PTG−L1000:THF/メチル基置換THF共重合体、分子量1000
(商品名“PTG−L1000”、保土谷化学工業社製)
PTG−L2000:THF/メチル基置換THF共重合体、分子量2000
(商品名“PTG−L2000”、保土谷化学工業社製)
PTG−L3000:THF/メチル基置換THF共重合体、分子量3000
(商品名“PTG−L3000”、保土谷化学工業社製)
T−80:トリレンジイソシアネート、2,4/2,6異性体比=80/20
(商品名“コロネートT−80”、日本ポリウレタン工業社製)
T−100:トリレンジイソシアネート、2,4/2,6異性体比=100/0
(商品名“コロネートT−100”、日本ポリウレタン工業社製)
DETDA:ジエチルトルエンジアミン
(商品名“エタキュア100”、アルベマール・コーポレーション社製)
可塑剤:フタル酸ジオクチル(大八化学工業所製)
有機溶剤:NSソルベント(イソパラフィン系炭化水素、保土谷バンデックス建材社製)
無機充填材:炭酸カルシウム(丸尾カルシウム社製)
粘度は、JIS K 7301:1995の「熱硬化性ウレタンエラストマー用トリレンジイソシアネート型プレポリマー試験方法 6.2粘度」に準じて、回転粘度計(東機産業(株)BH II形)を用い23℃で測定した。
主剤と硬化剤とを混合した後ガラス板上に流延し、流延後16時間経過時点での塗膜の硬化状態を手で触わることにより歩行性を評価した。歩行性が特に良好なものを++、良好なものを+、やや不良なものを±、不良なものを−とした。
主剤と硬化剤とを混合した後、混合液の23℃での粘度が10万mPa・sに達するまでの時間(分)を、支障なく塗工できる時間(可使時間)とした。
塗工後、23℃で7日経過後にJIS A 6021:2011(建築用塗膜防水材、高強度形および高伸長形)に準じて硬化塗膜の物性を評価した。本実施例及び比較例に記載する基礎物性の主な試験項目は、破断時の引張強さ(TB)、破断時の伸び率(EB)、抗張積、つかみ間の伸び率、および引裂強さ(TT)である。それらの規格値は下記の通りで、示されている温度は試験時温度である。なお、本JIS A 6021:2011においては、硬さに関する試験項目とその規格値は特に定められていないので、下記のJIS K 6253に規定する方法により評価する。また100%モジュラスに関しても同様に、本JIS A 6021には定められていない。
および6.0以上/60℃、
・破断時の伸び率(EB、単位;%): 450以上/23℃、
・抗張積(単位;N/mm):700以上/23℃、
・つかみ間の伸び率(単位:%):250以上/−20℃、
・引裂強さ(TT、単位;N/mm):30以上/23℃、
・硬さ(JIS K 6253に規定するデュロメータによる。硬度A):35〜90、
・引張強さ比(単位:%):80以上/23℃、
2リットルのガラスコルベンに、配合表に従い所定量のポリオール(PTG、またはPTG−L)を仕込み、95℃〜105℃で1時間減圧脱水を実施する。液温を40℃以下まで冷却後、窒素気流下で所定の当量比(NCO基/OH基)に従ってTDIを徐々に加え、60℃〜80℃で2〜4時間加熱撹拌して反応を完結させる。室温まで冷却して、主剤(イソシアネート基末端プレポリマー)を調製する。
2リットルの円筒形開放容器(SUS製)に、実施例および比較例に記載する配合表に従い所定量のDETDA、可塑剤、無機充填材を仕込み、室温でディゾルバーを用いて30分間撹拌し、それぞれの硬化剤を調製する。
所定温度に調整した恒温槽に、上記の条件で調製した各イソシアネート基末端プレポリマー(NCO基/OH基=2.0で反応)を96時間(4日間)放置し、TDIプレポリマーの性状を観察した。結果を表1に示す。
なお、実施例1−1のPTG−L1000&TDI(T−100)とは、PTG−L1000のTDI(T−100)プレポリマーの略称であり、以下同様に表1の名称に略す。
表2に示す組成の主剤および硬化剤を以下の手順に従って調製した。
まず、2リットルのガラスコルベンに、PTG−L2000を851.7g仕込み、95℃〜105℃で1時間減圧脱水を行った。液温を40℃以下まで冷却し、窒素雰囲気下で当量比(NCO基/OH基は2.0)に従って2,4−異性体/2,6−異性体質量比が100/0のTDIを148.3gを徐々に加え、70〜75℃で1〜2時間加熱撹拌し反応を完結させて、NCO基含有率3.5質量%の主剤(粘度:20,200mPa・s/23℃)1000gが得られた。室温まで冷却し、必要により溶剤50.0g(主剤に対して5.0質量%)を添加し調製した。
主剤/硬化剤の配合比を1/2に設定し主剤に対して有機溶剤5.0質量%添加した実施例2−1〜2−4、および配合比を1/1に設定した実施例2−5、また有機溶剤を添加していない実施例2−6の硬化塗膜の物性はいずれもJIS規格値を満足していた。すなわち、23℃で7日後の硬化塗膜の基礎物性および加熱処理後の物性は、ポリウレタン塗膜防水材のJIS(高強度形および高伸長形)の両規格に適合する性能を示した(JIS適合材)。
実施例2と同様に、表4に示す組成の主剤を調製した。
2リットルのガラスコルベンに、PTG−L1000を747.7g仕込み、95℃〜105℃で1時間減圧脱水を行った。液温を40℃以下まで冷却し、窒素雰囲気下で当量比(NCO基/OH基)2.0に従って2,4−異性体/2,6−異性体質量比が100/0のTDIを252.3gを徐々に加え、65〜70℃で1〜2時間加熱撹拌し反応を完結させて、NCO基含有率6.2質量%の主剤(粘度:12,000mPa・s/23℃)1000gが得られた。室温まで冷却し、必要により有機溶剤50.0g(主剤に対して5.0質量%)を添加し調製した。
主剤に対して有機溶剤5.0質量%添加した表4の実施例3−1〜3−5、また有機溶剤を添加していない実施例3−6、いずれも硬化塗膜の物性はJIS規格値を満足していた(JIS適合材)。
実施例2と同様に、表6に示す組成の主剤を調製した。
2リットルのガラスコルベンに、PTG−L3000を898.3g仕込み、95℃〜105℃で1時間減圧脱水を行った。液温を40℃以下まで冷却し、窒素雰囲気下で当量比(NCO基/OH基は2.0)に従って2,4−異性体/2,6−異性体質量比が100/0のTDIを101.7gを徐々に加え、75〜80℃で1〜2時間加熱撹拌し反応を完結させて、NCO基含有率2.5質量%の主剤1000gが得られた(粘度:42,000mPa・s/23℃)。室温まで冷却し、必要により溶剤50.0g(主剤に対して5.0質量%)を添加し調製した。
主剤/硬化剤の配合比を1/1.9〜1/1に設定した実施例4−1〜4−3は、いずれもJIS規格値を充分満足する性能を示した(JIS適合材)。
実施例2と同様に、表8に示す組成の主剤を調製した。
2リットルのガラスコルベンに、PTG−1000を739.7g仕込み、95℃〜105℃で1時間減圧脱水を行った。液温を40℃以下まで冷却し、窒素雰囲気下で当量比(NCO基/OH基は2.0)に従って2,4−異性体/2,6−異性体質量比が100/0のTDIを260.3gを徐々に加え、65〜70℃で1〜2時間加熱撹拌し反応を完結させて、NCO基含有率6.3質量%の主剤1000gが得られた(粘度:9,100mPa・s/23℃)。室温まで冷却し、必要により溶剤50.0g(主剤に対して5.0質量%)を添加し調製した。
塗膜物性値(実施例5−1〜5−5)は、いずれもJIS規格値を充分満足する性能を示した(JIS適合材)。
実施例2と同様に、表10に示す組成の主剤1000gを調製した。
また同様に、表10に示す組成の各硬化剤1000gを調製し、得られた主剤および硬化剤を用いて、可使時間、歩行性、硬化塗膜の物性(基礎および加熱処理後)等を評価した。
塗膜物性値(実施例6−1〜6−2)は、いずれもJIS規格値を充分満足する性能を示した(JIS適合材)。
前記した表1の実施例1−7の結果から、PTG−2000のTDIプレポリマーは、20℃の環境下では結晶化する。有用なポリアルキレンポリオールであるPTG−2000の性能を保持し、プレポリマーの結晶化温度を下げ液状での使用温度範囲を広げるために、PTG−2000と相溶性が高い共重合体のPTG−L2000とを混合(当量比で4対6)し、TDI(T−100)によるプレポリマー化を試みた。その組成を表12に示す。
また得られた上記混合プレポリマー(主剤)を下記の環境条件下で放置後、その性状を観察した(各所定温度で96時間放置)。結果を表14に示す。
また表13の結果より、二種混合プレポリマーを用いて得られた塗膜の物性は、PTG−2000のTDIプレポリマーの特性を損なうことなくJIS規格値を充分満足する性能を示した。また塗膜の歩行性等も良好で、本発明の塗膜材用主剤として充分使用が可能である(JIS適合材)。
主剤のイソシアネート成分である2,4−異性体/2,6―異性体含有率の異なるTDIを用いて、性状(可使時間、歩行性)および硬化塗膜の物性への効果を検討した。
表15に示す組成で主剤および硬化剤を調製し、得られた主剤および硬化剤を用いて実施例2と同様にして硬化塗膜を得た。なお実施例8−2および比較例8−1は、TDI中の2,4−異性体の含有量はそれぞれ90質量%、65質量%である。性状および硬化塗膜の物性を表16に示す。
しかし、比較例8−1の可使時間は13分と短く、また破断時の引張強さ(TB)/60℃試験ではJIS規格に不適合であった。
実施例2と同様に、表17に示す組成の主剤および硬化剤を調製した。得られた主剤および硬化剤を用いて、歩行性、硬化塗膜の物性(基礎および加熱処理後)等を評価した。
また、硬化塗膜の表面には可塑剤等の浮き(ブリード)が激しく認められた。
試験結果を表18に示す。
前記した特許文献3(例1)との対比試験を行った。
特許文献3の記載内容に従い、表19に示す組成(比較例10−1)の主剤および硬化剤を調製し、得られた主剤および硬化剤を用いて硬化塗膜の物性(基礎および加熱処理後)を評価した。また比較例10−2および10−3は、一般的な手塗り塗工を想定し主剤と硬化剤との配合比を1/1および1/2に調製した。得られた硬化塗膜の性状および物性を表20に示す。
また、比較例10−2および10−3の硬化塗膜の物性は、いずれも破断時の引張強さ(TB)/23および60℃、破断時の伸び率(EB)、抗張積、引裂強さ(TT)等は大幅に低下し、上記JIS規格には不適合であった。
本発明品と保土谷バンデックス社(HVC社)製品との対比試験を行なった。評価結果を表21に示す。
比較例11−1は、主に手塗り塗工による高強度タイプの床材製品である。
比較例11−2は、床材やピット向けのスプレータイプの床材製品である。
また、比較例11−3は汎用ウレタン塗膜防水材製品(主剤/硬化剤との配合比は1/2)である。
また比較例11−1では、JIS規格(高強度形)のつかみ間の伸び率(単位:%)/−20℃が不適合であった。JIS規格(高伸長形)では、上記比較例11−2と同様に[破断時の伸び率(EB、単位:%)、つかみ間の伸び率(単位:%)/−20℃、加熱処理後の破断時の伸び率(単位:%)]が不適合であった。
なお本発明では、「高強度形」および「高伸長形」の両規格に規定された数値のうち、高い方の数値を物性範囲として設定している。
Claims (7)
- トリレンジイソシアネートとポリオールとの反応によって得られるイソシアネート基末端プレポリマーを主成分とする主剤と、芳香族ポリアミン架橋剤および可塑剤を含有する硬化剤からなる、手塗り塗工に適する常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物において、
a)前記トリレンジイソシアネートと反応させるポリオールの主成分であるポリオキシアルキレンポリオールは、一般式(I)
(式中、R1、R2、は水素原子または直鎖もしくは分枝のアルキル基(炭素数1〜3)を表し、R1、R2、は相互に異なっており、nは正の整数を表し、pは0または正の整数を表す)で示されるポリオールから選択される一種または二種以上で、その数平均分子量は1000〜4000のポリオールであって、
b)前記トリレンジイソシアネート中の2,4−トリレンジイソシアネート含有量を80質量%以上とし、
c)前記硬化剤中の芳香族ポリアミン架橋剤の主成分はジエチルトルエンジアミンであり、
d)前記硬化剤中の可塑剤の使用量は、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して30〜110質量部とし、
e)前記主剤と前記硬化剤とを施工現場で混合する際に、主剤中のプレポリマーのイソシアネート基(NCO基)と硬化剤中の芳香族ポリアミンのアミノ基(NH2基)との当量比(NCO基/NH2基)が1.0〜2.8となることを特徴とする、手塗り塗工に適する常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物。 - 前記ポリオキシアルキレンポリオールは上記一般式(I)で示される、nが正の整数でpが0である、テトラヒドロフランが開環重合反応により生成するポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTG)、および/または、nおよびpが正の整数、R1、R2のうちどちらか一方がメチル基、他は水素原子を有する、テトラヒドロフランとメチルテトラヒドロフランとのランダム共重合体(PTG−L)であることを特徴とする、請求項1に記載の常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物。
- 前記常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物を混合し、手塗り塗工し、常温で硬化せしめた前記ポリウレタン塗膜材はJIS K 6253に準じて評価し、その硬さ(硬度A)が35〜90であることを特徴とする、請求項1または2に記載の常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物。
- 前記常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物を混合し、手塗り塗工し、常温で硬化せしめた前記ポリウレタン塗膜材はJIS A 6021に準じて評価し、ウレタンゴム系高伸長形および高強度形の両規格値に適合することを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の常温硬化型ポリウレタン塗膜材用組成物。
- トリレンジイソシアネートとポリオールとの反応によって得られるイソシアネート基末端プレポリマーを主成分とする主剤と、芳香族ポリアミン架橋剤および可塑剤を含有する硬化剤とを混合し、手塗り塗工して、常温で硬化せしめるポリウレタン塗膜材の施工方法において、
a)前記トリレンジイソシアネートと反応させるポリオールの主成分であるポリオキシアルキレンポリオールは、一般式(II)
(式中、R1、R2、は水素原子または直鎖もしくは分枝のアルキル基(炭素数1〜3)を表し、R1、R2、は相互に異なっており、nは正の整数を表し、pは0または正の整数を表す)で示されるポリオールから選択される一種または二種以上で、その数平均分子量は1000〜4000のポリオールであって、
b)前記トリレンジイソシアネート中の2,4−トリレンジイソシアネート含有量を80質量%以上とし、
c)前記硬化剤中の芳香族ポリアミン架橋剤の主成分はジエチルトルエンジアミンであり、
d)前記硬化剤中の可塑剤の使用量は、イソシアネート基末端プレポリマー100質量部に対して30〜110質量部とし、
e)前記主剤中のプレポリマーのイソシアネート基(NCO基)と前記硬化剤中の芳香族ポリアミンのアミノ基(NH2基)との当量比(NCO基/NH2基)が1.0〜2.8となるように施工現場で混合し、手塗り塗工して、硬化せしめることを特徴とする、手塗り塗工に適する常温硬化型ポリウレタン塗膜材の施工方法。 - 前記ポリオキシアルキレンポリオールは上記一般式(II)で示される、nが正の整数でpが0である、テトラヒドロフランが開環重合反応により生成するポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTG)、および/または、nおよびpが正の整数、R1、R2のうちどちらか一方がメチル基、他は水素原子を有する、テトラヒドロフランとメチルテトラヒドロフランとのランダム共重合体(PTG−L)であることを特徴とする、請求項5に記載の常温硬化型ポリウレタン塗膜材の施工方法。
- 前記ポリウレタン塗膜材はJIS A 6021に準じて評価し、ウレタンゴム系高伸長形および高強度形の両規格値に適合することを特徴とする、請求項5または6に記載の常温硬化型ポリウレタン塗膜材の施工方法。
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