JP6536344B2 - シーリング材用水系プライマー組成物 - Google Patents
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現在、環境汚染をできるだけ少なくし、作業者への安全衛生をより一層向上させるために水系プライマーの開発が求められている。
特許文献1には、アクリル粒子を含有する、アクリル系エマルジョンであって、
前記アクリル粒子の平均粒子径が、0.6μm以下であり、
前記アクリル粒子が、(メタ)アクリロイル基を有する重合性モノマー(A)を重合開始剤である過硫酸塩(B)の存在下で重合させて得られるポリマーの粒子であり、
前記重合性モノマー(A)が、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)と、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有重合性モノマー(A2)とを含み、
前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する前記過硫酸塩(B)のモル比(B/A1)が、0.007以上であり、
前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する前記ヒドロキシ基含有重合性モノマー(A2)が有するヒドロキシ基(OH)のモル比(OH/A1)が、0.05以上であり、
固形分が15質量%以上40質量%未満である、アクリル系エマルジョンを含有するシーリング材用水系プライマー組成物が記載されている。
そこで、本発明は接着性、耐水性に優れる、シーリング材用水系プライマー組成物を提供することを目的とする。
(メタ)アクリル粒子を含む(メタ)アクリル系エマルジョンと、第3級アミン類(B)とを含有し、
前記(メタ)アクリル粒子が(メタ)アクリロイル基を有する重合性モノマー(A)を重合させて得られるポリマーの粒子であり、
前記重合性モノマー(A)が、リン酸基を有するリン酸基含有重合性モノマー(AP)と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)と、(メタ)アクリル酸モノマー(A2)と、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)とを含み、
前記(メタ)アクリル粒子の含有量が、15〜60質量%である、シーリング材用水系プライマー組成物によれば、所定の効果が得られることを見出し、本発明に至った。
本発明は上記知見等に基づくものであり、具体的には以下の構成により上記課題を解決するものである。
前記(メタ)アクリル粒子が(メタ)アクリロイル基を有する重合性モノマー(A)を重合させて得られるポリマーの粒子であり、
前記重合性モノマー(A)が、リン酸基を有するリン酸基含有重合性モノマー(AP)と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)と、(メタ)アクリル酸モノマー(A2)と、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)とを含み、
前記(メタ)アクリル粒子の含有量が、15〜60質量%である、シーリング材用水系プライマー組成物。
2. 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する前記リン酸基含有重合性モノマ−(AP)のモル比(AP/A1)が、0.04以下である、上記1に記載のシーリング材用水系プライマー組成物。
3. 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する前記(メタ)アクリル酸モノマー(A2)のモル比(A2/A1)が、0.05〜0.15である、上記1又は2に記載のシーリング材用水系水系プライマー組成物。
4. 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する前記ヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)のモル比(A3/A1)が、0.05〜0.1である、上記1〜3のいずれかに記載のシーリング材用水系プライマー組成物。
5. 前記(メタ)アクリル酸モノマー(A2)に対する前記第3級アミン類(B)のモル比(B/A2)が、0.1〜1.0である、上記1〜4のいずれかに記載のシーリング材用水系プライマー組成物。
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレートまたはメタクリレートを表し、(メタ)アクリロイルとは、アクリロイルまたはメタクリロイルを表し、(メタ)アクリルとは、アクリルまたはメタクリルを表す。
また、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、成分が2種以上の物質を含む場合、上記成分の含有量は、2種以上の物質の合計の含有量を意味する。
本明細書において、接着性及び耐水性のうちの少なくとも1つがより優れることを、本発明の効果がより優れるということがある。
本明細書において、リン酸基含有重合性モノマー(AP)をモノマー(AP)ということがある。リン酸基含有重合性モノマー(AP)以外の、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)、(メタ)アクリル酸モノマー(A2)、ヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)についても同様である。
本発明のシーリング材用水系プライマー組成物(本発明の組成物)は、
(メタ)アクリル粒子を含む(メタ)アクリル系エマルジョンと、第3級アミン類(B)とを含有し、
前記(メタ)アクリル粒子が(メタ)アクリロイル基を有する重合性モノマー(A)を重合させて得られるポリマーの粒子であり、
前記重合性モノマー(A)が、リン酸基を有するリン酸基含有重合性モノマー(AP)と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)と、(メタ)アクリル酸モノマー(A2)と、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)とを含み、
前記(メタ)アクリル粒子の含有量が、15〜60質量%である、シーリング材用水系プライマー組成物である。
本発明の組成物に含有される(メタ)アクリル粒子はリン酸基を有することによって、(メタ)アクリル粒子の平均粒子径が小さくなり、このことによって、モルタル等の被着体に浸み込みやすく、かつ、リン酸基が被着体と相互作用することによって、本発明の組成物は、接着性、耐水性に優れると考えられる。
以下、本発明の組成物に含有される各成分について詳述する。
本発明の組成物に含有される(メタ)アクリル系エマルジョンは、分散質としての(メタ)アクリル粒子と水等の分散媒とを含み、(メタ)アクリル粒子が分散媒中に分散(懸濁)しているものである。
なお、本発明において、分散質である(メタ)アクリル粒子の相は、液相であっても固相であってもよい。
すなわち、一般的には、液相である分散媒に液相である分散質が分散した系を「エマルジョン」といい、液相である分散媒に固相である分散質が分散した系を「サスペンション」というが、本発明においては、「エマルジョン」は「サスペンション」を含む概念とする。
なお、本発明において、(メタ)アクリル粒子の含有量は、(メタ)アクリル系エマルジョンの製造に使用される重合性モノマー(A)の使用量がそのまま反映されたものとする。(メタ)アクリル粒子は未反応の重合性モノマー(A)を含んでもよい。(メタ)アクリル粒子の含有量に、(メタ)アクリル粒子を製造する際に使用される重合開始剤、及び、本発明の組成物に含有される第3級アミン類は含まれない。
また、(メタ)アクリル粒子は(メタ)アクリル系エマルジョンの固形分となる。
(メタ)アクリル系エマルジョンに含まれる(メタ)アクリル粒子は、(メタ)アクリロイル基を有する重合性モノマー(A)を重合させて得られるポリマーの粒子である。
上記ポリマーの主鎖は、(メタ)アクリロイル基に由来する繰り返し単位を含むものであれば特に制限されない。
炭化水素基は特に制限されない。例えば、脂肪族炭化水素基(直鎖状、分岐状、環状を含む)、芳香族炭化水素基、これらの組合せが挙げられる。炭化水素基は不飽和結合を有してもよい。
なお、アクリル粒子の重量平均分子量(Mw)は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレン換算で表わされる重量平均分子量である。
なお、(メタ)アクリル粒子の平均粒子径は、粒度径分布測定機(Nanotrac UPA−EX150、日機装社製)を用いて測定した値である。
(メタ)アクリル系エマルジョンの製造に使用される重合性モノマー(A)は、リン酸基を有するリン酸基含有重合性モノマー(AP)と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)と、(メタ)アクリル酸モノマー(A2)と、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)とを含む。
重合性モノマー(A)としてのリン酸基含有重合性モノマー(AP)は、(メタ)アクリロイル基とリン酸基とを有する化合物である。
リン酸基としては下記構造が挙げられる。
ヘテロ原子を有してもよい炭化水素基は上記と同様である。ヘテロ原子を有してもよい炭化水素基はアルキレン基であることが好ましい。アルキレン基としては例えば、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基が挙げられる。
mは、本発明の効果がより優れ、接着性に優れる点で、2が好ましい。
アシッドホスホオキシエチルモノ(メタ)アクリレート、
アシッドホスホオキシプロピレンモノ(メタ)アクリレートのようなアシッドホスホオキシアルキレン(メタ)アクリレート;
アシッドホスホオキシポリオキシエチルグリコールモノ(メタ)アクリレート、
アシッドホスホオキシポリオキシプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートのようなアシッドホスホオキシポリオキシアルキレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。
重合性モノマー(A)としての(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)は、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルであれば特に制限されない。
アルキルエステルを形成するアルキル基は特に制限されない。アルキル基は直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。
重合性モノマー(A)としての(メタ)アクリル酸モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸が挙げられる。
重合性モノマー(A)としてのヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)は、(メタ)アクリロイル基とヒドロキシ基とを有する化合物であれば特に制限されない。
有機基は特に制限されない。有機基は上記と同様である。
ヘテロ原子を有してもよい炭化水素基は上記と同様である。ヘテロ原子を有してもよい炭化水素基はアルキレン基であることが好ましい。
・AP/A1
(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対するリン酸基含有重合性モノマー(AP)のモル比(AP/A1)は、本発明の効果がより優れる点で、0.04以下であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する(メタ)アクリル酸モノマー(A2)のモル比(A2/A1)は、本発明の効果がより優れ、安定性に優れる点で、0.05〜0.20であることが好ましく、0.05〜0.15がより好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対するヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)のモル比(A3/A1)は、本発明の効果がより優れ、接着性に優れる点で、0.01〜0.20であることが好ましく、0.05〜0.10がより好ましい。
モノマー(AP)の含有量は、本発明の効果がより優れ、安定性に優れる点で、モノマー(AP)、(A1)、(A2)及び(A3)の合計モル数に対して、0.1〜3モル%であることが好ましく、0.5〜2.5モル%であることがより好ましい。
(メタ)アクリル系エマルジョンの製造方法は、特に限定されない。例えば、水等の分散媒中において、重合開始剤の存在下で重合性モノマー(A)を重合させることによって、(メタ)アクリル粒子が分散質として分散した(メタ)アクリル系エマルジョンを得る方法が挙げられる。
重合開始剤はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
上記製造方法における反応温度は60〜80℃とすることができる。
重合は撹拌しながら行うことができる。
中和剤としては、例えば、カルボキシ基。リン酸基のような酸性基を中和できるものであれば特に限定されない。例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム;アンモニア水;後述する第3級アミン類(B)等が挙げられる。
中和剤は、例えば、中和後のエマルジョンのpHが7〜10程度となる量で用いるのが好ましい。
本発明の組成物に含有される第3級アミン類(B)は、窒素原子に、ヘテロ原子を有してもよい炭化水素基が3個結合する化合物であれば特に制限されない。
第3級アミン類(B)は、(メタ)アクリル粒子が有するカルボキシ基及びリン酸基からなる群から選ばれる少なくとも1種と反応して塩を形成してもよい。第3級アミン類(B)が上記カルボキシ基及びリン酸基と反応して塩を形成する場合、(メタ)アクリル粒子の粒子径が小さくなり、本発明の効果がより優れると考えられる。
第3級アミン類(B)はそれぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができる。
・B/A2
第3級アミン類(B)の含有量は、本発明の効果がより優れ、安定性に優れる点で、(メタ)アクリル系エマルジョンの製造に使用された(メタ)アクリル酸モノマー(A2)に対する第3級アミン類(B)のモル比(B/A2)が、0.1〜1.0となる量が好ましく、0.3〜1.0がより好ましい。
本発明の組成物は本発明の目的および効果を損なわない範囲で、必要に応じて更に添加剤を含有することができる。添加剤としては、例えば、所定の(メタ)アクリル系エマルジョン以外のエマルジョン;第3級アミン類以外のアミン;充填剤、顔料、ブロッキング防止剤、分散安定剤、揺変剤、粘度調節剤、レベリング剤、ゲル化防止剤、光安定剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強材、難燃剤、触媒、消泡剤、増粘剤、分散剤、有機溶剤が挙げられる。各添加剤の種類、使用量は、適宜選択することができる。
本発明の組成物の製造方法は特に制限されない。
例えば、(メタ)アクリル系エマルジョンと第3級アミン(B)と必要に応じて使用することができる添加剤とを混合することによって製造することができる。
第3級アミン類(B)を(メタ)アクリル系エマルジョンを製造する際に使用し、本発明の組成物を製造してもよい。この場合、得られた(メタ)アクリル系エマルジョンを本発明の組成物としてそのまま使用することができる。
また、第3級アミン類(B)を(メタ)アクリル系エマルジョンを製造する際に使用した場合、得られた(メタ)アクリル系エマルジョンに更に必要に応じて使用することができる添加剤を混合することによって本発明の組成物を製造することができる。
本発明の組成物はシーリング材用のプライマー組成物として使用することができる。
本発明の組成物の使用方法としては、例えば、上述した被着体に本発明の組成物を塗布し、任意で乾燥し、その上にシーリング材組成物を塗布した後、本発明の組成物およびシーリング材組成物を硬化させる方法が挙げられる。
反応容器に下記第1表の(メタ)アクリル系エマルジョンの製造の欄に示す各成分を同表に示すモル比で投入し、蒸留水を添加して、80℃まで加温した後、5時間攪拌することで重合を行ない、(メタ)アクリル系エマルジョンEm1〜5を得た。
上記のとおり得られた各(メタ)アクリル系エマルジョンに、下記第1表の第3級アミン類(B)を同表に示すモル比で加えて撹拌し、水系プライマー組成物を製造した。
なお、第1表において、固形分は、水系プライマー組成物全量に対する、(メタ)アクリル系エマルジョンの製造に使用されたモノマーの合計量(質量%)である。
上記のとおり製造された各水系プライマー組成物の接着性、耐水性を評価するため、下記試験を行なった。結果を下記第1表に示す。
・初期試験片の調製
各水系プライマー組成物を、被着体であるモルタル(縦50mm×横50mm、パルテック社製)上に、刷毛を用いて、50g/m2の膜厚となるように塗布し、25℃で3時間乾燥させてプライマー層とした。次に、上記プライマー層の上にウレタン防水材(商品名ハマタイト アーバンルーフ U−8000、横浜ゴム株式会社製、ウレタン防水材)を厚さ5mmとなるように流し込み、25℃、45%相対湿度の条件下で3日間ウレタン防水材を硬化させ、初期試験片を得た。
(常態剥離試験)
上記のとおり得られた初期試験片のウレタン防水材の端部を手でつかみ、23℃の条件下で、初期試験片からウレタン防水材を180℃の角度で剥離する常態剥離試験を行った。上記常態剥離試験の結果を下記の評価基準で評価した。
常態剥離試験後の接着界面の破壊形態が全部プライマーの凝集破壊であった場合(以下、これをCF100とも称する。)、接着性に優れると評価してこれを「A」と表示した。なお「CF」の後の数値は、接着が破壊した面積全体に対して凝集破壊(CF)が占める面積の百分率である(以下同様)。
常態剥離試験後の接着界面の破壊形態が、プライマーの凝集破壊と部分的な界面剥離(破壊した全面積の20%以下)とを有した場合、接着性が悪いと評価してこれを「B」と表示した。以下、上記の破壊状態を「CF80以上100未満」と称する。
上記と同様に作製した初期試験片を、25℃の水に一週間浸漬させ、試験片を水中から取り出し、これを耐水性評価用試験片として使用した。
上記のとおり得られた耐水性評価用試験片のウレタン防水材の端部を手でつかみ、23℃の条件下で、耐水性試験片からウレタン防水材を180℃の角度で剥離する耐水剥離試験を行った。上記耐水剥離試験の結果を下記の評価基準で評価した。
耐水試験後の接着界面の破壊形態が全てプライマーの凝集破壊(CF100)であった場合、耐水性に非常に優れると評価してこれを「A」と表示した。
破壊形態がCF80以上100未満であった場合、耐水性にやや優れると評価してこれを「B」と表示した。
破壊形態がCF60以上80未満であった場合、耐水性がやや劣ると評価してこれを「C」と表示した。
ウレタン防水材が耐水性評価用試験片から容易に剥がれた、又は、破壊形態がCF60未満であった場合、耐水性が悪いと評価してこれを「D」と表示した。
((メタ)アクリル系エマルジョンの製造)
・モノマー(A1−1):MMA(メチルメタクリレート)。モノマー(A1−1)は(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に該当する。
・モノマー(A1−2):2EHA(2−エチルヘキシルアクリレート)。モノマー(A1−2)は(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に該当する。
・モノマー(A2−1):MAA(メタクリル酸)。モノマー(A2−1)は(メタ)アクリル酸モノマー(A2)に該当する。
・モノマー(A3−1):HEMA(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)。モノマー(A3−1)はヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)に該当する。
・組成物の製造に使用された(メタ)アクリル系エマルジョン Em1〜5:上記のとおり製造されたEm1〜5
・第3級アミン類(B−1):TEA(トリエチルアミン)
実施例2〜4と実施例1とを比較すると、AP/A1が0.01以上である場合、耐水性により優れることが明らかとなった。
Claims (5)
- (メタ)アクリル粒子を含む(メタ)アクリル系エマルジョンと、第3級アミン類(B)とを含有し、
前記(メタ)アクリル粒子が(メタ)アクリロイル基を有する重合性モノマー(A)を重合させて得られるポリマーの粒子であり、
前記重合性モノマー(A)が、リン酸基を有するリン酸基含有重合性モノマー(AP)と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)と、(メタ)アクリル酸モノマー(A2)と、ヒドロキシ基を有するヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)とを含み、
前記(メタ)アクリル粒子の含有量が、15〜60質量%である、シーリング材用水系プライマー組成物。 - 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する前記リン酸基含有重合性モノマ−(AP)のモル比(AP/A1)が、0.04以下である、請求項1に記載のシーリング材用水系プライマー組成物。
- 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する前記(メタ)アクリル酸モノマー(A2)のモル比(A2/A1)が、0.05〜0.15である、請求項1又は2に記載のシーリング材用水系水系プライマー組成物。
- 前記(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー(A1)に対する前記ヒドロキシ基含有重合性モノマー(A3)のモル比(A3/A1)が、0.05〜0.1である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシーリング材用水系プライマー組成物。
- 前記(メタ)アクリル酸モノマー(A2)に対する前記第3級アミン類(B)のモル比(B/A2)が、0.1〜1.0である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシーリング材用水系プライマー組成物。
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