JP6691799B2

JP6691799B2 - ポリウレタン系セメント組成物及びそのコンクリート床施工方法

Info

Publication number: JP6691799B2
Application number: JP2016057917A
Authority: JP
Inventors: 晃太鹿志村; 鈴木　宏一; 宏一鈴木
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2036-03-23
Also published as: JP2016196400A

Description

本発明は、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び骨材を含有してなり、床下地コンクリート表面に０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満に塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物及びそのコンクリート床施工方法に関し、特には低温硬化性に優れたポリウレタン系セメント組成物及びそのコンクリート床施工方法に関する。

従来、実用上十分な可使時間を持ち、かつ低温硬化性に優れる硬化性ポリマーセメント組成物として、ポリオール、触媒、ポリイソシアネート、セメント、骨材及び水を含有してなる硬化性ポリマーセメント組成物において、触媒としてイミダゾール化合物及びジモルホリノジエチルエーテルを用いることを特徴とする硬化性ポリマーセメント組成物が提案されている（特許文献１）。

特開２００４−０６７４１９号公報

しかしながら、本願発明者は、特定の塗膜厚みが０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満のポリウレタン系セメント組成物に対しては、特許文献１に記載の触媒（イミダゾール化合物とジモルホリノジエチルエーテルの併用）の硬化促進効果は不十分であるという課題があることを発見し、さらには研究を進めいくうちに多くのイミダゾール化合物の中から、上記のポリウレタン系セメント組成物に対して硬化促進効果が著しいイミダゾール化合物を特定するに至った。

本発明が解決しようとする課題は、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び骨材を含有してなり、床下地コンクリート表面に０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満に塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物において、低温硬化性に優れるポリウレタン系セメント組成物及びそのコンクリート床施工方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び充填材を含有してなり、０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物であって、水分散ポリオールはヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールとフタル酸ビス（２−ブトキシエチル）と乳化剤と水とからなり、水分散ポリオールの水酸基当量は２００〜２５０であり、触媒として１位Ｎ原子の水素基が他に置換されていないイミダゾール化合物を、前記イミダゾール化合物以外の触媒と併用することなく用いることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物を提供する。

請求項２記載の発明は、ポリイソシアネートはポリメチルポリフェニルポリイソシアネートである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を提供する。

請求項３記載の発明は、１位Ｎ原子の水素基が他に置換されていないイミダゾール化合物は２−エチル−４−メチルイミダゾールであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のポリウレタン系セメント組成物を提供する。

請求項４記載の発明は、床下地コンクリート表面に、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポリウレタン系セメント組成物を下塗りとして０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ未満の厚みに塗付して硬化させた後、さらに該ポリウレタン系セメント組成物を上塗りとして１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付して仕上ることを特徴とするコンクリート床施工方法を提供する。

本発明のポリウレタン系セメント組成物は、ペースト状で低粘度であるため床下地コンクリート表面に金鏝等を使用して０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付することができ、５℃程度の低温下でも硬化性に優れるという効果がある。

また、本発明のコンクリート床施工方法は、低温硬化性に優れる効果の他に、まず最初に下塗りとして本発明のポリウレタン系セメント組成物を０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ未満の厚みに塗付して硬化させた後、さらに上塗りとして該ポリウレタン系セメント組成物を１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付して仕上げるため、床下地コンクリート表面の微細な孔（コンクリートの微細組織構造から生じる細孔）は下塗りの本ポリウレタン系セメント組成物によって充填された状態で硬化しており、一般的に上塗りを直接床下地コンクリート表面に塗付した場合に、上塗りが下地コンクリート表面に浸透して下地コンクリート表面の微細な孔中にある空気を追い出してできる置換泡による上塗りでの泡やピンホールの発生が見られない、という効果があり、本発明のポリウレタン系セメント組成物で形成される塗膜表面は美観に優れるという効果がある。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明のポリウレタン系セメント組成物は、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び充填材を含有してなり、０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物であって、水分散ポリオールはヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールとフタル酸ビス（２−ブトキシエチル）と乳化剤と水とからなり、水分散ポリオールの水酸基当量は２００〜２５０であり、触媒としてＮ非置換のイミダゾール化合物をイミダゾール化合物以外の触媒と併用することなく用いることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物であり、必要に応じてこれらの他に、顔料や分散剤、消泡剤等の添加剤を配合することが出来る。

本発明のポリウレタン系セメント組成物に使用される水分散ポリオールは、ヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールとフタル酸ビス（２−ブトキシエチル）と乳化剤と水とからなり、水分散ポリオールの水酸基当量は２００〜２５０である。水酸基当量が２００未満では硬化物が収縮して下地から剥離することがあり、同２５０超では塗膜硬度が不十分となる。ヒマシ油変性２官能ポリオール又はヒマシ油変性３官能ポリオールは、ヒマシ油及びその誘導体で、例えばヒマシ油脂肪酸のジグリセライド、モノグリセライド及びそれらの混合物であり、水酸基数が２又は３のポリオールである。

また、本発明に使用される水分散ポリオールは、ヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールを乳化剤によって水中に乳化分散させたのちフタル酸ビス（２−ブトキシエチル）によってこれを希釈することで水酸基当量２００〜２５０とし、さらにはポリイソシアネートとセメントと充填材と混合することによって、まだ固まらない状態の本発明であるポリウレタン系セメント組成物となる。

水分散ポリオールに使用する乳化剤としては、合成界面活性剤、樹脂酸塩系界面活性剤、タンパク系界面活性剤のいずれも使用でき、界面活性剤の種類としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤が単独又は併用して使用することが出来る。

水分散ポリオールのフタル酸ビス（２−ブトキシエチル）の含有量は３０〜５０重量％であり、３０重量％未満ではポリウレタン系セメント組成物として下地に塗布する際の作業性が不良となり、５０重量％超では硬化塗膜の硬さが不足する。また水分散ポリオールの水の含有量は３０〜４０重量％であり、３０重量％未満ではポリウレタン系セメント組成物として下地に塗布する際の作業性が不良となる場合があり、４０重量％超ではポリウレタン系セメント組成物の硬化塗膜の仕上がりが不良となる場合がある。水分散ポリオールにはこれらの他に着色剤を添加することも出来る。

本発明のポリウレタン系セメント組成物に使用するポリイソシアネートは、作業性が良好となり、また低温での速硬化性さらには硬化後の塗膜の硬さが高いことより、ポリメチルポリフェニルポリイソシアネートを使用することが好ましく、ＮＣＯ当量は１００〜１５０が好ましいが、他の脂肪族ポリイソシアネートや芳香族ポリイソシアネートや脂環式ポリイソシアネート等も使用することができる。ＮＣＯ当量が１００未満では硬化塗膜の仕上がりが不良となり、ＮＣＯ当量が１５０超では塗膜硬さが不足する。

また、本発明に使用される水分散ポリオールの水酸基１個に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の数は、１．５〜２．０が好ましく、１．５未満では硬化が遅延し、２．０超では硬化塗膜中に炭酸ガスによる微細な発泡が生じる場合がある。

本発明に係るポリウレタン系セメント組成物には、上記のほか希釈剤を配合することができ、下地への塗付作業性と塗付後の塗膜の平滑性に悪影響を与えることのない希釈剤としては、安息香酸グリコールエステルを挙げることが出来る。安息香酸グリコールエステルは、安息香酸とグリコール化合物との縮合化エステル化合物であり、グリコール化合物としてはジエチレングリコールやジプロピレングリコール等を使用することが出来る。市販の安息香酸グリコールエステルとしては、ジエチレングリコールジベンゾエートとジプロピレングリコールジベンゾエートの混合物である、安息香酸グリコールエステルＪＰ１２０（商品名、株式会社ジェイプラス社製）がある。希釈剤の配合量としては、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、希釈剤の合計１００重量部中の１〜２重量部が好ましく、１重量部未満では希釈効果が不十分であり、２重量部超では２３℃硬化塗膜のＪＩＳＫ７２１５タイプＤデュロメータ硬さが低下する。

本発明に使用される触媒は、１位Ｎ原子の水素基が他のアルキル基やアリール基に置換されていないイミダゾール化合物であり、イミダゾール化合物以外の例えばビス（モルホリノエチル）エーテル化合物等と併用することなく使用する。該イミダゾール化合物としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、２−ヘプラデシルイミダゾール、２−イソピロピルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプラデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール等があり、これらを併用して使用することができるが、ポリオールとの溶解性の点で特に２−エチルー４メチルイミダゾールが好ましい。イミダゾール化合物の市販品としては四国化成の「キュアゾール」シリーズがある。１位Ｎ原子の水素基が他のアルキル基やアリール基に置換されていないイミダゾール化合物の触媒としての使用量は、水分散ポリオール１００重量部に対して０．１重量部以上１０重量部以下である。０．１重量部未満では硬化促進効果が不十分であり、１０重量超では塗膜の硬さが不十分となる場合がある。

本発明のポリウレタン系セメント組成物に使用するセメントは、本発明のポリウレタン系セメント組成物が床下地コンクリートに塗布し美観を付与することを目的としているため、特定の色調が付与できるように、主として白色ポルトランドセメントを使用することが好ましい。他に普通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を併用することができる。セメントの配合量は組成物全体１００重量部中の５〜２０重量部である。５重量部未満では塗膜表面の仕上がりが不良となり、２０重量部超では下地に塗付する際の作業性が不良となる。

本発明のポリウレタン系セメント組成物に使用する充填材は、重質炭酸カルシウムに代表される炭酸カルシウムやクレー、カオリン、タルク、沈降性硫酸バリウム、炭酸バリウム等が使用できるが、粒径としては本発明であるポリウレタン系組成物として１．５ｍｍ厚みで塗付した際に、塗膜表面に充填材の粒が凹凸となって現われない程度の大きさであれば良く、５０％重量積算による平均粒子径Ｄ_５０で１００〜５００μｍが好ましい。平均粒子径Ｄ_５０が１００μｍ未満ではポリウレタン系セメント組成物として下地に塗布する際の作業性が不良となり、平均粒子径Ｄ_５０が５００μｍ超となると、厚さ１．５ｍｍで塗付した際に塗膜表面が凹凸又は該充填材による微小な突起が生じて平滑にならず光沢が低下する場合がある。これらを満たす市販の充填材としては重質炭酸カルシウムＫ−２５０（旭鉱末社製、平均粒子径Ｄ_５０：２００μｍ）、東北硅砂６号（商品名、東北硅砂株式会社製、平均粒子径Ｄ_５０：約３４０μｍ）がある。

充填材の配合量は、本組成物全体１００重量部に対して３０〜５５重量部であり、特に本発明のポリウレタン系セメント組成物を下塗りとして０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ未満の厚みに塗付する場合は、３０〜４５重量部が好ましく、また本発明のポリウレタン系セメント組成物を上塗りとして１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付する場合は、４０〜５５重量部が好ましい。下塗りとして塗付する場合に充填材が３０重量部未満では下地コンクリート表面の微細な孔の充填が不十分となり、４５重量部超では塗付作業性が不良となる。上塗りとして塗付する場合に充填材が４０重量部未満では組成物の粘度が低すぎて金鏝で塗付する際の塗付作業性が不良となり、５５重量部超では硬化塗膜の平滑性が不十分となる。

本発明のポリウレタン系セメント組成物には、上記のほかに消石灰を配合することが好ましい。該消石灰は、ポリイソシアネートと水とのウレア反応で発生する炭酸ガスを吸収し、組成物が床下地コンクリート上に塗布され硬化するまでに発生する炭酸ガスが特定部分に集中し、結果として塗膜を押上げて膨れを生じさせることを抑制する効果がある。消石灰の配合量としては本組成物全体１００重量部中の１〜５重量部が好ましい。１重量部未満では上記効果が不十分となる場合があり、５重量部超では塗付作業性が不十分となる場合がある。

本発明のポリウレタン系セメント組成物を床下地コンクリート上に塗布する際には、まず床下地コンクリート表面にあるレイタンス等の脆弱層をポリッシング等により除去する。次に、本発明のペースト状のポリウレタン系セメント組成物を下塗りとして０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ未満の厚みに塗付して硬化させ、その後、本発明のペースト状のポリウレタン系セメント組成物を上塗りとして１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付して仕上げる。塗付には金鏝等を用いて塗付することが好ましく、硬化後の塗膜厚みはおおよそ１．７ｍｍから３．１ｍｍ程度となる。

以下，実施例及び比較例にて具体的に説明する。

実施例１
ヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールの混合物が２０重量％とフタル酸ビス（２−ブトキシエチル）４０重量％と水３８重量％と乳化剤２重量％とからなり水酸基当量が２２５の水分散ポリオールＡ９５重量部に着色トナー（顔料濃度：８０重量％）５重量部を加えて主剤１００重量部とし、ポリイソシアネートとしてＮＣＯ当量１３５のポリメチルポリフェニルポリイソシアネートを使用して硬化剤１００重量部とし、市販白セメント２０重量％と重質炭酸カルシウムＫ２５０（旭鉱末社製、平均粒子径Ｄ_５０：２００μｍ）７５重量％と消石灰５重量％とを均一に混合して粉体部２００重量部とし、触媒Ａとして２−エチル−４−メチルイミダゾール１０％水溶液を使用し、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部２００重量部と触媒Ａを均一に混合して実施例１のポリウレタン系セメント組成物の下塗りとし、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部３００重量と触媒Ａを均一に混合して実施例１のポリウレタン系セメント組成物の上塗りとした。

実施例２
ヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールの混合物が２０重量％とフタル酸ビス（２−ブトキシエチル）４０重量％と水３８重量％と乳化剤２重量％とからなり水酸基当量が２２５の水分散ポリオールＡ９０重量部に着色トナー（顔料濃度：８０重量％）７重量部と希釈剤としてＪＰ１２０（商品名、株式会社ジェイプラス社製）３重量部を加えて主剤１００重量部とし、ポリイソシアネートとしてＮＣＯ当量１３５で粘度が６００ｍＰａ・ｓ／２３℃（ＢＭ型粘度計ローターＮｏ．３６０ｒｐｍ）のポリメチルフェニルポリイソシアネートを使用して硬化剤１００重量部とし、市販白セメント３０重量％と東北硅砂６号を６５重量％と消石灰５重量％とを均一に混合した粉体部２００重量部とし、触媒Ａとして２−エチル−４−メチルイミダゾール１０％水溶液を使用し、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部２００重量部と触媒Ａを均一に混合して実施例２のポリウレタン系セメント組成物の下塗りとし、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部２７５重量部と触媒Ａを均一に混合して実施例２のポリウレタン系セメント組成物の上塗りとした。

比較例１
触媒として、ジモルホリノジエチルエーテル（ＤＭＤＥＥ）５重量％と１−メチルイミダゾール３重量％と１，６ヘキサンジアミン１重量％とＮ−メチルーＮ´−（ジメチルアミノエチル）ピペラジン１重量％と水９０重量％が均一に混合された触媒Ｂを使用した以外は実施例１と同一にし、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部２００重量部と触媒Ｂを均一に混合して比較例１のポリウレタン系セメント組成物の下塗りとし、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部３００重量と触媒Ｂを均一に混合して比較例１のポリウレタン系セメント組成物の上塗りとした。

比較例２
触媒として、ジモルホリノジエチルエーテル（ＤＭＤＥＥ）５重量％と１−メチルイミダゾール３重量％と１，６ヘキサンジアミン１重量％とＮ−メチルーＮ´−（ジメチルアミノエチル）ピペラジン１重量％と水９０重量％が均一に混合された触媒Ｂを使用した以外は実施例２と同一にし、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部２００重量部と触媒Ｂを均一に混合して比較例２のポリウレタン系セメント組成物の下塗りとし、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部２７５重量部と触媒Ｂを均一に混合して比較例２のポリウレタン系セメント組成物の上塗りとした。

評価項目及び評価方法

鏡面光沢度
２３℃下で２０ｃｍ×２０ｃｍ×０．４ｍｍ厚みのＪＩＳＡ５４３０の繊維強化セメント板に触媒Ａ又は触媒Ｂを主剤１００重量部に対して０．５重量部配合した実施例又は比較例の下塗りをそれぞれ０．４ｍｍ厚みに塗付して硬化後、同一配合の実施例又は比較例の上塗りをそれぞれ１．６ｍｍ厚みに塗付して硬化させ２４時間養生後に、ＪＩＳＫ５６００−４−７に規定する６０度鏡面光沢度を測定した。また同様に５℃下で触媒Ａ又は触媒Ｂを主剤１００重量部に対して４重量部配合した実施例又は比較例の下塗りをそれぞれ０．４ｍｍ厚みに塗付して硬化後、同一配合の実施例又は比較例の上塗りをそれぞれ１．６ｍｍ厚みに塗付して硬化させ２４時間養生後に、ＪＩＳＫ５６００−４−７に規定する６０度鏡面光沢度を測定した。

塗膜硬さ
上記鏡面光沢度の測定で作製した塗膜について、各温度で養生１４時間後から２４時間後までの１時間毎にＪＩＳＫ７２１５に規定するタイプＤデュロメータ硬さを測定した。

表面性
上記鏡面光沢度の測定で作製した塗膜について、各温度で養生１４時間後から２４時間後までの１時間毎に塗膜のベタツキを指触によって確認しベタツキのあるものを×としベタツキの無いものを○と評価した。

耐水白化性
上記鏡面光沢度の測定で作製した塗膜について、各温度で養生１４時間後から２４時間後までの１時間毎に水２ｍｌを滴下し１２時間放置後に水を拭き取った際の塗膜の白化を目視で確認した。白化したものは×、白化の無いものは○と評価した。

評価結果
５℃における塗膜硬さ、表面性及び耐水白化性について表１に示す。

２３℃における塗膜硬さ、表面性及び耐水白化性について表２に示す。

鏡面光沢度について表３に示す。

Claims

水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び充填材を含有してなり、０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物であって、水分散ポリオールはヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールとフタル酸ビス（２−ブトキシエチル）と乳化剤と水とからなり、水分散ポリオールの水酸基当量は２００〜２５０であり、触媒として１位Ｎ原子の水素基が他に置換されていないイミダゾール化合物を、前記イミダゾール化合物以外の触媒と併用することなく用いることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物。
ポリイソシアネートはポリメチルポリフェニルポリイソシアネートである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。
１位Ｎ原子の水素基が他に置換されていないイミダゾール化合物は２−エチル−４−メチルイミダゾールであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のポリウレタン系セメント組成物。
床下地コンクリート表面に、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のポリウレタン系セメント組成物を下塗りとして０．２ｍｍ以上０．６ｍｍ未満の厚みに塗付して硬化させた後、さらに該ポリウレタン系セメント組成物を上塗りとして１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付して仕上ることを特徴とするコンクリート床施工方法。