JP6994349B2 - 室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物、および目地形成方法 - Google Patents
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(A)分子末端が水酸基で封鎖され、23℃における粘度が20~1,000,000mPa・sであるポリオルガノシロキサン100質量部と、
(B)充填剤1~400質量部と、
(C)分子中にケイ素官能基として3個以上のアルコキシ基を有するシラン化合物、および/またはその部分加水分解縮合物1~10質量部と、
(D)スズ系の硬化触媒0.001~10質量部と、
(E)ケイ素原子に結合する、式(1):
を含有することを特徴とする。
なお、本発明において、水利施設としては、農業水利施設、発電用水利施設、上下水道施設、工業用水施設、河川施設等の水利用施設が挙げられる。そして、そのような水利施設の構造物としては、コンクリート構造物や鋼製構造物が挙げられる。本発明の目地形成方法は、特に、コンクリート構造物の目地を形成する方法として好適する。コンクリート構造物としては、現場打ちコンクリート構造物や、工場で製作される二次製品コンクリート構造物が挙げられる。
(A)末端が水酸基で封鎖された粘度(23℃)が20~1,000,000mPa・sのポリオルガノシロキサン100質量部と、
(B)充填剤1~400質量部と、
(C)分子中に3個以上のアルコキシ基を有するシラン化合物および/またはその部分加水分解縮合物0.1~10質量部と、
(D)スズ系の硬化触媒0.001~10質量部と、
(E)ケイ素原子に結合するアミノキシ基を分子中に平均して2個以上有する含窒素有機ケイ素化合物0.1~1.2重量部を含有する。
以下、実施形態の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物に含有される成分、含有割合等について説明する。
(A)成分は、分子末端が水酸基(ヒドロキシル基)で封鎖されたポリオルガノシロキサンであり、実施形態の室温硬化性組成物のベースとなる成分である。(A)成分の粘度は、低すぎると硬化物のゴム弾性が乏しくなり、高すぎると組成物の塗布などの作業性が低下することから、23℃における粘度が20~1,000,000mPa・sとする。100~100,000mPa・sの範囲がより好ましい。
合成が容易であり、かつ(A)成分が分子量の割に低い粘度を有し、硬化前の組成物に良好な押し出し性を与えること、および硬化物に良好な物理的性質を与えることから、R8全体の85%以上がメチル基であることが好ましく、実質的にすべてのR8がメチル基であることがより好ましい。
(B)成分である充填剤は、組成物に粘稠性を付与し、硬化物に機械的強度を付与する。(B)充填剤としては、例えば、アルカリ土類金属塩、無機酸化物、金属水酸化物、カーボンブラック等が挙げられる。
なお、この平均粒径の値は、電子顕微鏡による画像解析によって測定された値であってもよいし、比表面積から換算された平均粒径であってもよい。また、粒度分布からの質量換算による50%径から求められた平均粒径、またはレーザー回折・散乱法で測定された平均粒径であってもよい。
実施形態の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物において、(C)成分である分子中に3個以上のアルコキシ基を有するシラン化合物および/またはその部分加水分解縮合物は、前記(A)成分の架橋剤として作用する。
(C)成分は、式:R10 nSi(OR11)4-n………(4)で表される3官能性または4官能性のシラン化合物と、その部分加水分解縮合物の少なくとも一方である。
(D)成分である硬化触媒は、(A)成分の水酸基(ヒドロキシル基)の縮合反応を促進する触媒である。スズ系の硬化触媒として、具体的には、オクタン酸スズ、ナフテン酸スズ、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズオクトエート、ジオクチルスズジネオデカノエートなどが例示される。これらは1種単独でも2種以上の混合物としても使用することができる。
実施形態において、(E)成分である含窒素有機ケイ素化合物は、前記(A)成分を室温で架橋させる成分である。(E)成分は、ケイ素原子に結合した、式(1):
実施形態の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物は、(F)分子末端がアルコキシ基で封鎖され、23℃における粘度が1~100mPa・sの直鎖状のポリオルガノシロキサン0.1~100質量部を含有することができる。(F)成分の直鎖状ポリオルガノシロキサンは、組成物の粘度を調整し、使用時間を延長させる可使時間延長剤として働く。
(F)成分の配合量は、最終的に得られる組成物が所望の可使時間を有するように調整される。(A)成分100質量部に対して0.1~100質量部が好ましく、1~20質量部がより好ましい。
実施形態の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物は、(G)式:(R4O)3Si-R5-NH-R6で表されるアミノ基置換アルキル基を有するアルコキシシランを含有することができる。このアルコキシシランは、組成物を架橋硬化させるとともに、接着性を向上させる働きをする。
これらのアルコキシシランは、1種を単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。
実施形態の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物には、浸水時の接着信頼性をさらに高めるために、(H)エポキシ基を含有するアルコキシシランをさらに配合することができる。(H)エポキシ基含有アルコキシシランとしては、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジメトキシシランなどが例示される。
実施形態の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物は、前記した(A)~(H)の各成分の他に、必要に応じて、両末端にトリメチルシリル基が結合されたポリジオルガノシロキサンなどの希釈剤、チクソトロピー性付与剤、顔料、難燃剤、有機溶剤、防かび剤、抗菌剤、紫外線吸収剤、耐熱向上剤など、各種の機能性添加剤を含有することができる。
主剤と第1の硬化剤と第2の硬化剤との配合比(質量比)は、(A)~(F)の各成分が前記した所定の含有量になるように調整される。混合の作業性の観点から、主剤100質量部に対して、第1の硬化剤を1~5質量部、第2の硬化剤を0.1~0.5質量部とすることが好ましい。配合比がこの範囲を外れて、第1の硬化剤と第2の硬化剤の少なくとも一方の質量比が低すぎる場合には、硬化が不十分となり、耐水性などの特性の良好な硬化物を得ることができない。また、第1の硬化剤と第2の硬化剤の少なくとも一方の質量比が高すぎる場合には、硬化物が硬くなり過ぎたり、耐水性が低下する不具合が生じる。
低モジュラス………M50が0.2MPa(N/mm2)
中モジュラス………M50が0.2N/mm2以上0.4N/mm2未満
高モジュラス………M50が0.4N/mm2以上
硬化物は、低モジュラスであるほどムーブメント(拡張や収縮の動き)が大きくなるので、幅広い目地に使用することができる。しかし、低モジュラスの硬化物は、水圧がかかると変形しやすいため、用水路のような水利施設への使用では、止水性が不十分となる。高モジュラスの硬化物は、急激な変形に追従しにくく、止水性が不良となりやすい。
図中、符号1は、農業水利施設、発電用水利施設、上下水道施設、工業用水施設、河川施設のような水利施設におけるコンクリート構造物を示し、符号2は、コンクリート構造物1の継目に形成された目地基部を示す。目地基部2の表面(上面)側には、対向して配置された一対の壁面部(両壁面部)3aと底面部3bとで構成される開口部(目地部)3が形成されている。目地基部2は、構造物ごとに異なる深さを有する。
(A)成分である分子鎖両末端が水酸基で封鎖されたα,ω-ジヒドロキシポリジメチルシロキサン(粘度5000mPa・s)100部に、(B)成分である重質炭酸カルシウム(表面未処理)(平均粒径1.7μm)62.5部およびステアリン酸で表面処理された軽質(合成)炭酸カルシウム(平均粒径0.1μm)12.5部と、チクソトロピー性付与剤(以下、チクソ化剤と示す。)であるヒマシ硬化油4.5部と、ポリジメチルシロキサン含有灰色顔料(モメンティブ社製、商品名:カラーマスターG65)7.5部を添加・混合し、これを主剤(a)とした。
さらに、第2の硬化剤(c)として、(E)アミノキシ基含有有機ケイ素化合物であるN,N´-[(2,4,4,6,8,8-ヘキサメチルシクロオクタンテトラシロキサン-2,6-ジイル)ビス(オキシ)]ビス(N-エチルエタンアミン)を用いた。この化合物の構造式を以下に示す。
実施例1と同じ主剤、第1の硬化剤および第2の硬化剤を使用し、これらを、主剤:第1の硬化剤:第2の硬化剤=100:5:0.25の質量比で混合し、ポリオルガノシロキサン組成物を得た。実施例2で得られたポリオルガノシロキサン組成物の組成を、表1に示す。
実施例1と同じ主剤、第1の硬化剤および第2の硬化剤を使用し、これらを、主剤:第1の硬化剤:第2の硬化剤=100:2:0.2の質量比で混合し、ポリオルガノシロキサン組成物を得た。実施例3で得られたポリオルガノシロキサン組成物の組成を、表1に示す。
主剤および第1の硬化剤として、実施例1と同じ組成物を使用し、第2の硬化剤を使用しなかった。そして、主剤:第1の硬化剤=100:3の質量比で混合し、ポリオルガノシロキサン組成物を得た。
主剤および第2の硬化剤として、実施例1と同じものを使用し、第1の硬化剤を使用しなかった。そして、主剤:第2の硬化剤=100:3の質量比で混合し、ポリオルガノシロキサン組成物を得た。
実施例1と同じ主剤、第1の硬化剤および第2の硬化剤を使用し、主剤:第1の硬化剤:第2の硬化剤=100:1:3の質量比で混合し、ポリオルガノシロキサン組成物を得た。比較例3で得られたポリオルガノシロキサン組成物の組成を、表1に示す。
実施例1と同じ主剤、第1の硬化剤および第2の硬化剤を使用し、主剤:第1の硬化剤:第2の硬化剤=100:5:0.05の質量比で混合し、ポリオルガノシロキサン組成物を得た。比較例4で得られたポリオルガノシロキサン組成物の組成を、表1に示す。
実施例1と同じ主剤、第1の硬化剤および第2の硬化剤を使用し、主剤:第1の硬化剤:第2の硬化剤=100:5:0.7の質量比で混合し、ポリオルガノシロキサン組成物を得た。比較例5で得られたポリオルガノシロキサン組成物の組成を、表1に示す。
被着体をモルタル(50×50×15mm)とし、JIS A 5758に準じてH型試験体を作製した。その際、被着体の上にプライマーとしてトスプライムC(モメンティブ社商品名)を塗布し30分間乾燥した後、その中央部に12×12×50mmとなるようにポリオルガノシロキサン組成物の層を形成し、H型試験体を作製した。そして、組成物を23℃、50%RHで7日間放置後、作製したH型試験体の引張試験を行い、初期の50%モジュラス、最大引張応力、最大荷重時の伸びおよび接着性をそれぞれ調べた。なお、接着性については、以下に示す凝集破壊(CF)、薄層破壊(TCF)および接着面破壊(AF)の比率をそれぞれ調べた。
凝集破壊:シリコーンゴム層での破壊
薄層破壊:被着体(モルタル)との界面でシリコーンゴムの薄層を残して破壊
接着面破壊:被着体(モルタル)とシリコーンゴム層の界面で剥離
ポリオルガノシロキサン組成物を、均一になるまで混合し減圧脱泡した後、容量50mlの円筒形のポリスチレン製カップ(内径35mm×深さ65mm)内に上縁まで充填した。そして、温度5℃以下、湿度50%RHの雰囲気に放置し、1日後、3日後、7日後の硬化物層の厚さを測定した。なお、硬化物層の厚さ65mmは、ポリオルガノシロキサン組成物の硬化が底部まで到達していることを示している。
実施例1で得られた室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物を使用し、以下に示す方法により、水利施設におけるコンクリート構造物の目地を形成した。
Claims (11)
- (A)分子末端が水酸基で封鎖され、23℃における粘度が20~1,000,000mPa・sであるポリオルガノシロキサン100質量部と、
(B)充填剤1~400質量部と、
(C)式:R 10 n Si(OR 11 ) 4-n
(式中、R 10 は同一または互いに異なる置換もしくは非置換の1価の炭化水素基であり、R 11 は同一または互いに異なる非置換の1価の炭化水素基であり、nは0または1である。)で表されるシラン化合物、および/またはその部分加水分解縮合物1~10質量部と、
(D)スズ系の硬化触媒0.001~10質量部と、
(E)ケイ素原子に結合する、式(1):
(F)分子末端がアルコキシ基で封鎖され、23℃における粘度が10~100mPa・sの直鎖状のポリオルガノシロキサン0.1~100質量部と、
(G)式:(R 4 O) 3 Si-R 5 -NH-R 6
(式中、R 4 は同一または互いに異なる非置換のアルキル基であり、R 5 は非置換の2価の炭化水素基であり、R 6 は水素原子、非置換の1価の炭化水素基、またはアミノアルキル基である。)で表されるアルコキシシラン0.05~5質量部と、
(H)エポキシ基を含有するアルコキシシラン0.01~5質量部と、
を含有することを特徴とする室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物。 - 前記(B)成分が、重質炭酸カルシウムを含むことを特徴とする請求項1記載の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物。
- 前記(B)成分が、表面処理された炭酸カルシウムを含むことを特徴とする請求項1または2記載の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物。
- 前記(A)ポリオルガノシロキサンと前記(B)充填剤を含む主剤と、
前記(C)シラン化合物および/またはその部分加水分解縮合物と、前記(D)スズ系の硬化触媒を含む第1の硬化剤と、
前記(E)含窒素有機ケイ素化合物を含む第2の硬化剤を、
所定の質量比で混合してなることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項記載の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物。 - 請求項1~4のいずれか1項記載の室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物を、水利施設の構造物の目地部に充填し、硬化物を形成することを特徴とする目地形成方法。
- 前記水利施設は、農業水利施設、発電用水利施設、上下水道施設、工業用水施設、および河川施設から選ばれる1種または2種以上の水利用施設であることを特徴とする請求項5記載の目地形成方法。
- 前記構造物は、コンクリート構造物であることを特徴とする請求項5または6記載の目地形成方法。
- 前記構造物の目地部は、底面部と一対の壁面部とを有し、前記室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物の硬化物は、前記壁面部と接着されることを特徴とする請求項5~7のいずれか1項記載の目地形成方法。
- 前記構造物の目地部の壁面部に、接着性を向上させるプライマーを塗布する工程を有することを特徴とする請求項8記載の目地形成方法。
- 前記室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物の硬化物は、前記構造物の目地部の底面部に非接着に構成されることを特徴とする請求項5~9のいずれか1項記載の目地形成方法。
- 前記室温硬化性ポリオルガノシロキサン組成物の硬化物と、前記構造物の目地部の底面部との間に、バックアップ材が配置されることを特徴とする請求項10記載の目地形成方法
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