JP7016607B2 - ウレタン樹脂塗料組成物及びコンクリート基材の保護方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウレタン樹脂塗料組成物及び該ウレタン樹脂塗料組成物を用いたコンクリート基材の保護方法に関し、特には、１回の塗装で膜厚が１００μｍ以上の長期にわたり耐久性に優れる塗膜を形成することが可能で、環境負荷が小さいウレタン樹脂塗料組成物に関するものである。

コンクリートを保護するために、表面に塗膜を形成し環境因子（例えば水、酸素等）を遮断する方法が用いられる。以下に一例として４つの塗装工程からなるコンクリート保護工法を示す。
（１）プライマー塗装：コンクリート基材にプライマーを塗装し、コンクリート基材とパテの付着性を向上させるとともにコンクリート基材表層の脆弱な部分を補強する工程。
（２）パテ塗装：工程（１）より補強されたコンクリート基材に顔料を多く含む塗料を塗装し、パテ層を形成し、コンクリート基材の空隙を埋め、表面を平滑にする工程。
（３）中塗り塗装：パテ層に中塗り塗料を塗装し、防食性が付与できる連続層として中塗り塗膜を形成する工程。ここで、中塗り塗料としては、エポキシ樹脂塗料を使用する場合が多い。
（４）上塗り塗装：中塗り塗膜に上塗り塗料を塗装する工程。

エポキシ樹脂は、通常、基材に対する付着性が良好であり、プライマー塗装、パテ塗装及び中塗り塗装に用いられる塗料の樹脂材料として好適に採用される。しかしながら、エポキシ樹脂は、耐候性が悪いといった欠点を有するため、上塗り塗料を塗装することによって紫外線による劣化を防ぐことが行われている。そのため、コンクリート保護塗膜を形成するために複数回の塗装により塗膜を得る方法が取られてきた（例えば、一般社団法人日本建築学会、「建築工事標準仕様書・同解説 ＪＡＳＳ１８ 塗装工事」、第８版、丸善出版株式会社、２０１３年３月５日、ｐ．２３５－２３９及びｐ．１５１－１５３（非特許文献１）参照）。また、これら塗料には揮発性有機化合物の一種である有機溶剤が含まれており、環境負荷が大きいことが問題となっている。

一般社団法人日本建築学会、「建築工事標準仕様書・同解説 ＪＡＳＳ１８ 塗装工事」、第８版、丸善出版株式会社、２０１３年３月５日、ｐ．２３５－２３９

先に述べたプライマー塗り、パテ塗り、中塗り、上塗りからなるコンクリート保護工法では、少なくとも４工程の施工が必要であり、施工に掛かる日数、費用などが問題となっている。また、これらの工程に使用される塗料には揮発性有機化合物の一種である有機溶剤が含まれており、環境負荷が大きいことが問題となっている。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、１回の塗装で膜厚が１００μｍ以上の長期にわたり耐久性に優れる塗膜を形成することが可能で、環境負荷が小さいウレタン樹脂塗料組成物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかるウレタン樹脂塗料組成物を用いたコンクリート基材の保護方法を提供することにある。

本発明者は、まず、コンクリートの保護の目的から使用されていたエポキシ樹脂塗料組成物をウレタン樹脂塗料組成物に置き換えることについて検討した。なぜなら、ウレタン樹脂は、エポキシ樹脂に比べて耐候性に優れるという特徴を有するためである。

次に、ウレタン樹脂塗料組成物によって得られる膜厚を厚くすることについて検討した。なぜなら、膜厚を厚くすることによって耐久性に優れる、すなわち、長期にわたりコンクリートを保護することが可能となるとともに、コンクリートのひび割れに対する追従性も向上すると考えたからである。ところでウレタン樹脂は、例えばポリイソシアネートのイソシアネート基とポリオールの水酸基との反応によってウレタン結合が形成されることで合成されるが、イソシアネート基は、例えば空気中に存在する水や顔料に吸着されている水とも反応し、生じるカルバミン酸から二酸化炭素が発生し、最終的に尿素結合が形成される。このため、膜厚を厚くすればする程、塗膜中に二酸化炭素を由来とする気泡が残存することになり、塗膜の耐久性が低下するといった問題があった。

このような状況下、本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、数平均分子量が３００～１０，０００であり且つ１分子あたりの水酸基の数が２．３～９．０であるポリオールと、イソシアネート基の割合が１０．０～２０．０質量％であるポリイソシアネートとを用い、さらに水酸基に対するイソシアネート基の量を適正な範囲内とすることにより、膜厚を厚く塗装しても、更には塗膜形成成分中に占める顔料の割合を増やしても、水とイソシアネート基の反応による二酸化炭素の発生が抑えられ、長期間にわたり高い耐久性を有する塗膜を形成することが可能なウレタン樹脂塗料組成物を提供できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明のウレタン樹脂塗料組成物は、塗料組成物中に占める塗膜形成成分の割合が７０質量％以上であり、数平均分子量が３００～１０，０００であり且つ１分子あたりの水酸基の数が２．３～９．０であるポリオールと、イソシアネート基の割合が１０．０～２０．０質量％であるポリイソシアネートとを含み、ポリイソシアネートは、ポリオールの水酸基に対するイソシアネート基が０．５～１．５当量であり、さらに塗膜形成成分中に占める顔料の割合が１０質量％を超えて且つ６０質量％以下であることを特徴とする。

本発明のウレタン樹脂塗料組成物の好適例においては、温度２３℃及び相対湿度５０％の雰囲気下で、前記ウレタン樹脂塗料組成物から膜厚３００μｍの塗膜を形成した場合、該塗膜の水蒸気透過度が１０ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ以下である。

本発明のウレタン樹脂塗料組成物の他の好適例においては、塗膜形成成分中に占める顔料の割合が３０～６０質量％である。

本発明のウレタン樹脂塗料組成物の他の好適例において、前記ポリオール及び前記ポリイソシアネートは、それぞれ２３℃での粘度が１００，０００ｍＰａ・ｓ以下の液体である。

本発明のウレタン樹脂塗料組成物の他の好適例においては、前記塗料組成物の、せん断速度０．１ｓ^－１の粘度が０．１～１０，０００Ｐａ・ｓであり、且つせん断速度１，０００ｓ^－１の粘度が０．０５～１０Ｐａ・ｓである。

本発明のウレタン樹脂塗料組成物の他の好適例においては、２液硬化形塗料組成物である。

また、本発明のコンクリート基材の保護方法は、コンクリート基材上に、塗膜を形成するコンクリート基材の保護方法であって、塗膜を形成する塗料が、上記のウレタン樹脂塗料組成物であることを特徴とする。

本発明のコンクリート基材の保護方法の好適例においては、１回の塗装で１００μｍ以上の膜厚で塗膜を形成する。

本発明のウレタン樹脂塗料組成物によれば、１回の塗装で膜厚が１００μｍ以上の長期にわたり耐久性に優れる塗膜を形成することが可能で、環境負荷が小さいウレタン樹脂塗料組成物を提供することができる。

本発明のコンクリート基材の保護方法によれば、長期にわたりコンクリートを保護するとともに、コンクリートのひび割れに対する追従性を有する塗膜によるコンクリート基材の保護方法を提供することができる。

以下に、本発明のウレタン樹脂塗料組成物（以下、単に本発明の塗料組成物とも称する）を詳細に説明する。本発明のウレタン樹脂塗料組成物は、塗料組成物中に占める塗膜形成成分の割合が７０質量％以上であり、数平均分子量が３００～１０，０００であり且つ１分子あたりの水酸基の数が２．３～９．０であるポリオールと、イソシアネート基の割合が１０．０～２０．０質量％であるポリイソシアネートとを含み、ポリイソシアネートは、ポリオールの水酸基に対するイソシアネート基が０．５～１．５当量であり、さらに塗膜形成成分中に占める顔料の割合が１０質量％を超えて且つ６０質量％以下であることを特徴とする。

なお、本発明においては、ポリオールとポリイソシアネートとの反応によってウレタン樹脂を合成し、塗膜が形成されるため、本発明の塗料組成物をウレタン樹脂塗料組成物と称している。

本発明の塗料組成物は、環境負荷が小さいウレタン樹脂塗料組成物を提供するため、塗膜形成成分の割合が７０質量％以上であることを要し、８０～１００質量％であることが好ましい。塗膜形成成分の割合が７０質量％以上であれば、環境負荷が小さいだけでなく、乾燥時に揮発性有機化合物の蒸発に伴う塗膜の収縮が少ないため、厚膜塗装性に優れるという効果も得られる。なお、本発明において、塗膜形成成分とは、塗膜を形成するための塗料組成物中に含まれる成分を意味し、ポリオールやポリイソシアネートの他、必要に応じて配合される体質顔料等が挙げられる。また、本発明においては、塗料組成物を１３０℃で３０分間乾燥させた際に残存する成分を塗膜形成成分として取り扱う。塗料組成物に占める塗膜形成成分の割合（Ｒ）（質量％）は、以下の式により求められる。
Ｒ＝（塗膜形成成分の質量）×１００／（塗料組成物の質量）

本発明の塗料組成物は、温度２３℃及び相対湿度５０％の雰囲気下で該塗料組成物から膜厚３００μｍの塗膜を形成した場合、該塗膜の水蒸気透過度が１０ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ 以下であることが好ましい。本発明の塗料組成物は、水とイソシアネート基の反応による二酸化炭素の発生が抑えられており、膜厚３００μｍの塗膜の水蒸気透過度を１０ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ 以下にすることが可能であり、塗膜の耐久性をより確実に確保することができる。

本発明のウレタン樹脂塗料組成物をポリプロピレン板に刷毛で膜厚３００μｍとなるように塗布し、温度２３℃相対湿度５０％の環境下で１６８時間乾燥させた塗膜を剥離後、その剥離した塗膜の水蒸気透過度を、温度４０℃相対湿度９０％の環境下でＪＩＳ Ｋ７１２９のＡ法に規定の感湿センサー法に準拠して測定することができる。なお、本発明において、膜厚とは硬化乾燥後の塗膜の厚みを指す。測定には水蒸気透過率測定装置（スイスリッシー社製「Ｌ８０－４０００Ｊ」）を使用できる。

また、水蒸気透過度を測定するための塗膜は、温度、湿度及び塗膜の厚みが上記特定した値である限り、常法に従って形成できる。例えば、塗料の塗布方法は、公知の塗布方法が利用でき、例えば、ハケ塗装、ローラー塗装、コテ塗装、ヘラ塗装、エアースプレー塗装、エアレススプレー塗装等が挙げられ、１回の塗装で膜厚３００μｍの塗膜を作製する。

水蒸気透過度を測定する際の膜厚は、本発明の塗料組成物の用途を考慮して３００μｍに設定されている。本発明の塗料組成物でコンクリート基材を塗装することで、長期にわたりコンクリートを保護するとともに、コンクリートのひび割れに対する追従性を有する塗膜によるコンクリート基材の保護方法を提供することができるが、耐久性を確保する観点から、膜厚が１００～３００μｍの塗膜を形成することを想定している。このため、水蒸気透過度を測定する際の膜厚を３００μｍに設定した。

また、発泡性を評価する塗膜を作成する際の温度及び相対湿度は、それぞれが３５℃及び９０％に設定されている。この条件は、常温乾燥型塗料の塗装に適する条件（気温１０～３０℃、相対湿度８０％以下 『一般社団法人日本建築学会、「建築工事標準仕様書・同解説 ＪＡＳＳ１８ 塗装工事」、第８版、丸善出版株式会社、２０１３年３月５日、ｐ１５１～１５３』参照）に比べて、高温高湿度である。
高温高湿度になるに従い、イソシアネート基と空気中に存在する水の反応によって二酸化炭素が発生しやすく、塗膜の耐久性が低くなる傾向がある。そのため、温度３５℃及び相対湿度９０％の条件で発泡が少なく連続した塗膜が得られれば、気温１０～３０℃、相対湿度８０％以下の条件で塗装しても、十分に耐久性のある塗膜が形成できると推測できる。

本発明の塗料組成物は、イソシアネート基の割合が１０．０～２０．０質量％であるポリイソシアネートを含むことを要する。ポリイソシアネートは、イソシアネート基（ＮＣＯ基）を複数有する化合物であるが、本発明においては、ポリイソシアネートに占めるイソシアネート基の割合が１０．０～２０．０質量％であり、好ましくは１０．０～１５．０質量％である。ポリイソシアネートに占めるイソシアネート基の割合が２０．０質量％以下であれば、上記の温度および相対湿度の条件で塗装しても塗膜に発泡がなく耐久性に優れる塗膜が得られる。この理由は明らかでないが、発生する二酸化炭素の量を低く抑えることが可能であり、且つ、架橋密度が高過ぎないため、二酸化炭素が発生しても気泡にならずに塗膜内を移動し、空気中に放散するためと考えられる。また、イソシアネート基の割合が１０．０質量％未満であると、不粘着性が十分な塗膜が得られないため好ましくない。

上記ポリイソシアネートは、塗膜形成成分の割合を高める観点から、液体であることが好ましい。具体的には２３℃で粘度が１００，０００ｍＰａ・ｓ以下の液体であることが好ましく、２３℃で粘度が１００～１０，０００ｍＰａ・ｓの液体であることが更に好ましい。なお、本発明において、ポリイソシアネートの粘度は、液温２３℃においてＢ型粘度計を用いて６０ｒｐｍで測定された値である。

上記ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族、芳香族又は芳香脂肪族のポリイソシアネートが含まれ、具体例としては、トリレンジイソシアネート、４，４’－ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、４，４’－メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等のほか、これらイソシアネート化合物の変性体が挙げられる。変性体の具体例としては、ビウレット変性体、イソシアヌレート変性体、アダクト変性体（例えばトリメチロールプロパン付加物）、アロファネート変性体、ウレトジオン変性体等が挙げられる。特に耐候性の観点からヘキサメチレンジイソシアネートの各種変性体、イソホロンジイソシアネートの各種変性体が好ましい。なお、これらポリイソシアネートは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の塗料組成物において、ポリイソシアネートは、ポリオールの水酸基に対してイソシアネート基が０．５～１．５当量であることを要し、０．８～１．２当量であることが好ましい。ポリオールの水酸基に対してイソシアネート基が０．５当量未満であるとポリオールの水酸基過剰となり架橋密度が低下するため、不粘着性や耐溶剤性を満足する塗膜が得られない。また、ポリオールの水酸基に対してイソシアネート基が１．５当量を超えるとイソシアネート過剰となり残存したイソシアネート基が水と反応し二酸化炭素が発生し、塗膜中に泡となり残存し耐久性の高い塗膜が得られないと同時に、塗膜の伸び性が低下する。

本発明の塗料組成物において、塗膜形成成分中に占めるポリイソシアネートとポリオールを合計した割合は、３０質量％以上で且つ９０質量％未満であることが好ましく、４０～８０質量％であることが更に好ましい。

本発明の塗料組成物は、数平均分子量が３００～１０，０００、より好ましくは４００～２，０００であり、且つ１分子あたりの水酸基の数が２．３～９．０、より好ましくは２．５～５．０のポリオールを含むことを要する。なお、ポリオール１分子あたりの水酸基の数（ｎ）は、ポリオールの持つ水酸基価（ＯＨＶ）と数平均分子量（Ｍｎ）から次の計算式により求められる。
ｎ＝Ｍｎ（ｇ／ｍｏｌ）×ＯＨＶ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）／５６１１０
ここで、水酸基価とは、試料１ｇ中の遊離水酸基を無水酢酸で完全にアセチル化した後、それを中和するのに要する水酸化カリウムのｍｇ数である。また、数平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーによって測定されるポリスチレン換算した数平均分子量である。
ポリオールの数平均分子量が３００未満であると、不粘着性が十分な塗膜が得られないため好ましくない。また、数平均分子量が１０，０００を超えると塗装作業性が不良となるため好ましくない。
ポリオール１分子あたりの水酸基の数が２．３未満であり、且つポリオールの水酸基に対するイソシアネート基が０．５～１．５当量の場合、塗膜の不粘着性が十分な塗膜が得られないため好ましくない。また、１分子あたりの水酸基の数が９．０を超え、且つポリオールの水酸基に対するイソシアネート基が０．５～１．５当量である場合、コンクリートのひび割れに対する追従性が十分でなく、塗膜の耐久性が得られない。

上記ポリオールは、塗膜形成成分の割合を高める観点から、液体であることが好ましい。具体的には２３℃で粘度が１００，０００ｍＰａ・ｓ以下の液体であることが好ましく、２３℃で粘度が５００～５，０００ｍＰａ・ｓの液体であることが更に好ましい。なお、本発明において、ポリオールの粘度は、液温２３℃においてＢ型粘度計を用いて６０ｒｐｍで測定された値である。

上記ポリオールとしては、例えば、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリウレタンポリオール、ポリエーテルポリオール等が挙げられる。アクリルポリオールは、水酸基含有（メタ）アクリル酸エステルと重合性不飽和基を有する化合物を共重合して得られる。水酸基含有（メタ）アクリル酸エステルとしては、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。重合性不飽和基を有する化合物としては、スチレン、ビニルトルエン、（メタ）アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリロニトリル等が挙げられる。これら重合性不飽和基を有する化合物は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。ポリエステルポリオールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，６－ヘキサンジオール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと、フタル酸、マレイン酸、トリメリット酸、アジピン酸、グルタル酸、コハク酸、セバシン酸、ピメリン酸、スベリン酸等の多塩基カルボン酸とを脱水縮合反応して得られる。また、大豆油、亜麻仁油、米ぬか油、綿実油、桐油、ひまし油、やし油などの天然油を上記多価アルコールで分解して得られる水酸基含有脂肪酸エステルを多価アルコールの全部又は一部として含むこともできる。ポリウレタンポリオールは、上記多価アルコールと、上述のポリイソシアネートとをアルコール過剰の条件で反応して得られる。また、上記水酸基含有脂肪酸エステルを多価アルコールの全部又は一部として含むこともできる。ポリエーテルポリオールは、例えば、上記多価アルコールや水酸基含有脂肪酸エステルに、エチレンオキシドやプロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加させて得られる。なお、これらポリオールは、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の塗料組成物は、例えばコンクリート基材上に形成される下塗り塗膜への紫外線の透過を防ぐ目的で、塗膜形成成分中に占める顔料の割合が１０質量％を超えて且つ６０質量％以下であり、３０～６０質量％であることが好ましい。通常、顔料には水分が含まれており、ウレタン樹脂塗料組成物においては、ポリイソシアネートのイソシアネート基と顔料中に含まれる水が反応し、塗膜の耐久性が低下するという問題が起こり得るものの、本発明の塗料組成物によれば、十分な耐久性を確保することができる。

本発明の塗料組成物に用いる顔料としては、着色顔料や体質顔料等の各種顔料が挙げられる。着色顔料としては、例えば、酸化チタン及びカーボンブラック等が好適に挙げられる。また、体質顔料としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、ホワイトカーボン、アルミナ、水和アルミナ、マグネシア、タルク、クレー、硫酸バリウム、炭酸バリウム、ウォラストナイト、セラミック粉末、ガラス繊維粉末等が挙げられ、これらの中でも、炭酸カルシウム、シリカ、ホワイトカーボン、硫酸バリウムが好ましい。これら顔料は、一種単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の塗料組成物は粘度を調整する等の目的で有機溶剤を含んでもよい。有機溶剤としては、例えば、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、ケトン類、酢酸エステル類、エーテル類、アルコール系溶剤等が挙げられる。これら有機溶剤は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明の塗料組成物において、塗料組成物中に占める有機溶剤の割合は、０～３０質量％であり、より好ましくは０～２０質量％である。塗料組成物中に占める有機溶剤の割合が０～３０質量％であれば、含有する揮発性有機化合物の量が少なく、環境負荷が小さいウレタン樹脂塗料組成物を提供することが可能となる。

本発明の塗料組成物には、硬化促進剤、防錆剤、分散剤、消泡剤、脱水剤、レベリング剤、沈降防止剤、ダレ止め剤、防藻剤、防カビ剤、防腐剤、紫外線吸収剤、光安定剤等を必要に応じて適宜配合してもよい

本発明の塗料組成物は、２液硬化形塗料組成物であることが好ましい。本発明の塗料組成物が２液硬化形塗料組成物である場合、通常、ポリオールを含む主剤と、ポリイソシアネートを含む硬化剤の形態を取り、塗装直前に主剤と硬化剤とを混合させる。主剤には、ポリオールの他、必要に応じて適宜選択される各種成分を配合することができる。また、硬化剤には、ポリイソシアネートの他、必要に応じて適宜選択される各種成分を配合することができる。なお、本発明の塗料組成物の粘度を調整するため、主剤と、硬化剤とを混合した後に、有機溶剤を更に加えてもよい。

本発明の塗料組成物は、１回の塗装で膜厚１００μｍ以上の塗膜を形成させる観点から、せん断速度０．１ｓ^－１の粘度が０．１～１０，０００Ｐａ・ｓであり、且つせん断速度１，０００ｓ^－１の粘度が０．０５～１０Ｐａ・ｓであることが好ましい。それぞれのせん断速度での粘度が上記の範囲内にあることで、塗装作業性、タレ性に優れるため、１回の塗装で膜厚１００μｍ以上の均一な塗膜を容易に形成することが可能となる。なお、本発明において、粘度はＴＡインスツルメンツ社製レオメーターＡＲＥＳを用い、液温を２３℃に調整した後測定される。

次に、本発明のコンクリート基材の保護方法を詳細に説明する。本発明のコンクリート基材の保護方法は、コンクリート基材上に、塗膜を形成するコンクリート基材の保護方法であって、塗膜を形成する塗料が、上記した本発明のウレタン樹脂塗料組成物であることを特徴とする。

本発明のコンクリート基材の保護方法においては、コンクリート基材を上述した本発明のウレタン樹脂塗料組成物で塗装することにより塗膜を形成することになるが、塗装方法は、特に限定されず、既知の塗装手段、例えば、ハケ塗装、ローラー塗装、コテ塗装、ヘラ塗装、エアースプレー塗装、エアレススプレー塗装等が利用できる。なお、コンクリートを保護する塗膜は、１回の塗装で１００μｍ以上の厚みで形成されることが好ましく、また、コンクリートを保護する塗膜の膜厚は、合計で３００μｍ以上であることが好ましい。本発明によれば、１回の塗装で、長期にわたりコンクリートを保護するとともに、コンクリートのひび割れに対する追従性を有する塗膜を形成できるため、少ない工程で施工を行うことも可能であり、施工に掛かる日数、費用などの問題を解決することができる。

上記コンクリート基材は、コンクリートを単体で利用した基材や鉄筋コンクリートを利用した基材であり、その具体例としては、橋脚、橋台、桁、床版、高欄、ドルフィン、トンネル、道路、導水路、貯蔵槽、壁、屋根、バルコニー等の各種コンクリート構造物やその部材等が挙げられる。なお、これらコンクリート基材の表面には、例えば塗料と基材との密着性を向上させる等の目的でプライマーを塗布する場合も多く、また、例えば空隙を埋める等の目的で、下塗り塗膜が形成されている場合も多く、プライマー及び下塗り塗膜形成用塗料としてはエポキシ樹脂系塗料やウレタン樹脂系塗料が好適である。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜主剤１＞
混合器にＵＲＩＣ Ｈ－８５４（伊藤製油社製ポリオール、加熱残分１００質量％、数平均分子量８００、水酸基価２１５、１分子あたりの水酸基の数３．０、粘度８００ｍＰａ・ｓ）を４０質量部投入し、酸化チタン５質量部、炭酸カルシウム４２質量部を加えて練合した後、ＢＹＫ－３５８Ｎ（ＢＹＫ社製レベリング剤）を２．０質量部、ＢＹＫ－Ａ５３５（ＢＹＫ社製消泡剤）を３．０質量部、及びジブチルスズジラウレート（硬化促進剤）を０．２質量部、チヌビン４００（ＢＡＳＦ社製、ヒドロキシフェニルトリアジン（ＨＰＴ）系紫外線吸収剤）を２．０質量部、オルソ蟻酸エチル（脱水剤）を３．０質量部それぞれ攪拌環境下で徐々に投入し２０分間攪拌を行い、主剤１を調製した。

＜主剤２～２０＞
上記主剤１の調製方法と同様に、以下の表１に示す配合処方に従って主剤２～２０を調製した。なお、主剤８において、有機溶剤は練合前に投入した。

（注１）ＡＥＲＯＳＩＬ ２００（日本アエロジル社製親水性フュームドシリカ、ホワイトカーボン、平均粒子径１２ｎｍ）
（注２）ＵＲＩＣ Ｈ－８１（伊藤製油社製ポリオール、加熱残分１００質量％、数平均分子量５００、水酸基価３４０、１分子あたりの水酸基の数３．０、粘度１，２００ｍＰａ・ｓ）
（注３）ＵＲＩＣ Ｈ－１０２（伊藤製油社製ポリオール、加熱残分１００質量％、数平均分子量８８０、水酸基価３２０、１分子あたりの水酸基の数５．０、粘度１，１００ｍＰａ・ｓ）
（注４）ＵＲＩＣ Ｈ－３６８（伊藤製油社製ポリオール、加熱残分１００質量％、数平均分子量７００、水酸基価２００、１分子あたりの水酸基の数２．５、粘度１，３００ｍＰａ・ｓ）
（注５）ＵＲＩＣ Ｆ－４０（伊藤製油社製ポリオール、加熱残分１００質量％、数平均分子量７００、水酸基価２４０、１分子あたりの水酸基の数３．０、粘度３，９００ｍＰａ・ｓ）
（注６）ＵＲＩＣ ＨＦ－２００９（伊藤製油社製ポリオール、加熱残分１００質量％、数平均分子量２，５５０、水酸基価４４、１分子あたりの水酸基の数２．０、粘度１，５００ｍＰａ・ｓ）
（注７）ＵＲＩＣ Ｈ－１８３０（伊藤製油社製ポリオール、加熱残分１００質量％、数平均分子量１，６００、水酸基価７７、１分子あたりの水酸基の数２．２、粘度１，１００ｍＰａ・ｓ）
（注８）アクリディック ＷＴＵ－１５２（ＤＩＣ社製ポリオールワニス、加熱残分６６質量％、数平均分子量５，１００、水酸基価１００、１分子あたりの水酸基の数９．１、加熱残分の粘度は１００，０００ｍＰａ・ｓを超える）

＜塗料組成物１＞
先に調製した主剤１ ６４質量部にデュラネートＡＥ７００－１００（旭化成ケミカルズ社製ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト変性体、加熱残分１００質量％、ポリイソシアネートに占めるイソシアネート基の割合１１．９質量％、粘度８００ｍＰａ・ｓ）３６質量部を混合撹拌し、塗料組成物１を調製した。ポリオールの水酸基に対するイソシアネート基は１．０当量、塗料組成物１の塗膜形成成分の割合は９３．３質量％であった。

＜塗料組成物２～６０＞
上記塗料組成物１の調製方法と同様に、表２～９に示す配合処方に従って塗料組成物２～６０を調製した。各塗料組成物の塗膜形成成分の割合は表２～９に示す通りであった。

（注９）デュラネートＴＳＳ－１００（旭化成ケミカルズ社製ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、加熱残分１００質量％、ポリイソシアネートに占めるイソシアネート基の割合１７．６質量％、粘度４２０ｍＰａ・ｓ）
（注１０）タケネートＤ－１４０Ｎ（三井化学社製イソホロンジイソシアネートのビュレット変性体の酢酸エチル溶液、加熱残分７５質量％、ポリイソシアネートに占めるイソシアネート基の割合１０．５質量％、粘度２５００ｍＰａ・ｓ）
（注１１）デスモジュールＥ２１（バイエル社製芳香族ポリイソシアネート、加熱残分１００質量％、ポリイソシアネートに占めるイソシアネート基の割合１６．０質量％、粘度５４００ｍＰａ・ｓ）
（注１２）デュラネートＴＳＡ－１００（旭化成ケミカルズ社製ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体、加熱残分１００質量％、ポリイソシアネートに占めるイソシアネート基の割合２０．６質量％、粘度５００ｍＰａ・ｓ）
（注１３）デスモジュールＮ３４００（バイエル社製ヘキサメチレンジイソシアネートのウレトジオン変性体、加熱残分１００質量％、ポリイソシアネートに占めるイソシアネート基の割合２１．８質量％、粘度１７５ｍＰａ・ｓ）

＜実施例１～４３、比較例１～１９＞
該塗料組成物１～６２の塗装作業性、タレ限界、発泡性、不粘着性、水蒸気透過度、伸び性、耐候性を測定及び評価した。結果を表２～９に示す。

＜塗装作業性＞
コンクリート基材の水平面にパテ材又は塗料組成物を膜厚３００μｍとなるようにヘラで塗装し、下記の基準に従って評価した。このコンクリート基材は、表面が平滑な基材が、ＪＩＳ Ａ ５３７２：２００４（プレキャスト鉄筋コンクリート製品）に規定するＵ形ふた、呼び名１種（４００×６００×６０ｍｍ）を用いた。
〇：塗料組成物を容易に塗りつけられ、均一に仕上がり、規定の膜厚に容易に塗装できる。
△：塗料組成物を容易に塗りつけられ、均一に仕上がるが、規定の膜厚に容易に塗装できない。
×：塗料組成物を容易に塗りつけられない、または均一に仕上がらない。

＜タレ限界＞
ポリプロピレン板（厚み１５０ｍｍ、幅７０ｍｍ）の垂直面に、下塗塗料組成物をヘラでタレが生じるまで塗装し、温度２３℃相対湿度５０％で１６８時間乾燥させた後、基材上端から２０ｍｍの位置の膜厚をタレ限界とした。なお、膜厚は塗膜を基材から剥離し、ノギスを用いて測定した。

＜発泡性＞
ポリプロピレン板（厚み１５０ｍｍ、幅７０ｍｍ）に塗料組成物を膜厚７００μｍとなるようにヘラで塗装し、温度３５℃相対湿度９０％で１６８時間乾燥させた塗膜について、基材に対し垂直に断面をとり、泡のない連続膜が得られている塗膜の表面積が占める割合を求め、その割合について下記の基準に従って評価した。
◎：７０％以上である。
○：５０％以上で且つ７０％未満である。
×：５０％未満である。

＜不粘着性＞
ガラス板に調製した塗料組成物を膜厚７００μｍとなるようにヘラで塗装し、温度３５℃相対湿度９０％で１６８時間乾燥させた塗膜に砂を撒き、刷毛で払い落とした際に塗膜に砂が残存するかを観察し、下記の基準に従って評価した。
〇：砂が残存しない。
×：砂が残存する。

＜水蒸気透過性＞
本発明のウレタン樹脂塗料組成物をポリプロピレン板に刷毛で膜厚３００μｍとなるように塗布し、温度２３℃相対湿度５０％の環境下で１６８時間乾燥させた塗膜を剥離後、その剥離した塗膜の水蒸気透過度を、温度４０℃相対湿度９０％の環境下でＪＩＳ Ｋ７１２９のＡ法に規定の感湿センサー法に準拠して測定した。測定には水蒸気透過率測定装置（スイスリッシー社製「Ｌ８０－４０００Ｊ」）を用い、下記の基準に従い評価した。
◎： 水蒸気透過度が５ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ 以下である。
〇： 水蒸気透過度が５ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ より大きく、１０ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ 以下である。
△：水蒸気透過度が１０ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ より大きく、３０ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ 以下である。
×： 水蒸気透過度が３０ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ よりも大きい。

＜耐久性（伸び性）＞
ＪＳＣＥ－Ｋ ５３２－２０１０に基づき作製した基板に、調製した塗料組成物を刷毛で膜厚３００μｍとなるように塗装し、気温２３℃相対湿度５０％の条件で２８日乾燥させた試験体について、島津製作所社製オートグラフＡＧ－１００ＫＮ Ｉ型を用いＪＳＣＥ－Ｋ ５３２－２０１０に定められた試験条件で引っ張り試験を行って、下記の基準に従って評価を行った。
◎：塗膜の破断距離が０．９ｍｍ以上
〇：塗膜の破断距離が０．６ｍｍ以上で且つ０．９ｍｍ未満
×：塗膜の破断距離が０．６ｍｍ未満

＜耐久性（耐候性）＞
試験板に対して、ＪＩＳ Ｋ５６００－４－７に記載の方法で照射試験前と照射試験後の６０°鏡面光沢度を測定し、６０°鏡面光沢度保持率を計算し、またＪＩＳ Ｋ５６００－４－６ ３．２に記載の方法でサカタインクス株式会社製マクベス分光光度計ＣＥ－３１００を用いて、照射試験前と照射試験後の色相を測定し、色差ΔＥを算出した。この方法で、下記評価基準で評価した。
◎：６０°鏡面光沢度保持率７０％以上、かつ、ΔＥが１．０未満
〇：６０°鏡面光沢度保持率７０％未満、５０％以上、または、ΔＥが１．０以上、１．５未満
△：６０°鏡面光沢度保持率５０％未満、４０％以上、または、ΔＥが１．５以上、２．０未満
×：６０°鏡面光沢度保持率４０％未満、または、ΔＥが２．０以上

Claims (15)

1. 塗料組成物中に占める塗膜形成成分の割合が８０～１００質量％であり、数平均分子量が３００～１０，０００であり且つ１分子あたりの水酸基の数が２．３～９．０であるポリオールと、イソシアネート基の割合が１０．０～１７．７質量％であるポリイソシアネートとを含み、ポリイソシアネートは、ポリオールの水酸基に対するイソシアネート基が０．５～１．５当量であり、さらに塗膜形成成分中に占める顔料の割合が３０～６０質量％であり、前記ポリオール及び前記ポリイソシアネートは、それぞれ２３℃での粘度が１００，０００ｍＰａ・ｓ以下の液体であることを特徴とするウレタン樹脂塗料組成物。
2. 塗料組成物中に占める塗膜形成成分の割合が８０～１００質量％であり、数平均分子量が３００～１０，０００であり且つ１分子あたりの水酸基の数が２．３～９．０であるポリオールと、イソシアネート基の割合が１０．０～１７．７質量％であるポリイソシアネートとを含み、ポリイソシアネートは、ポリオールの水酸基に対するイソシアネート基が０．５～１．５当量であり、さらに塗膜形成成分中に占める顔料の割合が３０～６０質量％であるウレタン樹脂塗料組成物であって、前記塗料組成物の、せん断速度０．１ｓ ^－１ の粘度が０．１～１０，０００Ｐａ・ｓであり、且つせん断速度１，０００ｓ ^－１ の粘度が０．０５～１０Ｐａ・ｓであることを特徴とするウレタン樹脂塗料組成物。
3. 塗料組成物中に占める塗膜形成成分の割合が８０～１００質量％であり、数平均分子量が３００～１０，０００であり且つ１分子あたりの水酸基の数が２．３～９．０であるポリオールと、イソシアネート基の割合が１０．０～１７．７質量％であるポリイソシアネートとを含み、ポリイソシアネートは、ポリオールの水酸基に対するイソシアネート基が０．５～１．５当量であり、さらに塗膜形成成分中に占める顔料の割合が３０～６０質量％であるウレタン樹脂塗料組成物であって、前記塗料組成物が２液硬化形塗料組成物であることを特徴とするウレタン樹脂塗料組成物。
4. 温度２３℃及び相対湿度５０％の雰囲気下で、前記ウレタン樹脂塗料組成物から膜厚３００μｍの塗膜を形成した場合、該塗膜の水蒸気透過度が１０ｍｇ／ｃｍ^２・２４ｈ以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のウレタン樹脂塗料組成物。
5. 前記塗料組成物中に占める有機溶剤の割合が０～２０質量％であり、前記塗料組成物中に占める塗膜形成成分と有機溶剤の合計割合が１００質量％であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のウレタン樹脂塗料組成物。
6. 前記ポリオール及び前記ポリイソシアネートは、それぞれ２３℃での粘度が１００，０００ｍＰａ・ｓ以下の液体であることを特徴とする請求項２又は３に記載のウレタン樹脂塗料組成物。
7. 前記塗料組成物の、せん断速度０．１ｓ^－１の粘度が０．１～１０，０００Ｐａ・ｓであり、且つせん断速度１，０００ｓ^－１の粘度が０．０５～１０Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項１又は３に記載のウレタン樹脂塗料組成物。
8. ２液硬化形塗料組成物であることを特徴とする請求項１又は２に記載のウレタン樹脂塗料組成物。
9. コンクリート基材上に、塗膜を形成するコンクリート基材の保護方法であって、塗膜を形成する塗料が、塗料組成物中に占める塗膜形成成分の割合が８０～１００質量％であり、数平均分子量が３００～１０，０００であり且つ１分子あたりの水酸基の数が２．３～９．０であるポリオールと、イソシアネート基の割合が１０．０～１７．７質量％であるポリイソシアネートとを含み、ポリイソシアネートは、ポリオールの水酸基に対するイソシアネート基が０．５～１．５当量であり、さらに塗膜形成成分中に占める顔料の割合が３０～６０質量％であるウレタン樹脂塗料組成物であることを特徴とするコンクリート基材の保護方法。
10. １回の塗装で１００μｍ以上の膜厚で塗膜を形成することを特徴とする請求項９に記載のコンクリート基材の保護方法。
11. 温度２３℃及び相対湿度５０％の雰囲気下で、前記ウレタン樹脂塗料組成物から膜厚３００μｍの塗膜を形成した場合、該塗膜の水蒸気透過度が１０ｍｇ／ｃｍ ^２ ・２４ｈ以下であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のコンクリート基材の保護方法。
12. 前記塗料組成物中に占める有機溶剤の割合が０～２０質量％であり、前記塗料組成物中に占める塗膜形成成分と有機溶剤の合計割合が１００質量％であることを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載のコンクリート基材の保護方法。
13. 前記ポリオール及び前記ポリイソシアネートは、それぞれ２３℃での粘度が１００，０００ｍＰａ・ｓ以下の液体であることを特徴とする請求項９～１２のいずれか一項に記載のコンクリート基材の保護方法。
14. 前記塗料組成物の、せん断速度０．１ｓ ^－１ の粘度が０．１～１０，０００Ｐａ・ｓであり、且つせん断速度１，０００ｓ ^－１ の粘度が０．０５～１０Ｐａ・ｓであることを特徴とする請求項９～１３のいずれか一項に記載のコンクリート基材の保護方法。
15. 前記塗料組成物が２液硬化形塗料組成物であることを特徴とする請求項９～１４のいずれか一項に記載のコンクリート基材の保護方法。