JPH07166127A

JPH07166127A - 耐摩耗性厚膜塗料

Info

Publication number: JPH07166127A
Application number: JP5311855A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Mori; 利俊甫毛
Original assignee: HAMAMATSU PURATETSUKU KK; Optec Dai Ichi Denko Co Ltd
Current assignee: HAMAMATSU PURATETSUKU KK; Optec Dai Ichi Denko Co Ltd
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-06-27

Abstract

(57)【要約】【目的】車両が走行するコンクリート床などの表面
に、優れた耐摩耗性とひび割れなど生じない強靭性とを
兼ね備えた塗膜を形成することができ、また、塗装の際
に悪臭被害を生ずるおそれがなく、毒性も低く、塗装作
業性も良好な２液硬化型の耐摩耗性厚膜塗料を提供す
る。【構成】主剤のヒマシ油系ポリオール成分（水酸基価
１４０〜３５０、官能基数 2.6〜 3.1）と、硬化剤のポ
リイソシアネート成分（分子量３００〜６００、官能基
数 2.3〜 3.5）を反応当量比１：1.3 〜1.7 の範囲で混
合すると共に、主剤と硬化剤の相溶性を高める合成微粉
シリカをポリオール１００重量部に対して１〜７重量部
加えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、フォークリフ
ト車等の重車両や自動走行ロボットが頻繁に往来する工
場のコンクリート床がタイヤで擦られて摩耗することを
防止するためにその床の表面に塗布する耐摩耗性厚膜塗
料に関する。

【０００２】

【従来の技術】生産ラインの自動化を推進するファクト
リー・オートメーションを導入した工場では、各所に必
要な機材や資材を運搬する多数の自動走行ロボットが頻
繁に行き来している。これら各ロボットは予め定められ
たルートに従って走行するようにコンピュータ制御され
ているので、そのルートとなるコンクリート床の表面
は、ロボットのタイヤと接触して擦られる部分が徐々に
摩耗し、特にロボットが方向転換する箇所ではタイヤの
切り返しによる強い摩擦力が加わるので摩耗の程度も甚
だしい。そして、その摩耗が進行してコンクリート床の
表面にタイヤの方向性を妨げるような凹凸が生ずると、
ロボットの安定走行に支障を来して、ロボットに搭載し
て運搬する資材等が震動で落下したり、ロボットの暴走
事故などが発生するおそれがある。また、重い資材や荷
物を運搬するフォークリフト車が走行する工場や倉庫の
コンクリート床などにもタイヤの切り返しによる摩耗で
凹凸が生ずる。

【０００３】このようなコンクリート床の摩耗は、その
床材料として線状ステンレスなどの金属繊維が混入され
た特殊な耐摩耗性コンクリートを用いれば有効に防止す
ることができるが、既設の工場においてコンクリート床
を新たなコンクリート材料で作り直す大掛かりな改修工
事を行えば、多大な費用が嵩むと同時に工事期間も長期
にわたって工場の生産性が著しく低下するという問題が
ある。なお、既設のコンクリート床に耐摩耗性の厚膜塗
料を塗布して床面の摩耗を防止する樹脂の塗膜を形成す
るだけなら、コンクリート床を作り直す場合に比べて費
用も著しく安く、工事期間も短くて済む。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来から用い
られている床用の耐摩耗性厚膜塗料としては、トリレン
ジイソシアネートとポリオールの反応物で末端イソシア
ネート基を有する化合物を主成分とする主剤と、４４’
−メチレンビス２クロルアニリンを主成分とする硬化剤
とから成るウレタン系塗料や、ビスフェノール類を主成
分とする主剤と、ポリアミドアミン等のポリアミンを主
成分とする硬化剤とから成るエポキシ系塗料などがある
が、前者のウレタン系塗料は、人が歩いたり走ったりす
るだけの住居の床やテニスコートのコート面などに耐摩
耗性を付与するもので、フォークリフト車などの重車両
やロボットが頻繁に走行する過酷な使用環境に耐え得る
ほどの耐摩耗性は有していないし、その主剤と硬化剤は
何れも特定化学物質指定化合物となった非常に毒性の強
いものであり、健康や環境を害するおそれがあるので一
般の使用には適さない。また、後者のエポキシ系塗料
は、非常に硬くて強度もあるので工場などのコンクリー
ト床に用いられているが、その塗膜は引張伸び率が１〜
２％程度しかないので脆くて耐久性に欠け、車両の走行
によって短期間でひび割れを生じやすいため定期的に補
修作業を行わなければならないという面倒があるし、塗
布作業の際に強烈なアミン臭を放つので周辺環境に悪臭
被害を及ぼすおそれもある。

【０００５】そこで本発明は、車両などが頻繁に走行す
るような過酷な使用環境にも十分に耐えられる耐摩耗性
と、ひび割れなど生じない強靭性とを兼ね備え、また、
毒性も低く、悪臭被害を生ずるおそれもない耐摩耗性厚
膜塗料を開発することを技術的課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
に、本発明は、主剤と硬化剤を反応させて耐摩耗性の塗
膜を形成する２液硬化型の耐摩耗性厚膜塗料において、
その主剤として、水酸基価１４０〜３５０、官能基数
2.6〜 3.1のヒマシ油系ポリオール成分を用い、また、
硬化剤としては、平均分子量３００〜６００、官能基数
2.3〜 3.5のポリイソシアネート成分を用い、前記ポリ
オール成分１００重量部に対して、合成微粉シリカを１
〜７重量部加えると共に、前記主剤と硬化剤の反応比率
が、当量比１： 1.3〜 1.7に選定されていることを特徴
とするものである。

【０００７】

【作用】主剤のヒマシ油系ポリオール成分は、疎水性で
あり、ウレタン用ポリオールとして用いた場合は空気中
の水分を吸収しにくいので、反応生成物が安定で発泡し
にくいという特長がある。つまり、反応硬化の途中で吸
湿すると、その吸湿した水分が硬化剤と素早く反応する
ため、反応バランスが崩れて均質な塗膜が得られず、ま
た、水分と硬化剤の反応によって副生成物の炭酸ガスが
発生し、その発生量が多いと塗膜中に泡が発生するので
あるが、主剤として疎水性ポリオールであるヒマシ油系
ポリオールを用いればそれを防止できる。ただし、水酸
基価１４０未満では、塗膜の強度が不足し、特にタイヤ
のスリップなどによって発生する熱で熱摩耗を生じやす
くなり、また、水酸基価３５０を超えると、塗膜が脆く
なって車両が走行する使用環境では十分な耐久性がある
とは言えないので水酸基価１４０〜３５０のヒマシ油系
ポリオール成分を用いる。

【０００８】硬化剤のポリイソシアネート成分は、平均
分子量３００〜６００の範囲内であれば、溶剤を用いず
に使える程度の適度な粘度を有し、毒性も低く、また、
官能基数 2.3〜 3.5の範囲内であれば、主剤と反応して
得られる塗膜の硬さや耐摩耗性も満足すべきものとな
る。つまり、分子量３００未満のポリイソシアネート
は、官能基数 2.3以上を満足する化合物がないし、極め
て高活性なイソシアネート基を有する化合物の蒸気圧密
度が高くなり、毒性も強くなるので使用に適さない。ま
た、分子量６００を超えると、化合物粘度が高すぎるた
め溶剤無しで使用することができない。なお、溶剤を使
用すると、粘度を低下させることができるが、環境保全
や火災防止の観点から安全性に欠け、また、塗膜の収縮
や亀裂発生の問題があり、強度や耐久性に欠けるという
問題もある。官能基数 2.3未満のポリイソシアネート
は、耐摩耗性に欠けており、特に熱摩耗に弱い。また、
官能基数 3.5を超えると、塗膜が硬くなる反面、脆さが
出て耐摩耗性に欠け、タイヤなどとの摩擦によって粉状
に摩耗する。

【０００９】なお、主剤と硬化剤の反応比率が、当量比
１： 1.3未満の場合は、塗膜が柔らかくなって強さに欠
け、タイヤを切り返す際などに加わる強い摩擦力に耐え
られない。また、当量比１： 1.7を超える場合は、塗膜
が硬くなりすぎるので却って脆くなり、耐摩耗性も乏し
くなると同時に、空気中の水分と反応する硬化剤の量が
過剰になりすぎて、塗膜の副反応による発泡を生じやす
くなる。しかし、当量比１： 1.3〜 1.7の範囲内に選定
すれば、主剤となる疎水性のヒマシ油系ポリオールが、
過剰な硬化剤と空気中の水分とを緩慢に反応させるよう
に有効に作用するので、反応バランスが良く、均質で耐
摩耗性の良い強靭な塗膜が得られる。

【００１０】合成微粉シリカは、主剤と硬化剤の相溶性
を良くし、塗膜に強靭性を付与する働きをする。つま
り、低粘度のヒマシ油系ポリオールは、そのままではポ
リイソシアネートとの相溶性が悪く、高強度の塗膜は得
られないが、そのポリオール成分１００重量部に対し、
一般に増粘剤として用いられている合成微粉シリカを１
重量部以上加えると、その粘性によって塗膜の脆さが解
消されると同時に、ヒマシ油系ポリオールとポリイソシ
アネートの相溶性も高まって、十分な強度の塗膜が得ら
れる。ただし、合成微粉シリカの添加量が７重量部を超
えると、塗料全体の粘度が高くなりすぎて塗布作業の作
業性が悪くなる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。主剤にヒマシ油系ポリオール成分を用い、硬化剤
にポリイソシアネート成分を用いたポリウレタン系塗料
を、表１および表２に示す処方分量に従って１５種類調
製し、表３にそれら塗料Ａ〜Ｏに関する耐摩耗性の試験
結果を示している。これら塗料のうち、Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｉ，Ｊ，ＫおよびＮが本発明の実施例に該当し、その他
の塗料Ａ，Ｅ〜Ｈ，Ｌ，ＭおよびＯは本発明との比較例
である。

【００１２】各塗料は、まず、シリコーン製オープン型
に厚さ２mmの塗膜になるように流し込み、硬化後脱型し
て、７日間の養生期間を経てから、表１および表２に示
すように、塗膜の外観を目視して硬化状況を評価すると
共に、それを物性試験に供した。その物性試験は、硬度
（JIS K6301 ・単位Hs硬さ）、引張強さ（JIS K6301 ・
単位Kg／cm²)、引張伸び（JIS K6301 ・単位％）および
テーバー摩耗試験（JISK2104 ・荷重１Kg・１０００回
転・単位摩耗重量ｍｇ）で評価した。ただし、ＪＩＳ
規格に基づくテーバー摩耗試験の試験値は、実用レベル
の耐摩耗性を具現しているとは言えない。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】そこで、実用レベルの耐摩耗性を試験する
ために、塗膜の同一点に実用レベルの荷重が負荷された
タイヤの切り返し反復運動による塗膜の摩耗量を測っ
た。その試験方法は、次のとおりである。まず、ケット
・コンクリート水分計で測定して８％以下に乾燥したコ
ンクリート試供体の表面に、各塗料を塗布して夫々膜厚
２mmの試験塗膜を形成し、それらを常温下で硬化させて
７日間養生させた。そして、各塗料の試験塗膜が形成さ
れたコンクリート試供体の表面に対して、６００Ｋｇの
荷重をかけたノーパンク・タイヤ（硬度Hs＝９５ウレタ
ンゴム製）を圧し当て、その圧し当てたタイヤを左右方
向に９０°の角度で切り返す往復運動を１分間に２回ず
つ１０分間隔で繰り返す耐摩耗性試験機によって、夫々
の塗膜に表面摩耗が発生するまでの所要往復回数と、コ
ンクリート試供体の表面に達する貫通摩耗が発生するま
での所要往復回数を夫々カウントした。その結果は、表
３に示すとおりである。

【００１６】

【表３】

【００１７】なお、上記の耐摩耗性試験機を用いて、線
状ステンレスなどの金属繊維が混入された前述の耐摩耗
性コンクリート（商品名：マスタープレート／ポゾリス
物産社製）と、従来市販のウレタン系床用塗料（商品
名：サラセーヌＦ／旭硝子社製）およびエポキシ系床用
塗料（商品名：ケミクリート／ＡＢＣ商会社製）につい
ても、耐摩耗性試験を行った。その結果は、耐摩耗性コ
ンクリートについては、表面摩耗所要回数と貫通摩耗所
要回数が夫々１５００回と１００００回であり、十分な
耐摩耗性を有していると言えるが、ウレタン系床用塗料
は、夫々１回と７回であり、また、エポキシ系床用塗料
は夫々３回と４０回であり、何れの塗料もタイヤの切り
返しによって直ぐに熱摩耗することが判明した。

【００１８】これに対して、表１に示す実施例の塗料
Ｂ，ＣおよびＤは、水酸基価１６０〜３２０、官能基数
2.7〜 2.9のヒマシ油系ポリオールと、分子量３６６、
官能基数 2.7のポリイソシアネートが反応当量比１：1.
5 で混合されると共に、両者の相溶性を高める合成微粉
シリカがポリオール１００重量部に対し２〜５重量部加
えられているので、何れの塗膜もテーバー摩耗が１００
ｍｇ以下の耐摩耗性を有すると同時に、表３のとおり、
表面摩耗と貫通摩耗の所要回数が十分に満足できる値を
示し、殊に、ポリオール４とポリイソシアネート１（ポ
リフェニルポリメチレンポリイソシアネート）を混合し
た塗料Ｄの耐摩耗性は、ステンレス繊維補強コンクリー
トにも勝るほど優れていることが判明した。なお、比較
例の塗料Ａは、主剤として粘度が非常に低い水酸基価１
４０未満のポリオール１（OHV ＝122 ）を用いたため、
塗膜の強度が不足しており、テーバー摩耗２８０ｍｇと
好ましくなく、タイヤの走行や切り返しによる熱摩耗で
直ぐに磨滅する。また、比較例の塗料ＥおよびＦは、合
成微粉シリカを全く添加しなかったために主剤と硬化剤
の相溶性が悪く、液相分離して塗膜が未硬化であるか
ら、耐摩耗性試験に供することもできない。

【００１９】次に、表２に示す実施例の塗料Ｉ，Ｊ，Ｋ
およびＮは、主剤と硬化剤の反応比率が当量比１：1.3
〜1.7 の範囲内に選定されており、表３に示すとおりの
満足な耐摩耗性を有している。殊に、ポリイソシアネー
ト２（ヘキサメチレンジイソシアネートの三量体）を用
いた塗料Ｊの耐摩耗性は格段に優れている。なお、主剤
と硬化剤の反応当量比が夫々 1.3未満である比較例の塗
料ＧおよびＨは、その塗膜が柔らかくて強さに欠けるた
め、タイヤの切り返しなどに耐えられない。また、主剤
と硬化剤の反応当量比が 1.7を超える比較例の塗料Ｏ
は、塗膜が硬くなりすぎて脆いうえ、副反応による泡が
発生するので、耐摩耗性が極端に悪い。また、比較例の
塗料ＬおよびＭは、硬化剤に官能基数 2.3未満のポリイ
ソシアネート４（ｆ＝ 2.0) とポリイソシアネート５
（ｆ＝ 2.0) を用いているので、耐摩耗性に欠けてお
り、特に熱摩耗に弱く、タイヤの切り返しによって塗膜
が変形しやすい。

【００２０】以上のような結果から、本発明の塗料は、
主剤のポリオール成分として、水酸基価１４０〜３５
０、官能基数 2.6〜3.1 のヒマシ油又はヒマシ油誘導体
などを用い、硬化剤には、官能基数 2.3〜 3.5のポリイ
ソシアネートを用いているのである。なお、平均分子量
３００未満のポリイソシアネートには、官能基数 2.3以
上を満足する化合物がなく、また、分子量６００を超え
るポリイソシアネートは、塗膜の強度を低下させるので
耐摩耗性に欠けると共に、化合物粘度が高すぎて溶剤の
使用を余儀無くされるので塗膜の収縮や亀裂発生の問題
があるし、環境保全の観点からも問題があるので、硬化
剤には、分子量３００〜６００、官能基数 2.3〜 3.5の
条件を満足する常温液状のポリフェニルポリメチレンポ
リイソシアネートやヘキサメチレンジイソシアネートの
三量体を用いている。

【００２１】また、ヒマシ油系ポリオール成分は、低粘
度で、且つポリイソシアネート成分との相溶性も悪いの
で、本発明は、一般に増粘剤として用いられている合成
微粉シリカ（商品名：アエロジル／日本アエロジル社製
など）を、塗料の粘度が塗布作業に支障を来すほど高ま
らない限度で添加している。更に、塗膜が柔らかすぎて
も硬すぎても耐摩耗性に欠け、また、副反応による泡が
発生すれば塗膜が極端に脆弱化するので、主剤と硬化剤
の反応比率を当量比１：1.3 〜1.7 （好ましくは、1.5
前後) に選定しているのである。

【００２２】このような条件を満足する実施例の各塗料
Ｂ〜Ｄ，Ｉ〜ＫおよびＮは、上述の如く耐摩耗性に優れ
ていると同時に、その主剤と硬化剤が、何れも無臭に近
い微芳香液体であり、特別化学物質指定化合物にも該当
せず、健康管理や環境保全の観点からも安全性が高い。
また、粘度が低く、塗布作業の作業性が良いし、塗膜の
レベリング性にも優れており、塗料を無溶剤で使用する
ことができるので、安全性が高いだけでなく、溶剤によ
る塗膜の収縮や亀裂の問題や、塗膜の強度低下や経時安
定性の不安などもない。

【００２３】

【発明の効果】本発明の耐摩耗性厚膜塗料は、工場のコ
ンクリート床のようにフォークリフト車などの重車両や
ロボットが頻繁に走行する過酷な使用環境でも長期間耐
えられる耐摩耗性と、ひび割れなど生じない強靭性とを
兼ね備えた塗膜を形成できるという大変優れた効果があ
る。また、塗料の毒性も低く、悪臭も発しないし、無溶
剤で使用できるので、健康や環境を害するおそれがな
く、塗膜の耐久性も良いという種々の優れた効果があ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主剤と硬化剤を反応させて耐摩耗性の塗
膜を形成する２液硬化型の耐摩耗性厚膜塗料において、 (a).主剤として、水酸基価１４０〜３５０、官能基数
2.6〜 3.1のヒマシ油系ポリオール成分を用い、 (b).硬化剤として、平均分子量３００〜６００、官能基
数 2.3〜 3.5のポリイソシアネート成分を用い、 (c).前記ポリオール成分１００重量部に対して、合成微
粉シリカを１〜７重量部加え、 (d).前記主剤と硬化剤の反応比率が、当量比１： 1.3〜
1.7に選定されていることを特徴とする耐摩耗性厚膜塗
料。
【請求項２】前記ポリオールが、ヒマシ油又はヒマシ
油誘導体である請求項１記載の耐摩耗性厚膜塗料。
【請求項３】前記ポリイソシアネートが、ポリフェニ
ルポリメチレンポリイソシアネート又はヘキサメチレン
ジイソシアネート三量体である請求項１記載の耐摩耗性
厚膜塗料。