JPH09183942A - 常温硬化型ポリウレタン塗膜材 - Google Patents

常温硬化型ポリウレタン塗膜材

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JPH09183942A
JPH09183942A JP7352430A JP35243095A JPH09183942A JP H09183942 A JPH09183942 A JP H09183942A JP 7352430 A JP7352430 A JP 7352430A JP 35243095 A JP35243095 A JP 35243095A JP H09183942 A JPH09183942 A JP H09183942A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 指定化学物質である4,4′−メチレンービ
ス(2−クロロアニリン)に代わる安全性の高い芳香族
ポリアミン架橋剤を使用でき、有機金属触媒を使用せず
とも速やかに硬化して耐熱性、耐水性に優れた塗膜が得
られ、特に手塗り塗工に適した可使時間を保持すること
ができる常温硬化型速硬化性ポリウレタン塗膜材を提供
する。 【解決手段】 TDIおよびIPDIとポリオールとの
反応によって得られるイソシアネート末端プレポリマー
からなる主剤とジエチルトルエンジアミンからなる芳香
族ポリアミン架橋剤および可塑剤を含有する硬化剤とを
施工現場で混合し、塗工して硬化せしめる。硬化剤中の
可塑剤の使用量を主剤プレポリマー100重量部に対し
て20〜130重量部とし、主剤中のプレポリマーのN
CO基と硬化剤中の芳香族ポリアミンのNH2 基との当
量比が0.8〜2.0となるように主剤と硬化剤とを混
合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、常温で硬化するポ
リウレタン塗膜材(防水材、塗り床材)に関し、更に詳
しくは、特に手塗り塗工に適した可使時間(塗工可能時
間)を保持した速硬化性常温硬化型ポリウレタン塗膜材
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリウレタン塗り床材、防水材は従来か
らビルディングの屋上、ベランダ、廊下などの防水、ス
ポーツ施設の弾性舗装などの用途に大量に使用されてい
る。かような塗り床材、防水材の製造方法は、ポリオキ
シプロピレンポリオールなどのポリオールとトリレンジ
イソシアネート[以下TDIと略記する]との反応によ
って得られるイソシアネート末端プレポリマーを主剤と
し、4,4′−メチレン−ビス(2−クロロアニリン)
[以下“MOCA”と略記する]およびポリオキシプロ
ピレンポリオールをイソシアネート反応成分としてこれ
に有機金属鉛などの触媒や必要に応じて可塑剤を配合し
て硬化剤とし、上記の主剤と硬化剤の2液を施工現場で
混合した後、コテ、ヘラ、またはレーキ等を用いて手塗
り塗工して硬化せしめるものである。
【0003】この従来方法において、硬化剤中のイソシ
アネート反応成分の主成分として使用するMOCAは、
指定化学物質であるため安全性に問題があり、また常温
では固体で結晶性が高いため可塑剤への溶解安定性が悪
く取り扱い難いものであるにもかかわらず、イソシアネ
ートとの反応が比較的緩やかであり、塗り床材、防水材
として特に必要とされる可使時間(2液混合後これを支
障なく塗布できるまでの時間であり、一般に、混合後に
粘度が10万センチポイズに達するまでの時間とされて
いる)が得られ、更にウレタン塗り床材、防水材に必要
とされる各種物性を保持できるので、この分野で使用可
能なほとんど唯一の芳香族ポリアミン架橋剤であった。
【0004】一方高反応性のジエチルトルエンジアミン
(以下DETDAと略記する)を芳香族ポリアミン架橋
剤の主成分として含有する硬化剤と、4,4′−ジフェ
ニルメタンジイソシアネート系のイソシアネート成分を
含有する主剤とからなる高反応性2液型ウレタン材料
を、高圧衝突混合機により瞬間的に混合しスプレー塗工
し、速硬化させるウレタン塗り床材、防水材が普及して
来ている。然しながらかような高反応性ウレタン材料
は、2液混合からゲル化まで10秒前後と超速硬化であ
るため手塗り塗工に望ましい可使時間がまったく得られ
ず、スプレー塗工時にミストが飛散して周辺を汚染し、
更に塗工面のレベリング性が悪いなどの欠点がある。
【0005】また最近本発明者らは、TDIプレポリマ
ーをこのDETDAを用いて常温硬化させることによる
塗膜防水材の製造方法を開発した。然しながらこの方法
では、夏場(高温時)において、特に複雑な作業を伴う
役物まわりや立面部の施工で可使時間を確保することが
困難であった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、指定化学物
質であるMOCAに代る安全性の高い芳香族ポリアミン
が使用でき、夏場の特に複雑な作業を伴う施工において
も可使時間が充分に確保でき、冬期においても硬化性が
良好で、年間を通して安定な施工ができる速硬化性常温
硬化型ポリウレタン塗膜材(防水材、塗り床材)の開発
を目的としてなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは種々検討の
結果、主剤の主成分であるイソシアネート末端プレポリ
マーとして、従来から使用されているTDIプレポリマ
ーの外に、イソホロンジイソシアネートとポリオールと
の反応によって得られるイソシアネート末端プレポリマ
ーを混用し、これと高反応性のDETDAを主成分とす
る芳香族ポリアミン架橋剤及び可塑剤を配合した硬化剤
とを所定の割合で、混合、塗工、硬化せしめることによ
り、高温時(夏場)においても、複雑な作業を伴う施工
においても、可使時間を充分に確保することができ、低
温時(冬期)においても硬化性が良好で、年間を通じて
安定な施工ができることを見出し本発明を完成させたの
である。すなわち本発明は、イソシアネート末端プレポ
リマーを主成分とする主剤と、DETDAを主成分とす
る芳香族ポリアミン架橋剤および可塑剤を含有する硬化
剤とを混合、塗工、硬化せしめる常温硬化型ポリウレタ
ン塗膜材において、 a)、イソシアネート末端プレポリマーとして、TDI
とポリオールとの反応によって得られるプレポリマー
と、イソホロンジイソシアネートとポリオールとの反応
によって得られるプレポリマーとの混合物を使用し、 b)、混合割合は該プレポリマーの、それぞれの末端イ
ソシアネート基に基づくモル比が70/30〜30/7
0の割合とし、 c)、主剤と硬化剤とを、主剤のイソシアネート基と硬
化剤中のアミノ基との当量比が0.8〜2.0となるよ
うに混合、塗工、硬化せしめることを特徴とする、可使
時間を保持した速硬化性常温硬化型ポリウレタン塗膜材
である。
【0008】本発明において主剤の主成分となる2種類
のイソシアネート末端プレポリマーのうち、一方のTD
Iプレポリマーは従来から常温硬化型ポリウレタン塗膜
材のイソシアネート成分として主用されているもので、
TDIとポリオールとをTDIのイソシアネート基(以
下NCO基と略記する)とポリオールのOH基の当量比
2近傍前後で仕込んで反応させて製造される。原料TD
Iとしては市販品として入手可能な2,4−異性体含有
率が65〜100重量%のものが使用できるが、2,4
−異性体含有率の少ないTDIを原料として製造したプ
レポリマーを主剤の主成分として使用すると可使時間を
短くする傾向があるので、本発明では2,4−異性体含
有率が80重量%以上のものを使用するのが望ましく、
85重量%以上が最も好ましい。本発明において使用す
るもう一方のプレポリマーは、イソホロンジイソシアネ
ートとポリオールとの反応によって得られるイソシアネ
ート末端プレポリマーである。イソホロンジイソシアネ
ートは、1−イソシアネート−3,3,5−トリメチル
−5−イソシアネートメチルシクロヘキサンの構造をも
ち、IPDIと略称される。脂環族の骨格をもち、2つ
のNCO基のうち片方が2級であるのでTDIの如き通
常の芳香族骨格をもつイソシアネートより反応性が遅
い。本発明においては、DETDAという高反応性の芳
香族ポリアミンを架橋剤の主成分として使用することと
相俟って主剤としてTDIプレポリマーを使用する場合
には困難であった夏場または複雑な作業を伴う施工が、
このIPDIプレポリマーを混用することにより可能と
なるのである。すなわち本発明では、TDIプレポリマ
ーとIPDIプレポリマーとは、それぞれの末端イソシ
アネート基に基づくモル比が70/30〜30/70の
割合で混合して使用される。TDIプレポリマーを70
モル%以上使用すると夏場においてまたは複雑な作業を
伴う施工において所望の可使時間が得られず、30モル
%以下では硬化性が遅くなり冬場の速硬化性が達成でき
ず、また硬化塗膜材が所望の物性を確保し難くなる。
【0009】IPDIプレポリマーを製造するには、I
PDIとポリオールとをIPDIのNCO基とポリオー
ルのOH基との当量比を通常の2近傍前後で仕込んで反
応させることは従来と同様であるが、前記のようにIP
DIは通常のイソシアネートより反応性が遅いので、ジ
ブチル錫ジラウレートのような触媒を微量(例えば反応
物総量の0.001重量%)添加して行なうことが好ま
しい。
【0010】イソシアネート末端プレポリマーの製造に
用いられるもう一方の原料であるポリオールとしては、
ポリオキシプロピレンポリオールまたはポリオキシエチ
レンプロピレンポリオール、ポリオキシテトラメチレン
グリコール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエス
テルポリオールなど通常のウレタン原料として一般に知
られているポリオールが使用できる。これら一般のポリ
オールのうち本発明の分野では、粘度あるいは低温での
結晶性の点においてポリオキシプロピレンポリオールま
たはポリオキシエチレンプロピレンポリオールを使用す
るのが好ましい。
【0011】イソシアネート末端プレポリマーのNCO
含有率は1.5〜7重量%とすることが好ましい。7重
量%を越えると本発明で用いる硬化剤と組合わせた場合
所望の可使時間を確保することが困難となり、一方1.
5重量%未満のものを使用するとポリウレタン塗膜材と
して所望の物性が得られなくなる。最も好ましい範囲は
2.0〜5.0重量%である。
【0012】本発明の組成物において、硬化剤中の芳香
族ポリアミン架橋剤の主成分として使用するDETDA
は、3,5−ジエチルトルエン−2,4または2,6−
ジアミンであり、異性体含有率の異なるものが市販され
ている。市販品としては例えば“エタキユア100”
(エチレンコーポレーション社製の商品名、2,4−異
性体/2,6−異性体の重量比80/20)などが使用
できる。このDETDAは我国においては既存化学物質
として登録済であり、従来技術のMOCAとは異なり安
全であり、製造や使用に際しての制約がない。
【0013】本発明で使用される可塑剤は、フタル酸ジ
ブチル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジオクチル、フ
タル酸ブチルベンジル、アジピン酸ジオクチル、塩素化
パラフィン、トリス−β−クロロプロピルホスフェート
等の、主剤中のイソシアネート末端プレポリマーのNC
O基と反応性のない通常の可塑剤が使用できる。
【0014】硬化剤中の可塑剤の使用量は、イソシアネ
ート末端プレポリマーの使用量100重量部に対して2
0〜130重量部の範囲にあることが望ましい。20重
量部以下では所望の可使時間が保持し難く、130重量
部を越えると塗膜の表面に可塑剤がブリードする傾向が
激しくなり、また硬化塗膜が所望の強度を保てなくな
る。
【0015】従来のMOCA−ポリオール併用系硬化剤
中の架橋剤成分として使用されていたポリオールは、本
発明の組成物の硬化剤中では不可欠成分ではなく配合す
る必要がない。然しながらDETDAよりも反応性が低
く、特に硬化初期過程においてはDETDAの反応を遅
延させる可塑剤と同様の作用を有するため、ポリオール
が最終的にイソシアネート反応する、しないに拘らず、
ポリオールを可塑剤的に小量配合することもできる。
【0016】本発明の組成物においては、DETDAと
いう高反応性の芳香族ポリアミン架橋剤を使用するの
で、従来から慣用されている硬化促進触媒は不可欠成分
ではなく、原則として使用しない。しかしながら厳冬期
の施工の場合または硬化剤中にポリオールを併用する場
合のように必要に応じて鉛オクトエート、鉛ナフテネー
トなどの有機金属触媒、またはオクチル酸、オレイン酸
などの有機酸の如き硬化促進触媒を小量使用することが
できる。例えば鉛オクトエート(鉛含有量20重量%)
を使用する場合、硬化剤中に3重量%以下の小量を添加
することにより、厳冬期の施工でも速硬化が達成でき
る。この程度の触媒量であれば硬化塗膜の耐熱性が劣化
することがない。
【0017】本発明で使用する硬化剤には、必要に応じ
て炭酸カルシウム、タルク、カオリン、ゼオライト、ケ
イソウ土などの無機充填材、酸化クロム、ベンガラ、酸
化鉄、カーボンブラック、酸化チタンなどの顔料、ヒン
ダードアミン系、ヒンダードフェノール系、ベンゾトリ
アゾール系などの安定剤を添加することができる。
【0018】本発明の塗膜材は、TDIプレポリマーと
IPDIプレポリマーとの所定の割合の混合物を主成分
とする主剤と、DETDAを主成分とする芳香族ポリア
ミン架橋剤、可塑剤、必要に応じてポリオール、無機充
填剤、触媒、安定剤及び顔料等を配合した硬化剤とを、
主剤中のNCO基と硬化剤中のアミノ基(NH2基)と
の当量比が0.8〜2.0となるように施工現場で混合
し、対象面に手塗り塗工し、硬化せしめることによって
得られる。主剤中のNCO基と硬化剤中のNH2基との
当量比が0.8未満では、所望の可使時間が確保でき
ず、遊離のアミンによる黄変性が激しくなり、一方2.
0を越えると硬化性が遅くなり過ぎ、速硬化性を示さな
くなる。主剤と硬化剤とを上述したような割合で混合す
ることにより、施工環境温度(通常のウレタン防水材、
塗り床材では5〜35℃)下で、30分以上120分以
下といった可使時間を保持することができ、従って年間
を通して安定な施工が可能となるのである。
【0019】本発明の塗膜材組成物の施工は、手作業に
よる混合、塗工に適しているが、可使時間およびレベリ
ング可能時間が長くとれるため、スタチックミキサーあ
るいはダイナミックミキサー等の自動混合装置を使用し
た機械塗工によっても行なうことができる。また、無機
質充填剤の選定または有機質ダレ止め材の配合などによ
り、立面、壁面、曲面等をローラー、リシンガン、エア
レスガン等の方法で施工することも可能である。また本
発明の塗膜材は、従来からの防水材、塗り床材の用途で
もある廊下や階段等の発音性低下、モルタル保護、防塵
性を目的とした床材、金属等の腐食防止のための防錆
材、コーキング材としても使用できる。施工の際には作
業性に応じてキシレン、トルエン等の溶剤を若干量加え
ることができる。
【0020】
【実施例】以下に実施例および比較例をあげて本発明を
説明する。
【0021】実施例1 2リットルのガラスコルベンに、148.2gの2,4
−TDIを仕込み、681.4gのアクトコールP20
20(分子量2000のポリオキシプロピレンジオー
ル、武田薬品工業社製)と、170.4gのアクトコー
ルP−3030(分子量3000のポリオキシプロピレ
ントリオール、武田薬品工業社製)を徐々に加え、80
℃に加熱し撹拌しながら90〜100℃に昇温し、この
温度で5時間保ち反応を完結させ、NCO含有率3.5
重量%のNCO末端TDIプレポリマー(主剤1)10
00gを調製した。
【0022】別の4リットルのガラスコンベンに54
9.6gのIPDI(ダイセルヒユルス社製)、196
0.2gのアクトコールP2020、および490.2
gのアクトコールP−3030を仕込み、撹拌しながら
0.02gのジブチル錫ジラウレートを加え、徐々に加
温して80〜100℃に昇温し、この温度で4時間保ち
反応を完結させ、NCO含有率3.5重量%のNCO末
端IPDIプレポリマー(主剤2)3000gを調製し
た。
【0023】これとは別に20リットルの円筒型開放容
器に310gのエタキユア100(DETDA)、36
90gのフタル酸ジオクチル(大八化学工業所社製)お
よび6000gの炭酸カルシウム(丸尾カルシウム社
製)を仕込み、室温でディゾルバーにて15分間攪拌し
て10kgの硬化剤を調製した。
【0024】前記の調製したNCO末端プレポリマーの
うち720gのTDIプレポリマー(主剤1)と480
gのIPDIプレポリマー(主剤2)とを混合(TDI
プレポリマーとIPDIプレポリマーとのモル比60/
40)し、混合主剤1200gを作製した。これを3つ
に分け、それぞれを10℃、20℃および35℃の雰囲
気に2時間以上放置した。一方上記の調製した硬化剤の
うち2400gを取り分け、これを主剤と同様に3分し
てそれぞれを10℃(冬場を想定)、20℃および35
℃(夏場を想定)の雰囲気に2時間以上放置した。その
後これら混合主剤400gと硬化剤800gとをそれぞ
れの雰囲気で混合(主剤中のNCO基と硬化剤中のNH
2基との当量比1.2)し、20℃、35℃では粘度測
定により可使時間(10万センチポイズに達するまでの
時間を分で示す)をチェックし、20℃で混合したもの
の1部を直ちにガラス板上に厚さ1〜2mmになるよう
に流延し、この温度で7日間放置して硬化させ、物性測
定(JIS A−6021に準ずる)用に供した。10
℃で混合したものをプライマー処理したスレート板上に
厚さ1〜2mmとなるように流延し、この温度で静置
し、経時を追って指触によりタックフリー時間(指先に
ベトつきが感ぜられなくなるまでの時間)を測定した。
【0025】その結果、20℃、35℃における可使時
間はそれぞれ75分、35分であり、後述する比較例1
に比べてかなり延長した。10℃におけるタックフリー
時間は10時間であり速硬化性であった。7日硬化後の
塗膜物性は、引張り強度45kgf/cm2、引裂き強
さ17kgf/cmと良好であった。
【0026】実施例2 TDIプレポリマー(主剤1)の製造用原料TDIとし
て2,4−異性体/2,6−異性体含有率90/10の
ものを使用した以外は実施例1と同様に実施してNCO
含有率3.5重量%のTDIプレポリマー(主剤1)1
000gを調製した。主剤2(IPDIプレポリマー)
及び硬化剤はいづれも実施例1で調製したものを使用し
た。上記のTDIプレポリマー(主剤1)480gと主
剤2(IPDIプレポリマー)720gとを混合(TD
IプレポリマーとIPDIプレポリマーのモル比40/
60)して混合主剤1200gを作製した。
【0027】実施例1と同様に10℃、20℃および3
5℃の雰囲気でそれぞれ混合主剤と硬化剤とを重量比1
/2で混合(NCO基/NH2当量比1.2)し、実施
例1と同様にテストした。その結果、20℃、35℃に
おける可使時間は、78分、40分と実施例1よりもさ
らに延長した。特に35℃においては、比較例1(25
分)では困難と思われる夏場の施工においても余裕をも
って複雑な作業が遂行できる程度に可使時間が延長でき
ることを示した。10℃でのタックフリー時間は12時
間で速硬化性であった。7日硬化後の物性は、引張り強
度40kgf/cm2、引裂き強さ16.5kgf/c
mで良好であった。
【0028】比較例1 NCO末端プレポリマーとしてIPDIプレポリマー
(主剤2)を使用せず、TDIプレポリマー(主剤1)
のみを使用した例である。実施例1で調製したTDIプ
レポリマーをそのまま使用した。実施例1と同様にこの
主剤と硬化剤とを重量比1/2で混合し、同様にテスト
した。
【0029】その結果、20℃、35℃での可使時間は
それぞれ60分、25分であり、特に夏場(35℃)に
おいては、役物まわりや立面の施工などで困難を来す程
度に短いことが示された。反面、10℃におけるタック
フリー時間は8時間であり、実施例より速硬化であっ
た。7日硬化後の塗膜物性は、引張り強度51kgf/
cm2、引裂き強さ18kgf/cmと良好であった。
【0030】比較例2 NCO末端プレポリマーとしてTDIプレポリマー(主
剤1)を使用せず、IPDIプレポリマー(主剤2)の
みを主剤として使用した例である。実施例1で調製した
主剤2をそのまま使用した。硬化剤も実施例1のものを
そのまま使用した。実施例1と同様に主剤2と硬化剤と
を重量比1/2(NCO基/NH2基当量比1.2)で
混合し、同様にテストした。
【0031】その結果、20℃、35℃での可使時間は
それぞれ90分、45分であり、実施例1および比較例
1よりかなり延長した。しかしながら、10℃における
タックフリー時間は24時間で、冬場の硬化性にやや不
安があり、かつ7日硬化後の塗膜物性は引張り強度22
kgf/cm2、引裂き強さ13kgf/cmであり、
防水材としては不満足な性能であることが示された。
【0032】
【発明の効果】以上の説明からわかるように本発明によ
れば、TDIおよびIPDIとポリオールとの反応によ
って得られるイソシアネート末端プレポリマーを主成分
とする主剤と、DETDAを主成分とする芳香族ポリア
ミン架橋剤を含む硬化剤とを、主剤中のNCO基と硬化
剤中のDETDAのNH2 基との当量比が所定範囲内と
なるように施工現場で混合し、塗工して硬化させること
によって、夏場の、特に複雑な作業を伴う施工において
も可使時間を充分に確保でき、冬期においても硬化性が
良好で、年間を通して安定な施工ができる常温硬化型ポ
リウレタン塗膜材を得ることができる。従って本発明の
方法は、速硬化性の塗膜防水材や塗り床材などの手塗り
塗工に効果的に適用できるものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イソシアネート末端プレポリマーを主成
    分とする主剤と、ジエチルトルエンジアミンを主成分と
    する芳香族ポリアミン架橋剤および可塑剤を含有する硬
    化剤とを、混合して、塗工、硬化せしめる常温硬化型ポ
    リウレタン塗膜材において、 a)、イソシアネート末端プレポリマーとして、トリレ
    ンジイソシアネートとポリオールとの反応によって得ら
    れるプレポリマーと、イソホロンジイソシアネートとポ
    リオールとの反応によって得られるプレポリマーとの混
    合物を使用し、 b)、混合割合は該プレポリマーの、それぞれの末端イ
    ソシアネート基に基づくモル比が70/30〜30/7
    0の割合とし、 c)、主剤と硬化剤とを、主剤中のイソシアネート基と
    硬化剤中のアミノ基との当量比が0.8〜2.0となる
    ように混合、塗工し硬化せしめることを特徴とする、可
    使時間を保持した速硬化性常温硬化型ポリウレタン塗膜
    材。
  2. 【請求項2】 硬化剤中の可塑剤の使用量が、イソシア
    ネート末端プレポリマーの使用量100重量部に対し2
    0〜130重量部である請求項1記載の速硬化性常温硬
    化型ポリウレタン塗膜材。
  3. 【請求項3】 トリレンジイソシアネートとして2,4
    −トリレンジイソシアネートを80重量%以上含有する
    トリレンジイソシアネートを使用する請求項1記載の速
    硬化性常温硬化型ポリウレタン塗膜材。
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