JP2009079184A - 防水材組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 特定の構成単量体単位を含みガラス転移温度が−20℃以下であるビニル重合体(A)、(メタ)アクリル酸単位を構成単位として含み、重量平均分子量が2000〜100000であり、酸価が50〜200mgKOH/gであり、ガラス転移温度が0℃以上であるビニル重合体(B)、無機質水硬性物質(C)および水性媒体を含有し、ビニル重合体(A)100質量部を基準としてビニル重合体(B)の割合は0.3〜8質量部であり、ビニル重合体(A)100質量部を基準として無機質水硬性物質(C)の割合は10〜200質量部である防水材組成物。
【選択図】 なし
Description
請求項2に記載の防水材組成物は、請求項1に記載の防水材組成物において、上記ビニル重合体(A)、上記ビニル重合体(B)、上記無機質水硬性物質(C)、無機充填材(D)、空気置換比重が0.6〜1.2であり、平均粒子径が20〜200μmである中空粒子(E)および水性媒体を含有し、ビニル重合体(A)100質量部を基準として無機充填材(D)の割合は10〜500質量部であり、ビニル重合体(A)100質量部を基準として中空粒子(E)の割合は0.6〜8質量部であることを特徴とする。
請求項3に記載の防水材組成物は、請求項1に記載の防水材組成物において、上記ビニル重合体(A)は、カチオン性界面活性剤またはノニオン性界面活性剤の存在下に原料ビニル単量体を水性媒体中でラジカル重合させて得られるものであることを特徴とする。
請求項4に記載の防水材被膜は、請求項1〜3のいずれかに記載の防水材組成物を塗布し、養生して形成されるものである。
請求項5に記載の防水材被膜の施工方法は、請求項1〜3のいずれかに記載の防水材組成物を建造物の表面に塗布し、養生して防水材被膜を形成させる工程を含むものである。
ビニル重合体(A)は、炭素数4〜10のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート単位55〜98質量%、(メタ)アクリル酸単位0.1〜3質量%およびグリシジル(メタ)アクリレート単位0.1〜5質量%を構成単位として含み、ガラス転移温度が−20℃以下であるビニル重合体である。炭素数4〜10のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート単位を主体とするビニル重合体(A)は、形成される被膜に良好な伸びを与える。
ビニル重合体(A)における上記単量体単位の割合は44.8質量%以下であるが、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、iso−プロピル(メタ)アクリレート等の炭素数が3以下のアルキル基を有する(メタ)アクリレート単位の割合は30質量%以下とするのが好ましい。
ビニル重合体(A)は、2種類以上のものが併用されてもよい。
Tg =重合体のTg(K)
W(a) =重合体における単量体(a)由来の構造単位の質量分率
W(b) =重合体における単量体(b)由来の構造単位の質量分率
Tg(a) =単量体(a)の単独重合体のガラス転移温度(K)
Tg(b) =単量体(b)の単独重合体のガラス転移温度(K)
これらの界面活性剤の内、特に重合安定性、機械的化学的安定性が良好となる点で、HLB値15以上のポリエチレンオキサイド系ノニオン系界面活性剤を使用することが好ましい。界面活性剤の使用量は、エマルションに対して要求される性質に応じて変わりうるが、エマルションの安定性を向上させるには、界面活性剤の配合量が多いことが好ましく、乾燥性及び被膜の耐水性を向上させるためには、使用量が少ない方が好ましい。好適な使用量範囲は、エマルション中の重合体固形分に対して、1〜10質量%である。
本発明に用いるエマルションには、その他の成分として一般的な塗膜防水材に配合される消泡剤、増粘剤、成膜助剤、凍結防止剤、防腐剤などを配合することができる。消泡剤としては、オクチルアルコール、カプリルアルコール、ラウリルアルコール及びシクロヘキサノール等の一般に使用される消泡剤が使用できる。消泡剤の配合割合としては、重合体固形分に対して0.1〜5質量%が好ましい。
ビニル重合体(B)は、(メタ)アクリル酸単位を構成単位として含み、重量平均分子量(Mw)が2000〜100000であり、酸価が50〜200mgKOH/gであり、ガラス転移温度が0℃以上であるビニル重合体である。ビニル重合体(B)は、組成物を塗布して形成される被膜のタック(べたつき)を短時間で低減させるために必要な成分である。
酸価が50mgKOH/g未満でも200mgKOH/gを超えてもタック低減効果が不十分となる。酸価は55〜180mgKOH/gが好ましく、60〜160mgKOH/gがより好ましい。特に酸価が50mgKOH/g未満では組成物中に均一に溶解しにくく、タック低減効果を発揮しにくくなる。
ガラス転移温度が0℃未満だとタック低減効果が不十分となる。ガラス転移温度は10℃以上が好ましく、15℃以上がより好ましい。ガラス転移温度の上限は特にないが、汎用の原料単量体を使用して得られるビニル重合体のガラス転移温度の上限は200℃程度である。ビニル重合体(B)のガラス転移温度はDSC(示差走査熱量測定法)により実測されるものである。
マクロモノマーも併用して得られるグラフト共重合体は、タック低減効果が特に優れるためビニル重合体(B)として好ましいものである。
ビニル重合体(B)は、2種類以上のものが併用されてもよい。
無機質水硬性物質(C)は、組成物から得られる被膜を強靭にし、被膜の耐水性、湿潤面に対する接着性及び乾燥成膜性を向上させるために必要な成分である。無機質水硬性物質(C)としては、各種のセメント、無水及び半水石膏、生石灰並びに亜鉛華等が挙げられる。これらの中でもセメントを使用することが好ましく、例えば、普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、早強セメント、フライアッシュセメント、高炉セメント、白色セメント、コロイドセメント及び中庸熱ポルトランドセメント等があり、さらにこれらの中でも、特に入手が容易で、本発明の効果を充分に発揮できる、ポルトランドセメント又はアルミナセメントが好ましい。
水性媒体は、水のみからなるものでもよく、水および水と混和するアルコールなどの有機溶剤の混合物であってもよい。環境保全およびコスト面から、水性媒体は水であることが好ましい。ビニル重合体(A)100質量部を基準として水性媒体の割合は20〜1000質量部であることが好ましく、30〜800質量部であることがより好ましい。
本発明の組成物は、無機充填材(D)が添加されたものであってもよい。
無機充填材(D)が配合された場合には、塗布作業性の向上、被膜への強靭性の付与、被膜タックの低減などの効果があるので好ましい。無機充填材(D)の具体例としては、硅砂、タルク、炭酸カルシウム、カオリン、マイカ、シリカ、スラグ粉、水酸化アルミニウム、ゼオライト、石膏及び珪藻土等の、一般汎用のものを用いることができる。
無機充填材(D)が添加される場合には、ビニル重合体(A)100質量部を基準として無機充填材(D)の割合は10〜500質量部であり、30〜400質量部が好ましく、50〜300質量部がより好ましい。10質量部に満たない場合には、無機充填材(D)の配合効果が認められなくなることがある。500質量部を越える場合には、組成物の被膜が下地ひびわれ追従性に劣るものになったり、また組成物が高粘度になり、塗装作業性が低下することがある。
本発明の組成物は、中空粒子(E)が添加されたものであってもよい。
中空粒子(E)が配合された場合には、組成物を塗布して形成される被膜の表面に存在して、被膜のタックを小さくするとともにタック低減に要する時間が短縮されるので好ましい。
中空粒子(E)は、空気置換比重が0.6〜1.2であるものが好ましく、0.7〜1.1であるものがより好ましい。空気置換比重が大きすぎると形成された被膜中に沈んでしまいタック低減効果を十分に発揮できない場合がある。空気置換比重とは、中空粒子の質量を空洞も含めた中空粒子の体積で割って求めた比重である。
中空粒子(E)は、平均粒子径が20〜200μmであるものが好ましく、30〜160μmであるものがより好ましい。平均粒子径が小さすぎるとタック低減効果が十分に発揮できない場合があり、平均粒子径が大きすぎると被膜の外観が悪くなる場合がある。
有機中空粒子(バルーン)として、熱硬化性樹脂のバルーンと熱可塑性樹脂のバルーンが例示でき、熱硬化性のバルーンにはフェノールバルーン、エポキシバルーン、尿素バルーンが、熱可塑性バルーンにはサランバルーン、ポリスチレンバルーン、ポリメタクリレートバルーン、ポリビニルアルコールバルーン、スチレン−アクリル系バルーンが例示できる。また、架橋した熱可塑性樹脂のバルーンも使用できる。
本発明の防水材組成物は、上記ビニル重合体(A)、ビニル重合体(B)、無機質水硬性物質(C)および水性媒体を上記の割合で含有するものである。防水材組成物は、上記無機充填材(D)が添加されたものが好ましい。防水材組成物は、上記中空粒子(E)が添加されたものが好ましい。
本発明の防水材組成物には、その他の成分として、一般的な塗膜防水材やコンクリート、モルタルに使用されている増粘剤、減水剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、着色顔料、収縮低減剤、膨張剤などを配合することができる。
増粘剤としては、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、キサンタンガム、グアーガムなどの多糖類系の増粘剤、ウレタン会合形の増粘剤、セピオライト、アタパルジャイト、フォーステライト、ベントナイト、ヘクトライトなどの無機系の増粘剤が使用できる。
減水剤としては、通常のコンクリート、モルタルと同様に、ナフタリンスルホン酸系、メラミンスルホン酸系、リグニンスルホン酸系、ポリカルボン酸系の減水剤が使用できる。
硬化促進剤としては、塩化リチウム、炭酸リチウム、硫酸リチウム、酢酸リチウムなどのリチウム塩、塩化カルシウムが使用できる。
遅延剤としては、ホウ酸、ホウ酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、クエン酸アンモニウム、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カルシウム、酒石酸ナトリウム、酒石酸カルシウムなどが使用できる。
着色顔料としては、酸化チタン、カーボンブラックのほか、一般的な塗料に使用されている無機顔料、有機顔料が使用できる。
収縮低減剤としてはポリオキシアルキレン化合物が、膨張剤としてはエトリンガイト系の膨張剤などが使用できる。
本発明の防水材被膜は、上記防水材組成物が基材に塗布され、乾燥(養生)されて形成される。塗布、乾燥は1回でもよく、2回以上でもよい。防水材被膜は通常0.5mm以上、好ましくは0.7mm以上の厚さに形成される。0.5mm以下の厚さでは防水性能や下地ひび割れ追従性が不十分となる場合がある。厚さの上限は特にないが、経済性を考えると7mm以下、より好ましくは5mm以下である。
本発明の防水材被膜の施工は、上記防水材組成物が建造物(構造物)の表面に塗布され、乾燥(養生)されることにより行われる。
評価は以下の方法により行った。
○下地ひび割れ追従性
スレート板(150mm×75mm、厚さ5mm、裏面の長手方向中央に割りやすくするためのVカットが施されたもの)の表面に、アロン水性プライマー(東亞合成株式会社製)を塗布し、温度23℃、湿度50%で1日養生した。その後、試験用組成物を塗布量が2kg/m2となるように塗布し、温度23℃、湿度50%で7日養生した。上記Vカット部分でスレート板を割ったものを試験体とした。この試験体は、75mm×75mmの大きさに2分されたスレート板が試験用組成物から形成された被膜(厚さ約1mm)でつながった状態である。
2分されたスレート板を5mm/分の速度で長手方向に引っ張り、被膜にピンホールまたは破断などの欠陥が発生した時点の引っ張りの幅(下地ひび割れ追従幅)を測定した。個々の被膜の厚さは1mmを中心として若干のばらつきがあり、膜厚とひび割れ追従幅は経験的に比例関係にあるため、上記測定値を膜厚1mm当りの数値に換算した(実際の測定値を膜厚(単位:mm)で割った)。下地ひび割れ追従幅が大きいほど下地ひび割れ追従性が優れたものである。被膜の厚さが厚いほど下地ひび割れ追従幅は大きくなるが、被膜の厚さ1mmにおける下地ひび割れ追従幅が4mm以上のものが好ましく、5mm以上のものがより好ましい。
タックの強さを評価する方法として、ばね秤付着力を測定した。
アロン水性プライマーを塗布したスレート板に試験用組成物を塗布量が2kg/m2となるように塗布したものを3枚または4枚用意し、以下の3種類または4種類の環境で24時間養生し、試験体とした。
(a)温度23℃、湿度50%
(b)温度40℃(オーブン中)
(c)温度23℃、湿度95%
(d)温度5℃、湿度50%
組成物から形成された被膜の上に、先端に2cm角の正方形ブチルゴムシートを張り付けた治具を置き、この上から治具との合計質量が800gとなるおもりを10秒間のせた。10秒後におもりを取り去り、治具にばね秤を連結して上に引き上げ、被膜とブチルゴムシートがはがれるときの荷重(付着力)をばね秤付着力(単位:g(ばね秤の読み))として測定した。
実際に試験体の上を歩いた(施工者が乾燥被膜上を歩くことを想定)結果と対応させると、ばね秤付着力が800g未満のものは歩行性が優れ、800g以上1000g未満のものは歩行性が可、1000g以上のものは歩行性が不良(靴のうらに付着)であった。上記(a)、(b)および(c)の3条件の養生において歩行性が優れるか可であるものが好ましく、(a)、(b)、(c)および(d)の4条件の養生において歩行性が優れるか可であるものがより好ましい。
ポリ塩化ビニル板上に試験用組成物を塗布量が2kg/m2となるよう塗布し、JIS A 6021「建築用塗膜防水材」に準拠して養生し、厚み1mmの被膜を得た。得られた被膜をダンベル3号の型枠で打ち抜いて質量を測定後、23℃の水に1週間浸漬し、取り出し直後に質量を測定して、質量増加率を求めて吸水率とした。
(製造例1 ビニル重合体(A)に相当するビニル重合体A1の製造)
3リットルのフラスコ中にイオン交換水103部を入れ、内温を80℃に加温した後、フラスコ内に窒素を流しながら、2−エチルヘキシルアクリレート77部、スチレン21部、メチルアクリレート1部、グリシジルメタクリレート1部、アクリル酸1部、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル(HLB18.5)2部からなる混合液を、攪拌下連続的に滴下した。一方で、重合開始剤として2,2’−アゾビス−2−アミノプロパン塩酸塩1部を攪拌下連続的に滴下した。5時間の重合反応を実施し、ビニル重合体A1固形分濃度50%のエマルションA1を得た。ビニル重合体A1の計算Tgは−60℃である。
(製造例2 比較用ビニル重合体A2の製造)
3リットルのフラスコ中にイオン交換水103部を入れ、内温を80℃に加温した後、フラスコ内に窒素を流しながら、2−エチルヘキシルアクリレート47部、スチレン51部、メチルアクリレート1部、グリシジルメタクリレート1部、アクリル酸1部、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル(HLB18.5)2部からなる混合液を、攪拌下連続的に滴下した。一方で、重合開始剤として2,2’−アゾビス−2−アミノプロパン塩酸塩1部を攪拌下連続的に滴下した。5時間の重合反応を実施し、ビニル重合体A2固形分濃度50%のエマルションA2を得た。ビニル重合体A2の計算Tgは−17℃である。
本評価は、ビニル重合体(B)以外の成分が添加された配合物について実施した。
(参考例1)
200部のエマルションA1(100部のビニル重合体A1を含有)と以下の「配合成分1」200部を混合し、配合物A11を得た。
「配合成分1」は、アルミナセメント79.4部、炭酸カルシウム79.4部、8号珪砂39.7部、セルロース系増粘剤1.0部からなる。
配合物A11を試験用組成物として下地ひび割れ追従性を評価したところ、下地ひび割れ追従幅は5.2mmと良好であった。
(参考例2)
200部のエマルションA2(100部の比較用ビニル重合体A2を含有)と上記「配合成分1」200部を混合し、配合物A21を得た。
配合物A21を試験用組成物として下地ひび割れ追従性を評価したところ、下地ひび割れ追従幅は2.8mmと不良であった。
比較用ビニル重合体A2については、これ以後の評価は実施しなかった。
(実施例1〜5、比較例1〜5)
ビニル重合体A1を使用して、ビニル重合体(B)または比較用ビニル重合体を併用した組成物の評価を行った。
上記参考例1における配合物A11の400部(100部のビニル重合体A1を含有)に対して、表1に示す割合と種類のビニル重合体(B)または比較用ビニル重合体を混合し、各種配合物を得た。
使用したビニル重合体(B)または比較用ビニル重合体は以下のとおりである。
配合物について評価した結果も表1に示す。タック(ばね秤付着力)は上記(a)、(b)および(c)の3種類の養生条件のものについて実施した。
ブチルアクリレート/スチレン/メチルアクリレート/メタクリル酸=35部/32部/15部/18部の共重合体、
Mw:6000
酸価:117mgKOH/g
Tg:18℃
固形分:30%
(2)B−2(ビニル重合体(B))
Mw:60000
酸価:65mgKOH/g
Tg:19℃
固形分:24.5%
(3)B−3(ビニル重合体(B))
2−エチルヘキシルアクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸=25部/60部/15部の共重合体
Mw:10000
酸価:74mgKOH/g
Tg:65℃
イオン交換水にアンモニア水を添加してPH7〜8に調整しながら溶解させ、最終的に固形分20%、PH8の水溶液を調製して使用した。
(4)B−4(ビニル重合体(B))
スチレン/α−メチルスチレン/アクリル酸=30部/50部/20部の共重合体
Mw:8000
酸価:160mgKOH/g
Tg:75℃
イオン交換水にアンモニア水を添加してPH7〜8に調整しながら溶解させ、最終的に固形分10%、PH8の水溶液を調製して使用した。
スチレン/α−メチルスチレン/アクリル酸=45部/25部/30部の共重合体
Mw:1700
酸価:238mgKOH/g
Tg:56℃
イオン交換水にアンモニア水を添加してPH7〜8に調整しながら溶解させ、最終的に固形分20%、PH8の水溶液を調製して使用した。
(6)X−2(比較用ビニル重合体)
スチレン/α−メチルスチレン/アクリル酸=40部/30部/30部の共重合体
Mw:17250
酸価:214mgKOH/g
Tg:128℃
イオン交換水にアンモニア水を添加してPH7〜8に調整しながら溶解させ、最終的に固形分20%、PH8の水溶液を調製して使用した。
(7)X−3(比較用ビニル重合体)
スチレン/α−メチルスチレン/アクリル酸=50部/20部/30部の共重合体
Mw:16500
酸価:240mgKOH/g
Tg:102℃
イオン交換水にアンモニア水を添加してPH7〜8に調整しながら溶解させ、最終的に固形分20%、PH8の水溶液を調製して使用した。
中空粒子(E)をも含む組成物の評価を行った。
上記参考例1における配合物A11の400部(100部のビニル重合体A1を含有)に対して、ビニル重合体(B)である「B−1」1部、および表2に示す割合と種類の中空粒子を混合し、各種配合物を得た。
使用した中空粒子(E)は以下のとおりである。
配合物について評価した結果も表2に示す。タック(ばね秤付着力)は上記(a)、(b)、(c)および(d)の4種類の養生条件のものについて実施した。
シラスバルーン
空気置換比重:0.9〜1.1
平均粒子径:40μm
(2)E−2
ナトリウムシリカホウ素を原料とするセラミックバルーン
空気置換比重:1.0
平均粒子径:8μm
(3)E−3
シラスバルーン
空気置換比重:0.7〜0.9
平均粒子径:35μm
(4)E−4
シラスバルーン
空気置換比重:0.9〜1.0
平均粒子径:150μm
(5)E−5
シラスバルーン
空気置換比重:0.6〜0.8
平均粒子径:180μm
(6)E−6
セラミックバルーン
空気置換比重:0.6
平均粒子径:44μm
Claims (5)
- 炭素数4〜10のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート単位55〜98質量%、(メタ)アクリル酸単位0.1〜3質量%およびグリシジル(メタ)アクリレート単位0.1〜5質量%を構成単位として含み、ガラス転移温度が−20℃以下であるビニル重合体(A)、(メタ)アクリル酸単位を構成単位として含み、重量平均分子量が2000〜100000であり、酸価が50〜200mgKOH/gであり、ガラス転移温度が0℃以上であるビニル重合体(B)、無機質水硬性物質(C)および水性媒体を含有し、ビニル重合体(A)100質量部を基準としてビニル重合体(B)の割合は0.3〜8質量部であり、ビニル重合体(A)100質量部を基準として無機質水硬性物質(C)の割合は10〜200質量部である防水材組成物。
- 上記ビニル重合体(A)、上記ビニル重合体(B)、上記無機質水硬性物質(C)、無機充填材(D)、空気置換比重が0.6〜1.2であり、平均粒子径が20〜200μmである中空粒子(E)および水性媒体を含有し、ビニル重合体(A)100質量部を基準として無機充填材(D)の割合は10〜500質量部であり、ビニル重合体(A)100質量部を基準として中空粒子(E)の割合は0.6〜8質量部である請求項1に記載の防水材組成物。
- 上記ビニル重合体(A)は、カチオン性界面活性剤またはノニオン性界面活性剤の存在下に原料ビニル単量体を水性媒体中でラジカル重合させて得られるものである請求項1または2に記載の防水材組成物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の防水材組成物を塗布し、養生して形成される防水材被膜。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の防水材組成物を建造物の表面に塗布し、養生して防水材被膜を形成させる工程を含む防水材被膜の施工方法。
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