JP2020133131A - 硬化性組成物ならびにそれを用いたタイル補修方法およびタイル改修方法 - Google Patents
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Abstract
Description
タイルを個別に除去し躯体とタイルを新たに接合する方法やタイルを除去せず躯体とタイルを再接合させる方法は、不具合タイルを部分的に補修する方法である。また、タイル壁全体に剥落防止塗膜材を塗布する方法は、ビルやマンション等の大面積のタイル壁全体を補強し耐久(耐用)年数を向上させる改修方法である。戸建住宅、低層ビル等の小面積〜中面積のタイル壁を補修または改修する場合には、不具合タイルを個別に補修すると同時にタイル壁全体を補強し耐久(耐用)年数を向上させる改修方法が経済性に優れており、補修と改修を兼ね備えた簡易的な方法が求められている。
[1]イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーとイソシアヌレート変性ポリイソシアネートとオキサゾリジン化合物を含有することを特徴とする硬化性組成物。
[2]前記イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーが、光反応性不飽和結合を分子内に有することを特徴とする[1]に記載の硬化性組成物。
[3]前記イソシアヌレート変性ポリイソシアネートが、脂肪族ポリイソシアネートおよび/または脂環族ポリイソシアネートを含む有機ポリイソシアネートのイソシアヌレート体であることを特徴とする[1]または[2]に記載の硬化性組成物。
[4]前記イソシアヌレート変性ポリイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネートおよび/またはイソホロンジイソシアネートを含む有機ポリイソシアネートのイソシアヌレート体であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[5]前記イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの配合量が、前記イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーのイソシアネート基1モルに対し、前記イソシアヌレート変性ポリイソシアネートのイソシアネート基のモル数が0.1〜1であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[6]さらに、シランカップリング剤を含有することを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[7]前記シランカップリング剤が、エポキシシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤およびメルカプトシランカップリング剤から選択される1種以上のシランカップリング剤であることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[8]さらに、硬化促進触媒、可塑剤、耐候安定剤、充填剤、揺変性付与剤、貯蔵安定性向上剤、着色剤および有機溶剤から選択される1種以上の添加剤を含有することを特徴とする[1]〜[7]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[9]前記硬化性組成物が、建築用または土木用の硬化性組成物であることを特徴とする[1]〜[8]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[10]前記硬化性組成物が、タイル目地用の硬化性組成物であることを特徴とする[1]〜[9]のいずれかに記載の硬化性組成物。
[11]前記硬化性組成物とタイルとの接着強さ試験において、タイル保持力Rfが下記式(1)〜(2)を満たすことを特徴とする[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性組成物。
Pd0=(Wt+Ww+We)×SA (1)
Rf≧Pd0 (2)
(式(1)中、Wtはタイル重量荷重、Wwは風荷重、Weは地震荷重、SAは安全係数を表す。)
[12]前記硬化性組成物とタイルとの接着強さ試験において、風荷重に対するタイル保持力Rfwおよび地震荷重に対するタイル保持力Rfeが下記式(3)〜(5)を満たすことを特徴とする[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性組成物。
Pd1=(Wt+Ww)×SA (3)
Pd2=(Wt+We)×SA (4)
Rfw≧Pd1、Rfe≧Pd2 (5)
(式(3)および(4)中、Wtはタイル重量荷重、Wwは風荷重、Weは地震荷重、SAは安全係数を表す。)
[13]イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーとイソシアヌレート変性ポリイソシアネートとオキサゾリジン化合物とを含有する硬化性組成物をタイル目地に充填し硬化させる工程を含むタイル補修方法およびタイル改修方法。
(イ)有機イソシアネート化合物と、高分子の活性水素含有化合物(数平均分子量1,000以上)と、分子内に活性水素と光反応性不飽和結合とを有する低分子の活性水素含有化合物(数平均分子量1,000未満)とを、活性水素の合計量に対してイソシアネート基過剰の条件で反応させる方法
(ロ)有機イソシアネート化合物と、分子内に活性水素と光反応性不飽和結合とを有する高分子(数平均分子量1,000以上)の活性水素含有化合物(例えば、ポリオキシアルキレントリオールのモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸のアルキレンオキシド付加物、ポリブタジエンポリオール)とを活性水素の合計量に対してイソシアネート基過剰の条件で反応させる方法
(ハ)有機イソシアネート化合物と、分子内に光反応性不飽和結合とイソシアネート基とを有する低分子(数平均分子量1,000未満)の活性水素含有化合物(例えば、(メタ)アクリロイルイソシアネート)と、高分子(数平均分子量1,000以上)の活性水素含有化合物とを活性水素の合計量に対してイソシアネート基過剰の条件で反応させる方法
これらのうち、前記(イ)の方法が原料の入手しやすさと反応のしやすさの点で好ましい。なお、本発明において、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸および/またはメタクリル酸」を意味する。
Pd0=(Wt+Ww+We)×SA [N] (1)
Rf≧Pd0 (2)
(式(1)中、Wtはタイル重量荷重、Wwは風荷重、Weは地震荷重、SAは安全係数を表す。)
風荷重(Ww)は、建築基準法施行令第87条2、平成12年建設省告示第1454号および第1458号の計算式によって、以下の式(1a)〜(1d)を用いて求めることができる。
Ww=W×A (1a)
(W:風圧力[N/m2]、A:風を受けるタイル面積[m2])
W=q×Cf (1b)
(q:風の速度圧[N/m2]、Cf:ピーク風力係数)
q=0.6×Er2×(Vo×y)2 (1c)
(Er:風圧の鉛直分布係数、Vo:基準風速[m/s]、y:再現期間係数)
Er=1.7×(H/Z)α (1d)
(H:タイル高さ[m]、Z:地表面粗度区分に応じた係数[m]、α:地表面粗度区分に応じた係数)
一方、地震荷重(We)は、以下の式(1e)を用いて求めることができる。
We=タイル重量[kg]×地震加速度1G(9.8[m/s2]) (1e)
Ww=W×A (1a)
(W:風圧力[N/m2]、A:風を受けるタイル面積[m2])
W=qC (1f)
(q:風の速度圧[N/m2]、q=9.8×60√h(沖縄県はq=9.8×90√h)、h:タイル高さ[m]、C:風力係数(閉鎖型の建築物:風上側+0.8、風下側−0.4))
Pd1=(Wt+Ww)×SA (3)
Pd2=(Wt+We)×SA (4)
Rfw≧Pd1、Rfe≧Pd2 (5)
(式(3)および(4)中、Wtはタイル重量荷重、Wwは風荷重、Weは地震荷重、SAは安全係数を表す。)
式(3)〜(5)では、大災害時(台風、地震)に生じる荷重を考慮し、
最大瞬間風速63[m/s]、室戸台風、1934年
最大地震加速度4022[gal]、岩手・宮城内陸地震、2008年
を用いて計算する。なお、大災害が同時に起こることは想定せず、風荷重に対するタイル保持力Rfwおよび地震荷重に対するタイル保持力Rfeは個別に算出し評価する。
(II)タイルの目視検査および打診検査で不具合が認められたタイルを必要に応じてスクレーパー、チゼル等の用具で除去する。タイルを除去した箇所およびその周辺部の躯体に付着している既設の接合材(接着剤等)は、できる限り除去することが好ましい。また、タイルを除去した箇所の周縁部のタイル目地部に付着している既設の接合材(セメントモルタル、有機系接着剤等)も、皮スキ、スクレーパー、グラインダー等の用具を用いてできる限り除去することが好ましい。また、既設の接合材を除去した箇所は、刷毛やブラシ等の用具で清掃し埃等を除去しておくことが好ましい。
(III)タイルを除去した箇所にセメントモルタルや有機系接着剤等の接合材を用いて代替タイルを壁の躯体に貼付し、接合材が十分に硬化するまで養生する。養生後、代替タイルにズレ等がないか確認し、代替タイル周縁の目地に本発明の硬化性組成物を打設し充填する。硬化性組成物を充填する前に必要に応じてプライマーを目地底や目地側面(タイル側面)に塗布することもできる。次いで、タイル目地の幅や深さに応じてヘラ等の用具で硬化性組成物の表面を平らにならし、タイル目地の幅や深さに応じて硬化性組成物の充填厚さを調整して養生硬化させる。硬化性組成物の充填量は、充填厚さ2mm以上が好ましい。
(IV)タイルの目視検査および打診検査でタイルに不具合が認められない箇所について、タイル壁建設からの年数を勘案し改修の有無について検討する。タイル壁の改修が必要と判断した場合は、改修の範囲を事前に確認しその範囲のタイル目地の目地材の劣化状況を目視および触診で確認する。タイル目地の目地材に、変色、ヘアクラック、ひび割れ、欠損等の不具合が認められる場合や、目地材の脆弱化により強度不足と認められる場合は、そのタイル目地の目地材をカッター、皮スキ、スクレーパー、グラインダー等の用具を用いてできる限り除去する。
(V)タイル壁の改修範囲のタイル目地に本発明の硬化性組成物を打設し充填する。次いで、タイル目地の幅や深さに応じてヘラ等の用具で硬化性組成物の表面を平らにならし、タイル目地の幅や深さに応じて硬化性組成物の充填厚さを調整して養生硬化させる。硬化性組成物を充填する前に必要に応じてプライマーを目地底や目地側面(タイル側面)に塗布することもできる。硬化性組成物の目地への充填量は、前記(III)で説明したものと同様が好ましい。
攪拌機、温度計、窒素シール管、加熱・冷却装置付き反応容器に、窒素ガスを流しながら、ポリオキシプロピレンジオール(数平均分子量2,000、エクセノール2020、AGC社製)を313.5g、ポリオキシプロピレントリオール(数平均分子量4,000、アクトコールMN−4000、三井化学SKCポリウレタン社製)を80.0g、ペンタエリスリトールトリアクリレート(分子量298.3)を15.0g仕込み、攪拌しながらイソホロンジイソシアネート(分子量222.3、エボニックジャパン社製)91.5g、ジブチル錫ジラウレート(ネオスタンU−100、日東化成社製)を0.1g仕込み、加温して75〜85℃で4時間反応させた。イソシアネート基含有量が理論値以下になった時点で反応を終了させ、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを合成した。イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーの分岐密度(理論値)は0.04ミリモル/gであり、アクリロイル基の含有量(理論値)は0.3ミリモル/gである。
攪拌機、温度計、窒素シール管、エステル管、加熱・冷却装置付き反応容器に、ジエタノールアミン(分子量105)を435.0gとトルエンを183.0g仕込み、攪拌しながらイソブチルアルデヒド(分子量72.1)を328.0g仕込み、窒素ガスを流しながら、加温して110〜150℃で還流脱水反応を続け、副生する水(74.5g)を系外に取り出した。反応終了後、さらに減圧下(50〜70hPa)で加熱し、トルエンと未反応のイソブチルアルデヒドを除去し、中間の反応生成物であるN−ヒドロキシエチル−2−イソプロピルオキサゾリジンを得た。
次いで、得られたN−ヒドロキシエチル−2−イソプロピルオキサゾリジン659.0gに、さらにヘキサメチレンジイソシアネート(分子量168)を348.0g加え、80℃で8時間加熱し、滴定による実測NCO含有量が0.0質量%になった時点で反応終点とし、分子内にオキサゾリジン環を2個有するウレタン結合含有オキサゾリジン化合物を得た。ウレタン結合含有オキサゾリジン化合物は常温で液体であった。
攪拌機、加熱・冷却装置、窒素シール管付き混練容器に、窒素ガスを流しながら、合成例1のイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを100g仕込み、攪拌しながら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ポリイソシアネート(コロネートHX、NCO含量=21.8質量%、東ソー社製)を10g、酸化チタンを10g、脂肪酸表面処理炭酸カルシウム(カルファイン200M、丸尾カルシウム社製)を90g、有機溶剤(エクソールD40、JXTGエネルギー社製)を5g、アミノシランカップリング剤(KBM−903、信越シリコーン社製)を1g仕込み、内容物が均一になるまで混合した。次いで、ジメチルカーボネート5gにヒンダードアミン系光安定剤(アデカスタブLA−63P、ADEKA社製)を1g、ヒンダードフェノール系酸化防止剤{ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]}(イルガノックス1010、BASF社製)を1g加えた溶液、合成例2のウレタン結合含有オキサゾリジン化合物を15.2g仕込み、内容物が均一になるまでさらに混合した。次いで、50〜100hPaで減圧脱泡し、容器に充填、密封して硬化性組成物を調製した。硬化性組成物中のイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーとイソシアヌレート変性ポリイソシアネートのイソシアネート基の割合は、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーのイソシアネート基1モルに対しイソシアヌレート変性ポリイソシアネートのイソシアネート基0.65モルである。
一液型変成シリコーン系硬化性組成物(タイルエースF、セメダイン社製)を使用した。
[比較例2]
セメント系外装材用目地材(イナメジ、LIXIL社製)を使用した。
実施例1および比較例1〜2の硬化性組成物(目地材)を用いて、下記の評価を行った。評価結果を表1に示す。
JIS A 1439(2016)「建築用シーリング材の試験方法」5.1スランプ試験に準拠し、スランプ縦試験(23℃)を行った。
(試験体の作製)
縦70mm×横300mm×厚さ20mmの四角モルタル片を用意し、その一面(縦70mm×横300mm)に一液型ウレタン系接着剤(オートンアドハー1455、オート化学工業社製)または一液型変成シリコーン系接着剤(タイルエースPro、セメダイン社製)を厚さ1.5mmとなるように塗布し、塗布面をヘラで平らにした。接着剤を塗布した四角モルタル片を23℃50%RHで14日間養生し、下地材を作製した。下地材の接着剤塗布面に縦40mm×横227mm×厚さ約16mm、重量0.298kgのタイル(テッセラボーダー、平田タイル社製)を置き、四角バッカーを用いてタイルの横二辺沿いに長さ227mm×幅4mm×厚さ2mmの目地を作製した。
作製した目地に実施例1または比較例1〜2の硬化性組成物(目地材)を充填しヘラで表面を平らにした。タイル側面と硬化性組成物(目地材)の被着面は227mm×2mm、下地塗布面と硬化性組成物(目地材)の被着面は227mm×4mmである。この試験体を23℃50%RHで14日間養生した。養生後、四角バッカーを外して接着強さ試験の常態評価の試験体とした。
常態評価の試験体をさらに80℃で14日間熱処理した。熱処理後、23℃の室内に1日静置し耐熱性評価の試験体とした。
常態評価の試験体をさらに60℃の水酸化カルシウム飽和水溶液中に7日間浸せきした。浸せき後、試験体をウエスで拭き取り23℃の室内に1日静置し耐アルカリ温水性評価の試験体とした。
試験体の接着強さ測定をJIS A 5557「外装タイル張り用有機系接着剤(2006)6.3.3e」の接着強さ試験に準じて行った。
Pd0を下記式(1)により求めた。
Pd0=(Wt+Ww+We)×SA (1)
タイル重量荷重Wt:0.298[kg]×9.8[m/s2]
風荷重Ww=風圧力W[N/m2]×風を受けるタイル面積A[m2]
風圧力W=風の速度圧q×ピーク風力係数Cf
風の速度圧q=0.6×〔1.7×(H/450)0.2〕2×(Vo×y)2(地表面粗度区分III)
建築物の高さと軒の高さの平均H:12[m]、基準風速Vo:34[m/s](建設省告示第1454号第2(3)茨城県のうち千代田町および新治村)、再現期間係数y:1
ピーク風力係数Cf=ピーク外圧係数Cpe×Gpe−ピーク内圧係数Cpi×Gpi
Cpe:1(タイル地上高さZ:12[m]、建物基準高さH:12[m])、Gpe:2.94(地表面粗度区分III、タイル地上高さZ:12[m])
Cpi×Gpi:−0.5(閉鎖型の建築物、Cpe×Gpeが正)
風圧力W=風の速度圧q(470.5[N/m2])×ピーク風力係数Cf(3.44)
地震荷重We=タイル重量(0.298[kg])×地震加速度1G(9.8[m/s2])
安全係数SA:10
(試験体の)風を受けるタイル面積A:0.00908[m2](縦0.04[m]×横0.227[m])
Pd0=(タイル重量荷重Wt(2.92[N])+風荷重Ww(14.70[N])+地震荷重We(2.92[N]))×安全係数SA(10)=205.40[N]
上記計算式よりPd0は205.40[N]であった。
Pd1およびPd2を下記式(3)および(4)により求めた。
Pd1=(Wt+Ww)×SA (3)
Pd2=(Wt+We)×SA (4)
タイル重量荷重Wt:0.298[kg]×9.8[m/s2]
風荷重Ww=風圧力W[N/m2]×風を受けるタイル面積A[m2]
ただし、基準風速Voを63[m/s](最大瞬間風速63[m/s]、室戸台風、1934年)とした。この条件において、風荷重Wwは50.46[N]であった。
地震荷重We=タイル重量×地震加速度G
タイル重量を0.298[kg]とし、地震加速度Gは2008年岩手・宮城内陸地震の値(4022[gal]×0.01[m/s2])とした。この条件において、地震荷重Weは11.99[N]であった。
安全係数SA:3
Pd1=(2.92[N]+50.46[N])×3
Pd2=(2.92[N]+11.99[N])×3
上記式よりPd1は160.14[N]、Pd2は44.73[N]であった。
本発明の硬化性組成物は、シーリング材組成物、目地材組成物、接着剤組成物として好適に使用することができる。
Claims (13)
- イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーとイソシアヌレート変性ポリイソシアネートとオキサゾリジン化合物とを含有することを特徴とする硬化性組成物。
- 前記イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーが、光反応性不飽和結合を分子内に有することを特徴とする請求項1に記載の硬化性組成物。
- 前記イソシアヌレート変性ポリイソシアネートが、脂肪族ポリイソシアネートおよび/または脂環族ポリイソシアネートを含む有機ポリイソシアネートのイソシアヌレート体であることを特徴とする請求項1または2に記載の硬化性組成物。
- 前記イソシアヌレート変性ポリイソシアネートが、ヘキサメチレンジイソシアネートおよび/またはイソホロンジイソシアネートを含む有機ポリイソシアネートのイソシアヌレート体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硬化性組成物。
- 前記イソシアヌレート変性ポリイソシアネートの配合量が、前記イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーのイソシアネート基1モルに対し、前記イソシアヌレート変性ポリイソシアネートのイソシアネート基のモル数が0.1〜1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硬化性組成物。
- さらに、シランカップリング剤を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記シランカップリング剤が、エポキシシランカップリング剤、アミノシランカップリング剤およびメルカプトシランカップリング剤から選択される1種以上のシランカップリング剤であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- さらに、硬化促進触媒、可塑剤、耐候安定剤、充填剤、揺変性付与剤、貯蔵安定性向上剤、着色剤および有機溶剤から選択される1種以上の添加剤を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記硬化性組成物が、建築用または土木用の硬化性組成物であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記硬化性組成物が、タイル目地用の硬化性組成物であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
- 前記硬化性組成物とタイルとの接着強さ試験において、タイル保持力Rfが下記式(1)〜(2)を満たすことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
Pd0=(Wt+Ww+We)×SA (1)
Rf≧Pd0 (2)
(式(1)中、Wtはタイル重量荷重、Wwは風荷重、Weは地震荷重、SAは安全係数を表す。) - 前記硬化性組成物とタイルとの接着強さ試験において、風荷重に対するタイル保持力Rfwおよび地震荷重に対するタイル保持力Rfeが下記式(3)〜(5)を満たすことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の硬化性組成物。
Pd1=(Wt+Ww)×SA (3)
Pd2=(Wt+We)×SA (4)
Rfw≧Pd1、Rfe≧Pd2 (5)
(式(3)および(4)中、Wtはタイル重量荷重、Wwは風荷重、Weは地震荷重、SAは安全係数を表す。) - イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーとイソシアヌレート変性ポリイソシアネートとオキサゾリジン化合物とを含有する硬化性組成物をタイル目地に充填し硬化させる工程を含むタイル補修方法およびタイル改修方法。
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