JP7009315B2

JP7009315B2 - ポリウレタン系セメント組成物及びその施工方法

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Publication number: JP7009315B2
Application number: JP2018116567A
Authority: JP
Inventors: 貴文渡辺; 宏一鈴木
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-06-20
Filing date: 2018-06-20
Publication date: 2022-01-25
Anticipated expiration: 2038-06-20
Also published as: JP2019218230A

Description

本発明は、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び充填材を含有してなり、床下地コンクリート表面に０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満に塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物及びその施工方法に関する。

従来、均一な混合物となりやすく、施工も容易なセメント組成物として、（ａ）水硬性セメント、（ｂ）水、（ｃ）セメント減水剤、及び、（ｄ）硬化して樹脂となり得る成分、からなるセメント組成物が提案されている（特許文献１）。また、優れた作業性を確保でき、硬化後は優れた外観仕上がりの床面を得ることができるポリウレタン系セメント組成物として、（ａ）水硬性セメント、（ｂ）骨材、（ｃ）イソシアネート基を含む化合物、（ｄ）水、（ｅ）３級アミン化合物触媒、および（ｆ）活性水素含有化合物（ただし水および３級アミン化合物触媒を除く）、を必須成分とするポリウレタン系セメント組成物が提案されている（特許文献２）。また、特定のイソシアネート基末端プレポリマーを含有するイソシアネート成分を使用することにより、作業性や硬化塗膜外観、及び塗膜物性を損なうことなく硬化収縮しても反り上がりを生じない耐熱ポリマーセメント組成物として、水硬性セメント、水、ポリオール（ａ）、イソシアネート化合物、及び骨材を必須成分とするポリマーセメント組成物であって、ポリブタジエン系ポリオール、及び水添ポリブタジエン系ポリオールから選ばれる疎水性のポリオール（ｂ）とジイソシアネート化合物を反応させて得られるイソシアネート基末端プレポリマーを含有することを特徴する、ポリマーセメント組成物が提案されている（特許文献３）。

また、耐熱性や物性を保持して塗布作業性や表面外観を損なうことなく、塗膜厚みが５ｍｍ以下でも、硬化収縮しても反り上がりや表層の亀裂を発生させないポリウレタン系セメント組成物として、少なくとも水分散型ポリオールを含むポリオールと、ポリフェニレンポリメチルポリイソシアネートである疎水性イソシアネートと、水硬性セメントを含む骨材とから成り、コンクリートである基体上に塗布厚み４ｍｍで硬化させた組成物であって、厚み４ｍｍであって９５℃５分熱水と２０℃１０分冷水の養生を１サイクルとして２０００サイクル後の収縮応力が４．０±２．０Ｎ／ｍｍ^２であり、１３００サイクル経過後に反り上がりや表層の亀裂が生じることがないことを特徴とするポリウレタン系セメント組成物が提案されている（特許文献４）。

また、光沢度が５．０以上となり、耐汚染性すなわち汚染除去性が高いポリウレタン系セメント組成物として、水硬性セメント、水、ポリオール、骨材、イソシアネート化合物を含むポリウレタン系セメントを用いる塗り床材において、硬化後の６０度鏡面光沢度が５．０以上９０以下である塗り床であって、ポリオールが水分散性であり、イソシアネート化合物がポリメリックＭＤＩで、このポリメリックＭＤＩの２，４’－ＭＤＩ含有率が６％以下でかつＮＣＯ重量％が２５％以下であることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物が提案されている（特許文献５、請求項２）。

また、高光沢となるポリウレタン系セメント組成物として、水硬性セメント、水、ポリオール、イソシアネート化合物を含むポリウレタン系セメント組成物であって、水とポリオールからポリオール組成物の水比率４０～１０重量％であるエマルジョンが形成され、尿素が含まれることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物が提案されている（特許文献６）。

特開平８－１６９７４４号公報特開平１１－７９８２０号公報特開２０００－７２５０７号公報特許第４４８０９６４号公報特開２００７－２５４１７９号公報特許第５３８９３９９号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に示される組成物は、その実施例で示され配合される骨材の粒径が約３．０ｍｍであり（特許文献１段落００５４の珪砂２号の粒径）、また、得られた組成物は５ｍｍ厚さに延展するとされ（特許文献２段落００４７）、また、塗り厚みは３～２０ｍｍが好ましく、４～７ｍｍが特に好ましいとされ（特許文献３段落００２７）、少なくともこれらの組成物は塗布厚みが３．０ｍｍ以上のものに関するという課題がある。

また、特許文献４のポリウレタン系セメント組成物は４ｍｍ厚みで硬化させるものであり（特許文献４、請求項１及び段落００３０）、特許文献５のポリウレタン系セメント組成物は同様に４ｍｍ厚みで硬化させると共に（特許文献５段落００２８）、その光沢度は高いもので８１．５のものが示されるに留まり、さらには該組成物に使用するイソシアネート化合物のＮＣＯ重量％は２５重量％以下であるため、塗膜のＪＩＳＫ７２１５タイプＤデュロメータ硬さは８０未満となる場合があるという課題がある（同段落００２７表１）。また、特許文献６のポリウレタン系セメント組成物においても同様に、厚さ４ｍｍで硬化させると共に（特許文献６段落００２６）、その光沢度は低いもので１３．９程度であるという課題がある。

本発明が解決しようとする課題は、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び充填材を含有してなるポリウレタン系セメント組成物であって、０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満に塗付することができ、硬化塗膜の鏡面光沢度が１０以下であり、塗膜表面のタイプＤデュロメータ硬さが８０以上となるポリウレタン系セメント組成物及びその施工方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び充填材を含有してなり、０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物であって、水分散ポリオールはヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールとフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）と乳化剤と水とからなり、水分散ポリオールの水酸基当量は２００～２５０であり、水分散ポリオールのフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）の含有量は３０～５０重量％であり、ポリイソシアネートは、粘度が３５～１８０ｍＰａ・ｓ／２３℃のポリメチルポリフェニルポリイソシアネートであり、厚み２．１ｍｍの硬化塗膜のＪＩＳＫ５６００－４－７６０度鏡面光沢度が１０以下であり、２５．４×１２．７×１２．７ｍｍの形状の硬化物のＪＩＳＫ７２１５タイプＤデュロメータ硬さが８０以上であることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物を提供する。

請求項２記載の発明は、床下地コンクリート表面に、請求項１記載のポリウレタン系セメント組成物を下塗りとして０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の厚みに塗付して硬化させた後、さらに該ポリウレタン系セメント組成物を上塗りとして１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付して仕上げることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物の施工方法を提供する。

本発明のポリウレタン系セメント組成物は、ペースト状で低粘度であるため床下地コンクリート表面に金鏝等を使用して０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付することができる効果がある。また、厚み２．１ｍｍの硬化塗膜のＪＩＳＫ５６００－４－７６０度鏡面光沢度は１０以下であるため、塗膜表面がギラギラすることがなく非常に落ち着いた状態となる効果があり、２５．４×１２．７×１２．７ｍｍの形状の硬化物のＪＩＳＫ７２１５タイプＤデュロメータ硬さは８０以上であるため、塗膜表面は硬く、重量物等が載置されても塗膜が沈み込むことがなく、結果として、該ポリウレタン系セメント組成物で仕上られた床構造は、重量物が置かれたり通行しても塗膜が割れたり剥がれたりすることがない、という効果がある。

また、本発明のポリウレタン系セメント組成物の施工方法は、まず最初に下塗りとして本発明のポリウレタン系セメント組成物を０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の厚みに塗付して硬化させた後、さらに上塗りとして該ポリウレタン系セメント組成物を１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付して仕上げるため、床下地コンクリート表面の微細な孔（コンクリートの微細組織構造から生じる細孔）は下塗りの本ポリウレタン系セメント組成物によって充填された状態で硬化しており、一般的に上塗りを直接床下地コンクリート表面に塗付した場合に、上塗りが下地コンクリート表面に浸透して下地コンクリート表面の微細な孔中にある空気を追い出してできる置換泡による上塗りでの泡やピンホールの発生が見られない、という効果があり、本発明のポリウレタン系セメント組成物で形成される塗膜表面は美観に優れるという効果がある。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明のポリウレタン系セメント組成物は、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び充填材を含有してなり、０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物であって、水分散ポリオールはヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールとフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）と乳化剤と水とからなり、水分散ポリオールの水酸基当量は２００～２５０であり、水分散ポリオールのフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）の含有量は３０～５０重量％であり、ポリイソシアネートは、粘度が３５～１８０ｍＰａ・ｓ／２３℃のポリメチルポリフェニルポリイソシアネートであり、厚み２．１ｍｍの硬化塗膜のＪＩＳＫ５６００－４－７６０度鏡面光沢度が１０以下であり、２５．４×１２．７×１２．７ｍｍの形状の硬化物のＪＩＳＫ７２１５タイプＤデュロメータ硬さが８０以上であることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物であり、必要に応じてこれらの他に、顔料や分散剤、消泡剤等の添加剤を配合することが出来る。

本発明のポリウレタン系セメント組成物に使用される水分散ポリオールは、ヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールとフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）と乳化剤と水とからなり、水分散ポリオールの水酸基当量は２００～２５０である。水酸基当量が２００未満では硬化物が収縮して下地から剥離することがあり、同２５０超では塗膜硬度が不十分となる。ヒマシ油変性２官能ポリオール又はヒマシ油変性３官能ポリオールは、ヒマシ油及びその誘導体で、例えばヒマシ油脂肪酸のジグリセライド、モノグリセライド及びそれらの混合物であり、水酸基数が２又は３のポリオールである。

また、本発明に使用される水分散ポリオールは、ヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールを乳化剤によって水中に乳化分散させたのちフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）によってこれを希釈することで水酸基当量２００～２５０とし、さらには粘度が３５～１８０ｍＰａ・ｓ／２３℃のポリメチルポリフェニルポリイソシアネートであるポリイソシアネートとセメントと充填材と混合することによって、まだ固まらない状態の本発明であるポリウレタン系セメント組成物となる。本発明はこれをさらに１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満に塗付し硬化さた時の塗膜のＪＩＳＫ５６００－４－７６０度鏡面光沢度が１０以下であり、ＪＩＳＫ７２１５タイプＤデュロメータ硬さが８０以上となるポリウレタン系セメント組成物である。６０度鏡面光沢度が１０以下であると塗膜表面がギラギラすることがなく非常に落ち着いた状態となり、タイプＤデュロメータ硬さが８０以上あれば塗膜に加わる荷重に対して耐久性を有するポリウレタン系セメント組成物となる。

水分散ポリオールに使用する乳化剤としては、合成界面活性剤、樹脂酸塩系界面活性剤、タンパク系界面活性剤のいずれも使用でき、界面活性剤の種類としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤が単独又は併用して使用することが出来る。

水分散ポリオールのフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）の含有量は３０～５０重量％であり、３０重量％未満ではポリウレタン系セメント組成物として下地に塗布する際の作業性が不良となり、５０重量％超では硬化塗膜の硬さが不足する。また水分散ポリオールの水の含有量は３０～４０重量％であり、３０重量％未満ではポリウレタン系セメント組成物として下地に塗布する際の作業性が不良となる場合があり、４０重量％超ではポリウレタン系セメント組成物の硬化塗膜の仕上がりが不良となる場合がある。水分散ポリオールにはこれらの他に着色剤を添加することも出来る。

本発明のポリウレタン系セメント組成物に使用するポリイソシアネートは、作業性が良好となり、また低温での速硬化性さらには硬化後の塗膜の硬さが高いことより、ポリメチルポリフェニルポリイソシアネートを使用することが好ましく、粘度は３５～１８０ｍＰａ・ｓ／２３℃、ＮＣＯ当量は１００～１５０が好ましい。粘度が３５ｍＰａ・ｓ未満となると、組成物に顔料を配合して着色した際に色ムラが発生することがあり、１８０ｍＰａ・ｓ超では、塗膜の光沢度が１０超となり、表面の仕上がりがギラギラとして落ち着きがない状態になる場合がある。

ＮＣＯ当量が１００未満では硬化塗膜の仕上がりが不良となり、ＮＣＯ当量が１５０超では塗膜硬さが不足する。他の脂肪族ポリイソシアネートや芳香族ポリイソシアネートや脂環式ポリイソシアネート等も、１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みの硬化塗膜の６０度鏡面光沢度が１０以下となり、タイプＤデュロメータ硬さが８０以上となるのであれば、使用することが可能である。

また、本発明に使用される水分散ポリオールの水酸基１個に対するポリイソシアネートのイソシアネート基の数は、１．５～２．０が好ましく、１．５未満では硬化が遅延し、２．０超では硬化塗膜中に炭酸ガスによる微細な発泡が生じる場合がある。

本発明に係るポリウレタン系セメント組成物には、上記のほか希釈剤を配合することができ、下地への塗付作業性と塗付後の塗膜の平滑性に悪影響を与えることのない希釈剤としては、安息香酸グリコールエステルを挙げることが出来る。安息香酸グリコールエステルは、安息香酸とグリコール化合物との縮合化エステル化合物であり、グリコール化合物としてはジエチレングリコールやジプロピレングリコール等を使用することが出来る。市販の安息香酸グリコールエステルとしては、ジエチレングリコールジベンゾエートとジプロピレングリコールジベンゾエートの混合物である、安息香酸グリコールエステルＪＰ１２０（商品名、株式会社ジェイプラス社製）がある。希釈剤の配合量としては、水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、希釈剤の合計１００重量部中の１～２重量部が好ましく、１重量部未満では希釈効果が不十分であり、２重量部超では２３℃硬化塗膜のＪＩＳＫ７２１５タイプＤデュロメータ硬さが低下する。

本発明のポリウレタン系セメント組成物に使用するセメントは、本発明のポリウレタン系セメント組成物が床下地コンクリートに塗布し美観を付与することを目的としているため、特定の色調が付与できるように、主として白色ポルトランドセメントを使用することが好ましい。他に普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、早強ポルトランドセメントを併用することができる。セメントの配合量は組成物全体１００重量部中の５～２０重量部である。５重量部未満では塗膜表面の仕上がりが不良となり、２０重量部超では下地に塗付する際の作業性が不良となる。

本発明のポリウレタン系セメント組成物に使用する充填材は、重質炭酸カルシウムに代表される炭酸カルシウムやクレー、カオリン、タルク、沈降性硫酸バリウム、炭酸バリウム、硅砂等が使用できるが、粒径としては本発明であるポリウレタン系組成物として１．５ｍｍ厚みで塗付した際に、塗膜表面に充填材の粒が凹凸となって現われない程度の大きさであれば良く、５０％重量積算による平均粒子径Ｄ_５０で１００～５００μｍが好ましい。平均粒子径Ｄ_５０が１００μｍ未満ではポリウレタン系セメント組成物として下地に塗布する際の作業性が不良となり、平均粒子径Ｄ_５０が５００μｍ超となると、厚さ１．５ｍｍで塗付した際に塗膜表面が凹凸又は該充填材による微小な突起が生じて平滑にならず光沢が低下する場合がある。これらを満たす市販の充填材としては重質炭酸カルシウムＫ－２５０（旭鉱末社製、平均粒子径Ｄ_５０：２００μｍ）、東北硅砂６号（商品名、東北硅砂株式会社製、平均粒子径Ｄ_５０：約３４０μｍ）がある。

充填材の配合量は、本組成物全体１００重量部中の３０～５５重量部であり、特に本発明のポリウレタン系セメント組成物を下塗りとして０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の厚みに塗付する場合は、３０～４５重量部が好ましく、また本発明のポリウレタン系セメント組成物を上塗りとして１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付する場合は、４０～５５重量部が好ましい。下塗りとして塗付する場合に充填材が３０重量部未満では下地コンクリート表面の微細な孔の充填が不十分となり、４５重量部超では塗付作業性が不良となる。上塗りとして塗付する場合に充填材が４０重量部未満では組成物の粘度が低すぎて金鏝で塗付する際の塗付作業性が不良となり、５５重量部超では硬化塗膜の平滑性が不十分となる。

本発明のポリウレタン系セメント組成物には、上記のほかに消石灰を配合することが好ましい。該消石灰は、ポリイソシアネートと水とのウレア反応で発生する炭酸ガスを吸収し、組成物が床下地コンクリート上に塗布され硬化するまでに発生する炭酸ガスが特定部分に集中し、結果として塗膜を押上げて膨れを生じさせることを抑制する効果がある。消石灰の配合量としては本組成物全体１００重量部中の１００重量部に対して１～５重量部が好ましい。１重量部未満では上記効果が不十分となる場合があり、５重量部超では塗付作業性が不十分となる場合がある。

本発明のポリウレタン系セメント組成物を床下地コンクリート上に塗布する際には、まず床下地コンクリート表面にあるレイタンス等の脆弱層をポリッシング等により除去する。次に、本発明のペースト状のポリウレタン系セメント組成物を下塗りとして０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の厚みに塗付して硬化させ、その後、本発明のペースト状のポリウレタン系セメント組成物を上塗りとして１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付して仕上げる。塗付には金鏝等を用いて塗付することが好ましく、硬化後の塗膜厚みはおおよそ１．２ｍｍから３．５ｍｍ程度となる。

以下，実施例及び比較例にて具体的に説明する。

[実施例及び比較例]
ヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールの混合物が２０重量％とフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）４０重量％と水３８重量％と乳化剤２重量％とからなり水酸基当量が２２５の水分散ポリオールＡ９５重量部に着色トナー（顔料濃度：８０重量％）５重量部を加えて主剤１００重量部とし、ポリイソシアネートとして粘度が異なる６種類のポリメチルポリフェニルポリイソシアネート（ＮＣＯ当量が１１０～１３０）を使用して硬化剤１００重量部とし、市販白セメント２０重量％と東北硅砂６号（商品名、東北硅砂株式会社製、平均粒子径Ｄ_５０：約３４０μｍ）７５重量％と消石灰５重量％とを均一に混合した粉体部２００重量部とし、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部２００重量部とを均一に混合して実施例及び比較例のポリウレタン系セメント組成物の下塗りとし、主剤１００重量部と硬化剤１００重量部と粉体部３００重量部とを均一に混合して実施例及び比較例のポリウレタン系セメント組成物の上塗りとした。

[評価項目及び評価方法]

[圧縮強度]
ＪＩＳＫ６９１１５．１９圧縮強さに準じ、実施例、比較例のポリウレタン系セメント組成物のそれぞれの上塗りを２５．４×１２．７×１２．７ｍｍの形状にて硬化させ、２３℃７日間養生後に載荷速度1ｍｍ/分で圧縮し、圧縮強度（Ｎ/ｍｍ^２）を測定した。

[付着性]
２３℃下でＪＩＳＡ５３７１の３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚さ６０ｍｍの乾燥したコンクリート平板（ケット水分計ＨＩ－５２０コンクリートレンジにて５％以下）の表面に、均一に混合した実施例、比較例のポリウレタン系セメント組成物の下塗りを厚さ０．７ｍｍになるように金ゴテで塗布して２４時間養生して硬化させ、その後均一に混合した実施例、比較例のポリウレタン系セメント組成物の上塗りを厚さ１．４ｍｍになるように金ゴテで塗布して２４時間養生して硬化させ、その後７日間養生した。その後、建研式接着力試験器により、４０×４０ｍｍ部分の水系ポリウレタン組成物とコンクリート平板との付着強度（Ｎ/ｍｍ^２）を測定した。破壊状態は下地コンクリート１００％凝集破壊を○と、それ以外を×と評価した。

[鏡面光沢度]
２３℃下で０．４ｍｍ厚みのＪＩＳＡ５４３０の繊維強化セメント板に実施例又は比較例の下塗りをそれぞれ０．７ｍｍ厚みに塗付して硬化後、実施例又は比較例の上塗りをそれぞれ１．４ｍｍ厚みに塗付して硬化させ２４時間養生後に、ＪＩＳＫ５６００－４－７に規定する６０度鏡面光沢度を測定した。

[塗膜硬さ]
２３℃下にて上記圧縮強度を測定前の実施例又は比較例のポリウレタン系セメント組成物の硬化物について、ＪＩＳＫ７２１５に規定するタイプＤデュロメータ硬さを測定した。

[表面性]
２３℃下で２０ｃｍ×２０ｃｍ×０．４ｍｍ厚みのＪＩＳＡ５４３０の繊維強化セメント板に実施例又は比較例の下塗りをそれぞれ０．７ｍｍ厚みに塗付して硬化後、実施例又は比較例の上塗りをそれぞれ１．４ｍｍ厚みに塗付して硬化させ２４時間養生後に塗膜表面の状態を目視にて観察した。平滑で均一なものを○、平滑であっても色ムラがあるものを×とした。

[評価結果]
評価結果を表１に示す。

Claims

水分散ポリオールと、ポリイソシアネートと、セメント及び充填材を含有してなり、０．２ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付するペースト状のポリウレタン系セメント組成物であって、水分散ポリオールはヒマシ油変性２官能ポリオールとヒマシ油変性３官能ポリオールとフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）と乳化剤と水とからなり、水分散ポリオールの水酸基当量は２００～２５０であり、水分散ポリオールのフタル酸ビス（２－ブトキシエチル）の含有量は３０～５０重量％であり、ポリイソシアネートは、粘度が３５～１８０ｍＰａ・ｓ／２３℃のポリメチルポリフェニルポリイソシアネートであり、厚み２．１ｍｍの硬化塗膜のＪＩＳＫ５６００－４－７６０度鏡面光沢度が１０以下であり、２５．４×１２．７×１２．７ｍｍのＪＩＳＫ７２１５タイプＤデュロメータ硬さが８０以上であることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物。
床下地コンクリート表面に、請求項１記載のポリウレタン系セメント組成物を下塗りとして０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ未満の厚みに塗付して硬化させた後、さらに該ポリウレタン系セメント組成物を上塗りとして１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満の厚みに塗付して仕上げることを特徴とするポリウレタン系セメント組成物の施工方法。