(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地の表面に耐摩耗性を付与するための耐摩耗性強化被覆材であって、
前記耐摩耗性強化被覆材が、弾性モルタルから形成された下塗り塗膜と、水性ポリウレタン塗料から形成された上塗り塗膜と、を有し、
前記上塗り塗膜が、水性ポリウレタン塗料として、
ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られたポリウレタン水系分散液、又は、
ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られたウレタンプレポリマーを中和し、さらに二塩基酸ジヒドラジドを含む鎖延長剤と反応させることによって得られたポリウレタン水系分散液、
からなるものを用い、
硬化剤として水系ポリカルボジイミド化合物を用いて形成されたものであることを特徴とする、耐摩耗性強化被覆材。
【請求項２】
前記上塗り塗膜はセラミックス粒子を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の耐摩耗性強化被覆材。
【請求項３】
前記上塗り塗膜は、弾性率が７００〜１５００ＭＰａであり、破断時の伸びが７０〜２００％であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の耐摩耗性強化被覆材。
【請求項４】
前記上塗り塗膜は、テーバー摩耗試験機で摩耗輪Ｈ−２２を使用し、荷重５００ｇにて１０００回転させた際の摩耗指数が３５０以下であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の耐摩耗性強化被覆材。
【請求項５】
前記上塗り塗膜は、前記硬化剤としてカルボジイミド当量が３３０〜６００である水系ポリカルボジイミド化合物を用いて形成されたものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の耐摩耗性強化被覆材。
【請求項６】
下地材としてのフレキシブルボードと、
前記フレキシブルボードの表面に設けられた請求項１〜５のいずれかに記載の耐摩耗性強化被覆材と、
を有することを特徴とする、耐摩耗性を備えた軽量薄板パネル。
【請求項７】
下地材としての構造物の表面を、請求項１〜５のいずれかに記載の耐摩耗性強化被覆材によって被覆することからなる、耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法。
【請求項８】
前記構造物がコンクリート構造物であることを特徴とする、請求項７に記載の耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法。
【請求項９】
前記コンクリート構造物がコンクリート製水路であることを特徴とする、請求項８に記載の耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法。
【請求項１０】
下地材としての構造物の表面に請求項６に記載の耐摩耗性を備えた軽量薄板パネルを配置することを特徴とする耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法。
【請求項１１】
前記構造物がコンクリート構造物であることを特徴とする、請求項１０に記載の耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法。
【請求項１２】
前記コンクリート構造物がコンクリート製水路であることを特徴とする、請求項１１に記載の耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にコンクリート構造物を補強するための耐摩耗性強化被覆材、耐摩耗性を備えた軽量薄板パネル及び耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物は、種々の材料的又は構造的な要因により経年劣化が生じ、ひび割れが発生して内部の鉄筋を腐食させたり、断面欠損などが生じて構造耐力が低下したりするため、必要に応じて補修、補強等の改修を行なう必要がある。また、近年、耐震基準が見直されたことによって、耐震補強を行なう必要がある構造物が増えている。
【０００３】
特に、コンクリート水路は、流水や細粒砂、砂礫などの衝突（衝撃）や擦り磨き作用により、時間の経過とともに表面のセメントペ−ストやモルタル部が摩損（摩耗劣化）して表面部が凹凸のある粗面になり、さらに進行すると骨材が脱落して断面が減少してくる。これらにより水路に期待される設計流量の確保が困難になるとともに構造安全性にも問題が生じてくるため、その表面を平滑に維持することと構造上の強化が求められている。
【０００４】
従来、表面部が摩損したコンクリート水路の補修には、劣化して弛んだ部分を取り除いて新たにコンクリートを打ち足したり（断面修復）、耐摩耗性に優れた各種のプレキャスト高強度パネル製品、例えば、ポリマーコンクリートパネル、樹脂含浸コンクリートパネル、超高強度繊維補強コンクリートパネルなど、を表面に張り付けて既設コンクリートと一体化して補修する方法が行われている。
【０００５】
これらの各種コンクリートパネルは、いずれも厚さが数十ｍｍ程度となるため、一枚当たりのパネル重量（幅０．９ｍ×長さ１．８ｍ）が約１００ｋｇ程度となる。このようなコンクリートパネルは、人力での持ち運び、取り付けは困難であり、機械や揚重機を備えた移動式架台を使用することが必要となる。そのため、渇水期の短期間での施工が要求されるこの種の補修工事では、一シーズンの施工数量に制約を受けるために効率のよい補修工事が期待できない難点があり、普及を阻害している一因となっている。また、水路によっては構築年代により構造耐力上補強が必要な場合も多くあり、これらのプレキャスト高強度パネルでは既設コンクリート水路の構造耐力を短期間で強化することは困難である。
【０００６】
このような各種コンクリートパネルを用いた改修方法に替わる回収方法として、フレキシブルボードと繊維シートが接着剤によって一体化された軽量薄板補強パネルを、既存のコンクリート構造物の表面に貼り付ける方法が知られている（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３９３６５０６号公報
【特許文献２】特許第４４１８６０２号公報
【特許文献３】特開２０１５−２０３２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した軽量薄板補強パネルを用いると、例えば、水路等の補修工事においては、渇水期に限定される条件下での施工の省力化と構造耐力の強化を図ることができるようになる。しかも、この軽量薄板補強パネルは、人力で運搬、設置などの取り扱いが容易にできるため、短期間での各種の施工が可能となり、併せて構造耐力を強化できる機能を兼ね備えることができるようになる。
【０００９】
しかしながら、上述した軽量薄板補強パネルは、フレキシブルボードの素材として薄くて軽く高強度のスレート製品が多く用いられているが、スレート製品は吸水性や吸水による長さ変化が大きいなど耐水性に劣る。加えて、この軽量薄板補強パネルをコンクリート水路に用いると、表面のフレキシブルボードに対する流水や細粒砂、砂礫などの衝突（衝撃）や擦り磨き作用による表面の摩損（摩耗劣化）が大きいという課題を有している。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、耐水性、耐摩耗性及び耐衝撃性に優れ、再塗装性に優れた塗膜を表面に有する耐摩耗性強化被覆材、耐摩耗性を備えた軽量薄板パネル及び耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様によれば、下地の表面に耐摩耗性を付与するための耐摩耗性強化被覆材であって、前記耐摩耗性強化被覆材が、弾性モルタルから形成された下塗り塗膜と、水性ポリウレタン塗料から形成された上塗り塗膜と、を有し、前記上塗り塗膜が、水性ポリウレタン塗料として、
ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られたポリウレタン水系分散液、又は、
ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られたウレタンプレポリマーを中和し、さらに二塩基酸ジヒドラジドを含む鎖延長剤と反応させることによって得られたポリウレタン水系分散液、
からなるものを用い、
硬化剤として水系ポリカルボジイミド化合物を用いて形成されたものからなる耐摩耗性強化被覆材が提供される。
【００１２】
なお、水性ポリウレタン塗料に用いられるポリウレタンは、特に耐候性、耐加水分解性及び耐摩耗性に優れるとともに変形追随性及び耐衝撃性に優れていることから、ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られるポリウレタン、又は、ポリイソシアネート成分と、ポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られたウレタンプレポリマーに、二塩基酸ジヒドラジドを含む鎖延長剤を反応させることによって得られるポリウレタンが好ましく、さらに、硬化剤として水系ポリカルボジイミド化合物を用いて形成されたものからなるものが好ましい。
【００１３】
かかる態様の耐摩耗性強化被覆材においては、前記上塗り塗膜はセラミックス粒子を含んでいてもよい。
【００１４】
また、かかる態様の耐摩耗性強化被覆材においては、前記上塗り塗膜は、弾性率が７００〜１５００ＭＰａであり、破断時の伸びが７０〜２００％のものとすることが好ましい。
【００１５】
また、かかる態様の耐摩耗性強化被覆材においては、前記上塗り塗膜は、テーバー摩耗試験機で摩耗輪Ｈ−２２を使用し、荷重５００ｇにて１０００回転させた際の摩耗指数が３５０以下のものとすることが好ましい。
【００１７】
さらに、かかる態様の耐摩耗性強化被覆材においては、前記塗膜は、硬化剤としてカルボジイミド当量が３３０〜６００である水系ポリカルボジイミド化合物を用いて形成されたものであることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の別の態様によれば、下地材としてのフレキシブルボードと、前記フレキシブルボードの表面に設けられた上記いずれかの態様の耐摩耗性強化被覆材と、を有する耐摩耗性を備えた軽量薄板パネルが提供される。
【００１９】
さらに、本発明の別の態様によれば、下地材としての構造物の表面を、上記いずれかの態様の耐摩耗性強化被覆材によって被覆することからなる、耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法が提供される。
【００２０】
かかる態様の耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法においては、前記構造物がコンクリート構造物の場合に適用することができ、さらに、前記コンクリート構造物がコンクリート製水路の場合にも適用することができる。
【００２１】
本発明のさらに別の態様によれば、下地材としての構造物の表面に上記いずれかの態様の耐摩耗性を備えた軽量薄板パネルを配置することからなる、耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法が提供される。
【００２２】
かかる態様の耐摩耗性を備えた構造物の表面の形成方法においては、前記構造物がコンクリート構造物の場合に適用することができ、さらに、前記コンクリート構造物がコンクリート製水路の場合にも適用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
水性ポリウレタン塗料からなる塗膜は、高硬度で、変形追従性を備えているだけでなく、耐水性、耐摩耗性、耐衝撃性及び再塗装性にも優れている。そのため、本発明の一態様の耐摩耗性強化被覆材によれば、下塗り塗膜としての弾性モルタルが変形追随性を備えていることとの相乗効果によって、特に水路を流れる水や細粒砂、砂礫などによる摩耗作用に対して抵抗性に優れるようになり、また摩耗によって上塗り塗膜が磨り減り損傷しても、その上から再塗装することによって短時間で容易に補修することができるようになる。
【００２４】
また、本発明の一態様の耐摩耗性強化被覆材をフレキシブルボードの表面に形成することにより、耐摩耗性だけでなく、耐水性、耐衝撃性等も備えている軽量薄板パネルを得ることができる。さらに、各種構造物の表面に直接本発明の一態様の耐摩耗性強化被覆材を設けることにより、あるいは、前記軽量薄板パネルを設けることにより、短時間で容易に各種構造物の表面に耐摩耗性だけでなく、耐水性、耐衝撃性及び再塗装性を付与することができ、各種構造物の寿命を長くすることができるようになる。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［一態様のポリウレタンについて］
まず、本発明の一態様の水性ポリウレタン塗料に用いられるポリウレタンについて説明する。このポリウレタンは、ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られるものである。
【００２６】
ポリイソシアネート成分としては、イソホロンジイソシアネートを含むポリイソシアネート成分が好ましい。ポリイソシアネート成分におけるイソホロンジイソシアネートの含有率は、好ましくは５０モル％以上、より好ましくは７５モル％以上であり、その上限値は１００モル％である。
【００２７】
このポリイソシアネート成分において、イソホロンジイソシアネート以外のポリイソシアネート化合物としては、例えば、１，３−フェニレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４'−ジフェニレンメタンジイソシアネート、２，４−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４'−ジイソシアネートビフェニル、３，３'−ジメチル−４，４'−ジイソシアナトビフェニル、３，３'−ジメチル−４，４'−ジイソシアナトジフェニルメタン、１，５−ナフチレンジイソシアネート、ｍ−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、ｐ−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネート化合物；エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、１，６，１１−ウンデカントリイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス（２−イソシアナトエチル）フマレート、ビス（２−イソシアナトエチル）カーボネート、２−イソシアナトエチル−２，６−ジイソシアナトヘキサノエートなどの脂肪族ポリイソシアネート化合物；イソホロンジイソシアネート、４，４'−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス（２−イソシアナトエチル）−４−シクロヘキセン−１，２−ジカルボキシレート、２，５−ノルボルナンジイソシアネート、２，６−ノルボルナンジイソシアネートなどの脂環式ポリシアネ−ト化合物などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらのポリイソシアネート化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２８】
また、ポリオール成分に用いられるポリカーボネートポリオールの数平均分子量は、好ましくは５００〜１００００、より好ましくは５００〜７０００、さらに好ましくは８００〜５０００である。これらのポリカーボネートポリオールのなかでは、形成される塗膜の耐摩耗性を向上させる観点から、脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールが好ましい。
【００２９】
脂環式構造を有するポリカーボネートポリオールとしては、例えば、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，３−シクロぺンタンジオール、１，４−シクロへプタンジオールなどの炭素数５〜１２の脂環式基を有するポリオールなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらのポリカーボネートポリオールは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００３０】
これらのポリオール成分におけるポリカーボネートポリオールの含有率は、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは８０〜９７質量％、より好ましくは８５〜９５質量％である。
【００３１】
なお、ポリオール成分には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、ポリカーボネートポリオール以外の他のポリオール化合物（以下、「他のポリオール化合物」という）が含まれていてもよい。
【００３２】
これらの他のポリオール化合物としては、例えば、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートアジペートジオール、ポリエチレンサクシネートジオール、ポリブチレンサクシネートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリε−カプロラクトンジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ぺンチレンアジペート）ジオールなどのポリエステルポリオール；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドないしエチレンオキシドとブチレンオキシドとのランダム共重合体又はブロック共重合体などのポリエーテルポリオール；アクリルポリオールなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに眼定されるものではない。これらの他のポリオール化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【００３３】
これらのポリオール成分における他のポリオール化合物の含有率は、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは３〜２０質量％、より好ましくは５〜１５質量％である。
【００３４】
ポリイソシアネート成分の量は、ポリオール成分の水酸基１モルあたりの当該ポリイソシアネート成分のイソシアナト基が好ましくは１．０１〜２．５モル、より好ましくは１．２〜２．２モルとなるように調整することが好ましい。
【００３５】
ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオールを含有するポリオール成分とを反応させる際には、触媒を用いることができる。触媒としては、例えば、トリメチルスズラウレート、ジブチルスズジラウレートなどのスズ系触媒；オクチル酸鉛などの鉛系触媒；トリエチルアミン、Ｎ−エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなどのアミン系触媒などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの触媒のなかでは、反応性の観点からスズ系触媒が好ましい。
【００３６】
ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオールを含有するポリオール成分とを反応させる際には、溶媒を用いることができる。溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、酢酸エチルなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。
【００３７】
ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオールを含有するポリオール成分との反応温度は、好ましくは４０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１２０℃である。ポリイソシアネート成分とポリオール成分との反応時間は、特に限定されず、例えば、ポリオール成分の水酸基モル数の９０モル％以上、好ましくは９５％モル以上、より好ましくは９８モル％以上がポリイソシアネート成分と反応するのに要する時間であることが好ましい。
【００３８】
以上のようにしてポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることにより、ポリウレタンを得ることができる。
【００３９】
次に、上述のようにして得られたポリウレタンを水系媒体に分散させることにより、ポリウレタン水系分散体が得られる。水系媒体としては、例えば、水、水と親水性有機溶媒との混合溶媒などが挙げられる。親水性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなどの低級１価アルコール、エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドンなどの非プロトン性親水性有機溶媒などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。
【００４０】
上述のようにして得られたポリウレタンを水系媒体中に分散させる方法としては、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザーなどの分散機で水系媒体を撹拌しながら、ポリウレタンを添加する方法などが挙げられる。水系媒体の量は、ポリウレタンを水系媒体中に分散させたポリウレタン水系分散体中のポリウレタンの含有率が、好ましくは５〜６０質量％、より好ましくは２０〜５０質量％となるように調整することが好ましい。
【００４１】
本発明の一態様の水性ポリウレタン塗料は、以上のようにして得られたポリウレタン水系分散体を含有する。
【００４２】
［別の態様のポリウレタンについて］
次に、本発明の別の態様の水性ポリウレタン塗料に用いられるポリイソシアネート成分と、ポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られたウレタンプレポリマーと、二塩基酸ジヒドラジドを含む鎖延長剤とを反応させることによって得られるポリウレタンについて説明する。
【００４３】
ポリイソシアネート成分としては、上述の［一態様のポリウレタンについて］において述べたものを例示することができる。また、ポリオール成分は、ポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するものであり、このポリカーボネートポリオールとしては、上述の［一態様のポリウレタンについて］において述べたものを用いることができる。
【００４４】
このポリオール成分におけるポリカーボネートポリオールの含有率は、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは８０〜９７質量％、より好ましくは８５〜９５質量％である。
【００４５】
酸性基含有ポリオールは、酸性基を少なくとも１個分子内に有するポリオール化合物である。酸性基としては、例えば、カルボキシ基、スルホニル基、リン酸基、フェノール性水酸基などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの酸性基のなかでは、カルボキシ基が好ましい。
【００４６】
酸性基含有ポリオールとしては、例えば、２，２−ジメチロールプロピオン酸、２，２−ジメチロールブタン酸等のジメチロールアルカン酸、Ｎ，Ｎ−ビスヒドロキシエチルグリシン、Ｎ，Ｎ−ビスヒドロキシエチルアラニン、３，４−ジヒドロキシブタンスルホン酸、３，６−ジヒドロキシ−２−トルエンスルホン酸などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの酸性基含有ポリオールは、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの酸性基含有ポリオールのなかでは、２，２−ジメチロールプロピオン酸及び２，２−ジメチロールブタン酸が好ましい。
【００４７】
ポリオール成分における酸性基含有ポリオールの含有率は、保存安定性を向上させる観点から、好ましくは３〜２０質量％、より好ましくは５〜１５質量％である。
【００４８】
なお、ポリオール成分には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、ポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオール以外の他のポリオール化合物（以下、「他のポリオール化合物」という）が含まれていてもよい。
【００４９】
他のポリオール化合物としては、例えば、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートアジペートジオール、ポリエチレンサクシネートジオール、ポリブチレンサクシネートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリε−カプロラクトンジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンアジペート）ジオールなどのポリエステルポリオール；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールポリテトラメチレングリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシド、エチレンオキシドとブチレンオキシドとのランダム共重合体又はブロック共重合体などのポリエーテルポリオール；アクリルポリオールなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの他のポリオール化合物は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【００５０】
なお、ポリオール成分における他のポリオール化合物の含有率は、当該ポリオール成分におけるポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールの残部、すなわち０〜１７質量％の範囲内にあることが好ましい。
【００５１】
ポリイソシアネート成分の量は、ポリオール成分の水酸基１モルあたりの当該ポリイソシアネート成分のイソシアナト基が好ましくは１．０１〜２．５モル、より好ましくは１．２〜２．２モルとなるように調整することが好ましい。
【００５２】
ポリイソシアネート成分と、ポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分とを反応させる際には、触媒を用いることができる。触媒としては、例えば、トリメチルスズラウレート、ジブチルスズジラウレートなどのスズ系触媒；オクチル酸鉛などの鉛系触媒；トリエチルアミン、Ｎ−エチルモルホリン、トリエチレンジアミンなどのアミン系触媒などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの触媒のなかでは、反応性の観点からスズ系触媒が好ましい。
【００５３】
ポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分とを反応させる際には、溶媒を用いることができる。溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドン、酢酸エチルなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。
【００５４】
ポリイソシアネート成分と、ポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分との反応温度は、好ましくは４０〜１５０℃、より好ましくは６０〜１２０℃である。ポリイソシアネート成分とポリオール成分との反応時間は、特に限定されず、例えば、ポリオール成分の水酸基モル数の９０モル％以上、好ましくは９５モル％以上、より好ましくは９８モル％以上がポリイソシアネート成分と反応するのに要する時間であることが好ましい。
【００５５】
以上のようにしてポリイソシアネート成分とポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることにより、本発明の別の態様で使用するウレタンプレポリマーを得ることができる。
【００５６】
次に、上述のようにして得られたウレタンプレポリマーの酸性基を中和剤で中和し、ウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散せる。その後、ウレタンプレポリマーのイソシアナト基と二塩基酸ジヒドラジドを含む鎖延長剤とを反応させることにより、本発明の別の態様で使用するポリウレタン水系分散体を得ることができる。
【００５７】
中和剤としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−フェニルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、Ｎ−メチルモルホリン、ピリジンなどの有機アミン類；水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機アルカリ塩；アンモニアなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに眼定されるものではない。これらの中和剤は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。ウレタンプレポリマー中の酸性基１当量あたりの中和剤の量は、好ましくは０．５〜２当量、より好ましくは０．７〜１．５当量、さらに好ましくは０．８５〜１．３当量である。
【００５８】
中和されたウレタンプレポリマーを水系媒体中に分散させる方法としては、例えば、ホモミキサー、ホモジナイザーなどの分散機で水系媒体を撹拌しながら、中和されたウレタンプレポリマーを添加する方法などが挙げられる。水系媒体としては、例えば、水をはじめ、水と親水性有機溶媒との混合溶媒などが挙げられる。親水性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノールなどの低級１価アルコール、エチレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチルピロリドンなどの非プロトン性親水性有機溶媒などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。水系媒体の量は、ポリウレタン水系分散体中のポリウレタンの含有率が好ましくは５〜６０質量％、より好ましくは２０〜５０質量％となるように調整することが好ましい。
【００５９】
鎖延長剤は、二塩基酸ジヒドラジドを含む。二塩基酸ジヒドラジドとしては、例えば、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジドなどの脂肪族ジカルボン酸のジヒドラジド；テレフタル酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド、１，２−フェニレンジ酢酸ジヒドラジド、１，３−フェニレンジ酢酸ジヒドラジド、１，４−フェニレンジ酢酸ジヒドラジドなどの芳香族ジカルボン酸のジヒドラジドなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの鎖延長剤における二塩基酸ジヒドラジドの含有率は、好ましくは５０〜１００モル％、より好ましくは８０〜１００モル％で、ある。
【００６０】
鎖延長剤には、二塩基酸ジヒドラジド以外の鎖延長剤が含まれていてもよい。二塩基酸ジヒドラジド以外の鎖延長剤としては、例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、１，４−テトラメチレンジアミン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、１，４−ブタンジアミン、１，６−ヘキサメチレンジアミン、１，４−ヘキサメチレンジアミン、３−アミノメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキシルアミン、１，３−ビス（アミノメチル）シクロヘキサン、キシリレンジアミン、ピペラジン、２，５−ジメチルピペラジン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のジアミン化合物；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどのジオール化合物；ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコールなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの鎖延長剤は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。これらの鎖延長剤における二塩基酸ジヒドラジド以外の鎖延長剤の含有率は、好ましくは０〜５０モル％、より好ましくは０〜２０モル％である。
【００６１】
ウレタンプレポリマーのイソシアナト基１モルあたりの鎖延長剤の量は、好ましくは０．２〜０．６モル、より好ましくは０．３〜０．５モルである。ウレタンプレポリマーと鎖延長剤との反応温度は、好ましくは０〜６０℃、より好ましくは０〜４０℃である。中和されたウレタンプレポリマーと鎖延長剤との反応時間は、好ましくは０．１〜３時間、より好ましくは０．１〜２時間である。
【００６２】
以上のようにしてウレタンプレポリマーのイソシアナト基と二塩基酸ジヒドラジドを含む鎖延長剤とを反応させることにより、ポリウレタン水系分散体を得ることができる。
【００６３】
本発明の別の態様で使用する水性ポリウレタン塗料は、上述のようにして得られたポリイソシアネート成分と、ポリカーボネートポリオール及び酸性基含有ポリオールを含有するポリオール成分とを反応させることによって得られたウレタンプレポリマーと、二塩基酸ジヒドラジドを含む鎖延長剤とを反応させることによって得られるポリウレタン水系分散体を含有する。
【００６４】
本発明の別の態様の水性ポリウレタン塗料は、本発明の一態様の水性ポリウレタン塗料よりも耐候性、耐加水分解性及び耐摩耗性に優れるとともに、変形追随性及び耐衝撃性も優れていることから、本発明において好適に用いることができる。
【００６５】
［水性ポリウレタン塗料について］
本発明の一態様及び別の態様の水性ポリウレタン塗料における水性ポリウレタン水系分散体の含有率は、５〜６０質量％であることが好ましく、より好ましくは１０〜４０質量％である。
【００６６】
水性ポリウレタン塗料における固形分の含有率は、特に限定されないが、通常、分散安定性を向上させる観点から、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上であり、塗工性を向上させる観点から、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。水性ポリウレタン塗料における固形分の含有率は、例えば、水性ポリウレタン塗料に用いられる溶媒の量を調整することにより、容易に調節することができる。
【００６７】
なお、水性ポリウレタン塗料には、本発明の目的が阻害されない範囲内で、ポリウレタン以外の樹脂成分が含まれていてもよい。当該ポリウレタン以外の樹脂成分としては、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらの樹脂成分は、それぞれ単独でもといてもよく、２種類以上を併用してもよい。
【００６９】
また、水性ポリウレタン塗料は、硬化剤としてポリカルボジイミドを含むものが好ましい。なお、水性ポリウレタン塗料中のポリウレタンと硬化剤としての水系カルボジイミド化合物との反応は下記式１に記載したとおりである。このうち、カルボキシル基はポリウレタン末端のカルボキシル基を示す。
【００７０】
【化１】
0006710577.tif 000002
【００７１】
水性ポリウレタン塗料に硬化剤として水系ポリカルボジイミド化合物を使用する場合の特徴は、安全性が高く、ＶＯＣ規制への対応が可能であること、また、イソシアネート系架橋剤と比べて、耐摩耗性、耐薬品性、耐摩耗性などが向上することである。さらに、低温反応性に優れるが、ポットライフが長いという相反する特徴を持つため、２液型塗料としての施工性に優れる。なお、水系ポリカルボジイミドは、カルボジイミド当量が３３０〜６００のものが好ましく、水性ポリウレタンディスパージョンに対して固形分比で３〜８質量％添加が好ましい。
【００７２】
さらに、本発明で用いる水性ポリウレタン塗料には、必要により、例えば、増粘剤、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤、可塑剤、レベリング剤、分散剤、酸化防止剤、艶消し剤、防かび剤、帯電防止剤、防錆剤、凍結防止剤、造膜助剤などの添加剤が、本発明の目的を阻害しない範囲内で含まれていてもよい。
【００７３】
また、水性ポリウレタン塗料には、通常、溶媒が含まれる。溶媒として、水をはじめ、水と低級アルコールなどの水溶性有機溶媒との混合溶媒を用いることができる。
【００７４】
水性ポリウレタン塗料を弾性モルタル表面に塗布する方法としては、例えば、エアースプレー法、ロールコーター法、フローコーター法、ディッピング法などが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。
【００７５】
水性ポリウレタン塗料からなる塗膜を形成させた後には、形成された塗膜を乾燥させることが好ましい。形成された塗膜の乾燥は、そのまま大気中に放置することによって行なうことができるほか、例えば、５０〜１００℃程度の温度で１０〜３０分間程度加熱することによって行なうことができる。形成される乾燥後の塗膜の厚さは、要求される耐摩耗性のレベルに応じて調整することが好ましいが、通常、１００〜１０００μｍ程度であることが好ましい。
【００７６】
本発明で用いる水性ポリウレタン塗料からなる塗膜の弾性率は、耐衝撃性を向上させる観点から、好ましくは７００〜１５００ＭＰａ、より好ましくは９００〜１３００ＭＰａである。なお、塗膜の弾性率は、下記の実験例に記載の方法に基づいて測定したときの値である。
【００７７】
また、本発明で用いる水性ポリウレタン塗料からなる塗膜の破断時の伸びは、耐衝撃性を向上させる観点から、好ましくは７０〜２００％、より好ましくは８０〜１５０％である。なお、塗膜の破断時の伸びは、下記の［塗膜の弾性率及び破断時の延びの測定］に記載の方法に基づいて測定したときの値である。
【００７８】
さらに、本発明で用いる水性ポリウレタン塗料からなる塗膜の摩耗指数は、耐衝撃性を向上させる観点から、３５０以下であることが好ましく、２５０以下であることがより好ましい。なお、塗膜の摩耗指数は、下記の［塗膜の弾性率及び破断時の延びの測定］に記載の方法に基づいて測定したときの値である。
【００７９】
また、本発明で用いる水性ポリウレタン塗料からなる塗膜としては、前記水性ポリウレタン塗料にセラミック粉末を混合した複合塗膜を用いることができる。このような複合塗膜を用いることにより、さらに耐摩耗性を向上させた耐摩耗性強化被覆材が得られるようになる。
【００８０】
このセラミック粉末としては、例えば、セラミックサンドや球状アルミナ、シリカ・アルミナ球状微粒子、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ダイアモンド粉末、炭化タングステンなどが挙げられるが、本発明はかかる例示のみに限定されるものではない。これらのセラミック微粉末は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いてもよい。これらのセラミック粉末の混合率は、塗装性や表面粗度に悪影響を与えない観点から、水性ポリウレタンと同量程度として、添加剤や水を含めた全量の２０〜３０質量％が好ましい。
【００８１】
また、本発明で用いる水性ポリウレタン塗料からなる塗膜としては、その他の添加剤を含んでいてもよい。その他の添加剤の種類と好適な混合率は、ベントナイト系増粘剤０．１〜１．０質量％、ウレタン系会合型増粘剤１．０〜５質量％、ポリエーテル系消泡剤０．１〜１．０質量％及び２，２，４−トリメチルペンタン−１，３，ジオールモノイソブチラ−ト１．０〜５質量％などである。また、水の混合率は４５〜５５％が好ましい。
【００８２】
また、本発明で用いる弾性モルタルは、特別なものではなく、公知ないし市販のものを使用できる。弾性モルタルは、セメントに対し、セメント混和用ポリマーディスパージョン又は再乳化形粉末樹脂が混合され、骨材及び亀裂防止のため繊維質充填剤などが配合されたものである。セメントに混和するポリマーディスパージョン及び再乳化形粉末樹脂としては、ポリエチレン酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニルベオバ共重合体、アクリル酸エステル共重合体、スチレンブタジエンラバーなど一般のセメント混和材が使用できるが、耐候性の点から、ポリエチレン酢酸ビニル共重合体やアクリル酸エステル共重合体などが好ましい。また、これらの共重合体のガラス転移点Ｔｇは−６０℃〜１０℃のものが弾性維持の点から好ましい。
【００８３】
以上のようにして、弾性モルタル表面に上述した水性ポリウレタン塗料からなる塗膜を形成させることにより、本発明の下地の表面に耐摩耗性を付与することができる耐摩耗性強化被覆材が得られる。
【００８４】
本発明の耐摩耗性強化被覆材は、弾性モルタルから形成された下塗り塗膜が変形追随性を備えていることとの相乗効果によって、耐摩耗性及び耐衝撃性に優れ、再塗装性に優れた塗膜を形成する。そのため、直接基材の表面に弾性モルタルからなる下塗り塗膜及び水性ポリウレタン塗料からなる上塗り塗膜を形成することによって、基剤の表面に耐摩耗性や耐衝撃性を付与することができ、特に水路を流れる水や細粒砂、砂礫などによる摩耗作用に対して抵抗性に優れるようになる。しかも水性ポリウレタン塗料が再塗装性を有しているため、上塗り塗料部分が磨り減り損傷してもその上から再塗装することによって補修することができるようになるので、基材の寿命を長くすることができるようになる。
【００８５】
また、本発明の耐摩耗性強化被覆材を軽量薄板パネルの表面に形成することにより、この軽量薄板パネルに対して耐摩耗性だけでなく、耐水性、耐衝撃性をも付与することができる。加えて、表面に耐摩耗性強化被覆材を形成した軽量薄板パネルを構造物の表面に取り付けることにより、容易に構造物の表面に耐摩耗性だけでなく、耐水性、耐衝撃性を付与することができるようになる。
【００８６】
次に、本発明を各種実験例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実験例のみに特定されるものではない。
【００８７】
［水性ポリウレタン塗料の調製］
１，４−シクロヘキサンジメタノール及び１，６−ヘキサンジオールと炭酸エステルとを反応させることによって得られたポリカーボネートジオール（宇部興産（株）製、商品名：ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ（登録商標）ＵＭ９０（３／１））１５００質量部、２，２ジメチロールプロピオン酸２２０質量部、Ｎ−メチロールピロリドン１３４７質量部、４，４'−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート１４４５質量部、ジブチルスズジラウレート２．６質量部及びトリエチルアミンを窒素ガス雰囲気中にて混合し、得られた混合物を８０〜９０℃の温度で５時間加熱することにより、反応を行った。得られた反応混合物を８０℃に調整した後、得られた反応混合物から４３４０質量部を取り出し、この反応混合物４３４０質量部に、強撹拌下で水道水６９００質量部及びトリエチルアミン１５質量部を添加することにより、混合物を得た。このようにして得られた混合物に、３５質量％の２−メチル−１，５−ぺンタンジアミン水溶液６２６質量部を添加することにより、ポリウレタン水系分散体を得た。
【００８８】
得られたポリウレタン水系分散体９０質量部、造膜助剤（協和発酵ケミカル（株）製、商品名：キョーワノールＭ）５質量部、離型剤（信越化学工業（株）製、商品名：シルキャストＵ）２質量部、レベリング剤（モメンティブ社製、品番：３５００）１質量部及び水道水１０質量部を混合することにより、水性ポリウレタン塗料を得た。
【００８９】
［セラミック粒子入り水性ポリウレタン塗料の調製］
水性ポリウレタン塗料の調製の場合と同様に調製されたポリウレタン水系分散体１００質量部に平均粒形５６０μｍの球状アルミナを２０質量部とセラミックサンド（（有）竹折砿業所製、セルベン、３２ｍｅｓｈパス品）１０質量部の骨材及び沈降防止剤（ベントナイト）１質量部を添加して混練した以外は、水性ポリウレタン塗料の調製の場合と同様にしてセラミック粒子入りの水性ポリウレタン塗料を得た。
【００９０】
［塗膜の弾性率及び破断時の伸びの測定］
得られた水性ポリウレタン塗料からなる塗膜の弾性率及び破断時の伸びを、ＪＩＳ  Ｋ  ７３１１に準拠し、温度２３℃、相対湿度５０％、引張速度１０ｍｍ／分の測定条件下で膜厚が約５０μｍの塗膜に対し、精密万能試験機（（株）島津製作所製、オートグラフＡＧ−１００ＫＮＧ（商品名））を用いて測定した。その結果、塗膜の弾性率は１１００ＭＰａであり、塗膜の破断時の伸びは１５０％であった。
【００９１】
［実験例１〜３の試料の作成］
［実験例１］
上述のようにして調製された水性ポリウレタン塗料１００質量部に対して、２液型塗料の架橋剤として水系ポリカルボジイミド（日清紡ケミカル（株）、ＳＶ−０２）を５質量部添加・混合した。基材としては、縦７５ｍｍ、横１５０ｍｍ、厚さ４ｍｍの冷間圧延鋼板を用いた。架橋剤を混合した塗料は、保存安定性の点より２４時間以内に基材の一方の表面への塗装を行い、塗装後、常温下で１週間、乾燥硬化させ、実験例１の試料を得た。
【００９２】
［実験例２］
実験例１の水性ポリウレタン塗料に換えて白色ウレタン塗料（大日本塗料（株）製、商品名：ＤＮＴビューウレタン）を用いたこと以外は、実験例１と同様にして実験例２の試料を得た。
【００９３】
［実験例３］
実験例１の水性ポリウレタン塗料に換えて水性ポリウレタン塗料に換えて、白色アクリル樹脂系塗料（（株）フェクト製、商品名：ＳＬ１００（ＷＢ））を用いたこと以外は、実験例１と同様にして実験例３の試料を得た。
【００９４】
次に、実験例１〜３の各試料を用い、これらの試料に形成されている塗膜の物性として耐摩耗性、耐衝撃性を以下の方法に基づいて評価した。
【００９５】
［耐摩耗性の測定１］
ここでの耐摩耗性は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２０４に記載の摩耗輪による摩耗試験方法に準じて評価した。気温１８〜１９℃、相対湿度５５〜５８％の雰囲気中で、テーバー摩耗試験機（東洋精機（株）製、ＭＯＤＥＬ５１３０Ｊに摩耗輪：Ｈ−２２を取り付け、荷重５００ｇで２５０回ごとに１０００回まで試験片を回転させ、２５０回転ごとに試験片の質量を測定し、摩耗損失量を求めた。
【００９６】
次に、前記で測定された摩耗損失量から摩耗指数を下記の式で求め、以下の評価基準に基づいて、耐摩耗性を評価した。結果を纏めて表１に示した。
摩耗指数  ＝  （１０００÷（試験片の回転数））×（摩耗損失量）
【００９７】
（耐摩耗性の評価基準）
◎：摩耗指数が２５０以下
○：摩耗指数が２５０を超え３５０以下
×：摩耗指数が３５０を超過
【００９８】
［耐衝撃性の測定］
実験例１〜３の各試験片を、温度２０±１℃、相対湿度７５±２％の恒温恒湿室内で２４時間放置した後、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−３（１９９９）に規定のデュポン衝撃試験器を用いて試験片の塗膜を上向きにし、質量３００ｇのおもりを１００ｃｍの高さから撃心（１／２インチ＝１２．７ｍｍ）の上に落とし、塗膜に割れ又は剥がれが発生しているかどうかを確認し、以下の評価基準に基づいて評価した。結果を纏めて表１に示した。
【００９９】
（耐衝撃性の評価基準）
○：形成されている塗膜に割れ及び剥がれの発生が認められない。
×：形成されている塗膜に少なくとも割れ又は剥がれの発生が認められる。
【０１００】
【表１】
0006710577.tif 000003
【０１０１】
表１に示された結果から、実験例１の試験片は、実験例２及び３の試験片と比すると、耐摩耗性及び耐衝撃性ともに格段に優れていることがわかる。すなわち、上述のように調製された水性ポリウレタン塗料は、白色ウレタン塗料や白色アクリル樹脂系塗料の場合よりも良好な耐摩耗性及び耐衝撃性を備えていることが確認された。
【０１０２】
［実験例４〜７の試料の作成］
［実験例４］
まず、縦横各３００ｍｍ、厚さ４ｍｍのフレキシブルボードの一方側の表面に下塗りとして弾性モルタルを厚さ０．８〜１ｍｍの範囲内となるように塗布・乾燥した。次いで、弾性モルタルの表面に実験例１で用いたのと同様の塗料を塗装後、常温下で１週間、乾燥硬化させ、実験例４の試料を得た。
【０１０３】
［実験例５］
上述のようにして調製されたセラミック粒子入り水性ポリウレタン塗料１００質量部に対して、２液型塗料の架橋剤として水系ポリカルボジイミド（日清紡ケミカル（株）、ＳＶ−０２）を４質量部添加・混合し、実験例５で用いるセラミック粒子入り架橋型水性ポリウレタン塗料を得た。次いで、実験例４の場合と同様にして、横各３００ｍｍ、厚さ４ｍｍのフレキシブルボードの一方側の表面に下塗りとして弾性モルタルを厚さ０．８〜１ｍｍの範囲内となるように塗布・乾燥し、この弾性モルタルの表面にセラミック粒子入り架橋型水性ポリウレタン塗料を塗装後、常温下で１週間、乾燥硬化させ、実験例５の試料を得た。
【０１０４】
［実験例６］
比較対象として、市販の圧縮強度４７．２Ｎ／ｍｍ２の高強度コンクリート平板をそのまま実験例６の試料として用いた。
【０１０５】
［実験例７］
実験例５の試料において、下塗りとしての弾性モルタルを塗布しなかった以外は実験例５の試料の場合と同様にして実験例７の試料を作成した。
【０１０６】
［耐摩耗性の測定２］
次に、実験例４〜７の各試料を用い、これらの試料に形成されている塗膜（実験例４、４及び７）ないし比較対象（実験例６）の耐摩耗性を、ＡＳＴＭ  Ｃ  ７７９  「Standard Test Method for Abrasion of Horizontal Concrete Surfaces 」（Ａ法）に記載の摩耗輪による摩耗試験方法に準拠して評価した。結果は、実験例６の高強度コンクリート平板の摩耗深さを１００％とした相対値で比較することで、実験例４、５及び７の耐摩耗性を評価した。
【０１０７】
ここでの耐摩耗性の測定は、試験機上部のギャードモータによって直径３０ｃｍの円盤が９ｒｐｍで回転するとともに、この円盤に取り付けられた直径６ｃｍの３個の摩耗輪が２１０ｒｐｍで回転し、試験時には摩耗面に研磨材（昭和電工株式会社製  黒色炭化ケイ素研削材  デシックＣＦ６０（商品名））が４〜６ｇ／ｍｉｎの量で連続的に散布され、面圧１０８ｋｇｆ／ｃｍ２（１．０６ｋＮ／ｃｍ２）で試験体上面をドーナツ状に摩耗するようにしたものである。なお、水路での使用を考慮して、研磨面には、６．３ｍｌ／ｍｉｎの水を連続的に供給することで摩耗条件を厳しくした。結果を纏めて表２に示した。
【０１０８】
【表２】
0006710577.tif 000004
【０１０９】
表２に示された結果から、以下のことがわかる。すなわち、実験例４及び５の試料では、実験例６のコンクリート平板よりも摩耗深さが大幅に小さくなっているとともに、実験例７の試料よりも摩耗深さが小さくなっている。また、実験例７の試料では実験例６のコンクリート平板よりも摩耗深さは小さくなっている。
【０１１０】
実験例４及び５の試料と実験例６の試料との構成の差異は、基材の材質の差異があるとしても、フレキシブルボードよりも高強度コンクリート平板の方が良好な耐摩耗性が得られると考えられることから、実質的に下塗りとしての弾性モルタル塗膜及び上塗りとしての水性ポリウレタン塗膜の有無に帰着する。したがって、実験例４〜６の測定結果は、基材上に下塗りとしての弾性モルタル塗膜と上塗りとしての水性ポリウレタン塗膜の両者を形成すると、基材表面に良好な耐摩耗性を付与することができることを示しているものと考えられる。
【０１１１】
一方、実験例５の試料と実験例７の試料との構成の差異は、下塗りとしての弾性モルタル塗膜を有する（実験例５）か有しない（実験例７）かであって、上塗りとしての水性ポリウレタン塗膜の組成は同一であるから、実験例５と実験例７との耐摩耗性の差異は下塗りとしての弾性モルタルの有無に帰着する。したがって、水性ポリウレタン塗膜は耐摩耗性が良好であることが知られているとしても、水性ポリウレタン塗膜単独の場合（実験例７）よりも下塗りとしての弾性モルタル塗膜と組み合わせた方が相乗的に耐摩耗性が良好となることを示しているものと考えられる。
【０１１２】
このような現象が生じることの理由は、現在の所まだ明確ではないが、おそらくは水性ポリウレタン塗膜が高硬度であることと、水性ポリウレタン塗膜及び弾性モルタル塗膜ともに変形追従性を備えていることとにより、外部から押圧力が印加されても水性ポリウレタン塗膜及び弾性モルタル塗膜が変形することによりその押圧力を吸収することができ、押圧力がなくなるともとの状態に戻ることによるものと思われる。
【０１１３】
［試料８〜１０の作成］
［実験例８］
実験例８の試料としては、実験例１の場合と同様にして作成した試料を用いた。すなわち、実験例８の試料は、下塗りとしての弾性モルタル塗膜を有しておらず、冷間圧延鋼板の一方側の表面に水系ポリカルボジイミドからなる架橋剤を混合した水性ポリウレタン塗膜を形成したものである。
【０１１４】
［実験例９］
実験例９の試料としては、基材としてフレキシブルボートに換えて冷間圧延鋼板を用いた以外は実験例４の場合と同様にして作成した試料を用いた。すなわち、実験例９の試料は、冷間圧延鋼板の一方側の表面に下塗りとしての弾性モルタル塗膜と、上塗りとしての水系ポリカルボジイミドからなる架橋剤を混合した水性ポリウレタン塗膜とを形成したものである。
【０１１５】
［実験例１０］
実験例１０の試料としては、基材として冷間圧延鋼板を用い、その一方側の表面に上述のようにして調整されたポリウレタン水系分散体をそのまま塗布し、塗膜を形成したものである。すなわち、実験例１０の試料は、実験例８の試料において、架橋剤を混合した水性ポリウレタン塗膜に換えて架橋剤を混合しない水性ポリウレタン塗膜を形成したものである。
【０１１６】
［摩耗指数、耐酸性、耐アルカリ性及び耐溶剤性の測定］
摩耗指数は、耐摩耗性の測定１の場合と同様にして測定した。
耐酸性は、５％硫酸水溶液０．２ｍｌを塗装表面に滴下し、２０℃、１時間放置後に外観を評価（スポットテスト法）した。
耐アルカリ性は、１％苛性ソーダ水溶液０．２ｍｌを塗装表面に滴下し、２０℃、１時間放置後に外観を評価（スポットテスト法）した。
耐溶剤性は、エタノールを含んだ綿布に荷重５００ｇ／ｃｍ２を印加して所定回数往復させて塗膜の表面をこすり、塗膜の表面状態を評価した。
【０１１７】
それぞれの塗膜の状態は、
異常がないもの    ：○
傷つきがあるもの  ：△
表面が溶解したもの：×
として表した。
結果を纏めて表３に示した。
【０１１８】
【表３】
0006710577.tif 000005
【０１１９】
表３に示した結果から、以下のことがわかる。すなわち、実験例８の試料と実験例９の試料との構成の差異は、下塗りとしての弾性モルタル塗膜の有無のみであるが、下塗りとしての弾性モルタル塗膜を備えていない（実験例８）と、摩耗指数は下塗りとしての弾性モルタル塗膜を備えている（実験例９）の試料よりも摩耗指数が悪化している。しかしながら、耐酸性、耐アルカリ性及び耐溶剤性は、いずれの場合でも良好な結果が得られている。このことは、耐摩耗性を向上させるためには下塗りとしての弾性モルタル塗膜が必須であるが、耐酸性、耐アルカリ性及び耐溶剤性は、下塗りとしての弾性モルタル塗膜の有無によらず、最外表面の塗膜である水性ポリウレタン塗膜の特性によって定まることを示している。
【０１２０】
また、実験例８の試料と実験例１０の試料との構成の差異は、水性ポリウレタン塗膜として水系ポリカルボジイミドからなる架橋剤を用いている（実験例８）か用いていない（実験例１０）であるが、架橋剤を用いると架橋剤を用いない場合よりも摩耗指数は良好となり、しかも、耐酸性、耐アルカリ性及び耐溶剤性も良好となっている。したがって、水性ポリウレタン塗膜は、塗膜形成時に架橋剤を用いると、良好な特性を有するようになることがわかる。