(57)【要約】【課題】外観検査で異常が認められない場合に、早期に建築用外装目地部の外壁間のシーリング材の劣化評価方法を提供することを目的とし、さらに、ウレタン系シーリング材の残存寿命を推定することも可能であり、建築物の保守計画を作成する上でも重要な情報を提供する。【解決手段】シーリング材のウレタン成分の溶出量および可塑剤量を測定することによるウレタン系シーリング材の劣化評価方法。【選択図】　なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーリング材のウレタン成分の溶出量および可塑剤量を測定することによるウレタン系シーリング材の劣化評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建築用外装目地部に用いられるウレタン系シーリング材の劣化評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から用いられている建築用外装目地部の一例を図１に示す。すなわち、外壁材間に設けられた目地部にシーリング組成物を充填して硬化せしめ、その硬化物上に外装塗料を塗布することにより外装目地部を仕上げている。該目地部の耐久性はとくにシーリング材の特性に依存するところが大きく、シーリング材の耐久性は、ウレタン自身の劣化やその内容物である可塑剤の減少に依存すると考えられる。例えば、建築物に外部から力（以下応力と言う）が加わった時には、その力は該外壁間に設けられた目地部に充填されたシーリング材によって吸収され、外壁の損傷を防ぐ役割を果たす。しかし、シーリング材のウレタンが劣化することにより、応力を緩和する特性を失うことが知られている。材料の応力緩和を表す物性として、引張特性がある。
【０００３】
シーリング材の引張特性が十分でないと、目地部でシーリング材と外壁間の剥離が起こったり、シーリング材に亀裂が発生して、外装の下地にまで亀裂が貫通することにより、内部に水が進入するというトラブルが起こる。建築用外装目地部は建築物の防水システムの一つとして需要な部位であり、建築物の劣化診断項目としても必須の項目となっている。この引張試験にはシーリング材を大量に必要なために建築用外装目地部の一部を破壊する必要があった。
【０００４】
ウレタン系シーリング材としては、例えば３官能基ポリオールや２官能基ポリオールのポリオール成分とポリイソシアナート基を有する化合物との反応により合成されるイソシアナート含有ウレタンポリマー、ウレタンプレポリマー、あるいはウレタンオリゴマーからなるウレタン成分をベースとして、可塑剤、充填剤、酸化防止剤、
安定剤、その他添加剤からなるものである。該ウレタン成分は、経時とともに自己縮合反応が進み、硬化架橋が進行して、シーリング材が形成される。
【０００５】
該ウレタン性の架橋が十分進まない場合は、ポリマーの架橋密度は小さく、十分な引張強度が得られないために応力がかかった場合にシーリング材が容易に破壊されるという問題点があり、架橋反応が進みすぎると架橋間密度が大きくなりすぎ、固くなって弾性が失われる結果、応力がかかった場合に外壁材と容易にはく離するという問題点があった。該ウレタン成分の劣化は、加水分解や熱分解により、イソシアナート基の切断が起こるためと推定される。
【０００６】
建物用外装目地部のシーリング材の劣化が進むと、亀裂やひびが発生し、気密性が低下したり、水の透過性が大きくなり、最終的には水が内部へ浸透して漏水の原因となる。とくに、シーリング材の劣化が進み、柔軟性が低下し、外部応力が加えられた時に、シーリング材が破壊されことがある。
シーリング材の劣化の評価を行なう方法については、外部から目視するとかシーリング材の柔軟性を測定する方法が提案されている。しかし、一般的にはシーリング材の表面に外装塗料の層が形成されている場合がほとんどであり、表面からの観察などではシーリング材自身の劣化状態の判断が困難である。
【０００７】
建築用シーリング材の劣化度を判定する項目として、シーリング材の外装材からの剥離、シーリング材自身の破断、破損、変形などを外観検査する方法が挙げられている。しかし、これらの項目による検査では、外観から分かる劣化が起こっている場合には、すでにシーリング材自身の劣化が進み、既に漏水などが起こっている場合が多かった。（非特許参考文献１など）
【０００８】
【非特許文献１】
防水ジャーナル（１７巻３号第６５−７２頁、１９８６年）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決し、外観検査で異常が認められない場合に、早期にシーリング材の劣化評価方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前記課題を解決するため鋭意研究し、本発明に到達した。すなわち、本発明はシーリング材のウレタン成分の溶出量および可塑剤量を測定することにより、ウレタン系シーリング材の劣化の程度を評価するに係わる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下さらに詳細に説明する。
本発明はシーリング材のウレタン成分の溶出量および残存可塑剤量が、シーリング材の劣化状態に相関することを見出して、本発明を完成するに至った。また本発明はシーリング材の寿命を予測する方法としても有用である。
本発明により、以下に示すようにシーリング材の劣化状態を評価することができる。
本発明では、シーリング材の主成分であるウレタン成分が熱分解或いは加水分解によって生成する分子量が低下したウレタン成分を定量することにより、シーリング材の劣化状態を把握しようとするものである。すなわち溶媒抽出によって分子量が低下したウレタン成分が多く検出されるということは、ウレタン結合が切断されており、３次元架橋構造も破壊されていることを示している。シーリング材の劣化は溶媒抽出可能なウレタン成分量を測定することで判断でき、溶媒抽出可能なウレタン成分が多いことは、シーリング材の劣化が進んでいることを表しており、残り寿命も少ないものと推定することが可能である。
【００１２】
本発明のウレタン成分とは、イソシアネート基を分子末端に有するイソシアナート化合物と水酸基を有するポリオールとの反応によって得られるものを原料として用いられるものである。１成分型ポリウレタン系シーリング材は例えば、ジイソシアナートとジオールおよび／あるいはトリオールとの反応によって得られるプレポリマーを原料として用い、空気中の水分と反応させることにより硬化せしめ、シーリング材とするものである。また２成分型ポリウレタン系シーリング材は、ジイソシアナートとジオールおよび／あるいはトリオールとの反応によって得られるプレポリマーと硬化剤であるポリオールあるいはポリアミンとを反応させることによって硬化せしめて、シーリング材とするものである。
【００１３】
本発明において、溶出量とはシーリング材全体からの下記溶剤へのウレタン成分の溶出量をいう。シーリング材の劣化に伴い、シーリング材のウレタン成分の溶出量が増加する。これは溶媒抽出によって分子量が低下したウレタン成分が多く検出されるということであり、熱や水による加水分解によりウレタン結合が切断されており、３次元架橋構造も破壊されていることを示している。従って、シーリング材のウレタン成分の溶出量が増加することにより、シーリング材の引張強度が低下して、シーリング材と外壁材間ので剥離が起こりやすくなったり、シーリング材中での亀裂が発生しやすくなって漏水の原因となる。
【００１４】
シーリング材から溶媒により抽出される成分は、赤外線吸収スペクトル分析によって、ウレタン系化合物であり、ゲルパーミエーション法による分子量分布測定から、分子量は２万から１０万であることが分かった。これらの結果から、溶媒により抽出される成分は分子量が数万のウレタン系ポリマーであり、溶媒により抽出されない残存成分は、高分子量あるいは３次元架橋したウレタン系ポリマーであると推定される。
【００１５】
本発明に使用できる溶剤として、Ｎ、Ｎ―ジメチルホルムアミド（以下ＤＭＦという）、Ｎ、Ｎ―ジメチルアセトアミド、ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロホルム、テトラクロロエチレン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフロン，ジオキサンなどを用いることが出来る。これらは単独で用いても良く、二種以上の混合物で用いても良い。溶出する方法は、サンプリングしたウレタン系シーリング材を適当な大きさに切断して、浸漬法、還流法などによって溶媒と接触させることにより行なうことができる。必要に応じて加熱することも好ましいものである。
【００１６】
またシーリング材は経時により、外気への可塑剤の飛散と内部からの可塑剤の拡散により、シーリング材の可塑剤量が減少する。これにより、シーリング材は弾性が失われ、シーリング材と外壁材間での剥離が起こりやすくなる。
本発明において、可塑剤量とはシーリング材全体からの下記溶剤への溶出量をいう。可塑剤を抽出する溶剤として、ｎ−ヘキサンがもっとも好ましく、ｎーヘフタン、ｎ−オクタンのような炭化水素、メタノール、エタノール、ｎ−ブタノールのようなアルコール類である。これらは単独で、あるいは二種以上の混合物として使用することも可能である。
【００１７】
また、図３に示すように、本発明ではシーリング材からのウレタン成分の溶出量および可塑剤量を測定することにより、シーリング材の寿命を予測することも可能である。低湿度・高温条件下での加速試験によるシーリング材のウレタン成分の溶出量および可塑剤量が、加速試験の時間に依存し、ある時点において亀裂やひび割れが発生して、シーリング材としての機能を果たすことができなくなる寿命に到達することが分かった。
【００１８】
実際の経年物件において、サンプリングした試料のウレタン成分の溶出量および可塑剤量と加速試験の数値を比較することにより、加速試験の促進倍率を求めることができる。加速試験の条件としては、温度６０℃から９０℃の範囲で相対湿度が０から３０％の範囲で行うことが好ましい。温度が６０℃未満では、長い加速試験時間を要し、９０℃を超えるとシーリング材の熱分解が急速に起こり、試験条件として、好ましくない。また相対湿度が３０％を超えると、シーリング材の加水分解が急速に起こるために、試験条件として、好ましくない。温度が７５から８５℃、相対湿度５から２０％以下が、促進試験時間を短くして、実際の物件と良い相関性を得ることが出来るという点でさらに好ましい。
【００１９】
この結果を用いて、サンプリングしたシーリング材の加齢状態と残存寿命を推定することが可能となる。すなわち、予め上記の温度と相対湿度の条件下において、該シーリング材の加速劣化試験を行い、一定時間毎に該シーリング材をサンプリングして、加速劣化試験時間に対するシーリング材からのウレタン成分の溶出量および可塑剤量、および引張物性を測定する。
それらの測定値と加速劣化試験時間の関係から促進劣化曲線を得ることができる。次いで、実際の住宅からサンプリングしたシーリング材のウレタン成分の溶出量および可塑剤量を測定し、上記で得られた促進劣化曲線から、該シーリング材の加齢状態を算出することが可能となる。さらに、シーリング材の最終劣化状態におけるウレタン成分の溶出量と可塑剤量、および引張物性が分かっているので、該シーリング材の残存寿命も推定することが可能である。
【００２０】
以下に、図３に示す測定方法の本発明によるシーリング材からのウレタン成分の溶出量および可塑剤量を測定する方法の一例について詳細に説明する。
試料約１ｇを０．２ｍｍ角以下に細かく切断して、該試料の重量を測定した（重量Ａ）。該切断試料をｎ−ヘキサン３０ｍｌ中に室温で１６時間浸漬したのち、ろ別した。該ろ液をエバポレーターを用いて蒸発乾固して、蒸発乾燥した固形分の重量を測定し（重量Ｂ）、可塑剤量を求める（可塑剤量＝１００×（Ａ−Ｂ）／Ａ）。一方ろ別して得られた沈殿物を真空乾操して固形物を得た。該固形分をＤＭＦ３０ｍｌに、１６時間浸漬したのち、ろ液を真空乾燥して得た固形分の重量を測定した（重量Ｃ）。これからウレタン成分の溶出量を求めることができる（溶出量＝１００×（Ａ−Ｃ）／Ａ）。
【００２１】
ＤＭＦに溶出してくるウレタン成分はシーリング組材中のポリウレタン成分が熱分解あるいは加水分解したものと考えられる。その重量平均分子量は２−１０万であった。ＧＰＣを用いて、カラムＴＳＫｇｅｌとＧＭＨＸＬとを２本連結し、溶媒としてはＤＭＦを用いて測定を行った。
試料量は微量１−５ｇ程度が良く、多すぎると精度が良くなる反面、測定に時間を要する。抽出に用いるｎ−ヘキサン及びＮ−Ｎジメチルホルムアミドの重量は試料に対して、１０倍以上が好ましく、２５倍以上がさらに好ましい。少なすぎると十分な抽出が出来なく、多すぎると時間が懸かるだけである。５０倍以下が良い。
【００２２】
試料の現場からの採取方法として、シーリング材の目地部を外装材から切断してシーリング材を切り出すこともできるし、たとえばコルクボールのような冶具を用いて、目地部のシーリング材を採取することもできる。
本発明において、シーリング材の１００％モジュラスが１０−４０（Ｎ／ｍ２）であるとシーリング材としての性能を維持している。この範囲を外れると、シーリング材の内部での破断や界面剥離や剥離しないまでも亀裂の発生がある。
【００２３】
本発明ではコルクボールのような冶具を用いて、目地部のシーリング材を微量採取したシーリング材からのウレタン成分の溶出量および可塑剤量を測定することにより、シーリング材の劣化状態を予測することも可能である。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００２４】
【実施例１】
重量平均分子量５０００のポリオキシプロピレンエーテルトリオール８重量％と重量平均分子量２０００のポリオキシプロピレングルコール５２重量％とジ−２−エチルヘキシルフタレートを２９重量％を反応容器に入れ、１１０度、５０ｍｍＨｇで２時間減圧脱水した。その後反応生成物を８０度に冷却し、４，４−ジフェニルメタンジイソシアナートを１１重量％加えて攪拌した。８０度Ｃで３０時間反応させ、イソシアナート含有ウレタンプレポリマーを得た。
【００２５】
上記で得た、イソシアナート含有ウレタンプレポリマー６０重量％を乾燥窒素ガスを封入した混練容器に入れ、さらに充填物として、炭酸カルシウムを２５重量％、シリカを５重量％および溶剤として、キシレンを１０重量％を加えて、真空攪拌装置中で混練してウレタン系シーリング組成物を得た。
このようにして得たウレタン系シーリング組成物を図１の位置に充填して外装目地部を作成し、２３度、相対湿度５０％の中に４週間置いた。
【００２６】
上記の試料から切り出した試験体を用いて、以下の測定を行った。
試料約１ｇを０．２ｍｍ角以下に細かく切断して、該試料の重量を測定した（重量Ａ）。該切断試料をｎ−ヘキサン３０ｍｌ中に室温で１６時間浸漬したのち、ろ別した。該ろ液をエバポレーターを用いて蒸発乾固して、蒸発乾燥した固形分の重量を測定し（重量Ｂ）、可塑剤量を求める（可塑剤量＝１００×（Ａ−Ｂ）／Ａ）。
【００２７】
一方ろ別して得られた沈殿物を真空乾操し、固形物を得た。該固形分をＤＭＦ３０ｍｌに、１６時間浸漬したのち、ろ液を真空乾燥して得た固形分の重量を測定した（重量Ｃ）。これからウレタン成分溶出量を求めることができる（溶出量＝１００×（Ｂ−Ｃ）／Ａ）。
さらに該試料から切り出した試験体から、厚み２ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍに切り出し、それを試験片とした。試験片は２３度相対湿度５０％の条件下で、チャック間距離２０ｍｍ、引張速度５００ｍｍ／ｍｉｎで行った。チャック間距離が４０ｍｍになった時点での引張強度（伸び１００％引張強度）を測定した。
それらの測定結果と目地部の観察結果を表１に示す。
【００２８】
【実施例２】
実施例１で作成した外装目地部を温度８０度、相対湿度　１０％の恒温恒湿下の条件で２０００時間促進試験を行い、実施例１と同様にして、シーリング材のウレタン成分の溶出量、可塑剤量と引張強度（伸び１００％引張強度）を測定した。
それらの測定結果と目地部の観察結果を表１に示す。
【００２９】
【実施例３】
実施例１で作成した外装目地部を温度８０度、相対湿度　１０％の恒温恒湿下の条件で４０００時間促進試験を行い、実施例１と同様にして、シーリング材のウレタン成分の溶出量、可塑剤量と引張強度（伸び１００％引張強度）を測定した。
それらの測定結果と目地部の観察結果を表１に示す。
【００３０】
【実施例４】
実施例１で作成した外装目地部を温度８０度、相対湿度１０％の恒温恒湿下の条件で６０００時間促進試験を行い、実施例１と同様にして、シーリング材のウレタン成分の溶出量、可塑剤量と引張強度（伸び１００％引張強度）を測定した。
それらの測定結果と目地部の観察結果を表１に示す。これらの結果、加速時間６０００時間付近で引張強度（伸び１００％引張強度）が上限４０（Ｎ／ｍ２）に到達するので、寿命と推定される。
【００３１】
【実施例５】
実施例１で作成した外装目地部を温度８０度、相対湿度１０％の恒温恒湿下の条件で１００００時間促進試験を行い、実施例１と同様にして、シーリング材のウレタン成分の溶出量、可塑剤量と引張強度（伸び１００％引張強度）を測定した。
それらの測定結果と目地部の観察結果を表１に示す。
【００３２】
【実施例６】
実施例１で作成した外装目地部を温度８０度、相対湿度　５０％の恒温恒湿下の条件で５００時間促進試験を行い、実施例１と同様にして、シーリング材のウレタン成分の溶出量、可塑剤量と引張強度（伸び１００％引張強度）を測定した。
それらの測定結果と目地部の観察結果を表１に示す。
【００３３】
【実施例７】
実施例１で作成した外装目地部にアクリルシリコン塗料を塗布した外壁を屋外にて、６年間自然暴露した。以下実施例１と同様にして、シーリング材のウレタン成分の溶出量と可塑剤量および引張強度（伸び１００％引張強度）を測定した。
この条件での加速劣化では、ほぼ加速劣化試験５００時間が実際の現場での１年に相当すると考えられる。
したがって、このシーリング材は加速劣化試験６０００時間経過に相当すると推定されるので、残存寿命は６年と推定することができる。
【００３４】
【表１】
2004137383.tif 000002
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、建築用外装目地部に用いられるウレタン系シーリング材の劣化状態を評価することを可能とし、とくに建築物の防水システムの一つとして重要な項目であるシーリング材の劣化評価方法を提供することができるものである。
さらに、本発明の測定法では、ウレタン系シーリング材の残存寿命を推定することも可能であり、建築物の保守計画を作成する上でも重要な情報を提供することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のウレタン系シーリング材を充填した建築用外装目地部を示す図。
【図２】図２は、シーリング材からのウレタン成分の溶出量、およびシーリング材中の可塑剤量の測定方法を示す図。
【図３】図３は、温度８０度、相対湿度１０％の条件下での加速試験時間とシーリング材のウレタンの溶出量および可塑剤量の関係を示す。
【符号の説明】
１　シーリング材
２　外壁材
３　プライマー
４　外装塗料
【図１】
2004137383.tif 000003
【図２】
2004137383.tif 000004
【図３】
2004137383.tif 000005