(57)【要約】【課題】建築用外装目地部の外壁材間のシーリング材として用いることのできる耐久性に優れたウレタン系シーリング材を提供する。【解決手段】ウレタン成分が４０〜６０重量％、可塑性を付与する物質を７〜３５重量％、無機系充填物を５〜５０重量％からなるシーリング材において、ウレタン成分の溶出量が１０〜３０重量％であることを特徴とするウレタン系シーリング材とすることにより、長期間にわたって優れた応力緩和特性を示し、建築用外装目地部の高耐久化を可能としたものである。【選択図】　なし。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウレタン成分が４０〜６０重量％、可塑性を付与する物質を７〜３５重量％、無機系充填物を５〜５０重量％からなるシーリング組成物において、ウレタン成分の溶出量が１０〜３０重量％であることを特徴とするウレタン系シーリング材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐久性に優れた建築用ウレタン系シーリング材に関する。
【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と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よると考えられる。例えば、建築物に外部から力（以下応力という）がかけられたときに、その応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目地部の剥離が起こったり、シーリングにの亀裂が発生して、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トラブルが起こる。
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、プレポリマー、あるいは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。
【０００４】
該ウレタン成分は、経時とともに自己縮合反応をして、硬化してゆく。また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、一方、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。
【０００５】
ま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ている。このような劣化が起こりにくく、十分な引張特性を保持し続ける、すなわち耐久性の優れたウレタン系シーリング材が望まれている。
たとえば熱可塑剤を用いた高耐久性シーリング材組成物（特許文献１）や光硬化性化合物を用いた高耐候性シーリング材組成物（特許文献２）や応力緩和可能な組成物（特許文献３）などがあるが、まだ十分な耐久性が得られていないのが現状である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２２７８５８
【特許文献２】
特開２００１−２６２１２５
【特許文献３】
特開平１０−１０１９２３
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題点を解決し、耐久性に優れたウレタン系シーリング材を提供することを目的とする。
【０００８】
【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に、ウレタン系シーリング材において、シ−リング組成物の可塑剤量とウレタン成分の溶出量が耐久性と相関性があることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、ウレタン成分が４０〜６０重量％、可塑性を付与する物質を７〜３０重量％、無機系充填物を５〜５０重量％であるウレタン系シーリング材において、ウレタン成分の溶出量が１０〜３０重量％であることを特徴とするシーリング材に係わる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明はウレタン成分が４０〜６０重量％、可塑性を付与する物質を７〜３０重量％、無機系充填物を５〜５０重量％であるシーリング材において、ウレタン成分の溶出量が１０〜３０重量％であることを特徴とするウレタン系シーリング材である。
本発明において、ウレタン成分は４０〜６０重量％が好ましい。４０重量％未満ではシーリング材の引張強度が低く、シーリング材と外壁材の界面の剥離が起こり、漏水の原因となる。また６０重量％を越えると、充填物などによる紫外線などの遮蔽効果が小さくなるため、劣化が早期に起こりやすいこと、シーリング材が収縮して破断しやすくなるといった不具合が生じる。
【００１０】
本発明のウレタン成分としては、イソシアネート基を分子末端に有するイソシアナーと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。
ポリオールとしては、２官能ポリオールと３官能ポリオールが挙げられる。２官能ポリオールとは、２個の水素を水酸基で置換したアルコール類の総称であり、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドの１種または２種以上を、２個の活性水素を有する化合物に付加重合された化合物である。
【００１１】
活性水素を２個有する化合物としては例えば、２価アルコール類、第１級アミン類、２価フェノール類が挙げられる。２価アルコール類としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ジエチレングルコールなどが挙げられ、第１級アミン類としてはメチルアミン、ｔ−ブチルアミンなどが挙げられ、２価フェノール類としてはレジルシン、ビスフェノール類などが挙げられる。具体的には、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、ポリオキシプロピレングルコール、ポリブタジエンやポリイソプレン系ジオールなどが好ましい。これらの２官能基ポリオールの１種もしくは２種以上併用してもよい。
【００１２】
本発明でいう３官能ポリオールとは、３個の水素を水酸基で置換したアルコール類の総称であり、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドの１種または２種以上を、３個の活性水素を有する化合物に付加重合された化合物である。活性水素を２個有する化合物としては例えば、３価アルコール類、アルカノールアミン類、３価フェノール類が挙げられる。３価アルコール類としては、グリセリン、ヘキサントリオ―ル、トリメチロールプロパンなどが挙げられ、アルカノールアミン類としてはトリエタノールアミン、トリプロパノールアミンなどが挙げられ、３価フェノール類としてはピロガロール、ピロログリシノールなどが挙げられる。具体的には、ポリオキシプロピレンエーテル、トリオールポリヘキサントリオール、ポリブタジエン、ポリイソプレンなどのポリオレフィン系のトリオール、などが好ましい。これらの３官能基ポリオールの１種もしくは２種以上併用してもよい。
【００１３】
本発明でいうポリイソシアナート成分はパラフェニレンイソシアナート、トリレンジイソシアナート、テトラメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、オクタデシルジイソシアナート、ナフタレンジイソシアナート、４，４−ジフェニルメタンジイソシアナート、イソポロンジイソシアナートおよびこれらの変性品などの反応生成物、あるいはテトラメチレンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナートなどのジイソシアナートなどが挙げられ、これら単独でも２種類以上併用しても良い。
ウレタン系化合物は、重合度を調整して、そのまま本発明のウレタン成分として１成分型ポリウレタン系シーリング材として使用することもできる。また、上記に挙げられたポリオールと混合するか、ポリアミンと混合することによって２成分型ポリウレタン系シーリング材として使用することができる。ポリアミンの例としては、４−４‘−メチルービスー２−クロロアニリン、トリ（メチルアミノ）ジヘキサン、ジエチレントリアミン、メチルアミノプロピレンアミンなどが挙げられる。
【００１４】
本発明において、ウレタン系シーリング材に可塑性を付与する物質の割合は７〜３０重量％が好ましく、さらに好ましくは１０〜２０重量％である。
ウレタン系シーリング材に可塑性を付与する物質の割合が７重量％未満では、短時間で可塑剤が揮散して、硬化することにより応力がかかった場合に十分な緩和特性を発揮できなくなり、３５重量％を超えると可塑剤の移行により体積収縮が大きくなり、外壁材と剥離したり、上塗塗料との接着性が低下する危険がある。本発明でいうウレタン系シーリング材に可塑性を付与する物質は例えばジ−２−エチルヘキシルフタレート、ジｎ―ブチルフタレート、ジｎ−オクチルフタレート、ジブチルフタレート、ジイソデシルフタレート、ジイソノイルフテレート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペートのようなエステル類、アジピン酸ブチレングルコールポリエステル、エポキシステアリン酸プロピレングリコールポリエステルのようなポリエステル系のもの、エポキシ化大豆油のようなエポキシ化エステルなどが挙げられ、単独であるいは混合しても使用することができる。
【００１５】
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がある。これらは単独でも良く、二種以上混合物でも良い。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。シーリング材の溶出量が１０〜３０重量％、が好ましい。さらに好ましくは１０〜２０重量％である。溶出量が１０重量％未満では、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。溶出量が３０重量％を超えると熱や水による加水分解が進みやすく、引張強度が低下して、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。
溶出に使用される溶媒としては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、ジメチルスルオキシド、テトラヒドロフロン、ジオキサンなどを使用することができる。これらは単独で使用することもできる、またそれらの二種以上の混合物を使用することもできる。
【００１６】
溶出量の測定の一例としては試料約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（１００×（Ａ−Ｂ）／Ａ）。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（１００×（Ｂ−Ｃ）／Ａ）。
本発明において、ウレタン系シーリング材に含有される無機系充填物５〜５０重要％が好ましい。ウレタン系シーリング材に含有される無機充填物の割合が５重量％未満では、体積収縮が大きくなり、外壁材と剥離したり、上塗塗料との接着性が低下する危険がある。５０重量％を超えるとシーリング材の弾性が小さく、応力に対する緩和が十分でなく、外壁材の界面での剥離や亀裂の発生が起こる問題がある。
【００１７】
本発明でいうウレタン系シーリング材に含有する無機充填物は炭酸カルシウム、カーボンブラック、クレー、タルク、アパタイト、酸化チタン、生石灰、珪石、ガラスバルーン、カオリン、ゼオライト、珪藻土などが挙げられ、単独で、または混合して使用することができる。
本発明に使用される無機充填材に粒子の大きさは膜厚によって、選択すればよく、その大きさは数１０μｍから数１００μｍである。また粉砕されたもの、それを造粒したもの、また中空体のものでも使用される。
本発明において、シーリング材の施工時には有機溶剤を５〜１５重量％混合して、外装材目地部に充填することができる。シーリング材に混合される溶剤が５重量％未満では、シーリング組成物との分散が十分でなく、１５重量％を超えると施工後に気泡が残ったり、混合した溶剤がシーリング材中に残る問題がある。シーリング材に混合される有機溶剤は芳香族炭化水素系であって、キシレン、トルエンなどが使用される。
【００１８】
本発明の目地構造の一例を図１に示す。図１に示す外壁材としては、硅酸カルシウム板、セメント板、軽量発泡コンクリートなど、外装塗料としてはアクリル塗料、アクリルシリコン塗料、フッ素塗料、スチレンアクリル塗料、シリコン塗料などが使用される。
外壁材との接着性の向上するために使用されるプライマーとしてはウレタン系、シリコン系などを使うことができる。
本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１９】
【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。
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。
上記ウレタン系シーリング組成物を図１の位置に充填した外装目地部を作製した。該目地部からウレタン系シーリング材を試験体を切り出し、以下の測定を行った。
【００２０】
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（１００×（Ａ−Ｂ）／Ａ）。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（１００×（Ｂ−Ｃ）／Ａ）。
【００２１】
このシーリング材のウレタン成分の溶出量が１１．４重量％で、可塑剤量が１９．３重量％であった。
上記ウレタン系シーリング材を厚み２ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍに切り出し、それを試験片とした。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で引張試験を行った。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。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００２２】
【実施例２】
実施例１で得たウレタン系シーリングを図１の位置に充填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時間促進試験を行った。試験後の目地構造物からウレタン系シーリング材の試験体を切り出し、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００２３】
【実施例３】
実施例１で得たウレタン系シーリングを図１の位置に充填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時間促進試験を行った。試験後の目地構造物からウレタン系シーリング材の試験体を切り出し、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００２４】
【実施例４】
実施例１で得たウレタン系シーリングを図１の位置に充填した外装目地部を温度６０度、相対湿度１５％の恒温恒湿下の条件で１００００時間促進試験を行った。試験後の目地構造物からウレタン系シーリング材の試験体を切り出し、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００２５】
【実施例５】
重量平均分子量６０００のポリオキシプロピレンエーテルトリオール１０重量％と重量平均分子量２５００のポリオキシプロピレングルコール５０重量％とジ−２−エチルヘキシルフタレート４０重量％にして、以下実施例１と同様に作製した外装目地部から、試験片を採取した。実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００２６】
【実施例６】
実施例４で得たウレタン系シーリング組成物を図１の位置に充填した外装目地部を作成した。これらを温度８０度、相対湿度１０％の恒温恒湿下の条件で６０００時間促進試験を行った。試験後の目地部からウレタン系シーリング材を切り出し、試験体とした。以下、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００２７】
【実施例７】
実施例４で得たウレタン系シーリング組成物を図１の位置に充填した外装目地部を作成した。これらを温度８０度、相対湿度１０％の恒温恒湿下の条件で２０００時間促進試験を行った。試験後の目地部からウレタン系シーリング材を切り出し、試験体とした。以下、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００２８】
【実施例８】
実施例１で用いた外装目地部に、アクリルシリコン塗料を塗布し、屋外にて、６年間自然暴露した。ウレタン系シーリング材を切り出し、試験体とした。以下、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００２９】
【比較例１】
実施例１で得たウレタン系シーリングを図１の位置に充填した外装目地部を温度８０度、相対湿度８０％の恒温恒湿下の条件で５００時間促進試験を行った。試験後の目地構造物からウレタン系シーリング材の試験体を切り出し、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００３０】
【比較例２】
実施例１で得たウレタン系シーリングを図１の位置に充填した外装目地部を温度８０度、相対湿度２０％の恒温恒湿下の条件で１００００時間促進試験を行った。試験後の目地構造物からウレタン系シーリング材の試験体を切り出し、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００３１】
【比較例３】
実施例１で得たウレタン系シーリングを図１の位置に充填した外装目地部を温度８０度、相対湿度０％の恒温恒湿下の条件で１００００時間促進試験を行った。試験後の目地構造物からウレタン系シーリング材の試験体を切り出し、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００３２】
【比較例４】
実施例１でジ−２−エチルヘキシルフタレートの量を５２重量％にして、実施例１と同様に作製した外装目地部から、試験片を採取した。実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００３３】
【比較例５】
実施例４で得たウレタン系シーリングを図１の位置に充填した外装目地部を温度８０度、相対湿度０％の恒温恒湿下の条件で１００００時間促進試験を行った。試験後の目地構造物からウレタン系シーリング材の試験体を切り出し、実施例１と同様にウレタン成分の溶出量、可塑剤量および伸び１００％での引張強度を測定した。
その結果および目地部の観察結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004131541.tif 000002
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、建築用外装目地部のシーリング材は本発明のウレタン系シーリング材を用いることにより、長期間にわたって優れた応力緩和特性を有するシーリング材提供することを可能とし、建築用外装目地部の高耐久化を可能としたものである。
【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とおよびシーリング材中の可塑剤量の分析方法を示す図。
【図３】図３は、シーリング材からのウレタン成分の溶出量とおよびシーリング材中の可塑剤量の関係を示す図。（斜線に囲まれた部分が本発明の請求範囲である。）
【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】
2004131541.tif 000003
【図２】
2004131541.tif 000004
【図３】
2004131541.tif 000005