(57)【要約】【課題】  作業中に有機溶剤の揮散のない水性ウレタンを用い、耐水強度、耐水外観、吸水率等の点で優れた、屋外防水材、壁面防水材、床材、シーリング材などに有用な土木建築用の水性防水材組成物を提供する。【解決手段】  水性ポリウレタン樹脂を使用して水性防水材組成物を調製する。水性ポリウレタン樹脂を構成するポリオールは、オレフィンポリオール及び／又は植物油系ポリオールを必須成分とし、このオレフィンポリオール及び／又は植物油系ポリオールの含有量は、全ポリオール中の１０重量％以上とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性ポリウレタン樹脂を使用した水性防水材組成物であって、前記水性ポリウレタン樹脂を構成するポリオールは、オレフィンポリオール及び／又は植物油系ポリオールを必須成分とし、該オレフィンポリオール及び／又は該植物油系ポリオールの含有量が、全ポリオール中の１０重量％以上であることを特徴とする水性防水材組成物。
【請求項２】
前記水性防水材組成物中に於ける水性ポリウレタン樹脂エマルジョンの粒子径が、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の水性防水材組成物。
【請求項３】
前記水性ポリウレタン樹脂は、固形分換算で０．００００３〜０．０００８ｍｏｌ／ｇのイオン性官能基及び／又はその塩を含有していることを特徴とする請求項１又は２記載の水性防水材組成物。
【請求項４】
前記水性ポリウレタン樹脂に、５重量％以下の界面活性剤を配合して乳化したことを特徴とする請求項３記載の水性防水材組成物。
【請求項５】
沸点２５０℃以上の疎水性有機化合物を更に含有していることを特徴とする請求項４記載の水性防水材組成物。
【請求項６】
無機充填剤を更に含有していることを特徴とする請求項５記載の水性防水材組成物。
【請求項７】
前記水性ポリウレタン樹脂と、沸点２５０℃以上の疎水性有機化合物と、無機充填剤との含有比率が、固形分比で１００／１０〜１００／１０〜１００重量部である請求項６記載の水性防水材組成物。
【請求項８】
前記疎水性有機化合物は、−２０℃以上の温度で液状であるか、又は−２０℃以下のガラス転位温度を有する有機樹脂であることを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の水性防水材組成物。
【請求項９】
請求項１乃至９の何れかに記載の水性防水材組成物を含有する防水材を、水の浸入を防止すべき下地に塗工して乾燥後、皮膜を形成させることを特徴とする防水施工方法。
【請求項１０】
水の浸入を防止すべき下地と、請求項１乃至９の何れかに記載の水性防水材組成物を含有する防水材を塗工して乾燥させた皮膜とを備えたことを特徴とする防水構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性防水材組成物並びにこれを用いた防水施工方法及び防水構造体に関し、更に詳細には、有機溶剤の揮散による環境への悪影響がなく、耐久性、施工性にも優れた、土木建築用の水性防水材組成物、防水構造体及び防水施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリウレタン樹脂は、ゴム弾性、耐磨耗性、耐久性などの諸特性に優れており、従来から土木建築構造体に塗付する防水材として広く利用されている。また、作業環境面を考慮して、有機溶剤を含有しない水性ポリウレタン樹脂を用いた防水材が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかしながら、上記水性ポリウレタン樹脂を用いた防水材は、使用状況によっては耐水強度、耐水外観、吸水率等の点で劣る場合があり、更なる改良が望まれている。
【特許文献１】特開２００２−１２９００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、作業中に有機溶剤の揮散のない水性ウレタンを用い、耐水強度、耐水外観、吸水率等の点で優れた、屋外防水材、壁面防水材、床材、シーリング材などに有用な土木建築用の水性防水材組成物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、この水性防水材組成物を用いた防水施工方法及び防水構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の水性防水材組成物は、水性ポリウレタン樹脂を使用した水性防水材組成物であって、前記水性ポリウレタン樹脂を構成するポリオールは、オレフィンポリオール及び／又は植物油系ポリオールを必須成分とし、該オレフィンポリオール及び／又は該植物油系ポリオールの含有量が、全ポリオール中の１０重量％以上であることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の防水施工方法は、上記の何れかの水性防水材組成物を含有する防水材を、水の浸入を防止すべき下地に塗工して乾燥後、皮膜を形成させることを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明の防水構造体は、水の浸入を防止すべき下地と、上記何れかの水性防水材組成物を含有する防水材を塗工して乾燥させた皮膜とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願発明の水性防水材組成物によれば、耐水強度、耐水外観、吸水率等において優れ、更に塗布後の乾燥性も速く、極めて有用な防水材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の水性防水材組成物は、上述の通り、水性ポリウレタン樹脂を構成する全ポリオールのうち、その１０重量％以上をオレフィンポリオール及び／又は植物油系ポリオールとしている。これにより、耐水性に優れた性能を発揮し、長期に亘って防水性能が発揮される。
【００１０】
ここで、使用する全ポリオール中の１０重量％以上、好ましくは３０％以上、更に好ましくは５０％以上として前記のオレフィンポリオール及び／又は植物油系ポリオールを使用することにより、耐水性に優れた性能を発揮し、長期に亘って防水性能が発揮される。
【００１１】
上記のオレフィンポリオールとしては、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、水添化ポリブタジエンポリオール、水添化ポリイソプレンポリオール等を挙げることができる。また、植物油系ポリオールとしては、例えば、変性大豆油、ヒマシ油、脱水ヒマシ油、水添化ヒマシ油等の各種水酸基含有植物油誘導体を挙げることができる。
【００１２】
また、上記ポリオールと反応させるイソシアネートとしては、ナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリ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、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、ビューレット化ヘキサメチレンジイソシアネート、ヌレート化ヘキサメチレンジイソシアネート等の各種の芳香族、脂肪族、脂環族系のイソシアネート類の単独若しくは混合物が挙げられる。
【００１３】
また、オレフィンポリオール及び植物油系ポリオール以外に活性水素基含有化合物を添加してもよく、具体的には、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコール、それらのアルキレン誘導体又はそれらのエステル化物、例えばポリ（オキシエチレンエーテル）ポリオール，ポリ（オキシプロピレンエーテル）ポリオール，ポリ（オキシエチレンプロピレンエーテル）ポリオール、ポリエステルポリオール、ポリチオエーテルポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリテトラメチレングリコール等及びこれらの混合物が挙げられる。
【００１４】
上記においては、前記水性防水材組成物中に於ける水性ポリウレタン樹脂エマルジョンの粒子径が、５μｍ以下である構成とすることが好ましい。
【００１５】
エマルジョン粒子径が５μｍを超えると、施工時に特に低い温度環境での施工時に均一なウレタン塗膜層の形成が不可能となり、防水性能が発揮されない。更には亀裂などが生じ、実用上に問題を生じる。また、防水材組成物として長期の保管において、粒子の沈降等を生じ、実用上に問題を生じる。
【００１６】
また、前記水性ポリウレタン樹脂は、固形分換算で０．００００３〜０．０００８ｍｏｌ／ｇのイオン性官能基及び／又はその塩を含有していることが好ましい。また、オン性官能基及び／又はその塩の含有量は、０．００００７〜０．０００５ｍｏｌ／ｇであることがより好ましく、０．０００２〜０．０００３ｍｏｌ／ｇであることが更に好ましい。イオン性官能基及び／又はその塩の導入量が０．０００８ｍｏｌ／ｇを超えると、水性ポリウレタン樹脂としての親水性は良好となり、微粒子径となるが、その反面、防水層の吸水性が著しく大きくなり、耐水性が低下する。また、０．００００３より少ないと、水性ポリウレタン樹脂の保管に際して安定性が悪く、沈降等を発生するので好ましくない。
【００１７】
水性ポリウレタン樹脂に導入されるイオン性官能基及びその塩の例としては、（ａ）塩形成性のカルボン酸又はスルホン酸基を有する化合物及びこれらに対応する塩形成剤、（ｂ）酸で中和可能な第４級又は第３級基となり得る基を有する化合物及びこれらに対応する塩形成剤、（ｃ）第４級化反応を起こすハロゲン原子又は相当する強酸のエステルを含有する化合物及び対応する塩形成剤等が挙げられる。
【００１８】
上記（ａ）の、塩形成性のカルボン酸又はスルホン酸基を有する化合物としては、例えば、グリコール酸、リンゴ酸、グリシン、アミノ安息香酸、アラニン、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸等のヒドロキシ酸、アミノカルボン酸、多価ヒドロキシ酸類や、タウリン、２−ヒドロキシエタンスルホン酸等のアミノスルホン酸、ヒドロキシスルホン酸類等が、それに対応する塩形成剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム等の１価の金属水酸化物やアンモニア、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の３級アミン化合物等が挙げられる。
【００１９】
上記（ｂ）の、酸で中和可能な第４級又は第３級基になり得る基を有する化合物としては、例えばＮ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン等のアルコキシル化アミン類やＮ−メチル−Ｎ−（３−アミノプロピル）−エタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルヒドラジン等のアミノアルコール類やアミン類等が挙げられる。また、それに対応する塩形成剤としては、例えば塩酸、硝酸、蟻酸、酢酸、ジメチル硫酸、メチルクロライド、ベンジルクロライド等の有機酸類及び無機酸類、反応性ハロゲン原子を有する化合物等が挙げられる。
【００２０】
上記（ｃ）の、第４級化反応を起こすハロゲン原子又は相当する強酸のエステルを含有する化合物としては、例えば、２−クロロエタノール、２−ブロムメタノール等が挙げられる。また、それに対応する塩形成剤としては、例えば、３級アミン、スルフィド類、フォスフィン類等が挙げられる。
【００２１】
前記水性ポリウレタン樹脂には、５重量％以下の界面活性剤を配合して乳化することが好ましい。界面活性剤を５重量％を超えて配合すると、親水性は良好となるが、防水層の耐水性における防水材の水への溶出率が増加し、また、防水層の吸水性が著しく増加して、耐水性が低下するので好ましくない。使用し得る界面活性剤として、従来より公知の各種活性剤を挙げることができ、水性ポリウレタン樹脂のイオン性に応じて適宜選択して使用される。
【００２２】
また、上記においては、沸点２５０℃以上の疎水性有機化合物を更に含有していることが好ましい。疎水性有機化合物は、防水材としての耐水性を向上させる効果を発揮する。ここで、この疎水性有機化合物の沸点が２５０℃より低いと、耐水性を向上させる効果が低くなってしまうので好ましくない。
【００２３】
上記に於いては、無機充填剤を更に含有していることが好ましい。無機充填剤の例としては、重質炭酸カルシウム、タルク、水酸化アルミニウム、ケイ石粉、各種表面処理炭酸カルシウム等及びこれらの混合物を挙げることができる。無機充填剤は、水性防水材組成物の樹脂強度を向上させ、加えて乾燥性を向上させるために加えられる。
【００２４】
上記に於いては、前記水性ポリウレタン樹脂と、沸点２５０℃以上の疎水性有機化合物と、無機充填剤との含有比率は、固形分比で１００／１０〜１００／１０〜１００重量部であることが好ましい。前記水性ポリウレタン樹脂１００重量部に対し、前記疎水性有機化合物の配合量が１０重量部より少ないと、防水材としての耐水性が不充分となり、１００重量部を超えると水性防水材組成物としての安定性に問題を生じる。また、無機充填剤の配合量が１０重量部より少ないと、樹脂強度の向上への寄与が低下するとともに、水性防水材組成物の施工時での乾燥性への寄与が少なくなる。また、無機充填剤の配合量が１００重量部以上であった場合、沈降等を生じ、水性防水材組成物としての貯蔵安定が問題となる。
【００２５】
前記疎水性有機化合物は、−２０℃以上の温度で液状であるか、又は−２０℃以下のガラス転位温度を有する有機樹脂であることが好ましい。
【００２６】
このような疎水性有機化合物としては、例えば、ジオクチルフタレート、ジイソノニルフタレートなどの可塑剤、ウレタン系、アクリル系、ゴム系、エステル系等の有機樹脂が上げられる。
【００２７】
前記の疎水性有機化合物及び無機充填剤の水性ポリウレタン樹脂への配合は、水性ポリウレタン樹脂の製造途中である乳化前に添加配合する場合、水性ポリウレタン樹脂製造後に添加配合する場合の何れの方法によっても行うことができる。尚、乳化安定性などを考慮すると、水性ポリウレタン樹脂の製造途中である乳化前に添加配合することが好ましい。
【００２８】
本発明の防水施工方法は、本発明の前記水性防水材組成物を水の侵入を防止すべき下地表面に塗工し、この塗膜表面を乾燥させることにより防水層を形成するものである。尚、必要に応じ、前もって下地表面にプライマー層を形成させた後に本発明の水性防水材組成物を塗工しても良い。本発明の施工方法では、水性の防水材組成物が用いられるので、作業中の有機溶剤の揮散による作業者の健康や環境への悪影響などを防止することができる。
【００２９】
本発明の防水構造体は、水の浸入を防止すべき下地と、請求項１乃至９の何れかに記載の水性防水材組成物を含有する防水材を塗工して乾燥させた皮膜とを備えている。本発明の防水構造体では、必要に応じプライマー層を形成してもよい。
【００３０】
本発明の水性防水材組成物は、下地である、アスフアルトコンクリート、石綿スレート、ＡＬＣ板、ＰＣ板、ＦＲＰ、プラスチック、木質物、金属等に塗装して使用される。  下地の形状はどの様なものでも良く、構造物の下地の表面であれば、例えば、球面、曲面、延長面、平面、垂直面、斜面、天井面などの何れでも、本発明の水性防水材組成物を用いて防水層を形成することができる。
【００３１】
本発明の水性防水材組成物は、通常はそのまま単独で使用されるが、他の樹脂の水分散体、例えば、酢酸ビニル系、エチレン酢酸ビニル系、アクリル系、アクリルスチレン系等のエマルジョン、スチレンブタジエン系、アクリロニトリルブタジエン系、アクリルブタジエン系等のラテックス、ポリエチレン、ポリオレフィン系等のアイオノマー、ポリエステル、ポリアミド、エポキシ系の水分散体と任意の割合で混合配合して使用することができる。
【００３２】
また、本発明の水性防水材組成物を用いて形成される防水層の耐熱性、耐水性、耐溶剤性などの各種耐久性、接着性、硬さ、塗装作業性を改善する目的、また防水材組成物の保管安定などを改善する目的で、着色顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候剤、加水分解防止剤などの各種安定剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、保護コロイド剤等を本発明の水性防水材組成物の製造工程中か、その製造後に添加することができる。更に、イソシアネート系化合物等の水分散型架橋剤、エポキシ系の水溶性又は水分散型架橋剤、カルボジイミド系、オキサゾリドン系等の水溶性又は水分散型の架橋剤を添加混合して使用することもできる。
【実施例】
【００３３】
以下に本発明を実施例により説明する。但し、本発明は実施例のみに限定されるものではない。尚、実施例および比較例中の部は重量部を示す。
【００３４】
（合成例１）
予め乾燥したフラスコ中に、表１に示すように、ポリブタジエンポリオール（Ｐｏｌｙ  ｂｄ  Ｒ−４５ＨＴ：出光石油化学（株）製）５０部と、ポリオキシプロピレングリコール（数平均分子量＝３０００：第一工業製薬（株）製）５０部とをメチルエチルケトン８０部に溶解させた。これにトリレンジイソシアネートを１４部を仕込み、７５℃で２時間反応させた後、ジメチロールプロピオン酸５部を仕込み、更に２時間反応させることにより、ポリウレタン樹脂のメチルエチルケトン溶液を得た。
【００３５】
このポリウレタン樹脂溶液の固形分１００部に対し、ジイソノニルフタレート（ＤＩＮＰ）５０部を加え、均一になるように混合した後、トリエチルアミン３．４部とポリウレタン樹脂固形分に対して３％の界面活性剤（ノイゲンＥＡ−１５７、第一工業製薬（株）製）を予め溶解させた水に分散し、水で鎖延長を行った後、脱溶剤して水性ポリウレタン樹脂組成物を得た。
【００３６】
（合成例２〜６）
表１に示す原料を用いて、合成例１と同様の手順で合成例２〜６の水性ポリウレタン樹脂組成物を得た。
【００３７】
（比較合成例１）
予め乾燥したフラスコ中に、表１に示すように、ポリブタジエンポリオール（Ｐｏｌｙ  ｂｄ  Ｒ−４５ＨＴ：出光石油化学（株）製）を５部とポリオキシプロピレングリコール（数平均分子量＝３０００：第一工業製薬（株）製）を９５部とをメチルエチルケトン８０部に溶解させた。これにトリレンジイソシアネートを１４部仕込み、７５℃で２時間反応させた後、ジメチロールプロピオン酸５部を仕込み、更に２時間反応させることにより、ポリウレタン樹脂のメチルエチルケトン溶液を得た。
【００３８】
このポリウレタン樹脂溶液の固形分１００部に対し、ジイソノニルイソフタレート（ＤＩＮＰ）５０部を加えて均一になるように混合した後、トリエチルアミン３．４部とポリウレタン樹脂固形分に対して３％の界面活性剤（ノイゲンＥＡ−１５７、第一工業製薬（株）製）を予め溶解させた水に分散し、水で鎖延長を行った後、脱溶剤して水性ポリウレタン樹脂組成物を得た。
【００３９】
（比較合成例２）
表１に示す原料を用いて、比較合成例１と同様の手順で比較合成例２の水性ポリウレタン樹脂組成物を得た。
【００４０】
（実施例１〜６）
合成例１〜６で得られた水性ポリウレタン樹脂組成物１００部に対し、表２に示す添加剤を加え、ディスパー（Ｔ．Ｋ．ホモディスパー：特殊機化工業（株）製）で均一になるように混合した後、脱泡して実施例１〜６の水性防水材組成物を得た。
【００４１】
（比較例１及び２）
比較合成例１及び２で得られた水性ポリウレタン樹脂組成物１００部に対し、表２に示す充填剤及び添加剤を加え、デイスパー（Ｔ．Ｋ．ホモディスパー：特殊機化工業（株）製）で均一になるように混合した後、脱泡して比較例１及び２の水性防水材組成物を得た。
【００４２】
【表１】
2005306892.tif 000002
【００４３】
［性能試験］
上記で得られた実施例１〜６並びに比較例１及び２の水性防水材組成物を用いて試験サンプルを作製し、このサンプルについて以下の試験を行なった。各試験結果は表２に示した。
【００４４】
（単離防水層強度試験のための試験サンプルの作成）
ポリエチレン板製剥離板（縦３０ｃｍ、横３０ｃｍ、厚み５ｍｍ）の表面に、実施例１〜６並びに比較例１及び２の水性防水材組成物を、ゴムベラを用いて塗布量３０００ｇ／ｍ2の割合で均一にそれぞれ塗布し、１週間放置し、剥離板より剥がして試験サンプルとした。
【００４５】
（単離防水層強度試験の試験方法）
上記の耐水試験前後の単離防水層強度試験のための試験サンプルについて、ＪＩＳ  Ａ６０２１に従い、単離防水層の引張り強さ及び伸びを測定した。
【００４６】
（耐水試験）
上記の単離防水層強度試験のための試験サンプル及びコンクリート密着試験のための試験サンプルについて、５０℃の水道水に３０日間浸漬して耐水試験を行なった。耐水試験後の評価は、防水層の外観を目視で観察することと、ＪＩＳ  Ａ６０２１に従い、引張り強さ及び伸びを測定した。評価基準は以下のとおりである。
【００４７】
○：外観良好。異常なし
△：一部欠落有り
×：フクレ発生。
【００４８】
（皮膜吸水率）
吸水率は、予め重量を測定した上記塗膜（４ｃｍ×４ｃｍ）を２３℃の蒸留水に３日間浸漬し、取り出してすぐに乾燥した布で表面の水分を拭き取って重量を測定し、吸水による重量増加率を求めた。
【００４９】
（塗布後の乾燥性）
各実施例及び各比較例の水性防水材組成物をポリエチレン製の平板（２５ｃｍｘ２５ｃｍ、厚さ５ｍｍ）の上に、乾燥膜厚が１ｍｍになるように塗布し、標準状態（温度：２３±２℃、相対湿度：５０±１０％）で２４時間後の乾燥状態について評価した。
【００５０】
評価基準は以下のとおりである。
【００５１】
○：乾燥状態良好
△：ベタつき、タック残り
×：未乾燥部分あり。
【００５２】
（保管安定性）
各実施例及び各比較例の水性防水材組成物をガラス製サンプル瓶（１００ｍｌ）に入れ、２３℃、９０日間の保管安定性について評価した。
【００５３】
評価基準は以下のとおりである。
【００５４】
○：安定、異常なし
△：増粘
×：部分ゲル化、充填剤の沈降。
【００５５】
［性能試験の結果］
表２から明らかなように、実施例１〜６の水性防水材組成物を用いて作製した防水層は、比較例１、２の防水層に比較して、耐水性試験の前後に於いて外観が良好で、引張り強度は十分に大きく、伸びの値も大きかった。また、皮膜吸水率、塗布後の乾燥性、組成物の安定性についても優れていた。
【００５６】
【表２】
2005306892.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の組成物を用いれば、耐水強度、耐水外観、吸水率等において優れ、更に塗布後の乾燥性も速く、極めて有用な防水材を得ることができるので、建築等の分野で利用することができる。また、本発明の防水施工方法及び防水構造体は、上記水性防水材組成物を使用するので、同様に建築等の分野で利用することができる。