●シーリング材用UFOポリマー
高分子材料研究所

第五研究グループ

犬飼 宏

コーキングガンから押し出されると、空気中の湿気や酸素と1 はじめに反応して硬化する１成分型に分類される。また、反応機構か当社はUFO(Uniform Functional Oligomer)技術により、新しらは化学反応により固化する反応硬化型と、水または有機溶いアクリルポリマーを開発している。UFO技術は米国ジョン媒が揮発して固化する乾燥硬化型に分類される。現在、よくソンポリマー社から技術導入したSGO（Solid Grade Oligomer、使用されているのは反応硬化型のシーリング材であり、特に高温連続塊状重合）プロセスを発展させたものであり、重合ポリウレタン（末端に水酸基またはイソシアネート基を含有溶剤、重合開始剤、連鎖移動剤などをほとんど使用しないたするポリエーテル）シーリング材、変成シリコーン（末端にシめ、環境や資源問題の解決に有用な不純物のないポリマーがリル基を含有するポリエーテル）シーリング材、シリコーン

効率よく得られる。このため、耐候性や耐黄変性、低臭気が（反応性のジメチルシロキサン）シーリング材が多く使用され要求される用途に最適である。具体的には、高耐候性が要求ている。反応機構を図２に示す。

される塗料や低臭気・低粘度が要求される分散剤、インキ用バインダー、OPVなどへの応用が検討されている１）。
当社はこのUFO技術を用いて各種のアクリルポリマーを製造し、「ARUFON」という商品名で用途展開している。
本報では無溶剤液状ポリマーの用途の一つであるシーリング材に絞り、UFO技術で製造したポリマー「ARUFON」の特徴を説明する。
「ARUFON」を用いたシーリング材は、耐候性、可塑剤のブリード防止、塗料汚染の防止などに優れた性能を発揮する。
2

図2 シーリング材の反応機構

シーリング材2.1 シーリング材とは2.2 最近の状況

シーリング材は、コンクリートやサイジング材、金属カーテ

近年は、省資源、省エネルギーなどの観点から各種材料のンウォールの隙間に充填し、水密・気密にするとともに美観耐久性向上が求められ、環境への配慮も必要とされている。

を保つ目的で、昭和30年代から使用されている。当初は油性

建築関係では建築基準法の改正、住宅品質確保促進法、建設コーキング材が使用されていたが、昭和40年代に、高層ビル工事資材再資源化法等により、住宅の品質と性能を向上しよやプレハブ建築の普及に伴い弾性シーリング材が開発され、うとする取り組みが行われている。特に本年４月に施工され現在では多数のシーリング材が、適性に合わせて使用されてた住宅品質確保促進法は「良質な住宅を安心して収得できるいる。

こと」を目的に、瑕疵担保責任を明確化している。例えば、施図１に代表的な建築用シーリング材の種類を示す。大きく工時の瑕疵が原因で、防水部分（外壁や屋根など）より雨漏分けて、主剤と硬化剤を現場で混合して使用する２成分型と、り等の欠陥が発生した場合、10年間の保証義務が生じる。
こういったことを背景として、シーリング材の耐候性、各種機能の向上が求められるようになり、各社より耐候性の優れたシーリング材用ポリマーや、それを使用したシーリング材が上市されている。例えば、アクリルウレタンシーリング材２）、フッ素ポリマーシーリング材３）、ポリイソブチレンシーリング材４）である。当社でも耐候性の良いシーリング材用ポリマーの研究に取り組み、UFO技術を用いて新しいアクリルポリマー「ARUFON」を開発した。

図1 建築用シーリング材の分類（ガスケット類を除く）

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3 UFOポリマー「ARUFON」
当社では、無官能タイプから官能基を含むタイプまで各種の「ARUFON」を開発しているが、シーリング材に適したグ
レードは表１に示ように、すべて低ガラス転移温度の液状ポリマーである。ARUFON UH-2000シリーズは官能基として水酸基を含有し、一般にはアクリルポリオールと呼ばるものであり、アクリルウレタンシーリング材のベースポリマーとして好適である。ARUFON UP-1000シリーズは可塑剤に最適な低粘度の無官能アクリルポリマーである。
表1 シーリング材用ARUFONの代表的なグレード
図3 UH-2000／UH-2030のブレンド比と引張り物性

3.1 シーリング材ベースポリマーとしての検討
ARUFON UH-2000をベースポリマーとするシーリング材の、顔料（酸化配合例を表２に示す。充填剤（炭酸カルシウム）
チタン）、可塑剤、老化防止剤（紫外線吸収剤、HALS、熱安
表2 シーリング材の配合例

図4 UH-2000とUH-2030をブレンドして使用した場
合の水酸基価（OHV）と硬化剤の比率超えると逆に減少することがわかる。これは、図４に示すように、低水酸基価のUH-2000に高水酸基価のUH-2030をブレンド
すると架橋密度が上昇し、それに伴い強度が増加するが、一方では、硬化剤であるイソシアネート変性ポリオキシアルキレンの比率も増加し、ポリオキシアルキレン鎖に起因する軟質性が強くなるためである。ちなみにポリマーの水酸基と硬化剤のイソシアネート基を当量にした場合、UH-2000と硬化剤（分子量4000）の重量比は60／40であるのに対し、UH-2030と硬化剤の割合は重量比20／80と、硬化剤がリッチとなる。
定剤）、硬化触媒などを配合した主剤と、末端イソシアネート

表３に「ARUFON」を使用したアクリルウレタンシーリン変性したポリオキシアルキレンを硬化剤として使用する。使用グ材の引張り物性を示す。ARUFON UH-2000は低モジュラス直前に混合して硬化させると、十分な伸びと強度を示す。

表3 ARUFONシーリング材および市販シーリング材の引張り物性

モジュラスを調整する必要がある時はARUFON UH-2030をモジュラス改質材として使用することができる。図３にARUFON UH-2000とUH-2030をブレンドした場合の比率と引張り物性の関係を示す。
UH-2030の割合が増えるとともに破断強度（Tb）と破断伸度（Eb）が上昇し、ある点を東亞合成研究年報

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だが、UH-2000／UH-2030併用系はモジュラスを高めることができる。どちらも市販シーリング材と同等の破断伸度を示している。参考までに、試験前と伸度600％におけるダンベルの状態を図５に示す。十分な伸度を得ていることがわかる。

図5 引張り試験中のシーリング材

表２の配合処方で作製したARUFON UH-2000ベースのシー
図7 UFOポリマーとバッチポリマーのSUV促進耐候性試験

リング材と市販のシーリング材をQUV（紫外線蛍光ランプ）促進耐候性試験に掛けて、強度と伸度の保持率を測定した。

ー末端基がなく、通常のバッチ重合で合成したアクリルポリ

結果を図６に示す。高耐候性を有することが認められている

オールより高耐候性を示すと考えられる。図７には、通常のシリコーンシーリング材と同等以上の耐候性（強度と伸度のバッチ重合で作製したアクリルポリオールと、UFO技術で合保持率）を有している。UFOポリマーは、光および熱安定性成した同一組成のアクリルポリオールを、表２の配合でシーに優れたアクリルポリマーを骨格としているため、高耐候性リンク材にした場合のスーパーUV（メタルハライドランプ）が得られたと考えられる。

促進耐候性を示す。UFOポリマーの高耐候性が明確に認められる。
シーリング材を配合する上で、高耐候性を維持するためのポイントは、老化防止剤の選択である。表４にARUFON UH2000と老化防止剤の相溶性を示し、図８に老化防止剤としてチバスペシャリティー社のチヌビンB75を使用した場合のQUV促進耐候性試験の結果を示す。老化防止剤を添加しない場合は、2000時間から保持率の低下が認められるが、１phr以上添加することにより良好な保持率を示している。老化防止剤は通常、高耐候性シーリング材の必須成分であり、「ARUFON」の場合も同様である。
表4 ARUFON UH-2000と各種老化防止剤の相溶性

図6 QUV（紫外線蛍光ランプ）促進耐候性試験

更に、UFOポリマーは重合開始剤や連鎖移動剤を使用しないため、耐候性を低下させるような不純物や不安定なポリマ

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ARUFON UH-2000ベースのシーリング材のもう一つの特徴
は、塗料上塗り適性に優れていることである。シーリング材
は往々にして、施工後に塗料を上塗りすることがあるが、下層のシーリング材より塗膜層に向かって、時間とともに低分子化合物がマイグレートし、塗膜を変色させる。UFO技術は重合開始剤や連鎖移動剤、重合溶媒など低分子化合物を含まないため、ブリードする物が少ないと予想され、図10に示すように各種ベースポリマーの中で最も塗膜汚染性が低い。ま図10

ARUFONと市販シーリング材の上塗り塗料汚染性の比較

図8 老化防止剤添加量とQUV促進耐候性の関係

ARUFON UH-2000ベースのシーリング材でタックが気になる
場合は、タック防止剤の添加を推奨する。タック防止剤とし製のアロニックては表５に示すように、桐油や東亞合成（株）
スが有効であり、図９に示すように耐候性も良好である。
表5 タック防止剤の種類と効果

図11 ARUFONと市販アクリルウレタンシーリング材の上塗り塗料汚染性の比較

た、図11に示すように、他社のアクリルウレタンシーリング材と比較しても低い塗膜汚染性を有している。
参考までに、図12には暴露１年の状態を示す。
ARUFON UH-2000は、ポリウレタンシーリング材のベースポリマーとブレンドすることにより、ポリウレタンシーリング材の耐候性を高めることができる。 表
６には、ベースポリマーである末端水酸基含有ポリオキシプロピレン（PPG）とARUFON UH-2000をブレンドした場合の、ブレンド比とQUV促進耐候性の関係を示す。ARUFON UH-2000をわずか20％ブレンドするだけで、

図12 屋外暴露による上掛け塗料の汚染性試験

図9 タック防止剤添加シーリング材のQUV促進耐候性試験

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顕著に耐候性を向上できる。また、UH-2000の割合が増える

ARUFON UP-1000シリーズは、可塑剤に最適な分子量と粘度に従い、高耐候性となることがわかる。

を持った無官能アクリルポリマーである。いわゆる環境ホルモンの原因となる物質を含まず、シーリング材の耐候性を高表6 ARUFON／PPGブレンド系の引張り物性と耐候性めることができる。
現在、３グレードを開発しており、各々目的に応じて使用されている。表７にUP-1000シリーズとシーリング材ベースポリマーの相溶性を示す。シーリング材用途にはUP-1000と低粘度タイプのUP-1020が適しており、UP-1010はプラスチックの可塑剤として推奨している。
表7 UP-1000シリーズの物性とベースポリマーとの相溶性

3.2 可塑剤としての検討
長鎖アルキル基を持つアクリルポリマーはガラス転移温度が低く、常温でも液状であり可塑剤としての利用が考えられる。図13に、一般的なアクリルポリマーの分子量と粘度の関係を示す。測定温度は夏場を想定した35℃と冬場を想定した２℃の二通りのデータを示した。可塑剤として使用する場合は、低温から高温まで適度な粘性を保つことが重要である。
表８には、各種シーリング材の可塑剤として使用した場合冬場でもパイプ輸送できる粘度を考慮すると、分子量（Mw）における引張り物性と耐候性の結果を示す。従来より可塑剤としては6000以下が好ましいと言える。

として使用されているジオクチルフタレート（DOP）と比較して、ベースポリマーとの相溶性や物性は遜色ないレベルである。更に、DOPでは達成できない十分な耐候性を示している。
参考までに、表９の配合処方で作成した変性シリコーンシー
リング材のQUV促進耐候性試験2000時間における引っ張り物性（保持率）を図14に示し、表面写真を図15に示す。
ARUFON UP-1000およびUP-1020を使用したシーリング材は異状がないのに対し、DOPを使用したシーリング材は劣化していることがわかる。

図13 UP-1000系ポリマーの分子量と粘度の関係

表8 可塑剤としての性能と耐候性

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4 終わりに当社では、UFO技術を用いた新規アクリルポリマーの検討を継続しており、塗料用ポリマーやプラスチック添加剤、各種エマルションを開発中である。シーリング材ベースポリマーにおいても、更なる耐候性向上を目指し鋭意検討を続けている。今後も、お客様のご意見、ご要望を聞きながら新グレードの上市や既存グレードの改良を進めていきたいと考えている。
引用文献
１） 栢森聡，木村次雄，工業材料，47（11），106（1999），213（1992）
２） 牧野雅彦，接着，36（５）
図14

可塑剤の種類とQUV促進耐候性の関係，60（1994）
３） 横田幹男，工業材料，42（15）４） 米澤和弥，化学経済，（12），69（1996）

図15

QUV2000時間後の変成シリコーンの表面状態

表9 変成シリコーンの配合例

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