－新技術紹介－●アクリル系ポリマー「ARUFON」によるシーリング材の耐候性向上─────────────────────────────────────────────────────

高分子材料研究所

１

はじめに

望月 克信

次いで、これらのアクリルポリオールを用いて、表２に示すようなシーリング材を作成した。①～⑤でアクリルポリオ

近年、省資源、省エネルギーの観点から、各種材料の耐久ールの組成による比較を、①と⑥、③と⑦でアクリルポリオ性向上が求められ、環境への配慮も必要とされている。建築ールの合成プロセスによる比較を、⑧、⑨、⑩、③でアクリ関係では、住宅品質確保促進法、建設工事資材再資源化法等

ルポリオールの含有量による比較を実施した。尚、アクリルにより、住宅の品質と性能を向上しようとする取り組みが行ポリオールの含有量を減らした分は、ポリプロピレングリコわれている。このようなことを背景に、シーリング材についール(ＰＰＧ)で補い、全ポリオール含有量が変化しないようても、耐候性などの各種性能の向上が求められるようになっに調節した。尚、配合は表３に示す通りである。
これらの配合物について、厚さ２mmのシート状サンプルてきた。

を作成し、23℃、50％ＲＨで４週間養生し、評価に用いた。

当社でも、ＵＦＯプロセスを利用して得られるアクリル系ポリマーを商品名「ＡＲＵＦＯＮ」として、市場展開している。

表１ アクリルポリオールの種類

ＵＦＯプロセスとは、高温、高圧下で、連続重合するプロセスのことである(図１参照)。高温、高圧下で重合を行うこ

ﾎﾟﾘｵｰﾙ

組成

重合ﾌﾟﾛｾｽとにより、開始剤、溶剤、連鎖移動剤をほとんど使用しない

Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
Ｅ
A'
C'

BA/MA/HEA
BA/EA/HEA
BA/HEA
BA/MOEA/HEA
BA/EHA/HEA
BA/MA/HEA/ME
BA/MA/HEA/MEUFOﾌﾟﾛｾｽ
UFOﾌﾟﾛｾｽ
UFOﾌﾟﾛｾｽ
UFOﾌﾟﾛｾｽ
UFOﾌﾟﾛｾｽ
通常ﾌﾟﾛｾｽ
通常ﾌﾟﾛｾｽ

ため、不純物のほとんどないポリマーを得ることができる。
そのため、耐候性、耐黄変性、低臭気等が要求される用途には最適である。また、高温下での重合であるため、効率的に

注）BA：n-ﾌﾞﾁﾙｱｸﾘﾚｰﾄ、MA：ﾒﾁﾙｱｸﾘﾚｰﾄ、HEA：2-ﾋﾄﾞﾛｷｼｴﾁﾙｱｸﾘﾚｰﾄ、
EA：ｴﾁﾙｱｸﾘﾚｰﾄ、MOEA：2-ﾒﾄｷｼｴﾁﾙｱｸﾘﾚｰﾄ、EHA：2-ｴﾁﾙﾍｷｼﾙｱｸﾘﾚｰﾄ、
ME：2-ﾒﾙｶﾌﾟﾄｴﾀﾉｰﾙ

低分子量のポリマーが得られ、無溶剤、低粘度の液状ポリマ
ーが容易に得られる。さらに、連続重合であり、ポリマーの組成分布が少ないため、官能基が均一に分布し、効率的に架表２ 試験サンプル

橋体が形成され、良好な物性が期待できる1)～6)。

実験No.
アクリルポリオール種 アクリル含有量(%)①Ａ46②Ｂ
46③Ｃ44④Ｄ45⑤Ｅ
46⑥
Ａ’
43⑦Ｃ’
44⑧PPG0⑨
PPG+Ｃ16⑩PPG+Ｃ29⑪
市販変成シリコーン
0PPG：ポリプロピレングリコール
変成シリコーン：ポリプロピレングリコールの両末端架橋性シリル基変性物

供給タンク
モノマー
（開始剤等）

未反応モノマーのリサイクル

100% のアクリルポリマーが短時間で効率よく取得可能

分離機
反応器
固形状

（高温、高圧）液状

図１ ＵＦＯプロセス概念図
本稿では、ＵＦＯプロセスを用いて得られるアクリルポリ

アクリル含有量：有機成分中のアクリルポリオールの重量％

オールをアクリルウレタン系シーリング材に適用した場合の促進耐候性試験、屋外暴露試験の結果について報告する。

２

試

表３ 配合表験

原料
ポリオール
重質炭酸カルシウム
軽質炭酸カルシウム
酸化チタン
老化防止剤
触媒
硬化剤
硬化剤：ポリプロピレングリコールのトリレンジイソシアネート変性物

２.１ 試験サンプル
アクリルポリオールを表１のように用意した。Ａ～Ｅは、ＵＦＯプロセスで合成した一方、Ａ’、Ｃ’は、それぞれ、ＡおよびＣと同じ組成で、低温(約80℃)、常圧の条件下で、通常の重合プロセスにより合成した。

東亞合成グループ研究年報

水酸基価 数平均(mgKOH/g) 分子量412200412400452500442400412500
48240046220021

TREND 2009

第12号

重量部
25732
3
10.02
約30２.２ 試験条件
表２に示したサンプルについて、メタルハライドランプ、紫外線蛍光ランプ、サンシャインカーボンアークランプによ① ＵＦＯプロセス⑤ ＵＦＯプロセス② ＵＦＯプロセス⑥ 通常プロセス③ ＵＦＯプロセス⑦ 通常プロセス④ ＵＦＯプロセス⑪ 市販変成シリコーンる促進耐候性試験および屋外暴露試験を実施した。それぞれの試験条件を以下に示す。
＜メタルハライドランプ＞
装置：ダイプラメタルウェザーKU-R4Ci-A型(ダイプラウィンテス社製)
照射63℃、湿度70％、６時間(照度：80mW/cm2)

結露

30℃、湿度98％、２時間(結露の前10秒、シャワー)＜紫外線蛍光ランプ＞
装置：デューパネル光コントロールウェザーメーター

DPWL-

5R (スガ試験機社製)

図２ メタルハライドランプ600時間後の外観（重合プロセスによる比較）(照度：30W/m２)

照射63℃、４時間

湿潤

50℃、湿度：98％、４時間
図３に示すように、アクリル含有量については、劣化の速＜サンシャインカーボンアークランプ＞

さと相関があり、アクリル含有量が多いほど、劣化が抑制さ

装置：MODEL WEL-6XC-HC(スガ試験機社製)
照射63℃、102分(76W/m２)

水噴射

れ耐候性が向上する傾向が認められた(⑧、⑨、⑩、③)。特に、アクリル含有量が少ない⑧および⑨において、クラック12分の発生が顕著であった。また、アクリルポリオールの共重合＜屋外暴露試験＞
試験場所：建築研究所(つくば市)

組成による耐候性の差異はほとんど認められず(①～⑤)、組南面45°成よりも重合プロセスが、耐候性に対しては重要であること

試験期間：３年が確認された。

３３.１

試験結果

メタルハライドランプによる促進耐候性試験

表４および図２～４に、メタルハライドランプによる促進⑧ アクリル０％⑩ アクリル２８％⑨ アクリル１６％③ アクリル４５％

耐候性試験の結果を示す。評価は、クラックおよびチョーキングの発生を目視観察により実施した。図２に示すように、
通常プロセスで重合したアクリルポリオールを使用した系

図３ メタルハライドランプ600時間後の外観（アクリル含有量による比較）(⑥、⑦)は、600時間後より、表面に凹凸およびチョーキングが発生した一方、ＵＦＯプロセスにより重合した系(①～⑤)
では、2000時間後においても外観の変化は認められなかった(図４参照)。また、市販の変成シリコーンが600時間までにクラックが発生していることから、これらの比較評価してい① ＵＦＯプロセス④ ＵＦＯプロセス② ＵＦＯプロセス⑤ ＵＦＯプロセス

るサンプルの耐候性のレベルが高いことが確認されている。

表４ メタルハライドランプ試験結果
600h
ｸﾗｯｸ
ﾁｮｰｷﾝｸﾞ①UFOプロセス○○②
UFOプロセス○○③
UFOプロセス○○④
UFOプロセス○○⑤
UFOプロセス○○⑥
通常プロセス○△⑦
通常プロセス○△⑧
アクリルなし×△⑨
アクリル少×○⑩
アクリル少△○⑪
変成シリコーン×△（○：変化なし、△：変化あり、×：顕著）
No．

サンプル条件ｸﾗｯｸ○○○○○××××△×

2000h
ﾁｮｰｷﾝｸﾞ○○○○○××××○×③ ＵＦＯプロセス
図４ メタルハライドランプ2000時間後の外観

３.２ 紫外線蛍光ランプによる促進耐候性試験
次いで、紫外線蛍光ランプによる促進耐候性試験3000時間の結果を図５～10に示す。評価は、シートサンプルの引張試

東亞合成グループ研究年報

22TREND 2009第12号

験により、破断時の強度保持率および伸びの保持率により評120価を実施した。図５および図６が、重合プロセスの違いによ100る強度保持率および伸びの保持率の結果である。この場合も、メタルハライドランプの結果と同様に、ＵＦＯプロセスの系

80(%)

は、通常プロセスと比較して、引張物性の保持率の変化が小さく、耐候性が優れていることが確認された。

⑧(0％)⑨(16％)⑩(29％)③(44％)

4012020100080(%)

6001000

2000

3000（時間)60

図７ 紫外線蛍光ランプによる強度保持率の変化（アクリル含有量による比較）①(ＵＦＯプロセス)40⑥(通常プロセス)③(ＵＦＯプロセス)20⑦(通常プロセス)

0140

1000

2000

3000

（時間)

120

図５ 紫外線蛍光ランプによる強度保持率の変化（重合プロセスによる比較）

10080(%)

0⑧(0％)⑨(16％)⑩(29％)③(44％)

60

140

40120

20

100001000(%)

80

2000

3000

（時間)

60

図８ 紫外線蛍光ランプによる伸びの保持率の変化（アクリル含有量による比較）①(ＵＦＯプロセス)⑥(通常プロセス)③(ＵＦＯプロセス)⑦(通常プロセス)40
20001000

2000

120

3000

（時間)

100

図６ 紫外線蛍光ランプによる伸びの保持率の変化（重合プロセスによる比較）(%)

80

図７および図８にアクリル含有量による保持率の変化の比

60
①(MA)
②(EA)
③(BA)
④(MOEA)⑤(EHA)

40

較を示す。これらの場合も、いずれも、メタルハライドラン
20プの場合と同様の傾向が認められ、アクリル含有量が増えると、保持率の変化が小さくなる結果となった。

00

図９および図10に組成による保持率の違いの比較を示す。

1000

いずれのアクリルポリオールの組成においても、強度、伸び

図９ 紫外線蛍光ランプによる強度保持率の変化（アクリルの組成による比較）率とも初期値の80～100％を維持しており、組成による劣化の違いは、大きくないことが確認された。

東亞合成グループ研究年報

2000
（時間)

23

TREND 2009第12号

3000

３.３

160
140

表５に、サンシャインカーボンアークランプによる促進耐120候性試験3000時間の結果を示す。この場合も前述の結果と同100(%)

サンシャインカーボンアークランプによる促進耐候性試験

様に、ＵＦＯプロセスで重合したサンプルは、3000時間でも80

ほとんど外観が変化していないのに対して、通常プロセスで

①(MA)
②(EA)
③(BA)
④(MOEA)⑤(EHA)

6040
20

重合したサンプルは、2000時間目から、クラックの発生が認められた。また、アクリルポリオールを含まない、あるいは含有量が少ない場合には、1000時間目から、クラックの発生0が認められ、アクリルポリオールの含有量が増えれば増える
0

1000

2000

3000ほど、元の外観を維持する傾向があることが確認された。

（時間)

図１０ 紫外線蛍光ランプによる伸びの保持率の変化（アクリルの組成による比較）

表５ サンシャインカーボンアークランプ試験結果
1000時間ｸﾗｯｸ
ﾁｮｰｷﾝｸﾞ①UFOプロセス○○②
UFOプロセス○○③
UFOプロセス○○④
UFOプロセス○○⑤
UFOプロセス○○⑥
通常プロセス○○⑦
通常プロセス○○⑧
アクリルなし×△⑨
アクリル少△○⑩
アクリル少△○⑪
変成シリコーン×○（○：変化なし、△：変化あり、×：顕著）No.

サンプル条件

３.４ 屋外曝露試験
屋外暴露試験３年の外観の変化を表６に、および３年後の顕微鏡写真を図11、12に示す。
屋外暴露試験においても、促進耐候性試験の場合と同様な傾向が認められた。すなわち、重合プロセスの違いにおいては、ＵＦＯプロ
セスを用いたものは、３年でもほとんど変化は認められない一方、通常プロセスで重合したものは、クラックの発生および一部表面の溶解が認められた(図中の白い部分で溶解お2000時間ｸﾗｯｸ
ﾁｮｰｷﾝｸﾞ
○○
○
○
○
○
○
○
○
○
△○
△
○
×××
×
△
○
×
△

3000時間ｸﾗｯｸ
ﾁｮｰｷﾝｸﾞ
○○
○
○
△○
○
○
△○
△○
×
○
××××××××

表６ 屋外暴露試験による外観の変化
サンプル条件
0.5年後
1年後
2年後
①○
○
○
UFOプロセス②○○○
UFOプロセス③○○○
UFOプロセス④○○○
UFOプロセス⑤○○○
UFOプロセス⑥○△
×
通常プロセス⑦○△
×
通常プロセス⑧○△×
アクリルなし⑨○○△
アクリル少⑩○○△
アクリル少⑪
変成シリコーン○○△（クラックおよび溶解について確認、○：変化なし、△：変化あり、×：顕著）

3年後
○○○
○
○
×××△×

よびクラック発生)。また、アクリル含有量４が少ないあるいは含まない場合にも、クラッまとめクの発生が認められた。
強度保持率の変化を図13、14に示す。強度保持率においてこれらの評価結果より、促進耐候性試験、屋外暴露試験、も、ＵＦＯプロセスでは、ほとんど低下が認められないのにいずれの評価においても、以下のことが確認された。

対して、通常プロセスでは低下していた。また、アクリル含・アクリルポリオールの重合プロセスの違いによって耐候性有量が多いほど、強度保持率が100％近い値を維持する傾向が大きく異なり、ＵＦＯプロセスで製造したアクリルポリが認められた。

オールを用いた系の方が、通常プロセスにより製造した系よりも耐候性が優れていた。このことは、ＵＦＯプロセス

東亞合成グループ研究年報

24TREND 2009第12号

においては、開始剤、連鎖移動剤等の耐候性低下の原因と140%なる物質がほとんど使われていないこと、連続重合であり、120%組成分布が均一であり、効率的に架橋体が形成されている100%

ことに起因していると考えられる｡7)・アクリルポリオールの組成による耐候性への影響は、重合
(%)

80%

プロセスによる違いと比較すると小さく、今回の試験では60%組成による明確な違いは確認されなかった。

①UFOプロセス・アクリルポリオールとポリプロピレングリコールの混合系
では、アクリルの含有量が多いほど、耐候性に優れていた。

40%⑥通常プロセス20%③UFOプロセス⑦通常プロセス

0%0123（年)

図１３ 屋外暴露試験による強度保持率の変化（重合プロセスによる比較）①ＵＦＯプロセス③ＵＦＯプロセス
140%
120%
100%

⑥通常プロセス(%)

80%⑦通常プロセス

図１１ 屋外曝露3年後の顕微鏡写真（重合プロセスの比較）

60%⑧ｱｸﾘﾙ0%40%⑨ｱｸﾘﾙ16%⑩ｱｸﾘﾙ29%20%③ｱｸﾘﾙ44%0%0123（年)⑧ｱｸﾘﾙ０％

図１４ 屋外暴露試験による強度保持率の変化（アクリル含有量による比較）⑨ｱｸﾘﾙ１６％

５

おわりに建築物の高耐候性、高品質性への要求がますます高まって⑩ｱｸﾘﾙ２９％おり、これらの要求に対応するべく、当社でも、ＵＦＯプロ③ｱｸﾘﾙ４４％セスにより製造したアクリルポリマー「ＡＲＵＦＯＮ」を上市

図１２ 屋外曝露3年後の顕微鏡写真（アクリル含有量の比較）している。シーリング材用グレードのうち、主なものを表７に示す。ベース樹脂として、「ＡＲＵＦＯＮ ＵＨ－２０００」があり、今回示した高耐候性と同様の結果が得られている。ベース樹脂以外にも、可塑剤用アクリルポリマーも上市しており、ベース樹脂と同時に可塑剤にもアクリルポリマーを用いることにより、更なる高耐候性が得られる2),3)。今後とも、ＵＦＯプロセスにより製造したアクリルポリマーの開発を通じて、シーリング材の性能向上に貢献していきたいと考えている。

東亞合成グループ研究年報

25

TREND 2009第12号

表７ シーリング材用ＡＲＵＦＯＮの代表グレード
グレード
形態官能基不揮発分（％）
粘度（mPas、25℃）
重量平均分子量
水酸基価
ガラス転移点（℃）
用途

UH-2000
液状
水酸基≧98
14,00011,000
20-55
ベース樹脂

６謝

UP-1000
液状
無官能
≧98
1,000
3,000－-77
可塑剤

UP-1110
液状
無官能
≧98
3,500
2,500－-64
可塑剤

辞

本試験は、独立行政法人建築研究所

本橋健司氏にご指導、ご協力いただき、促進耐候性試験ならびに屋外暴露試験を実施いたしました。ここに深く感謝の意を表します。

引用文献１) 栢森聡, 木村次雄, 工業材料, 47, 106 (1999).
２) 犬飼宏, 防水ジャーナル, 33, 64 (2002).
３) 犬飼宏, 東亞合成研究年報, 4, 30 (2001).
４) 望月克信, 本橋健司, 建築学会学術講演梗概集(近畿)、
A-1, 2005, 185-186.
５) 望月克信, 本橋健司, 日本建築仕上学会大会学術講演会
研究発表論文集, 2005, 103-106.
６) 望月克信, 本橋健司, 谷川伸, 建築学会学術講演梗概集(九州), A-1, 2007, 937-938.
７) 栢森聡, 東亞合成研究年報, 3, 42 (2000).

東亞合成グループ研究年報

26

TREND 2009第12号