説明

シートライニング用粘性プライマー組成物及びシートライニング方法

【課題】シートライニング用に用いる粘性プライマー組成物であって、特に、天井・壁方向へ液垂れすることなく均一な厚みで塗布でき、湿潤面への硬化性が良好で、耐薬品性に優れるFRPシート用粘性プライマー組成物を提供すること。
【解決手段】本願発明に係るシートライニング用粘性プライマー組成物は、重合性モノマーとエポキシアクリレートからなるラジカル硬化性樹脂(a)、及び充填剤(b)を含むシートライニング用粘性プライマー組成物であって、前記重合性モノマーとして1種以上の水酸基を有する反応性単量体を使用し、かつ、前記充填剤は疎水性シリカを含有することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シートライニング用粘性プライマー組成物及び該シートライニング用粘性プライマー組成物を使用するシートライニング方法に関する。特に、本発明は、橋脚、トンネル、下水処理場等のコンクリート構造物の表面をシートライニング補強するために使用する接着剤又はシーリング剤としての粘性プライマー組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、コンクリートやモルタル構造体の防水工法のために、コンクリート構造物の耐震補強のために、産業排水等によるコンクリートの腐食や損傷を抑制するために、構造物表面をシートライニングすることが知られている。
【0003】
シートライニングに用いるシートには、ガラス繊維、カーボン繊維等を樹脂に含浸させた軟質状のプリプレグタイプのFRPシート等が用いられている。このようなFRPシートをコンクリートやモルタル構造体との付着性を高めるに、予め下地にウレンタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂等の低粘度のベースプライマーを塗布乾燥後に粘性状のプライマーを塗布し、シートを張り付けて硬化させる方法が採られている。
【0004】
粘性質のプライマーには、天井・壁面の施工においても、FRPシートとコンクリートやモルタル構造体との接着力を安定的に確保するために、接着に必要な所定の厚みに安定に塗布でき、垂れないことが要求され、一般的に、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート脂等に充填剤、揺変化剤を添加して粘性、チクソトロピー性を付与させたものが使用されている。しかしながら、エポキシ樹脂を用いた場合、常温での硬化に1日以上の時間を要し、特に、冬場において気温が5℃以下になると、硬化が極めて遅くなり、施工に長時間を要する欠点が生じる。更にエポキシ樹脂は、一般的に耐酸性が悪く、高度の耐酸性の要求される下水処理場等の補修用途においてはシートライニング用粘性プライマー組成物としては適さない場合がある。
【0005】
一方、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂は、下地に水分があると、低温での硬化に1日以上の時間を要し、更に下地の水分が多い場合は未硬化となる欠点がある。
【0006】
これらの問題を解決するために、エポキシアクリレート樹脂に、有機化酸化物及び無機過酸塩を含む硬化剤、硬化促進剤、骨材、セメント、並びに水を含有するライニング組成物が提案されている(以下、特許文献1を参照のこと)。しかしながら、このライニング組成物は、樹脂100重量部に対して、骨材が300〜800重量部、セメントが50〜200重量部添加されるため、ライニング組成物の粘度が高粘度となり、粘度が上昇する低温域において塗布作業性が非常に悪くなる欠点がある。また、骨材が添加されている為、FRPシートライニング用粘性プライマーに要求される均一に塗布することが極めて困難となるという問題があった。
【0007】
【特許文献1】特開平9−169898号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、シートライニング用に用いる粘性プライマー組成物であって、特に、天井・壁方向へ液垂れすることなく均一な厚みで塗布でき、湿潤面への硬化性が良好で、耐薬品性に優れるFRPシート用粘性プライマーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ラジカル硬化性樹脂の重合性モノマーとして1種以上の水酸基を有する反応性単量体を使用し、更に充填剤として疎水性シリカを用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[6]である:
【0010】
[1]重合性モノマーとエポキシアクリレートからなるラジカル硬化性樹脂(a)、及び充填剤(b)を含むシートライニング用粘性プライマー組成物であって、前記重合性モノマーとして1種以上の水酸基を有する反応性単量体を使用し、かつ、前記充填剤は疎水性シリカを含有することを特徴とする前記シートライニング用粘性プライマー組成物。
【0011】
[2]前記疎水性シリカの比表面積がBET法で測定されるとき200m2/g以下である、前記[1]に記載のシートライニング用粘性プライマー組成物。
【0012】
[3]前記水酸基を有する反応性単量体の含有量が前記ラジカル硬化性樹脂(a)に対して5重量%以上20重量%以下である、前記[1]又は[2]に記載のシートライニング用粘性プライマー組成物。
【0013】
[4]前記疎水性シリカの含有量が前記ラジカル硬化性樹脂(a)に対して5重量%以上10重量%以下である、前記[1]〜[3]のいずれかに記載のシートライニング用粘性プライマー組成物。
【0014】
[5]前記重合性モノマーとエポキシアクリレートからなるラジカル硬化性樹脂(a)の粘度が25℃で0.05Pa・s以上0.5Pa・s以下である、前記[1]〜[4]のいずれかに記載のシートライニング用粘性プライマー組成物。
【0015】
[6]FRPシートを用いるコンクリート構造物のシートライニング方法において、下地の上に前記[1]〜[5]のいずれかに記載のシートライニング用粘性プライマー組成物を塗布した後、その上に、補強繊維シート及び硬化性樹脂からなる層を形成し、硬化させることを特徴とするコンクリート構造物のシートライニング方法。
【発明の効果】
【0016】
本発明に係るシートライニング用粘性プライマー組成物においては、1種以上の水酸基を有する反応性単量体とエポキシアクリレートからなるラジカル硬化性樹脂及び疎水性シリカを含有するシートライニング用粘性プライマー組成物を用いることにより、従来の粘性プライマー組成物に比較して、均一に塗布されることができ、天井、壁方向で液垂れすることもなく作業性に優れたものとなる。また、本発明に係るシートライニング用粘性プライマー組成物は、湿潤面への硬化性が良好で、耐薬品性に優れるFRPシート用粘性プライマーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明に係る粘性プライマー組成物を構成するエポキシアクリレートは、公知のものであればよく、特に制限されないが、例えば、エポキシ樹脂と不飽和一塩基酸との反応によって得られる反応性生物、或いは飽和ジカルボン酸及び/又は不飽和ジカルボン酸と多価アルコールとから得られる末端カルボキシル基のポリエステルに、α,β−不飽和ジカルボン酸エステル基を含有するエポキシ化合物を反応させてポリエステル(メタ)アクリレートを調製しこれに架橋用重合モノマーを配合したもの等である。
【0018】
原料に使用するエポキシ樹脂としては、多価フェノールのグリシジルエーテル類として、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が挙げられる。グリシジルエステル類として、例えば、フタル酸ジグリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、テトラヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、安息香酸又はダイマー酸グリシジルエステル等が挙げられる。複素環式エポキシ樹脂として、例えば、1,3−ジグリシジル−5,5−ジメチルヒダントイン又はトリグリシジルイソシアレート等が挙げられる。脂環式エポキシ樹脂として、例えば、ナフタレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は単独又は2種以上を併用してもよい。
【0019】
不飽和一塩基酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、桂皮酸、ソルビダン酸、アクリル酸ダイマー、モノメチルマレート、モノブチルマレート等が挙げられる。これらの不飽和一塩基酸は単独又は2種以上を併用してもよい。
【0020】
飽和ジカルボン酸としては、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、アジピン酸等を使用することができる。
【0021】
不飽和ジカルボン酸としては、フマル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、イタコン酸等を使用することができる。
【0022】
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等を使用することができる。
【0023】
本発明において、重合性モノマーとして、少なくとも1種以上の水酸基を有する反応性単量体を使用する必要がある。
【0024】
ここで水酸基を有する反応性単量体としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタンモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0025】
水酸基を有する反応性単量体以外のものとしては、スチレン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、1,4-ブタンジオールジメタクリ レート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物ジメタクリレート、フタル酸ジアリル、トリメット酸トリアリル等が挙げられる。
【0026】
水酸基を有する反応性単量体の含有量は、ラジカル硬化性樹脂に対して5重量%以上20重量%以下が好ましい。水酸基を有する反応性体の含有量が20%を超えると表面の乾燥性が悪くなりベタツキが生ずる問題が発生し、更に、耐薬品性能、特に耐酸性が悪くなる原因となる。一方、水酸基を有する反応性体の含有量が5%を下回ると水分の影響を受け硬化時間が大幅に遅くなり、特に低温域の硬化時間が1日以上の時間を要する問題が発生する。
【0027】
また、ラジカル硬化性樹脂の粘度は、E型粘度計(東機産業株式会社製)を用いた25℃の粘度が0.05Pa・s以上0.5Pa・s以下とすることが好ましい。ラジカル硬化性樹脂の粘度が0.5Pa・sを超えると、充填剤添加後の粘性プライマー組成物の粘度が高くなり、低温域での作業性が著しく悪化する。一方、ラジカル硬化性樹脂の粘度が0.05Pa・sを下回ると、粘性プライマー組成物にチクソ性を出すために疎水性シリカを多量に充填する必要がありコスト的に不利になる問題や下地との密着性が悪くなり強度低下の原因となる。
【0028】
更に、本発明において充填剤として疎水性シリカを含むことが必要である。
ここで疎水性シリカとしては、シリカ(微粒二酸化珪素)の表面を疎水処理したもので、例えば、ジメチルシリコーンオイルで処理したもの(製品名:RY200 日本アエロジル(株)製)、トリメチルシリル基で処理したもの(製品名:RX200 日本アエロジル(株)製)、オクチルシランで処理したもの(製品名:R805 日本アエロジル(株)製)等が挙げられる。
【0029】
疎水性シリカは、比表面積がBET法で200m2/g以下であるものを使用することが好ましい。比表面積がBET法で200m2/gを超えると、粘性プライマー組成物にチクソ性を出すために多量の添加量を要し、チクソを付与させるために添加量が多くなり、粘性が上昇し作業性が悪化する。更には、下地との密着性が悪くなり強度低下の原因となる。
【0030】
本発明において、疎水性シリカ以外の充填剤を添加することもできる。充填剤としては、石英砂、硅砂、硅粉、セラミック粉、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、タルク、クレー、マイカ、火山灰、シラス、コンクリート粉、発泡コンクリート粉、ガラスフレーク、フライアッシュ、カーボンブラック、アルミナ等が挙げられる。配合量はラジカル硬化樹脂に対し150wt%以下であることが好ましい。高度な耐酸性が要求される用途においては、硫酸バリウム等の耐酸性フィラーが好ましく用いられる。
【0031】
本発明に用いられるラジカル硬化性樹脂は、一般に硬化性を調整するのために硬化促進剤及び重合禁止剤等を添加して用いられる。一般に用いられるラジカル硬化性樹脂の硬化促進剤としては、金属石鹸類、例えば、ナフテン酸コバルト、オクテン酸コバルト、オクテン酸バナジル、ナフテン酸銅、ナフテン酸バリウムが挙げられ、金属キレート化合物としては、バナジルアセチルアセテート、コバルトアセチルアセテート、鉄アセチルアセテートがある。また、アミン類には、ジメチルアニリン、N−n−ジエチルアニリン、N−n−ジメチルパラトルイジン、N−エチル−メタトルイジン、トリエタノールアミン、ジエチレントリアミン、メタトルイジン、ジエタノールアニリン等がある。これらは、単独で又は2種以上を併用して使用してもかまわない。
【0032】
本発明に用いられるラジカル硬化性樹脂の重合禁止剤としては、ハイドロキノン類、フェノール類、クレゾール類、カテコール類、ベンゾキノン類等が挙げられ、例えば、ベンゾキノン、p-ベンゾキノン、p-トルキノン、p-キシロキノン、ナフトキノン、2,6-ジクロロキノン、ハイドロキノン、トリメチルハイドロキノン、カテコール、p-t-ブチルカテコール、2,5-ジ-t-ブチルハイドロキノン、モノメチルハイドロキノン、p-メトキシフェノール、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ハイドロキノンモノメチルエーテル等を必要量添加することができる。
【0033】
本発明に用いられるラジカル硬化性樹脂の硬化剤としては、ケトンパーオキサイド類、ジアシルパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、アルキルパーエステル類又はパーオキシカーボネート類等の有機過酸化物であり、例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等が挙げられる。
【0034】
以下、本発明に係るプライマー組成物を用いたシートライニング方法について説明する。
下地処理
コンクリートやモルタル構造物の下地へ、必要に応じてベースプライマーを塗布する。ベースプライマーとしては、ウレンタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂等が用いられる。塗布量としては、通常200g/m2程度以下である。
【0035】
本発明に係るシートライニング用粘性プライマー組成物に硬化剤を混合して塗布する。
硬化剤として、ケトンパーオキサイド類のメチルエチルケトンパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド類の過酸化ベンゾイル等を添加、攪拌・混合後、金属製、ゴム製のヘラを使用して下地面へほぼ均一になるよう粘性プライマーを塗布する。
シートライニング用粘性プライマー組成物の塗布量は、500g/m2〜1500g/m2程度であり、好ましくは1000g/m2〜1300g/m2である。
塗布後、粘性プライマーがゲル化するまでに補強繊維シート及び硬化性樹脂からなる層を形成させ硬化させる。
【0036】
硬化方法としては、補強繊維シートに光硬化性樹脂及び光開始剤を含浸して形成した光硬化性プリプレグシートを貼り付けた後、光硬化させる方法や、補強繊維シートを貼り付けた後、現場で光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂を含浸した後で硬化させる方法があるが、光硬化性プリプレグシートを貼付け、UV光等を照射することにより光硬化させる方法が好ましく用いられる。
【実施例】
【0037】
以下、非制限的な実施例により本発明を具体的に説明する。
以下の実施例1〜5、比較例1〜3においてプライマー組成物を調製し、以下の評価基準に従って、性能を評価した。
【0038】
水分混入時の硬化性:水分2%混入時の20℃での硬化時間であって、4時間以内を「○」、8時間以内を「△」、そして8時間超を「×」とした。
【0039】
塗布性(均一性):下地に均一な塗布性であって、均一に塗布可能なものを「○」、若干のムラがあるものを「△」、そして均一に塗布できないものを「×」とした。
【0040】
表面のベタツキ:硬化後のプライマー表面のベタツキであって、ベタツキなしのものを「○」、表面にベタツキがあるものを「△」、そして表層部が未硬化のものを「×」とした。
【0041】
液垂れ:壁方向の塗布後のプライマーの垂れ性であって、垂れがないものを「○」、若干の垂れがあるものを「△」、そして垂れが著しいものを「×」とした。
【0042】
付着強度(MPa):建研式引張試験(JIS A 6909)に従う。
【0043】
[実施例1]
ビスフェノールA型エポキシ樹脂にメタクリル酸を付加したエポキシアクリレート樹脂に重合性モノマーとしてスチレンモノマーを混合した樹脂90gに水酸基を有する反応性単量体として、2−ヒドロキシエチルメタアクリレート10gを混合し粘度を0.15Pa・sに調整したラジカル硬化性樹脂100gに、硬化促進剤として、ナフテン酸コバルト(和光純薬(株)製)を0.6g、疎水性シリカとして比表面積がBET法で100m2/gのアエロジル:RY−200(日本アエロジル(株)製)を6g、充填剤として硫酸バリウムW−6(竹原化学(株)製)を50g添加した後、30分間攪拌・混合し粘性プライマー組成物を調製した。
【0044】
調製した粘性プライマーに、水を2重量%、硬化剤としてメチルエチルケトンパーオキサイド メポックスD(川口薬品(株)製)を2.0重量%添加し、20℃での硬化性(硬化時間)を評価した。その結果を以下の表1に示す。
【0045】
粘性プライマーに、硬化剤としてメチルエチルケトンパーオキサイド:メポクスD(川口薬品(株)製)を1.5g添加後、1分間攪拌・混合した。
【0046】
サイズ300×300×60mmのモルタル舗道板に対する接着性の評価を建研式引張試験(JIS A 6909)により評価した。また、粘性プライマー組成物をゴムベラで塗布し、粘性プライマーの塗布性(均一性)、粘性プライマー硬化後の表面ベタツキの状況観察、モルタル舗道板を横にして粘性プライマーを塗布し時の液垂れの状況を観察した。その時の結果も以下の表1に示す。
【0047】
[実施例2]
比表面積がBET法で100m2/gのアエロジル:RY−200(日本アエロジル(株)製)の代わりに比表面積がBET法で260m2/gのアエロジル:R812(日本アエロジル(株)製)6gを添加した以外は実施例1と同様の評価を行った。その結果を以下の表1に示す。
【0048】
[実施例3]
ラジカル硬化性樹脂をビスフェノールA型エポキシ樹脂にメタクリル酸を付加したエポキシアクリレート樹脂に重合性モノマーとしてスチレンモノマーを混合した樹脂97gに2−ヒドロキシエチルメタアクリレート3gを混合し粘度を0.15Pa・sにした以外は、実施例1と同様の粘性プライマー組成物を調整し、評価を行った。その結果を以下の表1に示す。
【0049】
[実施例4]
ラジカル硬化性樹脂をビスフェノールA型エポキシ樹脂にメタクリル酸を付加したエポキシアクリレート樹脂に重合性モノマーとしてスチレンモノマーを混合した樹脂78gに2−ヒドロキシエチルメタアクリレート22gを混合し粘度を0.15Pa・sにした以外は、実施例1と同様の粘性プライマー組成物を調整し、評価を行った。その結果を以下の表1に示す。
【0050】
[実施例5]
比表面積がBET法で100m2/gのアエロジル:RY−200(日本アエロジル(株)製)の添加量を12gにした以外は実施例1と同様の粘性プライマー組成物を調整し、評価を行った。その結果を以下の表1に示す。
【0051】
[比較例1]
ラジカル硬化性樹脂として、水酸基を有する反応性単量体を添加せずに、ビスフェノールA型エポキシ樹脂にメタクリル酸を付加したエポキシアクリレート樹脂に重合性モノマーとしてスチレンモノマーを混合して粘度を0.15Pa・sに調整したラジカル硬化性樹脂100gを使用した以外は実施例1と同様の粘性プライマー組成物を調整し、評価を行った。その結果を以下の表1に示す。
【0052】
[比較例2]
比表面積がBET法で100m2/gのアエロジル:RY−200(日本アエロジル(株)製)を添加せずに、実施例1と同様の粘性プライマー組成物を調整し、評価を行った。その結果を以下の表1に示す。
【0053】
[比較例3]
比表面積がBET法で100m2/gのアエロジル:RY−200(日本アエロジル(株)製)を添加せずに、更に、充填剤として硫酸バリウム W−6(竹原化学(株)製)の添加量を200gにした以外は、実施例1と同様の粘性プライマー組成物を調整し、評価を行った。その結果を以下の表1に示す。
【0054】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
重合性モノマーとエポキシアクリレートからなるラジカル硬化性樹脂(a)、及び充填剤(b)を含むシートライニング用粘性プライマー組成物であって、前記重合性モノマーとして1種以上の水酸基を有する反応性単量体を使用し、かつ、前記充填剤は疎水性シリカを含有することを特徴とする前記シートライニング用粘性プライマー組成物。
【請求項2】
前記疎水性シリカの比表面積がBET法で測定されるとき200m2/g以下である、請求項1に記載のシートライニング用粘性プライマー組成物。
【請求項3】
前記水酸基を有する反応性単量体の含有量が前記ラジカル硬化性樹脂(a)に対して5重量%以上20重量%以下である、請求項1又は2に記載のシートライニング用粘性プライマー組成物。
【請求項4】
前記疎水性シリカの含有量が前記ラジカル硬化性樹脂(a)に対して5重量%以上10重量%以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のシートライニング用粘性プライマー組成物。
【請求項5】
前記重合性モノマーとエポキシアクリレートからなるラジカル硬化性樹脂(a)の粘度が25℃で0.05Pa・s以上0.5Pa・s以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のシートライニング用粘性プライマー組成物。
【請求項6】
FRPシートを用いるコンクリート構造物のシートライニング方法において、下地の上に請求項1〜5のいずれか1項に記載のシートライニング用粘性プライマー組成物を塗布した後、その上に、補強繊維シート及び硬化性樹脂からなる層を形成し、硬化させることを特徴とするコンクリート構造物のシートライニング方法。

【公開番号】特開2010−138324(P2010−138324A)
【公開日】平成22年6月24日(2010.6.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−317295(P2008−317295)
【出願日】平成20年12月12日(2008.12.12)
【出願人】(303046314)旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Fターム(参考)】