JP2003160641A

JP2003160641A - 液状のアミン組成物、二液型補修・補強剤およびそれを用いたコンクリート構造体の補修・補強方法

Info

Publication number: JP2003160641A
Application number: JP2001362432A
Authority: JP
Inventors: Mariko Matsuda; 満理子松田; Shinji Kawachi; 真二河内; Hiroki Ooseto; 浩樹大背戸
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2001-11-28
Publication date: 2003-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】混合前のエポキシ樹脂を主成分とする主剤、ア
ミン組成物の作業性に優れ、かつ混合後の揺変性が大き
くたれ落ちの起こりにくい二液型補修・補強剤を提供す
る。【解決手段】少なくとも次の要素［Ａ］および［Ｂ］を
含有することを特徴とする室温で液状のアミン組成物。［Ａ］アミン化合物［Ｂ］疎水性のシリカ粒子また、かかるアミン組成物を硬化剤として使用する二液
型補修・補強剤。更には、該二液型補修・補強剤を混合
して得られる硬化性エポキシ樹脂組成物を使用する補修
・補強方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接着剤、複合材料
マトリックスなどに用いられる二液型補修・補強剤およ
び、これを用いたコンクリート構造体の補修・補強方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液状のエポキシ樹脂を主成分とする主剤
と、液状のアミン化合物や酸無水物などから成る組成物
（硬化剤）を混合して得られる硬化性エポキシ樹脂組成
物は、常温硬化が可能、無溶剤で使用可能、硬化時の気
体発生がない、硬化後の諸物性が優れるなどの利点か
ら、接着剤、塗料、プライマー、シーリング剤、注型材
料、繊維強化複合材料のマトリックス樹脂などの用途に
広く用いられている。

【０００３】さらに硬化性エポキシ樹脂組成物は、コン
クリート、モルタル等への付着力が優れていることか
ら、特に土木建築分野では、橋梁、トンネル、建物等の
コンクリート構造体の経時劣化、地震による損傷に対す
る補修や、より大きな地震を想定した耐震基準の見直し
などによる補強のために液状の硬化性エポキシ樹脂組成
物を用いた工法が用いられる。このような補修・補強に
は、例えば鋼板を補強箇所の表面に樹脂を用いて張り付
ける鋼板補強方法や、例えば特開昭６３−３５９６７に
示されるようにＦＲＰを補強箇所の表面に樹脂を用いて
張り付けたりする方法、また、例えば特開平３−２２４
９０１に示されるように補強箇所の表面に樹脂を含浸し
た強化繊維を張り付けて補修・補強を行う方法が開示さ
れている。

【０００４】主剤と硬化剤を混合して得られる硬化性エ
ポキシ樹脂組成物を部材の接着や塗料として、さらにコ
ンクリート構造体の補修・補強目的で用いる場合、垂直
面や天井面に厚く塗る必要が生じる場合があるが、この
場合は樹脂のたれ落ちを防ぐ手段が必要となる。

【０００５】たれ落ちを防ぐために従来用いられてきた
手段としては、主剤に粒子状揺変性付与剤を配合する手
法が挙げられる。配合される粒子状揺変性付与剤として
は一般的にシリカ粒子が用いられており、中でも親水性
シリカ粒子の場合、たれ落ち防止の効果が大きいが、主
剤の親水性シリカ粒子の配合量を多くしようとすると、
主剤の粘度および揺変性が大きくなりすぎ、容器からの
取り出し、計量、硬化剤との混合が行いにくくなるな
ど、主剤の取り扱い性を損なう恐れがある。

【０００６】この問題の対策として、主剤と硬化剤の両
方に親水性シリカ粒子を配合することにより、主剤中の
親水性シリカ粒子の量を過大にせず混合物中の親水性シ
リカの量を大きくする方法が、特開平１１−２００６３
号公報において提案されている。しかし、親水性シリカ
粒子を硬化剤、とくにアミン化合物から成る硬化剤に配
合すると、しばしば保存中に経時変化とともに硬化剤中
のシリカ粒子の分散状態もしくは会合状態が変化し、揺
変性が大きくなりすぎて長期保存中に缶から取り出しに
くくなり、取り扱い性を損なうという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の欠点を改良し、長期保存した主剤、硬化剤の作業性
に優れ、かつ混合後の揺変性が大きくたれ落ちの起こり
にくい二液型補修・補強剤を提供することを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の液状アミン組成
物は上記課題を解決するため、次の構成を有する。すな
わち、少なくとも次の要素［Ａ］および［Ｂ］を含有す
ることを特徴とする室温で液状のアミン組成物である。

【０００９】［Ａ］アミン化合物［Ｂ］疎水性のシリカ粒子また、本発明のコンクリート構造物の補修・補強方法
は、上記課題を解決するため、次のいずれかの構成を有
する。すなわち、コンクリート構造物の表面に、前記液
状のアミン組成物とエポキシ樹脂を主成分とする主剤か
らなる二液型補修・補強剤を混合して得られる硬化性エ
ポキシ樹脂組成物を用いて、補修用強化繊維基材を張り
付けて後、更にその上に前記硬化性エポキシ樹脂組成物
を塗布した後、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を補修用
強化繊維基材に含浸させ、必要に応じてこれを繰り返し
た後に、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化せしめる
ことを特徴とするコンクリート構造体の補修・補強方法
である。また、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を含浸せ
しめた補修用繊維基材を、コンクリート構造体の表面に
張り付けて後、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化せ
しめることを特徴とするコンクリート構造体の補修・補
強方法、またはコンクリート構造物の表面に、前記硬化
性エポキシ樹脂組成物を用いて、ＦＲＰ板または鋼板を
張り付けて後、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化せ
しめることを特徴とするコンクリート構造体の補修・補
強方法である。さらに前記硬化性エポキシ樹脂組成物
を、コンクリート構造体のひび割れ部分に注入して後、
前記硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化せしめることを特
徴とするコンクリート構造体の補修・補強方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまり長期
保存した主剤、硬化剤の作業性に優れ、かつ混合後の揺
変性が大きくたれ落ちの起こりにくい二液型補修・補強
剤について、鋭意検討し、液状アミン組成物に疎水性シ
リカ粒子を含むことにより、かかる課題を一挙に解決す
ることを発明したものである。

【００１１】本発明における液状アミン組成物の構成要
素［Ａ］であるアミン化合物は、単独の化合物であって
も、複数の化合物の混合物でも良く、その他にメルカプ
タン化合物、酸無水物などが配合されてもよい。

【００１２】本発明における液状アミン組成物の構成要
素［Ａ］であるアミン化合物は室温で液状である。構成
要素［Ａ］であるアミン化合物の２５℃での粘度が０．
０１〜５．０Ｐａ・ｓであることが取り扱い性の点から
好ましく、０．０１〜３．０Ｐａ・ｓが更に好ましい。
本発明における構成要素［Ａ］であるアミン化合物は、
アミン組成物中の配合量が５０〜９９重量％であること
が好ましく、８０〜９９重量％であることが更に好まし
い。構成要素［Ａ］であるアミン化合物のアミン組成物
中の配合量が５０重量％未満では、室温での硬化速度が
遅くなる場合がある。また、揺変性をコントロールする
ために構成要素［Ｂ］を添加するため、アミン組成物中
のアミン化合物の配合量の好ましい範囲は９９重量％以
下となる。

【００１３】本発明において、好適に用いられるアミン
化合物は、脂環式アミン、脂肪族アミン、芳香族アミ
ン、イミン、塩基性窒素を含む複素環化合物などの有機
化合物を挙げることができるが、硬化物の弾性率や耐熱
性の面から特に脂環式アミンが適している。脂環式アミ
ンの具体例としては、１，３−ビスアミノメチルシクロ
ヘキサン、３，３’−ジメチルメチレンジ（シクロヘキ
シルアミン）、ビス（パラアミノシクロヘキシルメタ
ン）、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミン、Ｎ
ーアミノピペラジンなどが挙げられる。さらに、上述の
各種脂環式アミンをエポキシ樹脂やアクリロニトリルな
どと付加反応やマンニッヒ反応により変性したものも好
適に用いられる。

【００１４】また、その他に好適に用いられるアミン化
合物としては、エチレンジアミン、１，２−プロパンジ
アミン、１，３−プロパンジアミン、１，４−ジアミノ
ブタン、ヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルー
２，５−ヘキサンジアミン、２，２，４−トリメチルヘ
キサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタ
エチレンヘキサミン、４−アミノメチルオクタメチレン
ジアミン、３，３’−イミノビス（プロピルアミン）、
３，３’−メチルイミノビス（プロピルアミン）、ビス
（３−アミノプロピル）エーテル、１，２−ビス（３−
アミノプロピルオキシ）エタン、メンセンジアミン、
３，９−ビス（３−アミノプロピル）２，４，８，１０
−テトラオキサスピロ［５，５］ウンデカンなどが挙げ
られる。芳香族を持つアミンでも、ｍ−キシレンジアミ
ン、テトラクロロ−ｐ−キシレンジアミンなどは好まし
く用いることができる。

【００１５】その他、脂肪族アミンや芳香族アミンをエ
ポキシ樹脂やアクリロニトリルなどと付加反応やマンニ
ッヒ反応により変性したものも好適に用いられる。

【００１６】さらに、重合脂肪酸（リノール酸などの不
飽和脂肪酸）とエチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミ
ン、ペンタエチレンヘキサミンなどのポリアミンの反応
から得られるいわゆるポリアミドアミンやポリエチレン
グリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリエー
テルの両末端にアミノアルキル基を導入した化合物、ポ
リジメチルシロキサンやポリメチルフェニルシロキサン
などのシリコーン化合物の両末端にアミノアルキル基を
導入した化合物も好適に用いることができる。

【００１７】本発明におけるアミン化合物には、イミダ
ゾール化合物や芳香族アミンのような固形状のアミン化
合物、また、アミン以外の硬化性化合物、例えばポリメ
ルカプタンなどが溶解あるいは分散されていても良い。

【００１８】アミン化合物のほかに、硬化促進剤とし
て、フェノール化合物を硬化剤に配合しても良い。フェ
ノール化合物としては、ジイソプロピルフェノールなど
が好ましく用いられる。

【００１９】本発明の液状のアミン組成物は構成要素
［Ｂ］として疎水性シリカ粒子を含む。

【００２０】本発明における疎水性シリカ粒子は任意の
方法により調製することができるが、例えば後述する親
水性シリカ粒子の表面をシリコーンオイルもしくはシラ
ンカップリング剤で処理することにより疎水性シリカ粒
子を得る方法が好適に用いられる。

【００２１】かかる疎水性シリカ粒子がアミン組成物
（硬化剤）に配合されることにより、エポキシ樹脂を主
成分とする主剤と混合して得られる硬化性エポキシ樹脂
組成物が降伏値を持つ流体（すなわち塑性流体）とな
り、かつ揺変性を有するようになる。降伏値とは、流動
が起こる最小の剪断応力を意味する。したがって、十分
な降伏値を持つ塑性流体は、厚く塗布しても自重により
たれ落ちることがなくなる。揺変性とは、等温状態にお
いて剪断変形を与えることによって、見かけ粘度が一時
的に低下し、静置して時間がたつともとの見かけ粘度が
回復する性質である。これらの性質を付与することによ
り、硬化性エポキシ樹脂組成物は、厚く塗布してもたれ
落ちにくく、しかも塗布における作業性が良好なものと
なる。

【００２２】一方、硬化剤自体の降伏値や揺変性は、大
きすぎると容器から取り出すことが困難になるため、小
さいことが望ましい。シリカ粒子は、硬化剤に分散した
状態、すなわち硬化剤単独の状態では、降伏値や揺変性
は小さく、主剤を配合すると降伏値や揺変性が大きくな
るという性質を有する。

【００２３】特に疎水性シリカ粒子は、アミン化合物に
含まれる活性水素と反応するシラノール基が少ないた
め、硬化剤単独の状態では良好な流動性を有し、主剤と
混合すると降伏値や揺変性が大きくなるという性質が顕
著であり、好適である。

【００２４】また、親水性シリカ粒子で起こるようなア
ミン化合物の活性水素とシリカ粒子表面のシラノール基
との反応が起こりにくいため、長期保管しても、粘度変
化がなく取り扱い性に優れた硬化剤を得ることができ
る。

【００２５】本発明における疎水性シリカ粒子とは、表
面積１００ｍ²あたりのシラノール基量が０．３ｍｍｏ
ｌ以下であることが好ましい。シラノール基量が０．３
ｍｍｏｌを越えるとアミン化合物の活性水素とシラノー
ル基との水素結合によりアミン組成物の揺変性が変化し
やすくなり、長期保管後の取り扱い性が悪くなる場合が
ある。

【００２６】疎水性シリカ粒子の平均一次粒子径は５〜
２００ｎｍであることが好ましく、平均一次粒子径が５
〜４０ｎｍであることがさらに好ましい。平均一次粒子
径が５ｎｍより小さな場合はシリカ粒子の混合が困難に
なる場合ある。一方平均一次粒子径が２００ｎｍより大
きな場合は必要な揺変性が得られなかったり、シリカ粒
子が沈降する場合がある。

【００２７】本発明において、アミン組成物の構成要素
［Ｂ］である疎水性シリカ粒子の配合量は、アミン組成
物１００重量部に対してそれぞれ０．１〜１０重量部が
好ましく、１〜８重量部がさらに好ましく、１〜６重量
部がより好ましい。０．１重量部より少ない場合はエポ
キシ樹脂と混合したときの増粘効果が得られにくく、１
０重量部より多い場合は硬化剤の粘度が高くなり、取り
扱い性が悪くなりがちである。

【００２８】本発明におけるアミン組成物には構成要素
［Ｃ］である親水性シリカ粒子を配合してもよい。本発
明における親水性シリカ粒子とは表面積１００ｍ２あ
たり０．３ｍｍｏｌを越えるシラノール基を持つものが
好適である。

【００２９】親水性シリカ粒子としては、溶解法により
得られるシリカ粒子（フューズドシリカ）、ケイ素の気
相反応により得られるシリカ粒子、ゾル−ゲル法により
得られるシリカ粒子、燃焼加水分解法などにより得られ
るシリカ粒子（フュームドシリカ）などを好ましく用い
ることができる。また、液相反応により得られるシリカ
が液体分散媒に分散したコロイドであるシリカゾルを用
いることもできる。シリカゾルを用いる場合は、他成分
とシリカゾルを混合した後、分散媒を熱や真空で除去す
る方法で主剤や硬化剤を調製する。

【００３０】親水性シリカ粒子がアミン組成物（硬化
剤）に配合されることで、エポキシ樹脂を主成分とする
主剤と混合して得られる硬化性エポキシ樹脂組成物が降
伏値を持つ流体（すなわち塑性流体）となり、かつ揺変
性を有するようになる。これらの性質を付与することに
より、硬化性エポキシ樹脂組成物は、厚く塗布してもた
れ落ちにくく、しかも塗布における作業性が良好なもの
となる。一方、硬化剤自体の降伏値や揺変性は、大きい
と容器から取り出すことが困難になるため、小さいこと
が望ましい。親水性シリカ粒子は、硬化剤に分散した状
態、すなわち硬化剤単独の状態では、降伏値や揺変性は
小さく、主剤を配合すると降伏値や揺変性が大きくなる
という、上記の要請を満たす性質を有する。

【００３１】親水性シリカ粒子の平均一次粒子径は５〜
２００ｎｍであることが好ましく、平均一次粒子径が５
〜４０ｎｍであることがさらに好ましい。平均一次粒子
径が５ｎｍより小さな場合はシリカ粒子の混合が困難に
なる場合があり、２００ｎｍより大きな場合は必要な揺
変性が得られなかったり、シリカ粒子が沈降する場合が
ある。

【００３２】また、親水性シリカ粒子の配合量は、アミ
ン組成物１００重量部に対してそれぞれ０．１〜１０重
量部が好ましく、１〜８重量部がさらに好ましく、１〜
６重量部がより好ましい。

【００３３】親水性シリカ粒子の配合量が０．１重量部
より少ない場合はエポキシ樹脂と混合したときの増粘効
果が得られにくく、１０重量部より多い場合は硬化剤の
粘度が高くなり、取り扱い性が悪くなりがちである。

【００３４】親水性シリカ粒子のみをアミン組成物に配
合すると、アミン化合物の活性水素と親水性シリカ粒子
のシラノール基とが水素結合することで、アミン組成物
の揺変性が変化してアミン組成物の揺変性が大きくなり
すぎる。そのため、エポキシ組成物との混合物のたれ落
ち防止の効果が得られるまで親水性シリカ粒子を配合す
ると、保管している間にアミン組成物の揺変性が変化し
て、アミン組成物の取り扱い性が悪くなりがちである。
疎水性シリカ粒子を適宜配合することによって、アミン
組成物の流動性が保たれ、アミン組成物の揺変性が変化
することなく保管後の取り扱い性も良好で、エポキシ樹
脂との混合物のたれ落ちも起こりにくくなる。

【００３５】アミン組成物は使用温度での粘度が０．１
〜１．７Ｐａ・ｓの範囲であることが取り扱い性の点か
ら好ましい。

【００３６】アミン組成物の経時変化に関して、高温で
保管することで、促進試験を行うことができる。例え
ば、アミン組成物を４０℃で４０日間保管することで、
室温で一年間保管した場合の経時変化を予測することが
できる。従ってアミン組成物製造後、４０℃で４０日間
放置した場合の粘度が０．１〜１．７Ｐａ・ｓの範囲で
あることが好ましい。

【００３７】アミン組成物には、その他の成分として、
可塑剤、染料、有機顔料や無機充填剤、高分子化合物、
酸化防止剤、紫外線吸収剤、カップリング剤、界面活性
剤などを適宜配合することもできる本発明におけるエポ
キシ樹脂を主成分とする主剤とは、分子内に複数のエポ
キシ基を有する化合物（以下、エポキシ樹脂化合物と称
す）を主成分とするものである。ここでエポキシ樹脂化
合物は単独の化合物であっても、複数の化合物の混合物
でもよい。またエポキシ樹脂を主成分とする主剤中には
エポキシ樹脂化合物以外の成分を含んでも構わない。
尚、本発明のエポキシ樹脂を主成分とする主剤は室温で
液状のものが好ましい。取り扱い性が良いという点で、
使用温度での粘度が０．１〜１２．０Ｐａ・ｓが好まし
く、１〜１０Ｐａ・ｓがさらに好ましい。

【００３８】本発明のエポキシ樹脂を主成分とする主剤
には、室温で液状のエポキシ樹脂化合物を単独で用いて
も良いし、その複数種を混合して用いても良い。さらに
は、エポキシ樹脂を主成分とする主剤中に室温で固形の
エポキシ樹脂化合物を単独或いは複数種混合しても良
い。このようなエポキシ樹脂化合物はエポキシ樹脂を主
成分とする主剤中に好ましくは５０〜９９．５重量％、
さらに好ましくは７０〜９９．５重量％、特に好ましく
は８０〜９９．５重量％配合されているのがよい。エポ
キシ樹脂を主成分とする主剤中のエポキシ樹脂化合物の
配合量が５０重量％未満であると硬化物の弾性率やＴｇ
が低くなる場合がある。また、取り扱い性をさらに向上
させるには後述するとおり、エポキシ樹脂を主成分とす
る主剤中に可塑剤、無機充填剤およびシリカ粒子などを
加えることがあるので好ましい範囲は９９．５重量％以
下となる。

【００３９】好ましく用いられるエポキシ樹脂化合物と
しては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹化合
物、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂化合物、ビスフェ
ノールＳ型エポキシ樹脂化合物、ビフェニル型エポキシ
樹脂化合物、ナフタレン型エポキシ樹脂化合物、ノボラ
ック型エポキシ樹脂化合物、フルオレン骨格を有するエ
ポキシ樹脂化合物、フェノール化合物とジシクロペンタ
ジエンの共重合体を原料とするエポキシ樹脂化合物、ジ
グリシジルレゾルシノール、テトラキス（グリシジルオ
キシフェニル）エタン、トリス（グリシジルオキシフェ
ニル）メタンのようなグリシジルエーテル型エポキシ樹
脂化合物、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタ
ン、トリグリシジルアミノフェノール、トリグリシジル
アミノクレゾール、テトラグリシジルキシレンジアミン
のようなグリシジルアミン型エポキシ樹脂化合物、ビニ
ルシクロヘキセンジエポキシドなどの脂環式エポキシ樹
脂化合物、１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエー
テル、ネオペンチルグリシジルエーテル、１，４−ブタ
ンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロ
パンポリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシ
ジルエーテルなどの脂肪族エポキシ樹脂化合物が挙げら
れる。

【００４０】本発明において、エポキシ樹脂を主成分と
する主剤には、反応性希釈剤として分子内に一個のエポ
キシ基を有する化合物をエポキシ樹脂あたり４５重量％
以下、好ましくは２５重量％以下であれば配合すること
もできる。分子内に一個のエポキシ基を有する化合物と
しては、フェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジ
ルエーテル、アリルグリシジルエーテル、スチレンオキ
シド、オクチレンオキシドなどが挙げられる。

【００４１】エポキシ樹脂を主成分とする主剤には、添
加剤としてエポキシ基を有しないがアミンと反応し得る
化合物をエポキシ樹脂を主成分とする主剤あたり３０重
量％以下、好ましくは２０重量％以下を配合することが
できる。そのような化合物としてはヘキサメチレンジイ
ソシアネートやトリレンジイソシアネートなどのイソシ
アネート類を例として挙げることができる。さらにもう
一つの例として、アミンとマイケル付加反応を行うα、
βー不飽和カルボニル化合物、例えばアクリル酸エステ
ルやメタクリル酸エステルを挙げることができる。

【００４２】さらに、その他の成分として、可塑剤、染
料、有機顔料や無機充填剤、高分子化合物、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、カップリング剤、界面活性剤などを
適宜配合ずることもできる。

【００４３】本発明において、エポキシ樹脂を主成分と
する主剤にはシリカ粒子を含有することが望ましい。ア
ミン組成物に含有されるシリカ粒子のみによって、硬化
性エポキシ樹脂組成物の揺変性を得ようとすると、アミ
ン組成物の揺変性が大きくなりすぎて、アミン組成物の
取り扱い性が悪くなる場合がある。エポキシ樹脂を主成
分とする主剤にもシリカ粒子を含有することで、アミン
組成物の適度な流動性を保ちつつ、適度な揺変性を有す
る硬化性エポキシ樹脂組成物が得られるので好ましい。

【００４４】エポキシ樹脂を主成分とする主剤に配合す
るシリカ粒子は、アミン組成物に配合するシリカ粒子と
同じであっても良く、異なっていても良い。

【００４５】本発明において、エポキシ樹脂を主成分と
する主剤にシリカ粒子を配合する場合、その配合量はエ
ポキシ樹脂を主成分とする主剤１００重量部に対して
０．５〜１０重量部が好ましく、２〜８重量部がより好
ましい。０．５重量部より少ない場合はアミン組成物と
混合した場合の増粘効果が得られにくく、１０重量部よ
り多い場合はエポキシ樹脂を主成分とする主剤の粘度が
高くなり、取り扱い性が悪くなりがちである。

【００４６】本発明におけるエポキシ樹脂を主成分とす
る主剤やアミン組成物にシリカ粒子を配合する場合、エ
ポキシ樹脂を主成分とする主剤およびアミン組成物にあ
らかじめシリカ粒子を配合しておいてもよい。また、硬
化性エポキシ樹脂組成物として使用する直前にエポキシ
樹脂を主成分とする主剤、アミン組成物およびシリカ粒
子を同時に混合することもできる。シリカ粒子が各組成
物中に分散し、硬化性エポキシ樹脂組成物の硬化物の物
性を充分に発現するためには、エポキシ樹脂およびアミ
ン組成物にあらかじめシリカ粒子を配合することが好ま
しい。３本ロールやホモミキサーを用いてエポキシ樹脂
を主成分とする主剤およびアミン組成物にあらかじめシ
リカ粒子を配合することはさらに好ましい。

【００４７】また、本発明において、二液型補修・補強
剤を施工１時間前、好ましくは４０分前、さらに好まし
くは３０分前に混合して使用することが好ましい。施工
１時間より前に二液型補修・補強剤を混合すると、硬化
反応の進行により粘度が高くなり、作業性を損なう恐れ
があるので好ましくない。

【００４８】主剤と硬化剤の配合比は、使用目的に応じ
て選択できるが、硬化性エポキシ樹脂組成物の取り扱い
性および硬化物の物性の点から、主剤と硬化剤を２対１
〜５対１の割合で配合することが好ましい。

【００４９】二液型補修・補強剤の粘度および硬化反応
速度は、温度に依存する。そのため、通常１５〜２０℃
程度の幅の使用温度範囲を定め、その範囲内の作業環境
に置いて使用される。使用温度範囲は用途に応じて定め
られる。使用温度範囲の設定の典型的な例としては、夏
季の使用を前提とした１５〜３５℃の範囲、冬季の使用
を前提とした５〜２０℃の範囲が挙げられる。

【００５０】本発明において、主剤と硬化剤を混合して
得られる硬化性エポキシ樹脂組成物の粘度は、夏季の使
用（１５〜３５℃）を前提とした場合、２５℃におい
て、ＪＩＳ−Ｚ−８８０３における、円すい−平板形回
転粘度計による粘度測定方法に準拠し、剪断速度１．９
１５ｓ−１で測定した粘度が１０〜３３Ｐａ・ｓ以上、
好ましくは１３〜２８Ｐａ・ｓ、より好ましくは１５〜
２３Ｐａ・ｓである。冬季の使用（５〜２０℃）を前提
とした場合、１０℃において、ＪＩＳ−Ｚ−８８０３に
おける、円すい−平板形回転粘度計による粘度測定方法
に準拠し、剪断速度１．９１５ｓ−１で測定した粘度が
１０〜３３Ｐａ・ｓ以上、好ましくは１３〜２８Ｐａ・
ｓ、より好ましくは１５〜２３Ｐａ・ｓである。１０Ｐ
ａ・ｓ未満であると前記硬化性エポキシ樹脂組成物を垂
直面や天井面に塗布した場合に樹脂のたれ落ちが起こる
ことがある。３３Ｐａ・ｓ以上であると取り扱い性が悪
くなる場合がある。

【００５１】また、二液型補修・補強剤を混合して得ら
れる硬化性エポキシ樹脂組成物は、カッソン粘度が０．
１〜６Ｐａ・ｓ、好ましくは０．１〜４Ｐａ・ｓ、より
好ましくは０．１〜３Ｐａ・ｓであることがさらに好ま
しい。カッソン粘度が６Ｐａ・ｓを越えると、ローラー
で塗布する際に、塗布量が極端に減少したり、ローラー
が円滑に回転しなくなるなど作業性を極端に悪化させ
る。

【００５２】さらに、硬化性エポキシ樹脂組成物は、カ
ッソン降伏値が１０Ｐａ〜４０Ｐａであることが好まし
く、１５Ｐａ〜３０Ｐａであることがさらに好ましく、
１８Ｐａ〜３０Ｐａであることがさらに好ましい。カッ
ソン降伏値が１０Ｐａ未満の場合、前記硬化性エポキシ
樹脂組成物を垂直面や天井面に塗布したときに樹脂のた
れ落ちが発生しやすい傾向にある。またカッソン降伏値
が４０Ｐａを越えると均一に塗布することが困難になる
場合がある。

【００５３】なお、ここにいうカッソン粘度とカッソン
降伏値とは、ニュートン流体の中に固体粒子を分散させ
た懸濁液のレオロジー特性を理論的に扱う式として著名
なカッソン（Ｃａｓｓｏｎ）方程式（式１）中で使用さ
れる特性値をいう。

【００５４】 τ０．５＝τｙ０．５＋η∞０．５×τ０．５・・・・・（式１）ここで、τ：剪断応力（Ｐａ）、γ：剪断速度（ｓー
１）η∞：カッソン粘度（Ｐａ・ｓ）、τｙ：カッソン
降伏値（Ｐａ）である。

【００５５】より詳しくは、カッソン粘度とは、剪断速
度が無限大になるときの粘度を外挿法により求めた値を
意味し、カッソン降伏値とは二液型補修・補強剤を混合
して得られる混合物の流動を開始させるために必要な最
小の剪断応力を意味する。

【００５６】カッソン降伏値の発現と揺変性の発現は、
シリカ粒子の構造形成という共通のメカニズムを持つた
め、降伏値が低下する場合は、揺変性も低下し、降伏値
が変化しない場合は揺変性も変化しない。したがって、
降伏値の安定性は、揺変性の安定性の指標と見なせる。

【００５７】本発明における二液型補修・補強剤は次の
ようなコンクリート構造体を補修・補強する用途に好適
に用いられる。

【００５８】例えば、コンクリート構造物の表面に、ア
ミン組成物とエポキシ樹脂を主成分とする主剤からなる
二液型補修・補強剤を混合して得られる硬化性エポキシ
樹脂組成物を塗布し、その上に、強化繊維の一方向シー
ト、クロスなどのシート状補修用強化繊維基材を張り付
け、更にその上に前記硬化性エポキシ樹脂組成物を塗布
した後、含浸ローラーがけして前記硬化性エポキシ樹脂
組成物を補修用強化繊維基材に含浸させ、必要に応じて
これを繰り返した後に、前記硬化性エポキシ樹脂組成物
を硬化させる、いわゆるハンドレイアップ法によりコン
クリート構造体を補修・補強する方法である。

【００５９】また、補修用繊維基材として、強化繊維の
ストランドを用い、それに前記二液型補修・補強剤を混
合して得られる硬化性エポキシ樹脂組成物を含浸させな
がら柱等のコンクリート構造体の表面にスパイラル状に
巻き付けた後に、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化
させる、いわゆるフィラメントワインディング法により
コンクリート構造体を補修・補強することもできる。

【００６０】ここで用いる強化繊維としては、例えば炭
素繊維、芳香族ポリアミド繊維、ガラス繊維、ボロン繊
維、アルミナ繊維、ステンレス繊維およびシリコーンカ
ーバイド繊維が挙げられる。これらの繊維を単独で用い
ても良いし、２種以上混合して用いてもかまわない。本
発明においては、特に軽量で強度および弾性率に優れる
ため、炭素繊維が好ましく用いられる。

【００６１】また、ＦＲＰ板や鋼板をコンクリート構造
体の表面に張り付ける際の組成物として、前記二液型補
修・補強剤を混合して得られる硬化性エポキシ樹脂組成
物を介して張り付け、その後硬化させることにより、コ
ンクリート構造体を補修・補強することもできる。

【００６２】さらに、本発明における二液型補修・補強
剤を混合して得られる硬化性エポキシ樹脂組成物は、か
かる補強剤を用いなくても、コンクリート構造体のひび
割れや隙間等に直接注入して、それを硬化させることに
より、コンクリート構造体を補修・補強することもでき
る。

【００６３】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をより具体的に
説明する。［測定・評価方法］本実施例中、エポキシ樹脂を主成分
とする主剤（以下主剤）、エポキシ樹脂化合物、アミン
組成物（以下硬化剤）、アミン化合物および硬化性エポ
キシ樹脂組成物の粘度並びに硬化性エポキシ樹脂組成物
のカッソン粘度、カッソン降伏値および塗膜たれ落ちの
評価は次の方法で行った。なお、本実施例に示した組成
は、使用温度範囲５〜２０℃を想定したもので、これら
の測定は１０℃において行った。尚、各実施例の組成お
よび評価結果は表１にまとめて示した。（１）主剤中のエポキシ樹脂、構成要素［Ａ］および硬
化性エポキシ樹脂組成物の粘度測定はＪＩＳＺ８８０
３における、円すい−平板形回転粘度計による粘度測定
方法に準拠し，標準コーンローター（１°３４’×Ｒ２
４）を装着した東機産業（株）製Ｅ型粘度計ＴＶＥ−３
０Ｈを用いて、１０℃における粘度を回転速度０．５回
転／分で測定した。この条件における剪断速度は、１．
９１５ｓ−１である。（２）硬化性エポキシ樹脂組成物のカッソン粘度、カッ
ソン降伏値標準コーンローターを装着した東機産業
（株）製Ｅ型粘度計ＴＶＥ−３０Ｈを用い、１０℃にお
いて、次の（ａ）〜（ｃ）の手順で測定した。（ａ）回転数２０回転／分で１分間剪断を与え剪断応力
を測定する。（ｂ）回転数を５回転／分に減少し、１分間剪断を与え
剪断応力を測定する。（ｃ）（ｂ）と同様に、２．５回転／分、１．０回転／
分、０．５回転／分と回転数を減少させ、各１分間ずつ
剪断を与え剪断応力を測定する。

【００６４】上記（ｂ）、（ｃ）項で得られた剪断速度
γ（回転数に３．８３を乗ずることにより得られる）に
対する剪断応力τの測定データについて、前記（式１）
に基づき、γ０．５に対するτ０．５の直線回帰を行
い、得られた一次式の傾きの２乗をカッソン粘度とし、
切片の２乗をカッソン降伏値として求めた。（３）硬化性エポキシ樹脂組成物の塗膜たれ落ち評価主剤と硬化剤を混合して得られた硬化性エポキシ樹脂組
成物を１０℃で垂直に立てかけたスレート板にローラー
を用いて樹脂目付６００ｇ／ｍ２で塗布し、１０℃で１
日間放置した後、たれ落ちの有無を目視で評価した。［原料］実施例および比較例では、下記の市販化成品を
原料として用いた（１）エポキシ樹脂（ａ）エピコート（登録商標）８２８（ジャパンエポキ
シレジン(株)製、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）（ｂ）エピコート８０７（ジャパンエポキシレジン(株)
製、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂）（ｃ）ＹＥＤ−２１６（型番、ジャパンエポキシレジン
(株)製１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテ
ル）（ｄ）ヘロキシ（登録商標）６８（ジャパンエポキシレ
ジン(株)製ネオペンチルジグリシジルエーテル）（２）アミン化合物（ａ）ＮＢＤＡ（三井化学(株)製ノルボルナンジアミ
ン）（ｂ）ＶＥＳＴＡＭＩＮ（登録商標）ＩＰＤ（ヒュルス
ＡＧ製イソホロンジアミン）（ｃ）ハードナー（登録商標）ＰＨ８１６（ピイ・ティ
・アイ・ジャパン(株)製ビスアミノメチルノルボルナ
ンアダクト）（３）シリカ粒子（ａ）アエロジル（登録商標）３８０（日本アエロジル
(株)製親水性フュームドシリカ粒径７ｎｍ）（ｂ）アエロジルＲ８０５（日本アエロジル(株)製疎
水性フュームドシリカ粒径１２ｎｍ）（ｃ）アエロジルＲ９７４（日本アエロジル(株)製疎
水性フュームドシリカ粒径１２ｎｍ）（実施例１）下記原料をホモミキサー（特殊機化工業製
分散機）を用いて調合して主剤を得た。なお、以下、配
合比の単位の「部」は重量部を示すものとする。溶液濃
度は、溶質／溶液の質量百分率で表すものとする。

【００６５】エピコート８２８５００部ＹＥＤ−２１６４５０部アエロジル３８０５０部このエポキシ樹脂の粘度は４．３Ｐａ・ｓ、主剤の粘度
は１３Ｐａ・ｓで、取り扱い性は良好であった。

【００６６】下記原料をホモミキサーを用いて調合して
硬化剤を得た。

【００６７】ＮＢＤＡ２１０部アエロジル３８０１２部アエロジルＲ８０５４部このアミン化合物の粘度は０．０５Ｐａ・ｓ、硬化剤の
粘度は０．８Ｐａ・ｓで、取り扱い性は良好であった。
また、４０℃で４０日保管した硬化剤の粘度は０．９Ｐ
ａ・ｓで、取り扱い性は良好であった。

【００６８】得られた主剤１０００部と硬化剤２２６部
を混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。この組成
物の粘度は１８．３Ｐａ・ｓであり、カッソン粘度は
０．８８Ｐａ・ｓ、カッソン降伏値は２１Ｐａであっ
た。硬化性エポキシ樹脂をスレート板に塗布し、たれ落
ちを評価したところ、塗膜のたれ落ちはなかった。ま
た、ローラー塗布時の作業性も良好であった。

【００６９】（実施例２）下記原料をホモミキサーを用
いて調合して主剤を得た。

【００７０】エピコート８０７５００部ヘロキシ６８４５０部アエロジル３８０５０部このエポキシ樹脂の粘度は３．３Ｐａ・ｓ、主剤の粘度
は１２．２Ｐａ・ｓで主剤の取り扱い性は良好であっ
た。

【００７１】下記原料をホモミキサーを用いて調合して
硬化剤を得た。

【００７２】ＶＥＳＴＡＭＩＮＩＰＤ２００部ハードナーＰＨ８１６１５８部アエロジル３８０２０部アエロジルＲ９７４６部このアミン化合物の粘度は０．２Ｐａ・ｓ、硬化剤の粘
度は１．３Ｐａ・ｓで硬化剤の取り扱い性は良好であっ
た。また、４０℃で４０日保管した硬化剤の粘度は１．
５Ｐａ・ｓで、取り扱い性は良好であった。

【００７３】得られた主剤１０００部と硬化剤３８０部
を混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。この組成
物の粘度は１７．４Ｐａ・ｓであり、カッソン粘度は
０．７５Ｐａ・ｓ、カッソン降伏値は１９Ｐａであっ
た。得られた硬化性エポキシ樹脂組成物をスレート板に
塗布し、たれ落ちを評価したところ、塗膜のたれ落ちは
なかった。また、ローラー塗布時の作業性も良好であっ
た。（実施例３）下記原料をホモミキサーを用いて調合して
主剤を得た。

【００７４】エピコート８２８６５０部ヘロキシ６８３１０部アエロジル３８０４０部このエポキシ樹脂の粘度は６．２Ｐａ・ｓ、主剤の粘度
は１４．８Ｐａ・ｓで主剤の取り扱い性は良好であっ
た。

【００７５】下記原料をホモミキサーを用いて調合して
硬化剤を得た。

【００７６】ＮＢＤＡ１１０部ＶＥＳＴＡＭＩＮＩＰＤ１００部ハードナーＰＨ８１６１２０部アエロジルＲ９７４２０部このアミン化合物の粘度は０．０８Ｐａ・ｓ、硬化剤の
粘度は０．４Ｐａ・ｓで硬化剤の取り扱い性は良好であ
った。また、４０℃で４０日保管した硬化剤の粘度は
０．５Ｐａ・ｓで、取り扱い性は良好であった。

【００７７】得られた主剤１０００部と硬化剤３５０部
を混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。この組成
物の粘度は２１Ｐａ・ｓであり、カッソン粘度は０．７
３Ｐａ・ｓ、カッソン降伏値は１９Ｐａであった。得ら
れた硬化性エポキシ樹脂組成物をスレート板に塗布し、
たれ落ちを評価したところ、塗膜のたれ落ちはなかっ
た。また、ローラー塗布時の作業性も良好であった。

【００７８】（比較例１）下記原料をホモミキサー（特
殊機化工業製分散機）を用いて調合して主剤を得た。

【００７９】エピコート８２８５００部ＹＥＤ−２１６４５０部アエロジル３８０５０部このエポキシ樹脂の粘度は４．３Ｐａ・ｓ、主剤の粘度
は１３Ｐａ・ｓで、主剤の取り扱い性は良好であった。

【００８０】下記原料をホモミキサーを用いて調合して
硬化剤を得た。

【００８１】ＮＢＤＡ２１０部アエロジル３８０１２部このアミン化合物の粘度は０．０５Ｐａ・ｓ、硬化剤の
粘度は０．６Ｐａ・ｓで、硬化剤の取り扱い性は良好で
あった。４０℃で４０日保管した硬化剤の取り扱い性は
良好ではなかった。

【００８２】得られた主剤１０００部と硬化剤２２２部
を混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。この組成
物の粘度は１３．５Ｐａ・ｓであり、カッソン粘度は
０．６Ｐａ・ｓ、カッソン降伏値は１６Ｐａであった。
硬化性エポキシ樹脂をスレート板に塗布し、たれ落ちを
評価したところ、塗膜のたれ落ちはなかった。ローラー
塗布時の作業性は良好ではなかった。

【００８３】（比較例２）下記原料をホモミキサーを用
いて調合して主剤を得た。

【００８４】エピコート８０７５００部ヘロキシ６８４５０部アエロジル３８０１２０部この主剤は、粘稠なため取り扱い性は良好ではなかっ
た。

【００８５】下記原料をホモミキサーを用いて調合して
硬化剤を得た。

【００８６】ＶＥＳＴＡＭＩＮＩＰＤ２００部ハードナーＰＨ８１６１５８部アエロジル３８０２６部このアミン化合物の粘度は０．２Ｐａ・ｓ、硬化剤の粘
度は１．８Ｐａ・ｓで、硬化剤の取り扱い性は良好では
なかった。４０℃で４０日保管した硬化剤の取り扱い性
は良好ではなかった。

【００８７】得られた主剤１０７０部と硬化剤３８４部
を混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。この組成
物の粘度は２８Ｐａ・ｓであり、カッソン粘度は１．５
Ｐａ・ｓ、カッソン降伏値は２６Ｐａであった。硬化性
エポキシ樹脂をスレート板に塗布し、たれ落ちを評価し
たところ、塗膜のたれ落ちはなかった。また、ローラー
塗布時の作業性は良好ではなかった。（比較例３）下記原料をホモミキサーを用いて調合して
主剤を得た。

【００８８】エピコート８２８６５０部ヘロキシ６８３１０部アエロジル３８０４０部このエポキシ樹脂の粘度は６．２Ｐａ・ｓ、主剤の粘度
は１４．８Ｐａ・ｓで主剤の取り扱い性は良好であっ
た。

【００８９】下記原料をホモミキサーを用いて調合して
硬化剤を得た。

【００９０】ＮＢＤＡ１１０部ＶＥＳＴＡＭＩＮＩＰＤ１００部ハードナーＰＨ８１６１２０部この硬化剤の粘度は０．０８Ｐａ・ｓで取り扱い性は良
好であった。また、４０℃で４０日保管した硬化剤の粘
度は０．０９Ｐａ・ｓで、取り扱い性は良好であった。

【００９１】得られた主剤１０００部と硬化剤３３０部
を混合して硬化性エポキシ樹脂組成物を得た。この組成
物の粘度は１０．３Ｐａ・ｓであり、カッソン粘度は
０．５５Ｐａ・ｓ、カッソン降伏値は１２Ｐａであっ
た。得られた硬化性エポキシ樹脂組成物をスレート板に
塗布し、たれ落ちを評価したところ、塗膜のたれ落ちが
みられた。また、ローラー塗布時の作業性は良好であっ
た。

【００９２】

【表１】

【００９３】

【発明の効果】本発明によれば、混合前の作業性に優
れ、さらにはエポキシ樹脂を主成分とする主剤と混合す
ると揺変性が大きくたれ落ちの起こりにくいアミン組成
物を再現性よく提供することができる。さらに、保存安
定性にも優れるので接着剤、塗料、注型材料、複合材料
マトリックスなどの用途に好適な材料を提供することが
できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ０８Ｌ 63/00 Ｃ // Ｅ０１Ｄ 21/00 Ｅ０１Ｄ 21/00 Ｆターム(参考） 2D059 GG02 GG40 4F072 AB06 AB08 AB09 AB10 AB11 AB21 AB22 AD23 AD31 AE12 AF06 AG03 AH04 AH21 AJ04 AK03 AK11 AL17 4G028 FA03 4J002 CD011 CD021 CD031 CD041 CD061 CD071 CD131 DJ016 FB096 FD206 FD336 GJ01 GL00 4J036 AA01 AB01 AC01 AC08 AC14 AD01 AD08 AF01 AF05 AF06 DC02 DC03 DC04 DC06 DC09 DC10 HA11 JA06 JA08 JA11 JA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも次の要素［Ａ］および［Ｂ］を
含有することを特徴とする室温で液状のアミン組成物。［Ａ］アミン化合物［Ｂ］疎水性のシリカ粒子
【請求項２】前記構成要素［Ａ］は脂環式アミンからな
ることを特徴とする請求項１に記載の液状のアミン組成
物。
【請求項３】前記構成要素［Ｂ］はシリカ粒子表面をシ
リコーンオイルまたはシランカップリング剤で処理した
疎水性シリカ粒子であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の液状のアミン組成物。
【請求項４】前記構成要素［Ｂ］がアミン組成物１００
重量部に対して０．１〜１０重量部含有して成る請求項
１〜３のいずれかに記載の液状のアミン組成物。
【請求項５】少なくとも次の要素［Ａ］、［Ｂ］および
［Ｃ］を含有することを特徴とする室温で液状のアミン
組成物。［Ａ］アミン化合物［Ｂ］疎水性のシリカ粒子［Ｃ］親水性のシリカ粒子
【請求項６】前記構成要素［Ｃ］は表面積１００ｍ２あ
たり０．３ｍｍｏｌ以上のシラノール基を持つ親水性シ
リカ粒子であることを特徴とする請求項５に記載の液状
のアミン組成物。
【請求項７】前記構成要素［Ｃ］がアミン組成物１００
重量部に対して０．１〜１０重量部含有して成る請求項
５、６のいずれかに記載の液状のアミン組成物。
【請求項８】エポキシ樹脂を主成分とする主剤と請求項
１〜７のいずれかに記載の液状のアミン組成物とからな
ることを特徴とする二液型補修・補強剤。
【請求項９】コンクリート構造物の表面に、請求項８に
記載の二液型補修・補強剤を混合して得られる硬化性エ
ポキシ樹脂組成物を用いて、補修用強化繊維基材を張り
付けて後、更にその上に前記硬化性エポキシ樹脂組成物
を塗布した後、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を補修用
強化繊維基材に含浸させ、必要に応じてこれを繰り返し
た後に、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化せしめる
ことを特徴とするコンクリート構造体の補修・補強方
法。
【請求項１０】コンクリート構造物の表面に、請求項８
に記載の二液型補修・補強剤を混合して得られる硬化性
エポキシ樹脂組成物を用いて、ＦＲＰ板または鋼板を張
り付けて後、前記硬化性エポキシ樹脂組成物を硬化せし
めることを特徴とするコンクリート構造体の補修・補強
方法。
【請求項１１】請求項８に記載の二液型補修・補強剤を
混合して得られる硬化性エポキシ樹脂組成物を、コンク
リート構造体のひび割れ部分に注入して後、前記硬化性
エポキシ樹脂組成物を硬化せしめることを特徴とするコ
ンクリート構造体の補修・補強方法。