弾性コーティングとWaterproof膜システム:屋根・地下室・トンネル工学における応用技術を用いたポリウレア/ポリウレタン/アクリル系Waterproofコーティングの伸び率(>300%)と静水圧抵抗(>0.3MPa)の比較

2026-06-14 · 分類: Technical Knowledge

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序論:Waterproof――塗料の「ダム」機能

Anticorrosive塗料とWaterproof塗料の本質的な違い――Anticorrosive塗料は微量の水の浸透を許容する
(腐食を引き起こさない限り――例えばエポキシ塗膜――水蒸気透過率WVTR>10g/m²・day)――Waterproof塗料は「零漏れ」を要求する
(WVTR<1g/m²・day)――>0.3MPaの静水圧下で>24hいかなる水の浸透もないこと
。Waterproof塗料のコアパフォーマンス――(1)伸び率――>300%(コンクリートの収縮ひび割れをカバー――ひび割れ幅>2mm/塗膜が引っ張られても断裂しない);(2)耐静水圧――>0.3MPa(地下室>10mの深さの静水圧);(3)湿潤下地への付着性――地下室/トンネル――Substrateが年間を通じて湿潤(>95%RH/水膜)――塗膜は湿潤下地でのApplication+付着が可能でなければならない
。弾性Waterproof塗料――ポリア(SPUA/High Performance/高コスト)、ポリウレタン(汎用/主流)、アクリル(経済的/低グレード)――屋根/地下室/トンネルの3つのシーンにおいて、それぞれ最適な位置づけがある。

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弾性Waterproof塗料は、高伸び率(>200%)と高弾性回復率を有する厚塗り型(>1.5mm DFT)塗料の一種であり、コンクリート下地に生じた亀裂(>2mm)箇所でも連続性を保ち漏水を防ぐことができ、建築の屋根・地下室・浴室・トンネルなどの構造Waterproof部位に使用される。

一、三大弾性Waterproofシステムの比較

Performance ポリウレア(SPUA) ポリウレタン(PU/一液型) アクリル(Water-Based)
伸び率(%) 300-600 400-800 200-400
引張強さ(MPa) 15-25 2-8 1-3
指触乾燥時間(23°C) 3-10s 2-6h 1-4h
静水圧耐性(MPa) >0.5 >0.3 >0.2
湿潤面へのApplication 不可(下地は乾燥している必要あり) 可(専用配合/湿気硬化) 可(Water-Based/湿潤と両立)
コスト(元/m²/mm) 120-250 30-80 15-40
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よくある質問(FAQ)

Q1:なぜ地下室の「背水面」(負圧水)Waterproofは「迎水面」より10倍以上難しいのか?
地下室コンクリート壁の外側(迎水面/土の中の水に接触)――Waterproof層は外側に――水圧がWaterproof層をコンクリートに押し付ける
「水がWaterproof層をSubstrateに密着させる」ため有利。内側(背水面/水がコンクリート内部から外へ浸透)――Waterproof層は内側に――水圧がWaterproof層をコンクリートから引き離す
「水がWaterproof層を剥がそうとする」ため不利――背水面塗膜は極めて高い付着強さ(>3MPa/引張接着法)+湿潤Substrateとの化学的アンカーが必要
――一液湿気硬化PU(コンクリート中の水分と反応し化学結合を形成)は背水面Waterproofの最適な選択である。

Q2:Waterproof層の「ノード処理」管根/阴阳角/Applicationジョイント——なぜ「全Waterproofシステムの弱点」なのか?
ノード部——(1)下地材が不連続——応力集中——コンクリート収縮/Temperature変形——ひび割れが優先的にノード部で発生;(2)塗層の厚みがノード部で最も均一にしづらい
——尖角部で塗層が薄く——陰角部で塗層が厚く——不均一——ノード部の塗層の引張ひずみ>平面部の>5倍——塗層がノード部で真っ先に亀裂——漏洩。ノードの補強処理
——(1)ノード部——下地研磨——プライマー塗布(>2回)を塗刷
;(2)胎体補強布(ポリエステル不織布/60-80g/m²)を塗層に埋め込む——ノード部の塗層+布の総厚み>3mm(平面>2mm);(3)ノード単独で蓄水試験(>24h/水位>ノード高さ)を実施
——ゼロ漏洩を確認。

Q3:ポリウレアWaterproofがSubstrateの「含水率」に極めて敏感なのはなぜか?
ポリウレアの-NCOと水の反応(CO₂気泡の発生)——>(1)10秒以上で硬化するポリウレア塗膜内の気泡が完全に逃げ切れない
——塗膜内に閉じ込められる——緻密な微小気泡(>1000個/cm²)を形成
——塗膜のWaterproof性=ゼロ;(2)気泡が塗膜/Substrateの接触を破壊——付着性が低下(>5MPaから<1MPaへ)。ポリウレアApplicationの「露点+3°C」のレッドライン(SubstrateTemperature>露点+3°C)
+Substrate含水率(<4%/CM法)——はポリウレアWaterproofApplicationの最も厳格な条件
——この条件を満たさない場合——ポリウレアをApplicationしてはならない。

Q4:一液型湿気硬化PUWaterproof塗料の「硬化」は空気中の水分に依存するか?
一液型PU——プレポリマーは-NCO末端基を含む——Application後——塗膜は空気中から水分(H₂O)を吸収する
——NCO+H₂O→NH₂+CO₂↑——NH₂+NCO→尿素(-NH-CO-NH-)——架橋を形成——硬化する。したがって一液型PUの硬化はSurfaceから始まり——内部へ進行する
(水分浸透)——厚塗膜(>2mm)の内部——水分浸透が不十分——硬化が不完全——塗膜内部は依然として「半液状」(硬化度<80%)——これが一液型PUの「厚塗り硬化が遅い」問題——1回のDFTは2回に分けて塗布する必要がある。

Q5:Water-BasedアクリルWaterproof塗料の「Water-Resistant性」がPUやポリウレアより劣るのはなぜですか?
Water-Basedアクリルの乳化剤(親水/界面活性剤)が塗膜に残留する――(1)塗膜が吸水膨潤する
――浸水>24h――塗Film Thicknessが>5〜10%膨張――強度が>20%低下;(2)冬季――塗膜中の水が凍結――体積膨張――塗膜に「凍結膨張破壊」
――微細亀裂が発生――融雪/雨水が亀裂を伝って浸入――繰り返す凍結融解――塗膜が>2〜3年で劣化・失效。Water-BasedアクリルWaterproof塗料――非浸水/非凍結融解の軽Waterproof用途(屋根/長期滞水なし等)にのみ適用可能
――地下室や浸水環境――使用不可。

Q6:Waterproof層の「長期Water-Resistant圧」の実験室試験>0.3MPa/24h合格=実際の>10年漏れなし?
実験室——一定水圧/恒温/外力なし(塗膜に引張・圧縮力がかからない)——実際の使用条件との差——(1)実際——水圧変動(雨水/地下水位的な季節変動)——>水圧サイクル——塗膜/Substrate界面<strong>「水圧疲労」</strong>
;(2)実際——コンクリートひび割れ(<2mm)の繰り返す<strong>開閉(Temperature/荷重変形)</strong>
——塗膜がひび割れ部で繰り返し引張/圧縮される——疲労き裂の成長;(3)「クリープ」塗膜が長期(>10年)の水圧下で<strong>ゆっくりとクリープ変形——厚み減少——最終的に破断</strong>
。実験室の>24h試験はあくまで<strong>QC(品質検証)——長期(>10年)には外挿できない——Waterproof工事のSafety余裕——塗膜の設計厚み>規格要求>+50%(例:一級2.0mm——設計3.0mm)——これがこの「長期不確実性」への補償である。</strong>

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要約

弾性Waterproofの三大システム――ポリウレア(SPUA/High Performance/高コスト/乾燥面)、ポリウレタン(PU/汎用/湿気硬化/主流)、アクリル(Water-Based/経済的/軽Waterproof)――はそれぞれ最適な用途がある。ノード(管根/隅角部/Applicationジョイント)の補強処理(補強Substrate布――厚み+50%)がWaterproofシステムの成否を握る鍵である。KeXin New Materialは、お客様に一式の弾性Waterproof塗料とノード処理の技術サポートをProvidesする。

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