JPH0812908A - 発泡性耐火塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱されて発泡した際に発泡層の剥離が無
く、亀裂も生じない発泡性耐火塗料。 【構成】 発泡剤、合成樹脂、炭素生成剤、無機粉末及
び軟化点が７００〜１０００℃であるガラスフリットか
らなるのが特徴。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物の鉄骨などの構
造物やコンクリート等に塗装される耐火塗料であって、
詳しくは火災時の連続的な高温加熱下で均一な発泡層を
形成し、しかも形成された発泡層が高い耐剥離性を有す
る発泡性耐火塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、鋼構造建築物の耐火被覆材として
塗料状の材料を表面に非常に薄く塗布または吹付けて、
耐火性能を持たせようとする所謂発泡性耐火塗料が開発
されつつある。該発泡性耐火塗料は塗り厚が非常に薄い
ため建築物の室内面積が多少ではあるが広く有効に使用
できるメリットがあり、また着色が容易なため意匠性に
優れる等の利点がある。更に建築現場で基材に塗布また
は吹付ける際、材料の飛散が従来型の耐火被覆材に比べ
大幅に少なく、建築現場内は勿論環境にやさしいという
利点がある。

【０００３】該発泡性耐火塗料の塗り厚はおよそ１〜数
ｍｍであり、加熱されることにより２００℃付近から数
１００℃の範囲にわたって発泡を続け数１０ｍｍ〜１０
０ｍｍ程度の発泡層を形成する。該発泡層が断熱層とな
り、火災時に建築物の基材である鉄骨やコンクリートの
温度上昇を抑え、建築物の倒壊を防止する。このような
発泡性耐火塗料には種々のものがある。例えばフリット
を用いたものとしては特開昭６１−１６３９７３号があ
る。

【０００４】該特許に開示されている技術は、エポキシ
樹脂、リン酸塩フリット、含水無機化合物、耐火性繊維
からなる耐火塗料であり、有毒ガスの発生がなく軽量で
作業性に優れるというものである。また、耐剥離性能が
高いものとしては特開平５−８６３１０号がある。該特
許においては一液変性エポキシ樹脂、ポリリン酸アンモ
ニウム、ペンタエリスリトール、無機質粉末及びロック
ウール、ガラス繊維等の無機質繊維を混練してなる発泡
性耐火塗料で、下地との密着性、均一な発泡や発泡時の
垂れなどの改善を図ったものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、耐火塗料に
おいて均一な発泡層の形成とともに、その基材との密着
性を良くすることは重要な課題である。従来の耐火塗料
では、火災の発生時に塗膜が分解、炭化して断熱性の良
い発泡層を形成するが、火災の燃え盛り期のような1000
℃前後の温度に達すると、形成した発泡層の炭化成分が
酸化し消失するため、高融点の無機粉末および無機繊維
のみが残る。

【０００６】これら無機粉末は、１０００℃以上の高融
点を有する酸化チタン、アルミナ、ジルコニア等の無機
粉末およびアルミナ−シリカ短繊維、ジルコニア短繊維
等の無機短繊維が使用されているため、火災時に受ける
温度程度では、該無機粉末および無機短繊維は溶融した
り焼結したりすることがない。したがって、これらの耐
火塗料は、炭化成分が消失した段階で体積が収縮し基材
がむき出しの状態になり発泡層が熱気流により容易に基
材からばらばらに飛散したり、極端な場合は脱落して基
材が露出するため耐火被覆材としての働き（断熱効果）
を失ってしまうという欠点があった。

【０００７】前記特開昭６１−１６３９７３号に開示さ
れる耐火塗料は、断熱層である発泡層の強度を得るため
に高融点の無機粉末の他に無機質接着剤として低軟化点
（３９０℃）のリン酸塩フリットを使用しているが、火
災の燃え盛り期のような１０００℃前後の温度では、リ
ン酸塩フリットが水のごとく低粘度となり発泡層から流
出して発泡層の強度が低下する。このため発泡層が熱気
流により飛散したり、基材から脱落してしまうという欠
点がある。

【０００８】また、基材との密着性の向上を図った前記
特開平５−８６３１０号に開示される耐火塗料は、火災
の燃え盛り期に発泡層が基材から脱落や垂れを防止する
ために、ガラス繊維を使用して無機質粉末とガラス繊維
との絡み合いで発泡層の強度を持たせようとしている。
しかしながら、使用しているガラス繊維の混合量が耐火
塗料の固形分全体の０．１〜０．７重量％と少なく、ま
た耐火塗料の塗膜が発泡した場合は発泡層の容積に占め
るガラス繊維の容積は更に少なくなり、無機質粉末とガ
ラス繊維との絡み合いがほとんど期待できず、発泡層の
脱落や垂れの防止が十分ではない。

【０００９】これを解消するためにガラス繊維量を増加
させることが考えられるが、特開平５−８６３１０号に
記載されているように量が多いと作業性の低下や発泡層
が基材との界面で空洞が生じて脱落するという欠点がで
る。

【００１０】そこで、本発明者らは均一な発泡層を形成
し、該発泡層が基材との密着性に優れた耐剥離性の高い
発泡性耐火塗料を求めて、鋭意研究を重ねた結果、従来
用いられてきたガラス繊維（耐火性繊維）やリン酸塩フ
リットに変えて、火災の燃え盛り期の温度に近い７００
℃〜１０００℃の軟化点を有するガラスフリットを用い
ることにより前記欠点を解決できることを見出し本発明
を完成させた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、発
泡剤、合成樹脂、炭素生成剤、無機粉末、及び軟化点が
７００℃〜１０００℃のガラスフリットからなる発泡性
耐火塗料にある。以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明に用いるガラスフリットとしては、
軟化点が７００℃〜１０００℃の間にあるもので特に種
類は選ばない。そのようなガラスフリットとしては、た
とえば、市販のホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸
ガラス等を使用することができる。また、２種類以上の
ガラスフリットを混合して使用してもよい。

【００１３】ガラスフリットの軟化点が７００℃〜１０
００℃の間が好ましいのは、次の理由からである。軟化
点が７００℃より低いガラスフリットを用いた場合は、
発泡性耐火塗料の発泡層が、火災時の１０００℃前後の
高温にさらされた場合は、ガラスが完全に液化し、低粘
度となり流動しすぎて、基材から流れ落ちるためであ
る。また、軟化点が１０００℃より高いガラスフリット
を用いた場合は、火災時の高温にさらされてもガラス自
体が軟化しないため、無機粉末との充分な接着力が得ら
れず、火災時の熱気流により発泡層が飛散したり脱落す
るからである。

【００１４】無機粉末とガラスフリットの含量は発泡
剤、合成樹脂、炭素生成剤、無機粉末及びガラスフリッ
トの全固形分に対して１０〜４０重量％がよい。１０重
量％未満では発泡層の炭化成分が酸化し気化した後の断
熱効果が不十分であり、また、４０重量％より多い場合
では塗膜が均一に発泡しなかったり又は発泡しなくなる
ためいずれも好ましくない。

【００１５】ガラスフリットの配合割合は、無機粉末１
００重量部に対して１０〜２００重量部が好ましい。ガ
ラスフリットが１０重量部より少ない場合、発泡層の炭
化成分が酸化し気化した後、軟化したガラスフリットが
発泡層中の無機粉末を十分に結合することができず強固
な発泡層ができないため火災時の熱気流により発泡層が
飛散したり脱落するからである。ガラスフリットが２０
０重量部より多い場合、無機粉末を結合するのに必要十
分であるが、ガラスフリットの効果が飽和するため経済
的でない。

【００１６】また、ガラスフリットの平均粒径が１０μ
ｍ以下が好ましいのは、次の理由からである。ガラスフ
リットの平均粒径が１０μｍより大きい場合は、ガラス
フリットと無機粉末とが均一に分散し難く火災時に無機
粉末との充分な接着力が得られにくかったり、塗膜の発
泡性が均一にならないためである。このように軟化点が
７００〜１０００℃のガラスフリットは、本発明の発泡
性耐火塗料が高温にさらされ、形成した発泡層の飛散や
脱落を防止し断熱効果を維持させるために特に重要であ
る。

【００１７】無機粉末としては、酸化チタン、酸化アル
ミニウム、ジルコニア、酸化珪素、粘土鉱物等が使用で
きる。このような無機粉末は、合成されたもの、また、
天然のものでも良いがいずれも微粉末であることが好ま
しい。また、２種類以上の無機粉末を混合して使用して
もよいが、無機粉末の平均粒径は１０μｍ以下で使用す
ることが好ましい。

【００１８】無機粉末の平均粒径が１０μｍ以下が好ま
しいのは、次の理由からである。無機粉末の平均粒径が
１０μｍより大きい場合は、無機粉末とガラスフリット
とが均一に分散し難く火災時にガラスフリットとの充分
な接着力が得られにくかったり、塗膜の発泡性が均一に
ならないためである。

【００１９】発泡剤としては、ジシアンジアミド、リン
酸塩等が使用されるが好ましくは加熱時にルイス酸と不
燃性のアンモニアガスを発生するリン酸塩系が良い。リ
ン酸塩系とは、第一リン酸アンモニウム、第二リン酸ア
ンモニウム、ポリリン酸アンモニウムである。また、２
種類以上の発泡剤を混合して使用してもよい。発泡剤の
平均粒径は４５μｍ未満で使用することが望ましい。合
成樹脂としては、メラミン樹脂、アクリル樹脂、オレフ
ィンアクリル樹脂、アルキド樹脂等が使用できる。炭素
生成剤としては、多糖類、多価アルコール、グラファイ
ト等が使用できるが、好ましくはモノ、ジ、トリペンタ
エリスリトールの多価アルコールが良い。また、２種類
以上の炭素生成剤を混合して使用してもよい。

【００２０】発泡剤、合成樹脂、炭素生成剤の配合割合
は、固形分換算の重量比で三角座標においてα点（３
０，１０，４０）、β点（３０，４５，２５）、γ点
（５０，４５，５）、及びδ点（８５，１０，５）の各
点を順次結んだ直線で囲まれた領域内であることがが好
ましい。また、本発明においては上記成分以外に各種の
着色剤、劣化防止剤、分散剤など従来の塗料で用いられ
るものを併用してもよい。

【００２１】本発明の発泡性耐火塗料はいろいろな方法
で製造することができるが、例えば以下のように製造す
ることができる。すなわち、本発明の発泡性耐火塗料は
ボールミル、三本ロールまたはニーダ等、一般に用いら
れる混合装置を用いて、発泡剤、合成樹脂、炭素生成
剤、無機粉末および軟化点が７００℃〜１０００℃であ
るガラスフリット、及び水を加えて混合することにより
製造することができる。発泡剤、合成樹脂、炭素生成
剤、無機粉末および軟化点が７００℃〜１０００℃であ
るガラスフリットの混合は同時、あるいは順次加えて混
合してもよい。この場合、添加順序は特に限定されな
い。

【００２２】また、本発明の発泡性耐火塗料は、ハケ、
エアスプレー、エアレススプレー等、一般に用いられる
塗料の塗布装置を用いて鉄骨、コンクリートなどの各種
基材に塗布することができる。以下、本発明を実施例に
基づき、より詳細に説明する。

【００２３】

【実施例】ガラスフリットは、軟化点 ８２５℃、平均
粒径４μｍのホウケイ酸ガラス（ガラスフリットＡと呼
称する）および軟化点 ９３０℃、平均粒径３μｍのア
ルミノホウケイ酸ガラス（ガラスフリットＢと呼称す
る）の２種類を選んだ。無機粉末として酸化チタン粉末
（平均粒径０．３μｍ、試薬）およびジルコニア（平均
粒径３μｍ、試薬）を選んだ。発泡剤としてポリリン酸
アンモニウム（試薬）および第二リン酸アンモニウム
（試薬）を、合成樹脂としてメラミン樹脂（試薬）およ
びオレフィンアクリル樹脂（試薬）を、また炭素生成剤
としてペンタエリスリトール（試薬）をそれぞれ選ん
だ。

【００２４】次に表１の実施例１〜７に示す配合成分に
適宜水を加えて、三本ロールで均一に混合し発泡性耐火
塗料を得た。該発泡性耐火塗料を基材であるＨ型鋼（呼
称寸法３００ｍｍ×３００ｍｍ、長さ２５００ｍｍ）の
全面に厚さがほぼ１ｍｍになるように各々エアレススプ
レーを用いて塗布し、２週間自然乾燥した後試験体とし
た。該試験体につき、ＪＩＳ Ａ １３０４に規定する加
熱標準曲線に基づいて、Ｈ型鋼の温度が３５０℃に達す
るまで加熱を行った。該試験体を加熱後、発泡層を目視
により観察し基材からの剥離あるいは亀裂発生の有無を
調べた。またＨ型鋼の温度が３５０℃に達するまでの経
過時間を求めた。試験結果を表１に示す。

【００２５】表１に示すように、本発明の発泡性耐火塗
料は加熱によってＨ型鋼と発泡層が剥離することがな
く、また発泡層に亀裂の発生も見られなかった。そのた
め、加熱にによりＨ型鋼の温度が３５０℃に達するまで
の経過時間は７０分以上あり、優れた耐火性能を有して
いる。

【００２６】

【比較例】ガラスフリットとして、軟化点の低いホウケ
イ酸亜鉛ガラス（軟化点６２５℃，平均粒径３μｍ、ガ
ラスフリットＣと呼称する）、軟化点の高いアルミノホ
ウケイ酸ガラス（軟化点１０５０℃，平均粒径４μｍ、
ガラスフリットＤと呼称する）および実施例で用いたガ
ラスフリットＡと軟化点が同じであるが平均粒径が大き
いホウケイ酸ガラス（軟化点８２５℃，平均粒径２１μ
ｍ、ガラスフリットＥと呼称する）を使用した。

【００２７】無機粉末としては実施例で使用したものと
同じ酸化チタン粉末を用いた。また発泡剤、合成樹脂お
よび炭素生成剤も実施例と同じものを使用した。これら
の原料を用いて実施例と同様の方法で比較例１〜５の耐
火塗料を得た。該耐火塗料を実施例と同じＨ型鋼に実施
例と同じ方法で約１ｍｍに塗布した。該耐火塗料を塗布
した試験体を実施例と同じ方法で加熱し表２に示す結果
を得た。

【００２８】表２の比較例１に示すように軟化点が７０
０℃未満のガラスフリットＣを用いた場合は発泡層に剥
離および亀裂が発生し、その結果耐火時間が３１分と大
幅に短く耐火性能は大幅に劣るものとなった。比較例２
に示すように軟化点が１０００℃より高いガラスフリッ
トＤを用いた場合は発泡層に剥離および亀裂が発生し、
その結果耐火時間が２８分と大幅に短く耐火性能は大幅
に劣るものとなった。比較例３に示すようにガラスフリ
ットの軟化点が７００℃〜１０００℃の間であっても平
均粒径が１０μｍを超える場合は発泡層に亀裂が生じ従
って耐火時間も短くなった。比較例４に示すようにガラ
スフリットＡを用いても無機粉末100重量部に対してガ
ラスフリットが１０〜２００重量部の範囲から外れると
発泡層に亀裂が生じ従って耐火時間も短くなった。比較
例５に示すようにガラスフリットＡと無機粉末の量が固
形分全体量に対して１０〜４０重量％の範囲から外れる
と発泡層に剥離および亀裂が生じ従って耐火時間も短く
なった。

【００２９】

【発明の効果】本発明の発泡性耐火塗料は、加熱されて
発泡した際に発泡層の剥離が無く亀裂も生じないため、
優れた耐火性能を発揮する。

【表１】

【表２】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡剤、合成樹脂、炭素生成剤、無機粉
   末及び軟化点が７００℃〜１０００℃であるガラスフリ
   ットからなる発泡性耐火塗料。
2. 【請求項２】 無機粉末１００重量部に対してガラスフ
   リットが１０〜２００重量部である請求項１記載の発泡
   性耐火塗料。
3. 【請求項３】 無機粉末とガラスフリットとを合せた配
   合割合が発泡剤、合成樹脂、炭素生成剤、無機粉末及び
   ガラスフリットの固形分全体量の１０〜４０重量％であ
   る請求項１又は請求項２記載の発泡性耐火塗料。
4. 【請求項４】 ガラスフリットの平均粒径が１０μｍ以
   下でかつ粒状である請求項１、２又は３記載の発泡性耐
   火塗料。
5. 【請求項５】 発泡剤がポリリン酸アンモニウム又は第
   二リン酸アンモニウムである請求項１、２、３又は４記
   載の発泡性耐火塗料。
6. 【請求項６】 合成樹脂がメラミン樹脂又はオレフィン
   アクリル樹脂である請求項１、２、３、４又は５記載の
   発泡性耐火塗料。
7. 【請求項７】 炭素生成剤がモノペンタエリスリトー
   ル、ジペンタエリスリトール又はトリペンタエリスリト
   ールの多価アルコールである請求項１、２、３、４、５
   又は６記載の発泡性耐火塗料。
8. 【請求項８】 ガラスフリットがホウケイ酸ガラス又は
   アルミノホウケイ酸ガラスである請求項１、２、３、
   ４、５、６又は７記載の発泡性耐火塗料。
9. 【請求項９】 無機粉末が酸化チタン又はジルコニアで
   ある請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の発
   泡性耐火塗料。