CN103717397A

CN103717397A - 层叠体

Info

Publication number: CN103717397A
Application number: CN201280037562.2A
Authority: CN
Inventors: 田中康典
Original assignee: F Consultant Co Ltd
Current assignee: F Consultant Co Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: KR20140035949A; HK1190990A1; JPWO2013018676A1; CN103717397B; JP5528631B2; WO2013018676A1; KR101562544B1; MY157836A

Abstract

本发明提供了一种新型层叠体，该层叠体采用热膨胀材料（耐热保护材料），既实现了轻量化，又不损害初期阶段的薄膜性能、热膨胀性以及耐热保护性。具体地，本发明提供一种具有热膨胀性的层叠体，其特征在于：（1）该层叠体至少层叠有热膨胀层A和热膨胀层B，（2）热膨胀层A含有粘结材料、阻燃剂、发泡剂和炭化剂，当热膨胀层A中还含有轻质无机粉体A时，轻质无机粉体A的含量低于5体积%，（3）热膨胀层B含有粘结材料、阻燃剂、发泡剂、炭化剂和轻质无机粉体B，热膨胀层B中的轻质无机粉体B的含量为5～70体积%，（4）轻质无机粉体A和轻质无机粉体B的堆积密度为0.1～2.0g/cm³。

Description

层叠体

技术领域

本发明涉及一种具有优异的耐热保护性的层叠体。本发明的层叠体可用于在高温下保护建筑结构物中的各种基材。

背景技术

当建筑结构物置于由火灾等引起的高温时，柱子、梁、地板、屋顶、墙壁等各种基材的物理强度可能会急剧下降。针对于该问题，已经提出了各种方法，通过耐热保护材料覆盖建筑结构物的各种基材，从而提高耐热性。

作为耐热保护材料，例如，含有岩棉、珍珠岩、蛭石等无机质轻量骨料和水泥的材料被广为人知。然而，当使用上述材料的耐热保护材料时，为了获得足够的耐热性能，必须施工成20～50mm左右厚的涂层。因此，在施工时需要大量的材料，工作负担加大，并存在干燥所需时间长的问题。此外，由于涂层很厚，因而存在如下问题：不利于有效利用空间，以及外观上具有压迫感。

近年来，作为改善这些缺陷的耐热保护材料，使用热膨胀材料的耐热保护材料受到瞩目。因火灾时温度上升导致热膨胀材料的涂层发生膨胀，由此热膨胀材料可以形成炭化隔热层，因此可使初期阶段（施工阶段）的涂层变薄。

这种热膨胀材料，例如可以列举出：以粘结材料如聚乙酸乙烯酯、丙烯酸树脂等、磷类化合物如多聚磷酸铵等、炭化剂如多糖类、多元醇等、含氮发泡剂如三聚氰胺、双氰胺等为主要成分的热膨胀材料（专利文献1、专利文献2等）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特表平4-504135号公报

专利文献2：特开平7-331124号公报

然而，专利文献1、2等记载的热膨胀材料具有较高的重量，考虑到施工时的作业效率、建筑结构物的负载等，期望热膨胀材料轻量化。因此，例如，已经想到通过混合轻量粉体来降低重量，但是，一旦在专利文献1、2等记载的热膨胀材料中混合轻量粉体，每单位体积的重量降低，但热膨胀性受到抑制，从而难以得到优异的耐热保护性能。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种新型层叠体，该层叠体（耐热保护材料）采用热膨胀材料，既实现了轻量化，又不损害初期阶段的薄膜性能、热膨胀性以及耐热保护性。

本发明者为了解决上述问题进行了广泛的研究，结果发现当采用至少层叠有特定的热膨胀层A和热膨胀层B的层叠体时，可以达成上述目的，从而完成了本发明。

即，本发明涉及下述的层叠体。

1、一种具有热膨胀性的层叠体，其特征在于：

（1）该层叠体至少层叠有热膨胀层A和热膨胀层B，

（2）热膨胀层A含有粘结材料、阻燃剂、发泡剂和炭化剂，当热膨胀层A中还含有轻质无机粉体A时，轻质无机粉体A的含量低于5体积％，

（3）热膨胀层B含有粘结材料、阻燃剂、发泡剂、炭化剂和轻质无机粉体B，热膨胀层B中的轻质无机粉体B的含量为5～70体积％，

（4）轻质无机粉体A和轻质无机粉体B的堆积密度为0.1～2.0g／cm³。

2、根据上述1所述的层叠体，在需要具有耐热性的结构物的基材上，按照顺序层叠热膨胀层B和热膨胀层A，以进行所述层叠体的施工。

3、根据上述1或2所述的层叠体，热膨胀层A的厚度为0.3～5mm。

4、根据上述1～3中任一项所述的层叠体，热膨胀层B的厚度为0.3～5mm。

5、根据上述1～4中任一项所述的层叠体，轻质无机粉体A和轻质无机粉体B的比表面积为0.1m²／g以上。

发明效果

本发明的层叠体，采用热膨胀材料，既实现了轻量化，又不损害初期阶段的薄膜性能、热膨胀性以及耐热保护性。本发明的层叠体作为耐热保护材料进行使用，适用于在高温下保护建筑结构物中的各种基材。

具体实施方式

本发明的层叠体是一种具有热膨胀性的层叠体，其特征在于：

（1）该层叠体至少层叠有热膨胀层A和热膨胀层B，

（3）热膨胀层B含有粘结材料、阻燃剂、发泡剂、炭化剂和轻质无机粉体B，热膨胀层B中轻质无机粉体B的含量为5～70体积％，

本发明的层叠体优选进行以下施工，在需要具有耐热性的结构物的基材上，按照顺序层叠热膨胀层B和热膨胀性A。即，优选在靠近结构物基材一侧层叠热膨胀层B，在远离结构物基材的一侧层叠热膨胀层A。基于这一点，在本发明的层叠体中，存在热膨胀层B的一侧称为“基材侧”，存在热膨胀层A的一侧称为“表面侧”。另外，作为需要具有耐热性的结构物的基材，没有任何限制，例如可以列举出：建筑结构物的柱子、梁、地板、屋顶、墙壁等。

表面侧的热膨胀层A形成具有优异的热膨胀性和优异的耐热保护性的炭化隔热层。此外，基材侧的热膨胀层B形成有利于轻量化且具有隔热性的坚固的炭化隔热层，以协助热膨胀层A的热膨胀，从而具有提高热膨胀层A的热膨胀性的作用。另外，热膨胀层B也有增强热膨胀层A中形成的炭化隔热层的作用。

本发明的层叠体，通过层叠上述热膨胀层A和热膨胀层B，在比较轻量的同时，具有优异的热膨胀性，可发挥优异的耐热保护性。

在基材侧的热膨胀层B中，当轻质无机粉体B的含量少于5体积％时，层叠体的重量不能充分地降低。而且，很难协助热膨胀层A的热膨胀，同时也很难增强热膨胀层A中形成的炭化隔热层。此外，当轻质无机粉体B的含量大于70体积％时，热膨胀层B本身的强度将不足。因此，热膨胀层B中的轻质无机粉体B的含量规定为5～70体积％。

当表面侧的热膨胀层A含有轻质无机粉体A时，其含量设定为低于5体积％。这是基于，当轻质无机粉体A的含量为5体积％以上时，热膨胀层A的热膨胀性容易受到抑制，很难形成优异的炭化隔热层。

轻质无机粉体A和B的堆积密度均为0.1～2.0g／cm³，优选为0.15～1.0g／cm³，更加优选为0.2～0.8g／cm³。

当轻质无机粉体A和B的堆积密度低于0.1g／cm³时，存在炭化隔热层的强度下降的可能性。另外，当轻质无机粉体A和B的堆积密度大于2.0g／cm³时，可能很难减少重量，并且耐热保护性可能会下降。在本发明中，通过使用这个范围内的堆积密度的轻质无机粉体A和B，既能够减轻层叠体的重量，又不损害初期阶段的薄膜性能、热膨胀性以及耐热保护性。此外，还可以防止各炭化隔热层的脱落等问题。

轻质无机粉体A和B只要满足规定的堆积密度要件，并无任何限制，例如可以列举出：硅胶、沸石、绢云母、膨润土、海泡石、蛭石、白云石、硅灰石、活性炭、水铝英石等。

此外，轻质无机粉体A和B的比表面积均优选为0.1m²／g以上。特别是在热膨胀层B中具有比表面积为0.1m²／g以上的轻质无机粉体B，由此能够提高热膨胀层B的隔热性。因此，当对层叠体施加热时，施加到热膨胀层A的热存储在热膨胀层A中，不会转移到热膨胀层B中，从而可以有效地提高了热膨胀层A的温度。其结果是，热膨胀层A效率良好地热膨胀，从而可以得到具有优异的耐热保护性的层叠体。

另外，在本发明的层叠体中，只要不损害本发明的效果，热膨胀层A和／或热膨胀层B还可以含有堆积密度为0.1～2.0g／cm³的有机质轻量粉体。

热膨胀层A

除了作为可选成分的上述轻质无机粉体A之外，热膨胀层A还含有作为必要成分的粘结材料、阻燃剂、发泡剂和炭化剂。

粘结材料可以采用公知的热膨胀材料。作为粘结材料，例如可以列举出：丙烯酸树脂、乙酸乙烯酯树脂、乙酸乙烯酯-丙烯酸共聚物树脂、聚乙烯树脂、丙烯酸-苯乙烯共聚物树脂、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物树脂、聚酯树脂、乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物树脂、乙酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯-丙烯酸共聚物树脂、苯酚树脂、石油树脂、氯乙烯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚丁二烯树脂、醇酸树脂、三聚氰胺树脂、乙烯丙烯橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、异丁烯橡胶等有机质粘结材料。这些粘结材料可以单独使用，或者组合两种或两种以上使用。此外，还可以根据需要并用水泥、石膏、水玻璃、有机硅树脂等无机质粘结材料。

阻燃剂，通常在火灾时发挥脱水冷却效果、非可燃性气体产生的效果、促进粘结材料炭化的效果等中的至少一个效果，具有抑制粘结材料燃烧的作用。阻燃剂只要具有上述作用，并无特别限定，可以使用与公知的热膨胀材料中使用的阻燃剂相同的阻燃剂。

阻燃剂可以列举出例如：磷酸三甲苯酯、磷酸甲酚二苯酯、磷酸二苯辛酯、磷酸三（β-氯乙基）酯、磷酸三丁酯、磷酸三（二氯丙基）酯、磷酸三苯酯、磷酸三（二溴丙基）酯、氯代膦酸酯、溴膦酸酯、N,N-双（2-羟乙酯）氨甲基磷酸酯二乙基、二（聚氧乙烯）羟甲基膦酸酯等有机磷类化合物；氯化聚苯、氯化聚乙烯、氯化联苯、氯化三苯、五氯化脂肪酸酯、全氯五环癸烷、氯化萘、四氯邻苯二甲酸酐等氯化合物；三氧化锑、五氯化锑等锑化合物；三氯化磷、五氯化磷、磷酸铵、多聚磷酸铵等磷化合物；其他，硼酸锌、硼酸钠等硼化合物等。这些阻燃剂可以单独使用，或者组合两种或两种以上使用。

在本发明中，阻燃剂特别优选使用多聚磷酸铵。在使用多聚磷酸铵的情况下，能够更有效地发挥脱水冷却效果和产生非可燃性气体的效果。

发泡剂具有在火灾时产生非可燃性气体，从而使炭化的粘结材料以及后述的炭化剂发生膨胀，形成具有气孔的炭化隔热层的功能。发泡剂只要具有这种作用，并无特别限定，可以使用与公知的热膨胀材料中的发泡剂相同的发泡剂。

发泡剂，例如可以列举出：三聚氰胺及其衍生物、双氰胺及其衍生物、偶氮二甲酰胺、尿素、硫脲等。这些发泡剂可以单独使用，或者组合两种或两种以上使用。在上述发泡剂中，三聚氰胺、双氰胺、偶氮二甲酰胺等具有极好的产生非可燃性气体的效率，因而优选。特别是三聚氰胺更加适合。

由于在火灾时炭化剂使粘结材料炭化的同时，其自身也脱水炭化，因而炭化剂有形成具有优异隔热性的厚度的炭化隔热层的作用。炭化剂只要具有这样的作用，并无特别限定，可以使用与公知的热膨胀材料中使用的炭化剂相同的炭化剂。

作为炭化剂，例如可以列举出：季戊四醇、双季戊四醇、三羟甲基丙烷等多元醇、淀粉、酪蛋白等。这些炭化剂可以单独使用，或者组合两种或两种以上使用。在本发明中，炭化剂特别优选季戊四醇、双季戊四醇等，因为它们具有优异的脱水冷却效果和形成炭化隔热层的作用。

热膨胀层A中各成分的混合比例并无特别限定，只要是在发生火灾时能够形成具有足够的隔热性的炭化隔热层即可，可以根据各成分的种类等进行适当地设定。

相对于固含量100重量份的粘结材料，阻燃剂的混合比例优选为50～1000重量份，更加优选为100～800重量份，进一步优选为200～600重量份。此外，相对于固含量100重量份的粘结材料，发泡剂的混合比例优选为5～500重量份，更加优选为30～200重量份。此外，相对于固含量100重量份的粘结材料，炭化剂的混合比例优选为5～600重量份，更加优选为10～400重量份。

此外，在热膨胀层A中轻质无机粉体A的含量为0体积％或者低于5体积％（优选3体积％以下）。当在热膨胀层A中含有轻质无机粉体A时，其含量的下限值约为1体积％左右。

只要是在上述各成分的混合比例的范围内，特别是，炭化隔热层的热膨胀性优良，热膨胀程度均匀，可以容易地获得优异的隔热效果、强度等。

另外，轻质无机粉体A的含量（体积％）是通过下述公式计算出的值。

[公式1]

在热膨胀层A中，除了上述粘结材料、阻燃剂、炭化剂、发泡剂、轻质无机粉体A之外，还可以根据需要混合填充剂、着色颜料、纤维、可塑剂、分散剂等。

填充剂例如可以列举出：滑石粉等硅酸盐、碳酸钙、碳酸钠等碳酸盐、氧化铝、二氧化钛、氧化锌、氧化铝等金属氧化物、粘土、黏土、硅石等天然矿物类等。

填充剂通常使用堆积密度大于2.0g／cm³且在3.0g／cm³以下的物质。

相对于固含量100重量份的粘结材料，填充剂的混合比例优选为10～300重量份，更加优选为20～250重量份。

热膨胀层B

热膨胀层B包含轻质无机粉体B、粘结材料、阻燃剂、发泡剂和炭化剂。

热膨胀层B中所用的粘结材料、阻燃剂、发泡剂和炭化剂，可以从热膨胀层A例示的成分中适当地选择使用。

在本发明中，关于粘结材料，阻燃剂，发泡剂和炭化剂，由于使用与在热膨胀层A中使用的成分相同的成分，因而可以得到热膨胀层A与热膨胀层B附着性良好的层叠体。

热膨胀层B中的各成分的混合比例并无特别限定，只要是在发生火灾时能够形成具有足够的隔热性的炭化隔热层即可，可以根据各成分的种类等进行适当地设定。

只要是在上述各成分的混合比例的范围内，特别是在形成具有坚固的炭化隔热层的同时，可以容易地提高热膨胀层A的热膨胀性。

此外，在热膨胀层B中轻质无机粉体B的含量为5～70体积％（优选为20～65体积％）。

特别是在上述范围内，在实现轻量化的同时，可以形成具有优异的隔热性的坚固的炭化隔热层。

另外，轻质无机粉体B的含量（体积％）是通过下述公式计算出的值。

[公式2]

在热膨胀层B中，除了粘结材料、阻燃剂、炭化剂、发泡剂、轻质无机粉体之外，还可以根据需要混合填充剂、着色颜料、纤维、可塑剂、分散剂等。

作为填充剂，通常采用堆积密度大于2.0g／cm³且在3.0g／cm³以下的填充剂。

本发明的层叠体可适用于建筑物、土木构筑物等结构物中需要耐热结构的部分。具体地，可在墙壁、柱子、地板、梁、屋顶、楼梯、天花板、窗子等各种基材上施工。作为可适用的材质，例如可以列举出：金属、混凝土、木质材料、树脂等。这些基材也可以是被施加过一些表面处理（防锈处理，阻燃处理等）的基材。

如上所述，本发明的层叠体优选进行以下施工，在需要具有耐热性的结构物的基材上，按照顺序层叠热膨胀层B和热膨胀性A。然后，可以根据需要在基材与热膨胀层B之间、和／或在热膨胀层B与热膨胀层A之间，进一步设置加强层、粘接层等。

作为热膨胀层A和热膨胀层B，可以使用预先制成片状的片材，也可以通过涂覆而形成。在通过涂覆形成的情况下，可以根据需要在上述各成分中混合溶剂等，按照公知的方法均匀地混合，从而准备热膨胀层用组成物（涂覆材料）。

在使用涂覆材料形成各热膨胀层的情况下，可以使用喷涂机、辊子、毛刷等涂装工具对适用部位进行涂覆即可。

此外，在使用片材的情况下，通过使用粘接剂等将片材贴附至适用部位而形成即可。

层叠体的厚度（涂装后或者制成片材时的干膜厚度）可根据所期望的耐热性能、适用部位等适当设定即可，但是热膨胀层A优选为0.3～5mm（进一步优选为0.4～4mm），热膨胀层B优选为0.3～5mm（进一步优选为0.4～4mm）。

此外，可以根据需要在层叠体表面形成装饰层。

实施例

通过以下所示的实验例及比较实验例进一步阐明本发明的特征。但是，本发明并不限于实验例的范围。

（1）热膨胀层1～12的制备

如表1所示，将100重量份粘结材料、280重量份阻燃剂、44重量份发泡剂、120重量份炭化剂、88重量份填充剂以及90重量份可塑剂均匀地混合。接下来，混合规定量的轻质无机粉体，加热至120℃，通过捏合机混炼后，将其供给到一对辊之间被制成片材状之后，在室温下冷却，从而得到片材状的热膨胀层。

各成分的种类如下所示。

·粘结材料A：丙烯酸-苯乙烯共聚物树脂（MFR（190℃）：80g／10min）

·粘结材料B：乙酸乙烯酯-乙烯共聚物树脂（MFR（190℃）：65g／10min，乙酸乙烯酯含有率：41重量％，拉伸断裂伸长：1720％）

·粘结材料C：乙酸乙烯酯／乙烯共聚物树脂（MFR（190℃）：6g／10min，乙酸乙烯酯含有率：30重量％，拉伸断裂伸长：＞600％）

另外，本说明书中的MFR是基于JISK7210：1999“热塑性塑料的熔体质量流动速率（MFR）以及熔体体积流动速率（MVR）的试验方法”，在试验温度190℃，负载2.16kg的条件下所测量的值。

·阻燃剂：多聚磷酸铵

·发泡剂：三聚氰胺

·炭化剂：双季戊四醇

·可塑剂：氯化石蜡

·填充剂：氧化钛（金红石型，平均粒径0.3μm，堆积密度2.7g／cm³）

·轻质无机粉体i：硅灰石（堆积密度0.4g／cm³，比表面积0.4m²／g）

·轻质无机粉体ii：沸石（堆积密度0.3g／cm³，比表面积350m²／g）

[表1]

数值均代表重量份。但是，轻质无机粉体含量代表体积％。

（2）试验体的制备及其特性评价

通过表2所示的组合使用丙烯酸类粘接剂将各热膨胀层粘接至钢板（150mm×150mm×6mm）上，得到实验例1～12以及比较实验例1～4的试验体。

[表2]

表面侧、基材侧的位于上面的数值是表示表1中的热膨胀层的种类。

此外，比较例实验例3和4为单层。

（耐热保护性试验）

针对得到的试验体，依照ISO834标准升温曲线进行1小时的加热试验，评价10分钟后的钢板温度以及1小时后的钢板温度。另外，钢板温度是未层叠热膨胀层的钢板内侧的中心温度。

评价方法如下所述，评价結果如表2所示。

＜评价10分钟后的钢板温度＞

A：低于180℃

B：180℃以上且低于190℃

C：190℃以上且低于200℃

D：200℃以上且低于210℃

E：210℃以上且低于220℃

F：220℃以上

＜评价1小时后的钢板温度＞

A：低于480℃

B：480℃以上且低于495℃

C：495℃以上且低于510℃

D：510℃以上且低于525℃

E：525℃以上且低于540℃

F：540℃以上

（脱落性试验）

使用丙烯酸类粘接剂将得到的试验体贴附至钢板（70mm×150mm×1.6mm）上，并将试验体设置成表面朝下，在250℃下静置10分钟，然后通过肉眼观察试验体是否脱落和偏移从而对其进行评价。评价方法如下所述，评价结果如表2所示。

◎：无脱落

○：几乎没有脱落

△：表层一部分脱落

×：全部脱落

Claims

1.一种具有热膨胀性的层叠体，其特征在于：

所述层叠体至少层叠有热膨胀层A和热膨胀层B，

所述热膨胀层A含有粘结材料、阻燃剂、发泡剂和炭化剂，当所述热膨胀层A中还含有轻质无机粉体A时，轻质无机粉体A的含量低于5体积％，

所述热膨胀层B含有粘结材料、阻燃剂、发泡剂、炭化剂和轻质无机粉体B，所述热膨胀层B中的轻质无机粉体B的含量为5～70体积％，

所述轻质无机粉体A和所述轻质无机粉体B的堆积密度为0.1～2.0g／cm³。

2.根据权利要求1所述的层叠体，其特征在于：在需要具有耐热性的结构物的基材上，按照顺序层叠所述热膨胀层B和所述热膨胀层A，以进行所述层叠体的施工。

3.根据权利要求1或2所述的层叠体，其特征在于：所述热膨胀层A的厚度为0.3～5mm。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的层叠体，其特征在于：所述热膨胀层B的厚度为0.3～5mm。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的层叠体，其特征在于：所述轻质无机粉体A和所述轻质无机粉体B的比表面积为0.1m²／g以上。