JP2004137506A - 発泡形耐火塗料 - Google Patents

Abstract

【課題】　発泡形耐火塗料において、発泡が十分に行なわれ、かつ、発泡のしすぎのない発泡層を形成する。
【解決手段】　バインダーとして合成樹脂を含有する発泡形耐火塗料において、配合される合成樹脂のＪＩＳ　Ｋ　７２１０に基づいた溶融流動速度（Ｍｅｌｔ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅ：ＭＦＲ値）の値が、試験加重２．１６ｋｇ、試験温度１２０℃の条件下において５〜１２０ｇ／１０ｍｉｎにあるものを使用し、塗料の構成材料が１５０〜３５０℃の範囲で分解し、発泡する成分を含むものである。
【選択図】　　なし

Description

　この発明は、鉄骨造の柱、梁に使用される鋼材を火災から保護する為に使用される耐火被覆材のうち、火災にさらされたときに発泡して、断熱層を形成する耐火塗料に関する。従って、利用分野は建築分野である。

　従来の耐火塗料は発泡のコントロールが困難で、発泡のさせすぎによる発泡層の脱落や、発泡の不均一さによる発泡層のクラック、また発泡層の鉄骨下地に対する密着の脆弱性、発泡層そのものの強度不足などにより、十分な耐火性能を発揮できないでいる。

　この発明はバランスのとれた発泡のコントロールによって、脱落しにくい発泡層の形成を実現し、優れた耐火性能を得ることを目的とする。

　この出願の請求項１の発明では、バインダーとして合成樹脂を含有する発泡形耐火塗料において、配合される合成樹脂のＪＩＳ　Ｋ　７２１０に基づいた溶融流動速度（Ｍｅｌｔ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅ：ＭＦＲ値）の値が、試験加重２．１６ｋｇ、試験温度１２０℃の条件下において５〜１２０ｇ／１０ｍｉｎにあるものを使用し、塗料の構成材料が１５０〜３５０℃の範囲で分解し、発泡する成分を含むことを要旨としている。

　請求項２の発明では、合成樹脂エマルションをバインダーとする発泡形耐火塗料において、その合成樹脂エマルションに可塑剤を加え、その合成樹脂の溶融流動速度（ＭＦＲ）の値が、ＪＩＳ　Ｋ７２１０に基づき試験加重２．１６ｋｇ、試験温度１２０℃の条件下で、５〜１２０ｇ／１０ｍｉｎに調整したものを使用することを要旨としている。

　この発明によれば、発泡が十分行われ、かつ、発泡のしすぎとならない優れた耐火性能を持った発泡形耐火塗料が得られる。

　以下に、この発明の構成要素および関連技術について説明する。
　一般的に、合成樹脂を用いた発泡形耐火塗料は、加熱により塗料のバインダーである合成樹脂が軟化し、続いて発泡剤、炭化層形成材、難燃剤などの発泡断熱層を形成する構成材料の分解・発泡が起こるようにしていた。

　この発明の発泡形耐火塗料に使用される合成樹脂は、ＪＩＳ　Ｋ　７２１０に基づいた溶融流動速度（Ｍｅｌｔ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅ：ＭＦＲ値）の値は、試験加重２．１６ｋｇ、試験温度１２０℃の条件下で５〜１２０ｇ／１０ｍｉｎでなければならない。この試験は、温度を一定にしたダイ（Ｌ：Ｄ＝３．８）に溶融した合成樹脂ポリマーを通し、１０分間の流出物のグラム数を測定して得られるものである。

　合成樹脂は、常温時において塗膜の付着性、耐候性を与える役目をする。ＭＦＲ値が５未満の場合、加熱による樹脂の軟化が不十分で、発泡剤、難燃剤の分解により発生したガスを抑え込んでしまい、十分な発泡断熱層が形成されない。また、ＭＦＲ値が１２０を越える場合は樹脂が軟化しすぎて、発生したガスが塗膜を突き破ってしまい、発泡層が形成されないか、発泡のしすぎによって発泡断熱層の脱落が生じてしまう。

　この発明に使用される合成樹脂は、ＭＦＲ値が５〜１２０ｇ／１０ｍｉｎであればどのような種類のものも使用できる。例としてメラミン樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などがある。これらの樹脂は単独にて用いても良く、あるいは共重合したものにして、またこれらを混合して用いることもできる。さらに、これらの樹脂の形態として、有機溶媒に溶解させたもの、あるいはエマルションとして水に分散させたものも利用できる。合成樹脂に可塑剤（例、トリクロロフォスフェート、テキサノール等）、低融点樹脂、又はオリゴマーを加え、ＭＦＲ値を上記の範囲内に制御することも可能である。

　合成樹脂の耐火塗料中における配合量は、固形分換算において塗料中の重量割合が、５〜４５重量％のうちから選択され、好ましくは１０〜２５重量％の範囲にあるのが良い。

　加熱により分解・発泡し、発泡断熱層を形成する構成材料の分解温度は１５０〜３５０℃以下の範囲内にあるのが好ましい。分解温度が１５０℃未満の場合、合成樹脂が十分に軟化する前に分解ガスが発生してしまい、発泡断熱層が形成されない。また、３５０℃以上では合成樹脂が軟化しすぎて、発生する分解ガスをとらえることが出来ずに発泡層が形成されないか、発泡のしすぎによって発泡断熱層が脱落してしまう。更に、合成樹脂の融点粘度が低すぎる場合は、塗膜のダレにつながることもある。

　加熱により分解・発泡し、発泡断熱層を形成する構成材料の例として、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ポリペンタエリスリトール、トリエチレングリコール、ソルビトール、レゾルシノール、グリセリン、トリメチロールメタン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレングリコールなどの多価アルコール、澱粉、カゼインなどの炭水化物、ジシアンジアミド、アゾジカルボンアミド、ヘキサメトキシメチルメラミンを例とするその誘導体、尿素、ブチルメラミンおよびトリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ウレア、ジメチルウレア、グアニルウレアフォスフェート、アミノグアニルウレア、尿素ホルムアルデヒド、アミノ酢酸、グアニジンなどの含窒素化合物、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ポリリン酸メラミンなどのリン酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ金属の水酸化物および、これらをマイクロカプセル化したものが使用できる。このうち、分解温度のバランスからペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ポリリン酸アンモニウム、メラミンの組み合わせを使うのが望ましい。

　この発明の発泡形耐火塗料には膨張性黒鉛を添加することも可能である。膨張性黒鉛を加えることにより、より薄膜で耐火性能の高い塗料が得られる。

　この発明の発泡形耐火塗料には上述の主成分の他に、従来より耐火塗料に配合される下記の成分が、この発明の効果を損なわない範囲内において添加される。その成分としては、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、アルミナ、シリカ、無機繊維、ロックウールなどの充填材、ハロゲン系、リン系、三酸化アンチモン系などの難燃剤、および消泡剤、分散剤、湿潤剤などの界面活性剤、造膜助剤、防凍剤などの溶剤、着色顔料、体質顔料、金属石鹸、安定剤、粘度・粘性調整のための増粘剤、防腐剤、防黴剤など、通常の塗料に使用される成分がある。

　この発明の発泡形耐火塗料は刷毛、スプレーなど通常の塗料の塗装方法により、塗装することができるほか、コテ、ローラーなどによる施工も可能である。

　この発明の発泡形耐火塗料は、鉄骨だけでなく、アルミニウム、亜鉛鉄板及び石綿セメント板などを対象とする下地に使用される。また、木材、合板、紙、繊維などの可燃性物質の準不燃化もしくは難燃化にも有用である。それ以外には電線ケーブルの被覆にも有効である。

　プライマー処理（例、鉄骨の場合は防錆塗料など）による下塗りを施した上に発泡形耐火塗料を施工することも可能である。この発明の発泡形耐火塗料を塗装した後、外観や耐久性の向上を目的として中塗り、上塗り塗装をすることも可能である。

　下記表１に、実施例及び比較例の配合を示し、この発明の耐火塗料を説明する。
　ただし、これらの実施例はこの発明を説明するためのものであり、限定するためのものではない。表中、合成樹脂の配合量は固形分重量を表している。合成樹脂４では、可塑剤を加えてＭＦＲ値を１０２としている。ＭＦＲ値の測定条件は、試験加重２．１６ｋｇ、試験温度１２０℃である。

　試験方法
　ブラスト処理した３００ｍｍ×３００ｍｍ×厚み９ｍｍのＳＳ４００鋼板に実施例あるいは比較例の配合による発泡形耐火塗料をスプレーで２ｍｍ厚に塗装し、２１日間養生して試験体の作製をした。耐火塗料を塗装するに当たっては、それぞれの塗料について溶媒にて希釈するようにし、粘度３０〜３５ｄＰａ・ｓ入るように調整した。この試験体をＪＩＳ　Ａ　１３０４の標準加熱曲線に従って加熱試験を行い、Ｋ熱電対によって鋼板の裏面温度を測定した。

　評価は、鋼材の裏面温度が５００℃に達した時間（分）と加熱終了後の試験体の外観を観察することによって行った。
　試験体の外観観察については、発泡層のひび割れの有無、発泡層の脱落を目視確認した。
　発泡層のひび割れは、全くひび割れのないもの…○、ひび割れが発生し、ひび割れの幅が１ｍｍ未満の物…△、ひび割れの幅が１ｍｍ以上のもの…×
　発泡層の脱落は、全く脱落がないもの…○、全体の２０％未満が脱落しているもの…△、全体の２０％以上が脱落しているもの…×
　以上のように表す。

　結果

　　　　　　※発泡層が脱落したため、測定不能。

Claims (2)

1. バインダーとして合成樹脂を含有する発泡形耐火塗料において、
   　配合される合成樹脂のＪＩＳ　Ｋ　７２１０に基づいた溶融流動速度（Ｍｅｌｔ　Ｆｌｏｗ　Ｒａｔｅ：ＭＦＲ値）の値が、試験加重２．１６ｋｇ、試験温度１２０℃の条件下において５〜１２０ｇ／１０ｍｉｎにあるものを使用し、
   　塗料の構成材料が１５０〜３５０℃の範囲で分解し、発泡する成分を含むことを特徴とする発泡形耐火塗料。
2. 合成樹脂エマルションをバインダーとする発泡形耐火塗料において、
   　その合成樹脂エマルションに可塑剤を加え、その合成樹脂の溶融流動速度（ＭＦＲ）の値が、ＪＩＳ　Ｋ７２１０に基づき試験加重２．１６ｋｇ、試験温度１２０℃の条件下で、５〜１２０ｇ／１０ｍｉｎに調整したものを使用することを特徴とする発泡形耐火塗料。