JP6883652B2 - 熱膨張性発泡体の安定化のための界面活性剤 - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２０１６年１１月１０日に出願された先の米国仮出願第62/420,013号の利益を主張し、この出願の開示は本明細書においてその全体が参照として援用される。

発明の分野
本発明は一般的に、熱膨張性（intumescent）コーティング組成物、より具体的には、非イオン性界面活性剤を配合した水性熱膨張性コーティング組成物に関係する。

発明の背景
熱膨張性コーティング組成物は、フィルム厚さが比較的薄いコーティングという方式で、金属、木材、および他の材料などの基材に塗布することができる。火、熱または炎への曝露により、熱膨張性コーティングは厚さの点でかなり膨張して、発泡した炭素質チャーの絶縁層を生成する。すなわち、加熱により、熱膨張性コーティングは気体を放出し、分解して、炭素質チャーを形成し、次いで、放出された気体によりこれが膨張して発泡体になる。この熱的に安定した、発泡した、多気泡残留物は「熱膨張性チャー」と呼ばれ、加熱の速度を減少させ、したがって、基材が深刻な不具合温度に到達するまでの時間を延長することによって、下にある基材を保護する絶縁層として作用する。

例えば、建設業界で一般的に使用される基材である構造用鋼材は、その温度が５００℃を上回った場合、例えば、火災などにおいて、その耐荷重能力の約４０パーセントを失う。これは、鋼材の高い熱伝導率、低い比熱、ならびに降伏強度および弾性率の急速な低下に主に起因する。約８００℃に加熱された場合、鋼材の負荷容量はその正常値の約１０パーセントまでさらに低減する。したがって、火災事象において、鋼材を絶縁し、加熱速度を遅らせる熱膨張性チャーを形成する熱膨張性コーティングでコーティングされた構造用鋼材は、改善された火災耐性を有する構造体および建築物を提供し、構造的崩壊を防ぐか、または少なくとも遅らせることができる。

改善された防火性能および／または断熱特徴を有する熱膨張性チャーを生成する熱膨張性コーティング組成物を提供し、したがって、コーティングされた基材がその深刻な不具合温度に到達するまでの時間をさらに延ばすことが望ましい。

概要
本発明は、フィルム形成樹脂と、酸源と、９〜２０の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する非イオン性界面活性剤とを含む水性熱膨張性コーティング組成物を提供する。

本発明はまた、フィルム形成樹脂と、酸源と、１０〜５０重量パーセントのシロキサン、３０〜９０重量パーセントのアルキレンオキシド、および５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を含む非イオン性シリコーン界面活性剤とを含む水性熱膨張性コーティング組成物であって、重量パーセントがコーティング組成物中の非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである、水性熱膨張性コーティング組成物を提供する。

本発明はまた水性熱膨張性コーティング組成物でコーティングされた基材、および水性熱膨張性コーティング組成物から堆積されたコーティングの防火性能を、９〜２０のＨＬＢを有する非イオン性界面活性剤の添加により改善するための方法を提供する。

詳細な説明
本発明者らは、熱膨張性コーティング組成物に非イオン性界面活性剤を包含することが、非イオン性界面活性剤を含まない同じコーティングと比べて、コーティングの防火性能を改善することを見出した。「防火性能」とは、本明細書で使用される場合、従来の絶縁体として作動する熱膨張性チャーが、それをコーティングされた基材上に熱の作用により形成され、コーティングされた構造体が火災事象の熱および／または炎により不具合を起こすまでの時間を増加させることに関係する。したがって、熱膨張性コーティングの防火性能の改善は、コーティングされた構造体が火災事象の熱および／または炎により不具合を起こすまでの時間の増加をもたらすことができる。これは、熱膨張性チャーにおける発泡体の安定性、完全性、および機械的強度（例えば、チャーの接着性、チャーのクラッキング、チャーのスランピング、チャーの密度、エアポケットのサイズおよび／または均一性、チャー膨張比）の改善により生じ得る。

本明細書全体にわたりおよび添付の特許請求の範囲において、別に具体的に述べられていない限り、単数の使用は複数を含み、複数は単数を包含する。例えば、「１つの」フィルム形成樹脂、「１つの」酸源、「１つの」気体源、「１つの」非イオン性界面活性剤、「１つの」水性担体、および「１つの」炭素源について本明細書で言及がなされたとしても、本明細書に記載されているこれらの構成成分のいずれかおよび／または他のいずれかの構成成分のうちの１つまたは複数を使用することができる。

単語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および単語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のいくつかの形態は、本明細書および特許請求の範囲で使用される場合、本発明を限定して、任意の変化形または追加を排除することはない。さらに、本発明が「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語で記載されていたとしても、本明細書で詳述された方法、材料、およびコーティング組成物はまた「から本質的になる」または「からなる」と記載することもできる。例えば、本発明のある特定の態様は、フィルム形成樹脂、酸源、気体源、および非イオン性界面活性剤を含む混合物を形成することにより得られる水性熱膨張性コーティング組成物という用語で記載されているが、その一方でフィルム形成樹脂、酸源、気体源、および非イオン性界面活性剤「から本質的になる」または「からなる」混合物もまた本発明の範囲内である。この文脈において、「から本質的になる」または「からなる」は、任意の追加の構成成分が、本発明の熱膨張性コーティングの熱膨張性特性に実質的に影響を与えることはなく、および／または非イオン性界面活性剤を含まないコーティング組成物対する本発明の熱膨張性コーティングの熱膨張性特性の改善の全体的パーセンテージもしくは範囲に実質的に影響を与えることはないことを意味する。

さらに、別に具体的に述べられていない限り、「または」の使用は「および／または」を意味する。本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、プレポリマー、オリゴマーおよびホモポリマーとコポリマーの両方を指し、接頭語「ポリ」は２つまたはそれよりも多くを指す。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」などのような用語は、これらに限定されないが、これらを含むことを意味する。範囲が与えられている場合、それらの範囲の任意の端点および／またはそれらの範囲内の数は、本発明の範囲と組み合わせることができる。

本明細書で使用される場合、「上に（ｏｎ）」、「上に／上方に塗布された（ａｐｐｌｉｅｄ ｏｎ／ｏｖｅｒ）」、「上に／上方に形成された（ｆｏｒｍｅｄ ｏｎ／ｏｖｅｒ）」、「上に／上方に堆積された（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｏｎ／ｏｖｅｒ）」、「重ねる（ｏｖｅｒｌａｙ）」および「上に／上方に提供される（ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｏｎ／ｏｖｅｒ）」という用語は、表面上に形成される、重ねる、堆積される、または提供されることを意味するが、必ずしも表面と接触していなくてもよい。例えば、基材「上方に形成された」コーティング層は、形成されたコーティング層と基材との間に位置する同じまたは異なる組成物の１つまたは複数の他のコーティング層の存在を除外することはない。

「硬化する」、「硬化された」という用語または類似の用語は、硬化されたまたは硬化性組成物、例えば、「硬化組成物」または「硬化コーティング」という一部の特定の記載などと関連して使用される場合、コーティングを形成するフィルム形成樹脂または「結合剤」構成成分の少なくとも一部分が重合および／もしくは架橋されるか、または乾燥させて硬くなった（ｈａｒｄｅｎｅｄ）フィルムを形成することを意味する。硬くなったフィルムを形成するための硬化または乾燥の反応は周囲条件下で行うことができる。「周囲条件」とは、温度、湿気または気圧を調節していない周辺の条件を意味する。普通、周辺温度は、６０〜９０°Ｆ（１５．６〜３２．２℃）の範囲、例えば、典型的な室温、７２°Ｆ（２２．２℃）である。一旦硬化または乾燥すると、フィルム形成樹脂は、溶媒および中程度の熱（１００℃未満の温度）への曝露の際に安定している。

さらに、任意の作業実施例以外で、または別に示されていない限り、例えば、明細書および特許請求の範囲で使用した成分の量を表現するすべての数は、すべての事例において、「約」という用語で修飾されているものと理解されたい。したがって、特にそれとは反対の指示がない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲で明記された数値的パラメーターは、本発明により得られることになる所望の特性に応じて変動し得る近似値である。少なくとも、かつ特許請求の範囲への均等論の適用を限定しようとする試みとしてではなく、各数値的パラメーターは少なくとも、報告された有効数字の数を考慮しておよび通常の四捨五入の技法を適用することによって解釈されるべきである。

本発明の広範な範囲を明記している数値的範囲およびパラメーターは近似値であるが、具体例で明記された数値はできるだけ正確に報告されている。しかし、いずれの数値も本来、これらのそれぞれの試験測定において見出される標準的ばらつきから必然的に生じるある特定の誤差を含有する。

他に指摘されていない限り、分子量は、ｇ／ｍｏｌの単位を用いて、ポリスチレン標準物質と比べて、ゲル浸透クロマトグラフィーで決定される重量平均分子量として報告される。

本発明は、フィルム形成樹脂、酸源、および非イオン性界面活性剤を含む水性熱膨張性コーティング組成物を提供する。水性熱膨張性コーティング組成物から堆積された硬化コーティングは、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５、例えば、４５〜６５、または５０〜７５、または５５〜７５などのチャー膨張比を有することができる。そのコーティングから形成される熱膨張性チャーは、界面活性剤を含まない同じコーティングと比較した場合、チャーのクラッキングにおいて２０パーセントの減少を有することができる。コーティングを２２℃で１週間、これに続いて４０℃で１週間乾燥させた後、ＥＮ１３３８１−８に従い試験した、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上の１０００μｍコーティングに対して、熱膨張性チャーは、５０分間より長い、６２０℃までの時間を提供することができる。

非イオン性界面活性剤は、９〜２０、例えば、１２〜１９などの親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有することができる。非イオン性界面活性剤は非イオン性シリコーン界面活性剤であってよい。非イオン性界面活性剤は１０〜５０重量パーセントのシロキサン、３０〜９０重量パーセントのアルキレンオキシド、例えば、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドなど、５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌの重量平均分子量を含む非イオン性シリコーン界面活性剤であってよく、この重量パーセントは非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである。非イオン性界面活性剤は非イオン性フルオロ界面活性剤、例えば、フルオロエトキシレートなどであってよい。

ある特定の任意選択の構成成分、例えば、水性溶媒、炭素源、気体源、無機核形成剤および／または無機充填剤、顔料、レオロジー改変剤、難燃剤、および／またはチャー補強剤が、水性熱膨張性コーティング組成物中にさらに含まれていてもよい。

水性熱膨張性コーティング組成物は、コーティング組成物の総重量に対して、５〜３０重量パーセント、例えば、１０〜２０重量パーセントなどの量で含まれていてもよいフィルム形成樹脂を含有する。

フィルム形成樹脂は固体として供給されてもよいし、または担体液体、例えば、有機溶媒または水性溶媒などで供給されてもよい。したがって、フィルム形成樹脂は水性もしくは水系樹脂、または溶媒性樹脂であってよい。溶媒性樹脂は本発明において可能ではあるが、水性熱膨張性コーティングに寄与するフィルム形成樹脂由来の溶媒の総量は、本発明の非イオン性界面活性剤の不安定化の原因となるような量より少なく保つことが望ましいこともある。この量は、フィルム形成樹脂が供給される溶媒（複数可）に依存し得る。水性または水系樹脂は本質的にまたは完全に有機溶媒を含まなくてよい。

ある材料を「本質的に含まない」とは、組成物が、所与の材料の微量または偶発的な量のみを有し、その材料が組成物の特性、例えば、硬化特性または熱膨張性特性などに影響を与えるほど十分な量で存在しないことを意味するとみなすことができる。言い換えると、これらの材料は、組成物に必要不可欠でなく、したがって組成物はこれらの材料を任意の感知できるほどの量で含まない。これらが存在する場合、その量は通常、組成物の総重量、または総容量に基づき、それぞれ０．１重量または容量パーセント未満である。ある材料を「完全に含まない」とは、組成物が所与の材料の測定可能な量を有さないことを意味するとみなすことができる。

フィルム形成樹脂は以下を含むポリマー性粒子の水分散液であってよい：（メタ）アクリル（(meth)acrylics）、ビニル、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリラクチド、ポリエーテル、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリアミド、塩素化ポリオレフィン、ポリ尿素、エポキシ、およびこれらの混合物またはコポリマー。ラテックスポリマーは中程度のコストで容易に合成され、適切なクラスのポリマー粒子の水分散液を提供する。ラテックスポリマーは通常、１種または複数種のオレフィン化合物（例えば、モノマーなど）を使用して連鎖成長重合を介して調製される。ラテックスポリマーを調製するために使用することができるオレフィン化合物の非限定的例として、エチレン、ブタジエン、プロペン、ブテン、イソ−ブテン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸ヒドロキシブチル、メタクリル酸グリシジル、４−ヒドロキシブチルアクリレートグリシジルエーテル、アクリルアミド、メチルアクリルアミド、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、メタクリル酸アリル、アセトアセチルメタクリル酸エチル（ＡＡＥＭ）、ジアセトンアクリルアミド、ジメチルアミノメタクリレート、ジメチルアミノメタクリレート、Ｎ−ヒドロキシ（メタ）アクリルアミド、ビニルエーテルマレエート、ＶＥＲＳＡＴＩＣ（商標）酸のビニルエステル（ＶＥＲＳＡＴＩＣ酸は約５〜約１０個の炭素原子を含有する高度に分岐した構造体の合成飽和モノカルボン酸である）、およびこれらの混合物が挙げられる。

特に適切なフィルム形成樹脂として、酢酸ビニルベースの樹脂、例えば、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル−エチレンのコポリマー、ネオデカン酸などのカルボン酸の酢酸ビニル−ビニルエステルのコポリマー、またはこれらの組合せが挙げられる。

熱膨張性コーティング組成物は、１１０℃より上の温度で、ポリイソシアネート、ポリカルボン酸、およびフルフリルアルコールのモノマー混合物を加熱することで形成されるフェノールホルムアルデヒドプレポリマー、またはポリイミドを本質的に含まなくてもよい。さらに、熱膨張性コーティング組成物は、フルフリルアルコールで形成されるフェノールホルムアルデヒドプレポリマーまたはポリイミドを完全に含まなくてもよい。

熱膨張性コーティング組成物はまた、フィルム形成樹脂、酸源、または非イオン性界面活性剤と共に供給される任意の溶媒とは別個の水性溶媒を含有してもよい。水性溶媒は主成分として水を含む。水性溶媒は、熱膨張性コーティング中に、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、５〜４０重量パーセント、例えば、１０〜３０重量パーセント、またはさらに１０〜２５重量パーセントで含まれていてもよい。

熱膨張性コーティング組成物は非イオン性界面活性剤を含有する。上記に示されている通り、本発明の非イオン性界面活性剤は、本発明のコーティング組成物から堆積されたコーティングが、高熱、例えば、火災事象などへの曝露の際に形成される熱膨張性チャーを安定化することが判明している。この安定化は、非イオン性界面活性剤を含まない同じコーティングと比べて、コーティング組成物に対するチャーの密度の増加、チャー膨張比の減少、チャー発泡体の弾性の増加、機械的強度および絶縁効率の改善、ならびに／またはより長い貯蔵寿命として観察することができる。

本発明の非イオン性界面活性剤は、コーティング組成物中に発泡体を生成せず、熱膨張性チャーの生成中（すなわち、堆積および乾燥させた非発泡コーティングが高温および／または炎への曝露の際に、例えば、火災事象中などの際）に形成される発泡体の熱膨張性特性を高めるように作用するだけであることに注目されたい。したがって、本発明のフィルム形成樹脂は、例えば、ポリウレタンなどの液体状態にある時点で発泡し得るポリマーから選択することができる一方で、本発明のフィルム形成樹脂およびコーティング組成物は、液体もしくは非硬化状態で、または周囲条件下での硬化もしくは乾燥により発泡しない。むしろ、本発明者らは、本発明の非イオン性界面活性剤を熱膨張性コーティング組成物に包含することによって、コーティング組成物が乾燥または硬化され、次いで、高温および／または炎への曝露の後に形成される発泡体が改善することを見出した。

例えば、本発明の非イオン性界面活性剤を含むコーティング組成物から堆積された硬化コーティングは、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５、例えば、４５〜６５、または５０〜７５、または５５〜７５などのチャー膨張比を有することが判明した。一般的に、本発明のコーティングにより形成される熱膨張性チャーの発泡体は非イオン性界面活性剤を含まない同じコーティングから形成される発泡体よりも高密度であり得る。本発明の発泡したチャーの個々の気泡（ｃｅｌｌ）に対する典型的サイズは１／２５インチ未満（１ミリメートル未満）であってよい。

炭素質チャーが完全に発泡した後、界面活性剤を含まない同じコーティングから形成されたチャーと比べて、チャーのクラッキングの減少として観察される発泡体の弾性の増加、およびチャー膨張比の減少による、上で示された気泡密度の増加のいずれかまたは両方により、チャーはより安定し得る。例えば、コーティングをＥＮ−１３６３−１に従い加熱された場合、結果として生じた熱膨張性チャーは、１〜５のスケール（５が最良である）で目視検査により等級分けすることができる。本発明の熱膨張性コーティングは、チャーの密度、チャーの接着性、チャーのスランピングおよび／またはチャーのクラッキングにおいて、非イオン性界面活性剤を含まない同じコーティングから形成されるチャーに対して少なくとも１ポイント（例えば、５対４、または４対３）、または少なくとも２０パーセント（１／５）の改善を示す。

本発明の非イオン性界面活性剤は、本発明のコーティング組成物から堆積されたコーティングの高温および／または炎への曝露の際に形成される熱膨張性チャーの機械的強度および絶縁効率を改善することができる。絶縁効率の改善は、界面活性剤を含まない同じコーティングと比較して、より長い耐火時間（すなわち、６２０℃になるまでの時間）により観察することができる。すなわち、ＥＮ−１３６３−１に従い加熱された場合、本発明の非イオン性界面活性剤を含有する熱膨張性コーティングでコーティングされた基材に対する６２０℃になるまでの時間は、非イオン性界面活性剤を含まない同じコーティングでコーティングされた基材よりも、例えば、少なくとも５パーセント、またはさらに少なくとも１０パーセント改善され得る。例えば、熱膨張性チャーは、コーティングを２２℃で１週間、これに続いて４０℃で１週間乾燥させた後、ＥＮ１３３８１−８に従い試験した、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上の１０００μｍコーティングに対して、５０分間より長い、６２０℃になるまでの時間を提供することができる。

非イオン性界面活性剤を含むコーティングに対して観察された防火性能におけるこの組合せの改善は、界面活性剤を含まない同じコーティングと比較して、このコーティング組成物に対するＨｐ／Ａ範囲の拡大をもたらし得る。すなわち、例えば、鋼桁などの建築材料のセクション上のコーティングの厚さは、断面外周（Ｈｐ）と断面積（Ａ）との比、つまりＨｐ／Ａ範囲に依存し得る。本発明の熱膨張性コーティング組成物は、基材が深刻な不具合温度に到達するまでの時間を延長することができ、したがって、十分なまたは本発明の非イオン性界面活性剤を含まないコーティングと同程度の火災からの保護を達成するより薄い乾燥フィルム厚さ（ＤＦＴ）の充填を基材上に提供することができる。さらに、同じＤＦＴに塗布した場合、本発明のコーティングは、界面活性剤を含まない同じコーティングと比較して、この範囲上でこれらが十分なまたは同程度の火災からの保護をもたらすＨｐ／Ａ範囲を拡大することができる。

非イオン性界面活性剤の親水性および疎水性含有量を定量するための１つの尺度がＨＬＢ（親水性−親油性バランス）である。本発明のコーティングに含まれる非イオン性界面活性剤は、９またはそれよりも大きな、例えば、９〜２０、または１２〜１９などのＨＬＢを有することができる。本明細書で報告されたようなＨＬＢは、W.C. Griffin, J. Soc. Cosm. Chem.、１９５４年（５巻）、２４９〜２５６頁による刊行物で定義され、０〜２０のスケールで結果が得られる以下の数式１に示されている方法に従い計算される：
ＨＬＢ＝２０×［Ｍ_Ｈ／Ｍ］ 数式１
（式中、Ｍ_Ｈは分子の親水性部分の分子量であり、Ｍは分子の総分子量である）。Ｇｒｉｆｆｉｎ法に従い計算したＨＬＢ値０は完全に親油性／疎水性である分子に相当し、値２０は完全に親水性／疎油性である分子に相当する。

低いＨＬＢは、油中で高い溶解度を有する非イオン性界面活性剤を示す。高いＨＬＢ値は水または他の極性溶媒中で高い溶解度を有する非イオン性界面活性剤を示す。本発明の非イオン性界面活性剤は、水性組成物中での溶解度を提供するＨＬＢ値、例えば、９またはそれよりも大きなＨＬＢ、例えば、９〜２０、または１２〜１９などを有し得る。

本発明の非イオン性界面活性剤は９またはそれよりも大きなＨＬＢ、例えば、９〜２０、または１２〜１９などのＨＬＢを有する非イオン性シリコーン界面活性剤であってよい。

本発明の非イオン性界面活性剤は、１０〜５０重量パーセント、例えば、１０〜３０重量パーセントなどのシロキサンを含む非イオン性シリコーン界面活性剤であってよく、このパーセント重量は非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである。さらに、本発明の非イオン性ケイ素界面活性剤は、３０〜９０重量パーセント、例えば、５０〜７５重量パーセントのアルキレンオキシド、例えば、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドなど、を含んでいてもよく、この重量パーセントはシリコーン界面活性剤の総重量に対してである。本発明の非イオン性ケイ素界面活性剤は、５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌ、例えば、２，０００〜８，０００ｇ／ｍｏｌなどの重量平均分子量を有し得る。

例示的な非イオン性界面活性剤として、シリコーン界面活性剤、例えば、シリコーンポリエーテルコポリマー（例えば、グラフトまたはブロックスタイルの加水分解により安定したシリコーンポリエーテル）などが挙げられる。熱膨張性コーティング組成物中の界面活性剤およびフィルム形成樹脂の重量に対してである場合、シリコーン界面活性剤は一般的に、組成物中に２〜１０重量パーセント、例えば、４〜８重量パーセントで含まれる。

熱膨張性コーティング組成物の総重量に対してである場合、シリコーン界面活性剤は一般的に、熱膨張性コーティング組成物中に、０．３〜３重量パーセント、例えば、０．５〜２重量パーセント、０．５〜１．８重量パーセント、またはさらに０．５〜１．５重量パーセントで含まれる。３重量パーセントより多くのシリコーン界面活性剤（コーティング組成物の総重量に対してである）を含む組成物は、３パーセントまたはそれ未満のシリコーン界面活性剤を含む同じコーティングと比較して、防火性能の減少、例えば、熱膨張性チャーの基材上へのスランピングの増加および接着性の減少などを実証し得る。

例示的な非イオン性シリコーン界面活性剤は、式：

（式中、ｙおよびｚは一緒になって、非イオン性シリコーン界面活性剤が、合計１０〜５０重量パーセントのシロキサン、例えば、１０〜３０重量パーセントのシロキサンなどを含むように選択され、ｘは４〜１８であり、ｎは１〜６、例えば、２〜４、または３などであり、ｘおよびｙは一緒になって、非イオン性シリコーン界面活性剤が、合計３０〜９０重量パーセント、例えば、５０〜７５重量パーセントのアルキレンオキシド、例えば、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドなどを含むように選択され、この重量パーセントは非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである）を有することができる。エンドキャップＲはメチル、ヒドロキシル、またはアルコキシ基を含んでもよく、ヒドロキシル基が特に適切である。さらに、例示的な非イオン性シリコーン界面活性剤に対する適切な重量平均分子量は、５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌ、例えば、２，０００〜８，０００ｇ／ｍｏｌなどであってよい。

別の例示的な非イオン性界面活性剤として、非イオン性フルオロ界面活性剤が挙げられ、これは一般的に、熱膨張性コーティング組成物中に、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、０．０５〜０．４重量パーセント、例えば、０．０５〜０．２重量パーセントで含まれる。

例示的な非イオン性フルオロ界面活性剤として、ポリエチレングリコールポリマー、ポリプロピレングリコールポリマー、およびそのコポリマーを含有するフルオロ界面活性剤が挙げられる。一部の実施形態では、非イオン性フルオロ界面活性剤はポリオキシエチレンフルオロアルキルエーテル、またはポリオキシエチレンフルオロアルキルフェニルエーテルを含む。例示的な非イオン性フルオロ界面活性剤としてフルオロエトキシレートも挙げられる。例えば、非イオン性フルオロ界面活性剤として、式：
Ｆ（ＣＦ_２）_ａ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｂ−Ｈ
を有するフルオロアルキルポリエトキシル化界面活性剤を挙げることができる。上記式において、ａが１０未満であり、ｂが１〜１６の範囲であることができるように、ａおよびｂは整数である。このようなフルオロ界面活性剤の市販品の例として、例えば、少なくともＣａｐｓｔｏｎｅ（登録商標）ＦＳ−３１が挙げられる。

フルオロエトキシレート界面活性剤に対して、ＨＬＢは、０〜２０のスケールで結果が得られる数式２に従い計算され得る：
ＨＬＢ＝２０×［（Ｍ_{エトキシレート}×Ｎ）／Ｍ］ 数式２
（式中、Ｍ_{エトキシレート}はエトキシレート基の分子量であり、Ｎは分子上のエトキシレート基の数であり、Ｍは分子の総分子量である）。

通常１００℃〜２００℃の間の熱の影響下で、熱膨張性コーティングのフィルム形成樹脂およびある特定の他の構成成分は融解して、流動を開始し得る。温度が増加するにつれて（＞２００℃）、酸源は、普通、分解によって、コーティング中の他の構成物質と反応する可能性のあるおびただしい量の酸を生成する。酸源がポリホスフェートである場合、例えば、多価アルコールなどの炭素源と反応してポリリン酸エステルを形成する可能性があるポリリン酸が放出される。これらのエステルの分解は炭素化合物の形成をもたらし、この炭素化合物が、生成された気体、例えば、発泡剤により放出される、または酸源とフィルム形成樹脂との間の反応により放出される気体と一緒になって、炭素発泡体またはチャーを生じる。

熱膨張性コーティング組成物は酸源を含有し、この酸源の例として、フィテート誘導体、ポリリン酸アンモニウム、メラミンホスフェート、硫酸マグネシウム、五ホウ酸アンモニウム、ホウ酸亜鉛、ホウ酸、およびスルホン酸の塩が挙げられる。酸源は通常、熱膨張性コーティング中に、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、５〜４０重量パーセント、例えば、１０〜３５重量パーセント、または２０〜３０重量パーセントで含まれる。

多くの場合、「ＡＰＰ」と略記されるポリリン酸アンモニウムが酸源として特に適切である。なぜなら、ポリリン酸アンモニウムは高いリン含有量を有し、以下に記載されている任意選択の炭素および気体源の分解温度未満の温度で、しかも熱膨張性組成物の処理に使用している常温より上の温度でリン酸を生じるからである。ポリリン酸アンモニウムはＰ−Ｏ−Ｐ連結を有するポリマー性ホスフェートであり、このＰ−Ｏ−Ｐ連結は、式：Ｈ_{ｎ−ｍ＋２}（ＮＨ_４）_ｍＰ_ｎＯ_３ｍ＋１（式中、ｎの平均値は少なくとも約１０であり、ｍの平均値はｎ＋２までの数であり、ｍ／ｎ比は約０．７〜約１．２の範囲である）で表すことができる。任意の特定の化合物に対するｎおよびｍの値は正の整数であるが、ポリリン酸アンモニウムを構成する化合物の混合物に対するｎおよびｍの平均値はそれぞれ個々に正の整数または整数ではない正の数であってよい。本発明の熱膨張性コーティング組成物中の特に有用なポリリン酸アンモニウムはｎ＞１０００の値を有するものが挙げられる。

熱膨張性コーティング組成物は一般的に、熱への曝露により気体を放出することが可能な化合物、または化合物の群を含有する（「気体源」）。通常、酸素、窒素、二酸化炭素、二酸化硫黄、アンモニア気体、またはこれらの混合物であるこれらの気体は、炭素質チャーを発泡する発泡剤として作用する。気体は、熱膨張性コーティングのある特定の構成成分の反応、例えば、熱への曝露による酸源とフィルム形成樹脂との間の反応などにより形成することができる。したがって、ブローイングまたは気体生成は、酸源が分解して（＞２００℃）酸を形成する温度で開始されてもよく、この酸がフィルム形成樹脂と反応し得る。

代わりに、または加えて、気体源は、別個の構成成分としてコーティング組成物に加えられてもよい。適切な気体源は、２００℃より上、例えば、２００〜４００℃の範囲で、分解して、または活性化されて、気体を形成する（例えば、酸素、窒素、二酸化炭素、二酸化硫黄、および／またはアンモニア気体）化合物を含む。適切な気体源として、硬化によりポリマーまたはコポリマーを形成することができ、これらの高温で破壊されて気体を放出するポリマー材料、および／またはある特定のモノマー材料またはこれらの混合物が挙げられる。気体源として使用することができる例示的なポリマー材料として、熱重量分析（ＴＧＡ）で判定した場合、２００℃〜３５０℃の温度で分解するポリラクチドが挙げられる。さらに例示的なポリマー材料として、少なくともポリスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテル、および／またはポリエステルが挙げられる。

他の適切な気体源として、窒素含有化合物、例えば、メラミン、メラミン塩、メラミン誘導体、尿素、ジシアンジアミド、グアニジン、およびシアヌレートなどが挙げられる。特定の追加の例として、グリシン、メラミンホスフェート、メラミンボレート、メラミンホルムアルデヒド、メラミンシアヌレート、トリス−（ヒドロキシエチル）イソシアヌレート（ＴＨＥＩＣ）、または塩素化パラフィンが挙げられる。気体源は、熱膨張性コーティング組成物の別個の構成成分として含まれる場合、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、３〜２０重量パーセント、例えば、３〜１５重量パーセント、またはさらに８〜１２重量パーセント含まれていてもよい。

熱膨張性コーティング組成物は、液体炭素源、固体炭素源、またはこれらの組合せであってよい炭素源を含有することができる。炭素源は、フィルム形成樹脂および／または気体源として使用される任意のポリマー材料により提供されてもよい。これらの材料は、火災事象などにおける熱への曝露の際に、酸源と反応して、熱膨張性チャーを形成することができる。追加の炭素源を加えて、炭素質チャーの形成を促進することができる。例示的な追加の炭素源として、有機ポリヒドロキシ−官能化合物、例えば、固体の炭素源ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、およびトリペンタエリトリトールなどが挙げられる。デンプン、糖、ポリオールのオリゴマー、グリセリン、および膨張可能なグラファイトは他の例示的な追加の炭素源である。追加の炭素源は、使用する場合、熱膨張性コーティング組成物中に、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、０．１〜２０重量パーセント、例えば、３〜１５重量パーセント、またはさらに８〜１２重量パーセント含まれていてもよい。

無機「核形成」剤は、熱膨張性チャーを形成するための部位を提供し、火災中の熱膨張性チャーの熱耐性特性および安定性を改善するので、これらもまた本発明の熱膨張性コーティング組成物に含まれていてもよい。したがって、本発明の熱膨張性コーティング組成物は核形成剤を含有してもよく、これらの例として、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、シリカ、シリケート、重金属酸化物、例えば、酸化セリウム、酸化ランタンおよび酸化ジルコニウムなど、カルシウムカーボナイト（calcium carbonite）、カーボンブラック、タルカム、珪灰石、雲母状酸化鉄、チャイナクレー、雲母およびベントナイト粘土が挙げられる。二酸化チタンなどの核形成剤はまた、コーティングに不透明さを提供することができる。核形成剤は使用する場合、熱膨張性コーティング中に、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、３〜２０重量パーセント、例えば、３〜１５重量パーセント、またはさらに８〜１２重量パーセントで含まれていてもよい。

チャー形成を補助し、チャーを強化し、チャーの分解を防ぐ、さらなる添加剤（例えば、チャー強化剤）が熱膨張性成分の一部として任意選択で含まれていてもよい。このような添加剤として、例えば、ホウ酸亜鉛、スズ酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛、ガラスフレーク、ガラス球、ポリマー球、繊維（セラミック、ミネラル、ガラス／シリカベースの）、水酸化アルミニウム、酸化アンチモン、ホウ素ホスフェート、ヒュームドシリカなどの固体が挙げられる。特に適切な繊維として、長さが１００〜５０００ミクロン、例えば、長さが１００〜１０００ミクロン、または長さがさらに１００〜５００ミクロンの工業用鉱物繊維が挙げられる。このような添加剤は、熱膨張性コーティング中に、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、１〜５重量パーセント含まれていてもよい。これらの成分は通常、チャーが、「飛散性」にまたは大きくなりすぎず、安定したままであるように、チャー膨張比を減少させることによって、チャーを安定化させるために加えられる。本発明のコーティング組成物に非イオン性界面活性剤を包含することにより、これらの他の安定化剤に対する必要性がなくなることがあり、または減少することもある。

さらに、レオロジー改変剤、例えば、チキソトロープなどが熱膨張性コーティング組成物に含まれていてもよい。適切なチキソトロピック添加剤として、有機修飾の無機粘土、例えば、ベントナイト粘土、ヘクトライト粘土またはアタパルジャイト粘土など、ヒマシ油およびヒマシ油誘導体に基づく有機ワックスチキソトロープ、ならびにヒュームドシリカなどが挙げられる。

熱膨張性コーティング中の熱膨張性成分の分散を改善または促進するため、湿潤化／分散添加剤を組み込むことが望ましいこともある。このような添加剤は、普通、液体形態であり、溶媒を含有して供給されてもよいし、または無溶媒であってもよい。湿潤化／分散添加剤は、これらのより低いＨＬＢ値（例えば、ＨＬＢ＜９）により本発明の非イオン性界面活性剤から分化される。さらに、このような添加剤は通常、シリコーンではなく、イオン性の性質であり、カルボキシレートの塩として供給される。

本発明の熱膨張性組成物は、難燃剤および／またはチャー増大剤としてハロゲン化したポリマー性樹脂をさらに含み得る。特に適切な難燃剤として塩素化パラフィンが挙げられ、この塩素化パラフィンは、組成物中に、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、０．１〜１５重量パーセント、例えば、２〜１０重量パーセントで含まれていてもよい。

本発明は、本明細書に記載されているような熱膨張性コーティング組成物で少なくとも部分的にコーティングされた基材にさらに関する。これらの組成物が塗布され得る基材として、剛性の金属基材、例えば、第一鉄金属、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、および他の金属または合金などが挙げられる。本発明の実施に有用な例示的な第一鉄金属基材として、鉄、鋼材、およびこれらの合金が挙げられる。

火災からの保護を必要とする鋼材のセクションは通常、熱膨張性コーティングの塗布前にブラストクリーニングして、長期の大気への曝露または火災の状況下のいずれかでの熱膨張性コーティングの早期不具合をもたらし得るミルスケール堆積物および他の堆積物を除去する。特に熱膨張性コーティングの塗布に遅れがあった場合のブラストクリーニングした表面の劣化を防ぐために、プライマーコーティングを塗布するのが通常の慣行である。熱膨張性コーティングがその場で塗布される場合、これが行われることが多い。

適切なプライマーの例は、エポキシ、修飾エポキシ（例えば、ポリビニルブチラールで修飾）、ポリウレタン、アクリル、ビニルおよび塩素化ゴムをベースとするコーティングである。プライマーの厚さは、１５ミクロン〜２５０ミクロンの範囲、例えば、２５ミクロン〜１００ミクロンなどの範囲であってよい。

トップコートは、本発明の硬化した熱膨張性コーティングに、特に曝露された鋼鉄製品に色を付与するために塗布され得る。トップコートは熱膨張性コーティング組成物の耐久性を高めることができる。透明シーラーもまた適切であり得る。適切なトップコートの例は、エポキシ、ポリウレタン、アルキド、アクリル、ビニルまたは塩素化ゴムをベースとするコーティングである。トップコートの厚さは、１５ミクロンから２５０ミクロンまで、例えば、２５ミクロンから７５ミクロンなどまで変動させることができる。ユーザーの必要性に応じて、過剰な厚さは熱膨張性反応を阻害し得る。

上記に記載されている特徴および例のそれぞれ、ならびにこれらの組合せは、本発明に包含されると考えられてもよい。したがって本発明は、以下の非限定的態様に関する：

（１）フィルム形成樹脂と、９〜２０の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する非イオン性界面活性剤と、酸源とを含む水性熱膨張性コーティング組成物。

（２）非イオン性界面活性剤が１２〜１９のＨＬＢを有する、態様１に記載のコーティング組成物。

（３）非イオン性界面活性剤が、コーティング組成物の総重量に対して、０．３〜３重量パーセント、例えば、０．５〜２重量パーセントで含まれるシリコーン界面活性剤を含む、態様１または２のいずれかに記載のコーティング組成物。

（４）非イオン性界面活性剤が、１０〜５０重量パーセントのシロキサン、３０〜９０重量パーセントのアルキレンオキシド、例えば、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドなど、ならびに５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を含むシリコーン界面活性剤を含み、この重量パーセントがシリコーン界面活性剤の総重量に対してである、態様１から３のいずれかに記載のコーティング組成物。

（５）非イオン性界面活性剤が、式：

（式中、Ｒはメチル基、ヒドロキシル基、またはアルコキシ基であり、ｚおよびｙは一緒になって、非イオン性シリコーン界面活性剤が１０〜３０重量パーセントのシロキサンを含むように選択され、ｘは４〜１８であり、ｎは１〜６、例えば、２〜４、または３などであり、ｘおよびｙは一緒になって、非イオン性シリコーン界面活性剤が５０〜７５重量パーセントのアルキレンオキシド、例えば、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドなどを含むように選択され、この重量パーセントが非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである）を含むシリコーン界面活性剤を含む、態様１から４のいずれかに記載のコーティング組成物。

（６）５〜３０重量パーセントのフィルム形成樹脂と、０．５〜２重量パーセントの非イオン性シリコーン界面活性剤と、５〜４０重量パーセントの酸源と、１０〜３０重量パーセントの水性溶媒とを含み、この重量パーセントがコーティング組成物の総重量に対してである、態様１から５のいずれかに記載のコーティング組成物。

（７）非イオン性界面活性剤が、コーティング組成物の総重量に対して、０．０５〜０．４重量パーセント、例えば、０．０５〜０．２重量パーセントで含まれるフルオロエトキシレート界面活性剤を含む、態様１または２のいずれかに記載のコーティング組成物。

（８）５〜３０重量パーセントのフィルム形成樹脂と、０．０５〜０．２重量パーセントの非イオン性フルオロエトキシレート界面活性剤と、５〜４０重量パーセントの酸源と、１０〜３０重量パーセントの水性溶媒とを含み、この重量パーセントがコーティング組成物の総重量に対してである、態様１、２、または７のいずれかに記載のコーティング組成物。

（９）フィルム形成樹脂が、ビニルスチレンアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、脂環式樹脂、またはこれらの組合せの水性エマルジョンを含む、態様１から８のいずれかに記載のコーティング組成物。

（１０）フィルム形成樹脂が酢酸ビニルベースの樹脂を含む、態様１から８のいずれかに記載のコーティング組成物。

（１１）酸源が、ポリヒドロキシ化合物のリン酸エステル、リン酸アンモニウムまたはリン酸アミンから選択される、態様１から１０のいずれかに記載のコーティング組成物。

（１２）酸源がポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）を含む、態様１から１１のいずれかに記載のコーティング組成物。

（１３）気体源をさらに含み、この気体源が、コーティング組成物中に、コーティング組成物の総重量に対して、３〜２０重量パーセント含まれていてもよい、態様１から１２のいずれかに記載のコーティング組成物。

（１４）気体源が、２００℃より上、例えば、２００℃〜４００℃で分解して気体を形成するポリマー材料または窒素含有材料を含む、態様１３に記載のコーティング組成物。

（１５）気体源がメラミンを含む、態様１３または１４に記載のコーティング組成物。

（１６）気体源が、ポリラクチド、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリエステル、またはこれらの混合物から選択されるポリマー材料を含む、態様１３または１４に記載のコーティング組成物。

（１７）フィルム形成樹脂とは異なる炭素源をさらに含む、態様１から１６のいずれかに記載のコーティング組成物。

（１８）炭素源が、組成物中に、熱膨張性コーティング組成物の総重量に対して、０．１〜２０重量パーセントの量で含まれていてもよい、態様１７に記載のコーティング組成物。

（１９）炭素源がペンタエリトリトールを含む、態様１７または１８に記載のコーティング組成物。

（２０）コーティング組成物が、フルフリルアルコールで形成されるフェノールホルムアルデヒドプレポリマーまたはポリイミドを本質的に含まない、態様１から１９のいずれかに記載のコーティング組成物。

（２１）核形成剤をさらに含む、態様１から２０のいずれかに記載のコーティング組成物。

（２２）レオロジー改変剤をさらに含む、態様１から２１のいずれかに記載のコーティング組成物。

（２３）無機充填剤をさらに含む、態様１から２２のいずれかに記載のコーティング組成物。

（２４）難燃剤をさらに含む、態様１から２３のいずれかに記載のコーティング組成物。

（２５）コーティング組成物から堆積された硬化コーティングが、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５、例えば、４５〜６５、または５０〜７５、または５５〜７５などのチャー膨張比を有する熱膨張性チャーを形成する、態様１から２４のいずれかに記載のコーティング組成物。

（２６）コーティングを２２℃で１週間、これに続いて４０℃で１週間乾燥させた後、ＥＮ１３３８１−８に従い試験した、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上の１０００μｍコーティングに対して、コーティング組成物から堆積された硬化コーティングが、５０分間より長い６２０℃になるまでの時間を提供する、態様１から２４のいずれかに記載のコーティング組成物。

（２７）コーティング組成物から堆積された硬化コーティングが、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、非イオン性界面活性剤を含まないコーティングと比べて、チャーのクラッキングの２０％の改善（減少）を示す、態様１から２４のいずれかに記載のコーティング組成物。

（２８）態様１から２７のいずれかに記載の水性熱膨張性コーティング組成物で少なくとも部分的にコーティングされた基材。

（２９）熱膨張性コーティングの防火性能を改善するための方法であって、０．５〜２重量パーセントの、９〜２０のＨＬＢを有する非イオン性ケイ素界面活性剤を、水性熱膨張性コーティング組成物に加えることを含み、この重量パーセントがコーティング組成物の総重量に対してであり、非イオン性ケイ素界面活性剤が、態様４または５のいずれかのように定義される、方法。

（３０）非イオン性シリコーン界面活性剤が１２〜１９のＨＬＢを有する、態様２９に記載の方法。

（３１）熱膨張性コーティングの防火性能を改善するための方法であって、０．０５〜０．２重量パーセントの、９〜２０のＨＬＢを有する非イオン性フルオロエトキシレート界面活性剤を、水性熱膨張性コーティング組成物に加えることを含み、この重量パーセントがコーティング組成物の総重量に対してである、方法。

（３２）非イオン性フルオロエトキシレート界面活性剤が、１２〜１９のＨＬＢを有する、態様３１に記載の方法。

（３３）態様２９から３２のいずれかに記載の方法で形成されたコーティングでコーティングされた基材。

以下の実施例は本発明を例示することを意図し、決して本発明を限定するものと解釈されるべきではない。構成成分のパーセンテージは他に指摘されていない限り、重量によるものである。

（実施例Ａ）

熱膨張性コーティング配合物は、頑丈なステンレス鋼分散インペラーを備えたＤｉｓｐｅｒｍａｔ型溶解機を用いて調製した。水および液体添加剤を粉砕ビヒクルとして使用して、顔料用に水性ペイントを調製した。この顔料を低い周速でゆっくりと加えて、温度＜２５℃を維持した。すべての顔料を加えた後、３５℃に高速混合することによって均質な分散液を得た。次いで、樹脂エマルジョンおよび界面活性剤、ならびに任意のレオロジー改変剤を低い周速で加え、５分間ホモジナイズした。本発明の配合物（コーティング２〜５）および比較配合物（コーティング１）を表１に列挙する。

（実施例Ｂ）

表１に列挙されたペイントは、塗布前、２０℃で２４時間貯蔵した。ペイントを、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱上に、２つの５００マイクロメートル乾燥フィルム厚さのコーティングとして塗布した。第１のコーティングは、第２のコーティングの塗布前に、２０℃で４８時間乾燥させた。２．０ｍｍノズルを有し、２〜３バールで作動する、ＳａｔａＪｅｔ １０００Ｂエアアシストペイント噴霧器を使用して、ペイントを噴霧した。試料を周囲条件で１週間、これに続いて４０℃で１週間乾燥させた。ペイントの最終フィルム厚さを火災試験前に測定し、ＥＮ１３３８１−８に従い火災試験を実施した。鋼材温度が６５０℃に到達した時点で、火災試験を停止した。Ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ ４５６を使用して、各コーティングの最終フィルム厚さを測定した。

表１に列挙された配合物に対する性能特徴が表２に提供されている。その表面上方に均等に拡散した８点の鋼桁上で、チャーの増加する容量を測定することにより、チャー膨張比を決定した。チャーのクラッキングおよびチャーのスランピングを目視により検査した。チャーを鋼材から除去し、切断して、接着性、密度およびエアポケットのサイズを評価した。すべての物理的特性（密度、クラッキング、スランピング、および接着性）は、１が最低であり、５が最良である１〜５のスケールで評定した。

チャーの密度、チャーのクラッキング、チャーのスランピング、およびチャーの接着性の改善により判定される、改善された防火性能が、本発明の非イオン性界面活性剤を含むコーティング組成物から堆積された硬化コーティングに対して得られた。例えば、チャーのクラッキングは少なくとも２０パーセント減少し（表２：本発明の実施例２〜５は５の値を示すのに対して、比較実施例１は３の値を示す）、チャーの密度は少なくとも２０パーセント改善された（表２：本発明の実施例２、３、および４は４または５の値を示すのに対して、比較実施例１は３の値を示す）。

最良の防火性能は、６２０℃になるまでの時間の増加により測定した場合、４０〜７５、例えば、表２において本発明のコーティングに対して観察されたような５５〜７５、またはさらに６０〜７０などの範囲のチャー膨張比を有するコーティングに対して観察された。すなわち、本発明のコーティングから堆積された硬化コーティングは、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５、例えば、４５〜６５、または５５〜７５、またはさらに６０〜７０などのチャー膨張比を有する。コーティング５に対する耐火時間は、コーティング１（比較実施例）に対する耐火時間よりも良いと認められる一方で、より高いチャー膨張比（７４）もまた、他の本発明の実施例（コーティング２〜４）より低いチャーの密度およびチャーの接着性を伴う。

以下の実施形態および実施は例示であり、本発明の様々な態様は具体的に記載されている文脈を超えた適応性を有し得ることが認識されるだろう。さらに、これらの実施形態および実施は、これらが変動し得ることから、記載されている特定の構成成分、方法論、またはプロトコールに限定されないものとすることを理解されたい。明細書に使用されている用語は特定のバージョンまたは実施形態を例示する目的のためのみのものであり、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される本開示のこれらの範囲を限定することを意図しない。
本発明の好ましい実施形態によれば、例えば、以下が提供される。
（項１）
フィルム形成樹脂と、
９〜２０の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する非イオン性界面活性剤と、
酸源と
を含む水性熱膨張性コーティング組成物であって、
前記コーティング組成物から堆積された硬化コーティングが、１フットのＩ形状のＷ６×
１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５のチャー膨張比
を有する、水性熱膨張性コーティング組成物。
（項２）
前記チャー膨張比が５５〜７５である、上記項１に記載のコーティング組成物。
（項３）
前記非イオン性界面活性剤が１２〜１９のＨＬＢを有する、上記項１に記載のコーティン
グ組成物。
（項４）
前記非イオン性界面活性剤が、前記コーティング組成物の総重量に対して、０．２〜２重
量パーセントで含まれるシリコーン界面活性剤を含む、上記項１に記載のコーティング組
成物。
（項５）
前記シリコーン界面活性剤が、１０〜５０重量パーセントのシロキサン、３０〜９０重量
パーセントのアルキレンオキシド、および５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を含
み、前記重量パーセントが前記シリコーン界面活性剤の総重量に対してである、上記項４
に記載のコーティング組成物。
（項６）
前記非イオン性界面活性剤が、前記コーティング組成物の総重量に対して、０．０５〜０
．４重量パーセントで含まれるフルオロエトキシレート界面活性剤を含む、上記項１に記
載のコーティング組成物。
（項７）
前記フィルム形成樹脂が、ビニルスチレンアクリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、脂環式樹
脂、またはこれらの組合せの水性エマルジョンを含む、上記項１に記載のコーティング組
成物。
（項８）
炭素源をさらに含む、上記項１に記載のコーティング組成物。
（項９）
気体源をさらに含み、前記気体源が、２００℃〜４００℃の温度範囲で分解して気体を形
成するポリマー材料または窒素含有材料を含む、上記項１に記載のコーティング組成物。
（項１０）
前記気体源が、ポリラクチド、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリエ
ステル、またはこれらの組合せを含む、上記項９に記載のコーティング組成物。
（項１１）
５〜３０重量パーセントの前記フィルム形成樹脂と、
０．０５〜２重量パーセントの前記非イオン性界面活性剤と、
５〜４０重量パーセントの前記酸源と、
３〜２０重量パーセントの気体源と、
０．１〜２０重量パーセントの炭素源と、
１０〜３０重量パーセントの水性溶媒と
を含み、
前記重量パーセントが前記コーティング組成物の総重量に対してである、
上記項１に記載のコーティング組成物。
（項１２）
上記項１に記載の熱膨張性コーティング組成物で少なくとも部分的にコーティングされた
基材。
（項１３）
フィルム形成樹脂と、
酸源と、
１０〜５０重量パーセントのシロキサン、３０〜９０重量パーセントのアルキレンオキシ
ド、および５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を含む非イオン性シリコーン界面活
性剤と
を含む水性熱膨張性コーティング組成物であって、
前記重量パーセントが前記非イオン性界面活性剤の総重量に対してであり、
前記コーティング組成物から堆積された硬化コーティングが、１フットのＩ形状のＷ６×
１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５のチャー膨張比
を有する、水性熱膨張性コーティング組成物。
（項１４）
前記非イオン性シリコーン界面活性剤が、式：

（式中、Ｒはメチル基、ヒドロキシル基、またはアルコキシ基であり、ｚは、前記非イオ
ン性シリコーン界面活性剤が１０〜３０重量パーセントのシロキサンを含むように選択さ
れ、ｎは１〜６であり、ｘは４〜１８であり、前記非イオン性シリコーン界面活性剤が５
０〜７５重量パーセントのアルキレンオキシドを含むように選択され、前記重量パーセン
トが前記非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである）を含む、上記項１３
に記載のコーティング組成物。
（項１５）
前記チャー膨張比が５５〜７５である、上記項１３に記載のコーティング組成物。
（項１６）
前記非イオン性ケイ素界面活性剤が、前記コーティング組成物の総重量に対して、０．２
〜２重量パーセントで含まれる、上記項１３に記載のコーティング組成物。
（項１７）
炭素源および水性溶媒をさらに含む、上記項１３に記載のコーティング組成物。
（項１８）
気体源をさらに含み、前記気体源が、２００℃〜４００℃の温度範囲で分解して気体を形
成するポリマー材料または窒素含有材料を含む、上記項１３に記載のコーティング組成物
。
（項１９）
前記非イオン性シリコーン界面活性剤が９〜２０のＨＬＢを有する、上記項１３に記載の
コーティング組成物。
（項２０）
上記項１３に記載の熱膨張性コーティング組成物で少なくとも部分的にコーティングされ
た基材。
（項２１）
熱膨張性コーティングの防火性能を改善するための方法であって、
０．２〜２重量パーセントの、９〜２０のＨＬＢを有する非イオン性ケイ素界面活性剤を
、水性熱膨張性コーティング組成物に加えることを含み、前記重量パーセントが前記コー
ティング組成物の総重量に対してであり、
前記非イオン性ケイ素界面活性剤が、１０〜５０重量パーセントのシロキサン、３０〜９
０重量パーセントのアルキレンオキシド、および５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌの分子
量を含み、前記重量パーセントが前記非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対して
であり、
前記コーティング組成物から堆積された硬化コーティングが、１フットのＩ形状のＷ６×
１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５のチャー膨張比
を有する、方法。
（項２２）
前記非イオン性シリコーン界面活性剤が、式：

（式中、Ｒはメチル基、ヒドロキシル基、またはアルコキシ基であり、ｚは、前記非イオ
ン性シリコーン界面活性剤が１０〜３０重量パーセントのシロキサンを含むように選択さ
れ、ｎは１〜６であり、ｘは４〜１８であり、前記非イオン性シリコーン界面活性剤が５
０〜７５重量パーセントのアルキレンオキシドを含むように選択され、前記重量パーセン
トが前記非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである）を含む、上記項２１
に記載の方法。
（項２３）
前記非イオン性シリコーン界面活性剤が１２〜１９のＨＬＢを有する、上記項２１に記載
の方法。

Claims (14)

1. ポリ酢酸ビニル樹脂、ビニルスチレンアクリル樹脂、またはこれらの組合せの水性エマルジョンを含むフィルム形成樹脂と、
   １２〜１９の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する非イオン性シリコーン界面活性剤と、
   ポリリン酸アンモニウムを含む酸源と
   を含む水性熱膨張性コーティング組成物であって、
   前記コーティング組成物から堆積された硬化コーティングが、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５のチャー膨張比を有する、水性熱膨張性コーティング組成物。
2. 前記チャー膨張比が５５〜７５である、請求項１に記載のコーティング組成物。
3. 前記非イオン性シリコーン界面活性剤が、前記コーティング組成物の総重量に対して、０．２〜２重量パーセントで含まれる、請求項１に記載のコーティング組成物。
4. 前記チャー膨張比が５５〜７５であり、そしてここで、前記非イオン性シリコーン界面活性剤が、前記コーティング組成物の総重量に対して、０．２〜２重量パーセントで含まれる、請求項１に記載のコーティング組成物。
5. 前記非イオン性シリコーン界面活性剤が、１０〜５０重量パーセントのシロキサン、３０〜９０重量パーセントのアルキレンオキシド、および５００〜１２，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を含み、前記重量パーセントが前記シリコーン界面活性剤の総重量に対してである、請求項１に記載のコーティング組成物。
6. 炭素源をさらに含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
7. 気体源をさらに含み、前記気体源が、２００℃〜４００℃の温度範囲で分解して気体を形成するポリマー材料または窒素含有材料を含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
8. 前記気体源が、ポリラクチド、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテル、ポリエステル、またはこれらの組合せを含む、請求項７に記載のコーティング組成物。
9. ５〜３０重量パーセントの前記フィルム形成樹脂と、
   ０．０５〜２重量パーセントの前記非イオン性シリコーン界面活性剤と、
   ５〜４０重量パーセントの前記酸源と、
   ３〜２０重量パーセントの気体源と、
   ０．１〜２０重量パーセントの炭素源と、
   １０〜３０重量パーセントの水性溶媒と
   を含み、
   前記重量パーセントが前記コーティング組成物の総重量に対してである、
   請求項１に記載のコーティング組成物。
10. 請求項１に記載の熱膨張性コーティング組成物で少なくとも部分的にコーティングされた基材。
11. 前記非イオン性シリコーン界面活性剤が、式：
    

    

    
    （式中、Ｒはメチル基、ヒドロキシル基、またはアルコキシ基であり、ｙおよびｚは一緒になって、前記非イオン性シリコーン界面活性剤が１０〜３０重量パーセントのシロキサンを含むように選択され、ｎは１〜６であり、ｘは４〜１８であり、ｘおよびｙは一緒になって前記非イオン性シリコーン界面活性剤が５０〜７５重量パーセントのアルキレンオキシドを含むように選択され、前記重量パーセントが前記非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである）を含む、請求項５に記載のコーティング組成物。
12. 請求項１に記載の熱膨張性コーティング組成物で少なくとも部分的にコーティングされた基材。
13. 熱膨張性コーティングの防火性能を改善するための方法であって、
    ０．２〜２重量パーセントの、１２〜１９のＨＬＢを有する非イオン性シリコーン界面活性剤を、請求項１に記載の水性熱膨張性コーティング組成物に加えることを含み、前記重量パーセントが前記コーティング組成物の総重量に対してであり、
    前記コーティング組成物から堆積された硬化コーティングが、１フットのＩ形状のＷ６×１６軟鋼柱基材上でＥＮ１３６３−１に従い加熱された場合、４０〜７５のチャー膨張比を有する、方法。
14. 前記非イオン性シリコーン界面活性剤が、式：
    

    

    
    （式中、Ｒはメチル基、ヒドロキシル基、またはアルコキシ基であり、ｙおよびｚは一緒になって、前記非イオン性シリコーン界面活性剤が１０〜３０重量パーセントのシロキサンを含むように選択され、ｎは１〜６であり、ｘは４〜１８であり、ｘおよびｙは一緒になって前記非イオン性シリコーン界面活性剤が５０〜７５重量パーセントのアルキレンオキシドを含むように選択され、前記重量パーセントが前記非イオン性シリコーン界面活性剤の総重量に対してである）を含む、請求項１３に記載の方法。