JP7426645B2

JP7426645B2 - 被覆基材及びその製造方法

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Publication number: JP7426645B2
Application number: JP2019200759A
Authority: JP
Inventors: 敬太郎杉田; 奈央子中島; 拡高橋; 肇岡本; 完長谷川; 正人山本; 健史井原; 尚広竹市; 智世伯耆原; 貴明真下; 恭子西脇; 俊昭景山; 雄介櫻井
Original assignee: Takenaka Corp; Nagase and Co Ltd
Current assignee: Takenaka Corp; Nagase and Co Ltd
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2024-02-02
Anticipated expiration: 2039-11-05
Also published as: JP2021074891A

Description

本発明は、被覆基材及びその製造方法に関する。

従来より、基材に防火性能を付与すべく、基材の表面にアルカリ金属珪酸塩水溶液を塗布してアルカリ金属珪酸塩層を形成することが知られている。

特開２００５－３６３５５号公報

しかしながら、従来の方法では、形成されたアルカリ金属珪酸塩層の耐水性が十分ではない。耐水性を向上させるために、アルカリ金属珪酸塩層上にウレタン樹脂等からなるコート層を設けることが考えられるが、耐水性が十分ではない。さらに、アルカリ金属珪酸塩層上に設けられたコート層には、剥離しにくいことが求められる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、耐水性に優れ、剥離が起こりにくい被覆基材、及び、その製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る被覆基材は、基材、上記基材上に設けられたアルカリ金属珪酸塩層、及び、上記金属珪酸塩層上に設けられたアクリルウレタン樹脂を含むトップ層を備える。

本発明によれば、トップ層がアクリルウレタン樹脂を含むため、耐水性に優れ、剥離が起こりにくい被覆基材を提供することができる。この理由は明らかではないが、アクリルウレタン樹脂の柔軟性の高さ及びアルカリ金属珪酸塩層との接着性の高さが、剥離を抑制していると考えられる。

また、上記アルカリ金属珪酸塩層が珪酸ナトリウムを含んでいてもよい。

また、上記アルカリ金属珪酸塩層が上記珪酸ナトリウムを含む場合、上記アルカリ金属珪酸塩層が、さらに珪酸リチウムを含んでいてもよい。

また、上記アルカリ金属珪酸塩層が上記珪酸ナトリウム及び上記珪酸リチウムを含む場合、上記アルカリ金属珪酸塩層に含まれる上記珪酸ナトリウムの質量に対する、上記アルカリ金属珪酸塩層に含まれる上記珪酸リチウムの質量比が０．０１～１．５であってよい。

本発明に係る被覆基材の製造方法は、基材の表面にアルカリ金属珪酸塩層を形成する工程と、上記アルカリ金属珪酸塩層上にアクリルポリオール及びポリイソシアネートを含む組成物を塗布し、硬化させることでトップ層を形成するトップ層形成工程と、を備える。

上記トップ層形成工程において、上記トップ層形成用組成物の塗布及び硬化を２回以上繰り返すことによりトップ層を形成してもよい。

本発明によれば、耐水性に優れ、剥離が起こりにくい被覆基材、及び、その製造方法が提供される。

図１の（ａ）～（ｃ）は、本発明の実施形態に係る被覆基材の模式断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る被覆基材の第１の製造方法の模式断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る被覆基材の第２の製造方法の模式断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る被覆基材の第３の製造方法の模式断面図である。

（被覆基材）
図面を参照して本発明の実施形態に係る被覆基材について説明する。

図１の（ａ）～（ｃ）に示すように、本実施形態に係る被覆基材１００は、基材１０、基材１０の表面上に設けられたプライマー層２０、プライマー層２０上に設けられたアルカリ金属珪酸塩層３０、及び、アルカリ金属珪酸塩層３０上に設けられたアクリルウレタン樹脂を含むトップ層４０を備える。

［基材］
基材１０は、可燃性基材であってもよく、不燃性基材であってもよい。可燃性基材としては、可燃性材料から形成されるものであれば特に限定はない。可燃性基材の例は、木材製材品、丸太、合板、ＬＶＬ（ＬａｍｉｎａｔｅｄＶｅｎｅｅｒＬｕｍｂｅｒ）、集成材、ＣＬＴ（ＣｒｏｓｓＬａｍｉｎａｔｅｄＴｉｍｂｅｒ）、構造用パネル（配向性ストランドボード（ＯＳＢ））、パーティクルボード、ファイバーボード等の木質材料である。

可燃性基材の他の例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、アクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリウレタン、天然ゴム、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭ、ふっ素樹脂、ポリエステル、メラミン、ポリアミド等の樹脂材料であり、これらはバルク、発泡体、その他の形態とすることができる。

不燃性基材の例は、コンクリート、モルタル、セメント、しっくい、石、金属、ガラス、及びセラミック等である。

基材１０の厚みに特に制限はない。例えば、３μｍ～３．５ｍとすることができる。

［プライマー層］
プライマー層２０は、基材１０とアルカリ金属珪酸塩層３０との密着性を向上させる層であるが、必須ではない。プライマー層２０は、変性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル系樹脂などの接着性樹脂であることができる。プライマー層２０として、シリカ、アルミナ等の無機系材料を使用することも可能である。

プライマー層２０の厚みに限定はないが、透明性を高める観点から１５０μｍ以下（塗布量５００ｇ／ｍ^２以下相当）、より好ましくは９０μｍ以下（塗布量３００ｇ／ｍ^２以下相当）とすることが好適であり、密着性向上効果、目止め効果を得る観点から１５μｍ以上（塗布量５０ｇ／ｍ^２以上相当）とすることが好適であり、３０μｍ以上（塗布量１００ｇ／ｍ^２以上相当）とすることがより好適である。

［アルカリ金属珪酸塩層］
アルカリ金属珪酸塩層３０は、Ｍ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２（アルカリ金属珪酸塩）を主成分とする。ここで、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ、又は、これらのうちの任意の組合せである。ｎは、Ｍ_２Ｏのモル数に対するＳｉＯ_２のモル数を示すモル比であり、Ｎａの場合には２．０～３．８、Ｌｉの場合には、３．５～７．５、Ｋの場合には１．８～３．７とすることができる。また、ｎは、Ｎａの場合には好ましくは２．０～３．３であることができる。

アルカリ金属珪酸塩層３０におけるＭ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２の濃度は３０質量％を超え、４０質量％以上、５０質量％以上であることができる。

なかでも、アルカリ金属珪酸塩は、ＭがＮａを含む、すなわち、珪酸ナトリウムを含むことが好適である。

全アルカリ金属珪酸塩に占める珪酸ナトリウムの質量割合は、成膜性の向上及び防火性能の付与の観点から、４０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましく、６０質量％以上であることが更に好ましい。

アルカリ金属珪酸塩は、耐水性を一層向上させる観点から、珪酸ナトリウムに加えて、珪酸リチウムを含むことが好ましい。

アルカリ金属珪酸塩が珪酸リチウムを含む場合、珪酸ナトリウムの質量に対する、珪酸リチウムの質量の質量比は、光沢を高め耐水性を向上させる観点から、０．０１～１．５であることが好ましく、０．２～１．４であることがより好ましく、０．３～１．２であることが更に好ましい。

アルカリ金属珪酸塩層３０は、アルカリ金属珪酸塩以外に、リン酸塩、ホウ酸塩などを含んでもよい。

アルカリ金属珪酸塩層３０の厚みは、防火性能付与の観点から、３０μｍ以上、好ましくは９０μｍ以上、より好ましくは１５０μｍ以上とすることができる。厚みは、透明性及び施工性の観点から９００μｍ以下、好ましくは６００μｍ以下、より好ましくは４５０μｍ以下とすることができる。

アルカリ金属珪酸塩層３０の単位面積あたりのアルカリ金属珪酸塩の重量は、防火性能付与の観点から、乾燥重量５０ｇ／ｍ^２以上（水溶液塗布量１００ｇ／ｍ^２以上に相当）、好ましくは乾燥重量１５０ｇ／ｍ^２以上（水溶液塗布量３００ｇ／ｍ^２以上に相当）、より好ましくは乾燥重量２５０ｇ／ｍ^２以上（水溶液塗布量５００ｇ／ｍ^２以上に相当）とすることができる。重量は、透明性及び施工性の観点から乾燥重量１５００ｇ／ｍ^２以下（水溶液塗布量３０００ｇ／ｍ^２以下に相当）、好ましくは乾燥重量１０００ｇ／ｍ^２以下（水溶液塗布量２０００ｇ／ｍ^２以下に相当）、より好ましくは乾燥重量７５０ｇ／ｍ^２以下（水溶液塗布量１５００ｇ／ｍ^２以下に相当）とすることができる。

［繊維］
アルカリ金属珪酸塩層３０は、繊維を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。金属珪酸塩層３０が繊維を含むことにより、アルカリ金属珪酸塩層３０の亀裂発生が抑制され、また、基材１０からのアルカリ金属珪酸塩層３０の剥離・脱落が抑制され、さらにはアルカリ金属珪酸塩層３０の厚みの保持につながることで、防火性能が向上する。

繊維の例は、ガラス繊維；炭素繊維；アルミナ繊維、シリカ繊維等のセラミック繊維；アラミド繊維、ポリプロピレン繊維等の樹脂繊維；炭素鋼繊維、ステンレス繊維、めっき鋼繊維等の金属繊維等である。

図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、繊維は、アルカリ金属珪酸塩層３０内に分散していることができる。分散している場合の好適な繊維の径は０．００３～１ｍｍであり、好適な繊維の長さは０．１～１００ｍｍである。分散している場合の繊維の量は、０．１～２０重量％であることができる。図１の（ａ）では繊維ｆが絡み合っており、図１の（ｂ）では繊維ｆは絡み合っていない。火災時の膨張抑制による不燃性能向上の観点からは、繊維が絡み合っていることが好適である。短繊維とは５０ｍｍ以下の繊維である。短繊維の長さは、１５ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下とすることもできる。

また、繊維がシートを形成しており、当該繊維のシートがアルカリ金属珪酸塩層３０内に埋設されていることも好適である。繊維のシートの例は、織布（平織り等）、及び、不織布である。図１の（ｃ）では、アルカリ金属珪酸塩層３０内の繊維のシートの１例として、織布３５を図示している。織布３５は、縦糸３５ａ及び横糸３５ｂを有する。ガラス繊維の織布（ガラスクロス）及び不織布（ガラスマット等）は、屈折率が水ガラスと近いため、アルカリ金属珪酸塩層３０が乱反射を生じにくいという観点から、本実施形態において特に好適な繊維のシートである。

繊維のシートの厚みは、０．００３～２ｍｍとすることができる。

繊維のシートがガラス繊維の織布又は不織布の場合、繊維のシートの単位面積あたりの重量は、１～１０００ｇ／ｍ^２とすることができる。

繊維のシートは完全にアルカリ金属珪酸塩層３０内に埋め込まれていることが好適であるが、一部がアルカリ金属珪酸塩層３０から突出していることもできる。

［トップ層］
アルカリ金属珪酸塩層３０上には、アクリルウレタン樹脂を含むトップ層４０が設けられている。

アクリルウレタン樹脂は、アクリルポリオールと、ポリイソシアネートとを反応させることにより得られる。

アクリルポリオールとは、分子中に２以上の水酸基を有するアクリル樹脂である。このようなアクリル樹脂は、例えば、（メタ）アクリル酸エステルと、水酸基含有重合性不飽和モノマーとの重合により得られる。なお、（メタ）アクリルとは、メタクリル及びアクリルの両方をまとめた呼称である。

（メタ）アクリル酸エステルとしては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、ｔｅｒｔ－ブチル（メタ）アクリレート、アダマンチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸のアルキルエステルおよびシクロアルキルエステル類が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

水酸基含有重合性不飽和モノマーとしては、例えば、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、３－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、４－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、３－クロロ－２－ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル類；マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの各種の多価カルボン酸類のジヒドロキシアルキルエステル類のような、種々の不飽和結合含有ポリヒドロキシアルキルエステル類；（ポリ）エチレングリコールモノ（メタ）アクリレートや（ポリ）プロピレングリコールモノ（メタ）アクリレートなどの（ポリ）アルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート；ヒドロキシブチルビニルエーテルなどのヒドロキシアルキルビニルエーテル；アリルアルコールやメタクリルアルコールなどのアルコール類などが挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

アクリルポリオールの水酸基価は、特に制限されないが、耐水性を一層向上させる観点から、６０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であってよく、８０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であることが好ましく、１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であってもよい。

アクリルポリオールのガラス転移温度は、１０～１２０℃であってよい。ガラス転移温度は、示差走査熱量計を用いて測定することができる。

ポリイソシアネートとは、分子内に２以上のイソシアネート基を有する有機化合物である。ポリイソシアネートの例は、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）等の脂肪族ポリイソシアネート；トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）等の芳香族ポリイソシアネート；イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）等の芳香族ポリイソシアネートである。

ポリイソシアネートのＮＣＯ含有量は１０～２５ｗｔ％であることができる。

トップ層４０におけるアクリルウレタン樹脂の含有量は、トップ層４０の全量に対して、８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましい。トップ層４０におけるアクリルウレタン樹脂の含有量は、１００質量％であってもよい。

トップ層４０は、アクリルウレタン樹脂以外の材料をさらに含んでいてもよい。そのような材料としては、例えば、アクリルウレタン樹脂以外の樹脂、消泡剤、湿潤剤、分散剤、顔料、難燃剤、安定剤、可塑剤、艶消し剤及び増粘剤等が挙げられる。トップ層４０がアクリルウレタン樹脂以外の材料を含む場合、その含有量は、トップ層４０の全量に対して０～３０質量％であってよい。

トップ層４０の厚みは、特に制限されないが、防火性能の付与の観点から、１５０μｍ以下（塗布量５００ｇ／ｍ^２以下相当）、９０μｍ以下（塗布量３００ｇ／ｍ^２以下相当）とすることが好適であり、付着性及び耐水性を一層向上させる観点から、１５μｍ以上（塗布量５０ｇ／ｍ^２以上相当）、３０μｍ以上（塗布量１００ｇ／ｍ^２以上相当）とすることが好適である。

（被覆基材の製造方法）
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る被覆基材１００の製造方法について、図２を参照して説明する。

まず、図２の（ａ）に示すように、基材１０を用意する。続いて、図２の（ｂ）に示すように、基材１０の表面に公知の方法でプライマー層２０を形成する。

本実施形態では、基材１０の表面が、水平面に対して９０°傾斜している。基材１０の表面は、水平面に対して傾斜していてもよく、傾斜していなくてもよい。

続いて、図２の（ｃ）に示すように、プライマー層２０上に、アルカリ金属珪酸塩水溶液（水ガラス）を塗布してアルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａを形成する。アルカリ金属珪酸塩水溶液（水ガラス）は、上述のＭ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２の水溶液である。アルカリ金属珪酸塩水溶液の塗布量は、５０ｇ／ｍ^２以上、１５０ｇ／ｍ^２以上、２５０ｇ／ｍ^２以上とすることができ、１５００ｇ／ｍ^２以下、１０００ｇ／ｍ^２以下、７５０ｇ／ｍ^２以下とすることができる。

アルカリ金属珪酸水溶液として、ＪＩＳＫ１４０８に規定された、水ガラス１号～３号を好適に利用できる。また、水ガラス１号から３号ではｎは２．０～３．３であるが、ｎが２．０～３．８の水ガラスも好適に利用できる。

続いて、図２の（ｄ）に示すように、乾燥前のアルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａ上に、ガラスクロスなどのシート状繊維（たとえば織布３５）を貼りつける。アルカリ金属珪酸塩水溶液は高い粘度を有するので、貼りつけるだけで織布３５などの繊維のシートの基材１０の表面上への仮固定が可能である。

続いて、図２の（ｅ）に示すように、繊維のシート（たとえば織布３５）の上に、さらに、アルカリ金属珪酸塩水溶液（水ガラス）を塗布してアルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａの厚みを大きくする。２回目に塗布するアルカリ金属珪酸塩水溶液の塗布量は、５０ｇ／ｍ^２以上、１５０ｇ／ｍ^２以上、２５０ｇ／ｍ^２以上とすることができ、１５００ｇ／ｍ^２以下、１０００ｇ／ｍ^２以下、７５０ｇ／ｍ^２以下とすることができる。必要に応じて、アルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａに対する別のシート状繊維（たとえば織布３５）の貼り付け、及び、さらなるアルカリ金属珪酸塩水溶液の塗布をさらに繰り返してもよい。

アルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａの合計の塗布量は例えば、１００ｇ／ｍ^２以上、３００ｇ／ｍ^２以上、５００ｇ／ｍ^２以上とすることができ、３０００ｇ／ｍ^２以下、１０００ｇ／ｍ^２以下、１５００ｇ／ｍ^２以下とすることができる。

複数回の塗布により形成されるアルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａの合計厚みは例えば３０～９００μｍとすることができる。

その後、アルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａを乾燥させて固体状態のアルカリ金属珪酸塩層３０を得た後、アルカリ金属珪酸塩層３０上にアクリルポリオール及びポリイソシアネートを含むトップ層形成用組成物を塗布し、硬化させることでトップ層４０を形成する。硬化反応は、アクリルポリオールの水酸基とポリイソシアネートのイソシアネート基との間でウレタン結合を形成する反応である。

トップ層形成用組成物は水系組成物である、すなわち主たる（最大成分）溶媒が水であることができる。この場合、アクリルポリオールとして、水性アクリルポリオール、すなわち水溶性または水分散性アクリルポリオールと水との混合物を用い、ポリイソシアネートとして分散剤により水分散性が付与されたポリイソシアネートを用いることができる。

水性アクリルポリオールの最低造膜温度（ＭＦＴ）は、５～２０℃であってよい。

トップ層形成用組成物は、水以外の溶剤をさらに含んでいてもよい。このような溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、メトキシプロピルアセテート、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート等が挙げられる

トップ層形成用組成物におけるアクリルポリオール、ポリイソシアネート、水等の溶媒の濃度は適宜調節することができる。

トップ層形成用組成物は、アクリルウレタン樹脂以外の材料をさらに含んでいてもよい。このような材料としては、上述したものが挙げられる。トップ層形成用組成物がアクリルウレタン樹脂以外の材料を含む場合、その含有量は、トップ層形成用組成物の全量に対して、０～３０質量％であってよい。

トップ層４０は、トップ層形成用組成物の塗布及び硬化の操作を１回行うことにより形成されてもよく、トップ層形成用組成物の塗布及び硬化の操作を２回繰り返すことにより形成されてもよく、トップ層形成用組成物の塗布及び硬化の操作を３回以上繰り返すことにより形成されてもよい。剥離を一層抑制し、トップ層形成後の耐水性を一層向上させ、水への接触による外観の変化を抑制する観点から、トップ層は、トップ層形成用組成物の塗布及び硬化の操作を２回繰り返すことにより形成されることが好ましい。

トップ層形成用組成物の塗布及び硬化の操作を１回行うことによりトップ層を形成する場合、トップ層形成用組成物の塗布量は、トップ層が剥がれ落ちることを一層抑制し、トップ層形成後の耐水性を一層向上させる観点から、６０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、１００ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。トップ層形成用組成物の塗布量は、トップ層が剥がれ落ちることを一層抑制する観点から、４００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、２００ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。

トップ層形成用組成物の塗布及び硬化の操作を２回繰り返すことによりトップ層を形成する場合、１回目に塗布するトップ層形成用組成物の塗布量は、トップ層が剥がれ落ちることを一層抑制し、トップ層形成後の耐水性を一層向上させる観点から、３０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、５０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。１回目に塗布するトップ層形成用組成物の塗布量は、トップ層が剥がれ落ちることを一層抑制する観点から、２００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、１００ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。２回目に塗布するトップ層形成用組成物の塗布量は、トップ層の耐水性を一層向上させる観点から、３０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、５０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。２回目に塗布するトップ層形成用組成物の塗布量は、トップ層が剥がれ落ちることを一層抑制する観点から、２００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、１００ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。

トップ層形成用組成物の合計塗布量は、トップ層形成後の耐水性を一層向上させる観点から、６０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、１００ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましい。トップ層形成用組成物の塗布量は、トップ層が剥がれ落ちることを一層抑制する観点から、４００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、２００ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。

［第二実施形態］
本発明の第二実施形態に係る被覆基材１００の製造方法について、図３を参照して説明する。

まず、図３の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、第一実施形態に係る製造方法と同様にして、基材１０を用意し、基材１０の表面に公知の方法でプライマー層２０を形成する。

続いて、図３の（ｃ）に示すように、基材１０の表面のプライマー層２０上に、シート状の繊維（たとえば織布３５）を置き、必要に応じて仮固定する。仮固定の方法は特に限定されず、例えば、ステープル、ピン、ビス留め等による機械式固定、部分的、又は全面的に接着剤を塗布することによる固定、等とすることができる。

続いて、図３の（ｄ）に示すように、プライマー層２０上のシート状の繊維（たとえば織布３５）に、アルカリ金属珪酸塩水溶液（水ガラス）を塗布して、シート状の繊維（たとえば織布３５）を埋設した上述のアルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａを形成する。アルカリ金属珪酸塩水溶液の塗布量は１００ｇ／ｍ^２以上、３００ｇ／ｍ^２以上、５００ｇ／ｍ^２以上とすることができ、３０００ｇ／ｍ^２以下、２０００ｇ／ｍ^２以下、１５００ｇ／ｍ^２以下とすることができる。アルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａの厚みは例えば３０～９００μｍとすることができる。

その後、アルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａを乾燥させてシート状繊維（たとえば織布３５）を埋設した固体状態のアルカリ金属珪酸塩層３０を得た後、第一の実施形態に係る製造方法と同様にして、アルカリ金属珪酸塩層３０上にトップ層４０を形成する。

［第三実施形態］
続いて、図１の（ａ）又は（ｂ）の繊維が分散している被覆基材１００の製造方法について図４を参照して説明する。

まず、図４の（ａ）及び図４の（ｂ）に示すように、第一の実施形態に係る被覆基材の製造方法と同様にして、基材１０を用意し、基材１０の表面に公知の方法でプライマー層２０を形成する。次に、アルカリ金属珪酸塩水溶液内に繊維を分散させた溶液を作製する。

続いて、図４の（ｃ）に示すように、プライマー層２０上に、繊維を分散させたアルカリ金属珪酸塩水溶液（水ガラス）を塗布して分散繊維を含有するアルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａを形成する。アルカリ金属珪酸塩水溶液（水ガラス）は、上述のＭ_２Ｏ・ｎＳｉＯ_２の水溶液である。アルカリ金属珪酸塩水溶液の塗布量は、１００ｇ／ｍ^２以上、３００ｇ／ｍ^２以上、５００ｇ／ｍ^２以上とすることができ、３０００ｇ／ｍ^２以下、２０００ｇ／ｍ^２以下、１５００ｇ／ｍ^２以下とすることができる。

その後、図４の（ｄ）に示すように、繊維を分散させたアルカリ金属珪酸塩水溶液層３０ａを乾燥させてアルカリ金属珪酸塩層３０を得た後、第一の実施形態に係る製造方法と同様にしてアルカリ金属珪酸塩層３０上にトップ層４０を形成する。

被覆基材１００は、防火性能を有することができ、例えば、柱、梁、床、壁、屋根材等の建築物の構造体、天井材、内壁材、外装材、階段、建具等の建築物の仕上げ材料、その他、自動車、鉄道、船舶等の内装材料、家具の材料として利用できる。

なお、本実施形態において、一般的な難燃剤、例えばリン系、フォスファゼン系、窒素系、臭素系、無機系（水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等）の各種難燃剤を併用することを否定しない。

また、第三実施形態に係る被覆基材１００の製造方法において、上述のアルカリ金属珪酸塩水溶液が、分散された繊維を含んでいなくても実施は可能である。

（トップ層形成用組成物の調整）
［実施例１～３］
バーノックＷＥ－３０６（商品名、水性アクリルポリオール、水酸基価：１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、最低造膜温度ＭＦＴ：５０℃、Ｔｇ：５０℃、固形分：４４．０～４６．０質量％、ＤＩＣ株式会社製）１００質量部及びバーノックＤＮＷ－５０００（商品名、ポリイソシアネート、溶剤：ジエチレングリコールジメチルエーテル、固形分：７９．０～８１．０質量％、ＤＩＣ株式会社製）２５質量部を混合してトップ層形成用組成物を調製した。

［比較例１及び２］
トップ層形成用組成物としてシラノール基含自己架橋ウレタン樹脂（Ｔｇ：１１５℃、表１中、「シラノール基含有自己架橋ウレタン樹脂Ａ」と称する。）の水分散物を用いた。

［比較例３及び４］
トップ層形成用組成物としてシラノール基含自己架橋ウレタン樹脂（Ｔｇ：４０－６０℃、表１中、「シラノール基含有自己架橋ウレタン樹脂Ｂ」と称する。）の水分散物を用いた。

［比較例５及び６］
トップ層形成用組成物としてシラノール基含自己架橋ウレタン樹脂（Ｔｇ：１２０℃、表１中、「シラノール基含有自己架橋ウレタン樹脂Ｃ」と称する。）の水分散物を用いた。

［比較例７及び８］
トップ層形成用組成物としてバーサチック酸ビニルエステル－アクリル系モノマー共重合体の水分散物（酸価：１６ｍｇＫＯＨ／ｇ、ＭＦＴ：２０℃、Ｔｇ：１９℃）を用いた。

［比較例９及び１０］
自己架橋型アクリル樹脂の水分散物（酸価：１１ｍｇＫＯＨ／ｇ、ＭＦＴ：３１℃、Ｔｇ：２１℃）１００質量部及びダワノールＤＰＭ（商品名、ダウ・ケミカル日本株式会社製を１３．５質量部混合し、トップ層形成用組成物を調整した。

［比較例１１及び１２］
オルガノポリシロキサン系樹脂の水分散物（ＭＦＴ：０℃以上）１５質量部及びグリシジル基含有シリコーンオリゴマー１質量部を混合し、シリコーン樹脂を含むトップ層形成用組成物として調整した。

（アルカリ金属珪酸塩水溶液の調整）
［実施例１］
珪酸ナトリウム水溶液（水ガラス３号：ｎ＝３．１～３．３、珪酸ナトリウム濃度：３８．５～４０．０質量％）をアルカリ金属珪酸塩水溶液として用いた。

［実施例２及び３並びに比較例１～１２］
珪酸ナトリウム水溶液（水ガラス３号：ｎ＝３．１～３．３、珪酸ナトリウム濃度：３８．５～４０．０質量％）及び珪酸リチウム水溶液（商品名：リチウムシリケート４５、ＳｉＯ_２／Ｌｉ_２Ｏモル比４．５、珪酸リチウム濃度：２２．０質量％）を、珪酸ナトリウム水溶液と珪酸リチウム水溶液の質量比が珪酸ナトリウム水溶液：珪酸リチウム水溶液＝２：１となるように混合し、アルカリ金属珪酸塩水溶液を得た。

（被覆基材の製造）
［実施例１及び３並びに比較例２、４、６、８、１０及び１２］
基材としてスギ材を用意した。スギ材の水平な表面に、刷毛を用いてＤＳＶ．４１７６（商品名、バーサチック酸ビニルエステル－アクリル系モノマー共重合体の水分散物、ＶＡＮＯＲＡ社製）を塗布した。塗布量は、１３０ｇ／ｍ^２とした。次いで、スギ材を温度２３℃、湿度５０％（相対湿度）の環境下で２４時間乾燥させ、プライマー層を形成した。次いで、プライマー層が形成された表面に、シート状のガラス繊維（セントラルグラスファイバーサーフェイスマットＦＣ－３０Ｓ）を置き、その上からアルカリ金属珪酸塩水溶液を１０００ｇ／ｍ^２塗布し乾燥させ、アルカリ金属珪酸塩水溶液層を形成した。乾燥は、温度２３℃、湿度５０％（相対湿度）の環境下で２４時間行った。アルカリ金属珪酸塩水溶液層を乾燥させることで、アルカリ金属珪酸塩層（アルカリ金属珪酸塩の単位面積あたりの乾燥重量６００ｇ／ｍ^２）を形成した。その後、該アルカリ金属珪酸塩層上に、刷毛を用いてトップ層形成用組成物を塗布した。塗布量は、１００ｇ／ｍ^２とした。次いで、トップ層形成用組成物を温度２３℃、湿度５０％（相対湿度）の環境下で２４時間放置して硬化させた。その後、硬化した層の表面に、さらに刷毛を用いてトップ層形成用組成物を塗布した。塗布量は、１００ｇ／ｍ^２とした。次いで、塗布したトップ層形成用組成物を温度２３℃、湿度５０％（相対湿度）の環境下で１週間放置して硬化させることにより、トップ層を形成し、被覆基材を得た。

［実施例２並びに比較例１、３、５、７、９及び１１］
基材としてスギ材を用意し、実施例１と同様にしてプライマー層及びアルカリ金属珪酸塩層を形成した。その後、該アルカリ金属珪酸塩層上に、刷毛を用いてトップ層形成用組成物を塗布した。塗布量は、１００ｇ／ｍ^２とした。次いで、塗布したトップ層形成用組成物を温度２３℃、湿度５０％（相対湿度）の環境下で１週間放置して硬化させることにより、トップ層を形成し、被覆基材を得た。

（評価：付着性）
［実施例１～３及び比較例１～１２］
得られた被覆基材におけるトップ層が形成された面に対して、カッターナイフを用いて、１１本の平行な切れ込みを形成した。切れ込みと切れ込みとの間隔は、２ｍｍとした。上記の１１本の切れ込みに対して垂直方向に、カッターナイフを用いて、１１本の平行な切れ込みを新たに形成した。新たに形成した切れ込みと切れ込みとの間隔は、２ｍｍとした。これにより、被覆基材におけるトップ層が形成された面に、碁盤目状に１００個のマス目を形成した。次いで、１００個のマス目が形成された面に粘着テープ（ニチバン株式会社製、セロテープＬＰ－２４（登録商標））を強く圧着させた。次いで、被覆基材の表面に対して４５°の角度で粘着テープの端を一気に引き剥がした。剥離せずに残っているマス目の数、及び剥離せずに残っているマス目のうち角が欠けているマス目の有無を観察した。剥離せずに残っているマス目の数が１００個であり、且つ、角が欠けているマス目が観察されないものを合格とした。結果を表１に示した。

（評価：耐水性）
［実施例１～３及び比較例１～１２］
得られた被覆基材におけるトップ層が形成された面に対して、温度２３℃の環境下で、０．０５ｍｌの水道水を滴下し、２４時間後、水道水を滴下した箇所を乾布で拭き取り、当該箇所におけるトップ層の溶解の有無を下記の基準に従い評価した。下記の評価基準において◎、○又は△のものを合格とした。結果を表１に示した。
〈評価基準〉
◎：トップ層に水滴の跡及び白化は確認されず、外観変化がない
○：トップ層に僅かに水滴の跡が確認されるが、白化は確認されない
△：トップ層に若干の白化が確認される
×：トップ層に著しい白化が確認される

１０…基材、２０…プライマー層、３０…アルカリ金属珪酸塩層、４０…トップ層、１００…被覆基材。

Claims

基材、前記基材上に設けられたアルカリ金属珪酸塩層、及び、前記アルカリ金属珪酸塩層上に設けられたアクリルウレタン樹脂を含むトップ層を備え、
前記アルカリ金属珪酸塩層が、珪酸ナトリウム及び珪酸リチウムを含み、
前記アルカリ金属珪酸塩層に含まれる前記珪酸ナトリウムの質量に対する、前記アルカリ金属珪酸塩層に含まれる前記珪酸リチウムの質量の質量比が０．０１～１．５である、被覆基材。
基材の表面にアルカリ金属珪酸塩層を形成する工程と、
前記アルカリ金属珪酸塩層上にアクリルポリオール及びポリイソシアネートを含む組成物を塗布し、硬化させることでトップ層を形成するトップ層形成工程と、を備える、被覆基材の製造方法。
前記トップ層形成工程において、前記組成物の塗布及び硬化を２回以上繰り返すことによりトップ層を形成する、請求項２に記載の方法。