JPH0355431B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐火被覆用組成物に関する。 耐火被覆用組成物は従来から、耐火性の要求さ
れる各種分野において、広く利用されて来た。こ
の耐火被覆用組成物には次の様な性質が要求され
る。 (イ) 不燃性であること。従つて少くとも主成分は
無機質成分で構成されていること。 (ロ) 断熱性であること。特に加熱されたときの断
熱性があり、塗付した組成物の裏面温度が一定
の基準以下の温度に保たれること。 (ハ) 耐熱性があること。特に1000℃に加熱した際
にも溶融、クラツク、破壊等が起らず、加熱時
の機械強度が大きいこと。 (ニ) 耐炎性のあること。火炎に接したとき、就中
火炎流が当つたときに耐炎性があること。 (ホ) 耐熱性があること。特に火災時の消防活動に
基くホース注水に耐えること。 (ヘ) 耐衝撃性のあること。特に柱、梁や床の様な
場合には、火災時における多の物体の倒壊等の
衝撃に対しても抵抗力があり、被覆材が剥離し
たりしないこと。 等が面求される。 従来の耐火被覆材としての最も代表的なものと
して無機質繊維系のものが入られているが、上記
各要件については、次の様な難点がある。上記(ロ)
については昇温速度が一定である。即ち途中で温
度の上昇が止まることが無く続けて温度が上昇し
てしまう。上記(ハ)については1000℃に加熱される
と層が溶融又は著しく損傷される。上記(ニ)につい
ては火災の流れが繊維間を通して裏材に当たる。
また上記(ホ)及び(ヘ)について基材特に鉄鋼からの剥
離が生ずるという難点がある。 本発明の目的は耐火被覆材料として要求される
全ての要件を具備する耐火被覆材料を提供するこ
とである。 本発明の他の目的は、不燃性で且つ断熱性の著
しく優れた耐火被覆材料を提供することである。 本発明の他の特徴は、耐熱性並びに耐炎性の著
しく優れた耐火被覆材料を提供することである。 本発明の他の目的並びに他の特徴は以下の記載
から明らかとなるであろう。 本発明は、 (A) 水可溶性アルカリ金属珪酸塩100部、 (B) 上記水可溶性アルカリ金属珪酸塩の硬化剤３
〜350部、および (C) 100℃における重量を100％として、600℃に
加熱された場合に15％以上の水を放出し得る材
料20〜700部 を有効成分とする耐火被覆用組成物 を提供する。 なお、本明細書の特許請求の範囲の項の記載お
よび上記の記載において、“部”とあるのは“重
量部”を示す。 本発明者の研究により水可塑性アルカリ金属珪
酸塩と上記珪酸塩の硬化剤に、水化度の大きい物
質（上記Ｃ成分）を含有させた組成物は、耐火被
覆用材料として要求される全ての要件をほぼ満足
する程度に具備することが明らかとなつた。 本発明において、使用される水化度の大きい物
質は従来この種耐火被覆用組成物の成分として
は、全く使用されたことのない物質でありこの物
質をこの種組成物の一成分として使用することに
本発明の大きな特徴が存す。 而して該水化度とは100℃で加熱された物体か、
それ以上の温度に加熱されて行つた場合に、更に
多量の水を放出する程度をいい、本発明における
水化度の大きい物質とは、100℃の恒温時点を100
とし、600℃加熱によりその内の15重量％以上が
脱水減少する物質をいう。尚、該物質に含有され
ている水の形態としては、結晶水の他吸着水も含
む。 これ等水化度の大きい物質としては、次の様な
物質を例示することが出来る。 (1) アルミナ水和物系物質 具体例：Al（OH）₃、ギブサイト（Gibbsite）、
ベーマイト（Boehmite）、ダイアスポア
（Diaspore）、ベイアナイト（Bayernite） (2) 沸石系物質 具体例：チヤバザイト（Chabazite）、ヒユー
ランダイト（Heulandite）、モルデナイト
（Mordenite） (3) シリカ−アルミナ系物質 具体例：アロフエン（Allophane）、ハロイサ
イト（Halloysite）、ヴアーミユキライト
（Vermiculite） (4) マグネシヤ系物質 具体例：ブルーサイト（Brusite）、アタパルジ
ヤイト（Attapulgite） (5) その他 具体例：エトリンジヤイト（Ettringite） 等を例示することが出来る。 本発明において使用する水可塑性アルカリ金属
珪酸塩（Ａ成分）を構成するアルカル成分として
は、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウム等のアルカリ金属を例示できる。特にナ
トリウム、カリウム等の場合は、安価で入手しや
すく、しかも硬化効果の促進、金属基体への層の
接着性の増大、加熱による層の機械的強度低下の
防止が顕著であり、好ましい。またＡ成分は水可
溶性である限り、その組成やアルカリ酸化物
（R₂Oとして示す）とSiO₂とのモル比には本来制
限されないのであるが、上記SiO₂／R₂Oのモル比
は1.5〜4.0とし、特に1.8〜3.0程度とするのが好
ましい。モル比が1.8〜3.0の場合には、特に耐水
性にすぐれ、かつ機械的強度が大となる。上記Ａ
成分は、その１種を単独で又は２種以上を併用し
て、粉末の形態でもまた水溶液の形態でも有利に
用い得るが、ペースト調製の容易性を考慮すれ
ば、固形分濃度を10％以上、通常10〜50％程度の
水溶液の形態で用いるのが好ましい。即ちＡ成分
を上記範囲の濃度の水溶液の形態で用いる時に
は、これを上記の他の成分乃び必要に応じ使用さ
れる他の成分と共に単に混合するだけで容易にペ
ースト状組成物の調製を行ない得て、適度な流動
性が得られると共に硬化時の収縮率も比較的少な
い。 本発明において使用する上記アルカリ金属珪酸
塩の硬化剤（Ｂ成分）としては、水硬性セメン
ト、珪素又は珪素合金製造時に副生されるシリカ
ダスト、酸化亜鉛、酸性金属酸化物、高級脂肪酸
の二価以上の金属塩、マルボキシル基を有する水
溶性高分子物質の二価以上の金属塩、リン酸塩、
硼酸塩、二価金属の硫酸塩及び二価金属の亜硫酸
塩の群から選ばれる少くとも１種が使用される。
この硬化性成分を具体的に例示すれば次の通りで
ある。水硬性セメントとしては、水硬性石灰、天
然セメント、ポルトランドセメント、アルミナセ
メント等の単味セメント、石灰混合セメント、高
炉セメント、シリカセメント、フライアツシユセ
メント、メーソンリーセメント、高硫酸塩セメン
ト等の混合セメントが例示できる。高級脂肪酸の
二価以上の金属塩は、代表的なものとしてステア
リン酸やパルミチン酸の亜鉛塩、アルミニウム
塩、カルシウム塩、バリウム塩、マグネシウム
塩、ニツケル塩などを例示できる。カルボキシル
基を含有する水溶性高分子の二価以上の金属の塩
とは、水溶性高分子がアルギン酸、ポリアクリル
酸、ポリメタクリル酸、セルロース誘導体、アル
キツド樹脂、アミノアルキツド樹脂などで構成さ
れ、二価以上の金属がZn、Ca、Cu、Mg、Be、
Sr、Ba、Al、Ti、Zr、Sb、Mo、Ｗ、Sb、Mn、
Fe、Cr、Ni、Ｖから選ばれる金属であつて、該
水溶性高分子と金属とで塩を形成しているもので
ある。シリカダストとは、電熱治金法によつて珪
素や珪素合金を製造する際に副生されるものであ
る。 本発明に用いるシリカダストとして望ましいも
のは、粒子径約0.1〜1.0μ程度、比表面積約10〜
50m²／ｇ程度並びにかさ比重約0.1〜0.3程度のも
ので少なくとも60重量％、好ましくは少なくとも
80重量％のSiO₂を含むものである。酸性金属酸
化物とは、Cr₂O₃、MnO、Mn₃O₄、FeO、CuO、
PbOなどが、リン酸塩としてはリン酸アルミニウ
ム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸タリ
ウム、リン酸ストロンチウム、リン酸バリウム、
リン酸マグネシウム、リン酸マンガンなどが、ホ
ウ酸塩としてはホウ酸亜鉛、ホウ酸マグネシウ
ム、ホウ酸マンガン、ホウ酸鉛、ホウ酸ニツケ
ル、ホウ酸カルシウムなどが、二価金属の硫酸塩
としては硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛、硫酸カル
シウム、硫酸バリウムが、二価金属の亜硫酸塩と
しては亜硫酸カルシウム、亜硫酸マグネシウム、
亜硫酸亜鉛、亜硫酸銅などを例示できる。 本発明組成物は上記(A)〜(C)成分が含有されて成
るものであるが、これ等の配合割合は次の通りで
ある。 (A)成分（固形分） 100重量部 (B) 〃 ３〜50重量部 (C)成分 20〜700重量部 Ｂ成分の使用量としては、水硬性セメント、シ
リカダスト又は酸化亜鉛を使用する場合は、15〜
350重量部、高級脂肪酸又はカーボキシル基を有
する水溶性高分子物質の金属塩、酸性金属酸化
物、リン酸塩、硼酸塩、二価金属の硫酸塩又は二
価金属の亜流酸塩を使用する場合は３〜30重量
部、程度である。またＣ成分の好ましい量は、
100〜600重量部であり、特に好ましくは300〜500
重量部である。 本発明においては必要に応じ、繊維質物質（Ｄ
成分）、水溶性樹脂、（Ｅ成分）及び無機質膨潤性
物質（Ｆ成分）の少くとも１種を配合することが
出来る。繊維質物質（Ｄ成分）は、耐火被覆膜の
曲げ強度を大きくし、且つ乾燥後の耐火被覆膜の
収縮を緩和する作用を有する。該Ｄ成分を添加す
ると、常温下で曲げ強度が約1.5倍以上、収縮率
として倍程度以上の効果がある。また繊維質物質
として無機質繊維を使用すると、上記効果は高温
下でも持続されることとなる。配合量はＡ成分
100重量部（固形分）に対して約30重量部以内と
し、過剰に配合されると、本発明組成物の流動性
が悪くなる場合がある。繊維状物質としては例え
ば次のものを例示できる。ガラス繊維、ロツクウ
ール、石綿、炭素繊維、石英繊維、高シリカ繊
維、珪酸アルミニウム繊維等の無機質繊維、酢酸
セルロース繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊
維などの有機質繊維を例示できモノフイラメン
ト、チヨツプ等のストランド状で用いられる。水
溶性樹脂（Ｅ成分）は主に作業性を向上するため
に使用されるもので、機械的強度も若干（20〜30
％）向上する。配合量は、Ａ成分100重量部（固
形分）に対して約30重量部以内とし、過剰に配合
すると耐水性が低下する。水溶性樹脂としては次
のものを例示出来る；ポリエチレンオキサイド、
ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン
等の合成水溶性樹脂、メチルセルロース、カルボ
キシメチルセルロース等のセルロースエステル、
ゼラチン、アラビアゴム、アルギン酸ソーダ、プ
ロテイン、スターチ、デキストリン等の天然水溶
性樹脂などが例示でき、この水溶性樹脂は粉末状
のまま又は水溶液にして用いると上記珪酸塩中に
よく混りあい、引き続く乾燥固体を形成した後に
は該珪酸塩中によく分散して存在する。また無機
質膨潤性物質（Ｆ成分）は本発明の組成物の流動
性を増し作業性を向上せしめることが出来、たと
えば壁、天井等に被覆材として使用したときのボ
タ落ち等を防止することができる。配合量は通常
Ａ成分100重量部（固形分）に対して約60重量部
以下である。過剰に配合すると逆に作業性が低下
する傾向となる。該Ｆ成分としてはたとえば可塑
性の比較的大きな粘土類（カオリン、ベントナイ
ト、活性白土など）、ホワイトカーボン、含水珪
酸マグネシウム等を挙げることが出来る。 本発明においては、これ等の成分の他に更に次
の様な添加剤を配合することも出来る。即ち溶融
石英、クリストバライト、アルミナ、フライアツ
シユ、炭酸カルシウム、珪石粉、陶磁器粉、無機
質顔料などや粒状軽量骨材を例示出来、これ等は
高比重の減少、増量、補強などの目的で適宜に使
用される。この際使用される粒状軽量骨材として
は有機質、無機質の材質を問わず広く使用でき例
えば塩化ビニル、フエノール、ユリア、スチレ
ン、ウレタン、エチレン等から調整された合成樹
脂の粒状発泡体もしくは粒状粉砕物、合成ゴムの
粒状発泡体や粉砕物のごとき有機質軽量材、焼成
ヒル石、焼成膨脹頁岩パーライト、シリカバルー
ン、粒状発泡シリカ等の無機質発泡体、更には、
無機質人工軽量骨材や発泡コンクリートの粉枠物
などを例示できる。これ等のその他の添加剤の配
合量はＡ成分100重量部に対し、０〜100重量部程
度である。 本発明の耐火被覆用組成物を使用するに際して
は、適当量の水と混合し、常法に従つてたとえば
塗布、スプレー等の手段により被覆すべき場所に
被覆すれば良い。 以下に実施例を挙げて本発明をより詳細に説明
する。但し下記実施例における各種性能は次の試
験方法で求めた。下記の方法(1)ないし(6)並びに
（12）に於ては成形体を使用し、方法(7)ないし
（11）に於ては塗布体を使用した。 (1) 硬化終了時間：硬化体の上に載せた500ｇの
おもりが沈まなくなる時間（単位は分） (2) かさ比重：JIS Ａ 1161による (3) 常温圧縮強度：JIS Ａ 1161により（単位は
Kg／cm²） (4) 500℃、２時間加熱後の圧縮強度：成形体を
電気炉に入れ、500℃にて２時間加熱し、常温
に冷却するまで放置し、上記(3)の試験方法によ
り測定（単位はKg／cm²） (5) 1000℃、２時間加熱後の圧縮強度：成形体を
電気炉に入れ、1000℃にて２時間加熱後、常温
に冷却するまで放置し次で(3)の方法により測定
（単位はKg／cm²） (6) 曲げ強度：JIS Ｚ 2248による（単位はKg／
cm²） (7) 常温における付着性：平鋼を下地とした塗布
体とし、JIS Ａ 6909に規定される付着強さ試
験により測定（単位はKg／cm²） (8) 500℃、２時間加熱後の付着性：500℃の電気
炉に塗布体の表面のみを２時間曝した後、常温
に放冷して上記(7)の方法により測定（単位は
Kg／cm²） (9) 1000℃、２時間加熱後の付着性：1000℃の電
気炉に塗布体の表面のみを２時間曝した後、常
温に放冷し、上記(7)の方法により測定（単位は
Kg／cm²） (10) 耐熱水性：1000℃の電気炉に塗布体の表面の
みを２時間曝した後、試験体を取り出し、即座
に60℃の温水を圧力1.5Kg／cm²、ノズル径１mm
の注水器具により５分間吹付ける。 (11) 耐衝撃性：1000℃の電気炉に塗布体の表面
を２時間曝した後、試験体を取り出し即座に
500ｇの錘りを50cmの高さから落下する。 (12) 熱伝播抵抗性：成形体の中心部に熱電対を
設置し、周囲温度1000℃の電気炉に曝し、中心
温度が360℃になるまでの時間（ｔ分）を測定
する。熱伝播抵抗性とは単位重量当りの熱伝播
抵抗を示す次式で表わされる： α＝ｔ／ｄ（min） 但し、ｄは上記試験(2)で求めた「かさ比重」
を表わす。 以下の実施例で使用される成分を下記に示す。

【表】

【表】 実施例 １ Ａ成分としてNo.Ａ−１の水溶性10Kgを内容24
のポリエチレン容器に入れる。Ｂ成分としてNo.Ｂ
−１を３Kg及びＣ成分としてNo.Ｃ−１を13Kgを混
合して粉末混合物を調製し、これを該水溶液に加
える。生成する混合物を室温で混合して均一なペ
ーストとする。このペーストを左官用コテで６mm
厚平鋼（100×100mm）に厚さ10mm塗布した。コテ
すべりが良く容易に作業ができ、表面の平滑性も
良好であつた。塗膜は2.5時間で完全に硬化し特
性試験に供された。他方、上記と同じペーストを
調製し型に流して成形体として試験に供した。上
記に説明した試験の中、(1)ないし(5)、並びに
（12）では80×80×80mm寸法の成形体を用い、(6)
ないし（11）の試験では40×40×160mmの成形体
を用いた。 前記試験方法による試験結果を表１−Ｂに示
す。 表１−Ｂの第一欄の番号(1)〜（12）は上記試験
方法に関する特性の番号に対応する。例えば、番
号(3)は常温の圧縮強度である。耐熱水性(10)及び耐
衝撃性（11）の試験ではすべての実施例に於て変
化が認められなかつた。 後記の表２−Ｂ、３−Ｂ及び４−Ｂに関しても
同様である。 実施例 ２〜６ 下記の表１−Ａに記載する成分を使用する以外
の実施例１と同様にして塗布体及び成形体を調製
しその特性を試験した結果を下記の表１−Ｂに示
した。 表１−Ａ中の各実施例の下の数値は単位Kgで表
わした成分の量を示す。 後記する表２−Ｂ、３−Ｂ及び４−Ｂに関して
も同様である。

【表】

【表】 実施例 ７〜11 下記の表２−Ａに記載する成分を使用する以外
は実施例１と同様の方法で塗布体を調製した。そ
の結果を下記の表２−Ｂに示す。

【表】

【表】

【表】 実施例 12〜20 下記の表３−Ａに記載する成分を使用する以外
は実施例１と同様にして塗布体及び成形体を調製
しその特性を試験した結果を下記の表３−Ｂに示
した。

【表】

【表】 比較例 １〜３ 下記の表４−Ａに記載する成分を使用する以外
は実施例１の方法と同様にして塗布体及び成形体
に調製した。その結果を表４−Ｂに示す。

【表】

【表】

【表】 表４−Ｂに於て、文字Ｃは「崩壊」、文字Ｐは
「剥落」、文字Ｓは「分離」、文字Ｌは「クラツク
大」を意味する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A) 水可溶性アルカリ金属珪酸塩100部、 (B) 上記水可溶性アルカリ金属珪酸塩の硬化剤３
   〜350部、および (C) 100℃における重量を100％として、600℃に
   加熱された場合に15％以上の水を放出し得る材
   料20〜700部 を有効成分とする耐火被覆用組成物。 ２ 上記(C)成分が、ギブサイト、水酸化アルミウ
   ム、ベーマイト、ダイアスポア、チヤバザイト、
   ヒユーランダイト、モルデナイト、アロフエン、
   ハロイサイト、蛭石、ブルーサイト、アタパルジ
   ヤイトおよびエトリンジヤイトの少なくとも１種
   からなる特許請求の範囲第１項に記載の組成物。