JPH04257426A

JPH04257426A - 耐火被覆鋼材

Info

Publication number: JPH04257426A
Application number: JP3018985A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kishikawa; 浩史岸川
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1992-09-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築用構造物に使用す
る耐火被覆鋼材に関するものであり、耐火鋼の耐火性能
を向上させると同時に、意匠性、耐食性を付与すること
により、アートリウム構造や外部鉄骨等への使用を可能
にしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄骨建築物には火災時の安全確保
を目的として耐火被覆が義務づけられてきた。この耐火
被覆は、一般に吹き付けロックウールと呼ばれるロック
ウールとセメントの混合物を吹き付けて、３０〜６０ｍ
ｍ厚で鋼材を被覆する方法により行われてきた。これは
、通常の鋼材では３５０℃を超えるとその強度が常温時
の２／３以下に低下するため、鋼材の温度が火災時にお
いても３５０℃を超えないようにロックウールで断熱被
覆することによって、人間が避難する間の建築物の倒壊
を防止しようとするものである。

【０００３】しかし、ロックウール被覆には次のような
問題点があった。■施工に手間を要する。吹き付け後の
コテ押さえやペースト吹きが必要である。■所定の耐火
性能を得るために必要な吹き付け厚さが大きく、現地施
工のため、施工管理が難しい。また、重量や空間占有体
積も増加（有効スペースが減少）する。■吹き付け時に
粉塵が多量に発生し、環境衛生上問題がある。■外観が
良くないため、人目に触れる部分での使用には別途装飾
塗装の必要がある。しかも、装飾塗装しても、吹き付け
ロックウールの平坦度が悪く、凹凸が激しいため、美観
の向上はあまり期待できない。

【０００４】最近になり、特開平２−７７５２３号公報
に記載されているように、６００℃におけるＹＳ（降伏
強度）が常温でのＹＳの２／３以上を示す耐火鋼材が開
発された。これにより、耐火被覆の厚みは吹き付けロッ
クウールで１０〜４０ｍｍまで減ずることが可能となっ
た。また、外部鉄骨等のように火災時においても昇温が
あまり大きくない箇所では無被覆も可能となった。とこ
ろが、吹き付けロックウールの被覆厚を減じても、材料
費はやや安くなるものの、施工費はあまり変わらず、一
方で鋼材価格がやや高くなるため、全体として価格上の
メリットはあまりない。さらに、上記■、■、■の問題
は依然として解決されない。また、無被覆で使用する場
合、多くは人目に触れる場所で使用されるため、防食お
よび装飾の目的で別途に塗装する必要あある。

【０００５】一方、耐火被覆の側においても、加熱によ
り有機物が分解して発泡膨張する膨張型耐火被覆材が開
発された。ところが、これらの有機物分解型膨張耐火被
覆材は、耐食性や鋼材との密着性を改善するためにプラ
イマーやトップコートの塗布を必要とし、また被覆材自
体も一回では厚膜被覆ができないことから３〜５回の塗
装が必要となって、塗装に非常に手間がかかり、コスト
増大の原因となっていた。また、火災時に加熱を受けて
膨張したときの被覆強度も低く、熱風などで膨張被覆が
吹き飛ばされると耐火断熱性を喪失するため、信頼性に
欠けるという難点があった。さらには、耐候性に劣り、
屋外環境では発泡材が水分による劣化を来たし、膨張率
が大幅に低下するという問題点もあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の吹き付けロックウールによる建築物の耐火被覆は種々
の問題点を伴っていた。耐火鋼材の使用は、吹き付けロ
ックウールの被覆厚を減ずるだけで本質的な問題解決に
はならない。また、無被覆で使用できるような環境でも
、景観性や防食性の点でやはり鋼材の被覆が必要である
。

【０００７】本発明の目的は、吹き付けロックウールに
よる耐火被覆の問題点が解消された耐火被覆鋼材を提供
することである。本発明の別の目的は、意匠性、防食性
に優れた耐火被覆を備え、人目に触れる部位にも別途に
装飾被覆せずに使用できる、耐火被覆鋼材を提供するこ
とである。本発明のさらに別の目的は、プライマーやト
ップコートの塗布を必要とせず、一回のスプレー塗装で
製造可能な、安価かつ簡便に製造できる耐火被覆鋼材を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐火鋼に
有機無機複合型の耐火塗料を使用して薄膜耐火被覆を施
した耐火被覆鋼材が上記目的を達成できることを見出し
た。

【０００９】ここに、本発明の要旨は、６００℃でのＹ
Ｓが常温でのＹＳの２／３以上である鋼材の表面に、無
機発泡基材を含む有機無機複合型膨張性耐火塗料から形
成された被覆を有する、耐火被覆鋼材である。

【００１０】本発明の耐火被覆鋼材は、耐火鋼と特定の
耐火塗料の耐火被覆とに組合わせにより、薄膜被覆でも
耐火性に優れ、かつ意匠性、防食性も良好である上、安
価かつ簡便に製造できる。

【００１１】

【作用】本発明の耐火被覆鋼材に用いる鋼材は、耐火鋼
材、即ち、６００℃でのＹＳが常温でのＹＳの２／３以
上である鋼材である。この条件を満たす限り、鋼組成や
鋼材の製造方法は特に制限を受けるものではない。かか
る鋼材は、例えば、特開平２−７７５２３号に開示され
る方法で製造できる。この耐火鋼材の詳細は、該公報に
詳述されているので、ここでは詳しい説明は省略する。耐火鋼材は、鋼板、型鋼、異形鋼材など任意の形状でよ
い。ここで、鋼材の６００℃におけるＹＳが常温時のＹ
Ｓの２／３以上であることことを要件としたのは、通常
の建築構造物はＹＳが２／３に低下しても座屈倒壊しな
いように設計されているからである。また、６００℃を
選定した理由は、このレベルでの耐火鋼が比較的容易に
安価に製造でき、また耐火被覆の膜厚を減ずることによ
る経済的効果が最も高いからである。

【００１２】本発明によれば、かかる耐火鋼材の表面に
、無機発泡基材を含む有機無機複合型耐火塗料から形成
された薄膜の耐火被覆を施す。この耐火被覆は、耐火鋼
材の表面の全面に施すことが好ましいが、鋼材の使用部
位によっては鋼材表面の一部のみに施すことも可能であ
る。耐火塗料としては、無機発泡基材を含む有機無機複
合型の膨張性塗料を使用する。前述した有機物の分解に
より発泡する有機発泡型の膨張性耐火塗料では、被膜強
度が弱く、信頼性に欠ける。しかも、水分の影響で劣化
してその発泡特性を減ずるか喪失して、鋼材の耐火特性
を損なう恐れがある。

【００１３】無機発泡基材としては、加熱下で発泡する
任意の無機材料が使用できるが、好ましい材料は粒状水
ガラスである。粒状水ガラスは高温に加熱されると、こ
れに含まれる結晶水の蒸発により発泡し、耐火・断熱性
能を発揮する。粒状水ガラスは、耐火塗料中に全固形分
の１０〜８０重量％を占める割合で含有させることが好
ましい。１０重量％以下では膨張倍率が低下し、耐火性
能を損なう。一方、水ガラスが８０重量％を超えると、
結合材として作用する有機樹脂の量が不足し、造膜性を
損ない、被覆が困難となる。粒状水ガラスのさらに好ま
しい配合量は、樹脂固形分の３０〜６５重量％である。

【００１４】水ガラスは一般にＮａ２Ｏ．ｍＳｉＯ２．
ｎＨ２Ｏなる式で示されるが、本発明の被覆鋼材の製造
に使用する耐火塗料用には、ｍの値が　１．５〜７の範
囲内のものが好ましい。ｍの値が７を超えると、被覆の
発泡性能が低下し、ｍ値が１．５　未満になると被覆の
耐水性が低下する。粒状水ガラスはゾルゲル法等により
製造でき、また市販品を利用することもできる。粒状水
ガラスの耐水性を向上させるために粒状水ガラスの表面
をステアリン酸カルシウムなどにより表面処理してもよ
く、むしろこの表面処理を施す方が好ましい。粒状水ガ
ラスは、粒径２ｍｍ以下のものを使用することが好まし
い。粒径が２ｍｍを超えると、スプレー塗装性が低下す
る。以下、粒状水ガラスで無機発泡基材を代表させて説
明する。

【００１５】本発明で用いる有機無機複合型耐火塗料の
有機成分は、粒状水ガラスなどの無機発泡基材を結合す
る結合材として機能する樹脂である。有機樹脂成分とし
ては、耐熱性のよい架橋樹脂を使用する。好ましい樹脂
成分としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、塩化ゴ
ム樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられる。現地施工
で耐火被覆を施す場合には、常温硬化型の樹脂の使用が
特に好ましい。

【００１６】耐火塗料は、上述した粒状水ガラスおよび
有機樹脂成分以外に、他の添加成分を含有することがで
きる。有用な添加成分の例は無機顔料であり、塗料中の
全固形分の３〜２０重量％の範囲内の量での無機顔料の
添加はむしろ好ましい。無機顔料としては、タルクやシ
リカなどの体質顔料、ベンガラ、二酸化チタンなどの着
色顔料、水酸化アルミニウムや三酸化アンチモンなどの
吸熱性あるいは難燃性顔料から選ばれた１種もしくは２
種以上を添加することができる。無機顔料の添加量は、
結合に必要な樹脂量を確保するために、粒状水ガラスと
の合計量が８０重量％以下となるように添加することが
好ましい。また、耐火性能に大きく寄与する粒状水ガラ
スの配合量を確保する意味で、無機顔料の添加量は２０
重量％以下が好ましい。無機顔料は、その本来の機能に
加えて、膨張した粒状水ガラスの粒間に存在することに
より耐火断熱性を向上させ、さらに被覆強度を向上させ
る効果も発揮する。

【００１７】同様の断熱性および被覆強度改善効果を発
揮させる目的で、高融点の無機繊維（例、ガラス繊維、
セラミック繊維など）、多価アルコール（ペンタエリス
リトールなど）、燐酸塩などを、塗料中の全固形分の好
ましくは２５重量％以下、さらに好ましくは１０重量％
以下の量で耐火塗料に添加することもできる。また、耐
火塗料には、たれ止め剤、架橋剤、分散剤、劣化防止剤
などの添加剤を少量配合することができる。さらに、塗
料は、非固形分として、スプレーその他の塗装方法で塗
装可能なコンシステンシーにするのに必要な量の溶剤を
含む。適当な溶剤としては、キシレン、メチルエチルケ
トン等が挙げられる。

【００１８】本発明の耐火被覆鋼材の製造に用いる上記
の膨張型耐火塗料は、スプレーなどの簡便な塗装法によ
り鋼材表面に塗装することができる。本発明の耐火被覆
鋼材の被覆厚み　（乾燥膜厚）　は特に制限されないが
、充分な耐火性能を発揮させるには、被覆厚みは２ｍｍ
以上とすることが好ましい。但し、鋼材として耐火鋼を
使用していることから、外部鉄骨などのように火災時に
おいてもそれほど高温にならない部位に使用される鋼材
にあっては、被覆は単に防食性および装飾性付与の目的
で施すことでもよい。この場合の被覆厚みは０．２　〜
２ｍｍ程度と、より薄膜とすることができる。被覆厚み
の上限は特になく、被覆厚みの増大による塗料コストの
増大や、塗装工程の増大を考慮して、経済性と耐火性能
の兼ね合いから決定すればよい。特に好ましい耐火被覆
厚みは、２〜１０ｍｍの範囲内である。

【００１９】本発明の塗料は、比較的大粒径の粒状水ガ
ラスを含んでいるため、一回の塗装で比較的厚い被膜を
形成することができる。そのため、通常は１回のスプレ
ー塗装、多くても２・３回の塗装で必要な膜厚の被覆を
形成することができ、塗装が簡便である。上記塗料は、
建築現場で耐火鋼材に対して被覆してもよく、或いは、
所望形状に加工された鋼材に対して予め工場で被覆して
おいてもよい。上記塗料は密着性がよく、プライマー塗
装を施さずに鋼材に直接塗装することができる。また、
被覆表面は美麗で充分な硬度や耐傷つき性をを有するた
め、その上にトップコートを施す必要はない。このよう
に塗装工程が簡便であることは、特に現地施工で耐火被
覆を施す場合には有利である。但し、所望により、密着
性や意匠性をさらに高めるため、プライマー層やトップ
コート層を設けてもよい。

【００２０】本発明の耐火被覆鋼材は、耐火性、防食性
、美観のいずれにも優れていることから、特に建築用構
造物に有用である。以下、実施例により本発明を説明す
る。

【００２１】

【実施例】表１に示す配合組成の無機有機複合型膨張性
耐火塗料を作製した。使用溶剤はキシレンとメチルエチ
ルケトンとの混合溶剤であり、塗料の全固形分濃度は８
０重量％であった。３．２　ｍｍ厚の耐火鋼板　（住友
金属工業製）　の片面に、上記塗料をエアースプレー法
により乾燥被覆厚みが３ｍｍになるように被覆し、常温
放置により被膜を硬化させた。被覆は一回の塗装で形成
でき、被膜は６０分程度で指触硬化した。比較剤として
、同じ耐火鋼板を使用して、無被覆のもの、吹き付けロ
ックウールを被覆したもの、および市販の有機膨張型耐
火塗料　（ドイツ、ＤＥＳＯＷＡＧ　社製、Ｐｙｒｏｔ
ｅｃｔ）　を３ｍｍ厚で被覆したもの（塗装回数４回）
を準備した。

【００２２】これらの試作材について、被覆面側から一
面加熱による耐火試験を実施した。昇温はＪＩＳ　Ａ１
３０４　に規定された昇温曲線に従って加熱し（最高温
度１０１０℃）、裏面　（被覆面と反対側の鋼面）　の
最高到達温度を測定した。このとき、裏面からの放熱を
防ぐため、断熱パネル（商品名カオール）　を裏面全体
に押しあてて、裏面を断熱状態に保持して試験を実施し
た。この耐火試験は、初期試験片と、３０日間の塩水噴
霧試験を受けた試験片のそれぞれについて行った。結果
を表１に併せて示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１からわかるように、本発明による耐火
被覆鋼材は、３ｍｍ厚という薄膜被覆であるにもかかわ
らず、厚みが１０倍の３０ｍｍ厚の吹き付けロックウー
ル被覆に匹敵する良好な耐火断熱性を示している。また
、塩水噴霧試験後もその性能を減じていないことから、
耐水性に優れていることがわかる。また、この被覆を強
制的に剥離して下地の発錆について検査したところ、錆
は認められず、良好な防食性も発揮することが確認され
た。また、被覆表面は平滑で美麗であった。

【００２５】これに対して、無被覆では、何ら断熱性を
持たないため、裏面側の温度もほぼ被覆表面の加熱温度
と同じ温度まで上昇した。また、塩水噴霧試験において
も、当然ながら著しい発錆が認められた。吹き付けロッ
クウール被覆鋼材は、本発明の被覆鋼材の被覆厚みの５
〜１０倍の膜厚でようやく同等の断熱性能を示すが、膜
厚の増大による前述した不利益や環境面での問題の他に
、外観上も表面の凹凸が激しく、本発明の被覆鋼材に比
べて美観の点で非常に劣る。

【００２６】一方、市販の薄膜型膨張性耐火塗料である
有機膨張型耐火塗料を被覆したものは、初期性能は本発
明の被覆鋼材とほぼ同等であるものの、塩水噴霧試験に
おいて水分の影響によりその膨張性能を著しく失い、耐
火性能が急激に低下する。従って、例えば、外壁などの
雨が当たる部位に使用された場合には、目的とする耐火
性能を発揮しえないものと予想される。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の耐火被
覆鋼材は、薄膜被覆で充分な耐火・断熱性能を発揮する
ので、少量の塗料を使用してスプレー塗装などの簡便な
方法で安価に製造することができる。さらに、優れた耐
火性能に加えて、被覆の意匠性、防食性、耐久性も建築
用資材として充分な水準にある。従って、低コストで高
品質の耐火被覆鋼材として、建築用資材としての利用が
期待される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　６００℃での降伏強度が常温での降伏
強度の２／３以上である鋼材の表面に、無機発泡基材を
含む有機無機複合型膨張性耐火塗料から形成された被覆
を有する、耐火被覆鋼材。