JPH04331266A

JPH04331266A - 発泡性防火材料

Info

Publication number: JPH04331266A
Application number: JP13048891A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Yamamura; 信雄山村; Takayuki Akimoto; 孝之秋元; Ryo Ito; 伊藤　領
Original assignee: GENGEN KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: GENGEN KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1991-05-02
Publication date: 1992-11-19

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，建築物の内装および外
装用に適した発泡性防火材料に関するものであり，特に
木質系建築物の難燃化に効果のある防火材料に関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】近年，建築素材として木材の良さが見直さ
れつつあり，また建築基準法の木造関係の改正も行われ
て，準防火地域でも３階建ての木造住宅を建てる事がで
きるようになった。それにともない，木造建築物の防火
対策が大きな課題としてクローズアップしてきており，
たとえば木材等の可燃性の材料を用いた防火戸等を開発
する動きも盛んになってきている。

【０００３】そして，従来より，木材およびファイバー
ボード等の木質系材料あるいはポリウレタンフォーム等
の合成樹脂系材料等の可燃性材料に防火性を付与するた
めの方法としては，素材中に各種難燃剤を混合する方法
，防火材料を塗装する方法および耐火性ボード等を貼る
方法等が知られている。そして，難燃剤を素材中に混合
する方法としては，たとえばトリフェニルフォスフェー
ト等の有機リン化合物を，合成樹脂中に混合する事が行
われている。しかしこの方法は，木材のように素材の形
態からして，難燃剤との混合が極めて難しい材料には適
用する事が容易ではない。

【０００４】

【解決しようとする課題】ところで，木材，ファイバー
ボード等の表面に塗装する形式の防火材料としては，一
般に，有機系防火材料と無機系防火材料とがある。そし
て，上記有機系防火材料としては，特開昭６３─９０５
７６，特開昭６４─２４８７２，特開平２─２０２９６
８等に見られるごとく，アルキルシリケート樹脂，アク
リル系エマルジョン，メラミン樹脂，シリコン樹脂等の
皮膜成分に，炭酸水素ナトリウム等の発泡成分と，水酸
化アルミニウム，燐酸アンモニウム，有機ハロゲン化物
等の難燃成分，およびタルク，スノーテックス等の無機
質充填成分等の各機能性成分を混合して成るものがある
。

【０００５】しかしながら，これらの有機系防火材料は
，防火性能を付与するために皮膜成分に水溶性ポリマー
を用いる事が多い。そのため，耐水性が劣る。一方，皮
膜成分に非水溶性ポリマーを用いるなどして充分な耐水
性を付与したものは，防火性能が充分ではないという二
律背反をなし，耐水性と防火性能の両立が難しい。また
，無機系防火材料としては，セメント系防火材料と水ガ
ラス系防火材料とが知られている。しかし，前者は薄層
塗布が難しい。また，後者は特開昭６３─２９５６８３
，特開平１─９２２９０に見られるごとく，いわゆる水
ガラスを主成分とし，これに水ガラスの硬化促進剤や発
泡剤や無機充填剤等を添加したものである。このものは
，薄層塗布は可能であるが，水ガラスの持つ高い吸水性
を防止する事が極めて困難である。

【０００６】また，水ガラスの防火原理は，水ガラスに
含まれている水の蒸発による，発泡層の形成によるもの
である。そのため，塗膜を乾燥すればするほどその発泡
能力が小さくなって，防火機能が低下するという乾燥塗
膜として用いるには本質的な欠点を持っている。また，
防火機能の低下を補うために，水ガラスの塗布厚さを厚
くすることが考えられるが，水ガラスの乾燥は極端な塗
膜内拡散律速である。そのため，塗布厚さを増すとその
乾燥にはますます長時間を要することになって，実質的
に実用化が不可能となる。さらに，水ガラスは高アルカ
リ性であるため，これを木質材料に直接密着させると木
質成分が分解して着色してしまう。耐火性ボードは，石
綿セメント板，石膏板等数多く知られ，建築基準法でい
う防火構造材として合格したものも多い。しかしながら
，これらはいずれも一定の構造と形状を持っているため
，任意の部分に施工することが難しい。本発明は，かか
る従来の問題点に鑑み，耐湿性及び防火性の両機能を満
足し，しかも施工性に優れた発泡性防火材料を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明は，耐湿性樹脂と加熱により
発泡する未発泡状態の発泡材料との混合物からなると共
に，該混合物はエマルジョン状態にあることを特徴とす
る発泡性防火材料にある。本発明の発泡性防火材料は，
耐湿性樹脂をいわば油相分散媒とし，上記発泡材料をい
わば水相分散質とする油中水型エマルジョン（乳濁液）
状態にある。そのため，発泡材料が，耐湿性樹脂分散媒
の中に小さな粒子として分散している。そして，発泡材
料として水ガラス，或いは発泡性水系ポリマーを用いる
場合には，これらはその粒子中に水分を有している。そ
のため，発泡材料はこの水分を含んだまま耐湿性樹脂分
散媒の中に安定して分散されていることとなる。それ故
，後述のごとく，火災時には，上記発泡材料中の水が蒸
発気化して，防火材料を発泡させ，優れた防火能力を発
揮するのである。

【０００８】また，本発明の発泡性防火材料においては
，防火性能向上のために，発泡材料１００部（固形分重
量，以下同じ）に対する耐湿性樹脂の混合割合を５０〜
３５０部とすることが好ましい。また，好ましくは５０
〜３００部，更に好ましくは５０〜２００部である。上記耐湿性樹脂としては，例えば，アクリル系樹脂，エ
ポキシ系樹脂，メラミン系樹脂，アミノ系樹脂，フェノ
ール系樹脂，シリコン系樹脂，フッ素系樹脂がある。

【０００９】また発泡材料として水ガラスを用いた場合
には，耐湿性樹脂のうち特に耐アルカリ性を有する樹脂
を用いることが好ましい。これにより，発泡材料粒子が
耐湿性かつ耐アルカリ性の樹脂によって覆われるので，
発泡性防火材料と接する木材が変質するおそれがない。特に，発泡材料として水ガラスを用いる場合，水ガラス
は強アルカリ性を有するため，これが木材に接触すると
木材を分解或いは変色させるおそれがある。また，耐湿
性樹脂は，ＵＶ（紫外線）硬化用或いは電子線硬化用の
モノマー，或いはオリゴマーであっても良い。また，ア
クリル系樹脂の場合は安定なエマルションを形成するた
めに，これら樹脂の酸価が１以上であることが好ましく
，更には３以上，更に３．５以上であることが好ましい
。

【００１０】次に，上記発泡材料は，火災時等の高温加
熱によって発泡する性質を有するもので，未発泡状態の
ものを用いる。かかる発泡材料としては，水ガラス或い
は発泡性水系ポリマーがある。上記水ガラスとは，いわ
ゆる溶解性シリケートのことであって，アルカリメタル
シリケートあるいは４級アンモニウムシリケート等いず
れでも良い。またこれらは混合して用いても良い。アル
カリメタルシリケートとしては，一般にナトリウムシリ
ケート，カリウムシリケート，リチウムシリケートが知
られている。通常多く用いられているのはナトリウムシ
リケートであって，工業的にはＭＲ値の異なる３種が生
産されている。

【００１１】また，これらは，含水率，粘度等物性は大
きく異なるが，成るべく水を大量に含んでおり，かつ，
油中水型エマルジョン状態を形成するものが好ましい。また，ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ　　ＡＮＤ　　ＥＮＧＩＮ
ＥＥＲＩＮＧ　　ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ，６１（４）２９
（１９６９）に記述されているように，上記水ガラス中
にはアルミニウム，亜鉛などの金属イオンや，グリコー
ル，グリセリン，糖，ポリエチレングリコール，ポリビ
ニルアルコールなどのポリオール等水ガラスと適合性を
有する如何なる物質が含まれていても良い。

【００１２】水ガラスと適合性のある物質は数多くあり
，それらは例えば，ＡＤＨＥＳＩＶＥＳ　　ＡＧＥ，　
　ＪＵＬＹ　　３０（１９６７），大阪工業技術試験所
季報，３０（１）１（１９７９），愛知工業技術センタ
ー報告，１８　　１０（１９８２），表面，１９（１０
）５４（１９８１），等に記載されている。更に，たと
えば水ガラス膜を柔らかくし，発泡性を高めることを目
的に，カセイソーダやカセイカリのようなアルカリ性物
質を添加することもできる。また，上記発泡性水系ポリ
マーとしては，蔗糖，果糖等の多糖類，ポリ燐酸塩等が
ある。

【００１３】本発明の防火材料は，エマルジョン状態を
形成させるために，通常配合される有機溶剤，乳化剤な
どを含有していても良い。上記有機溶剤としては，沸点
がおよそ３０℃から１６０℃の有機溶剤，例えば酢酸エ
チル，酢酸ブチルのごとき低級アルキルアセテート，プ
ロピオン酸エチル，ブチルアルコール，イソブチルアル
コール，メチルイソブチルケトン，メチルエチルケトン
，シクロヘキサノン，メチルセロソルブアセテート，β
─エトキシエチルアセテート，トルエン，キシレン等が
ある。また，これらの有機溶剤を混合して用いても良い
。

【００１４】上記乳化剤としては，例えばサポニン（ス
テロイド系），アルキレンオキサイド誘導体，（例えば
ポリエチレングリコール，ポリエチレン／ポリプロピレ
ングリコール縮合物，ポリエチレングリコールアルキル
またはアルキルアリールエーテル，ポリエチレングリコ
ールエステル類，ポリエチレングリコールソルビタンエ
ステル類，ポリアルキレングリコールアルキルアミンま
たはアミド類，シリコーンのポリエチレンオキサイド付
加物類），グリシドール誘導体（例えば，アルケニルコ
ハク酸ポリグリセリド，アルキルフェノールポリグリセ
リド），多価アルコールの脂肪酸エステル類，糖のアル
キルエステル類，同じくウレタン類またはエーテル類等
の非イオン性界面活性剤がある。

【００１５】また，トリテルベノイド系サポニン，アル
キルカルボン酸塩，アルキルスルフォン酸塩，アルキル
ベンゼンスルフォン酸塩，アルキルナフタレンスルフォ
ン酸塩，アルキル硫酸エステル類，アルキル燐酸エステ
ル類，Ｎ─アシル─Ｎ─アルキルタウリン類，スルホコ
ハク酸エステル類，スルホアルキルポリオキシエチレン
アルキルフェニルエーテル類，ポリオキシエチレンアル
キル燐酸エステル類等のような，カルボキシ基，スルホ
基，ホスホ基，硫酸エステル基，燐酸エステル基などの
酸性基を含むアニオン界面活性剤；アミノ酸類，アミノ
アルキルスルフォン酸類，アミノアルキル硫酸または燐
酸エステル類，アルキルベタイン類，アミンイミド類，
アミンオキシド類，等の両性界面活性剤；　　アルキル
アミン塩類，脂肪族あるいは芳香族第４級アンモニウム
塩類，ピリジニウム，イミダゾリウム等の複素環第４級
アンモニウム塩類，及び脂肪族または複素環を含むホス
ホニウムまたはスルホニウム塩類等のカチオン系界面活
性剤がある。

【００１６】更に，本発明の防火材料は，塗料としても
使用可能な耐湿性あるいは耐湿性・耐アルカリ性の樹脂
を分散媒とするものであるので，塗料に通常配合される
顔料や染料の他，タルク，炭酸カルシウム，スノーテッ
クス等のいわゆる体質顔料から成る充填剤，粘度調整剤
，有機ベントナイト等の沈降防止剤，シリコンなどから
成る色分かれ防止剤，湿潤剤，レベリング剤，消泡剤，
スリップ剤，帯電防止剤，造膜助剤，凍結安定剤，可塑
剤，防腐剤などを含有していても良い。上記粘度調整剤
としては，例えばメチルセルロース，ポリビニルアルコ
ール，ヒドロキシメチルセルロース，カルボキシメチル
セルロース，セルロースアセテート，ポリアクリル酸ソ
ーダ，ポリビニルピロリドン，グァーガムなどがある。

【００１７】更にまた，本発明の防火材料は，木造建築
物の内装や外装に適用可能な防火材料であるので，防火
材料に通常用いられる発泡剤，難燃剤，軽量骨材，不燃
性繊維を含有しても良い。上記発泡剤としては，例えば
炭酸水素カリウム，炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素塩
，アゾジカルボンアミド，ベンゼンスルホン酸ジフェニ
ルヒドラジン等がある。また，難燃剤としては，水酸化
アルミニウム，燐酸アルミニウム，有機ハロゲン化物な
どの難燃剤がある。また，軽量骨材としては，発泡クレ
ー，軽石，パーライト，シラスバルーン，ヒル石等があ
る。また，不燃性繊維としては，カーボンファイバー，
カーボンクロス，カーボンペーパー，カーボンシート，
カーボンマット等の炭素繊維，ロックウール，ガラス繊
維，アラミド繊維などがある。

【００１８】本発明の防火材料の製造は，塗料の製造と
同様な方法で行う事ができ，プロペラ型，櫂型などの攪
拌機，ディゾルバーなどの高速攪拌型分散機，サンドミ
ル，ボールミルなどの媒体分散機などを使用し，各種配
合材料を順次添加して混合分散する事により達成できる
。すなわち，あらかじめ有機溶剤に溶解した耐湿性ある
いは耐湿性・耐アルカリ性の樹脂を攪拌機で攪拌しなが
ら，その樹脂中に水ガラス，発泡性水系ポリマー等の発
泡材料を添加する。この攪拌を高速攪拌型分散機（回転
数は，５００〜１５０００ＲＰＭ好ましくは１５００〜
４０００ＲＰＭ）で行っても良い。また，攪拌後に適当
な分散機を用いて更に分散を続けても良い。また，添加
順序に制約はなく，必要に応じて発泡材料中に有機溶剤
に溶解した上記樹脂を添加しても良い。また，添加時間
にも制約はなく，必要に応じて発泡材料中に，有機溶剤
に溶解した上記樹脂を瞬時に，あるいは時間をかけてゆ
っくりと添加しても良い。更にまた，攪拌前にあるいは
攪拌中に乳化剤等の前記各種添加剤を適宜添加すること
ができる。なお，２種以上の発泡材料と２種以上の耐湿
性樹脂を混合使用すること，発泡材料と耐湿性樹脂と乳
化剤等の各種添加剤を適宜分割して添加しあるいは事前
に混合して，添加攪拌することを妨げるものではない。

【００１９】本発明の防火材料の施工方法としては，防
火塗料としてローラー塗り，コテ塗り，刷毛塗り，スプ
レー塗りなどの他，カーテンコーター，ロールコーター
，バキュームコーターなどの塗装機械を用いて素材に塗
装する方法がある。また，防火材料をあらかじめ板状あ
るいはシート状に成形し，乾燥等により固形化した後適
当な大きさに裁断加工することにより，建築材料，防火
戸，耐火構造材，防火構造材などの素材として使用する
方法がある。上記いずれの方法においても，塗膜または
シートの表面形状や厚さや配合は自在に変化させる事が
でき，例えば亀裂防止や均一な発泡層を形成することを
目的として前記不粘性繊維を含有させる事もできる。また，本発明の防火材料の施工前に，耐湿性あるいは耐
湿性・耐アルカリ性の樹脂あるいは前記乳化剤等の各種
添加剤を，本発明の防火材料に更に加えて添加し混合す
ることもできる。

【００２０】

【作用及び効果】本発明の発泡性防火材料は，木材等の
下地材に塗装或いは被覆したり，或いは前記のごとくシ
ート状物として施工する。そして，火災の際には，その
熱によって，内部の発泡材料が発泡し，断熱性の海綿状
発泡層を形成して下地材を熱より保護する。上記の発泡
は，例えば発泡材料として水ガラスを用いる場合には，
上記の熱によって，水ガラス中の水分が蒸発して気化し
，水ガラスを発泡させることにより生ずる。また，発泡
材料として発泡性水系ポリマーを用いる場合にも，同様
の理由により発泡する。

【００２１】そして，本発明において重要なことは，上
記発泡材料が耐湿性樹脂と混合され，施工終了後までは
エマルジョン状態にあり，また施工乾燥後も発泡材料が
耐湿性樹脂中に分散，包含されていることである。その
ため，発泡材料は外気の水分と接触することがなく，発
泡材料の水溶解性を皆無とすることができ，発泡性防火
材料を用いた塗膜等の耐久性が向上する。それ故，特に
発泡材料として耐湿性に劣る水ガラス，発泡性水系ポリ
マーを用いる場合には，その効果が大きい。また，上記
のごとく水への溶解性が皆無であるにも拘わらず，発泡
材料は高い発泡性を維持し，火災の際には直ちに発泡を
開始する。

【００２２】それ故，特に水ガラス系防火材料の本質的
な欠点であった，耐湿性と，防火性との二律背反を解消
することができる。また，本発明の発泡性防火材料は，
そのベースが樹脂であり，有機溶媒に可溶であるため，
施工し易く，塗膜を厚くしても亀裂や剥離を生ずるおそ
れがない。また，塗膜の乾燥時間も短い。それ故，防火
材料としての実用性，施工性にも優れコストも安い。し
たがって，本発明によれば，耐湿性，防火性の両機能を
満足し，しかも施工性に優れた発泡性防火材料を提供す
ることができる。

【００２３】

【実施例】耐湿性樹脂としてエポキシ樹脂等の種々の樹
脂を，また発泡材料として水ガラス（珪酸ソーダ）を用
い，これらを種々の割合で混合し，得られたエマルジョ
ンを板材に塗布した。そして，耐水性と発泡性とにつき
評価した。以下，各実施例につき説明する。なお，下記
の各成分の「部」は重量部を示す。実施例１耐湿性樹脂として市販のエポキシ樹脂（固形分５０％　
　三井東圧化学（株）製エポキ─５０５−１５）１６０
部中に珪酸ソーダ３Ａ（固形分４０％　　愛知珪曹工業
（株）製）５０部を添加しつつディルゾルバーで攪拌分
散した。その後，得られたエマルジョンを合板に，珪酸
ソーダの塗布量が２ｋｇ／ｍ２　となるように塗布し，
５０℃で２日間加熱乾燥した。

【００２４】実施例２実施例１と同じエポキシ樹脂１４０部中に実施例１と同
じ珪酸ソーダ３Ａ５０部を添加しつつディゾルバーで攪
拌分散した。その後，得られたエマルジョンを合板に，
珪酸ソーダの塗布量が２ｋｇ／ｍ２　となるように塗布
し，５０℃で２日間加熱乾燥した。

【００２５】実施例３実施例１と同じエポキシ樹脂１２０部中に実施例１と同
じ珪酸ソーダ３Ａ５０部を添加しつつディゾルバーで攪
拌分散した。その後，得られたエマルジョンを合板に，
珪酸ソーダの塗布量が２ｋｇ／ｍ２　となるように塗布
し，５０℃で２日間加熱乾燥した。

【００２６】実施例４実施例１と同じエポキシ樹脂８０部中に実施例１と同じ
珪酸ソーダ３Ａ５０部を添加しつつディゾルバーで攪拌
分散した。その後，得られたエマルジョンを合板に，珪
酸ソーダの塗布量が２ｋｇ／ｍ２　となるように塗布し
，５０℃で２日間加熱乾燥した。

【００２７】実施例５耐湿性樹脂としての市販のウレタンアクリレートオリゴ
マー（固形分１００％東亜合成化学（株）製アロニック
スＭ４００）４０部中に，紫外線重合開始剤としてのＤ
ＡＲＯＣＵＲ　　１１７３（ＭＥＲＣＫ　　ＪＡＰＡＮ
　　ＬＩＭＩＴＥＤ製）及びＬＵＣＩＲＩＮ　　ＴＰＯ
（ＢＡＳＦ製）をそれぞれ０．４部添加した。その後，
実施例１と同じ珪酸ソーダ３Ａ５０部を添加しつつディ
ゾルバーで攪拌分散した。その後，得られたエマルジョ
ンを合板に，珪酸ソーダの塗布量が２ｋｇ／ｍ２　とな
るように塗布し，上記耐湿性樹脂の硬化のために，紫外
線を５秒間照射した。

【００２８】実施例６耐湿性樹脂としての市販のアクリル樹脂（固形分５０％
　　日立化成（株）製ヒタロイド３０１８）４０部中に
実施例１と同じ珪酸ソーダ３Ａ５０部を添加しつつディ
ゾルバーで攪拌分散した。その後，得られたエマルジョ
ンを合板に，珪酸ソーダの塗布量が２ｋｇ／ｍ２　とな
るように塗布し，５０℃で２日間加熱乾燥した。

【００２９】比較例実施例１と同じ珪酸ソーダ３Ａのみを，合板に塗布量が
２ｋｇ／ｍ２　となるように塗布し，５０℃で７日間加
熱乾燥した。前記実施例および比較例の防火材料につき
，耐水性と発泡性を評価した。耐水性は，試験板を水中
に２４時間浸した後の塗膜面の溶解状態で評価した。発
泡性はガスバーナーの火炎を塗膜面に５分間吹き付けた
後における，発泡層の成長高さと形状で評価した。得ら
れた結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１において，耐水性に関しては，本発明
にかかる実施例１〜６は，いずれも高い耐水性を示し，
上記水浸漬においても塗膜に何の変化も生じなかった。これに対し，比較例は，上記耐水テストにおいて，塗膜
が溶解消失し，発泡性防火材料としては勿論のこと，塗
膜の機能も維持できなかった。また，発泡性に関しては
，実施例１は，発泡状態が充分でなく，上記火炎テスト
によっても発泡層の高さが約３ｍｍ程度と低かった。そして，水ガラスに対する樹脂の割合が少なくなるほど
，火炎発泡性に優れていた。例えば実施例５においては
，発泡層高さが約１０ｍｍにも達し，極めて優れた防火
性を発揮した。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　耐湿性樹脂と加熱により発泡する未発
泡状態の発泡材料との混合物からなると共に，該混合物
はエマルジョン状態にあることを特徴とする発泡性防火
材料。
【請求項２】　　請求項１において，発泡材料は水ガラ
ス又は発泡性水系ポリマーであることを特徴とする発泡
性防火材料。