JPH0570540A - 厚塗り発泡性耐火組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ポリオール成分を含む第一液とポリイソシア
ネート成分を含む第二液とから成るポリウレタン形成性
組成物において、第一液又は第二液のいずれかに、
（イ）膨張性黒鉛、（ロ）リン又はリン化合物、（ハ）
分岐型多価アルコール及び（ニ）含窒素化合物系発泡剤
を配合した厚塗り用発泡性耐火組成物である。 【効果】 １回の吹き付けで１ｍｍないし数１０ｍｍの
厚さの塗膜を形成しうる上に、硬化速度も大きく、短時
間で優れた防錆力の塗膜が得られる。また、加熱する
と、割れ、だれ、はぜ落などのトラブルなしに、発泡断
熱層が形成される。

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、橋りょう、車
両などの主要構造部、例えば鉄骨柱、梁、仕切壁、桁な
どの耐火被覆剤として用い、火災などで熱が加わったと
きに発泡又は膨張して熱遮断性の炭化層を形成し、防火
の役割を果す厚塗り用発泡性耐火組成物に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】これまで、鉄骨用耐火被覆としては、ロ
ックウール、石綿などの無機質繊維、バーミキュライ
ト、パーライトなどの耐熱性軽量骨材をセメントやセッ
コウと混合し、水を加えて混練したものが、一般的であ
ったが、現場施行時のミスト飛散による作業環境の汚染
防止の観点から使用が制限される上に、乾燥に長時間を
要するという欠点がある。

【０００３】また、膨張性黒鉛１００重量部に対し、リ
ン又はリン化合物をリン元素量に対し５〜３００重量部
を配合し、これをパテ状に形成した発泡性防火組成物
（特開昭５５−１１８９８７号公報）や、ポリ塩化ビニ
ルや塩素化ポリエチレンのような含塩素ポリマー１００
重量部に対し、膨張性黒鉛１０〜１５０重量部を配合し
た発泡防火組成物（特開昭５６−９５９４１号公報）も
知られている。しかし、これらの組成物は、こて塗りや
刷毛塗りで多数回繰り返して塗装する必要があるので、
特に厚塗りの場合は、施工に労力と時間を要し、その上
乾燥、硬化にも長時間を要するという欠点があり、さら
に防錆力も劣るという欠点もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、現場におけ
る１回の塗装で所要の厚さの被覆を形成することがで
き、しかも硬化に要する時間も、従来のものよりも著し
く短縮しうる上に、周囲の汚染も最小限に抑制可能な発
泡性耐火組成物を提供することを目的としてなされたも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、発泡性耐
火組成物について種々研究を重ねた結果、二液性ポリウ
レタン樹脂をベースとし、これに膨張性黒鉛、リン又は
リン化合物、低分子量多価アルコール及び含窒素化合物
系発泡剤を配合したものが１回の吹付け塗装により、た
れを生じることなく厚塗り可能であり、しかも優れた防
錆力を示すことを見出し、この知見に基づいて本発明を
なすに至った。

【０００６】すなわち、本発明は、ポリオール成分を含
む第一液とポリイソシアネート成分を含む第二液とから
成るポリウレタン形成性組成物において、第一液又は第
二液のいずれかに（イ）膨張性黒鉛、（ロ）リン又はリ
ン化合物、（ハ）分岐型多価アルコール及び（ニ）含窒
素化合物系発泡剤を配合したことを特徴とする厚塗り用
発泡性耐火組成物を提供するものである。

【０００７】本発明においては、ベースとなる組成物を
形成させるために、ポリオール成分を含む第一液とポリ
イソシアネート成分を含む第二液とが用いられる。この
際のポリオール成分とポリイソシアネート成分として
は、これまで常温硬化型二液性ポリウレタン樹脂におい
て通常使用されているものの中から任意に選ぶことがで
きる。

【０００８】このようなポリオールとしては、例えば有
機ジカルボン酸と２個以上の水酸基をもつ多価アルコー
ル、あるいはこれらとラクトンとから誘導される単位を
含むポリエステルポリオールや、上記の多価アルコール
から誘導される単位を含むポリエーテルポリオールや、
これらの両方の単位を含むポリエーテルポリエステルポ
リオールなどがあるが、これ以外にヒマシ油、ヒマシ油
変性ポリオール、エポキシ変性ポリオール、シリコーン
系ポリオール、アクリル変性ポリオールなども用いられ
る。これらのポリオールは、分子量３００〜３０００、
水酸基価５０〜３５０の範囲のものが好ましい。

【０００９】上記のポリエステルポリオールを形成する
ための有機ジカルボン酸の例としては、フタル酸、アジ
ピン酸、マレイン酸、二量化リノレイン酸などがあり、
また多価アルコールの例としては、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、テトラメチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、ヘキサメチレングリコー
ル、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトールな
どがある。さらに、ラクトンの例としては、ブチルラク
トン、バレロラクトンなどがある。

【００１０】本発明で用いる第一液には、これらのポリ
オール成分に加え、生成するポリウレタン樹脂の物性を
改善するために、エチレングリコール、プロピレングリ
コール、テトラメンチレングリコール、ジエチレングリ
コール、ジプロピレングリコールのようなジオール類や
エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレ
ンジアミン、フェニレンジアミン、４，４′‐メチレン
ジアニリン、２，２‐ビス（ｐ‐アミノフェニル）プロ
パン、３，３′‐ジクロロ‐４，４′‐ジアミノフェニ
ルメタン、１，２‐ビス（２‐アミノフェニルチオ）エ
タンのようなジアミン類を必要に応じ含ませることがて
きる。

【００１１】次に第二液に含ませるポリイソシアネート
の例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、オク
タメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネー
ト、１，５‐ナフタレンジイソシアネート、ジフェニル
メタン‐４，４′‐ジイソシアネート、ビフェニル‐
４，４′‐ジイソシアネート、２，２‐ジフェニルプロ
ピレン‐ｐ，ｐ′‐ジイソシアネートなどがある。

【００１２】本発明における第一液と第二液の使用割合
は、通常、第一液中に含まれる成分の活性水素の合計モ
ル数と、第二液中に含まれる成分のイソシアネート基の
合計モル数との比が２：３ないし３：２になる範囲内で
選ぶのが好ましいが、必要に応じ一方の成分をより過剰
に用いることもできる。

【００１３】本発明組成物では、上記のベース組成物に
対し、（イ）膨張性黒鉛、（ロ）リン又はリン化合物、
（ハ）分岐型多価アルコール及び（ニ）含窒素化合物系
発泡剤を含有させることが必要である。

【００１４】本発明で用いる膨張性黒鉛とは、加熱する
と黒鉛層間に存在する化合物が熱分解して全体が膨張す
る性質をもつ黒鉛のことであり、この熱分解する層間化
合物としては、例えば黒鉛酸性硫酸塩、ナトリウム黒
鉛、カリウム黒鉛、ハロゲン化黒鉛、黒鉛酸化物、塩化
アルミニウム黒鉛化物、塩化第二鉄黒鉛などが知られい
る。この膨張性黒鉛は、通常、ポリウレタン樹脂１００
重量部当り１０〜１００重量部の範囲になる割合で配合
される。これよりも量が少ないと、耐火性が不十分にな
るし、これよりも量が多いと、加熱時に剥離して防火の
割合を果さない上に、被覆時の機械的強度が低くなる。

【００１５】次に、リン又はリン化合物は、脱水触媒と
して作用し、熱が加えられたときに、成分中の有機物を
脱水、炭化して防火炭化層を形成させるとともに、自ら
も防火性の無機質リン酸膜を形成し、また、膨張性黒鉛
の発泡を促進して耐火効果を一層向上させる。このよう
なリン化合物としては、五酸化リン、亜リン酸、正リン
酸、ポリリン酸、リン酸アンモニウム、リン酸三ナトリ
ウム、トリクレジルホスフェート、メラミンホスフェー
ト、ウレアホスフェート、五塩化リン、オキシ塩化リン
などを挙げることができるが特に好適なのは、ポリリン
酸アンモニウム及びそのアンモニウムの一部をメラミン
で置換したものである。そのほか、必要に応じリン系可
塑剤として、トリフェニルホスフェート、トリクレジル
ホスフェート、トリキシレニルホスフェートなどを加え
ることもできる。これらのリン又はリン化合物は単独で
用いてもよいし、２種以上組み合わせて用いてもよい。
このリン又はリン化合物は、リン元素量に換算して膨張
性黒鉛１００重量部当り１０〜１５０重量部、好ましく
は２０〜１００重量部の範囲で配合する。これよりも少
ない量では、効果が不十分であるし、またこれよりも多
くすると、被覆したときの機械的強度が低下する。

【００１６】次に、本発明組成物において配合される分
岐型多価アルコールとは、第四炭素原子をもつ多価アル
コールを意味し、このようなものとしては、例えばペン
タエリトリトール、テトラエタノールメタン、ジペンタ
エリトリトール、トリペンタエリトリトールなどがあ
る。この分岐型多価アルコールは、加熱すると、膨張し
たのち、脱水触媒により炭化されて防火性の優れた発泡
炭化層を形成する。このものは、膨張性黒鉛１００重量
部当り５〜３０重量部の範囲内で用いられる。これより
も量が少ないと熱が加えられたときに膨張が不十分にな
るし、またこれよりも量が多いと、加熱により軟化し
て、被覆が炭化する前に流れ出し、十分な防火性能を発
揮することができなくなる。

【００１７】本発明組成物においては、発泡剤として含
窒素化合物系発泡剤が用いられる。このものは、加熱す
ると、窒素ガスやアンモニアガスを多量に発生して燃焼
を防止する。このような発泡剤としては、例えばメラミ
ン、ジシアンジアミド、アゾジカルボイミド、尿素など
を挙げることができる。これらの発泡剤は膨張性黒鉛１
００重量部当り、５〜３０重量部の範囲で用いられる。
これよりも量が少ないと発泡が不十分になるし、これよ
りも多くなると、発泡剤自体が燃焼剤として作用し、防
火性能を十分に発揮されない。なお、必要に応じて、加
熱時の水の蒸発熱による昇温を抑制するために、水酸化
アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウ
ム、タルクなどの結晶水をもつ化合物を加えることもで
きる。

【００１８】本発明における（イ）ないし（ニ）成分
は、第一液又は第二液のいずれにも配合することができ
るが、活性水素をもつ化合物例えば（ハ）の分岐型多価
アルコールや、（ニ）のアミノ化合物は、ポリイソシア
ネートと反応するので、第一液に配合する必要がある。

【００１９】本発明組成物には、前記した必須成分の外
に、必要に応じ、シリカ、タルク、硫酸バリウム、酸化
チタンのような体質顔料、アイアンオキシドイエロー、
ライトイエロー５０、アイアンオキシドブラウン、アイ
アンオキシドレッド、ライトブル１００、クロムオキシ
ドグリーンＧＮのような着色顔料、有機スズ化合物、有
機鉛化合物のような触媒、脱水剤など、通常の常温硬化
型二液性ポリウレタン樹脂塗料に慣用されている補助成
分を含有させることができる。これらの成分は、第一液
又は第二液のいずれに配合してもよい。

【００２０】本発明組成物は、例えば図１に示すような
スプレー装置を用いて施工することができる。すなわ
ち、第一液タンク１及び第二液タンク１′に貯蔵された
第一液と第二液は、圧送ポンプ２，２′によりそれぞれ
調節バルブ４，４′を経て、ヒーター５，５′により加
熱され、混合室に送られ、ここで所要の割合に混合さ
れ、スタティックミキサー８でさらに混合されたのちス
プレーガン９によって所定の表面に吹き付けられる。
６，６′及び６″は所定量を秤量して供給するための計
量ポンプである。

【００２１】このようにして、１回の吹き付塗装によ
り、所望の厚さの塗膜を形成することができる。したが
って本発明組成物は、例えば一般住宅の外壁、天井、屋
根、床など、ビルディングの鉄骨、橋げた、車両の外表
面などに施工して防火層とするのに好適である。

【００２２】

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例１〜４、比較例１〜３ ポリエステルポリオール（伊東製油社製、精製ヒマシ
油）７２重量部とポリエーテルポリオール（旭電化社
製、アデカレンジ６０６０Ｂ）１９重量部と３，３′‐
ジクロロ‐４，４′‐ジアミノフェニルメタン８重量部
と４，４′‐メチレンジアニリン１重量部とを混合し
て、ポリオール成分混合物を調製した。

【００２３】このポリオール成分混合物１００重量部を
１１０℃に加熱し、この中にポリリン酸アンモニウム
（住友化学工業社製、スミセーフＰＭ）、メラミン、ペ
ンタエリトリトール及び膨張性黒鉛を表１に示す量で加
え、約５時間かきまぜたのちジブチルスズジラウレート
０．０２重量部を添加してさらに３０分間かきまぜるこ
とにより第一液を調製した。

【００２４】次に、第二液として粗製ジフェニルメタン
‐４，４′‐ジイソシアネート（三井東圧化学社製、Ｃ
Ｒ２００）を用い、図１に示すスプレー装置によって、
鋼板（２５０ｍｍ×１５０ｍｍ）に塗布し、試料とし
た。この際の第一液と第二液の使用割合は、第一液中の
水酸基とアミノ基の合計モル数に対する第二液中のイソ
シアネート基の合計モル数の比が約１になるように選ん
だ。このようにして得た塗膜試料について、加熱時の物
性測定試験を行いその結果を表１に示す。なお、各物性
の測定は以下の方法によって行った。

【００２５】（１）発泡層均一性 試料を耐火板上に置き、約９００℃の炎を吹き付けて発
泡させ、その発泡状態を観察し、以下のように評価し
た。 ○：全体が均一、△：一部不均一の部分あり、×：全体
として不均一

【００２６】（２）たれ、割れ落ち性 試料を垂直に保持し、約９００℃の炎を吹き付けて、塗
膜が完全に炭化するまで、その状態の変化を観察した。

【００２７】（３）空洞発生 発泡層を切り取り、その断面を観察し、発泡層中に空洞
が生じているか否かを調べ、以下のとおり評価した。 ○：空洞なし、△：小さな空洞あり、×：大きな空洞あ
り

【００２８】（４）発泡倍率 発泡層を切り取り、その厚さを測定し、初期膜厚に対す
る倍率を求めた。試料を耐火板上に置き、９００℃の炎
を吹き付けて完全に発泡させたのち、発泡前の体積と発
泡後の体積の比をもって発泡倍率とした。

【００２９】（５）発煙量 発煙の量を目視で観察し、相対比較を行った。

【００３０】（６）発泡層強度 発泡層を指で圧迫し、その硬さ、もろさ、靭性を調べ、
相対的な比較を行った。

【００３１】（７）耐塩水性 鋼板（７０ｍｍ×１５０ｍｍ）に塗装したテストピース
を、塩水噴霧試験機（３５℃、塩水濃度５％）で３００
０時間曝露し、発錆の程度を観察した。

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明組成物は、１回の吹き付けで１ｍ
ｍないし数１０ｍｍの厚さの塗膜を形成しうる上に、硬
化速度も１〜３時間と短かく、施工時間を著しく短縮す
ることができ、しかも防錆力も優れている。また加熱時
に、効率よく発泡断熱層を形成することができ、この間
割れ、だれ及びはぜ落ちは認められず、被塗物の昇温を
抑制し、発煙量も少ないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明組成物の塗布に用いられるスプレー装
置の１例を示す説明図。

【符号の説明】

１ 第一液タンク １′ 第二液タンク ２，２′ 圧送ポンプ ５ ヒーター ７ 混合室 ９ スプレーガン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｋ 21/12 8318−4Ｈ Ｅ０４Ｂ 1/94 Ｅ 2118−2Ｅ //(Ｃ０８Ｇ 18/08 101:00）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオール成分を含む第一液とポリイソ
   シアネート成分を含む第二液とから成るポリウレタン形
   成性組成物において、第一液又は第二液のいずれかに
   （イ）膨張性黒鉛、（ロ）リン又はリン化合物、（ハ）
   分岐型多価アルコール及び（ニ）含窒素化合物系発泡剤
   を配合したことを特徴とする厚塗り用発泡性耐火組成
   物。