JPH07138079A

JPH07138079A - 耐火被覆材

Info

Publication number: JPH07138079A
Application number: JP5309866A
Authority: JP
Inventors: Shinzo Kaida; 進三開田; Michikazu Shimizu; 倫和清水
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】耐火性、耐熱性および施工性に優れた耐火被
覆材を提供する。【構成】リン酸および／またはリン酸金属塩、多価金
属酸化物、水、および多価金属炭酸塩を反応させてな
り、リン酸および／またはリン酸金属塩、多価金属酸化
物、水、および炭酸塩のアルカリ土類金属原子総数
（ＥＭ）／リン原子総数（Ｐ）の比が１．２〜２．１で
あり、かつアルミニウム原子総数（Ａｌ）／リン原子総
数（Ｐ）の比が０．７以下になるように調節された耐火
被覆材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物に用いられる鉄
骨等の構造材の表面に施工される吹き付けもしくは塗布
用耐火被覆材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高層建造物における鉄骨梁等は、火災時
に、その外部からの加熱が鉄骨梁等の脆性を引き起こ
し、これが更に建造物の崩壊という２次災害につながる
危険性を持っている。これを防止する目的で、高層建築
物における鉄骨梁等は表面を耐火材で被覆することが建
築基準法によって義務づけられている。この用途に用い
られる耐火被覆材としては、従来より、定形材料として
はケイ酸カルシウムボ−ドが、不定形材料としては吹き
付けロックウールが多用されており、特にコスト、施工
性等の点で有利な吹き付けロックウールがその主流とな
っている。

【０００３】しかしながら、この吹き付けロックウール
は、吹き付け作業中に多量の繊維等が空間に飛散する
ため非常に作業環境が悪い、作業中かなりの量の落下
物が床に堆積するため作業後の清掃に非常に手間がかか
る、基材との接着性が悪いため吹き付け後、耐火材が
剥落する、硬化、乾燥のため吹き付け後約１週間は振
動、衝撃を避けて養生する必要があるため作業効率が悪
い等の問題点がある。

【０００４】これらの問題点を解決する手段として、セ
メント系の発泡体からなる断熱層を鉄骨梁等の基材表面
に設けることにより耐火性能を得る方法が、各種提案さ
れている。この具体的施工法としては、基材の周囲に型
枠を組み、この内部に、プレフォームモルタルやアルミ
ニウム粉末を混入したモルタルを打設し耐火層を得る工
法や、セメント系水硬性結合材と金属アルミニウム粉末
からなる発泡体を発泡進行前に塗布する方法（特開昭５
９−３９７５３号公報）等が各種提案され、一部実用化
されている。

【０００５】

【発明が解決しょうとする課題】しかし、これらセメン
ト系の発泡体は、発泡体が連通気泡より形成されている
ため、断熱性能が不充分であり、その上、モルタル自体
の耐熱性能が低いため、火災時の加熱により崩壊してし
まう等の問題点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達し
た。すなわち、本発明はリン酸および／またはリン酸金
属塩（ａ）、多価金属酸化物（ｂ）、水および炭酸塩
（ｃ）を反応させてなり、（ａ）、（ｂ）または（ｃ）
の金属のうち、一種以上がアルカリ土類金属であること
を特徴とする耐火被覆材である。（ａ）が主剤、（ｂ）
が硬化剤、（ｃ）が発泡剤となり、これらと水を混合し
基材表面に、吹き付けもしくは塗布すると、基材表面で
発泡硬化し、耐火層が形成される。この発泡硬化は数分
〜数十分で終了し、硬化後の養生期間も全く必要としな
い。また、得られた発泡体は、耐熱性に優れる上、気泡
径０．１〜２．０ｍｍの独立気泡から形成されているた
め断熱性能も高く、鉄骨梁等表面に必要な耐火性能を付
与する場合においては、他の耐火材より耐火層を薄くで
き、軽量化が図れる。

【０００７】本発明において、リン酸および／またはリ
ン酸金属塩（ａ）としては、例えば、（１）リン酸、無
水リン酸等のリン酸；（２）第一リン酸金属塩、第二リ
ン酸金属塩、第三リン酸金属塩等のリン酸金属塩；並び
に、これらの二種以上の混合物が挙げられる。（２）の
リン酸金属塩を各々構成する金属としては、例えば、マ
グネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛、バリウ
ム、鉄等の二価以上の金属が挙げられる。これら（ａ）
として例示したものの内好ましいものは、リン酸、第一
リン酸マグネシウム、第一リン酸アルミニウム、第一リ
ン酸亜鉛およびこれらの二種以上の混合物であり、特に
好ましいものは、リン酸、第一リン酸マグネシウム、第
一リン酸アルミニウムおよびこれらの２種以上の混合物
である。

【０００８】本発明において、多価金属酸化物（ｂ）と
しては、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、
酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化第二鉄等の多価金属酸化
物が挙げられる。これらの内好ましいものは、酸化亜
鉛、酸化マグネシウムおよび酸化カルシウムであり、特
に好ましいものは、酸化マグネシウムである。

【０００９】本発明において、炭酸塩（ｃ）としては、
例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カ
リウム、炭酸アンモニウム、炭酸カルシウム、炭酸バリ
ウム、塩基性炭酸マグネシウム，塩基性炭酸亜鉛等が挙
げられる。これらの内、好ましいものは炭酸カルシウ
ム、塩基性炭酸マグネシウム、塩基性炭酸亜鉛であり、
特に好ましいものは塩基性炭酸マグネシウムである。

【００１０】以上、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の金属のう
ち、一種以上がアルカリ土類金属であることが必要であ
る。

【００１１】本発明の耐火被覆材は、該被覆材中の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のアルカリ土類金属原子総数
（ＥＭ）／リン原子総数（Ｐ）の比を１．２〜２．１に
することにより、優れた性能を持つ耐火被覆材を得るこ
とができる。ＥＭ／Ｐは１．２〜２．１、好ましくは
１．２〜１．８である。この範囲内ではＥＭ／Ｐ比の
値に比例して得られる発泡体の強度も大きくなる。ＥＭ
／Ｐが２．１を越えると、リン酸類からなる主剤と多価
金属酸化物からなる硬化剤を混入した時の反応が急激に
進行するため、発泡と硬化のタイミングを一致させる事
が困難になる。また、本発泡体は、鉄骨梁等の被覆材と
して使用するため、鉄に対する腐食性を持つことは好ま
しくない。この為には遊離のリン酸イオンをコントロー
ルすることが必要だが、このためには、リン酸イオン
（Ｐ）とアルカリ土類金属の総数（ＥＭ）の比（ＥＭ／
Ｐ比）を１．２以上にすることが必要である。

【００１２】なお、主剤としてリン酸単独を使用した場
合も、硬化剤、発泡剤の多価金属化合物と反応してリン
酸金属塩となる。

【００１３】本発明のようなリン酸金属塩系の発泡体
は、リン酸アルミニウム塩の割合が増加するのに伴い、
発泡体の強度も増加する。また、リン酸アルミニウム塩
は他のリン酸金属塩より粘性が高いため、吹き付けたと
きの基材への付着性向上、垂れ防止につながる。しか
し、主剤、硬化剤中に存在する全リン酸金属塩の内、ア
ルミニウム原子の総数（Ａｌ）とリン酸原子の総数
（Ｐ）の比（Ａｌ／Ｐ比）が０．７を越えると、吹き付
け後の乾燥過程で収縮、クラックが生じるため、かえっ
て強度が減少する。このため、Ａｌ／Ｐは０．７以下が
好ましい。

【００１４】本発明の耐火被覆材は、更に下記（ｄ）〜
（ｇ）から選ばれる一種以上の成分を含有させることが
好ましい。（ｄ）：水酸化アルミニウム（ｅ）：骨材（ｆ）：無機増粘剤（ｇ）：無機または有機繊維

【００１５】優れた耐火性能を得るために用いる（ｄ）
としては、活性の低い一般グレードのものが挙げられ
る。（ｄ）を内添した場合、その大部分が未反応物とし
て発泡体中に残留し、この残留水酸化アルミニウムが火
災時の熱を吸収し分解反応を起こす事から、耐火性能は
更にアップする。しかし、高活性の合成水酸化アルミニ
ウムゲルを内添した場合、このものは（ｂ）と同じく硬
化剤となるため、添加効果が無いばかりか、添加によっ
てＡｌ／Ｐ比が０．７以上になる場合においては、かえ
って乾燥時の収縮、クラックの原因になるため好ましく
ない。

【００１６】硬化反応を制御するために用いる（ｅ）と
しては、パーライト、シリカヒューム、シラスバルー
ン、ガラスバルーン、フライアッシュ、カオリン、フィ
ライト、ゼオライト、雲母、白土、硅石粉、シリカ粉等
が挙げられる。これらの内好ましいものは、パーライ
ト、シリカヒューム、シラスバルーン、ガラスバルーン
およびフライアッシュであり、特に好ましいものは、パ
ーライト、シラスバルーンおよびフライアッシュであ
る。

【００１７】気泡の整泡および吹き付け、塗布時の垂れ
防止のために用いる（ｆ）としては、ウォラストナイ
ト、モンモリロナイト、ベントナイト、バ−ミキュライ
ト、タルク、アエロジル等が挙げられる。これらの内特
に好ましいものは、ウォラストナイト、タルク、アエロ
ジルである。

【００１８】被覆材の剥落防止のために用いる（ｇ）と
しては、炭素繊維、ガラス繊維、ポリプロリレン繊維、
ビニロン繊維、アクリロニトリル繊維、セルロース、ア
ルミナ繊維等の天然または合成の無機または有機繊維が
挙げられる。これらの内、特に好ましいのはガラス繊維
である。

【００１９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の合計重量に基づ
き、（ｄ）の量は、通常３００重量％以下、好ましくは
２００重量％以下である。（ｅ）の量は、通常３００重
量％以下、好ましくは２００重量％以下である。（ｆ）
の量は、通常２００重量％以下、好ましくは１００重量
％以下である。（ｇ）の量は、通常２０重量％以下、好
ましくは１０重量％以下である。

【００２０】本発明の耐火被覆材中の（ａ）、（ｂ）お
よび（ｃ）の合計重量は、全重量に基づき、通常１０％
以上、好ましくは２０％以上である。

【００２１】本発明で得られる耐火被覆材は通常比重
０．２〜０．７である。鉄骨梁等の耐火被覆材として用
いるために必要な性能を兼ね備えるためには、通常０．
２以上の性能が必要とされる。

【００２２】本発明において、耐火吹き付け材を得る方
法は以下に従う。（１）（ａ）に所定量の水を添加し水溶液を作成する。
この時、金属原子価数／リン酸原子価数の比は、水不溶
成分を生じないよう１／３以下とし、水の添加量は
（ａ）が完全に溶解するに必要な量を超えるものとす
る。（２）この水溶液に、残りの（ｂ）、（ｃ）と、必要に
より（ｄ）〜（ｇ）より選ばれる１種以上を一括投入
し、混合する。（３）（２）で得られたスラリーを基材表面に吹き付け
もしくは塗布し、発泡硬化させる。

【００２３】

【実施例】以下実施例により本発明を説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。実施例及び比較例
中の％および部は、それぞれ重量％、重量部である。

【００２４】また、実施例と比較例で使用した配合物は
次の通りである。ａ−１；５０％第一リン酸アルミニウム水溶液ａ−２；５０％第一リン酸マグネシウム二水塩水溶液ａ−３；７５％リン酸ｂ−１；酸化マグネシウムｂ−２；酸化カルシウムｃ−１；塩基性炭酸マグネシウムｄ−１；水酸化アルミニウムｄ−２；合成水酸化アルミニウムゲルｅ−１；パーライト（日本セメント（株）製，商品名：
アサノパーライト黒曜石系３号）ｆ−１；タルク（土屋カオリン工業（株）製，商品名：
３Ｓタルク）ｆ−１；ウォラストナイト（土屋カオリン工業（株）
製，商品名：ハイコンＡ−６０）ｇ−１；ガラス繊維

【００２５】実施例１〜６および比較例１〜３表１の組成を前述の方法に従い攪拌混合した後、鋼材表
面（ＪＩＳＧ３１０１一般構造用圧延鋼材のＳＳ５
５）にコテで塗布すると、数分〜十数分以内に鋼板表面
で発泡、硬化し、厚さ約３ｃｍの耐火層を形成した。表
面に耐火層を形成したこの鋼板は、硬化直後においても
多少の振動、衝撃で層表面にひび割れを生じたり、鋼板
との界面で剥離を生じることはなかった。次に、この鋼
板を温度２０℃、相対湿度６５％の条件で７日乾燥した
後、外観の観察をおこなった。その結果は、表１中に、
○：外観の変化無し、×：耐火層におけるクラック有
り、として記載した。防食試験は、乾燥後の成型体に外
観試験と同じ材質の鋼板片を埋め込み、温度２０℃、相
対湿度６５％条件下に３日間放置して、赤錆の有無を目
視確認することにより行った。結果は、表１に、○：赤
錆の発生無し、×：全面に赤錆が発生、として記載し
た。

【００２６】

【表１】

【００２７】実施例１〜６の本発明の耐火被覆材は、気
泡径０．５〜２．０ｍｍの均一な独立気泡から形成され
ていた。７日乾燥後の試験体は、外観に何等、異常を発
見できず、また、防食試験においても、赤錆の発生は全
くなかった。一方、比較例は、比較例１が防食試験で赤
錆を生じ、比較例２が攪拌混合後瞬時に硬化したため鋼
板に塗布することが出来ず、比較例３が７日乾燥後の外
観にクラックが観察される等、各々問題を生じた。

【００２８】実施例５と比較例３について、示差熱分析
を行ったところ、実施例５では水酸化アルミニウムの分
解反応に帰属する１２０℃付近の吸熱ピークが観察され
たが、比較例３については、このピークが観察されなか
った。これは、高活性の合成水酸化アルミニウムゲルを
用いた比較例３では、このものが硬化材として完全に消
費されたため、耐火層内に全く残存していない事を示唆
している。

【００２９】実施例１および２については、耐火性の評
価試験を行った。耐火性試験は、ＪＩＳ−Ａ−１３０４
「建築構造物の耐火試験方法」における標準加熱曲線を
９００度一定に変更した方法をとり、厚さ２５ｍｍの各
試験体について、表面加熱時の裏面温度を測定すること
より耐火性の評価を行った。比較例には、比重０．５６
の気泡コンクリートと建築省認定品である無機繊維混入
珪酸カルシウムボ−ド（１号品）を用いた。この結果を
図１に記載する。

【００３０】

【図１】

【００３１】耐火性評価試験終了後の加熱面を観察する
ことにより、各試験体の耐熱性、耐炎性について評価し
た。実施例１および２、無機繊維混入珪酸カルシウムボ
ードについては、加熱面に何等、異常は発見できなかっ
たが、発泡コンクリートについては、加熱点を中心に無
数のクラックが観察できた。

【００３２】

【発明の効果】本発明の耐火被覆材は、平均径０．５〜
２．０ｍｍの独立気泡を有する発泡体からなるもので、
他の材料と比較しても優れた耐熱性、耐火性を備えるた
め、鉄骨梁等の基材表面に必要とされる耐火性能を付与
する場合においても、耐火層を薄くすることが出来る。
また、吹き付けもしくは塗布後数分〜数十分で発泡硬化
し、後養生も全く必要としないことから作業効率の向上
に大きく関与するといえる。その上、組成中に繊維物質
をほとんど含有しないため、作業環境の保全、作業後の
清掃等は極めて容易に行うことが出来る。したがって、
本発明は従来品の持つ欠点をカバーできるものとして、
今後、建築業界中で必要とされる材料の一つになりうる
といえよう。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年５月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】削除

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】追加

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の耐火被覆材（実施例１、
２）および従来品の表面加熱時の裏面温度のグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸および／またはリン酸金属塩
（ａ）、多価金属酸化物（ｂ）、水、および炭酸塩
（ｃ）を反応させてなり、（ａ）、（ｂ）または（ｃ）
の金属のうち、一種以上がアルカリ土類金属であること
を特徴とする耐火被覆材。
【請求項２】該被覆材中の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の
アルカリ土類金属原子総数（ＥＭ）／リン原子総数
（Ｐ）の比が１．２〜２．１であり、かつアルミニウム
原子総数（Ａｌ）／リン原子総数（Ｐ）の比が０．７以
下である請求項１記載の耐火被覆材。
【請求項３】該被覆材が、更に下記（ｄ）〜（ｇ）か
ら選ばれる１種以上の成分を含有する請求項１または２
記載の耐火被覆材。（ｄ）：水酸化アルミニウム（ｅ）：骨材（ｆ）：無機増粘剤（ｇ）：無機または有機繊維