JPH07228801A - 発泡型耐火塗料用下塗材組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ケイ素化合物系結合材１００重量部、無機質
短繊維５０〜１７０重量部、無機充填材３００〜１６０
０重量部及び必要に応じ増粘剤１０〜１７０重量部から
成る発泡型耐火塗料のための下塗材組成物である。 【効果】 本発明組成物を用いると、基材と発泡型耐火
塗料との間の密着性が改善され、急激な温度上昇による
耐火塗料の発泡過程及び高温時に発生する基材と塗料面
のズレに起因する亀裂や脱落を抑制し、安定した耐火性
能を発揮させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、火災その他の事故で急
激な温度上昇を生じた際の、基材保護のため、基材表面
に施される発泡型耐火塗料の下塗材に関するものであ
る。さらに詳しくいえば、本発明は、基材表面と発泡型
耐火塗料との密着性、特に急激な温度上昇による耐火塗
料の発泡過程及び高温時の密着性を高めて、基材表面に
安定な発泡断熱炭化層を形成させることにより、効果的
な耐火性能を発揮させうる下塗材組成物に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】建築物の鉄骨、コンクリート、木材など
の基材を火災による高温から保護するための材料の一つ
として、発泡型耐火塗料が知られている。このものは、
通常の塗料組成に加えて、炭素化成分、脱水炭化触媒及
び発泡剤を含み、乾燥塗膜が高温に曝されると元の膜厚
の数十倍に膨張し、断熱性に富む発泡炭化層を形成する
ことにより、基材の昇温を抑制するものである。

【０００３】そして、これの施工に当たっては、基材が
鉄であれば防錆性付与下塗材、コンクリートであれば耐
アルカリ性付与下塗材のように、基材の種類によって選
択される下塗材への上塗材として、また、まれには基材
に直接塗布する塗装材として、数ミリ程度の膜厚に塗装
される。ここで使用される下塗材の種類は発泡型耐火塗
料メーカーの指定によるが、アンダーライターズ・ラボ
ラトリイズ（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒｓ Ｌａｂｏｒａ
ｔｏｒｉｅｓ）編、「ファイア・レジスタンス・ディレ
クトリー（ＦｉｒｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｄｉｒｅｃ
ｔｏｒｙ）」によれば、フェノール・アルキッド塗料、
エポキシ塗料、ウレタン塗料、ラテックス塗料、ジンク
・シリケート塗料などの一般的な塗料が使用されてい
る。

【０００４】しかしながら、これまで知られている発泡
型耐火塗料は、基材に対する密着性、特に急激な温度上
昇による耐火塗料の発泡過程及び高温時の密着性が不十
分であり、これが原因で発生する発泡炭化層の亀裂や脱
落のため、耐火性能の発揮が不完全になるという欠点が
ある。

【０００５】このような欠点を改良し、均一な発泡炭化
層を得るため、発泡剤、炭素生成材料、無機質粉末、無
機質繊維の混合物に、バインダーとして一液変性エポキ
シ樹脂を配合した発泡耐火塗料が提案されている（特開
平５−８６３１０号公報）。

【０００６】しかしながら、このものも、発泡過程及び
高温時の密着性は必ずしも十分ではなく、火災時におい
て耐火性能を確実に発揮しうるとはいえない。

【０００７】また、前記の「ファイア・レジスタンス・
ディレクトリー」によれば、基材表面に取り付けたり、
塗膜表面に貼付たり、又は塗膜層内に埋め込んだ金網、
ガラス布などの耐熱性補強材で、発泡炭化層の亀裂及び
脱落を防止する施工方法も紹介されており、実際にも有
効であるが、これら耐熱性補強材の施工には、目的であ
る耐火塗料の塗装工程以上の作業時間を必要とする上、
耐火塗料使用目的の一つである仕上り美観を損なうとい
う欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発泡型耐火
塗料の発泡過程及び高温時における密着性を向上させる
ため、前記の耐熱性補強材の効果が付与された発泡型耐
火塗料用下塗材組成物を提供することを目的としたもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、発泡過程
及び高温時において密着性が低下する原因について検討
した結果、これが基材の形状、部分的な塗装膜厚の差、
部分的な受熱量の差によって生じる発泡の不均一や、基
材と耐火塗料の熱膨張率の差及び基材表面と平行方向へ
の塗膜の膨張で生じる基材と耐火塗料との界面における
ズレに起因すること、前記の有機系一般塗料を下塗りし
た場合は高温により塗膜が軟化し、このズレを助長する
こと、したがって、この発泡断熱層の形成には不必要
な、基材表面と平行方向への耐火塗料の動きを抑制する
ことで、上記の欠点が改善できることを見出した。

【００１０】すなわち、本発明は、ケイ素化合物系結合
材１００重量部、無機質短繊維５０〜１７０重量部、無
機充填材３００〜１６００重量部及び必要に応じ増粘剤
１０〜１７０重量部から成る発泡型耐火塗料用下塗材組
成物を提供するものであり、これにより、高温時におい
ても強度が低下せず、表面の繊維状突起で効果的に表面
と平行方向への耐火塗料の動きを拘束することができ
る。

【００１１】本発明組成物に用いるケイ素化合物系結合
材は、造膜性を有し、基材に密着し、少なくとも６００
℃以下で著しい軟化を示さないもの、例えばケイ酸リチ
ウム、ケイ酸カリ、ケイ酸ナトリウムなどのアルカリシ
リケート、エチルシリケートなどのアルキルシリケー
ト、又はシリカゾルなどが使用できる。なかでも、アル
キルシリケートの代表であるエチルシリケートは耐水
性、耐溶剤性、耐上塗性、塗料用無機結合材としての使
用例が多いため入手しやすく、硬化条件の調節も容易で
あることから特に好適である。このアルキルシリケート
は硬化を促進するために、あらかじめ部分加水分解縮合
しておくのが好ましい。アルキルシリケートはこの加水
分解により酸化ケイ素縮合物を形成する。

【００１２】無機質短繊維は、組成物中へ均一に分散で
き、塗膜中に固定されるだけのケイ素化合物系結合材と
の密着性があり、耐火塗料の動きを拘束できるだけの強
度を有する繊維であればよく、ロックウール、ガラス繊
維、シリカアルミナ繊維、シリコンカーバイト繊維、炭
素繊維等を用いることができるが、容易に入手でき、コ
ストが低いことから、ガラス繊維が好適である。この無
機質短繊維は、下塗材を塗布乾燥したときに表面に繊維
による突起を形成し、その上に施された耐火塗料層の動
きを拘束する効果、いわゆるアンカー効果を与えるもの
である。

【００１３】この無機繊維径は、通常８〜２０μｍ、好
ましくは１０〜１５μｍの範囲から選ばれる。また、繊
維長は、通常０．３〜３．０ｍｍ、好ましくは０．５〜
１．５ｍｍの範囲から選ばれる。この繊維径が８μｍよ
り小さい場合は、強度が弱いため耐火塗料の動きを拘束
できず、２０μｍより大きい場合は、剛性が大きすぎ塗
装作業性が著しく低下する。繊維長が０．３ｍｍより小
さい場合は、塗膜としたときに繊維状突起がほとんど形
成されない。一方、繊維長が３．０ｍｍより大きい場合
も繊維がほぐれにくいため、組成物中に均一に分散しに
くく、繊維状突起の形成が困難になる。

【００１４】無機充填材としては、一般の塗料と同様に
着色、塗膜の強度向上、増量のために添加されるもの
で、亜鉛末、ケイ石粉、カオリンクレー、マイカ、二酸
化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウムなどが使用される。
基材が鉄である場合には、防錆力が大きく向上すること
から、亜鉛末の使用が望ましい。

【００１５】必要に応じ配合される増粘剤は組成物の粘
度を向上させ、さらにチクソトロピックな粘性を付与す
ることで、組成中の無機充填材、無機質短繊維の沈降分
離を防止し、塗装時の垂れをなくして均一な下塗り塗膜
を得るために添加される。ケイ素化合物系結合材とし
て、アルカリシリケートのような無機質系のものを用い
る場合には、増粘剤を配合しなくても、十分に大きい粘
度を示すので、特にこれを加える必要はない。

【００１６】この増粘剤としては、ベントナイト、多孔
質シリカ、脂肪酸アミドワックス、水添ヒマシ油、セル
ロース誘導体、ポリエチレングリコールエーテルなど
の、一般の塗料用途に市販されている増粘剤が使用され
るが、耐火塗料の下塗材としては耐熱性を低下させない
無機系の増粘剤が望ましく、なかでも容易に入手でき、
経済的に有利なことからベントナイトが好適である。

【００１７】本発明においては、Ｂ型粘度計を用い、６
ｒｐｍで測定したときの粘度が５０〜８００ポイズ及び
チクソトロピック係数０．６０〜０．９５の範囲の組成
物が得られる割合で各成分を調節し、また増粘剤が配合
されることが必要である。ここでいうチクソトロピック
係数とは、次式

【数１】 に従って求められる数値である。

【００１８】本発明組成物における各成分の配合割合
は、ケイ素化合物系結合材の固形分換算１００重量部当
り、無機質短繊維５０〜１７０重量部好ましくは７５〜
１３０重量部、無機充填材３００〜１６００重量部好ま
しくは５００〜１４００重量部の範囲で選ばれる。そし
て、この組成物に必要に応じ増粘剤を１０〜１７０重量
部好ましくは４０〜１３０重量部の範囲で加えて、所定
の粘度及びチクソトロピック係数に調整する。

【００１９】無機質短繊維が５０重量部よりも少ないと
下塗材表面に形成される繊維状突起が不足し、十分なア
ンカー効果が奏されないし、また、この量が１７０重量
部よりも多くなると、吹き付けの際、ノズルを閉塞し、
作業性を低下させる上に、無機質短繊維を組成物中に均
一に分散させることができず、均一な塗膜を形成させる
ことが困難になる。他方、無機充填材が３００重量部よ
りも少ないと、形成される塗膜の硬度、強度が不足し、
下塗材層の固着が不十分になるし、また１６００重量部
よりも多くなると組成物の結合性が低下し、塗膜が脆く
なる。

【００２０】本発明組成物は、基材の表面に慣用の塗装
手段を用いて直接塗布されるが、塗膜上に繊維状の突起
を形成しやすいという点で吹付け塗装が特に有利であ
る。

【００２１】図１は本発明組成物の使用態様を示す塗膜
構造の断面拡大図であり、本発明組成物は、基材１の上
に塗布されて、表面に無機質繊維の突起をもつ下塗層２
を形成する。この下塗層２の繊維状突起を除いた部分の
厚さは２０〜１００μｍ程度が適当であるが、通常は、
この下塗層２の表面には繊維状突起が約０．２〜１ｍｍ
の高さで形成されている。次に発泡型耐火塗料層３がこ
の上に施されるが、この厚さは１〜２０ｍｍ程度が好ま
しい。この発泡型耐火塗料層３は、下塗層２の表面の繊
維状突起により強固に固着され、従来の下塗層を介し
て、あるいは基材面に直接発泡型耐火塗料層を設けた場
合に比較して密着性を著しく改善することができる。

【００２２】本発明の下塗層の上に塗布する発泡型耐火
塗料については、特に制限はなく、これまで知られてい
る発泡型耐火塗料の中から任意に選ぶことができる。こ
のような耐火塗料としては、例えばアクリル樹脂系発泡
型耐火塗料、エポキシエステル樹脂系発泡型耐火塗料、
エポキシポリアミド樹脂系発泡型耐火塗料、ポリウレタ
ン樹脂系発泡型耐火塗料、フェノール樹脂系発泡型耐火
塗料、アクリルエマルション樹脂系発泡型耐火塗料など
を挙げることができる。

【００２３】

【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。なお、各例中の粘度はＢ型粘度計を用い６ｒｐｍ
で測定したものである。

【００２４】実施例１ 部分加水分解縮合したエチルシリケート１００重量部
（固形分換算）に対して、ベントナイト７０重量部、カ
オリンクレー６０重量部、マイカ１２５重量部、ガラス
繊維（繊維径約１２μｍ、平均繊維長０．５ｍｍ）９５
重量部及び亜鉛末１３６０重量部を加え十分に混合する
ことにより、下塗材組成物を調製した。このものの粘度
は約５００ポイズ、チクソトロピック係数は約０．８で
あった。

【００２５】実施例２ 実施例１における亜鉛末１３６０重量部の代りに、ケイ
石粉２００重量部を用い、他は実施例１と同様にして下
塗材組成物を調製した。このものの粘度は約６５０ポイ
ズ、チクソトロピック係数は約０．９であった。

【００２６】実施例３ ケイ酸カリウムの塩酸水溶液固形分換算１００重量部に
対し、実施例１と同じガラス繊維７６重量部とケイ石粉
５５０重量部を加え、十分に混合することにより、下塗
材組成物を調製した。このものの粘度は約７５ポイズ、
チクソトロピック係数は０．９２であった。

【００２７】比較例１ ガラス繊維の量を９５重量部から４５重量部に減じるこ
と以外は全く実施例１と同様にして、下塗材組成物を調
製した。このものの粘度は約３００ポイズ、チクソトロ
ピック係数は約０．８であった。

【００２８】比較例２ 部分加水分解縮合したエチルシリケート１００重量部
（固形分換算）に対して、ベントナイト５５重量部、カ
オリンクレー６０重量部、マイカ１２５重量部、ガラス
繊維（繊維径１２μｍ、平均繊維長０．５ｍｍ）１８０
重量部及び亜鉛末１３６０重量部を配合し、十分に混合
することにより、下塗材組成物を調製した。このものの
粘度は約５００ポイズ、チクソトロピック係数は約０．
８であった。

【００２９】参考例１ ＪＩＳ Ｇ−３１４１規格のＳＰＣＣ・Ｄの鋼板（９×
２００×４００ｍｍ）に、ＪＩＳ Ｃ−１６０２で規定
する０．７５級以上の性能を有する０．６５ｍｍ径のＣ
Ａ熱電対を中央に埋め込み、実施例１及び比較例１で得
た下塗材組成物を吹付け塗装して厚さ約５０μｍの下塗
層を形成させたのち、２４時間乾燥してそれぞれ４個ず
つの下塗り基材を用意した。この下塗り基材に、アクリ
ル樹脂系発泡型耐火塗料、エポキシエステル樹脂系発泡
型耐火塗料、エポキシポリアミド樹脂系発泡型耐火塗料
又はアクリルエマルション樹脂系発泡型耐火塗料を、絶
乾厚さ３ｍｍになるように塗装し、２週間乾燥し、試験
板を作成した。また、対照用として、下塗層を設けない
で鋼板上に直接耐火塗料を塗装したものを作成した。

【００３０】次に、液化石油ガスを燃料とする加熱試験
炉を用い、ＪＩＳ Ａ−１３０４規格に従い、炉温を調
節しながら各試験板を１時間加熱したのち、徐冷し、各
試験板について亀裂、脱落に基づく露出面積を測定し、
その結果を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】また、エポキシエステル樹脂系発泡型耐火
塗料を塗装した試験板について、実施例１の下塗材
（Ａ）、比較例１の下塗材（Ｂ）及び下塗材なしのもの
（Ｃ）について経時的に昇温温度を測定し、その結果を
グラフとして図１に示す。このグラフから、実施例１の
もの（Ａ）は徐々に昇温するが、比較例１（Ｂ）及び対
照例（Ｃ）は３０時間経過後より温度が急上昇し、亀裂
や脱落を生じ基材が露出し始めたことが分る。実施例２
及び実施例３の下塗材を用いた場合も、実施例１の場合
と同様発泡型耐火塗料の亀裂や脱落が抑制されているこ
とが確認された。

【００３３】参考例２ ＪＩＳ Ｇ−３１４１規格のＳＰＣＣ・Ｄの鋼板（１×
７５×２００ｍｍ）に実施例１又は実施例２で得た下塗
材を厚さ約５０μｍになるように吹付け塗装したのち、
室温で２週間乾燥して試験板を作成したこれらの試験板
について、ＪＩＳ Ｚ−２３７１規格に従う塩水噴霧試
験を行い、２５０時間後の発錆状態を観察したところ、
実施例１のものは発錆が全く認められなかったのに対
し、実施例２のものは全面に赤錆の発生が認められた。
このことより、無機充填材として亜鉛を用いた場合には
鉄基材に対する防錆効果を奏することが分る。

【００３４】参考例３ 参考例１で用いたものと同じ鋼板に、比較例２で得た下
塗材組成物を吹き付け塗装しようとしたが、ノズルを閉
塞し、作業性が著しく悪い上に、塗膜に不均一な凹凸面
を生じ、その上に耐火塗料を塗布することができなかっ
た。

【００３５】

【発明の効果】本発明組成物を用いると、基材と発泡型
耐火塗料との間の密着性が著しく改善される結果、急激
な温度上昇による耐火塗料の発泡過程及び高温時に発生
する基材と塗料面とのズレに起因する亀裂や脱落を抑制
して、安定した耐火性能を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の使用態様を示す塗膜の断面拡大図。

【図２】 試験板の加熱時における温度の経時的変化を
示すグラフ。

【符号の説明】

１ 基材 ２ 下地層 ３ 耐火塗料層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 5/18 ＰＱＮ 183/02 ＰＭＰ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケイ素化合物系結合材１００重量部、無
   機質短繊維５０〜１７０重量部及び無機充填材３００〜
   １６００重量部から成る発泡型耐火塗料用下塗材組成
   物。
2. 【請求項２】 ケイ素化合物系結合材１００重量部、無
   機質短繊維５０〜１７０重量部、無機充填材３００〜１
   ６００重量部及び増粘剤１０〜１７０重量部から成る発
   泡型耐火塗料用下塗材組成物。
3. 【請求項３】 Ｂ型粘度計６ｒｐｍで測定した粘度が５
   ０〜８００ポイズ及びチクソトロピック係数が０．６０
   〜０．９５の範囲にある請求項１又は２記載の発泡型耐
   火塗料用下塗材組成物。
4. 【請求項４】 ケイ素化合物系結合材がアルカリシリケ
   ートである請求項１又は３記載の発泡型耐火塗料用下塗
   材組成物。
5. 【請求項５】 ケイ素化合物系結合材がアルキルシリケ
   ート又はアリールシリケートの部分加水分解縮合物を主
   体とするものである請求項２又は３記載の発泡型耐火塗
   料用下塗材組成物。
6. 【請求項６】 無機充填材が亜鉛末を主体とするもので
   ある請求項１又は２記載の発泡型耐火塗料用下塗材組成
   物。