JPH08127739A - 耐火断熱性塗材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄塗り塗膜においても耐火断熱性を充分発揮
することができ塗膜の密着性、塗膜の衝撃性を高め耐候
性を高めることができさらに表面硬度の高い耐火断熱性
塗材を提供することである。 【構成】 アルカリ金属珪酸塩水溶液と３成分以上の組
成よりなるリン酸塩ガラス表面処理物からなる硬化剤に
圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩比重０．３〜
０．５ｇ／ｃｍ^３、融点が１５００℃以上のセラミツク
微細中空粒子又はセラミツク微細中空粒子の中空内部が
真空であるセラミツク微細真空中空粒子と粒径０．０１
〜５．０ｍｍの無機質粉末を配合してなる耐火断熱塗材
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は不燃で耐火性、断熱性
のある塗膜を形成し得る無機系塗材に関する。この塗材
は例えば建造物の柱、壁、天井、屋根等の内・外装、電
車の屋根などに使用される。

【０００２】

【従来の技術】 従来不燃で耐火性、断熱性のある塗材
としては、セメント等の無機系バインダーに無機の微細
発泡体又は微細中空発泡体を骨材に使用したものが用い
られていた。しかしいずれも満足な不燃にして耐火断熱
効果の得られる塗材は無かった。無機系の微細発泡体と
してパーライト、火山れき、バーミキュライト焼成物、
微細中空発泡体としてシラスバルーン、ガラスバルー
ン、シリカバルーン等を挙げることができる。これらを
塗材の耐火断熱性付与骨材として使用した場合微細発泡
体はオープンポアであるため熱伝導率が低くならず、微
細中空発泡体は圧縮強度が低く塗材の真空脱気混練工程
において大半が破壊してしまい充分な耐火断熱性は期待
できなかった。市販のシラスバルーンは完全中空体が重
量で３分の１、嵩で約２分の１であるため、断熱性を上
げることができない。

【０００３】 シラスバルーンの圧縮強度（水圧強度）
は８０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、その他従来の各種無機系
微細中空発泡体でも２００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ^２であ
った。完全な微細中空発泡体であれば熱伝導率は０．１
ｋｃａｌ／ｍｈ℃前後である。微細発泡体あるいは強度
の弱い微細中空発泡体は破壊が多く断熱性能は良くなか
った。

【０００４】 耐火断熱性付与骨材に微細発泡体あるい
は強度の弱い微細中空体を使用した塗材の塗膜は硬度が
低くきずつき易い。さらに耐火耐熱性は悪く火炎に対す
る抵抗力が低く塗膜が容易に剥離してしまい完全な耐火
性、断熱性は期待できなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 塗膜に耐火性、断熱
性を付与することによって火災時の火炎に対して優れた
抵抗力を示し塗膜の剥離を防止せしめることが要求され
る。又建物内外部からの温度変化に対する抵抗を増大せ
しめることにより、塗装下地および塗膜相互の密着性を
高め塗材としての耐候性、耐久性を高めることができ
る。さらに該塗材の上面に防水材、融雪塗材等を塗布し
た場合、その効果を一層高めることができ、電気絶縁性
も高めることができる。このため従来の塗材の２分の１
ないし３分の１程度の薄塗りでも充分性能が期待できる
耐火断熱性塗材の開発が望まれていたのである。

【０００６】 本発明はかかる実情に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、従来不可能とされて
いた薄塗り塗膜においても耐火断熱性を高め得ることが
でき、さらに塗膜表面硬度の高い耐火断熱性塗材を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本発明は上記の目的の
もとに鋭意開発を進めアルカリ金属珪酸塩水溶液と３成
分以上の組成よりなるリン酸塩ガラス表面処理物からな
る硬化剤に圧縮強度が高く、且つ融点の高いセラミツク
微細中空粒子を塗材骨材として使用することによって耐
火断熱性塗材を完成したのである。

【０００８】 本発明に係る耐火断熱性塗材はアルカリ
金属珪酸塩水溶液と３成分以上の組成よりなるリン酸塩
ガラス表面処理物からなる硬化剤に圧縮強度６００ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２以上でカサ比重が０．３〜０．５ｇ／ｃ
ｍ^３、融点が１５００℃以上のセラミツク微細中空粒子
又はセラミツク微細中空粒子の中空内部が真空であるセ
ラミツク微細真空中空粒子と粒径０．０１〜５．０ｍｍ
の無機質粉末を配合してなるものである。

【０００９】 本発明に使用したるセラミツク微細中空
粒子は、従来の微細中空発泡体に比較して特に圧縮強度
が高く且つ融点の高いものであり塗材製造過程で生ずる
高い応力・剪断力に耐え得ることが出来、低比重で高強
度耐火性に優れ且つ断熱性の高い塗材を可能ならしめた
ものである。

【００１０】

【作用】 本発明に使用するアルカリ金属珪酸塩水溶液
は優れた強固なガラス状膜を形成するもので一般式はＭ
_２Ｏ・ｍＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏで表わされ、アルカリ金属
Ｍの種類はナトリウム、カリウム、リチウムなどがあり
特殊なものとして第４級アンモニウム塩がある。

【００１１】 アルカリ金属珪酸塩水溶液の硬化剤とし
て用いる３成分以上の組成よりなるリン酸塩ガラス表面
処理物とは３成分系以上のリン酸塩ガラスを用いてその
表面をリン酸塩ガラスと反応して不溶性あるいは難溶性
の反応層を形成するように表面処理したものでアルカリ
金属珪酸塩水溶液を無機系塗材のバインダーに使用した
場合の最大欠点とされていた耐水性、耐エフロレッセン
ス性を解決し、しかも硬化時間を任意に調節可能とした
優れた硬化剤である。

【００１２】 微細中空発泡体を耐火断熱性付与骨材に
使用する場合最も重要なことは、微細中空発泡体の圧縮
強度である。微細中空発泡体の圧縮強度とは耐水圧強度
と同意語であり、圧縮強度の測定は、微細中空発泡体を
水中で加圧し水に加えられた圧力が微細中空発泡体に伝
わり微細中空発泡体が破壊する圧力を圧縮強度とするの
である。

【００１３】 優れた性能を示すことのできる塗材は、
混練工程が充分でなければならず、均一な製品で品質の
良い塗材には特に重要である。また塗材中の空気を除去
するため真空状態で混練する必要がある。充分な混練を
行う場合その混練時の塗材・骨材に加わる応力及び剪断
力は、約４００ｋｇｆ／ｃｍ^２前後になると言われてい
る。従来の微細中空発泡体には、このような高圧に耐え
得るものが無かったので、耐火断熱材付与骨材として使
用して充分な耐火断熱性能が得られるものは皆無であっ
た。

【００１４】 次に微細中空発泡体を耐火断熱性付与骨
材に使用する場合に重要なことは、熱伝導率である。微
細中空発泡体を一定の容器に充填した状態における熱伝
導率は微細中空発泡体の粒径にもよるが一般に０．１
（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）前後であり、充填した微細中空
発泡体の半分が破壊されたものである場合熱伝導率は大
体０．２（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）に低下する。充填した
微細中空発泡体の中空内部が真空の場合熱伝導率は、
０．０３〜０．０５（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）に向上す
る。破壊されない完全な微細中空発泡体が耐火断熱性付
与骨材として使用された場合、従来の耐火断熱塗材の２
分の１ないし３分の１の膜厚で優れた効果が得られるの
である。微細中空発泡体の中空内部が真空である場合は
さらに耐火断熱性能が向上する。

【００１５】 耐火断熱塗材は単に耐火断熱性があれば
良いというものではない。耐火断熱塗材は下塗り材とし
て使用する場合中塗り又は上塗り材として使用される場
合がある。特に中塗り又は上塗り材として使用された場
合、塗膜の表面硬度が重要である。９Ｈ以上の硬度のあ
る塗膜でしかも衝撃強度の高い塗膜でなければ外装用と
しては充分ではない。圧縮強度の高い破壊されない完全
な微細中空発泡体が塗材・骨材に使用された場合、上記
の条件を充分満足させることができるのである。

【００１６】 本発明に係る耐火断熱塗材のセラミツク
微細中空発泡体は、塗材製造工程におけるいかなる混練
条件においても全く破壊されることがなく、しかもその
塗膜の硬度および衝撃強度を高らしめるため、圧縮強度
６００ｋｇｌ／ｃｍ^２以上、カサ比重０．３〜０．５ｇ
／ｃｍ^３融点１５００℃以上のセラミツク微細中空粒子
またはセラミツク微細真空中空粒子を使用するのであ
る。セラミック微細中空粒子の粒径は、２０〜３５０μ
ｍの範囲のものを使用し、細目２０〜７５μｍ、中目７
５〜１５０μｍ、荒目１５０〜３５０μｍとして粒度調
整により混合使用する。カサ比重は粒度の細かいものは
重く、荒いものは軽くなる。このためカサ比重の範囲は
０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３となる。セラミツク微細中空
粒子又はセラミツク微細真空中空粒子の使用量は１０〜
４０重量％の範囲とする。１０重量％以下では断熱効果
が顕著とは言えず、４０重量％以上では塗材の粘性が低
下する。

【００１７】 セラミツク微細中空粒子に融点の高いも
のが必要な理由は２つある。第１はセラミツク微細中空
粒子はその材質に起因するのは当然であるが一般的に圧
縮強度は融点が高いもの程強いということが言えるので
ある。圧縮強度と融点とは大略比例関係にあり、圧縮強
度を６００ｋｇｌ／ｃｍ^２以上とするならばその融点は
１５００℃以上としなければならない。

【００１８】 第２は耐火断熱塗材を塗布した面に火炎
が加えられた場合塗材のバインダー及びセラミツク微細
中空粒子はそのまま残存し耐火断熱性があるため裏面温
度の上昇を最少限に押さえることができるからである。

【００１９】 本発明に使用する無機質粉末は花崗岩、
安山岩、大理石、蛇紋岩、粘板岩、砂岩、石灰岩、凝灰
岩、珪岩などの天然石を粉砕し粒度調整したものあるい
は珪砂、珪石粉、フライアッシュ、シリカヒューム、ク
レー、タルク、カオリン、陶磁器粉砕物、徐冷高炉スラ
グ粉砕物、シリカ質ダスト等である。無機質粉末の粒子
径は細目０．０１〜０．５ｍｍ、中目０．５〜１．５ｍ
ｍ，荒目１．５〜５．０ｍｍとしこれらを調整配合して
使用する。無機質粉末の使用量は５〜６０重量％の範囲
とする。

【００２０】 本発明に係る耐火断熱塗材には以上の他
必要に応じて塗材の性状を向上させるため、分散剤とし
て各種の界面活性剤、たるみ防止剤、沈降防止剤、凍結
防止剤などを添加しても良い。さらに塗膜の性能を向上
させる目的で塗膜にたわみ性を能える可塑剤、熱、光に
よる劣化防止を図る安定剤、かびの発生を防止するかび
止め剤等を添加しても良い。

【００２１】 塗膜を着色するため各種無機質着色顔
料、無機質体質顔料あるいは有機着色顔料、陶磁器細
粒、着色珪砂などを用いても良い。

【００２２】

【実施例】 本発明の実施例について詳述する。

【００２３】 実施例１ アルカリ金属珪酸塩水溶液を２０．０重量％、３成分以
上の組成よりなるリン酸塩ガラス表面処理物からなる硬
化剤を８．０重量％、セラミツク微細中空粒子２５．０
重量％、無機質粉末４３．０重量％、無機質体質顔料
０．５重重量％、有機および無機質添加剤３．５重量％
からなる配合による組成物を真空脱気混練装置で充分混
合攪拌し耐火断熱塗材を得た。

【００２４】 アルカリ金属珪酸塩水溶液は市販のＮａ
_２Ｏ９．４重量％、ｓｉＯ_２２９．４重量％よりなる珪
酸ソーダ水溶液を用いた。３成分以上の組成よりなるリ
ン酸塩ガラス表面処理物からなる硬化剤は３成分以上の
リン酸塩ガラスを用いその表面をこのリン酸塩ガラスと
反応して不溶性あるいは難溶性の層を形成するように表
面処理したものを使用した（Ｃ社製）。リン酸塩ガラス
は無水リン酸（Ｐ_２Ｏ_５）とアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等の金
属酸化物等から製造されたものである。

【００２５】 セラミツク微細中空粒子はアルミナ４０
％、シリカ６０％の組成物からなるものを使用し、その
物性は圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、融点１６００
℃、嵩比重０．４ｇ／ｃｍ^３、熱伝導０．１（ｋｃａｌ
／ｍｈｒ℃）で完全な中空粒子のみで構成されている。
セラミツク微細中空粒子の粒度調整は細目２０重量部、
中目３０重量部、荒目 ３０重量部とした。

【００２６】 無機質粉末は花崗岩を粉砕した砕石粒子
を用い粒度調整は細目４０重量部、中目３０重量部、荒
目１０重量部とした。

【００２７】 実施例２ 実施例１と同じ配合であるが無機質粉末に徐冷高炉スラ
グ粉砕物と珪砂と大理石粉砕粒子を３：１：２の割合で
混合した混合無機質粉末を使用し粒度調整は細目４０重
量部、中目３０重量部、荒目１０重量部とした。

【００２８】 比較例１ 実施例１における配合のうちセラミツク微細中空粒子を
シラスバルーン（Ｓ社製）に置き替えた配合の塗材を作
成した。シラスバルーン粒度調整はセラミツク微細中空
粒子と同じである。

【００２９】 比較例２ 実施例１における配合のうちセラミツク微細中空粒子を
ガラスバルーン（Ａ社製）に置き替えた配合の塗材を作
成した。ガラスバルーンの粒度調整はセラミツク微細中
空粒子と同じである。

【００３０】 実施例１および実施例２、比較例１およ
び比較例２で得られた塗材を各々２．３ｍｍ厚の鉄板に
塗布した。試験に用いた鉄板の寸法は２００×２００ｍ
ｍである。実施例１および２と比較例１および２の性能
比較表を表１に示す。

【００３１】 表１に示す混練後の容積変化は容積変化
が全くない場合を１００とした。塗膜の耐火断熱性はガ
スバーナーの先端を塗膜に当て塗膜を火炎によって炎焼
赤熱せしめた後の塗膜状況の変化及び鉄板裏面の変化を
観察した。ガスバーナーの先端は約１２００℃で塗膜に
当てている時間は約１０分である。

【００３２】 塗膜の密着性は碁盤目試験により１００
箇のうちいくつ剥離したかを示すものである。

【００３３】 塗膜の衝撃試験はＪＩＳＡ１４２１に準
じて行ない、供試体にひび又は亀裂の生ずる落錘の高さ
によって評価した。錘はなす形５００ｇを使用して２ｍ
以上を◎、１〜２ｍは○、１ｍ以下は×とした。

【００３４】

【００３５】 以上述べた如く本発明に係る耐火断熱塗
材はセラミツク微細中空粒子を使用することによって優
れた耐火断熱効果を示すと共に塗膜の密着性が良く、塗
膜の衝撃強度、塗膜の硬度が著しく向上することが判明
した。又セラミツク真空中空粒子ではさらに向上すると
言える。耐水性もきわめて優れたものと言えるがシラス
バルーンを使用した場合は多少フクレが見られた。本発
明に係る耐火断熱塗材は完全不燃性であり、壁、天井、
屋根等の内外装はもとより電車の屋根などに塗布使用す
ることによって薄塗り塗布にもかかわらず優れた耐火性
能を有し且つ被塗装部分を外部の温度変化から保護する
ことができる。又本発明に係る塗材の上面に塗布する機
能性塗料に対して内部からの温度変化から保護し、その
効果を一層高めることができるのである。

【００３６】 本発明に成る耐火断熱塗材は耐水性、密
着性に優れているため下塗り材としてはむろんのこと中
塗り材あるいは上塗り材としても使用できるものであ
り、塗布面を砂壁調、スタッコ調、天然石調、タイル調
等任意の仕上面にすることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項 １】 アルカリ金属珪酸塩水溶液と３成分以
   上の組成よりなるリン酸塩ガラス表面処理物からなる硬
   化剤に圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上でかさ比重
   ０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上のセラ
   ミツク微細中空粒子と粒径０．０１〜５．０ｍｍの無機
   質粉末を配合してなることを特徴とする耐火断熱塗材。
2. 【請求項 ２】 セラミツク微細中空粒子の中空内部が
   真空であるセラミツク微細真空中空粒子を使用すること
   を特徴とする請求項１記載の耐火断熱塗材。