JPH09286985A - 発泡耐火材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高発泡で強固なチャーを形成し耐火性が大幅に
向上した発泡耐火材を提供することである。 【解決手段】結晶型がＩ型であるポリリン酸アンモニウ
ムと結晶型がII型であるポリリン酸アンモニウムが、前
者：後者の重量比で５：９５〜９５：５の組成である複
合結晶型ポリリン酸アンモニウムを用いることを特徴と
する、合成樹脂をバインダーとした発泡耐火材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複合結晶型ポリリ
ン酸アンモニウムを用いることを特徴とする、高発泡で
強固なチャーを形成し耐火性に優れた低毒性の発泡耐火
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多くの構造体に対して火炎の
影響を遅らせるために様々な耐火材が使用されている。
該耐火材は、それが適用された基材の温度上昇の速度を
遅らせ、構造体が火炎の熱によって破損するまでの時間
を引き延ばす機能を持つものであり、一般的にセメント
等の無機質物質にロックウール、石綿繊維などを混合し
た吹き付け式耐火被覆材が使用されている。しかしなが
ら、ロックウールは耐火機能を発揮するために厚い被覆
を必要とし、化粧仕上げが出来ないため美観上の問題が
あり、また石綿繊維は環境衛生の面から使用されなくな
ってきている。

【０００３】このような問題を解決する技術として、火
災等の温度上昇時に、構造体に塗布された塗膜を発泡さ
せて断熱層を形成することによって耐火性を付与する発
泡耐火材が提案されている。例えば、特開平５−８６３
１０号公報には、発泡性耐火塗料として、発泡剤として
のポリリン酸アンモニウムと炭素生成材料としてのペン
タエリスリトール、メラミン等を含有した一液変成エポ
キシ樹脂よりなる発泡耐火塗料が開示されている。ま
た、特開平６ー１６９７５号公報には、チャー形成剤と
してポリリン酸アンモニウムを、発泡剤としてポリリン
酸アンモニウムおよびトリス（２−ヒドロキシエチル）
イソシアヌレ−トを配合した防火塗料（塗料組成をもっ
と明確に開示すること）が開示されている。

【０００４】本発明者らは、上記耐火塗料や防火塗料な
どの発泡耐火材に使用されるポリリン酸アンモニウムに
ついて、さらに鋭意研究を行い、結晶型がI型のポリリ
ン酸アンモニウムとII型のポリリン酸アンモニウムの複
合結晶型ポリリン酸アンモニウムを用いると、得られる
発泡耐火材は特異的に高発泡で強固なチャーを形成して
耐火性が大幅に向上することを見いだし、この知見に基
づき本発明を完成した。以上の記述から、明かなように
本発明の目的は、高発泡で強固なチャ−を形成し、耐火
性を大幅に向上させることのできる発泡耐火材を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決する手段】本発明は下記から構成される。 （１）結晶型がI型であるポリリン酸アンモニウムと結
晶型がII型であるポリリン酸アンモニウムが、前者：後
者の重量比で５：９５〜９５：５の組成である複合結晶
型ポリリン酸アンモニウムを用いることを特徴とする、
合成樹脂をバインダーとした発泡耐火材。 （２）合成樹脂バインダー１００重量部に対して、５０
〜４００重量部の複合結晶型ポリリン酸アンモニウムを
用いることを特徴とする前記第１項記載の発泡耐火材。

【０００６】本発明で用いられる複合結晶型ポリリン酸
アンモニウムは、その結晶型がI型とII型が共存するこ
とが特徴であり、その組成は、I型：II型の重量比で
５：９５〜９５：５の範囲である。結晶型の判定はＸ線
回折によって行う。上記組成外では、理由は不明である
がチャーが脆く欠落したり、発泡性が低くなって、十分
な耐火性を得ることができない。

【０００７】本発明で用いられるI型ポリリン酸アンモ
ニウムは、例えば以下に示す方法によって得ることがで
きる。すなわち、I型ポリリン酸アンモニウムは、オル
ソリン酸またはリン酸アンモニウムと尿素とを１４０℃
〜１６０℃の温度でアンモニアガス雰囲気下で反応させ
ることによって得ることができる。また、通常の市販品
も使用することができ、該市販品としては、例えばスミ
セ−フ−Ｐ（商品名、住友化学工業（株））、ホスチェ
ックＰ／３０（商品名、モンサント（株））を挙げるこ
とができる。

【０００８】本発明で用いられるII型ポリリン酸アンモ
ニウムは、例えば以下の方法で得ることができる。すな
わち、リン酸アンモニウムと無水リン酸とを２５０℃〜
３００℃の温度でアンモニアガス雰囲気下で反応させる
ことによって得ることができる。また、市販品も使用す
ることができ、該市販品としては、例えばホスタフラム
ＡＰ４２２（商品名、ヘキスト（株））を挙げることが
できる。

【０００９】本発明で用いられる複合結晶型ポリリン酸
アンモニウムは、耐火材の耐水性、耐候性を向上させる
ために、化学的または物理的にI型もしくはII型のポリ
リン酸アンモニウム粒子表面を被覆したものであっても
よい。化学的または物理的に被覆したポリリン酸アンモ
ニウムとは、例えば、粉末状ポリリン酸アンモニウム粒
子表面にメラミンを付加及び／または付着したメラミン
被覆ポリリン酸アンモニウム、前記メラミン被覆ポリリ
ン酸アンモニウム粒子の被覆層に存在するメラミン分子
中のアミノ基が持つ活性水素と、該活性水素と反応しう
る官能基を有する化合物とによって該粒子表面が架橋さ
れた被覆ポリリン酸アンモニウム、粉末状ポリリン酸ア
ンモニウムまたは前記メラミン被覆ポリリン酸アンモニ
ウム粒子表面を熱硬化性樹脂で被覆した被覆ポリリン酸
アンモニウムなどである。

【００１０】本発明で用いられる合成樹脂バインダーは
当該業者によって通常知られている合成樹脂を用いるこ
とができる。例えばウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アク
リル樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、塩化ビニル
樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、
ＡＢＳ等、またはそれらの変性樹脂や酢酸ビニル系樹脂
エマルジョン、アクリル酸エステル系樹脂エマルジョ
ン、エチレン系樹脂エマルジョン等の合成樹脂エマルジ
ョンである。

【００１１】ウレタン樹脂としてはポリオール成分とポ
リイソシアネート成分を常温硬化型二液性ポリウレタン
樹脂として通常使用されているものを任意に選択するこ
とができる。ポリオール類としては例えば、ポリエチレ
ングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラ
メチレングリコール等のポリエーテルポリオールが挙げ
られる。 更に、エチレングリコール、１，２ープロピ
レングリコール、２，３ブチレングリコール、１，４ブ
チレングリコール、２，２’ージメチルー１，３ープロ
パンジオール、ジエチレングリコール等グリコール単独
もしくはこれらの混合物とコハク酸、アジピン酸、グル
タル酸、ピメリン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタ
ル酸、テレフタル酸等の二塩基酸及びこれらの酸エステ
ル、酸ハライドと重縮合する事によって得られたポリエ
ステルポリオールが挙げられる。

【００１２】ポリイソシアネート類としては、例えば、
ヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシ
アネート、シクロヘキサンジイソシアネート、トルイジ
ンジイソシアネート、２，４ートリレンジイソシアネー
ト、２，６ートリレンジイソシアネート、４，４’ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、ｐーフェニレンジイソ
シアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、１，５
ーナフチレンジイソシアネート等およびこれらの混合物
が挙げられる。

【００１３】エポキシ樹脂としては脂肪族、芳香族、環
式、非環式、脂環式または複素環式として通常使用され
ているものを任意に選択することができる。例えば、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレ
ングリコール、１，２ープロピレングリコール、１，４
ブチレングリコール、１，５ペンタンジオール、１，
２，６ーヘキサントリオール、グリセロール、トリメチ
ロールプロパン、ビスフェノールーＡ、及びビスフェノ
ールーＦの如き多価アルコールから誘導されるポリグリ
シジルエーテルを挙げることができる。更に、蓚酸、コ
ハク酸、グルタル酸、テエレフタル酸、２，６−ナフタ
リンジカルボン酸及び二量価リノール酸如き脂肪族また
は芳香族ポリカルボン酸とエピクロロヒドリンとの反応
生成物であるカルボン酸のポリグリシジルエーテルを挙
げることができる。

【００１４】アクリル樹脂としては、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎーブチル、メ
タクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタ
クリル酸２ーエチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、
メタクリル酸アルキル、メタクリル酸トリデシル、メタ
クリル酸ステアリル、メタクリル酸ベンジル、メタクリ
ル酸２ーヒドロキシエチル、メタクリル酸２ーヒドロキ
シプロピル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタ
クリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸グリシジ
ル等のメタクリル酸エステルから選ばれる１種または２
種以上の組み合わせを挙げることができる。

【００１５】アルキド樹脂としては無水フタル酸、テレ
フタル酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸等の飽和
多塩基酸、またはマレイン酸、無水マレイン酸、フマル
酸等の不飽和多塩基酸とエチレングリコール、ジエチレ
ングリコール、トリエチレングリコール、プロピレング
リコール、トリメチレングリコール、テトラメチレング
リコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジグ
リセロール、トリグリセロール、ペンタエリスリトール
等から任意に選択されるポリオールとの反応生成物を挙
げることができる。

【００１６】合成樹脂エマルジョンとしてはアクリル酸
メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アク
リル酸ー２ーエチルヘキシル、アクリル酸スチレン等の
単量体から合成されるアクリル酸エステル系樹脂エマル
ジョンが挙げられる。その他の例としてはポリ酢酸ビニ
ルエマルジョン、酢酸ビニルーエチレンコポリマエマル
ジョン、酢酸ビニループロピオン酸ビニルコポリマエマ
ルジョン、酢酸ビニルーアクリレートコポリマエマルジ
ョンを挙げることができる。

【００１７】上記樹脂に対する複合結晶型ポリリン酸ア
ンモニウムの使用量は、使用する合成樹脂バインダーに
よって異なるが、一般的に合成樹脂バインダー１００重
量部に対して５０〜４００重量部、好ましくは１００〜
３００重量部である。５０重量部を下回ると耐火性が甚
だ不十分であり、４００重量部を越えると耐火性の効果
の向上が飽和してこれ以上の効果の向上が望めなくなる
ことが多い。

【００１８】本発明の発泡耐火材には、合成樹脂バイン
ダーの特性を生かすために、必要に応じて複合結晶型ポ
リリン酸アンモニウム以外に発泡剤及び炭素形成剤を同
時に配合することができる。発泡剤としてはメラミン、
メラミンーホルムアルデヒド樹脂、炭素数４〜９のメチ
ロールメラミン、シアヌル酸メラミン、ピロリン酸メラ
ミンなどのメラミン誘導体、（チオ）尿素、（チオ）尿
素ーホルムアルデヒド樹脂、炭素数２〜５のメチロール
（チオ）尿素などの尿素誘導体、ベンゾグアナミン、フ
ェニルグアナミン、アセトグアナミン、サクシニルグア
ナミンなどのグアナミン類及び該グアナミン類とホルム
アルデヒドとの反応生成物、ジシアンジアミド、グアニ
ジン及びスルファミン酸グアニジンなどの窒素含有化合
物を挙げることができる。

【００１９】炭素形成剤としてはモノペンタエリスリト
ール、ジペンタエリスルトール、トリペンタエリスリト
ール、ポリペンタエリスリトール、トリス（２ーヒドロ
キシエチル）イソシアネート、トリエチレングリコー
ル、ソルビトール、レゾルシノール、グリセリン、トリ
メチロールメタン、トリメチロールプロパン、ジエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレン
グリコール、イノシトールなどの多価アルコール及びデ
ンプン、グルコース、蔗糖、スターチ等の炭水化物を挙
げることができる。

【００２０】本発明の発泡耐火材には難燃助剤、発煙抑
制剤や充填剤として水酸化アルミニウム、水酸化マグネ
シウム等の無機金属水和物、ヒュームドシリカ、沈降性
シリカ、無水珪酸、ほう酸亜鉛、カーボンブラック、炭
素繊維、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイソウ
土、焼成クレー、クレー、タルク、マイカ、酸化チタ
ン、ベントナイト、カオリン、モンモリナイト、ウォラ
ストナイト、ロックウール、ガラスファイバー、アスベ
スト、ハイドロタルサイト、酸化亜鉛、酸化ジルコニウ
ム、アルミナ、シリカアルミナ、マグネシア、ゼオライ
ト等の無機化合物、ポリエステル繊維、ポリアミド繊
維、ポリイミド繊維等の耐熱性有機繊維の任意量を配合
することができる。その他に、接着性付与剤としてビニ
ルトリメトキシシラン、アミノトリメトキシシランなど
のシランカップリング剤やエポキシ樹脂、フェノール樹
脂、ロジン、Ｃ５系石油樹脂、Ｃ９系石油樹脂、シクロ
ペンタジエン系石油樹脂等も配合することができる。

【００２１】本発明を具体的に説明するために、以下に
実施例及び比較例を示すが、本発明はこれによって限定
されるものではない。また、実施例及び比較例における
評価は次の方法によりおこなった。

【００２２】１）塗布鋼板の調製 鋼板（ＪＩＳ Ｇ３１４１ ＳＰＣＣ−ＳＤ 寸法０．
８ｍｍ厚×７０ｍｍ×１５０ｍｍ）に、実施各例及び比
較各例で得られた発泡耐火材を固形分換算で約３，００
０ｇ／ｍ²の割合で塗布し、室温で７日間乾燥させて発
泡耐火材塗布鋼板を調製した。 ２）耐火性 調製した塗布鋼板をマッフル炉（ヤマト科学（株）製、
型式ＦＭ−３６）に入れ、２５０℃で１０分間加熱した
のち、さらに７００℃で１０分間加熱して塗膜の発泡倍
率を測定した。

【００２３】実施例１ 合成樹脂バインダーとしてエポキシ樹脂アデカレジンＥ
Ｐ−４５２０（商品名、旭電化工業（株）製）６０重量
部と変成脂肪族ポリアミン、アデカハドナーＥＨ−２２
０（商品名、旭電化工業（株）製）４０重量部に、結晶
型がＩ型のポリリン酸アンモニウム１２５重量部とII型
のポリリン酸アンモニウム１２５重量部（組成：Ｉ型／
II型＝５０／５０重量比）、さらに発泡剤としてメラミ
ン５０重量部、炭素形成剤としてペンタエリスリトール
１００重量部、二酸化チタン３０重量部、炭酸カルシウ
ム３０重量部、希釈剤としてキシレン２００重量部を予
め混合した後に、三本ロールにて十分に混練したものを
鋼板に塗布し乾燥した。乾燥後の塗布鋼板について耐火
性の評価を行い、その結果を表１に示した。

【００２４】実施例２〜７、比較例１、２ 後述の表１に記載したように、Ｉ型とII型の組成の異な
るポリリン酸アンモニウムを使用する以外は実施例１に
準拠して塗布鋼板を調製し、耐火性の評価を行った。そ
の結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明の発泡耐火剤は、複合結晶型ポリ
リン酸アンモニウムを用いているため、特異的に優れた
耐火性を発揮し、かつ低毒性の発泡耐火材である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結晶型がI型であるポリリン酸アンモニウ
   ムと結晶型がII型であるポリリン酸アンモニウムが、前
   者：後者の重量比で５：９５〜９５：５の組成である複
   合結晶型ポリリン酸アンモニウムを用いることを特徴と
   する、合成樹脂をバインダーとした発泡耐火材。
2. 【請求項２】合成樹脂バインダー１００重量部に対し
   て、５０〜４００重量部の複合結晶型ポリリン酸アンモ
   ニウムを用いることを特徴とする請求項１記載の発泡耐
   火材。