TWI663228B - 節省步驟型發泡耐火塗料 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種節省步驟型發泡耐火塗料，其於塗布至所欲膜厚為止時所需的時間與勞力少，用在平時無損結構物之美觀，且火災時可抑制結構物之崩壞與變形。 本發明為節省步驟型發泡耐火塗料、塗裝方法、耐火被覆方法以及具有使用有該發泡耐火塗料之保護塗膜的耐火結構體，前述節省步驟型發泡耐火塗料包含黏合劑成分(A)、發泡劑(B)及碳化劑(C)，且前述黏合劑成分(A)包含交聯性聚合物(a1)及可塑劑(a2)；成分(A)、成分(B)及成分(C)之質量為式(1)(省略)所示之關係；前述節省步驟型發泡耐火塗料係以75%以上之塗料非揮發成分濃度供於塗布，且可塑劑(a2)於黏合劑成分(A)非揮發成分中所占比率為50質量%以下。

Description

節省步驟型發泡耐火塗料
本發明係有關於一種於火災時會發泡、膨脹後形成隔熱層而有助於防止建築物倒塌的發泡耐火塗料。
構成建築物骨架之鋼筋材料係使用不燃建材，但於火災發生時之強烈加熱狀況下其強度將顯著地下降，導致建築物全體倒塌。因此，目前廣泛進行於水泥系之無機黏結劑中混合岩棉等骨材並與水捏合後，將做成糊狀之耐火被覆材噴塗施工於該鋼筋表面藉此保護，並防止強度急遽下降。
然而，該岩棉耐火被覆材需於鋼筋厚塗25mm以上。因此，岩棉耐火被覆材不僅於工法上有限制，亦不適用於被覆面之凹凸明顯、要求活用鋼筋本身外型之美觀的部位。
於是，對於適合要求美觀之部位的耐火被覆材，有人提出了各種於有機黏結劑混合有發泡劑或碳生成材等之發泡耐火塗料。
使用發泡耐火塗料所形成之塗膜於平時(非火災時)作為保護鋼筋表面之塗膜，防止來自水等外部刺激，且於火災時因高熱分解產生不燃氣體後發泡，形成發泡層。該多孔質之發泡層將作為隔熱層而被視為可抑制鋼筋之溫度上升。
關於發泡耐火塗料，本申請人於專利文獻1中提出了一種發泡耐火塗料，特徵為於包含樹脂、發泡劑、碳供給劑、無機粉末之組成物中使用含溴磷酸酯及/或其縮合物作為阻燃劑。依據該塗料，可於塗膜因高熱發泡後於該發泡層中良好地維持碳化層，以維持隔熱性。
然而專利文獻1記載之發泡耐火塗料的塗膜形成成分係使用丙烯酸樹脂等非交聯型樹脂，有常溫乾燥條件下之硬化性不充分的問題。
又，因火災時之熱所形成的發泡層欲到達可抑制鋼筋溫度上升程度，需增厚塗裝於鋼筋之發泡耐火塗料所形成的保護塗膜之膜厚。因此，如專利文獻1記載之硬化性差的塗料中，需分多次重複塗布相同塗料，並於每次塗裝後反覆乾燥之重複塗裝，塗裝所需之總時間亦有例如2週左右的情況，需進行改善。
另一方面，亦有人提出各種將交聯型樹脂使用於塗膜形成成分之發泡型耐火塗料。
專利文獻2中揭示了一種包含聚矽氧烷鏈之樹脂、環氧樹脂、胺硬化劑、發泡劑及炭形成添加劑的熱膨脹性被覆用組成物。依據該文獻記載之組成物，藉由環氧/胺交聯塗膜平時可保護結構物，火災時藉由組成物中所含之聚矽氧烷鏈可得硬之發泡層，故於被稱作噴射火之強烈等級的火災中，亦可藉由發泡層之隔熱性抑制結構物之溫度上升。
專利文獻3中記載了一種耐噴射火性及耐發煙性優異之耐熱性組成物，其包含多硫化物、環氧樹脂、含胺基或醯胺基之化合物、磷酸酯、纖維、聚矽氧烷。
然而，專利文獻2及3記載之組成物中，因發泡層硬故有容易破裂的問題。該等專利文獻記載之組成物因預設為使用於預計產生噴射火之石油、氣體、化學工廠設施，相較於平常之外觀更以提升發泡層之隔熱性為目的，故塗裝作業性並不充分。
作為短時間內可硬化且耐火性良好之膨脹性被覆，專利文獻4中揭示了一種組成物，包含於矽烷末端的聚醚或矽烷末端的聚胺基甲酸酯中併用可塑劑。然而，專利文獻4記載之組成物於火災時雖可得耐火性優異之發泡層，但於鋼筋邊緣部上設有塗膜時，將有因鋼材形狀而於邊緣部上之某發泡層產生破裂，進而剝落的情況。
如此，需要開發一種發泡耐火塗料，其於平時可輕易形成不會損及結構物外型之保護塗膜，加熱膨脹時於平面部與邊緣部上均可得細緻且具強度之發泡層。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平10-7947號公報 專利文獻2：國際公開2010-054984號小冊 專利文獻3：國際公開2014-019947號小冊 專利文獻4：國際公開2010-131037號小冊
發明揭示 發明欲解決之課題 本發明之目的係提供一種節省步驟型發泡耐火塗料，其於塗布至所欲膜厚為止時所需的時間與勞力少，用在平時無損結構物之美觀，且火災時可抑制結構物之崩壞與變形。 用以解決課題之手段
本發明人等針對前述課題全心研究之結果，發現只要可塑劑於黏合劑成分中所占比率和發泡劑及碳化劑之合計質量相對於黏合劑成分於特定範圍內時，即使於高非揮發成分濃度下仍可塗布厚膜，且可輕易地形成一種於火災時會變化成可保護結構物不受火焰損害之高強度發泡層的保護塗膜。
換言之，本發明係有關於以下： 一種節省步驟型發泡耐火塗料，包含黏合劑成分(A)、發泡劑(B)及碳化劑(C)，且前述黏合劑成分(A)包含交聯性聚合物(a1)及可塑劑(a2)； 成分(A)、成分(B)及成分(C)之質量為下述式(1)所示之關係：
[數學式1]
(式(1)中，A(M) 、B(M) 、及C(M) 分別為成分(A)、成分(B)及成分(C)之質量)； 前述節省步驟型發泡耐火塗料係以75%以上之塗料非揮發成分濃度供於塗布，且可塑劑(a2)於黏合劑成分(A)非揮發成分中所占比率為50質量%以下； 一種塗裝方法，係塗裝該發泡耐火塗料並使其乾燥； 一種結構物之耐火被覆方法，係塗裝該發泡耐火塗料並使其乾燥而形成保護塗膜；以及 一種耐火結構體，具有使用有該發泡耐火塗料之保護塗膜。 發明效果
依據本發明發泡耐火塗料，因不需反覆多次重複塗布作業即可輕易地得到膜厚較厚之塗膜，故不費龐大之勞力與時間亦可形成所欲厚膜的保護塗膜。
該保護塗膜於常溫乾燥條件下速乾性及內部硬化性均優異，耐水性等諸物理特性亦優異。因此，設有該保護塗膜之結構物經過長時間仍可維持美觀。
又，由本發明發泡耐火塗料所形成之保護塗膜於火災狀況下會膨脹而變化成發泡層，有助於抑制結構物於火災時變形與崩壞。又，不僅於構成結構物之建材的平面部並且於邊緣部或突起部上設有保護塗膜時，還有在加熱膨脹過程中不易產生發泡層破裂或剝離的優點。
用以實施發明之最佳形態 本發明之節省步驟型發泡耐火塗料為包含黏合劑成分(A)、發泡劑(B)及碳化劑(C)之組成物。
＜黏合劑成分(A)＞ 本說明書中，黏合劑成分(A)為可成為本發明節省步驟型發泡耐火塗料之塗膜形成成分的有機系成分，以交聯性聚合物(a1)及可塑劑(a2)為必要成分，並包含任意選擇之兩性分散劑(a3)、有機系黏性調整劑(a4)、具羥基之聚醚化合物(a5)及/或其他成分。
＜交聯性聚合物(a1)＞ 本發明中交聯性聚合物(a1)為藉由熱、催化劑、空氣(氧)、濕度(水)、電子束等自交聯之樹脂、或藉由與交聯劑及/或其他交聯性樹脂之反應交聯的樹脂。於黏合劑成分(A)之成分的一部分包含交聯性聚合物(a1)，藉此可使由本發明塗料所形成之塗膜的硬化性良好，而有助於節省步驟化。
如此交聯性樹脂之例，可舉例如：具選自於羥基、羧基、酸酐基、胺基、亞胺基、異氰酸酯基、羥甲基、水解性矽基、醛基、巰基、環氧基、不飽和基等之至少1種交聯性反應基的丙烯酸樹脂、氟樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、矽酮樹脂、胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、聚氧伸烷基樹脂、胺基樹脂、尿素樹脂等樹脂；2種以上前述樹脂之改質樹脂；前述2種以上之混合物等。
前述交聯性聚合物(a1)之重量平均分子量由常溫下之硬化性與熱膨脹性的觀點來看，為500~100,000，以1,000~70,000較佳。
本發明中，前述交聯性聚合物(a1)於黏合劑成分(A)非揮發成分中包含20~85質量%，以30~75質量%較佳。
本說明書中，非揮發成分意指去除揮發成分後之殘留物，殘留物於常溫下為固狀或液狀皆可。非揮發成分濃度(%)為以百分比顯示乾燥後殘留物質量相對於乾燥前質量之比率。測定非揮發成分質量時試樣之乾燥條件可舉以110℃加熱試樣1克1小時的方法為例。
本說明書中，交聯性聚合物(a1)之重量平均分子量為將藉由GPC(膠透層析)法所測定之重量平均分子量經聚苯乙烯換算後之值。
本發明中，由硬化性與加熱膨脹性之觀點來看，交聯性聚合物(a1)可使用分子內，以分子末端為佳具有下述通式(1)所示之水解性矽基的聚合物。
-SiR1 3-a (R2 )a ×××式(1) (但，分別顯示R1 為相同或相異之碳數1~20個的烴基、R2 為水解性基、a為1、2或3)。
R1 所示之烴基可舉例如：甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基辛基、壬基、癸基、二十基等鏈狀烴基(該等鏈狀烴基可為直鏈或支鏈。以下相同)；苯基等芳香族烴基等；以甲基、乙基、丙基、丁基、苯基等為佳，以甲基、乙基、丙基、丁基較佳，以甲基、乙基特佳。R2 所示之水解性基可舉例如：羥基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等烷氧基；苯氧基、2-(丁氧)乙基等，以烷氧基為佳，以甲氧基或乙氧基較佳。
式(1)中，矽原子介著後述之鍵官能基與主鏈鍵結。構成該主鏈之骨架可舉選自於聚氧伸烷基、乙烯基聚合物(例如，聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯等)、飽和烴聚合物、不飽和烴聚合物、聚酯、聚碳酸酯、聚二甲基矽氧烷等之1種以上的骨架為例。該骨架於交聯性聚合物(a1)主鏈中可單獨含有，亦可含有2種以上。
本發明中交聯性聚合物(a1)之主鏈具有聚氧伸烷基骨架，由本發明塗料所形成之硬化塗膜的加熱膨脹性來看為佳。
聚氧伸烷基可舉例如：聚氧乙烯、聚氧丙烯、聚氧丁烯、聚氧四亞甲基、聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物、及聚氧丙烯-聚氧丁烯共聚物等，以聚氧丙烯聚合物特佳。
又，交聯性聚合物(a1)為具前述式(1)所示之水解性矽基的聚合物時，介著前述水解性矽基與主鏈之鍵官能基為藉由對主鏈導入水解性矽基時之化學反應而生成者，為主鏈與水解性矽基以外之化學結構部分。該鍵官能基之具體例，可舉例如：亞甲基、伸乙基、伸丙基等伸烷基、伸苯基、胺基甲酸酯鍵結、尿素鍵結、取代尿素鍵結、碳酸酯基等、包含多數該等及該等以外之化學結構的2價化學鍵結。
前述交聯性聚合物(a1)可藉由通常方法製造，又，亦可使用市售品。
交聯性聚合物(a1)為通式(1)所示之聚合物時之市售品的一例，可舉例如：「EXCESTAR ES-S2410」、「EXCESTAR ES-S2420」及「EXCESTAR ES-S3430」、「EXCESTAR ES-S3630」(以上，旭硝子公司製，商品名)、「S-203」「S-303」、「EST-250」「EST-280」、「SAT-200」、「SAT-350」、「SAT-400」、「SAX-520」、「SAX-580」、「SAT-720」、「SAT-145」、「SAT-770」及「HS-2」(以上，商品名，Kaneka公司製)、「DESMOSEAL S XP2458」、「DESMOSEAL S XP2836」及「DESMOSEAL S XP2749」(以上，商品名，Bayer公司製)、「STP-E10」(商品名，WACKER公司製)、「SPUR+預聚物 1015LM」及「SPUR+預聚物 1050MM」(以上，商品名，Momentive公司製)等，該等可單獨使用或組合2種以上使用。
＜可塑劑(a2)＞ 本發明中，前述黏合劑成分(A)於交聯性聚合物(a1)中併用而包含可塑劑(a2)。黏合劑成分(A)藉由包含可塑劑(a2)，不僅可保持加熱時生成之發泡層的強度，並可提升塗料之塗布作業性，有助於發泡耐火塗料塗布步驟之節省步驟化。
可塑劑(a2)可無限制地使用塗料領域中以提高塗膜柔軟性為目的所添加之眾所皆知者，具體而言，可舉例如：鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二庚酯、鄰苯二甲酸二-2-乙基己基酯、鄰苯二甲酸二正辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二異癸酯、鄰苯二甲酸基苄酯、間苯二甲酸二辛酯、1,2,3,6-四氫酞酸雙(2-乙基己基)、二甲基己二酸酯、二丁基己二酸酯、二異丁基己二酸酯、二己基己二酸酯、二-2-乙基己基己二酸酯、二異壬基己二酸酯、二辛基己二酸酯、二丁二甘醇己二酸酯、二異壬基環己烷二羧酸酯、二甲基環己烷二羧酸酯、二乙基環己烷二羧酸酯、及二-2-乙基己基環己烷二羧酸酯等環己烷二羧酸酯等的脂肪酸酯系可塑劑；磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸三丁酯、磷酸三戊酯、磷酸三己酯、磷酸三環己酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸三二甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯、磷酸二甲苯苯酯、磷酸二甲基乙酯、磷酸甲基二丁酯、磷酸乙基二丙酯、磷酸異癸基二苯酯、磷酸羥苯基二苯酯、磷酸間苯二酚雙二苯酯、磷酸三芳基異丙酯化物、以各種取代基使該等改質後之化合物、該等之各種縮合型等磷酸酯系可塑劑等，該等可單獨使用或組合2種以上使用。
本發明中，就可塑劑(a2)之含量而言，由基材邊緣部上發泡層之耐破裂性來看，於黏合劑成分(A)非揮發成分中為50質量%以下，以10~45%之範圍內為佳，以20~40%之範圍內較佳。
尤其是，前述可塑劑(a2)為磷酸酯系可塑劑、特別是有機基中具芳基之芳香族磷酸酯系可塑劑時，與前述交聯性聚合物(a1)之相溶性優異，可形成均一之硬化塗膜，且加熱時可形成均一之發泡層，係為合適。
本發明中，可塑劑(a2)亦可僅使用前述磷酸酯系可塑劑，前述磷酸酯系可塑劑之質量比率於可塑劑(a2)中則以50質量%以上之範圍內為佳。
另一方面，由基材邊緣部上發泡層之耐破裂性的觀點來看，宜前述可塑劑(a2)不含脂肪酸酯系可塑劑、或脂肪酸酯系可塑劑於可塑劑(a2)中所占比率在50質量%以下之範圍內。
＜兩性分散劑(a3)＞ 又，前述黏合劑成分(A)可含有分散劑。分散劑只要可使後述顏料物質、纖維等粉體於液體中穩定地分散即可，可使用非離子性分散劑、陰離子性分散劑、陽離子性分散劑、兩性分散劑等塗料領域中眾所皆知的分散劑，其中亦以使用兩性分散劑(a3)為佳。作用機構尚未確定，但藉由使用兩性分散劑(a3)作為分散劑，可提升塗料之塗布作業性，並減少塗布所需之時間，且有加熱膨脹後之發泡層發揮充分之耐火性的效果。
兩性分散劑(a3)為同時含有陰離子性骨架與陽離子性骨架之分散劑，可舉如酸值為5~300、較佳為20~200且胺值為5~300、較佳為20~200之分散劑。
此處之胺值表示與中和分散劑非揮發成分1g所需之HCl等量之KOH的mg數。又，酸值表示中和分散劑非揮發成分1g所需之KOH的mg數。
兩性分散劑(a3)之市售品，可舉例如：「Disperbyk-142」(胺值=43，酸值=46，BIG Chemie(BYK)公司製)、「Disperbyk-145」(胺值=71，酸值=76，BIG Chemie(BYK)公司製)、「Disperbyk-2001」(胺值=19，酸值=29，BIG Chemie(BYK)公司製)、「Disperbyk-2020」(胺值=38，酸值=35，BIG Chemie(BYK)公司製)、「Disperbyk-9076」(胺值=44，酸值=38，BIG Chemie(BYK)公司製)、「SOLSPERSE24000」(胺值=42，酸值=25，Lubrizol(股)公司製)等。
本發明中，兩性分散劑(a3)は、可單獨使用或混合2種以上使用。
使用前述兩性分散劑(a3)時，其摻合量由塗布作業性與膨脹後發泡層之強度觀點來看，於黏合劑成分(A)非揮發成分中為0.1~12%，特別以0.3~8%之範圍內為佳。
＜有機系黏性調整劑(a4)＞ 本發明中，前述黏合劑成分(A)可包含有機系黏性調整劑(a4)。有機系黏性調整劑(a4)可無限制地使用塗料領域中所用之眾所皆知者，其具體例可舉例如：丙烯酸系黏性調整劑、聚乙烯系黏性調整劑、醯胺系黏性調整劑、聚醚及其胺基甲酸酯改質物等聚醚系黏性調整劑、羥乙基纖維素、甲基纖維素及其改質物等纖維素系黏性調整劑等，該等可單獨使用或組合2種以上使用。特別是，本發泡耐火塗料為高非揮發成分，可於短時間塗布，由塗布後之外觀優異來看，以醯胺系黏性調整劑作為有機系黏性調整劑(a4)為佳。
前述醯胺系黏性調整劑為分子中具-NH-CO-鍵結之化合物，可舉以脂肪酸與脂肪族胺及/或脂環式胺之反應物、寡聚物、或該等之改質物、混合物作為有效成分者為例。
具體例可舉例如：月桂酸醯胺、硬脂酸醯胺等飽和脂肪酸一醯胺、油酸醯胺等不飽和脂肪酸一醯胺、N-月桂基月桂酸醯胺、N-硬脂醯硬脂酸醯胺等取代醯胺、羥甲基硬脂酸醯胺等羥甲基醯胺、亞甲基雙硬脂酸醯胺、伸乙雙月桂酸醯胺、伸乙雙羥基硬脂酸醯胺等飽和脂肪酸雙醯胺、亞甲基雙油酸醯胺等不飽和脂肪酸雙醯胺、間二甲苯雙硬脂酸醯胺等芳香族雙醯胺、脂肪酸醯胺之環氧乙烷加成物、脂肪酸酯醯胺、脂肪酸乙醇醯胺、N-丁基-N’-硬脂醯尿素等取代尿素等，該等可單獨使用或組合2種以上使用。
市售品方面，可購入之醯胺系黏性調整劑，可舉例如：「DISPARLON 6900-20X」、「DISPARLON 6900-10X」、「DISPARLON A603-20X」、「DISPARLON　A603-10X」、「DISPARLON　A670-20M」、「DISPARLON　6810-20X」、「DISPARLON　6850-20X」、「DISPARLON　6820-20M」、「DISPARLON　6820-10M」、「DISPARLON　FS-6010」、「DISPARLON　PFA-131」、「DISPARLON　PFA-231」、「DISPARLON　F-9020」、「DISPARLON　F-9030」、「DISPARLON　F-9040」、「DISPARLON　F-9050」、「DISPARLON　NS-5010」、「DISPALON　NS5025」、「DISPARLON　NS-5210」、「DISPARLON　NS-5310」(以上，商品名，楠本化成公司製)、「TALEN7200-20」、「TALEN7500-20」等TALEN系列(商品名，共榮化學股份有限公司)、「BYK-405」(商品名，BYK Chemie公司)、「A-S-A T-75F」(商品名，伊藤製油公司)等。
本發明發泡耐火塗料含有有機系黏性調整劑(a4)時，其非揮發成分含量於黏合劑成分(A)非揮發成分中為0.05~5質量%，特別以0.1~3質量%之範圍內為佳。
＜具羥基之聚醚化合物(a5)＞ 本發明中，由本發明組成物之熱膨脹性觀點來看，前述黏合劑成分(A)除了前述交聯性聚合物(a1)以外亦可包含聚合物摻合物。本發明中之聚合物摻合物為交聯性聚合物(a1)以外之聚合物，其樹脂種類並未特別限制，可使用例如：丙烯酸樹脂、氟樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、矽酮樹脂、胺基甲酸酯樹脂、環氧樹脂、聚醚樹脂、胺基樹脂、尿素樹脂等樹脂；2種以上前述樹脂的改質樹脂；前述2種以上之混合物等樹脂。
本發明中由與聚合物(a1)之相溶性良好，且平時之塗膜外觀及發泡層的均一性等來看，黏合劑成分(A)之聚合物摻合物以含有具羥基之聚醚化合物(a5)為佳。
具羥基之聚醚化合物(a5)為於聚醚化合物之分子鏈末端、或支鏈末端具有至少1以上之羥基的化合物，具體而言，可舉例如：聚氧乙烯多元醇、聚氧丙烯多元醇、聚氧乙烯/氧丙烯多元醇、聚氧伸丁二醇等脂肪族聚醚化合物；雙酚A之環氧乙烷加成物、雙酚A之環氧丙烷加成物、間苯二酚之環氧乙烷或環氧丙烷加成物等芳香族環含有聚醚化合物等，可單獨使用或組合2種以上使用。該等中以分子中具聚氧丙烯結構之化合物為佳，以聚氧丙烯多元醇更佳。
具羥基之聚醚化合物(a5)的數平均分子量以500~10,000之範圍內為佳，以2,000~6,000之範圍內較佳。
本發明發泡耐火塗料含有具羥基之聚醚化合物(a5)時，其非揮發成分含量於黏合劑成分(A)非揮發成分中為1~50質量%，特別以5~40質量%之範圍內為佳。
前述黏合劑成分(A)除了前述所述之成分(a1)、(a2)、(a3)及(a4)以外，可視需要包含可成為有機系阻燃劑、交聯劑、界面活性劑、溼潤劑等塗膜形成成分之成分。
該等中之交聯劑可舉至少具有2個可與交聯性聚合物(a1)所含之交聯反應性基反應之官能基的化合物。前述官能基之具體例，可舉例如：羥基、羧基、酸酐基、環氧基、胺基、亞胺基、異氰酸酯基、烷氧基矽基、羥甲基、醛基、巰基、環氧基、不飽和基等。
＜發泡劑(B)＞ 本發明之節省步驟型發泡耐火塗料中，發泡劑(B)可使用硬化塗膜暴露於火焰時產生之氣體可使硬化塗膜變化成發泡層的成分。
如此之發泡劑(B)可無限制地使用發泡耐火塗料領域中眾所皆知者，該具體例可舉例如：多磷酸銨(APP)、磷酸一銨、磷酸二銨、磷酸鉀(例如，三聚磷酸鉀等)、磷酸鈉、對甲苯磺酸、硫酸銨、硫酸鉀及硫酸鈉等鈉、鉀或銨之磷酸鹽或硫酸鹽；三聚氰胺、三聚氰胺甲醛、羥甲基化三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、單磷酸三聚氰胺、磷酸二三聚氰胺、二磷酸三聚氰胺、多磷酸三聚氰胺、焦磷酸三聚氰胺、磷酸二三聚氰胺及三聚氰酸三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺等三聚氰胺系發泡劑；尿素、二甲基尿素、丁基化尿素、烷基化尿素、苯胍胺、乙炔脲型化合物、參(烷氧基羰基胺基)三型化合物、及甲脒脲等尿素系發泡劑；甘胺酸、或胺磷酸鹽(例如，多磷酸銨)、偶氮二甲醯胺、4,4氧化雙(苯磺醯基肼)、對甲苯肼、對甲苯磺醯基半卡肼、二亞硝五亞甲四胺、5-苯基四唑、二偶氮胺苯；膨脹性石墨、胺磺酸及鎢酸鹽(tungstanate)、參-(2-羥基乙基)異三聚氰酸等，該等可單獨使用或組合2種以上使用。
前述發泡劑(B)之摻合量，以黏合劑成分(A)非揮發成分100質量份為基準計，為25~385質量份，特別以35~325質量份之範圍內為佳。
＜碳化劑(C)＞ 本發明之節省步驟型發泡耐火塗料中，碳化劑(C)可使用以下成分，硬化塗膜暴露於火焰中變化成發泡層時，可與磷酸成分反應形成碳化層，而提高發泡層之隔熱性。該碳化劑(C)可舉新戊四醇、二新戊四醇、聚乙烯醇、澱粉、纖維素粉末、烴樹脂、氯化石蠟等為例，該等可單獨使用或組合2種以上使用。
該碳化劑(C)之摻合量，以黏合劑成分(A)非揮發成分100質量份為基準計，為25~85質量份，特別以35~75質量份之範圍內為佳。
＜硬化催化劑(D)＞ 本發明發泡耐火塗料可包含硬化催化劑(E)，該硬化催化劑(E)可催化交聯性聚合物(a1)彼此、或交聯性聚合物(a1)與視需要摻合之交聯劑的交聯反應。
該硬化催化劑(D)可舉過氧化物或偶氮化合物等自由基催化劑、酸催化劑、鹼性催化劑、有機金屬催化劑等為例。
該等中，有機金屬催化劑，可舉例如：三甲氧化鋁、三乙氧化鋁、三正丙氧化鋁、三異丙氧化鋁、三正丁氧化鋁、三異丁氧化鋁、三-二級丁氧化鋁、三-三級丁氧化鋁等鋁烷氧化物；鋁系催化劑，如：參(乙醯乙酸乙酯)鋁、參(乙醯乙酸正丙酯)鋁、參(乙醯乙酸異丙酯)鋁、參(乙醯乙酸正丁酯)鋁、異丙氧雙(乙醯乙酸乙酯)鋁、參(乙醯丙酮)鋁、參(丙醯丙酮)鋁、二異丙氧基丙醯丙酮鋁、乙醯乙酸油基酯二異丙醇鋁、乙醯丙酮×雙(丙醯丙酮)鋁、單乙醯丙酮雙(乙醯乙酸乙酯)鋁、單乙醯乙酸乙酯×雙(乙醯丙酮)鋁、乙醯丙酮鋁×二-二級丁酸酯、乙醯乙酸甲酯二級丁酸酯、二(乙醯乙酸甲酯)鋁×單三級丁酸酯、二異丙氧基乙基乙醯乙酸鋁、單乙醯丙酮×雙(乙醯乙酸乙酯)鋁等乙醯丙酮鋁、氯化鋁、過氯酸鋁、磷酸鋁等鋁鹽等；錫催化劑，如：二月桂酸二辛基錫、二新癸酸二辛基錫、雙(2-乙基己基蘋果酸)二辛基錫、二辛酸二丁基錫、二月桂酸二丁基錫、二硬脂酸二丁基錫、氧化二辛基錫或氧化二丁基錫與矽酸鹽之縮合物、二乙酸二丁基錫、二乙醯丙酮二丁基錫、雙(乙基蘋果酸)二丁基錫、雙(丁基蘋果酸)二丁基錫、雙(2-乙基己基蘋果酸)二丁基錫、雙(油基蘋果酸)二丁基錫、辛酸亞錫、硬脂酸錫、月桂酸二正丁基錫氧化物、雙異壬基-3-巰丙酸二丁基錫、雙異壬基-3-巰丙酸二辛基錫、雙異壬基-3-巰丙酸辛基丁基錫、雙異辛基氫硫乙酸二丁基錫、雙異辛基氫硫乙酸二辛基錫、雙異辛基氫硫乙酸辛基丁基錫、二辛酸錫、二硬脂酸錫等；異丙氧化鈦、丁氧化鈦等鈦烷氧化物或乙醯丙酮鈦、2-乙基己酸鈦、二異丙氧基雙(乙醯丙酮)鈦等有機鈦化合物；鐵(II)或(III)之乙酸酯、乙醯丙酮、2-乙基己酸酯等有機鐵化合物；乙酸錳(II)、乙醯乙酸錳(II)、2-乙基己酸錳(II)等有機錳化合物；乙酸鈷(II)、乙醯乙酸鈷(II)、苯甲醯基乙醯丙酮酸鈷(II)、2-乙基己酸鈷(II)、萘酸鈷等有機鈷化合物；丙氧化鋯(IV)、乙酸鋯(IV)、乙醯乙酸鋯(IV)、2-乙基己酸鋯(IV)等有機鋯化合物；丙氧化鎳(II)、硬脂酸鎳(II)、乙酸鎳(II)、乙醯乙酸鎳(II)、2-乙基己酸鎳(II)等有機鎳化合物；新癸酸鉍(III)、乙酸鉍(III)、2-乙基己酸鉍(II)等有機鉍化合物；乙醯乙酸銅(II)、鄰苯二甲酸丁銅(II)等有機銅化合物；乙酸鋅(II)、乙醯乙酸鋅(II)、2-乙基己酸鋅(II)等有機鋅化合物；乙酸鋇(II)、乙醯乙酸鋇(II)、2-乙基己酸鋇(II)等有機鋇化合物等；該等可單獨使用或組合2種以上使用。 又，本發明塗料之硬化性特別於深部硬化性不足時，亦可更於化合物(D)添加水。
硬化催化劑(D)之摻合量，以黏合劑成分(A)非揮發成分100質量份為基準計，為0.01~5質量份，特別以0.03~3質量份之範圍內為佳。
＜無機材料(E)＞ 由基材邊緣部上之發泡層的耐破裂性觀點來看，本發明發泡耐火塗料以含有選自於纖維、無機系黏性調整劑及無機顏料中之至少1種無機材料(E)為佳。前述纖維可使用：以銅或銅合金、鋁、鐵、鋅、錫、鈦、鎳、鎂、矽等金屬單體或合金形態之纖維、或鑄鐵纖維等金屬作為主成分之纖維等的金屬纖維；陶瓷纖維、生物分解性陶瓷纖維、礦物纖維、玻璃纖維、鈦酸鉀纖維、矽酸鹽纖維、矽灰石等無機纖維；醯胺纖維、纖維素纖維、丙烯酸纖維、聚酯纖維、尼龍纖維、酚樹脂纖維等有機纖維；不可燃纖維、瀝青系碳纖維、PAN系碳纖維、活性碳纖維等碳系纖維；可使用該等2種以上之改質物等，該等可單獨使用或組合2種以上使用。
前述礦物纖維可使用包含SiO2 、Al2 O3 、CaO、MgO、FeO、Na2 O等者、或含有1種或2種以上之該等化合物者，該等中以包含Al元素者為佳。礦物纖維之市售品可舉LAPINUS FIBERS B.V製之Roxul系列等為例。
使用礦物纖維作為前述纖維時，其平均纖維長度為0.1~4mm，以0.3~1mm之範圍內為佳。此處，平均纖維長度係指隨意選擇50個纖維，以光學顯微鏡測定纖維長度，再求出其平均值。
又，使用碳系纖維作為纖維時，其平均纖維長度為3~12mm，以4~10mm之範圍內為佳。
本發明發泡耐火塗料含有纖維時，由發泡層之耐火性與基材邊緣部上發泡層之耐破裂性的觀點來看，以黏合劑成分(A)非揮發成分質量100質量份為基準計，該纖維之含量為1~30質量份，特別以2~25質量份之範圍內為佳。
又，無機系黏性調整劑可舉例如：膨土、膨潤性二氧化矽、疏水性二氧化矽、微晶高嶺石、雲母、高嶺土、蛇紋石、滑石、蛭石、膨潤石(包含微晶高嶺石、鋁膨潤石、鐵膨潤石、皂石、鋰膨潤石、鋅膨潤石、滑鎂皂石)、海泡石等，該等可單獨使用或組合2種以上使用。又，該等可為天然品、合成品、經有機物等之加工處理品之任一者。
本發明發泡耐火塗料含有無機系黏性調整劑時，其含量以黏合劑成分(A)非揮發成分質量100質量份為基準計，為1~15質量份，特別以3~10質量份之範圍內為佳。又，無機顔料並未特別限制，可舉例如：氧化鈦、碳黑、鉻黃、黃土、黃色氧化鐵等無機著色顏料；滑石、二氧化矽、碳酸鈣、雲母、高嶺土、硫酸鋇、鋅華(氧化鋅)等體質顏料等。該等可分別單獨使用或組合2種以上使用。
就無機著色顏料之摻合量而言，由發泡層之強度來看，以黏合劑成分(A)非揮發成分質量100質量份為基準計，為30~100質量份，特別以45~85質量份之範圍內為佳。
就體質顏料之摻合量而言，由發泡層之強度及基材邊緣部上發泡層之耐破裂性來看，以黏合劑成分(A)非揮發成分100質量份為基準計，為0.01~25質量份，特別以0.1~18質量份之範圍內為佳。
本發明發泡耐火塗料含有無機材料(E)時，其含量以黏合劑成分(A)非揮發成分100質量份為基準計，為30~140質量份，特別以45~120質量份之範圍內為佳。
本發明發泡耐火塗料除了前述以外，可視需要含有阻燃劑、無機顏料以外之顏料、有機溶劑、表面調整劑、消泡劑等塗料用添加劑。該等中，阻燃劑可無限制地使用例如，硼系阻燃劑、無機系阻燃劑等塗料領域中眾所皆知的阻燃劑。
硼系阻燃劑可舉硼酸、硼酸鋅、硼酸鈉、氮化硼等為例，無機系阻燃劑可舉氫氧化鋁、氫氧化鎂、鎂碳酸酯等為例，可單獨使用或組合2種以上使用。
使用前述阻燃劑時，其摻合量以黏合劑成分(A)非揮發成分100質量份為基準計，為0.01~10質量份，特別以1~8質量份之範圍內為佳。
＜發泡耐火塗料＞ 以上所述之本發明節省步驟發泡耐火塗料於塗布時塗料的非揮發成分濃度為75質量%以上，以80質量%以上較佳。塗布時之非揮發成分小於75%時，厚塗性不足，塗布所需時間增長，即使可進行塗布仍容易於塗膜產生滴垂。
此外，本發明節省步驟發泡耐火塗料滿足上述非揮發成分濃度之條件下，成分(A)、成分(B)及成分(C)之質量為下述式(1)所示之關係。
[數學式2]
(式(1)中，A(M) 、B(M) 及C(M) 分別為成分(A)、成分(B)及成分(C)之質量)。
未滿足式(1)之關係時，發泡層之耐火性低，且加熱膨脹時生成於基材邊緣部上之發泡層將產生破裂、剝離。
本發明發泡耐火塗料之塗料形態只要於本發明範圍內即可，可對應材料種類適當地選擇單成分系或多成分系。
將本發明發泡耐火塗料做成多成分系時，以例如，前述硬化催化劑(D)作為與交聯性聚合物(a1)不同成分存在之形態為佳。 具體而言，可舉第1成分包含交聯性聚合物(a1)、可塑劑(a2)、發泡劑(B)及碳化劑(C)，第2成分包含硬化催化劑(D)之形態為例。 抑或，可舉第1成分包含交聯性聚合物(a1)、可塑劑(a2)及發泡劑(B)，第2成分包含硬化催化劑(D)及碳化劑(C)之形態為例。 藉如前述地設定塗料形態，各成分之貯藏穩定性良好，即使使用自動以預定比例混合多種液體的多種液體混合塗裝裝置，仍可於大範圍形成良好狀態之保護塗膜。
＜被覆方法＞ 本發明提供一種結構物之耐火被覆方法，包含以下步驟：於基材面塗布前述發泡耐火塗料之步驟、使藉由該步驟所得之塗膜乾燥，形成保護塗膜的步驟。
基材不僅為鋼筋、鋁、鋅鐵板等金屬，可舉例如：壁紙、合板、木材、礦物板、混凝土、灰泥、FRP、塑膠類、紙、布、纖維、合成樹脂、橡膠、矽、電纜等。結構物可舉地上結構物、海洋結構物等為例，特佳之結構物可舉建築基準法第21條及第27條所規定的建物等為例。其具體例之一部分可舉建築物、學校、醫院、飯店、電影院、店鋪、倉庫、機場等為例。
使用於既有結構物之鋼筋時，於除鏽等表面處理後，視需要塗裝底塗塗料後再塗布本發明發泡耐火塗料即可。
塗布方法並未特別限定，可以刷毛、鏝刀、軋輥、噴霧等一般之塗布方法簡單地塗布，不僅限於平滑塗布，亦可形成厚膜且具凹凸之圖案。該等塗布方法可視基材之使用目的適當地選擇。塗布時塗料之非揮發成分濃度為75質量%以上，以80質量%以上更佳。
乾燥條件以常溫乾燥即可充分地乾燥，視需要亦可進行強制乾燥、加熱乾燥。
設於基材面之保護塗膜的乾燥平均膜厚為0.5~10mm，以1~6mm之範圍內為佳、或1~10mm，於3~6mm之範圍內由耐火性與塗布作業性之觀點來看為佳。
本發明中，保護塗膜之乾燥平均膜厚可以電磁膜厚計測定求得。
本發明發泡耐火塗料因乾燥性優異可1次塗布，亦可視需要分數次塗布。
於形成之保護塗膜面可視需要塗裝各種中塗塗料、面塗塗料。 [實施例]
以下，舉實施例更加說明本發明。此處，『份』及『%』分別為『質量份』及『質量%』之意。
＜發泡耐火塗料之製造＞ 實施例1~10及比較例1~4 以下述表所示之摻合量摻合各成分，製造發泡耐火塗料(X-1)~(X-14)(又，下述表所示之量表示除了揮發性成分之二甲苯以外的非揮發成分之量)。具體而言，於容器中加入第1成分記載之成分後使用行星式混合器攪拌混合至均一。於其他容器中加入第2成分記載之成分後使用行星式混合器攪拌混合。於另一容器中加入第1成分與第2成分，以使其質量比為如表1記載之比例，藉由電動混合器混合，得到各發泡耐火塗料。
[表1]
(註)聚醚樹脂：主鏈具有聚氧丙烯骨架，主鏈末端具有二甲氧基甲基矽基的聚醚樹脂，重量平均分子量20000、 (註)REOFOS65：商品名，味之素精密化學公司製，磷酸三芳基異丙酯化物、 (註)Hexamoll DINCH：商品名，BASF公司製，二異壬基環己烷二羧酸酯、 (註)DISPER-BYK145：商品名，BYK公司製，兩性分散劑，胺值=71，酸值=76、 (註)DISPARLON NS5025：商品名，有效成分25%，楠本化成公司製，氧化聚烯烴改質脂肪酸聚醯胺、 (註)PP4000：商品名，三洋化成公司製，聚丙二醇，重量平均分子量4000、 (註)礦物纖維：平均纖維長度500mm、 (註)碳纖維：平均纖維長度6mm。
＜評價試驗＞ (*)塗裝作業性 於圖1所示之H形裝設有熱電偶之鋼材全面以鏝刀塗布各發泡耐火塗料，使乾燥膜厚為5mm，並以下述基準評價其塗裝作業性。 ◎：非常容易進行鏝刀之塗抹作業、 ○：可進行鏝刀之塗抹作業、 △：不易進行鏝刀之塗抹作業、 ×：極難進行鏝刀之塗抹作業。
(*)滴垂性 觀察做成為前述塗裝作業性試驗用之各試驗體表面，並以下述基準評價。 ○：完全未發現滴垂、 △：發現些許滴垂、 ×：發現明顯滴垂。
(*)指觸乾燥性 將前述塗裝作業性之評價中做成的各試驗體放置於23℃、50%RH之條件下，測定以手指觸摸塗膜表面時至黏膩感消失為止的時間。時間越短越良好。
(*)耐火試驗 將前述指觸乾燥性評價後之各試驗體裝入相對於經過時間利用火焰加熱至預定溫度之爐，該爐符合ISO834所規定之升溫曲線，進行耐火試驗。表中數值為開始加熱2小時後之鋼材溫度。表中，溫度越低耐火性越良好，本試驗中以500℃以下為合格。
(*)耐火試驗(邊緣破裂) 圖2顯示經過時間與爐之平均溫度的關係。圖2中於經過時間2小時前係沿著ISO834曲線，但停止加熱之2小時後爐溫緩緩地下降。 前述耐火試驗中，不僅2小時之升溫時間亦包含之後的6小時之放冷時間，將試驗體曝置於爐內環境。將各試驗體取出爐外，並以目視觀察試驗體邊緣部，以下述基準評價發泡層之狀態。 ◎：完全未發現自試驗體邊緣部之破裂、剝離、 ○：發現些許自試驗體邊緣部但未至鋼材之淺的破裂、 △：發現自試驗體邊緣部至鋼材之破裂、 ×：發泡層自試驗體邊緣部剝離。
(*)發泡倍率 測定耐火試驗後各試驗體下凸緣部發泡層的平均厚度，以耐火試驗前之硬化塗膜的平均厚度為基準算出膨脹率(倍)。 [圖式簡單說明]
圖1係顯示耐火試驗中使用之鋼材形狀之1例的概略圖。 圖2係顯示耐火試驗中使用之爐之經過時間與平均溫度關係之1例的圖。
圖1係顯示耐火試驗中使用之鋼材形狀之1例的概略圖。 圖2係顯示耐火試驗中使用之爐之經過時間與平均溫度關係之1例的圖。

Claims (12)

  1. 一種節省步驟型發泡耐火塗料，包含黏合劑成分(A)、發泡劑(B)及碳化劑(C)，且前述黏合劑成分(A)包含交聯性聚合物(a1)及可塑劑(a2)；前述交聯性聚合物(a1)包含分子內具下列通式(1)所示水解性矽基之聚合物；-Si-R1 3-a(R2)a…式(1)(但，R1表示相同或相異之碳數1~20個的烴基，R2為表示水解性基，a表示1、2或3)；成分(A)、成分(B)及成分(C)之質量為下述式(1)所示之關係：[數學式1]2.0<〔(B(M)+C(M))/A(M)〕<5.0 (1)(式(1)中，A(M)、B(M)及C(M)分別為成分(A)、成分(B)及成分(C)之質量)；前述節省步驟型發泡耐火塗料係以75%以上之塗料非揮發成分濃度供於塗布，且可塑劑(a2)於黏合劑成分(A)非揮發成分中所占比率為50質量%以下。
  2. 如請求項1之節省步驟發泡耐火塗料，其中前述交聯性聚合物(a1)於主鏈具有聚氧伸烷基骨架。
  3. 如請求項1或2之節省步驟發泡耐火塗料，其中可塑劑(a2)不含脂肪酸酯系可塑劑，或脂肪酸酯系可塑劑於可塑劑(a2)中所占比率為50質量%以下。
  4. 如請求項1或2之發泡耐火塗料，其中黏合劑成分(A)含有酸值為5~300mgKOH/g且胺值為5~300mgKOH/g之兩性分散劑(a3)。
  5. 如請求項1或2之發泡耐火塗料，其中黏合劑成分(A)包含有機系黏性調整劑(a4)。
  6. 如請求項1或2之發泡耐火塗料，其中黏合劑成分(A)含有具羥基之聚醚化合物(a5)作為聚合物摻合物。
  7. 如請求項1或2之發泡耐火塗料，其更包含硬化催化劑(D)。
  8. 如請求項7之發泡耐火塗料，其中硬化催化劑(D)為以與交聯性聚合物(a1)不同成分存在之形態的多成分系組成物。
  9. 如請求項1或2之發泡耐火塗料，其更包含選自於纖維、無機系黏性調整劑及無機顏料中之至少1種無機材料(E)。
  10. 一種塗裝方法，係於基材面塗裝如請求項1至9中任1項之發泡耐火塗料並使其乾燥。
  11. 一種結構物之耐火被覆方法，係於基材面塗裝如請求項1至9中任1項之發泡耐火塗料並使其乾燥而形成保護塗膜。
  12. 一種耐火結構體，具有使用有如請求項1至8中任1項之發泡耐火塗料之保護塗膜。
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