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無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料
説明

無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料

【課題】樹脂セメント同様の不燃性と汎用建築用塗料のように優れた柔軟性及び高い意匠性、更に、汎用建築用塗料を超える塗膜強度と高靭性を有し、刷毛、ローラー等で簡単に塗布することができ、また、エアスプレーガン、リシンガン等で簡便に吹付けすることができる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を提供すること。
【解決手段】水硬性無機粉体に無機系骨材、不燃剤、必要に応じて短繊維を配合して粉剤とし、該粉剤に水性エマルジョン樹脂よりなる液剤を混練してなることを特徴とする無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水硬性無機材料、無機系骨材、不燃剤及びO/W型エマルジョン樹脂等を配合してなる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料に関する。
【背景技術】
【0002】
セメント、無機系骨材及びエマルジョン樹脂等を配合した樹脂セメントは、様々な箇所での施工材料として一般的に知られている。また、不燃性を活かした樹脂セメントが、吹付け型不燃塗料として使用されていることも知られている。
【0003】
しかし、上記樹脂セメントは、セメントが有する強度(高硬度)や不燃性等のセメントに由来する性能を発揮させることを主目的として作られており、塗料として使用する場合は、作業性や塗膜の柔軟性等において他の材料を主成分とした一般的な外装用建築塗料に比べて著しく劣っている。
【0004】
他方、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等の有機系樹脂材料は、溶剤系、水性系、無溶剤系に関わらずそれら有機系樹脂材料に不燃剤としてリン、亜鉛、ホウ酸、メラミン等を配合することにより発泡性防火塗料となることも不燃塗料として一般的に知られているが、樹脂セメントに比べて高価であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001−64541号公報
【特許文献2】特開平8−127634号公報
【特許文献3】特開平11−335180号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記樹脂セメントは、セメントの特性である、高硬度、不燃性、耐久性等を維持しつつ、スラリー状とする流動性と固化物への靭性を与えるためにエマルジョン樹脂を配合する組成となっている。
【0007】
しかしながら、一般外装用建築塗料と同等な作業性を実現しようとする場合には、該エマルジョン樹脂の配合比率を大幅に増やすか、又は、希釈水の配合比率を大幅に増やすかする必要がある。その場合、セメントの主たる特性である上記高硬度、不燃性、耐久性等を維持することが困難となる問題点があった。
【0008】
本発明は、かかる現況に鑑みてなされたもので、塗布のための流動性を維持しながら、柔軟性、不燃性、耐久性等を併せ持った塗料としたもので、無機系材料と有機系材料との配合バランスを適切なものとし、更に、使用する無機系材料をホワイトセメント等の水硬性材料とし、それらに骨材として珪砂等の材料を加えることにより不燃性を高め、無機系及び有機系材料を複合的に配合し、塗膜の強度と靭性を向上させるために短繊維を添加したもので、各種素材に塗装することにより柔軟且つ強靭な不燃膜を得ることができることを特徴とした無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明の他の目的は、スレート材料等の無機系材料の他、金属、木材、プラスチック等の幅広い素材に対しプライマーを用いることなく直接塗着することのできる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を提供することにある。
【0010】
更に、本発明の他の目的は、上記各素材に厚塗りしても硬化不燃膜にひびや割れ等が生じることなく、易燃性の素材全面を覆い、燃焼から保護することのできる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を提供することにある。
【0011】
また、本発明の他の目的は、短繊維を添加した無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料にあっては、該短繊維により一層強靭性・高強度の有る塗膜を形成することができ、劣化し強度の低下したスレート材料等の素材に塗布することでそれらスレート材料等の補強を可能とすることにある。
【0012】
更に、本発明の他の目的は、無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料に自由に着色することのできる意匠性のある着色剤を添加することにより、従来の樹脂セメント等の無機系吹付け材では得難い美麗な仕上がり外観を得ることを可能とすることにある。
【0013】
また、本発明の他の目的は、配合する骨材としての珪砂に換えて発泡ガラスビーズ又はガラス粉とすることができ、それらガラス材を含む産業廃棄物の有効活用をすることを可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明は、水硬性無機粉体に無機系骨材、不燃剤、必要に応じて短繊維を配合して粉剤とし、該粉剤に水性エマルジョン樹脂よりなる液剤を混練してなる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0015】
また、本発明は、水硬性無機粉体に無機系骨材、不燃剤、必要に応じて短繊維を配合して粉剤とし、該粉剤に水性エマルジョン樹脂よりなる液剤及び水を混練してなる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0016】
更に、水硬性無機粉体20〜40重量%に、最大粒径0.01〜0.5mmの無機系骨材40〜60重量%、不燃剤15〜45重量%、必要に応じて径が50〜100μm長さが0.3〜0.7mmの短繊維0.5〜3.0重量%を配合して粉剤とし、水性エマルジョン樹脂よりなる液剤を該粉剤に対して15〜30重量%を混練してなる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0017】
また、水硬性無機粉体20〜40重量%に、最大粒径0.01〜0.5mmの無機系骨材40〜60重量%、不燃剤15〜45重量%、必要に応じて径が50〜100μm長さが0.3〜0.7mmの短繊維0.5〜3.0重量%を配合して粉剤とし、水性エマルジョン樹脂よりなる液剤を該粉剤に対して15〜30重量%及び水10〜45重量%を混練してなる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0018】
更に、粉剤に着色剤を添加した無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0019】
また、液剤又は粉剤と液剤との混練物に表面調整、混練性の向上、消泡性及び粘性コントロールを目的とする添加剤を配合してなる無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0020】
更に、水硬性無機粉体をホワイトセメントとした無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0021】
また、無機系骨材を珪砂、寒水石粉、ガラス粉、廃ガラスを粉砕したガラス粉及び発泡処理された発泡ガラスビーズ粉のいずれか或いはそれらの内のいくつかとした無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0022】
更に、不燃剤を水酸化アルミニウム、リン、亜鉛、ホウ酸の各粉体のいずれか或いはそれらの内のいくつかとした無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0023】
また、短繊維をロックウール、ガラス繊維及び有機系繊維のいずれか或いはそれらの内のいくつかとした無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【0024】
更に、有機系繊維としてビニロン繊維、エポキシ系樹脂繊維、ビニルエステル系樹脂繊維、不飽和ポリエステル系樹脂繊維、ウレタン系樹脂繊維及びアクリル系樹脂繊維のいずれか或いはそれらの内のいくつかとした無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を特徴とする。
【発明の効果】
【0025】
塗膜柔軟性比較試験として、本発明の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料と樹脂セメントについて確認した。本発明の不燃塗料は、屈曲試験において塗膜割れが発生することはなく、厚膜塗装試験、寒熱繰り返し試験ともに全く異常は発生しなかった。他方、樹脂セメントは、同様の屈曲試験で約5〜10度折り曲げた時点でひび割れが発生した。更に、樹脂セメントは、厚膜塗装試験において、水を多く添加した試験体ではひび割れの発生が観察された。寒熱繰り返し試験では15サイクル辺りから表層に微小なクラックが現れた。
【0026】
また、不燃性は、鉄道車両用材料燃焼試験にて確認した。市販の12mmベニヤ板表面に本発明の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料と樹脂セメント及びシリコンアクリル型汎用水性建築塗料を乾燥塗膜厚で1.5mm塗布したもの、並びに未塗装の木材での燃焼試験を材齢7日で実施した。無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料及び樹脂セメントを塗布した素材は、アルコール燃焼中も着火せず、発煙も無かった。アルコール燃焼後の炎跡も30mm程度であった。ところが、シリコンアクリル型汎用水性建築塗料を塗布したもの、未塗装の木材の燃焼試験では、アルコール燃焼中に発煙、着火があり、アルコール燃焼後もそれぞれ燃焼が続いた。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例1】
【0028】
本発明に係る無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料は、樹脂セメントと同等の不燃性を有し、一般外装用建築塗料のような塗装の作業性と塗膜の柔軟性、意匠性及び高強度、高靭性をもった施工材料とするため、水硬性無機粉体に無機系骨材、不燃剤、短繊維、着色剤等のいくつかを配合した粉剤に、必要に応じて表面調整剤等の添加剤を配合し、それらに水性エマルジョン樹脂よりなる液剤、必要に応じて粘度調整のための水を加えて混練して構成されるものである。
【0029】
粉剤の組成としては、先ず基本的な塗膜強度を得るために無機系骨材を主成分とし、それにホワイトセメント等の水硬性無機粉体20〜40重量%を配合する。無機系骨材には珪砂、寒水石粉等を使用するが、珪砂と同じ成分であるガラス粉も骨材として使用できる。資源の再利用及び原料コストの削減効果の観点から、廃ガラス瓶等を粉砕したガラス粉、又は、発泡処理された発泡ガラスビーズ等の廃材も骨材として好適である。珪砂、寒水石粉、ガラス粉等の無機系骨材は、塗装作業を考慮し、最大粒径0.01〜0.5mmとし、その配合割合は、粉剤に対し40〜60重量%の範囲が好ましい。
【0030】
塗膜に高靭性、高強度を得させるために短繊維を添加する。上記短繊維は、ロックウール、ガラス繊維も使用可能であるが、安全性や柔軟性の観点から有機系のビニロン繊維が好ましい。短繊維の形状は、径が50〜100μm、長さが0.3〜0.7mmの短繊維を粉剤に対し0.5〜3.0重量%の範囲で配合するのが好ましい。
【0031】
また、他の有機系繊維として、熱硬化性の合成樹脂繊維を用いることができ、エポキシ系樹脂、ビニルエステル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂及びアクリル系樹脂の各短繊維を用いることができる。
【0032】
塗膜の不燃性能を向上させるために、上記珪砂、寒水石粉等の無機系骨材の他に、塗装作業や塗膜強度の低下が比較的少ない水酸化アルミニウム等の無機系粉体を配合する。これらの配合割合は、全粉体量に対し15〜45重量%の範囲が好ましい。更に、不燃剤としてリン、亜鉛、ホウ酸等の各粉体が選択される。また、該水酸化アルミニウムに該リン、亜鉛、ホウ酸等のいずれか或いはそのいくつかを全粉体量に対し1〜10重量%添加することにより不燃性能を一層向上させることができる。
【0033】
液剤は、木材、プラスチック、金属、コンクリート或いはモルタル等からなる塗着面となる素材との密着性、接着性及び流動性の向上と、塗膜に適度な柔軟性を付与する目的として配合されるものである。その主成分としては、固形分濃度40〜50%のアクリル系樹脂又はゴムラテックス系有機高分子の水性エマルジョン樹脂が好適で、塗膜物性と不燃性とのバランスを得るために粉剤に対して15〜30重量%が望ましい。
【0034】
また、必要に応じて粘度調整のために水を加えて混練する。水の量は、強度に影響を与えない10〜45重量%の範囲で混入することになる。
【0035】
更に、液剤又は粉剤と液剤との混練物に、塗膜の表面状態を整えるための表面調整剤、粉剤との混練り性を上昇するため或いは消泡性、粘性コントロールのための添加剤を適宜配合する。
【0036】
また、着色剤により色彩を与えることにより美しさを引き出し、価値を高めることができる。着色剤としては染料着色剤、顔料着色剤及び薬品系着色剤等の適宜なものが使用される。
【実施例2】
【0037】
水硬性無機粉体としてホワイトセメントを30重量%、無機系骨材として粒径0.01〜0.5mmの珪砂を45重量%、塗膜の不燃性能を向上させる不燃材として水酸化アルミニウムを23重量%、更に、塗膜の高靭性・高強度を得るための柔軟性に富む径が50〜100μmで長さ0.3〜0.7mmの有機系ビニロン繊維を2重量%、からなる粉剤と、固形分濃度40〜50%のアクリル系樹脂からなる水性エマルジョン樹脂を上記粉剤に対し25重量%、更に、表面調整、粉剤との混練り性向上、消泡性、粘性コントロールを目的とした添加剤2重量%よりなる液剤とで構成される無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を得る。
上記不燃塗料を柔らかく燃えやすいEPS(発泡スチロール)に刷毛で塗装することにより、火に強い複合材を得ることができ、且つEPS素地の強度を大幅に向上させることができた。
【0038】
上記無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料は、無機成分を主成分とした粉剤、有機成分からなる液剤の二成分で構成されているので、使用する直前に当該二成分を配合し、混練りすることによりスラリー状の塗布剤が得られる。このスラリー状の塗布剤は、塗装刷毛、ローラー等を用いて素材表面に塗着される。
【0039】
粉剤と液剤を配合してスラリー状の塗布剤を製造する際の各材料の配合順序或いは配合方法は、粉剤に液剤を添加配合して粘度を調整するが、混練条件は使用するミキサの種類、形状等によっても変わるため特定することはできない。しかし、撹拌不足による粉剤の分散異常(いわゆる「ママコ状態」)が無くなるまで撹拌混練を継続実施する。
【0040】
本発明の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料は、塗装作業性が良く、樹脂セメントに比べ柔軟性、靭性に富む不燃塗膜を得ることができる。更に、この無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料は、柔軟性、靭性に富むことから各種素材への密着性、耐屈曲性、厚膜塗装時の耐ひび割れ性に優れている。例えば、ブリキ板に塗布後、材齢28日の10φ屈曲試験において、塗膜表層に僅かな亀裂が認められたが、割れや剥がれは発生せず、80℃×2時間→水道水浸漬1時間→−20℃×2時間を1サイクルとした寒熱繰り返し試験を30サイクル行っても割れは発生しなかった。また、塗膜厚5mmの厚膜塗装試験において、自己収縮から発生することの多い硬化時のひび割れも発生しなかった。
【実施例3】
【0041】
水硬性無機粉体としてホワイトセメントを30重量%、無機系骨材として粒径0.01〜0.5mmの廃ガラス瓶を粉砕したガラス粉を48重量%、塗膜の不燃性能を向上させる不燃剤として水酸化アルミニウムを20重量%、更に、塗膜の高靭性・高強度を得るための柔軟性に富む径が50〜100μmで長さ0.3〜0.7mmの有機系ビニロン繊維を2重量%、からなる粉剤と、固形分濃度40〜50%のアクリル系樹脂からなる水性エマルジョン樹脂を上記粉剤に対し30重量%の液剤と水20重量%とを混練して無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料を得る。
【0042】
容器に液剤及び水を入れ混ぜ、その混合液中に粉剤を撹拌しながら混入する。ダマやママコが出ないようにハンドセメントミキサー等を使い十分撹拌する。その後、混合物を40メッシュ程度の網でろ過し、口径6.0mm程度のリシンガンにより古くなったスレート材に塗布した。水を混入したことにより流動性が向上し、リシンガンの他、エアスプレーガンも使用することができた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水硬性無機粉体に無機系骨材、不燃剤、必要に応じて短繊維を配合して粉剤とし、該粉剤に水性エマルジョン樹脂よりなる液剤を混練してなることを特徴とする無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項2】
水硬性無機粉体に無機系骨材、不燃剤、必要に応じて短繊維を配合して粉剤とし、該粉剤に水性エマルジョン樹脂よりなる液剤及び水を混練してなることを特徴とする無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項3】
水硬性無機粉体20〜40重量%に、最大粒径0.01〜0.5mmの無機系骨材40〜60重量%、不燃剤15〜45重量%、必要に応じて径が50〜100μm長さが0.3〜0.7mmの短繊維0.5〜3.0重量%を配合して粉剤とし、水性エマルジョン樹脂よりなる液剤を該粉剤に対して15〜30重量%を混練してなることを特徴とする請求項1記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項4】
水硬性無機粉体20〜40重量%に、最大粒径0.01〜0.5mmの無機系骨材40〜60重量%、不燃剤15〜45重量%、必要に応じて径が50〜100μm長さが0.3〜0.7mmの短繊維0.5〜3.0重量%を配合して粉剤とし、水性エマルジョン樹脂よりなる液剤を該粉剤に対して15〜30重量%及び水10〜45重量%を混練してなることを特徴とする請求項2記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項5】
粉剤に着色剤を添加したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項6】
液剤又は粉剤と液剤との混練物に表面調整、混練性の向上、消泡性及び粘性コントロールを目的とする添加剤を配合してなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項7】
水硬性無機粉体をホワイトセメントとしたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項8】
無機系骨材を珪砂、寒水石粉、ガラス粉、廃ガラスを粉砕したガラス粉及び発泡処理された発泡ガラスビーズ粉のいずれか或いはそれらの内のいくつかとしたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項9】
不燃剤を水酸化アルミニウム、リン、亜鉛、ホウ酸の各粉体のいずれか或いはそれらの内のいくつかとしたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項10】
短繊維をロックウール、ガラス繊維及び有機系繊維のいずれか或いはそれらの内のいくつかとしたことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。
【請求項11】
有機系繊維としてビニロン繊維、エポキシ系樹脂繊維、ビニルエステル系樹脂繊維、不飽和ポリエステル系樹脂繊維、ウレタン系樹脂繊維及びアクリル系樹脂繊維のいずれか或いはそれらの内のいくつかとしたことを特徴とする請求項10記載の無機系及び有機系ハイブリッド型不燃塗料。

【公開番号】特開2013−43891(P2013−43891A)
【公開日】平成25年3月4日(2013.3.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−180092(P2011−180092)
【出願日】平成23年8月22日(2011.8.22)
【出願人】(511204991)株式会社イマイ (1)
【出願人】(511205002)
【Fターム(参考)】