発泡性耐火塗料
【課題】塗料の貯蔵安定性に優れるとともに、火災時には十分な発泡性、強度等を有する発泡炭化層が形成でき、優れた耐火性能を発揮することができる水性タイプの発泡性耐火塗料を提供する。
【解決手段】合成樹脂エマルション（Ａ）、リン化合物（Ｂ）、多価アルコール（Ｃ）、及びポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（Ｄ）を必須成分とし、前記合成樹脂エマルション（Ａ）の固形分１００重量部に対し、前記リン化合物（Ｂ）を５０〜２０００重量部、前記多価アルコール（Ｃ）を５〜６００重量部、前記アニオン性分散剤（Ｄ）を０．１〜５０重量部含む。
【解決手段】合成樹脂エマルション（Ａ）、リン化合物（Ｂ）、多価アルコール（Ｃ）、及びポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（Ｄ）を必須成分とし、前記合成樹脂エマルション（Ａ）の固形分１００重量部に対し、前記リン化合物（Ｂ）を５０〜２０００重量部、前記多価アルコール（Ｃ）を５〜６００重量部、前記アニオン性分散剤（Ｄ）を０．１〜５０重量部含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な発泡性耐火塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材や、コンクリート、木材、合成樹脂等の基材を火災から保護する材料として、火災時の温度上昇によって発泡層を形成する発泡性耐火塗料が知られている。
【０００３】
発泡性耐火塗料は、塗料の成分中に、温度上昇により分解して不燃性のガスを発生する成分と、炭素化して多孔質の炭化層を形成する成分を含有しており、不燃性のガスの発生で火災の消火効果を発揮し、炭素化成分による多孔質炭化層の形成により断熱効果を発揮するものである。発泡性耐火塗料の利点としては、従来の耐火被覆材に比較すると薄膜化が可能であり、圧迫感が少なくスッキリとした感じに仕上げられること等が挙げられる。
【０００４】
このような発泡性耐火塗料に関し、耐火性等の諸物性向上を目的とした種々の提案がなされている。例えば、特開平１０-７９４７号公報（特許文献１）においては、難燃剤として、融点１５０℃以上で臭素含有率が５０重量％以上の含臭素リン酸エステルを用いることが記載されている。特開平１０-１７７９６号公報（特許文献２）には、多価アルコール、含窒素発泡剤、難燃性脱水剤、合成樹脂に加えて、さらに膨張性黒鉛を配合することが記載されている。特開２０００-１６９８５３号公報（特許文献３）には、アゾ化合物、ヒドラゾ化合物、ニトロソ化合物及びスルホニルヒドラジド化合物より選ばれる少なくとも１種と、膨張黒鉛等を併せて配合することが記載されている。特開２００１-１１５０９３号公報（特許文献４）には、酸化チタンとしてアナターゼ型の結晶型を有する酸化チタンを配合することが記載されている。特開２００１-３２３２１６号公報（特許文献５）においては、無機充填剤、リン系難燃剤等の平均粒度を１０〜５０μｍに調整することが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０-７９４７号公報
【特許文献２】特開平１０-１７７９６号公報
【特許文献３】特開２０００-１６９８５３号公報
【特許文献４】特開２００１-１１５０９３号公報
【特許文献５】特開２００１-３２３２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、塗料分野では、環境に対する負荷低減の動き等を背景に水性化が進んでおり、このような発泡性耐火塗料についても、水性タイプの塗料が要望されている。上記特許文献においても、結合材として合成樹脂エマルション等の樹脂が使用できることを記載したものがある。
しかしながら、合成樹脂エマルションを用いた発泡性耐火塗料では、その配合処方に種々工夫を凝らしても、塗料の貯蔵安定性を確保することが難しく、また火災時における発泡炭化層の発泡性、強度等の点で実用上満足な性能が得られ難いのが現状である。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、塗料の貯蔵安定性に優れるとともに、火災時には十分な発泡性、強度等を有する発泡炭化層が形成でき、優れた耐火性能を発揮することができる水性タイプの発泡性耐火塗料を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、合成樹脂エマルションを結合材とし、リン化合物、多価アルコール等の粉体成分を分散させた発泡性耐火塗料において、安定した貯蔵安定性、耐火性能等を得るには、分散剤として特定のアニオン性分散剤を配合することが有効であることを見出し、本発明を完成させるに到った。すなわち、本発明は、下記の発泡性耐火塗料に係るものである。
【０００９】
１．合成樹脂エマルション（Ａ）、リン化合物（Ｂ）、多価アルコール（Ｃ）、及びポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（Ｄ）を必須成分とし、前記合成樹脂エマルション（Ａ）の固形分１００重量部に対し、前記リン化合物（Ｂ）を５０〜２０００重量部、前記多価アルコール（Ｃ）を５〜６００重量部、前記アニオン性分散剤（Ｄ）を０．１〜５０重量部含むことを特徴とする発泡性耐火塗料。
２．前記アニオン性分散剤（Ｄ）は、酸価が２〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とする１．記載の発泡性耐火塗料。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発泡性耐火塗料は、貯蔵安定性に優れるとともに、火災時において発泡性に優れた緻密な発泡炭化層が形成でき、鋼材等の基材の温度上昇を効果的に抑制することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をその実施の形態に基づき詳細に説明する。
【００１２】
本発明の発泡性耐火塗料は、合成樹脂エマルション（Ａ）、リン化合物（Ｂ）、多価アルコール（Ｃ）、及びポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（Ｄ）を必須成分として含むものである。このうち、合成樹脂エマルション（以下「（Ａ）成分」ともいう）としては、公知の発泡性耐火塗料でバインダーとして採用されているものを用いることができる。合成樹脂エマルションを構成する樹脂成分の種類としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
【００１３】
本発明における（Ａ）成分としては、官能基として水酸基を有し、樹脂固形分における水酸基価が０．１〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇである合成樹脂エマルションが好適である。このような水酸基を有する合成樹脂エマルションを必須成分として使用することにより、発泡性が高まり、緻密さ、強度等が向上した発泡炭化層を形成することができる。水酸基としては、炭素原子に結合したものが好適である。このような（Ａ）成分の樹脂固形分における水酸基価は、通常０．１〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、好ましくは１〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは２〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇである。なお、ここに言う水酸基価は、樹脂固形分１ｇに含まれる水酸基と等モルの水酸化カリウムのｍｇ数によって表される値である。
【００１４】
本発明における（Ａ）成分としては、具体的には、（メタ）アクリル酸アルキルエステル及び／または芳香族モノマーを主成分とするモノマー群の乳化重合物であり、該モノマー群において水酸基含有モノマーを０．５〜１５重量％の比率で含むものが好適である。このような（Ａ）成分を使用すれば、本発明の効果を安定して得ることができる。また、塗膜の耐水性、耐久性等の諸物性を高めることもできる。なお、本発明では、アクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルを合わせて、（メタ）アクリル酸アルキルエステルと表記する。
【００１５】
（メタ）アクリル酸アルキルエステルの具体例としては、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−アミル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等が挙げられる。モノマー群における（メタ）アクリル酸アルキルエステルの重量比率は、通常３０重量％以上、好ましくは４０重量％以上、さらに好ましくは５０重量％以上である。上限は特に限定されないが、通常９９．５重量％以下（好ましくは９９重量％以下）程度である。
芳香族モノマーの具体例としては、例えばスチレン、２−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチレン、クロルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。モノマー群における芳香族モノマーの重量比率は、通常５〜７０重量％、好ましくは１０〜５０重量％である。
本発明における（Ａ）成分では、そのモノマー組成においてこのような（メタ）アクリル酸アルキルエステル、芳香族モノマーのいずれか一方、または両方を含むものが好適である。とりわけ（メタ）アクリル酸アルキルエステルと芳香族モノマーの両方を使用すれば、耐水性、耐火性等において有利な効果が得られ好ましい。
【００１６】
（Ａ）成分では、水酸基含有モノマーによって水酸基を付与することが望ましい。具体的に、水酸基含有モノマーとしては、例えば２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。この他、水酸基とポリアルキレンオキサイド基を併有するモノマー、例えばポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリテトラメチレングリコール（メタ）アクリレート、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（メタ）アクリレート等も水酸基含有モノマーとして使用できる。このような水酸基とポリアルキレンオキサイド基を併有するモノマーを使用した場合は、上記効果に加え、貯蔵安定性、機械攪拌安定性等の塗料安定性を高めることができる。モノマー群における水酸基含有モノマーの比率は、通常０．５〜１５重量％、好ましくは１〜１０重量％である。
【００１７】
本発明における（Ａ）成分では、そのモノマー成分として、ポリアルキレンオキサイド基含有モノマー、カルボニル基含有モノマー、及びニトリル基含有モノマーから選ばれる非イオン性モノマーを含むことが望ましい。このようなモノマーを使用することにより、高温時の発泡性能を保持しつつ、貯蔵安定性、機械攪拌安定性等の塗料安定性を高めることができる。
具体的に、ポリアルキレンオキサイド基含有モノマーとしては、例えばメトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート等が挙げられる。カルボニル基含有モノマーとしては、例えばアクロレイン、ダイアセトン（メタ）アクリルアミド、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン等が挙げられる。ニトリル基含有モノマーとしては、例えばアクリロニトリル、メタアクリロニトリル等が挙げられる。
モノマー群における上記非イオン性モノマーの比率（合計重量比率）は、通常０．５〜１５重量％、好ましくは１〜１０重量％とすることが望ましい。このような範囲内であれば、塗料安定性の点において優れた効果を得ることができる。
【００１８】
本発明における（Ａ）成分は、必要に応じ上記以外の重合性モノマーを構成成分とするものであってもよい。このような重合性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸またはそのモノアルキルエステル、イタコン酸またはそのモノアルキルエステル、フマル酸またはそのモノアルキルエステル等のカルボキシル基含有モノマー；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートのモノリン酸エステル、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートのモノリン酸エステル、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートのモノリン酸エステル等のリン酸基含有モノマー；アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、２-メチルプロパンスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマー；Ｎ−メチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチルビニルエーテル等のアミノ基含有モノマー；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル系モノマー；アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸アミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等のアミド基含有モノマー；グリシジル（メタ）アクリレート、ジグリシジル（メタ）アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有モノマー；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシリル基含有モノマー；塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン系モノマー；その他、エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、ビニルピロリドン、塩化ビニル、ビニルエーテル、ビニルケトン、ビニルアミド、クロロプレン等が挙げられる。このうち、カルボキシル基含有モノマー、リン酸基含有モノマー及びスルホン酸基含有モノマーから選ばれるイオン性モノマーは、モノマー群において１重量％以下（好ましくは０．８重量％以下、より好ましくは０．５重量％以下）の範囲内で使用することが望ましい。モノマー群においてかかるイオン性モノマーを含まない態様も好適である。
【００１９】
本発明における（Ａ）成分としては、特に、対水溶解度１ｇ／１００ｍｌ以下の疎水性モノマーを主成分とするモノマー群の乳化重合物であり、該モノマー群において水酸基含有モノマーを０．５〜１５重量％の比率で含むものが好適である。一般に、合成樹脂エマルションを結合材とする発泡性耐火塗料では、十分な耐水性が得られず、降雨、結露等の影響により本来の発泡性能が発揮されなくなるおそれがある。これに対し、このような構成成分からなる（Ａ）成分を使用すれば、優れた耐水性を具備する塗膜が形成でき、降雨や結露等の影響による発泡性能の低下を抑制し、安定した発泡性能を発揮することが可能となる。なお、ここに言う対水溶解度とは、温度２０℃の水１００ｍｌに対して溶解するモノマーの重量を示すものである。
【００２０】
このような疎水性モノマーとしては、例えば、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、スチレン等が挙げられる。このような疎水性モノマーの対水溶解度は１ｇ／１００ｍｌ以下であるが、好ましくは０．９／１００ｍｌ以下、より好ましくは０．８ｇ／１００ｍｌ以下である。
【００２１】
モノマー群における上記疎水性モノマーの重量比率は、好ましくは５０重量％以上、さらに好ましくは５５重量％以上である。上限は特に限定されないが、通常９９．５重量％以下（好ましくは９９重量％以下）程度である。
【００２２】
本発明における（Ａ）成分は、例えば、上記重合性モノマーを適宜混合したモノマー群を乳化重合することにより製造することができる。重合方法としては公知の方法を採用すればよく、通常の乳化重合の他、ソープフリー乳化重合、フィード乳化重合、シード乳化重合等を採用することもできる。重合時には、乳化剤、開始剤、分散剤、重合禁止剤、重合抑制剤、緩衝剤、連鎖移動剤等を使用することもできる。乳化剤として反応性乳化剤を使用することもできる。
【００２３】
（Ａ）成分のガラス転移温度は、上記重合性モノマーの種類、混合比率等を選定することで調整できる。このガラス転移温度は、最終的な要求性能等を考慮して適宜設定すればよいが、通常は−５０〜８０℃程度、好ましくは−４０〜６０℃程度である。本発明では、ガラス転移温度が異なる２種以上の合成樹脂エマルションを使用することもできる。なお、合成樹脂エマルションのガラス転移温度は、Ｆｏｘの計算式により求めることができる。
【００２４】
本発明の発泡性耐火塗料におけるリン化合物（以下「（Ｂ）成分」という）は、火災時に脱水冷却効果、不燃性ガス発生効果、結合剤炭化促進効果等の少なくとも１つの効果を発揮し、樹脂の燃焼を抑制する作用を発揮することができる成分である。このような（Ｂ）成分としては、例えばトリクレジルホスフェート、ジフェニルクレジルフォスフェート、ジフェニルオクチルフォスフェート、トリ（β−クロロエチル）フォスフェート、トリブチルフォスフェート、トリ（ジクロロプロピル）フォスフェート、トリフェニルフォスフェート、トリ（ジブロモプロピル）フォスフェート、クロロフォスフォネート、ブロモフォスフォネート、ジエチル−Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノメチルフォスフェート、ジ（ポリオキシエチレン）ヒドロキシメチルフォスフォネート、三塩化リン、五塩化リン、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン化合物等が挙げられる。このうち、本発明では特にポリリン酸アンモニウムが好ましい。これら（Ｂ）成分は、表面処理や表面被覆が施されたものであってもよい。（Ｂ）成分の混合比率は、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、通常５０〜２０００重量部（好ましくは１００〜１０００重量部）である。（Ｂ）成分が少なすぎる場合は発泡倍率が低くなり、逆に多すぎる場合は、炭化層の緻密さが損われ、炭化層強度も不十分となる。
【００２５】
多価アルコール（以下「（Ｃ）成分」という）は、火災による結合剤の炭化とともにそれ自体も脱水炭化していくことにより、断熱性に優れた厚みのある発泡炭化層を形成する作用を有する。（Ｃ）成分としては、例えばペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ネオペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、イノシトール、マンニトール、グルコースフルクトース、デンプン、セルロース等が挙げられる。（Ｃ）成分の混合比率は、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、通常５〜６００重量部（好ましくは１０〜４００重量部）である。（Ｃ）成分が少なすぎる場合は、炭化層の緻密さや強度が不十分となり、逆に多すぎる場合は発泡倍率が低くなる。
【００２６】
本発明では、（Ｄ）成分として、ポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（以下「（Ｄ）成分」という）を使用する。この（Ｄ）成分は、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分その他の粉体成分に対し、分散剤としてはたらく成分である。本発明では、分散剤としてこのような（Ｄ）成分を採用することにより、塗料を構成する粉体成分の分散安定性を高め、塗料の貯蔵安定性を確保することができる。さらに（Ｄ）成分は、加熱時の発泡性においても好適なものであり、このような（Ｄ）成分を分散剤として配合した本発明塗料では、上述のように塗料の安定性を高めつつ、火災時には耐火性能に優れた発泡炭化層を形成することができる。
【００２７】
（Ｄ）成分において、アニオン性を付与する基としては、カルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩等が挙げられる。また、ポリオキシアルキレン鎖を構成するアルキレンオキサイドとしては、メチレンオキサイド、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等が挙げられ、このうちエチレンオキサイド及び／またはプロピレンオキサイドが好ましく使用される。
【００２８】
（Ｄ）成分の数平均分子量は１０００〜２００００であることが望ましい。このうち、（Ｄ）成分中のポリオキシアルキレン鎖の数平均分子量は、４０〜１５０００であることが望ましい。ポリオキシアルキレン鎖の数平均分子量が４０より小さい場合は、貯蔵安定性、耐火性能において十分な物性が得られ難い。逆に１５０００より大きい場合は、耐水性等が低下してしまう。
【００２９】
（Ｄ）成分の酸価は、２〜１００ＫＯＨｍｇ／ｇであることが望ましい。酸価が２ＫＯＨｍｇ／ｇより小さい場合は、十分な分散性が得られ難い。逆に１００ＫＯＨｍｇ／ｇより大きい場合は、加熱時の発泡性が低下し、耐火性能に悪影響を及ぼすこととなる。また、塗膜の耐水性が低下しやすくなる。なお、ここに言う酸価は、固形分１ｇに含まれる酸基と等モルの水酸化カリウムのｍｇ数によって表される値である。
【００３０】
（Ｄ）成分の混合比率は、（Ａ）成分の固形分１００重量部に対し、通常０．１〜５０重量部、好ましくは０．５〜３０重量部、より好ましくは１〜２０重量部である。（Ｄ）成分が少なすぎる場合は、粉体成分の分散性が不十分となり、また安定した貯蔵安定性が得られ難い。（Ｄ）成分が多すぎる場合は、耐火性、耐水性等が低下しやすくなる。
【００３１】
本発明の発泡性耐火塗料には、上述の各成分に加え充填剤を配合することもできる。充填剤としては、例えば、タルク等の珪酸塩；炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩；酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物；粘土、クレー、シラス、マイカ、シリカ等の天然鉱物類等が挙げられる。充填剤の混合比率は、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、通常５〜６００重量部（好ましくは１０〜４００重量部）である。
【００３２】
本発明の発泡性耐火塗料には、必要に応じ含窒素化合物を配合することもできる。含窒素化合物としては、例えば、メラミン及びその誘導体、ジシアンジアミド及びその誘導体、アゾジカーボンアミド、尿素、チオ尿素等が挙げられる。このような含窒素化合物は、発泡性耐火塗料における発泡剤として作用する成分であるが、水性タイプの発泡性耐火塗料においては、リン化合物との相互作用により、塗料の貯蔵安定性を低下させるおそれがある。そのため、含窒素化合物の含有量は塗料全体の５重量％以下（好ましくは３重量％以下、より好ましくは１重量％以下）とすることが望ましい。含窒素化合物を含まない態様（すなわち含有量０重量％）も好適である。
【００３３】
本発明塗料では、本発明の効果が著しく損なわれない限り、上記以外の成分として、通常塗料に使用可能な各種添加剤等を配合することもできる。このような成分としては、例えば顔料、繊維、分散剤、増粘剤、造膜助剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、消泡剤、吸着剤、架橋剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、触媒等が挙げられる。また、膨張性黒鉛、未膨張バーミキュライト等の膨張性物質を配合することもできる。
本発明組成物は、以上のような成分を常法により均一に混合することで製造することができる。通常は、１液型の形態とすればよい。
【００３４】
本発明の発泡性耐火塗料は、耐火性を付与すべき被塗物に塗付積層することによってその効果を発揮することができる。被塗物としては、例えば、壁、柱、床、梁、屋根、階段の各部位が挙げられる。このような被塗物は、コンクリート、鋼材等の基材で形成されており、防錆処理等が施されていてもよい。また、本発明の発泡性耐火塗料は、コンクリート、鋼材だけでなく、木質部材、樹脂系部材等への基材に適用することも可能である。
【００３５】
発泡性耐火塗料を被塗物に塗付する際には、スプレー、ローラー、刷毛、こて、へら等の塗装器具を使用して、一回ないし数回塗り重ねて塗装すれば良い。塗装時には、必要に応じ水等で塗料を希釈することもできる。最終的に形成される発泡性耐火塗料の塗膜厚は、所望の耐火性能、適用部位等により適宜設定すれば良いが、通常は０．２〜５ｍｍ程度である。
【００３６】
本発明では、発泡性耐火塗料により形成される塗膜を保護するために、必要に応じ上塗層を積層することもできる。このような上塗層は、公知の水性型あるいは溶剤型の塗料を塗付することによって形成することができる。上塗層としては、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、アクリルシリコン樹脂系、フッ素樹脂系等の塗料を用いることができる。これらの塗装は、公知の塗装方法によれば良く、スプレー、ローラー、刷毛等の塗装器具を使用することができる。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより明確にする。ただし、本発明の範囲は、これら実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
水１４５重量部、ドデシル硫酸ナトリウム４重量部、過硫酸アンモニウム０．５重量部と、表１の合成例１に示すモノマー（計１００重量部）を混合し、窒素雰囲気下８０℃で３時間、乳化重合を行い合成樹脂エマルションを製造した。以上の方法で得られた合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１３０ｎｍであった。なお、表１に示すモノマーのうち、対水溶解度１ｇ／１００ｍｌ以下の疎水性モノマーは、スチレン（対水溶解度０．０３ｇ／１００ｍｌ）、シクロヘキシルメタクリレート（対水溶解度０．０１ｇ／１００ｍｌ未満）、ｎ−ブチルアクリレート（対水溶解度０．１４ｇ／１００ｍｌ）である。メタクリル酸メチルの対水溶解度は１．６ｇ／１００ｍｌである。
【００３９】
次に、上記合成樹脂エマルション２４４重量部（固形分１００重量部）に対し、ポリリン酸アンモニウム２５０重量部、ジペンタエリスリトール４８重量部、造膜助剤２５重量部、二酸化チタン６０重量部、水１８重量部、分散剤としてポリオキシエチレン基・スルホン酸基含有アニオン性分散剤溶液（数平均分子量１００００、酸価１０ＫＯＨｍｇ／ｇ、固形分４０重量％）１２重量部、消泡剤２重量部、粘性調整剤１重量部を常法にて均一に混合、攪拌し、発泡性耐火塗料を製造した。この塗料を用いて、次の各種試験を行った。
【００４０】
（発泡倍率）
黒皮鋼板に塗料をフィルムアプリケーターにてｗｅｔ膜厚１ｍｍで塗付し、温度２３℃、相対湿度５０％雰囲気下（以下「標準状態」という）で７日間養生させ、試験体を得た。この試験体を７００℃で１０分間加熱し、初期膜厚を基準とした発泡倍率を測定した。結果を表２に示す。なお、この試験における発泡倍率の評価基準は、発泡倍率１５倍以上を「◎」、発泡倍率１０倍以上〜１５倍未満を「○」、発泡倍率５倍以上〜１０倍未満を「△」、発泡倍率５倍未満を「×」とした。
【００４１】
（緻密性）
発泡倍率を測定した試験体を切断し、その断面における発泡炭化層の緻密性を目視にて確認した。結果を表２に示す。評価基準は、緻密性が高いものを「◎」、緻密性が低いものを「×」とする４段階（◎＞○＞△＞×）とした。
【００４２】
（耐水性）
黒皮鋼板に塗料をフィルムアプリケーターにてｗｅｔ膜厚１ｍｍで塗付し、標準状態で７日間養生させ、試験体を得た。この試験体を２３℃の水に３日間浸漬した後、その塗膜の表面状態を目視にて確認した。結果は表２に示す。評価基準は、ブリスターの発生が認められなかったものを「◎」、ブリスターの発生面積１０％未満のものを「○」、ブリスターの発生面積が１０％以上〜２０％未満のものを「△」、ブリスターの発生面積が２０％以上のものを「×」とした。
【００４３】
（貯蔵安定性）
作製した塗料を、容量３００ｍｌのカップに２５０ｍｌ入れて密封した後、５０℃の恒温槽で３０日間貯蔵し、貯蔵前後の粘度変化を確認した。結果を表２に示す。評価基準は、粘度変化率１０％未満を「◎」、粘度変化率１０％以上〜２０％未満を「○」、粘度変化率２０％以上〜５０％未満を「△」、粘度変化率５０％以上を「×」とした。
【００４４】
（実施例２）
表１の合成例２に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１３４ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例２の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４５】
（実施例３）
表１の合成例３に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１３２ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例３の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４６】
（実施例４）
表１の合成例４に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１２７ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例４の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４７】
（実施例５）
表１の合成例５に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１３２ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例５の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４８】
（実施例６）
表１の合成例６に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１２９ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例６の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４９】
（比較例１）
合成例６の合成樹脂エマルション２４４重量部（固形分１００重量部）に対し、ポリリン酸アンモニウム２５０重量部、ジペンタエリスリトール４８重量部、造膜助剤２５重量部、二酸化チタン６０重量部、水１８重量部、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩系アニオン性分散剤溶液（数平均分子量１１０００、酸価２３０ＫＯＨｍｇ／ｇ、固形分３０重量％）１６重量部、消泡剤２重量部、粘性調整剤１重量部を常法にて均一に混合、攪拌し、発泡性耐火塗料を製造した。この塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００５０】
（比較例２）
合成例６の合成樹脂エマルション２４４重量部（固形分１００重量部）に対し、ポリリン酸アンモニウム２５０重量部、ジペンタエリスリトール４８重量部、造膜助剤２５重量部、二酸化チタン６０重量部、水１８重量部、分散剤としてポリオキシエチレン基含有ノニオン性分散剤溶液（数平均分子量１００００、酸価０ＫＯＨｍｇ／ｇ、固形分４０重量％）１２重量部、消泡剤２重量部、粘性調整剤１重量部を常法にて均一に混合、攪拌し、発泡性耐火塗料を製造した。この塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な発泡性耐火塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材や、コンクリート、木材、合成樹脂等の基材を火災から保護する材料として、火災時の温度上昇によって発泡層を形成する発泡性耐火塗料が知られている。
【０００３】
発泡性耐火塗料は、塗料の成分中に、温度上昇により分解して不燃性のガスを発生する成分と、炭素化して多孔質の炭化層を形成する成分を含有しており、不燃性のガスの発生で火災の消火効果を発揮し、炭素化成分による多孔質炭化層の形成により断熱効果を発揮するものである。発泡性耐火塗料の利点としては、従来の耐火被覆材に比較すると薄膜化が可能であり、圧迫感が少なくスッキリとした感じに仕上げられること等が挙げられる。
【０００４】
このような発泡性耐火塗料に関し、耐火性等の諸物性向上を目的とした種々の提案がなされている。例えば、特開平１０-７９４７号公報（特許文献１）においては、難燃剤として、融点１５０℃以上で臭素含有率が５０重量％以上の含臭素リン酸エステルを用いることが記載されている。特開平１０-１７７９６号公報（特許文献２）には、多価アルコール、含窒素発泡剤、難燃性脱水剤、合成樹脂に加えて、さらに膨張性黒鉛を配合することが記載されている。特開２０００-１６９８５３号公報（特許文献３）には、アゾ化合物、ヒドラゾ化合物、ニトロソ化合物及びスルホニルヒドラジド化合物より選ばれる少なくとも１種と、膨張黒鉛等を併せて配合することが記載されている。特開２００１-１１５０９３号公報（特許文献４）には、酸化チタンとしてアナターゼ型の結晶型を有する酸化チタンを配合することが記載されている。特開２００１-３２３２１６号公報（特許文献５）においては、無機充填剤、リン系難燃剤等の平均粒度を１０〜５０μｍに調整することが記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０-７９４７号公報
【特許文献２】特開平１０-１７７９６号公報
【特許文献３】特開２０００-１６９８５３号公報
【特許文献４】特開２００１-１１５０９３号公報
【特許文献５】特開２００１-３２３２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、塗料分野では、環境に対する負荷低減の動き等を背景に水性化が進んでおり、このような発泡性耐火塗料についても、水性タイプの塗料が要望されている。上記特許文献においても、結合材として合成樹脂エマルション等の樹脂が使用できることを記載したものがある。
しかしながら、合成樹脂エマルションを用いた発泡性耐火塗料では、その配合処方に種々工夫を凝らしても、塗料の貯蔵安定性を確保することが難しく、また火災時における発泡炭化層の発泡性、強度等の点で実用上満足な性能が得られ難いのが現状である。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、塗料の貯蔵安定性に優れるとともに、火災時には十分な発泡性、強度等を有する発泡炭化層が形成でき、優れた耐火性能を発揮することができる水性タイプの発泡性耐火塗料を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、合成樹脂エマルションを結合材とし、リン化合物、多価アルコール等の粉体成分を分散させた発泡性耐火塗料において、安定した貯蔵安定性、耐火性能等を得るには、分散剤として特定のアニオン性分散剤を配合することが有効であることを見出し、本発明を完成させるに到った。すなわち、本発明は、下記の発泡性耐火塗料に係るものである。
【０００９】
１．合成樹脂エマルション（Ａ）、リン化合物（Ｂ）、多価アルコール（Ｃ）、及びポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（Ｄ）を必須成分とし、前記合成樹脂エマルション（Ａ）の固形分１００重量部に対し、前記リン化合物（Ｂ）を５０〜２０００重量部、前記多価アルコール（Ｃ）を５〜６００重量部、前記アニオン性分散剤（Ｄ）を０．１〜５０重量部含むことを特徴とする発泡性耐火塗料。
２．前記アニオン性分散剤（Ｄ）は、酸価が２〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とする１．記載の発泡性耐火塗料。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発泡性耐火塗料は、貯蔵安定性に優れるとともに、火災時において発泡性に優れた緻密な発泡炭化層が形成でき、鋼材等の基材の温度上昇を効果的に抑制することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明をその実施の形態に基づき詳細に説明する。
【００１２】
本発明の発泡性耐火塗料は、合成樹脂エマルション（Ａ）、リン化合物（Ｂ）、多価アルコール（Ｃ）、及びポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（Ｄ）を必須成分として含むものである。このうち、合成樹脂エマルション（以下「（Ａ）成分」ともいう）としては、公知の発泡性耐火塗料でバインダーとして採用されているものを用いることができる。合成樹脂エマルションを構成する樹脂成分の種類としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
【００１３】
本発明における（Ａ）成分としては、官能基として水酸基を有し、樹脂固形分における水酸基価が０．１〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇである合成樹脂エマルションが好適である。このような水酸基を有する合成樹脂エマルションを必須成分として使用することにより、発泡性が高まり、緻密さ、強度等が向上した発泡炭化層を形成することができる。水酸基としては、炭素原子に結合したものが好適である。このような（Ａ）成分の樹脂固形分における水酸基価は、通常０．１〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、好ましくは１〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは２〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇである。なお、ここに言う水酸基価は、樹脂固形分１ｇに含まれる水酸基と等モルの水酸化カリウムのｍｇ数によって表される値である。
【００１４】
本発明における（Ａ）成分としては、具体的には、（メタ）アクリル酸アルキルエステル及び／または芳香族モノマーを主成分とするモノマー群の乳化重合物であり、該モノマー群において水酸基含有モノマーを０．５〜１５重量％の比率で含むものが好適である。このような（Ａ）成分を使用すれば、本発明の効果を安定して得ることができる。また、塗膜の耐水性、耐久性等の諸物性を高めることもできる。なお、本発明では、アクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルを合わせて、（メタ）アクリル酸アルキルエステルと表記する。
【００１５】
（メタ）アクリル酸アルキルエステルの具体例としては、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−アミル（メタ）アクリレート、イソアミル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート等が挙げられる。モノマー群における（メタ）アクリル酸アルキルエステルの重量比率は、通常３０重量％以上、好ましくは４０重量％以上、さらに好ましくは５０重量％以上である。上限は特に限定されないが、通常９９．５重量％以下（好ましくは９９重量％以下）程度である。
芳香族モノマーの具体例としては、例えばスチレン、２−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチレン、クロルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン等が挙げられる。モノマー群における芳香族モノマーの重量比率は、通常５〜７０重量％、好ましくは１０〜５０重量％である。
本発明における（Ａ）成分では、そのモノマー組成においてこのような（メタ）アクリル酸アルキルエステル、芳香族モノマーのいずれか一方、または両方を含むものが好適である。とりわけ（メタ）アクリル酸アルキルエステルと芳香族モノマーの両方を使用すれば、耐水性、耐火性等において有利な効果が得られ好ましい。
【００１６】
（Ａ）成分では、水酸基含有モノマーによって水酸基を付与することが望ましい。具体的に、水酸基含有モノマーとしては、例えば２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。この他、水酸基とポリアルキレンオキサイド基を併有するモノマー、例えばポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール−ポリテトラメチレングリコール（メタ）アクリレート、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（メタ）アクリレート等も水酸基含有モノマーとして使用できる。このような水酸基とポリアルキレンオキサイド基を併有するモノマーを使用した場合は、上記効果に加え、貯蔵安定性、機械攪拌安定性等の塗料安定性を高めることができる。モノマー群における水酸基含有モノマーの比率は、通常０．５〜１５重量％、好ましくは１〜１０重量％である。
【００１７】
本発明における（Ａ）成分では、そのモノマー成分として、ポリアルキレンオキサイド基含有モノマー、カルボニル基含有モノマー、及びニトリル基含有モノマーから選ばれる非イオン性モノマーを含むことが望ましい。このようなモノマーを使用することにより、高温時の発泡性能を保持しつつ、貯蔵安定性、機械攪拌安定性等の塗料安定性を高めることができる。
具体的に、ポリアルキレンオキサイド基含有モノマーとしては、例えばメトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール（メタ）アクリレート等が挙げられる。カルボニル基含有モノマーとしては、例えばアクロレイン、ダイアセトン（メタ）アクリルアミド、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン等が挙げられる。ニトリル基含有モノマーとしては、例えばアクリロニトリル、メタアクリロニトリル等が挙げられる。
モノマー群における上記非イオン性モノマーの比率（合計重量比率）は、通常０．５〜１５重量％、好ましくは１〜１０重量％とすることが望ましい。このような範囲内であれば、塗料安定性の点において優れた効果を得ることができる。
【００１８】
本発明における（Ａ）成分は、必要に応じ上記以外の重合性モノマーを構成成分とするものであってもよい。このような重合性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸またはそのモノアルキルエステル、イタコン酸またはそのモノアルキルエステル、フマル酸またはそのモノアルキルエステル等のカルボキシル基含有モノマー；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートのモノリン酸エステル、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートのモノリン酸エステル、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレートのモノリン酸エステル等のリン酸基含有モノマー；アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、２-メチルプロパンスルホン酸等のスルホン酸基含有モノマー；Ｎ−メチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチルビニルエーテル等のアミノ基含有モノマー；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル系モノマー；アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸アミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等のアミド基含有モノマー；グリシジル（メタ）アクリレート、ジグリシジル（メタ）アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有モノマー；ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシリル基含有モノマー；塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン系モノマー；その他、エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、ビニルピロリドン、塩化ビニル、ビニルエーテル、ビニルケトン、ビニルアミド、クロロプレン等が挙げられる。このうち、カルボキシル基含有モノマー、リン酸基含有モノマー及びスルホン酸基含有モノマーから選ばれるイオン性モノマーは、モノマー群において１重量％以下（好ましくは０．８重量％以下、より好ましくは０．５重量％以下）の範囲内で使用することが望ましい。モノマー群においてかかるイオン性モノマーを含まない態様も好適である。
【００１９】
本発明における（Ａ）成分としては、特に、対水溶解度１ｇ／１００ｍｌ以下の疎水性モノマーを主成分とするモノマー群の乳化重合物であり、該モノマー群において水酸基含有モノマーを０．５〜１５重量％の比率で含むものが好適である。一般に、合成樹脂エマルションを結合材とする発泡性耐火塗料では、十分な耐水性が得られず、降雨、結露等の影響により本来の発泡性能が発揮されなくなるおそれがある。これに対し、このような構成成分からなる（Ａ）成分を使用すれば、優れた耐水性を具備する塗膜が形成でき、降雨や結露等の影響による発泡性能の低下を抑制し、安定した発泡性能を発揮することが可能となる。なお、ここに言う対水溶解度とは、温度２０℃の水１００ｍｌに対して溶解するモノマーの重量を示すものである。
【００２０】
このような疎水性モノマーとしては、例えば、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、スチレン等が挙げられる。このような疎水性モノマーの対水溶解度は１ｇ／１００ｍｌ以下であるが、好ましくは０．９／１００ｍｌ以下、より好ましくは０．８ｇ／１００ｍｌ以下である。
【００２１】
モノマー群における上記疎水性モノマーの重量比率は、好ましくは５０重量％以上、さらに好ましくは５５重量％以上である。上限は特に限定されないが、通常９９．５重量％以下（好ましくは９９重量％以下）程度である。
【００２２】
本発明における（Ａ）成分は、例えば、上記重合性モノマーを適宜混合したモノマー群を乳化重合することにより製造することができる。重合方法としては公知の方法を採用すればよく、通常の乳化重合の他、ソープフリー乳化重合、フィード乳化重合、シード乳化重合等を採用することもできる。重合時には、乳化剤、開始剤、分散剤、重合禁止剤、重合抑制剤、緩衝剤、連鎖移動剤等を使用することもできる。乳化剤として反応性乳化剤を使用することもできる。
【００２３】
（Ａ）成分のガラス転移温度は、上記重合性モノマーの種類、混合比率等を選定することで調整できる。このガラス転移温度は、最終的な要求性能等を考慮して適宜設定すればよいが、通常は−５０〜８０℃程度、好ましくは−４０〜６０℃程度である。本発明では、ガラス転移温度が異なる２種以上の合成樹脂エマルションを使用することもできる。なお、合成樹脂エマルションのガラス転移温度は、Ｆｏｘの計算式により求めることができる。
【００２４】
本発明の発泡性耐火塗料におけるリン化合物（以下「（Ｂ）成分」という）は、火災時に脱水冷却効果、不燃性ガス発生効果、結合剤炭化促進効果等の少なくとも１つの効果を発揮し、樹脂の燃焼を抑制する作用を発揮することができる成分である。このような（Ｂ）成分としては、例えばトリクレジルホスフェート、ジフェニルクレジルフォスフェート、ジフェニルオクチルフォスフェート、トリ（β−クロロエチル）フォスフェート、トリブチルフォスフェート、トリ（ジクロロプロピル）フォスフェート、トリフェニルフォスフェート、トリ（ジブロモプロピル）フォスフェート、クロロフォスフォネート、ブロモフォスフォネート、ジエチル−Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アミノメチルフォスフェート、ジ（ポリオキシエチレン）ヒドロキシメチルフォスフォネート、三塩化リン、五塩化リン、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン化合物等が挙げられる。このうち、本発明では特にポリリン酸アンモニウムが好ましい。これら（Ｂ）成分は、表面処理や表面被覆が施されたものであってもよい。（Ｂ）成分の混合比率は、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、通常５０〜２０００重量部（好ましくは１００〜１０００重量部）である。（Ｂ）成分が少なすぎる場合は発泡倍率が低くなり、逆に多すぎる場合は、炭化層の緻密さが損われ、炭化層強度も不十分となる。
【００２５】
多価アルコール（以下「（Ｃ）成分」という）は、火災による結合剤の炭化とともにそれ自体も脱水炭化していくことにより、断熱性に優れた厚みのある発泡炭化層を形成する作用を有する。（Ｃ）成分としては、例えばペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ネオペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ソルビトール、イノシトール、マンニトール、グルコースフルクトース、デンプン、セルロース等が挙げられる。（Ｃ）成分の混合比率は、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、通常５〜６００重量部（好ましくは１０〜４００重量部）である。（Ｃ）成分が少なすぎる場合は、炭化層の緻密さや強度が不十分となり、逆に多すぎる場合は発泡倍率が低くなる。
【００２６】
本発明では、（Ｄ）成分として、ポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（以下「（Ｄ）成分」という）を使用する。この（Ｄ）成分は、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分その他の粉体成分に対し、分散剤としてはたらく成分である。本発明では、分散剤としてこのような（Ｄ）成分を採用することにより、塗料を構成する粉体成分の分散安定性を高め、塗料の貯蔵安定性を確保することができる。さらに（Ｄ）成分は、加熱時の発泡性においても好適なものであり、このような（Ｄ）成分を分散剤として配合した本発明塗料では、上述のように塗料の安定性を高めつつ、火災時には耐火性能に優れた発泡炭化層を形成することができる。
【００２７】
（Ｄ）成分において、アニオン性を付与する基としては、カルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸エステル塩等が挙げられる。また、ポリオキシアルキレン鎖を構成するアルキレンオキサイドとしては、メチレンオキサイド、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等が挙げられ、このうちエチレンオキサイド及び／またはプロピレンオキサイドが好ましく使用される。
【００２８】
（Ｄ）成分の数平均分子量は１０００〜２００００であることが望ましい。このうち、（Ｄ）成分中のポリオキシアルキレン鎖の数平均分子量は、４０〜１５０００であることが望ましい。ポリオキシアルキレン鎖の数平均分子量が４０より小さい場合は、貯蔵安定性、耐火性能において十分な物性が得られ難い。逆に１５０００より大きい場合は、耐水性等が低下してしまう。
【００２９】
（Ｄ）成分の酸価は、２〜１００ＫＯＨｍｇ／ｇであることが望ましい。酸価が２ＫＯＨｍｇ／ｇより小さい場合は、十分な分散性が得られ難い。逆に１００ＫＯＨｍｇ／ｇより大きい場合は、加熱時の発泡性が低下し、耐火性能に悪影響を及ぼすこととなる。また、塗膜の耐水性が低下しやすくなる。なお、ここに言う酸価は、固形分１ｇに含まれる酸基と等モルの水酸化カリウムのｍｇ数によって表される値である。
【００３０】
（Ｄ）成分の混合比率は、（Ａ）成分の固形分１００重量部に対し、通常０．１〜５０重量部、好ましくは０．５〜３０重量部、より好ましくは１〜２０重量部である。（Ｄ）成分が少なすぎる場合は、粉体成分の分散性が不十分となり、また安定した貯蔵安定性が得られ難い。（Ｄ）成分が多すぎる場合は、耐火性、耐水性等が低下しやすくなる。
【００３１】
本発明の発泡性耐火塗料には、上述の各成分に加え充填剤を配合することもできる。充填剤としては、例えば、タルク等の珪酸塩；炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩；酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化物；粘土、クレー、シラス、マイカ、シリカ等の天然鉱物類等が挙げられる。充填剤の混合比率は、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、通常５〜６００重量部（好ましくは１０〜４００重量部）である。
【００３２】
本発明の発泡性耐火塗料には、必要に応じ含窒素化合物を配合することもできる。含窒素化合物としては、例えば、メラミン及びその誘導体、ジシアンジアミド及びその誘導体、アゾジカーボンアミド、尿素、チオ尿素等が挙げられる。このような含窒素化合物は、発泡性耐火塗料における発泡剤として作用する成分であるが、水性タイプの発泡性耐火塗料においては、リン化合物との相互作用により、塗料の貯蔵安定性を低下させるおそれがある。そのため、含窒素化合物の含有量は塗料全体の５重量％以下（好ましくは３重量％以下、より好ましくは１重量％以下）とすることが望ましい。含窒素化合物を含まない態様（すなわち含有量０重量％）も好適である。
【００３３】
本発明塗料では、本発明の効果が著しく損なわれない限り、上記以外の成分として、通常塗料に使用可能な各種添加剤等を配合することもできる。このような成分としては、例えば顔料、繊維、分散剤、増粘剤、造膜助剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、消泡剤、吸着剤、架橋剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、触媒等が挙げられる。また、膨張性黒鉛、未膨張バーミキュライト等の膨張性物質を配合することもできる。
本発明組成物は、以上のような成分を常法により均一に混合することで製造することができる。通常は、１液型の形態とすればよい。
【００３４】
本発明の発泡性耐火塗料は、耐火性を付与すべき被塗物に塗付積層することによってその効果を発揮することができる。被塗物としては、例えば、壁、柱、床、梁、屋根、階段の各部位が挙げられる。このような被塗物は、コンクリート、鋼材等の基材で形成されており、防錆処理等が施されていてもよい。また、本発明の発泡性耐火塗料は、コンクリート、鋼材だけでなく、木質部材、樹脂系部材等への基材に適用することも可能である。
【００３５】
発泡性耐火塗料を被塗物に塗付する際には、スプレー、ローラー、刷毛、こて、へら等の塗装器具を使用して、一回ないし数回塗り重ねて塗装すれば良い。塗装時には、必要に応じ水等で塗料を希釈することもできる。最終的に形成される発泡性耐火塗料の塗膜厚は、所望の耐火性能、適用部位等により適宜設定すれば良いが、通常は０．２〜５ｍｍ程度である。
【００３６】
本発明では、発泡性耐火塗料により形成される塗膜を保護するために、必要に応じ上塗層を積層することもできる。このような上塗層は、公知の水性型あるいは溶剤型の塗料を塗付することによって形成することができる。上塗層としては、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、アクリルシリコン樹脂系、フッ素樹脂系等の塗料を用いることができる。これらの塗装は、公知の塗装方法によれば良く、スプレー、ローラー、刷毛等の塗装器具を使用することができる。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより明確にする。ただし、本発明の範囲は、これら実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（実施例１）
水１４５重量部、ドデシル硫酸ナトリウム４重量部、過硫酸アンモニウム０．５重量部と、表１の合成例１に示すモノマー（計１００重量部）を混合し、窒素雰囲気下８０℃で３時間、乳化重合を行い合成樹脂エマルションを製造した。以上の方法で得られた合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１３０ｎｍであった。なお、表１に示すモノマーのうち、対水溶解度１ｇ／１００ｍｌ以下の疎水性モノマーは、スチレン（対水溶解度０．０３ｇ／１００ｍｌ）、シクロヘキシルメタクリレート（対水溶解度０．０１ｇ／１００ｍｌ未満）、ｎ−ブチルアクリレート（対水溶解度０．１４ｇ／１００ｍｌ）である。メタクリル酸メチルの対水溶解度は１．６ｇ／１００ｍｌである。
【００３９】
次に、上記合成樹脂エマルション２４４重量部（固形分１００重量部）に対し、ポリリン酸アンモニウム２５０重量部、ジペンタエリスリトール４８重量部、造膜助剤２５重量部、二酸化チタン６０重量部、水１８重量部、分散剤としてポリオキシエチレン基・スルホン酸基含有アニオン性分散剤溶液（数平均分子量１００００、酸価１０ＫＯＨｍｇ／ｇ、固形分４０重量％）１２重量部、消泡剤２重量部、粘性調整剤１重量部を常法にて均一に混合、攪拌し、発泡性耐火塗料を製造した。この塗料を用いて、次の各種試験を行った。
【００４０】
（発泡倍率）
黒皮鋼板に塗料をフィルムアプリケーターにてｗｅｔ膜厚１ｍｍで塗付し、温度２３℃、相対湿度５０％雰囲気下（以下「標準状態」という）で７日間養生させ、試験体を得た。この試験体を７００℃で１０分間加熱し、初期膜厚を基準とした発泡倍率を測定した。結果を表２に示す。なお、この試験における発泡倍率の評価基準は、発泡倍率１５倍以上を「◎」、発泡倍率１０倍以上〜１５倍未満を「○」、発泡倍率５倍以上〜１０倍未満を「△」、発泡倍率５倍未満を「×」とした。
【００４１】
（緻密性）
発泡倍率を測定した試験体を切断し、その断面における発泡炭化層の緻密性を目視にて確認した。結果を表２に示す。評価基準は、緻密性が高いものを「◎」、緻密性が低いものを「×」とする４段階（◎＞○＞△＞×）とした。
【００４２】
（耐水性）
黒皮鋼板に塗料をフィルムアプリケーターにてｗｅｔ膜厚１ｍｍで塗付し、標準状態で７日間養生させ、試験体を得た。この試験体を２３℃の水に３日間浸漬した後、その塗膜の表面状態を目視にて確認した。結果は表２に示す。評価基準は、ブリスターの発生が認められなかったものを「◎」、ブリスターの発生面積１０％未満のものを「○」、ブリスターの発生面積が１０％以上〜２０％未満のものを「△」、ブリスターの発生面積が２０％以上のものを「×」とした。
【００４３】
（貯蔵安定性）
作製した塗料を、容量３００ｍｌのカップに２５０ｍｌ入れて密封した後、５０℃の恒温槽で３０日間貯蔵し、貯蔵前後の粘度変化を確認した。結果を表２に示す。評価基準は、粘度変化率１０％未満を「◎」、粘度変化率１０％以上〜２０％未満を「○」、粘度変化率２０％以上〜５０％未満を「△」、粘度変化率５０％以上を「×」とした。
【００４４】
（実施例２）
表１の合成例２に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１３４ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例２の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４５】
（実施例３）
表１の合成例３に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１３２ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例３の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４６】
（実施例４）
表１の合成例４に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１２７ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例４の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４７】
（実施例５）
表１の合成例５に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１３２ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例５の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４８】
（実施例６）
表１の合成例６に示すモノマー配合を用いた以外は、実施例１と同様の方法で合成樹脂エマルションを製造した。この合成樹脂エマルションは、固形分４１重量％であり、平均粒子径は１２９ｎｍであった。
次いで、合成例１の合成樹脂エマルションに替えて、この合成例６の合成樹脂エマルションを使用した以外は、実施例１と同様の方法で発泡耐火塗料を製造した。得られた塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００４９】
（比較例１）
合成例６の合成樹脂エマルション２４４重量部（固形分１００重量部）に対し、ポリリン酸アンモニウム２５０重量部、ジペンタエリスリトール４８重量部、造膜助剤２５重量部、二酸化チタン６０重量部、水１８重量部、分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム塩系アニオン性分散剤溶液（数平均分子量１１０００、酸価２３０ＫＯＨｍｇ／ｇ、固形分３０重量％）１６重量部、消泡剤２重量部、粘性調整剤１重量部を常法にて均一に混合、攪拌し、発泡性耐火塗料を製造した。この塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００５０】
（比較例２）
合成例６の合成樹脂エマルション２４４重量部（固形分１００重量部）に対し、ポリリン酸アンモニウム２５０重量部、ジペンタエリスリトール４８重量部、造膜助剤２５重量部、二酸化チタン６０重量部、水１８重量部、分散剤としてポリオキシエチレン基含有ノニオン性分散剤溶液（数平均分子量１００００、酸価０ＫＯＨｍｇ／ｇ、固形分４０重量％）１２重量部、消泡剤２重量部、粘性調整剤１重量部を常法にて均一に混合、攪拌し、発泡性耐火塗料を製造した。この塗料を用いて、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂エマルション（Ａ）、リン化合物（Ｂ）、多価アルコール（Ｃ）、及びポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（Ｄ）を必須成分とし、前記合成樹脂エマルション（Ａ）の固形分１００重量部に対し、前記リン化合物（Ｂ）を５０〜２０００重量部、前記多価アルコール（Ｃ）を５〜６００重量部、前記アニオン性分散剤（Ｄ）を０．１〜５０重量部含むことを特徴とする発泡性耐火塗料。
【請求項２】
前記アニオン性分散剤（Ｄ）は、酸価が２〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とする請求項１記載の発泡性耐火塗料。
【請求項１】
合成樹脂エマルション（Ａ）、リン化合物（Ｂ）、多価アルコール（Ｃ）、及びポリオキシアルキレン鎖を有するアニオン性分散剤（Ｄ）を必須成分とし、前記合成樹脂エマルション（Ａ）の固形分１００重量部に対し、前記リン化合物（Ｂ）を５０〜２０００重量部、前記多価アルコール（Ｃ）を５〜６００重量部、前記アニオン性分散剤（Ｄ）を０．１〜５０重量部含むことを特徴とする発泡性耐火塗料。
【請求項２】
前記アニオン性分散剤（Ｄ）は、酸価が２〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とする請求項１記載の発泡性耐火塗料。
【公開番号】特開２００８−１９３９４（Ｐ２００８−１９３９４Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９４５４４（Ｐ２００６−１９４５４４）
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００１８０２８７）エスケー化研株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１４日（２００６．７．１４）
【出願人】（０００１８０２８７）エスケー化研株式会社 (227)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]