発泡耐火塗材
【課題】 耐火被覆材において、耐火モルタルに比べて所定の耐火性能を確保するための膜厚は小さく、塗布に係る工程が少なく、一度に塗布できる厚さが大きなものを提供する。
【解決手段】 硬化剤としての水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤を主成分とすること、主成分として配合される水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤の割合が、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
であること
【解決手段】 硬化剤としての水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤を主成分とすること、主成分として配合される水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤の割合が、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
であること
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の鋼材などの表面に塗装され、火災時にはその塗膜が発泡し発泡断熱層を鋼材表面に形成して、鋼材を火災時の炎・熱から防護する耐火塗材に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築基準法に定める耐火性能を満足する耐火被覆材料には大きく分類すると、発泡を生じない比較的厚膜のモルタルと発泡により断熱層を形成できる薄膜でよい塗料の二つがある。
【０００３】
耐火モルタルには、特公平０４−５４６３４号公報に例示される、セメント、軽量骨材および結晶水をもつ吸熱性充填材を主成分とするものがある。特許請求の範囲および特許公報第３欄から第５欄に説明の記載がある。また、他にも特開平０５−３２４４８号公報には、無機繊維と、未発泡蛭石を主要成分とするセメント系の耐火被覆材もある。特開平５−３２４４８号の発明では、未発泡蛭石が高温において、結晶水が蒸発、発泡、膨張する性質を応用し断熱性を発揮するものである。特許請求の範囲および段落０００４から段落０００７に説明の記載がある。
【０００４】
【特許文献１】特公平０４−５４６３４号公報（特許請求の範囲および特許公報第３欄〜第５欄）
【特許文献２】特開平０５−３２４４８号公報（特許請求の範囲および段落０００４〜段落０００７）
【０００５】
耐火塗料としては、建築物の鋼材などの表面に塗装され、火災時にはその塗膜が発泡し発泡断熱層を鋼材表面に形成して、鋼材を火災時の炎・熱から防護している。例えば、発泡形耐火塗料を、鋼材表面に塗装し、その硬化膜厚が約１〜数ｍｍ厚の発泡性耐火塗膜では、加熱により２００〜３００℃位から発泡を開始し、１０〜５０倍に発泡し、数１０ｍｍ〜１００ｍｍ厚の発泡層を形成し、断熱性を発揮する。
【０００６】
このような発泡形耐火塗料組成物として、例えば特許文献３として特開２００１−４０２９０号公報を挙げる。この公報には、合成樹脂バインダー、ポリリン酸アンモニウムを含有する発泡形塗料組成物が開示されている。この公報の段落０００７から段落００１０には、バインダー用樹脂としてメラミン樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられ、これらの樹脂は単独にて用いる方法、あるいは共重合したものにして、またこれらを混合して用いることも記述され。さらに、これらの樹脂の形態として、有機溶媒に溶解させたもの、あるいはエマルションとして水に分散させる方法が挙げられている。難燃性発泡剤としてポリリン酸アンモニウムが挙げられ、炭素形成材としてペンタエリスリトールなどの多価アルコール類が挙げられている。
【０００７】
【特許文献３】特開２００１−４０２９０号公報（特許請求の範囲および段落０００７〜段落００１０）
【０００８】
上記の発泡形耐火塗料は、所定の耐火性能を発揮するために必要な膜厚を少工程にて確保しようとしたとき、一度に厚く塗布すると塗料にタレが生じたり、乾燥し造膜する間に皮張りしたり、ヒビ割れなどが起こることがある。このため一度に塗布できる厚さに限界があり、所定の耐火性能を得るためには施工の工程数が多く必要となる。また、必須成分であるバインダー用樹脂は難燃性発泡剤と凝集反応を起こしてしまうこともあり、貯蔵安定性に乏しいこともあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、火災時の燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材において、薄膜とするために発泡性耐火塗料が開発されているが、一度に塗布できる厚さに限界があり、所定の耐火性能を得るために施工の工程数が多く必要であること、また、バインダーの安定性が不充分な点である。そして、耐火モルタルに比べたら、塗り付ける膜厚が薄くできる耐火被覆材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の請求項１記載の発泡耐火塗材では、硬化剤として水和硬化形無機塩を用い、炭化発泡層形成剤と、発泡剤とを主成分とすることを要旨としている。
【００１１】
この発明の請求項２記載の発泡耐火塗材では、請求項１記載の発明において、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤の配合割合を、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
とすることを要旨としている。
【００１２】
この発明の請求項３記載の発泡耐火塗材では、硬化剤として水和硬化形無機塩を用い、炭化発泡層形成剤と、発泡剤と、膨張剤とを主成分とすることを要旨としている。
【００１３】
この発明の請求項４記載の発泡耐火塗材では、請求項３記載の発明において、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤の配合割合を、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
とすることを要旨としている。
【００１４】
この発明の請求項５記載の発泡耐火塗材では、硬化剤として水和硬化形無機塩を用い、炭化発泡層形成剤と、発泡剤と、膨張剤と、骨材を主成分とすることを要旨としている。
【００１５】
この発明の請求項６記載の発泡耐火塗材では、請求項５記載の発明において、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤、膨張剤および骨材の配合割合を、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
骨材 １５〜１０００重量部
とすることを要旨としている。
【００１６】
この発明の請求項７記載の発泡耐火塗材では、請求項１ないし請求項４のいずれかの項に記載の発明において、発泡剤に、ホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマー、特にはリン酸アンモニウムを選択することを要旨としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明における発泡耐火塗材は、成膜性バインダーおよび適当な溶剤を用いず、水和硬化形無機塩、例えば石こうなどを硬化剤として用いる事で炭化発泡層形成剤、発泡剤を主成分とし、膨張剤（ｂｌｏｗｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）、骨材、慣用の助剤並びに添加剤を鋼製工作物、天井、壁、ケーブル、パイプ類などに施工することが出来るため、所定の耐火性能を得るために必要な厚さを塗布する工程数を大幅に省略できる点にこの発明の有意性がある。
【００１８】
更に、この発泡耐火塗材は、成膜性バインダーとしての合成樹脂が発泡剤としてのリン酸アンモニウムもしくはポリリン酸アンモニウムなどによって凝集されることを防ぐことが出来、よっては貯蔵安定性の問題も解決することができる。
【００１９】
請求項１に記載される配合割合の発泡耐火塗材としたときには、２００〜３００℃程度の温度で発泡が始まり、被覆厚よりも厚い発泡層を形成し、断熱性を発揮する。
【００２０】
発泡剤にホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマーを選択したときには、２００〜３００℃程度の温度でアンモニウムの脱離反応が進行し、その後炭化発泡層との反応が起こり発泡層を形成する。
【００２１】
請求項３及び請求項４に記載される配合割合の発泡耐火塗材としたときには、請求項１、２に記されている効果に加え、膨張剤を加えることで発泡効率が上がり、より高い耐火効果を発揮する。
【００２２】
膨張剤に、含窒素膨張剤としてのメラミンおよび／またはその誘導体を選択したときには、難燃性発泡剤の分解温度と異なる温度にて再び発泡倍率を増加させることになる二段階発泡とすることができる。従って、より発泡倍率の高い、耐火性能に優れた発泡耐火塗材とすることができる。
【００２３】
請求項５及び請求項６に記載される配合割合の発泡耐火塗材としたときには、請求項３，４に記されている効果に加え、骨材を加えることで発泡層形成後の塗膜強度を上げる効果がある。
【００２４】
請求項７に記載されるよう発泡剤として、リン酸二アンモニウムを使用するほうが、それらのポリマー及びダイマー、もしくはリン酸一アンモニウムよりも同質量中における脱離反応を起こすアンモニアの割合が多く、また、炭化発泡層形成材であるペンタエリスリトールが分解するよりも低い温度で脱離反応を始めるためリン酸二アンモニウムを用いるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明における発泡耐火塗材は、成膜性バインダーおよび適当な溶剤を用いず、炭化発泡層形成剤、発泡剤を必須成分とし、更に膨張剤（ｂｌｏｗｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）、骨材あるいは慣用の助剤並びに添加剤に基づく耐火成分を、水和硬化形無機塩にて硬化する発泡性耐火塗材である。
【００２６】
以下に、この発明の構成要素を詳細に説明する。
上記水和硬化形無機塩としては、石膏の主成分である硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）もしくは硫酸カルシウムカリウム（ＣａＳＯ４・ＫＳＯ４・Ｈ２Ｏ）、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸バンド、アンモニウムシンゲナイト（（ＮＨ４）２ＳＯ４・ＣａＳＯ４・Ｈ２Ｏ）等の硫酸塩、アルミノケイ酸一カルシウム、アルミノケイ酸二カルシウム等のアルミノケイ酸塩、アルミン酸一カルシウム、アルミン酸三カルシウムのアルミン酸塩、アルミノ鉄酸四カルシウム、メタケイ酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸バリウム、リン酸アルミニウムなどのリン酸塩等が水和硬化性を有するものとして挙げられる。これらは常温で含水塩として存在できるので好ましい。また、火炎に暴露された後も、酸化物として存在するので良い。中でも、石膏は中性であり、水和反応後の水分重量も単位重量当たり２１％有り、価格が廉価であり、入手が容易であることにより実用性に優れる。
【００２７】
水和硬化形無機塩として代表的な水和硬化剤であるポルトランドセメント、アルミナセメントなどは、必須成分である発泡剤のリン酸アンモニウムおよびポリリン酸アンモニウムと酸塩もと反応を起こしてしまうために使用に適さない。
【００２８】
このため硬化剤として使用される無機塩は、発泡剤として用いられるリン酸アンモニウム塩等との反応を避けるため、中性あるいは酸性の塩であることが望ましい。
【００２９】
これら、水和硬化形無機塩の使用により、耐火塗料の樹脂バインダーのリン酸アンモニウムもしくはポリリン酸アンモニウムによる凝集の防止が挙げられ、他にも粘度調整が行い易くなりコテ塗り、吹付け塗装等への使用方法の拡充が図られ、また、粘度調整の容易化に伴い塗厚の調整も数センチ〜数ミリの範囲で可能になることも利点として挙げられる。
【００３０】
上記炭化発泡層形成剤としては、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、およびペンタエリスリトールの重縮化合物などの多価アルコールが例示される。
【００３１】
上記、発泡剤としては、リン酸一アンモニウムおよび／又はリン酸二アンモニウムおよび／又はジリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ジリン酸メラミン、ポリリン酸メラミンなどのホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマーが例示される。
【００３２】
また、第４の成分である膨張剤には、メラミンおよび／またはグアニジンもしくはこれらの塩および／またはジシアンジアミド類、トリアゾールもしくはトリアゾール塩が例示される。
【００３３】
上記、骨材としては二酸化チタン、酸化亜鉛、珪砂、焼成バーミキュライト、真珠岩系パーライト、黒曜石系パーライトなどがあげられる。また一般的に塗料業界では二酸化チタン、酸化亜鉛は顔料として添加されるが、上記骨材の目的が、被塗物の隠蔽ではなく発泡層の安定のためであるため二酸化チタン、酸化亜鉛も骨材とする。
【００３４】
慣用の助剤および添加剤、アクリル繊維、ガラス繊維、鉱物繊維、カオリン、タルク、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、沈降シリカ、ケイ酸塩および／または粉末化されたセルロースを含んでなる物質が挙げられる。
【００３５】
この発明の発泡耐火塗材は、上記主成分である、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤を、以下に示す配合範囲において使用するとき必要な性能を発揮することができる。
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
上記三成分を主成分とする発泡耐火塗材に対して、膨張剤あるいは従来公知の助剤、添加剤、骨材を、この発明の主旨を損なわない範囲において添加することも可能である。その添加割合は、水和硬化形無機塩１００重量部に対して１５００重量部以内とする。
【００３６】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する炭化発泡層形成剤の割合が、１０重量部未満である時には、加熱時に十分な発泡力が得られずに十分な耐火性能が得られない。
【００３７】
逆に、上記組成における水和硬化形無機塩に対する炭化発泡層形成剤の割合が、４００重量部を越える時には、発泡剤との均衡が崩れ未反応の炭化発泡層形成剤が生じる。
【００３８】
この水和硬化形無機塩に対する炭化発泡層形成剤の割合は、３０重量部以上１００重量部以下にあるとき、より効果的な発泡層形成が行われる。
【００３９】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する発泡剤の割合が、３０重量部未満である時には、脱水反応成分の濃度が低すぎるため十分な発泡力が得られずに十分な耐火性能の発揮が難しくなる。
【００４０】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する発泡剤の割合が、１０００重量部を越える時には、発泡剤の濃度が高すぎ加熱により急激な発泡が進行し均一な発泡層を形成できない。
【００４１】
この水和硬化形無機塩に対する発泡剤の割合は、１００重量部以上４００重量部以下にあるとき、より調和のとれた発泡層形成が行われる。
【００４２】
上記、配合範囲において、以下に示す配合範囲において使用するときより優れたバランスで過熱時の発泡、発泡層の造膜が進行し、より好ましい範囲での耐火性能を発揮する。
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 ５０〜２００重量部
発泡剤 ２００〜４００重量部
また、上記三成分を主成分とする発泡耐火塗材に対して、膨張剤あるいは従来公知の助剤、添加剤、骨材を、水和硬化形無機塩１００重量部当たり１５００重量部以内とし、この発明の主旨を損なわない範囲において添加することも可能である。
【００４３】
この発明の発泡耐火塗材は、上記主成分である、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤、以下に示す配合範囲において使用するとき必要な性能を発揮することができる。
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
上記四成分を主成分とする発泡耐火塗材に対して、従来公知の助剤あるいは添加剤および骨材を、この発明の主旨を損なわない範囲において添加することも可能である。その添加割合は、水和硬化形無機塩１００重量部に対して１１００重量部以内とする。
【００４４】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する膨張剤の割合が、１０重量部未満である時には、総重量に占める発泡剤の添加量が少なすぎ過熱時に熱分解が進行しても、他成分で形成される層に対して影響が少なく十分な膨張効果を発揮しない。
【００４５】
逆に、上記組成における水和硬化形無機塩に対する膨張剤の割合が、４００重量部を越える時には、総重量に占める発泡剤の添加量が多すぎるため熱分解が進行した際、膨張しすぎ十分な強度の発泡層を形成できない。
【００４６】
上記、配合範囲において、膨張剤を使用することで、より高い発泡倍率が得られ、膨張剤を用いない状態での使用よりも高い耐火性能を得ることができる。この水和硬化形無機塩に対する膨張剤の割合は、５０重量部以上２００重量部以下にあるとき、発泡倍率の高い調和のとれた発泡層形成が行われる。
【００４７】
更に、以下に示す配合範囲を採用するとき、より効果的な性能を発揮することが可能となる。
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
骨材 １５〜１０００重量部
この場合における、従来公知の助剤あるいは添加剤は、水和硬化形無機塩に対して１００重量部以内とし、発泡剤にはホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマーを選択することが望ましい。
【００４８】
上記、配合において、骨材を添加することで塗膜強度を調整し効率よく過熱時の発泡を進行させることができる。上記組成における水和硬化形無機塩に対する骨材の割合が、１５重量部未満である時には、他成分に対しての添加量が少ないため骨材を添加する影響がほとんど発揮されない。
【００４９】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する骨材の割合が、１０００重量部を越える時には、骨材の添加量が増えすぎ相対的に炭化発泡層形成剤と発泡剤の濃度が低下し反応が進行しにくくなる。
【００５０】
更に、発泡剤としてリン酸二アンモニウムを選択するとき、ジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマーを選択するときも同重量あたりの反応分子が増すためにより好ましい耐火性能が得られる。
【００５１】
本発明の発泡耐火塗材は、様々な基体、例えば鉄骨、アルミニウム、亜鉛鉄板および石綿セメント板、電気ケーブルおよび管を保護するために好適に使用される。また、木材、合板、紙、繊維などの可燃性物質の準不燃化もしくは難燃化にも有用である。
【００５２】
施工方法としては、吹きつけおよびローラー、コテ塗りなどの方法で基体へと塗装される。この際、それぞれの塗装方法に適合するべく耐火塗材を水で混練する。
【００５３】
この発明の発泡耐火塗材の使用に当たって、プライマー処理（例、鉄骨の場合は防錆塗料など）による下塗りを施した上に発泡性耐火塗材を施工することも可能である。この発明の発泡耐火塗材を塗装した後、外観や耐久性の向上を目的として中塗り、上塗り塗装をすることも可能である。
【００５４】
次に、前記のように構成された発泡耐火塗材の耐火性能測定方法を説明する。さて、ブラスト処理したＪＩＳＧ３４６６に規定するＳＴＫＲ４００正方形一般構造用角形鋼管（縦３００ｍｍ横３００ｍｍ厚み９ｍｍ）長さ１０００ｍｍの角形鋼管に対し、発泡耐火塗材をコテで２ｍｍ厚に塗装し、２１日間養生して試験体を作製する。この試験体をＪＩＳＡ１３０４の標準加熱曲線に従って加熱試験を行い、Ｋ熱電対によって鋼材の裏面温度を測定した。
【００５５】
この試験体の評価は、鋼材の裏面温度が５００℃に達した時間（分）と加熱終了後の試験体の外観を観察することによって行う。以上のように、この実施形態によれば次のような効果が発揮される。
【００５６】
発泡耐火塗材は、炭化発泡層形成剤、発泡剤、膨張剤、水和硬化形無機塩を主成分とする塗材にあって、水和硬化形無機塩としての石膏を用いることで熱に曝された際に１３０〜１９０℃の範囲で石膏の結晶水の蒸発が進行し基体への該燃焼熱の伝導を防ぐことができ、更には硫酸ガスの解離反応が吸熱的に進行する。
【００５７】
水和硬化形無機塩の使用量が炭化発泡層形成剤と発泡剤の混練量に対し７０％を越える範囲においては、塗材の硬度が高すぎるために発泡が阻害され、発泡性能が発揮されにくくなる。
【００５８】
また、水和硬化形無機塩が石膏を利用した場合には難燃性発泡剤として、リン酸一アンモニウムよりもリン酸二アンモニウムの場合に、多価アルコールとの脱水縮合反応が効率的に進むことになる、これはリン酸二アンモニウムは１５５℃以上にて、一度分解反応が起こりアンモニウムが脱離し、リン酸一アンモニウムとなり２１６℃以上にて再びアンモニウムの脱離反応を起こすことで炭化発泡層形成剤と二段階で脱水反応を起こすためと考える。
【００５９】
炭化発泡層形成剤である多価アルコールが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、ポリペンタエリスリトールから少なくとも１種以上であることにより、熱分解温度が２６０℃であるので、難燃性発泡剤のほうが速く分解を起こすため、安定した発泡層を形成することができる。
【００６０】
この発明では、以下に示す改良を加えることも可能である。例えば、発泡耐火塗材成分の膨張剤に含窒素膨張剤を使用するものであることにより、より安定した発泡層を形成することができる。その含窒素膨張剤には、メラミンおよびその誘導体を用いた時は、難燃性発泡剤の分解温度と異なる温度にて再び発泡倍率を増加させることができ、二段階発泡することができる。
【００６１】
そしてまた、発泡耐火塗材成分に二酸化チタンを含むものであることにより、二酸化チタンの触媒効果によって発泡層の結合が促進され、形状維持性の高い発泡層が形成される。この二酸化チタンがアナターゼ型であることにより、触媒効果がより促進される。
【実施例】
【００６２】
以下に、実施例および比較例を示し、この発明の耐火塗材を更に具体的に説明する。ただし、これらの実施例は本発明を説明するためのものであり、限定するためのものではない。はじめに、下記表１〜表２に実施例および比較例の配合例を示した。
【００６３】
【表１】
実施例１は請求項２の適量範囲のもの、実施例２は請求項４の適量範囲のもの、実施例３及び実施例４は請求項４の範囲にあるもの。
【００６４】
【表２】
実施例５は、請求項６の適量範囲のもの。
比較例１は、水和硬化形無機塩を含まず合成樹脂を用いたものである。
実施例６は、実施例５の酸化チタンの代わりに珪砂を一部用いたもの。
実施例７は、実施例５の発泡剤にリン酸一アンモニウムを用いたもの。
【００６５】
【表３】
比較例２は、炭化発泡層形成剤が適量範囲より少ないもの。
比較例３は、炭化発泡層形成剤が適量範囲より少ないもの。
比較例４は、炭化発泡層形成剤が適量範囲より多すぎるもの。
比較例５に、発泡剤が適量範囲より少なすぎるもの。
【００６６】
比較試験の下地には、ブラスト処理したＪＩＳＧ３４６６に規定するＳＴＫＲ４００正方形一般構造用角形鋼管であり、縦３００ｍｍ横３００ｍｍ厚み９ｍｍ長さ１０００ｍｍの角形鋼管に対し、実施例あるいは比較例の配合による発泡形耐火塗材をコテにより一回塗りで２ｍｍ厚、４ｍｍ厚にそれぞれ塗装し、２１日間養生して試験体を作製した。養生条件は、室温２０℃で、湿度が６５％ＲＨであった。発泡耐火塗材を塗装するに当たっては、それぞれの塗材について希釈し、粘度５０〜６５ｄＰａ・ｓに入るように調整した。
【００６７】
この試験体をＪＩＳＡ１３０４の標準加熱曲線に従って加熱試験を行い、Ｋ熱電対によって鋼材の裏面温度を測定した。
【００６８】
評価は、塗布し乾燥後の試験体の外観の観察、鋼材の裏面温度が５００℃に達した時間の測定と加熱終了後の試験体の外観の観察、発泡倍率を計測をすることによって行った。
発泡耐火塗材塗布後における試験体の外観観察では、塗膜のひび割れの有無を目視確認した。塗膜もしくは発泡層のひび割れは、全くひび割れのないもの…○、ひび割れが発生し、ひび割れの幅が１ｍｍ未満の物…△、ひび割れの幅が１ｍｍ以上のもの…×と表した。
【００６９】
加熱終了後の試験体の外観観察では、発泡層の脱落の程度及び発泡後の塗膜における多孔質体の気泡の大きさにより、○△×の評価とした。発泡層の脱落の程度では、発泡層の全く脱落がないもの…○、全体の２０％未満が脱落しているもの…△、全体の２０％以上が脱落しているもの…×と表わした。また、多孔質体の気泡の大きさでは、０．５ｍｍ以下のものを…○、０．５から１．５ｍｍにあるものを…△、１．５ｍｍを超えるものを×とした。
【００７０】
実施例と比較例の試験結果を下記表４に示した。
【表４】
【００７１】
本発明の発泡耐火塗材を用いることにより、所定の耐火性能を得るために必要な厚さを塗布する工程数を大幅に省略することができ、耐火時間を有利に延長できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の鋼材などの表面に塗装され、火災時にはその塗膜が発泡し発泡断熱層を鋼材表面に形成して、鋼材を火災時の炎・熱から防護する耐火塗材に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築基準法に定める耐火性能を満足する耐火被覆材料には大きく分類すると、発泡を生じない比較的厚膜のモルタルと発泡により断熱層を形成できる薄膜でよい塗料の二つがある。
【０００３】
耐火モルタルには、特公平０４−５４６３４号公報に例示される、セメント、軽量骨材および結晶水をもつ吸熱性充填材を主成分とするものがある。特許請求の範囲および特許公報第３欄から第５欄に説明の記載がある。また、他にも特開平０５−３２４４８号公報には、無機繊維と、未発泡蛭石を主要成分とするセメント系の耐火被覆材もある。特開平５−３２４４８号の発明では、未発泡蛭石が高温において、結晶水が蒸発、発泡、膨張する性質を応用し断熱性を発揮するものである。特許請求の範囲および段落０００４から段落０００７に説明の記載がある。
【０００４】
【特許文献１】特公平０４−５４６３４号公報（特許請求の範囲および特許公報第３欄〜第５欄）
【特許文献２】特開平０５−３２４４８号公報（特許請求の範囲および段落０００４〜段落０００７）
【０００５】
耐火塗料としては、建築物の鋼材などの表面に塗装され、火災時にはその塗膜が発泡し発泡断熱層を鋼材表面に形成して、鋼材を火災時の炎・熱から防護している。例えば、発泡形耐火塗料を、鋼材表面に塗装し、その硬化膜厚が約１〜数ｍｍ厚の発泡性耐火塗膜では、加熱により２００〜３００℃位から発泡を開始し、１０〜５０倍に発泡し、数１０ｍｍ〜１００ｍｍ厚の発泡層を形成し、断熱性を発揮する。
【０００６】
このような発泡形耐火塗料組成物として、例えば特許文献３として特開２００１−４０２９０号公報を挙げる。この公報には、合成樹脂バインダー、ポリリン酸アンモニウムを含有する発泡形塗料組成物が開示されている。この公報の段落０００７から段落００１０には、バインダー用樹脂としてメラミン樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂などが挙げられ、これらの樹脂は単独にて用いる方法、あるいは共重合したものにして、またこれらを混合して用いることも記述され。さらに、これらの樹脂の形態として、有機溶媒に溶解させたもの、あるいはエマルションとして水に分散させる方法が挙げられている。難燃性発泡剤としてポリリン酸アンモニウムが挙げられ、炭素形成材としてペンタエリスリトールなどの多価アルコール類が挙げられている。
【０００７】
【特許文献３】特開２００１−４０２９０号公報（特許請求の範囲および段落０００７〜段落００１０）
【０００８】
上記の発泡形耐火塗料は、所定の耐火性能を発揮するために必要な膜厚を少工程にて確保しようとしたとき、一度に厚く塗布すると塗料にタレが生じたり、乾燥し造膜する間に皮張りしたり、ヒビ割れなどが起こることがある。このため一度に塗布できる厚さに限界があり、所定の耐火性能を得るためには施工の工程数が多く必要となる。また、必須成分であるバインダー用樹脂は難燃性発泡剤と凝集反応を起こしてしまうこともあり、貯蔵安定性に乏しいこともあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明が解決しようとする課題は、火災時の燃焼熱から鉄骨構造体を保護する耐火被覆材において、薄膜とするために発泡性耐火塗料が開発されているが、一度に塗布できる厚さに限界があり、所定の耐火性能を得るために施工の工程数が多く必要であること、また、バインダーの安定性が不充分な点である。そして、耐火モルタルに比べたら、塗り付ける膜厚が薄くできる耐火被覆材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の請求項１記載の発泡耐火塗材では、硬化剤として水和硬化形無機塩を用い、炭化発泡層形成剤と、発泡剤とを主成分とすることを要旨としている。
【００１１】
この発明の請求項２記載の発泡耐火塗材では、請求項１記載の発明において、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤の配合割合を、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
とすることを要旨としている。
【００１２】
この発明の請求項３記載の発泡耐火塗材では、硬化剤として水和硬化形無機塩を用い、炭化発泡層形成剤と、発泡剤と、膨張剤とを主成分とすることを要旨としている。
【００１３】
この発明の請求項４記載の発泡耐火塗材では、請求項３記載の発明において、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤の配合割合を、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
とすることを要旨としている。
【００１４】
この発明の請求項５記載の発泡耐火塗材では、硬化剤として水和硬化形無機塩を用い、炭化発泡層形成剤と、発泡剤と、膨張剤と、骨材を主成分とすることを要旨としている。
【００１５】
この発明の請求項６記載の発泡耐火塗材では、請求項５記載の発明において、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤、膨張剤および骨材の配合割合を、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
骨材 １５〜１０００重量部
とすることを要旨としている。
【００１６】
この発明の請求項７記載の発泡耐火塗材では、請求項１ないし請求項４のいずれかの項に記載の発明において、発泡剤に、ホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマー、特にはリン酸アンモニウムを選択することを要旨としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明における発泡耐火塗材は、成膜性バインダーおよび適当な溶剤を用いず、水和硬化形無機塩、例えば石こうなどを硬化剤として用いる事で炭化発泡層形成剤、発泡剤を主成分とし、膨張剤（ｂｌｏｗｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）、骨材、慣用の助剤並びに添加剤を鋼製工作物、天井、壁、ケーブル、パイプ類などに施工することが出来るため、所定の耐火性能を得るために必要な厚さを塗布する工程数を大幅に省略できる点にこの発明の有意性がある。
【００１８】
更に、この発泡耐火塗材は、成膜性バインダーとしての合成樹脂が発泡剤としてのリン酸アンモニウムもしくはポリリン酸アンモニウムなどによって凝集されることを防ぐことが出来、よっては貯蔵安定性の問題も解決することができる。
【００１９】
請求項１に記載される配合割合の発泡耐火塗材としたときには、２００〜３００℃程度の温度で発泡が始まり、被覆厚よりも厚い発泡層を形成し、断熱性を発揮する。
【００２０】
発泡剤にホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマーを選択したときには、２００〜３００℃程度の温度でアンモニウムの脱離反応が進行し、その後炭化発泡層との反応が起こり発泡層を形成する。
【００２１】
請求項３及び請求項４に記載される配合割合の発泡耐火塗材としたときには、請求項１、２に記されている効果に加え、膨張剤を加えることで発泡効率が上がり、より高い耐火効果を発揮する。
【００２２】
膨張剤に、含窒素膨張剤としてのメラミンおよび／またはその誘導体を選択したときには、難燃性発泡剤の分解温度と異なる温度にて再び発泡倍率を増加させることになる二段階発泡とすることができる。従って、より発泡倍率の高い、耐火性能に優れた発泡耐火塗材とすることができる。
【００２３】
請求項５及び請求項６に記載される配合割合の発泡耐火塗材としたときには、請求項３，４に記されている効果に加え、骨材を加えることで発泡層形成後の塗膜強度を上げる効果がある。
【００２４】
請求項７に記載されるよう発泡剤として、リン酸二アンモニウムを使用するほうが、それらのポリマー及びダイマー、もしくはリン酸一アンモニウムよりも同質量中における脱離反応を起こすアンモニアの割合が多く、また、炭化発泡層形成材であるペンタエリスリトールが分解するよりも低い温度で脱離反応を始めるためリン酸二アンモニウムを用いるのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明における発泡耐火塗材は、成膜性バインダーおよび適当な溶剤を用いず、炭化発泡層形成剤、発泡剤を必須成分とし、更に膨張剤（ｂｌｏｗｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）、骨材あるいは慣用の助剤並びに添加剤に基づく耐火成分を、水和硬化形無機塩にて硬化する発泡性耐火塗材である。
【００２６】
以下に、この発明の構成要素を詳細に説明する。
上記水和硬化形無機塩としては、石膏の主成分である硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ）もしくは硫酸カルシウムカリウム（ＣａＳＯ４・ＫＳＯ４・Ｈ２Ｏ）、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸バンド、アンモニウムシンゲナイト（（ＮＨ４）２ＳＯ４・ＣａＳＯ４・Ｈ２Ｏ）等の硫酸塩、アルミノケイ酸一カルシウム、アルミノケイ酸二カルシウム等のアルミノケイ酸塩、アルミン酸一カルシウム、アルミン酸三カルシウムのアルミン酸塩、アルミノ鉄酸四カルシウム、メタケイ酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸バリウム、リン酸アルミニウムなどのリン酸塩等が水和硬化性を有するものとして挙げられる。これらは常温で含水塩として存在できるので好ましい。また、火炎に暴露された後も、酸化物として存在するので良い。中でも、石膏は中性であり、水和反応後の水分重量も単位重量当たり２１％有り、価格が廉価であり、入手が容易であることにより実用性に優れる。
【００２７】
水和硬化形無機塩として代表的な水和硬化剤であるポルトランドセメント、アルミナセメントなどは、必須成分である発泡剤のリン酸アンモニウムおよびポリリン酸アンモニウムと酸塩もと反応を起こしてしまうために使用に適さない。
【００２８】
このため硬化剤として使用される無機塩は、発泡剤として用いられるリン酸アンモニウム塩等との反応を避けるため、中性あるいは酸性の塩であることが望ましい。
【００２９】
これら、水和硬化形無機塩の使用により、耐火塗料の樹脂バインダーのリン酸アンモニウムもしくはポリリン酸アンモニウムによる凝集の防止が挙げられ、他にも粘度調整が行い易くなりコテ塗り、吹付け塗装等への使用方法の拡充が図られ、また、粘度調整の容易化に伴い塗厚の調整も数センチ〜数ミリの範囲で可能になることも利点として挙げられる。
【００３０】
上記炭化発泡層形成剤としては、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、およびペンタエリスリトールの重縮化合物などの多価アルコールが例示される。
【００３１】
上記、発泡剤としては、リン酸一アンモニウムおよび／又はリン酸二アンモニウムおよび／又はジリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ジリン酸メラミン、ポリリン酸メラミンなどのホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマーが例示される。
【００３２】
また、第４の成分である膨張剤には、メラミンおよび／またはグアニジンもしくはこれらの塩および／またはジシアンジアミド類、トリアゾールもしくはトリアゾール塩が例示される。
【００３３】
上記、骨材としては二酸化チタン、酸化亜鉛、珪砂、焼成バーミキュライト、真珠岩系パーライト、黒曜石系パーライトなどがあげられる。また一般的に塗料業界では二酸化チタン、酸化亜鉛は顔料として添加されるが、上記骨材の目的が、被塗物の隠蔽ではなく発泡層の安定のためであるため二酸化チタン、酸化亜鉛も骨材とする。
【００３４】
慣用の助剤および添加剤、アクリル繊維、ガラス繊維、鉱物繊維、カオリン、タルク、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、沈降シリカ、ケイ酸塩および／または粉末化されたセルロースを含んでなる物質が挙げられる。
【００３５】
この発明の発泡耐火塗材は、上記主成分である、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤を、以下に示す配合範囲において使用するとき必要な性能を発揮することができる。
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
上記三成分を主成分とする発泡耐火塗材に対して、膨張剤あるいは従来公知の助剤、添加剤、骨材を、この発明の主旨を損なわない範囲において添加することも可能である。その添加割合は、水和硬化形無機塩１００重量部に対して１５００重量部以内とする。
【００３６】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する炭化発泡層形成剤の割合が、１０重量部未満である時には、加熱時に十分な発泡力が得られずに十分な耐火性能が得られない。
【００３７】
逆に、上記組成における水和硬化形無機塩に対する炭化発泡層形成剤の割合が、４００重量部を越える時には、発泡剤との均衡が崩れ未反応の炭化発泡層形成剤が生じる。
【００３８】
この水和硬化形無機塩に対する炭化発泡層形成剤の割合は、３０重量部以上１００重量部以下にあるとき、より効果的な発泡層形成が行われる。
【００３９】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する発泡剤の割合が、３０重量部未満である時には、脱水反応成分の濃度が低すぎるため十分な発泡力が得られずに十分な耐火性能の発揮が難しくなる。
【００４０】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する発泡剤の割合が、１０００重量部を越える時には、発泡剤の濃度が高すぎ加熱により急激な発泡が進行し均一な発泡層を形成できない。
【００４１】
この水和硬化形無機塩に対する発泡剤の割合は、１００重量部以上４００重量部以下にあるとき、より調和のとれた発泡層形成が行われる。
【００４２】
上記、配合範囲において、以下に示す配合範囲において使用するときより優れたバランスで過熱時の発泡、発泡層の造膜が進行し、より好ましい範囲での耐火性能を発揮する。
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 ５０〜２００重量部
発泡剤 ２００〜４００重量部
また、上記三成分を主成分とする発泡耐火塗材に対して、膨張剤あるいは従来公知の助剤、添加剤、骨材を、水和硬化形無機塩１００重量部当たり１５００重量部以内とし、この発明の主旨を損なわない範囲において添加することも可能である。
【００４３】
この発明の発泡耐火塗材は、上記主成分である、水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤、以下に示す配合範囲において使用するとき必要な性能を発揮することができる。
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
上記四成分を主成分とする発泡耐火塗材に対して、従来公知の助剤あるいは添加剤および骨材を、この発明の主旨を損なわない範囲において添加することも可能である。その添加割合は、水和硬化形無機塩１００重量部に対して１１００重量部以内とする。
【００４４】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する膨張剤の割合が、１０重量部未満である時には、総重量に占める発泡剤の添加量が少なすぎ過熱時に熱分解が進行しても、他成分で形成される層に対して影響が少なく十分な膨張効果を発揮しない。
【００４５】
逆に、上記組成における水和硬化形無機塩に対する膨張剤の割合が、４００重量部を越える時には、総重量に占める発泡剤の添加量が多すぎるため熱分解が進行した際、膨張しすぎ十分な強度の発泡層を形成できない。
【００４６】
上記、配合範囲において、膨張剤を使用することで、より高い発泡倍率が得られ、膨張剤を用いない状態での使用よりも高い耐火性能を得ることができる。この水和硬化形無機塩に対する膨張剤の割合は、５０重量部以上２００重量部以下にあるとき、発泡倍率の高い調和のとれた発泡層形成が行われる。
【００４７】
更に、以下に示す配合範囲を採用するとき、より効果的な性能を発揮することが可能となる。
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
骨材 １５〜１０００重量部
この場合における、従来公知の助剤あるいは添加剤は、水和硬化形無機塩に対して１００重量部以内とし、発泡剤にはホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマーを選択することが望ましい。
【００４８】
上記、配合において、骨材を添加することで塗膜強度を調整し効率よく過熱時の発泡を進行させることができる。上記組成における水和硬化形無機塩に対する骨材の割合が、１５重量部未満である時には、他成分に対しての添加量が少ないため骨材を添加する影響がほとんど発揮されない。
【００４９】
上記組成における水和硬化形無機塩に対する骨材の割合が、１０００重量部を越える時には、骨材の添加量が増えすぎ相対的に炭化発泡層形成剤と発泡剤の濃度が低下し反応が進行しにくくなる。
【００５０】
更に、発泡剤としてリン酸二アンモニウムを選択するとき、ジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマーを選択するときも同重量あたりの反応分子が増すためにより好ましい耐火性能が得られる。
【００５１】
本発明の発泡耐火塗材は、様々な基体、例えば鉄骨、アルミニウム、亜鉛鉄板および石綿セメント板、電気ケーブルおよび管を保護するために好適に使用される。また、木材、合板、紙、繊維などの可燃性物質の準不燃化もしくは難燃化にも有用である。
【００５２】
施工方法としては、吹きつけおよびローラー、コテ塗りなどの方法で基体へと塗装される。この際、それぞれの塗装方法に適合するべく耐火塗材を水で混練する。
【００５３】
この発明の発泡耐火塗材の使用に当たって、プライマー処理（例、鉄骨の場合は防錆塗料など）による下塗りを施した上に発泡性耐火塗材を施工することも可能である。この発明の発泡耐火塗材を塗装した後、外観や耐久性の向上を目的として中塗り、上塗り塗装をすることも可能である。
【００５４】
次に、前記のように構成された発泡耐火塗材の耐火性能測定方法を説明する。さて、ブラスト処理したＪＩＳＧ３４６６に規定するＳＴＫＲ４００正方形一般構造用角形鋼管（縦３００ｍｍ横３００ｍｍ厚み９ｍｍ）長さ１０００ｍｍの角形鋼管に対し、発泡耐火塗材をコテで２ｍｍ厚に塗装し、２１日間養生して試験体を作製する。この試験体をＪＩＳＡ１３０４の標準加熱曲線に従って加熱試験を行い、Ｋ熱電対によって鋼材の裏面温度を測定した。
【００５５】
この試験体の評価は、鋼材の裏面温度が５００℃に達した時間（分）と加熱終了後の試験体の外観を観察することによって行う。以上のように、この実施形態によれば次のような効果が発揮される。
【００５６】
発泡耐火塗材は、炭化発泡層形成剤、発泡剤、膨張剤、水和硬化形無機塩を主成分とする塗材にあって、水和硬化形無機塩としての石膏を用いることで熱に曝された際に１３０〜１９０℃の範囲で石膏の結晶水の蒸発が進行し基体への該燃焼熱の伝導を防ぐことができ、更には硫酸ガスの解離反応が吸熱的に進行する。
【００５７】
水和硬化形無機塩の使用量が炭化発泡層形成剤と発泡剤の混練量に対し７０％を越える範囲においては、塗材の硬度が高すぎるために発泡が阻害され、発泡性能が発揮されにくくなる。
【００５８】
また、水和硬化形無機塩が石膏を利用した場合には難燃性発泡剤として、リン酸一アンモニウムよりもリン酸二アンモニウムの場合に、多価アルコールとの脱水縮合反応が効率的に進むことになる、これはリン酸二アンモニウムは１５５℃以上にて、一度分解反応が起こりアンモニウムが脱離し、リン酸一アンモニウムとなり２１６℃以上にて再びアンモニウムの脱離反応を起こすことで炭化発泡層形成剤と二段階で脱水反応を起こすためと考える。
【００５９】
炭化発泡層形成剤である多価アルコールが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、ポリペンタエリスリトールから少なくとも１種以上であることにより、熱分解温度が２６０℃であるので、難燃性発泡剤のほうが速く分解を起こすため、安定した発泡層を形成することができる。
【００６０】
この発明では、以下に示す改良を加えることも可能である。例えば、発泡耐火塗材成分の膨張剤に含窒素膨張剤を使用するものであることにより、より安定した発泡層を形成することができる。その含窒素膨張剤には、メラミンおよびその誘導体を用いた時は、難燃性発泡剤の分解温度と異なる温度にて再び発泡倍率を増加させることができ、二段階発泡することができる。
【００６１】
そしてまた、発泡耐火塗材成分に二酸化チタンを含むものであることにより、二酸化チタンの触媒効果によって発泡層の結合が促進され、形状維持性の高い発泡層が形成される。この二酸化チタンがアナターゼ型であることにより、触媒効果がより促進される。
【実施例】
【００６２】
以下に、実施例および比較例を示し、この発明の耐火塗材を更に具体的に説明する。ただし、これらの実施例は本発明を説明するためのものであり、限定するためのものではない。はじめに、下記表１〜表２に実施例および比較例の配合例を示した。
【００６３】
【表１】
実施例１は請求項２の適量範囲のもの、実施例２は請求項４の適量範囲のもの、実施例３及び実施例４は請求項４の範囲にあるもの。
【００６４】
【表２】
実施例５は、請求項６の適量範囲のもの。
比較例１は、水和硬化形無機塩を含まず合成樹脂を用いたものである。
実施例６は、実施例５の酸化チタンの代わりに珪砂を一部用いたもの。
実施例７は、実施例５の発泡剤にリン酸一アンモニウムを用いたもの。
【００６５】
【表３】
比較例２は、炭化発泡層形成剤が適量範囲より少ないもの。
比較例３は、炭化発泡層形成剤が適量範囲より少ないもの。
比較例４は、炭化発泡層形成剤が適量範囲より多すぎるもの。
比較例５に、発泡剤が適量範囲より少なすぎるもの。
【００６６】
比較試験の下地には、ブラスト処理したＪＩＳＧ３４６６に規定するＳＴＫＲ４００正方形一般構造用角形鋼管であり、縦３００ｍｍ横３００ｍｍ厚み９ｍｍ長さ１０００ｍｍの角形鋼管に対し、実施例あるいは比較例の配合による発泡形耐火塗材をコテにより一回塗りで２ｍｍ厚、４ｍｍ厚にそれぞれ塗装し、２１日間養生して試験体を作製した。養生条件は、室温２０℃で、湿度が６５％ＲＨであった。発泡耐火塗材を塗装するに当たっては、それぞれの塗材について希釈し、粘度５０〜６５ｄＰａ・ｓに入るように調整した。
【００６７】
この試験体をＪＩＳＡ１３０４の標準加熱曲線に従って加熱試験を行い、Ｋ熱電対によって鋼材の裏面温度を測定した。
【００６８】
評価は、塗布し乾燥後の試験体の外観の観察、鋼材の裏面温度が５００℃に達した時間の測定と加熱終了後の試験体の外観の観察、発泡倍率を計測をすることによって行った。
発泡耐火塗材塗布後における試験体の外観観察では、塗膜のひび割れの有無を目視確認した。塗膜もしくは発泡層のひび割れは、全くひび割れのないもの…○、ひび割れが発生し、ひび割れの幅が１ｍｍ未満の物…△、ひび割れの幅が１ｍｍ以上のもの…×と表した。
【００６９】
加熱終了後の試験体の外観観察では、発泡層の脱落の程度及び発泡後の塗膜における多孔質体の気泡の大きさにより、○△×の評価とした。発泡層の脱落の程度では、発泡層の全く脱落がないもの…○、全体の２０％未満が脱落しているもの…△、全体の２０％以上が脱落しているもの…×と表わした。また、多孔質体の気泡の大きさでは、０．５ｍｍ以下のものを…○、０．５から１．５ｍｍにあるものを…△、１．５ｍｍを超えるものを×とした。
【００７０】
実施例と比較例の試験結果を下記表４に示した。
【表４】
【００７１】
本発明の発泡耐火塗材を用いることにより、所定の耐火性能を得るために必要な厚さを塗布する工程数を大幅に省略することができ、耐火時間を有利に延長できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化剤としての水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤を主成分とすることを特徴とする発泡耐火塗材。
【請求項２】
主成分として配合される水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤の割合が、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
であることを特徴とする請求項１記載の発泡耐火塗材。
【請求項３】
硬化剤としての水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤を主成分とすることを特徴とする発泡耐火塗材。
【請求項４】
主成分として配合される水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤の割合が、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
であることを特徴とする請求項３記載の発泡耐火塗材。
【請求項５】
硬化剤としての水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤及び骨材を主成分とすることを特徴とする発泡耐火塗材。
【請求項６】
主成分として配合される水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤、骨材の割合が、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
骨材 １５〜１０００重量部
であることを特徴とする請求項３記載の発泡耐火塗材。
【請求項７】
発泡剤に、ホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマー、特にはリン酸二アンモニウムを選択することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかの項に記載の発泡耐火塗材。
【請求項１】
硬化剤としての水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤を主成分とすることを特徴とする発泡耐火塗材。
【請求項２】
主成分として配合される水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤および発泡剤の割合が、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
であることを特徴とする請求項１記載の発泡耐火塗材。
【請求項３】
硬化剤としての水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤を主成分とすることを特徴とする発泡耐火塗材。
【請求項４】
主成分として配合される水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤の割合が、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
であることを特徴とする請求項３記載の発泡耐火塗材。
【請求項５】
硬化剤としての水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤及び骨材を主成分とすることを特徴とする発泡耐火塗材。
【請求項６】
主成分として配合される水和硬化形無機塩、炭化発泡層形成剤、発泡剤および膨張剤、骨材の割合が、
水和硬化形無機塩 １００重量部
炭化発泡層形成剤 １０〜４００重量部
発泡剤 ３０〜１０００重量部
膨張剤 １０〜４００重量部
骨材 １５〜１０００重量部
であることを特徴とする請求項３記載の発泡耐火塗材。
【請求項７】
発泡剤に、ホスフィン酸塩および／またはジホスフィン酸塩および／またはこれらのポリマー、特にはリン酸二アンモニウムを選択することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかの項に記載の発泡耐火塗材。
【公開番号】特開２００７−３１２４３（Ｐ２００７−３１２４３Ａ）
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２２０２３３（Ｐ２００５−２２０２３３）
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【出願人】（０００１５９０３２）菊水化学工業株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２９日（２００５．７．２９）
【出願人】（０００１５９０３２）菊水化学工業株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
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