耐火塗料
【課題】有機／無機複合材料を含む耐火塗料を提供する。
【解決手段】有機／無機複合材料は、第１の反応性官能基を有するポリマー、モノマー、オリゴマー、プレポリマーまたはコポリマーを含む有機成分；無機粒子；および添加剤を含む。前記無機粒子は、元々または表面処理後、前記有機成分の第１の反応性官能基と反応し化学結合を形成する第２の反応性官能基を有する。有機／無機複合材料は、有機成分のタイプにより、適切な連続相と混合して耐火塗料を提供することができる。
【解決手段】有機／無機複合材料は、第１の反応性官能基を有するポリマー、モノマー、オリゴマー、プレポリマーまたはコポリマーを含む有機成分；無機粒子；および添加剤を含む。前記無機粒子は、元々または表面処理後、前記有機成分の第１の反応性官能基と反応し化学結合を形成する第２の反応性官能基を有する。有機／無機複合材料は、有機成分のタイプにより、適切な連続相と混合して耐火塗料を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本件出願は、２００５年１２月２６日出願の台湾特許出願９４１４６５０３の優先権を主張する、２００６年４月２６日出願の出願１１／４１０，９１３号の一部継続出願である。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、有機高分子／無機粒子複合材料に関し、特に、有機／無機複合材料を含む耐火塗料に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
耐火または難燃材料は、建築材料または装飾材料として用いられることができる。台湾特許第５８３，０７８号および第３９７，８８５号に開示されている建築材料は、主として、例えばパーライト（pearlite）（またはperlite）、ＭｇＣｌ2、ＭｇＯ、ＣａＣＯ3またはセメントなどの不燃性無機材料でできている耐火層として機能する積層を含む。また、堅い耐火積層は、難燃剤、発泡剤および５０〜８０重量％の無機材料を混合した繊維または不織布よりなる柔軟性のある（flexible）基板から得ることができる。
【０００４】
台湾特許第４４２，５４９号、第４９９，４６９号および第４１９，５１４号に開示されている装飾材料として用いられる耐火塗料は、火炎にさらされた場合に発泡し膨張するような、発泡および膨張剤、炭化剤、難燃剤ならびに接着剤の組み合わせを含んでいる。米国特許第５，７２３，５１５号は、起泡剤、発泡剤、炭化剤、結合剤、溶剤および顔料を有する流体膨張性ベース材料（fluid intumescent base material）を含み、亀裂や収縮に対する耐性を向上させる難燃性塗料を開示している。米国特許第５，２１８，０２７号に開示される化合物は、コポリマーまたはターポリマー、低弾性ポリマー（low modulus polymer）および合成炭化水素エラストマーの組成物から製造される。難燃添加剤は、組成物の少なくとも１重量％がオルガノポリシロキサンの形態であるという条件で、グループＩ、グループIIまたはグループIIIの金属水酸化物を含む。米国特許第６，２６２，１６１号は、炎源、または発火源への暴露下で改善された性能を示す、エチレンおよび／またはアルファオレフィン／ビニル、またはビニリデンモノマーの充填インターポリマー組成物（filled interpolymer composition）およびそれから製造される物品に関するものである。その物品はフィルム、シート、多層構造物、床、壁または天井の被覆物、発泡体、繊維、電子素子、またはワイヤーおよびケーブルアセンブリの形態とすることができる。従来の難燃ポリマーの組成物は、有機ポリマーと無機難燃剤とを物理的に混合することで得られ、一般的にカップリング剤または界面活性剤が、無機難燃剤の分散性を高めるため配合される。しかし、有機ポリマーは無機成分と反応せず、化学結合の形成によるよく組織された（well-structured）複合材料を形成しないため、従来の難燃剤性組成物は、火炎または発火源にさらされると、容易に溶解、発火、または火滴（flaming drops）を生じ易い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一般的な目的は、優れた耐火および防火特性を有する耐火塗料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記とその他の課題を達成するため、本発明の耐火塗料は、第１の反応性官能基を有するポリマー、コポリマー、モノマー、オリゴマーまたはプレポリマーを含む有機成分と、第２の反応性官能基を有する無機粒子とを含み、無機粒子が、第１と第２の反応性官能基間の反応によって有機成分に化学結合される、有機／無機複合材料を含む。
【０００７】
添加の図面を参照して、以下の実施形態において詳細な説明がなされる。
【０００８】
本発明は、次の詳細な説明および実施例を添加の図面を参照して読むことにより、より完全に理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の記載は、本発明を実施する上で最良の形態である。この記載は、本発明の一般的な原理を説明するためになされるものであり、限定的な意味にとられるべきではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【００１０】
本発明において、元々または表面処理後に反応性官能基を有する無機粒子は、ポリマー、モノマー、オリゴマー、プレポリマーまたはコポリマーなどの有機成分に均一に分散されると共に反応し、耐火および機械特性を高める。好ましく構成された複合材料が化学結合の形成によって提供された場合、表面に形成された炭化層は固まり、剥離または亀裂することなく、その構造的完全性を保持し、内部への直接の熱伝達を効果的に防ぐことができる。有機／無機複合材料は、有機成分のタイプに従って、適当な連続相と混合され、耐火塗料を提供することができる。一般的には、有機／無機複合材料は、１０〜９０重量％の有機成分と、９０〜１０重量％の無機粒子を含むことができる。好ましくは、有機／無機複合材料は、３０〜７０重量％の有機成分と、７０〜３０重量％の無機粒子を含む。より好ましくは、４０〜６０重量％の有機成分と、６０〜４０重量％の無機粒子を含む。
【００１１】
本発明の耐火塗料の形態は、スラリー状である。塗料の有機成分は、ポリマー、モノマー、オリゴマー、プレポリマーまたはコポリマーであることができ、固化された後の塗料における有機成分は、オリゴマー、ポリマーまたはコポリマーであることができる。本発明の目的で、「ポリマー」という用語は、数平均分子量が１５００から１０００００ダルトンを超える範囲の化合物を意味し、一方「オリゴマー」とは数平均分子量が２００〜１４９９ダルトンの範囲の化合物を意味する。
【００１２】
有機／無機複合材料において、有機成分と無機粒子は、対応する反応性官能基の反応によって化学結合される。有機成分と無機粒子の反応性官能基には、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ3、−ＮＨ2、−ＮＨおよびエポキシ基が含まれるが、これらに限定されるものではない。例えば、−ＣＯＯＨ、−ＮＣＯ基を有する有機成分（例えば有機酸または反応性ポリウレタン）は、−ＯＨ基を有する無機粒子（例えば金属水酸化物）と反応させるのに用いることができる。また、エポキシ基を有する有機成分は、−ＮＨ2基を有する無機粒子と反応させるのに用いることができる。または、−ＯＨ基を有する有機成分（例えば、ポリビニルアルコール）は、−ＣＯＯＨまたは−ＮＣＯ基を有する無機粒子と反応させることができ、−ＮＨ2基を有する有機成分はエポキシ基を有する無機粒子と反応させることができる。
【００１３】
本発明での使用に適した有機成分には、上述の反応性官能基を含む任意のモノマー、オリゴマー、モノポリマー、コポリマーまたはプレポリマーが含まれる。反応性官能基はポリマーの骨格または側鎖にあってもよい。好ましい有機成分には、ポリ有機酸（polyorganic acid）、ポリウレタン、エポキシ、ポリオレフィンおよびポリアミンが含まれる。ポリ有機酸には、ポリ（エチレン−アクリル酸）およびポリ（アクリル酸−マレイン酸）などのカルボン酸またはスルホン酸を含むモノポリマーまたはコポリマーが含まれる。エポキシの具体例としては、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジピン酸塩、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジグリシジルテトラヒドロフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ビス（２,３−エポキシシクロペンチル）エーテル樹脂、ポリフェノールエポキシ樹脂のグリシジルエーテルが含まれる。使用に適したポリアミンには、ポリアミンおよびポリイミドがある。ポリアミンの具体例としては、ナイロン６（（ＮＨ（ＣＨ2）5ＣＯ）n）、ナイロン６６（（ＮＨ（ＣＨ2）6−ＮＨ−ＣＯ（ＣＨ2）4ＣＯ）n）およびナイロン１２（（ＮＨ（ＣＨ2）11ＣＯ）n）がある。ポリイミドには、４,４-オキシジアニリン、１,４-ビス（４-アミノフェノキシ）ベンゼンまたは２,２-ビス[４-（４-アミノフェノキシ）フェニル]プロパンなどのジアミンが含まれ、かつ、ジアミンと、オキシジフタル酸無水物、ピロメリト酸二無水物あるいはベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などの二無水物とを合成させたポリイミドも含まれる。使用に適したポリオレフィンには、オレフィンモノマーと上述の反応性官能基を有するモノマーとのコポリマーが含まれる。有機成分には、先に説明したポリマーのモノマー、オリゴマー、コポリマーおよびプレポリマーも含まれることに留意すべきである。また、有機成分は、単独で、または２種またはそれ以上を混合して使用することが可能である。
【００１４】
本発明に使用するのに適した無機粒子は、有機成分の官能基と反応することができる対応する官能基を元々または表面修飾後に備えたものである。好ましい無機粒子には、水酸化物、窒化物、酸化物、炭化物、金属塩および無機層状材料が含まれる。水酸化物には、Ａｌ（ＯＨ）3またはＭｇ（ＯＨ）2などの金属水酸化物が含まれる。窒化物には、例えばＢＮおよびＳｉ3Ｎ4が含まれる。炭化物には、例えばＳｉＣが含まれる。金属塩には、例えばＣａＣＯ3が含まれる。無機層状材料には、例えば粘土、タルクおよび層状重水酸化物（ＬＤＨ）が含まれ、このうち粘土はスメクタイト粘土、バーミキュライト、ハロイサイト、セリサイト、サポナイト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、雲母またはヘクトライトとすることが可能である。無機粒子は２種またはそれ以上を混合して使用してもよい。例えば、反応性官能基を有する粘土は、金属水酸化物と組み合わせて使用できる。好適な無機粒子としては、ミクロサイズ粒子とナノサイズ粒子がある。粒径が小さいほど単位重量当たりの表面積は大きいことから、直径１〜１００ｎｍのナノサイズ粒子が特に好ましい。
【００１５】
有機成分と無機粒子は、共有結合あるいはイオン結合が形成されるように、直接混合し反応させることができる、または反応を種々の溶媒（例えば、水、エタノールまたはメチルエチルケトン）中で行うことができる。反応温度は、一般的に室温から約１５０℃までであり、反応時間は、用いる出発物質によって１０分から数日の間で変わる。反応から得られたスラリー製品は、耐火塗料として直接用いられることができるが、塗料の適用方法によって溶剤、または水をそこに加えることができる。例えば、ポリ有機酸を含む実施態様では、水とアルコール（例えば、メタノールまたはエタノール）が加えられ、塗料の粘度を減少させて吹き付け塗装やはけ塗りを容易にすることができる。反応性ポリウレタンを含む実施態様では、例えば、ヘキサン、ケトン（例えばアセトン、メチルエチルケトン）、エステル（例えばブチルエステル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）または芳香族炭化水素系溶剤（例えばベンゼン、キシレン）を含む各種の溶剤が粘度を減少させるのに用いることができる。２つ、または２つ以上の種類の溶剤を混合して用いることができる。特に、低沸点溶剤（ｂ．ｐ．６０〜９０℃）は、高沸点溶剤（ｂ．ｐ．１００〜１５０℃）と共に用いられ、塗装の困難性を減少し、塗装品質を高めることができる。
【００１６】
水性塗料を形成するのに、有機／無機複合材料は、顔料（望みの色によって異なる）、水、増粘剤、消泡剤および界面活性剤に混合され、分散性を高めることができる。増粘剤には、例えば、でんぷん、粘土、セルロース系増粘剤が含まれる。消泡剤は、一般的に例えば、ＨＣＫ ケミカルズ社のＨＣＫ−８１１２などの非イオン界面活性剤である。分散性を高める界面活性剤は、例えば、ジョンソン ポリマー社のＪ６７８、シノ ケミカル社のＳＩＮＯＮＡＴＥ ７０７ＳＦ アルドリッチケミカル社のＢｒｉｊ５６などのイオン性または非イオン性界面活性剤であることができる。ＰＵ系列の溶媒型塗料を形成するのに、有機／無機複合材料は、顔料、溶剤、樹脂、手触りの改善用レベリング剤、硬化剤、硬化助剤となるシランまたはシロキサンと、その他の添加剤と合わせられることができる。レベリング剤は主に、例えば、ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ社のＢＹＫ−３５４、３３３および３０６などの界面活性剤である。硬化剤は主に、例えば、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、メチレンビスフェニルイソシアナート（ＭＤＩ）、またはヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）などのイソシアネートである。最も共通の強化助剤は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とトリエトキシビニルシラン（ＴＥＶＳ）である。
【００１７】
本発明の耐火塗料は、可燃性または引火性物の表面上に塗装されることができる。例えば、はけ塗り、ローラー塗り、ブレード塗工または吹き付け塗装によって塗装されることができる。吹き付け塗装は、例えば、ホットスプレー塗装、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、エアミックス補助スプレー（air-mix-assistant）塗装、大容量低圧スプレー塗装（high-volume low-pressure spray coating）、低容量中圧スプレー塗装（low-volume medium-pressure spray coating）などを含む。
【００１８】
本発明の有機／無機複合は燃焼または加熱された場合、ポリマーは炭化層を形成し、無機粒子は吸収された熱を放出する。無機粒子はまた、無機および有機材料間の反応によって構造の機械的性質を強化する。よって、形成された炭化層はしっかりとしたままであり、その構造的完全性は、剥離または亀裂することなく保持され、塗装された物の内部への直接の熱伝達を効果的に防ぐ。耐火材料は、難燃だけでなく、内部材料も保護する。結果、耐火能力の持続時間が大きく向上される。好ましい実施例では、耐火塗料は、１０００〜１２００℃の火炎温度を３分より長く耐えることができる。有機成分と無機粒子が化学結合されていることから（従来の物理的に混合された製品に比べ）、本発明の耐火複合材料は、炎源、または発火源にさらされても溶解、発火せず、または火滴を生じない。
【００１９】
本発明の耐火塗料は、広範囲の応用を有する。例えば、室内構造を塗装する耐火材料として、または構造用鋼の耐火材料として適する。更に、ケーブルラップ、ワイヤーラップ、または発泡材料の塗料として用いられることができる。耐火塗料は、例えば、飛行機、船、車および列車などの乗り物の可燃性物体に用いられることもできる。よって、当業者は、特定応用によって各種の添加剤を組み込むことができる。例えば、リン酸メラミン、赤リンおよびリン系難燃剤などの難燃剤は、難燃性を強化するために存在させることができる。シラン（例えば、ＴＥＯＳまたはＴＥＶＳ）またはシロキサンは、構造的完全性を増強し、硬化を促進するために存在させることができる。ガラス砂とガラス繊維は、耐熱性を向上し、構造的完全性を増強するために存在させることができる。これらの添加剤の量は、一般的に１００重量部の有機／無機複合材料に対して０．１〜２０重量部の間である。
【実施例１】
【００２０】
１０ｇのポリ（エチレン−アクリル酸）を反応容器に入れ、８０〜１２０℃で予熱して融解し、ついで３００ｒｐｍで撹拌した。１０．８ｇの脱イオン水と１０．８ｇのアンモニア水とを反応容器に添加し、１０分撹拌後に白色エマルジョンを得た。続いて、１０ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に添加し、１０分撹拌後に白色スラリーを得た。図１に示すように、２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙１０上に塗布し、ついでオーブンに入れ、６０℃で６０分、８０℃で６０分、１００℃で６０分、１２０℃で３０分、１４０℃で３０分、１６０℃で３０分、１８０℃で３０分、乾燥し、最後に２００℃で２４０分間成形した。
【００２１】
ブタンガストーチ３０により火炎温度１０００〜１２００℃（火炎４０）でサンプル層２０表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００２２】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、ポリ（エチレン−アクリル酸）の−ＣＯＯＨとＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨが反応して化学結合が形成されたことにより、耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例２】
【００２３】
１０ｇのポリ（エチレン−アクリル酸）を反応容器に入れ、８０〜１２０℃で予熱して融解、ついで３００ｒｐｍで撹拌した。続いて、１０ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に添加し、１０分撹拌後に白色スラリーを得た。スラリーは、室温に冷却後、白色の塊に凝固した。白色塊をタンクに入れ、１００〜１２０℃で白色スラリーに再加熱した。加熱されたスラリーを、Ａ４用紙に塗布してオーブンに入れ、６０℃で６０分、８０℃で６０分、１００℃で６０分、１２０℃で３０分、１４０℃で３０分、１６０℃で３０分、１８０℃で３０分、乾燥し、最後に２００℃で２４０分間成形した。
【００２４】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００２５】
この実施例よると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、ポリ（エチレン−アクリル酸）の−ＣＯＯＨがＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより耐火能力の持続時間は、３分を超えた。
【実施例３】
【００２６】
２０ｇのポリ（アクリル酸−マレイン酸）（固形分５０ｗｔ％）を反応容器に入れ、８０〜９０℃で予熱し、ついで３００ｒｐｍで撹拌した。１０ｇのアンモニア水を反応容器に添加し、１０分間撹拌した。続いて、１０ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に添加し、１０分撹拌後に黄色スラリーを得た。２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙上に塗布し、ついでオーブンに入れ、６０℃で６０分、８０℃で６０分、１００℃で６０分、１２０℃で３０分、１４０℃で３０分、１６０℃で３０分、１８０℃で３０分、乾燥し、最後に２００℃で２４０分間成形した。
【００２７】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００２８】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、ポリ（アクリル酸−マレイン酸）の−ＣＯＯＨがＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例４】
【００２９】
８％の反応性イソシアネート基を含む５０ｇの反応性ポリウレタンを反応容器に入れ、３００ｒｐｍで撹拌した。続いて、５０ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に添加し、５分撹拌後に白色スラリーを得た。２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙上に塗布し、ついで室温で２４時間乾燥した。
【００３０】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００３１】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、反応性ポリウレタンの−ＮＣＯがＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例５】
【００３２】
８％の反応性イソシアネート基を含む５０ｇの反応性ポリウレタンを反応容器に入れ、３００ｒｐｍで撹拌した。続いて、４５ｇの水酸化マグネシウム粉末と５ｇの−ＯＨ基（サザン クレイ プロダクト社のＣｌｏｉｓｉｔｅ ３０Ｂ）を含む修飾ナノクレイを反応容器に添加し、５分撹拌後に白色スラリーを得た。２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙上に塗布し、室温で２４時間乾燥した。
【００３３】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００３４】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、反応性ポリウレタンの−ＮＣＯがＭｇ（ＯＨ）3およびナノクレイの−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例６】
【００３５】
２０ｇの３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（ユニオンカーバイド（Union Carbide）のＥ４２２１、エポキシ樹脂）を反応容器に入れ、３００ｒｐｍで撹拌した。続いて、硬化剤としてＭｅＨＨＰＡ（ヘキサヒドロ−４−メチルフタル酸無水物）を過剰量（８ｇ、Ｅ４２２１／ＭｅＨＨＰＡ＝１／１．１４の等量比）と、触媒として０．１ｇのＢＤＭＡ（Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン）を添加した。５分間の撹拌後、４８．１ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に入れ、１０分撹拌後に白色スラリーを得た。２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙上に塗布し、室温で２４時間乾燥させた。
【００３６】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０および６０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１２０秒後にはわずかに焦げが観察され、１８０秒後には焦げが観察された。
【００３７】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、エポキシ樹脂の無水基（過剰のＭｅＨＨＰＡ由来）がＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨ基と反応して化学結合が形成されたことにより、耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例７】
【００３８】
図２を参照すると、実施例５の２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙１０上に塗布し、ついで室温で２４時間乾燥した。ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層２０の表面に対し１８０秒間燃焼試験を行った。Ａ４用紙１０の底面は、温度検出器５０の熱電対６０に接続され、温度の上昇をモニターした。２ｍｍ厚の市販の膨張性耐火塗料（ＹＵＮＧ ＣＨＩ ＰＡＩＮＴ ＆ ＶＡＲＮＩＳＨ ＭＦＧ社のＦＭ９００）で同じ燃焼試験を行った。図３に示すように、市販の膨張性耐火塗料の温度は、６０秒の加熱後、２００℃まで急速に上昇した。対して、実施例５のサンプル層の温度は、１８０秒間加熱された場合、２００℃までゆっくりと上昇した。
【００３９】
この実施例によると、耐火能力の持続時間は、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、反応性ポリウレタンの−ＮＣＯがＭｇ（ＯＨ）3およびナノクレイの−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより、非常に改善された。
【００４０】
【表１】
【００４１】
本発明を実施例の方式により、および好ましい実施形態の点から記載したが、本発明はこれらに限定はされないと解されるべきである。反対に、（当業者に明らかであるような）各種変更および類似のアレンジをカバーすることが意図されている。したがって、添付の特許請求の範囲は、かかる各種変更および類似のアレンジが全て包含されるように、最も広い意味に解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の耐火塗料の燃焼試験を示す概略図である。
【図２】実施例７のＡ４用紙の温度測定を示す概略図である。
【図３】加熱時間の関数としてＡ４用紙の裏面温度を示す図であり、実施例５の耐火塗料と市販の性耐火塗料が比較される。
【符号の説明】
【００４３】
１０ Ａ４用紙
２０ サンプル層
３０ ブタンガストーチ
４０ 火炎
５０ 温度検出器
６０ 熱電対
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本件出願は、２００５年１２月２６日出願の台湾特許出願９４１４６５０３の優先権を主張する、２００６年４月２６日出願の出願１１／４１０，９１３号の一部継続出願である。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、有機高分子／無機粒子複合材料に関し、特に、有機／無機複合材料を含む耐火塗料に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
耐火または難燃材料は、建築材料または装飾材料として用いられることができる。台湾特許第５８３，０７８号および第３９７，８８５号に開示されている建築材料は、主として、例えばパーライト（pearlite）（またはperlite）、ＭｇＣｌ2、ＭｇＯ、ＣａＣＯ3またはセメントなどの不燃性無機材料でできている耐火層として機能する積層を含む。また、堅い耐火積層は、難燃剤、発泡剤および５０〜８０重量％の無機材料を混合した繊維または不織布よりなる柔軟性のある（flexible）基板から得ることができる。
【０００４】
台湾特許第４４２，５４９号、第４９９，４６９号および第４１９，５１４号に開示されている装飾材料として用いられる耐火塗料は、火炎にさらされた場合に発泡し膨張するような、発泡および膨張剤、炭化剤、難燃剤ならびに接着剤の組み合わせを含んでいる。米国特許第５，７２３，５１５号は、起泡剤、発泡剤、炭化剤、結合剤、溶剤および顔料を有する流体膨張性ベース材料（fluid intumescent base material）を含み、亀裂や収縮に対する耐性を向上させる難燃性塗料を開示している。米国特許第５，２１８，０２７号に開示される化合物は、コポリマーまたはターポリマー、低弾性ポリマー（low modulus polymer）および合成炭化水素エラストマーの組成物から製造される。難燃添加剤は、組成物の少なくとも１重量％がオルガノポリシロキサンの形態であるという条件で、グループＩ、グループIIまたはグループIIIの金属水酸化物を含む。米国特許第６，２６２，１６１号は、炎源、または発火源への暴露下で改善された性能を示す、エチレンおよび／またはアルファオレフィン／ビニル、またはビニリデンモノマーの充填インターポリマー組成物（filled interpolymer composition）およびそれから製造される物品に関するものである。その物品はフィルム、シート、多層構造物、床、壁または天井の被覆物、発泡体、繊維、電子素子、またはワイヤーおよびケーブルアセンブリの形態とすることができる。従来の難燃ポリマーの組成物は、有機ポリマーと無機難燃剤とを物理的に混合することで得られ、一般的にカップリング剤または界面活性剤が、無機難燃剤の分散性を高めるため配合される。しかし、有機ポリマーは無機成分と反応せず、化学結合の形成によるよく組織された（well-structured）複合材料を形成しないため、従来の難燃剤性組成物は、火炎または発火源にさらされると、容易に溶解、発火、または火滴（flaming drops）を生じ易い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一般的な目的は、優れた耐火および防火特性を有する耐火塗料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記とその他の課題を達成するため、本発明の耐火塗料は、第１の反応性官能基を有するポリマー、コポリマー、モノマー、オリゴマーまたはプレポリマーを含む有機成分と、第２の反応性官能基を有する無機粒子とを含み、無機粒子が、第１と第２の反応性官能基間の反応によって有機成分に化学結合される、有機／無機複合材料を含む。
【０００７】
添加の図面を参照して、以下の実施形態において詳細な説明がなされる。
【０００８】
本発明は、次の詳細な説明および実施例を添加の図面を参照して読むことにより、より完全に理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の記載は、本発明を実施する上で最良の形態である。この記載は、本発明の一般的な原理を説明するためになされるものであり、限定的な意味にとられるべきではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照して決定されるべきである。
【００１０】
本発明において、元々または表面処理後に反応性官能基を有する無機粒子は、ポリマー、モノマー、オリゴマー、プレポリマーまたはコポリマーなどの有機成分に均一に分散されると共に反応し、耐火および機械特性を高める。好ましく構成された複合材料が化学結合の形成によって提供された場合、表面に形成された炭化層は固まり、剥離または亀裂することなく、その構造的完全性を保持し、内部への直接の熱伝達を効果的に防ぐことができる。有機／無機複合材料は、有機成分のタイプに従って、適当な連続相と混合され、耐火塗料を提供することができる。一般的には、有機／無機複合材料は、１０〜９０重量％の有機成分と、９０〜１０重量％の無機粒子を含むことができる。好ましくは、有機／無機複合材料は、３０〜７０重量％の有機成分と、７０〜３０重量％の無機粒子を含む。より好ましくは、４０〜６０重量％の有機成分と、６０〜４０重量％の無機粒子を含む。
【００１１】
本発明の耐火塗料の形態は、スラリー状である。塗料の有機成分は、ポリマー、モノマー、オリゴマー、プレポリマーまたはコポリマーであることができ、固化された後の塗料における有機成分は、オリゴマー、ポリマーまたはコポリマーであることができる。本発明の目的で、「ポリマー」という用語は、数平均分子量が１５００から１０００００ダルトンを超える範囲の化合物を意味し、一方「オリゴマー」とは数平均分子量が２００〜１４９９ダルトンの範囲の化合物を意味する。
【００１２】
有機／無機複合材料において、有機成分と無機粒子は、対応する反応性官能基の反応によって化学結合される。有機成分と無機粒子の反応性官能基には、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ3、−ＮＨ2、−ＮＨおよびエポキシ基が含まれるが、これらに限定されるものではない。例えば、−ＣＯＯＨ、−ＮＣＯ基を有する有機成分（例えば有機酸または反応性ポリウレタン）は、−ＯＨ基を有する無機粒子（例えば金属水酸化物）と反応させるのに用いることができる。また、エポキシ基を有する有機成分は、−ＮＨ2基を有する無機粒子と反応させるのに用いることができる。または、−ＯＨ基を有する有機成分（例えば、ポリビニルアルコール）は、−ＣＯＯＨまたは−ＮＣＯ基を有する無機粒子と反応させることができ、−ＮＨ2基を有する有機成分はエポキシ基を有する無機粒子と反応させることができる。
【００１３】
本発明での使用に適した有機成分には、上述の反応性官能基を含む任意のモノマー、オリゴマー、モノポリマー、コポリマーまたはプレポリマーが含まれる。反応性官能基はポリマーの骨格または側鎖にあってもよい。好ましい有機成分には、ポリ有機酸（polyorganic acid）、ポリウレタン、エポキシ、ポリオレフィンおよびポリアミンが含まれる。ポリ有機酸には、ポリ（エチレン−アクリル酸）およびポリ（アクリル酸−マレイン酸）などのカルボン酸またはスルホン酸を含むモノポリマーまたはコポリマーが含まれる。エポキシの具体例としては、ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）アジピン酸塩、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジグリシジルテトラヒドロフタレート、ジグリシジルヘキサヒドロフタレート、ビス（２,３−エポキシシクロペンチル）エーテル樹脂、ポリフェノールエポキシ樹脂のグリシジルエーテルが含まれる。使用に適したポリアミンには、ポリアミンおよびポリイミドがある。ポリアミンの具体例としては、ナイロン６（（ＮＨ（ＣＨ2）5ＣＯ）n）、ナイロン６６（（ＮＨ（ＣＨ2）6−ＮＨ−ＣＯ（ＣＨ2）4ＣＯ）n）およびナイロン１２（（ＮＨ（ＣＨ2）11ＣＯ）n）がある。ポリイミドには、４,４-オキシジアニリン、１,４-ビス（４-アミノフェノキシ）ベンゼンまたは２,２-ビス[４-（４-アミノフェノキシ）フェニル]プロパンなどのジアミンが含まれ、かつ、ジアミンと、オキシジフタル酸無水物、ピロメリト酸二無水物あるいはベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などの二無水物とを合成させたポリイミドも含まれる。使用に適したポリオレフィンには、オレフィンモノマーと上述の反応性官能基を有するモノマーとのコポリマーが含まれる。有機成分には、先に説明したポリマーのモノマー、オリゴマー、コポリマーおよびプレポリマーも含まれることに留意すべきである。また、有機成分は、単独で、または２種またはそれ以上を混合して使用することが可能である。
【００１４】
本発明に使用するのに適した無機粒子は、有機成分の官能基と反応することができる対応する官能基を元々または表面修飾後に備えたものである。好ましい無機粒子には、水酸化物、窒化物、酸化物、炭化物、金属塩および無機層状材料が含まれる。水酸化物には、Ａｌ（ＯＨ）3またはＭｇ（ＯＨ）2などの金属水酸化物が含まれる。窒化物には、例えばＢＮおよびＳｉ3Ｎ4が含まれる。炭化物には、例えばＳｉＣが含まれる。金属塩には、例えばＣａＣＯ3が含まれる。無機層状材料には、例えば粘土、タルクおよび層状重水酸化物（ＬＤＨ）が含まれ、このうち粘土はスメクタイト粘土、バーミキュライト、ハロイサイト、セリサイト、サポナイト、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、雲母またはヘクトライトとすることが可能である。無機粒子は２種またはそれ以上を混合して使用してもよい。例えば、反応性官能基を有する粘土は、金属水酸化物と組み合わせて使用できる。好適な無機粒子としては、ミクロサイズ粒子とナノサイズ粒子がある。粒径が小さいほど単位重量当たりの表面積は大きいことから、直径１〜１００ｎｍのナノサイズ粒子が特に好ましい。
【００１５】
有機成分と無機粒子は、共有結合あるいはイオン結合が形成されるように、直接混合し反応させることができる、または反応を種々の溶媒（例えば、水、エタノールまたはメチルエチルケトン）中で行うことができる。反応温度は、一般的に室温から約１５０℃までであり、反応時間は、用いる出発物質によって１０分から数日の間で変わる。反応から得られたスラリー製品は、耐火塗料として直接用いられることができるが、塗料の適用方法によって溶剤、または水をそこに加えることができる。例えば、ポリ有機酸を含む実施態様では、水とアルコール（例えば、メタノールまたはエタノール）が加えられ、塗料の粘度を減少させて吹き付け塗装やはけ塗りを容易にすることができる。反応性ポリウレタンを含む実施態様では、例えば、ヘキサン、ケトン（例えばアセトン、メチルエチルケトン）、エステル（例えばブチルエステル）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）または芳香族炭化水素系溶剤（例えばベンゼン、キシレン）を含む各種の溶剤が粘度を減少させるのに用いることができる。２つ、または２つ以上の種類の溶剤を混合して用いることができる。特に、低沸点溶剤（ｂ．ｐ．６０〜９０℃）は、高沸点溶剤（ｂ．ｐ．１００〜１５０℃）と共に用いられ、塗装の困難性を減少し、塗装品質を高めることができる。
【００１６】
水性塗料を形成するのに、有機／無機複合材料は、顔料（望みの色によって異なる）、水、増粘剤、消泡剤および界面活性剤に混合され、分散性を高めることができる。増粘剤には、例えば、でんぷん、粘土、セルロース系増粘剤が含まれる。消泡剤は、一般的に例えば、ＨＣＫ ケミカルズ社のＨＣＫ−８１１２などの非イオン界面活性剤である。分散性を高める界面活性剤は、例えば、ジョンソン ポリマー社のＪ６７８、シノ ケミカル社のＳＩＮＯＮＡＴＥ ７０７ＳＦ アルドリッチケミカル社のＢｒｉｊ５６などのイオン性または非イオン性界面活性剤であることができる。ＰＵ系列の溶媒型塗料を形成するのに、有機／無機複合材料は、顔料、溶剤、樹脂、手触りの改善用レベリング剤、硬化剤、硬化助剤となるシランまたはシロキサンと、その他の添加剤と合わせられることができる。レベリング剤は主に、例えば、ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ社のＢＹＫ−３５４、３３３および３０６などの界面活性剤である。硬化剤は主に、例えば、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、メチレンビスフェニルイソシアナート（ＭＤＩ）、またはヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）などのイソシアネートである。最も共通の強化助剤は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）とトリエトキシビニルシラン（ＴＥＶＳ）である。
【００１７】
本発明の耐火塗料は、可燃性または引火性物の表面上に塗装されることができる。例えば、はけ塗り、ローラー塗り、ブレード塗工または吹き付け塗装によって塗装されることができる。吹き付け塗装は、例えば、ホットスプレー塗装、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、エアミックス補助スプレー（air-mix-assistant）塗装、大容量低圧スプレー塗装（high-volume low-pressure spray coating）、低容量中圧スプレー塗装（low-volume medium-pressure spray coating）などを含む。
【００１８】
本発明の有機／無機複合は燃焼または加熱された場合、ポリマーは炭化層を形成し、無機粒子は吸収された熱を放出する。無機粒子はまた、無機および有機材料間の反応によって構造の機械的性質を強化する。よって、形成された炭化層はしっかりとしたままであり、その構造的完全性は、剥離または亀裂することなく保持され、塗装された物の内部への直接の熱伝達を効果的に防ぐ。耐火材料は、難燃だけでなく、内部材料も保護する。結果、耐火能力の持続時間が大きく向上される。好ましい実施例では、耐火塗料は、１０００〜１２００℃の火炎温度を３分より長く耐えることができる。有機成分と無機粒子が化学結合されていることから（従来の物理的に混合された製品に比べ）、本発明の耐火複合材料は、炎源、または発火源にさらされても溶解、発火せず、または火滴を生じない。
【００１９】
本発明の耐火塗料は、広範囲の応用を有する。例えば、室内構造を塗装する耐火材料として、または構造用鋼の耐火材料として適する。更に、ケーブルラップ、ワイヤーラップ、または発泡材料の塗料として用いられることができる。耐火塗料は、例えば、飛行機、船、車および列車などの乗り物の可燃性物体に用いられることもできる。よって、当業者は、特定応用によって各種の添加剤を組み込むことができる。例えば、リン酸メラミン、赤リンおよびリン系難燃剤などの難燃剤は、難燃性を強化するために存在させることができる。シラン（例えば、ＴＥＯＳまたはＴＥＶＳ）またはシロキサンは、構造的完全性を増強し、硬化を促進するために存在させることができる。ガラス砂とガラス繊維は、耐熱性を向上し、構造的完全性を増強するために存在させることができる。これらの添加剤の量は、一般的に１００重量部の有機／無機複合材料に対して０．１〜２０重量部の間である。
【実施例１】
【００２０】
１０ｇのポリ（エチレン−アクリル酸）を反応容器に入れ、８０〜１２０℃で予熱して融解し、ついで３００ｒｐｍで撹拌した。１０．８ｇの脱イオン水と１０．８ｇのアンモニア水とを反応容器に添加し、１０分撹拌後に白色エマルジョンを得た。続いて、１０ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に添加し、１０分撹拌後に白色スラリーを得た。図１に示すように、２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙１０上に塗布し、ついでオーブンに入れ、６０℃で６０分、８０℃で６０分、１００℃で６０分、１２０℃で３０分、１４０℃で３０分、１６０℃で３０分、１８０℃で３０分、乾燥し、最後に２００℃で２４０分間成形した。
【００２１】
ブタンガストーチ３０により火炎温度１０００〜１２００℃（火炎４０）でサンプル層２０表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００２２】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、ポリ（エチレン−アクリル酸）の−ＣＯＯＨとＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨが反応して化学結合が形成されたことにより、耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例２】
【００２３】
１０ｇのポリ（エチレン−アクリル酸）を反応容器に入れ、８０〜１２０℃で予熱して融解、ついで３００ｒｐｍで撹拌した。続いて、１０ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に添加し、１０分撹拌後に白色スラリーを得た。スラリーは、室温に冷却後、白色の塊に凝固した。白色塊をタンクに入れ、１００〜１２０℃で白色スラリーに再加熱した。加熱されたスラリーを、Ａ４用紙に塗布してオーブンに入れ、６０℃で６０分、８０℃で６０分、１００℃で６０分、１２０℃で３０分、１４０℃で３０分、１６０℃で３０分、１８０℃で３０分、乾燥し、最後に２００℃で２４０分間成形した。
【００２４】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００２５】
この実施例よると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、ポリ（エチレン−アクリル酸）の−ＣＯＯＨがＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより耐火能力の持続時間は、３分を超えた。
【実施例３】
【００２６】
２０ｇのポリ（アクリル酸−マレイン酸）（固形分５０ｗｔ％）を反応容器に入れ、８０〜９０℃で予熱し、ついで３００ｒｐｍで撹拌した。１０ｇのアンモニア水を反応容器に添加し、１０分間撹拌した。続いて、１０ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に添加し、１０分撹拌後に黄色スラリーを得た。２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙上に塗布し、ついでオーブンに入れ、６０℃で６０分、８０℃で６０分、１００℃で６０分、１２０℃で３０分、１４０℃で３０分、１６０℃で３０分、１８０℃で３０分、乾燥し、最後に２００℃で２４０分間成形した。
【００２７】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００２８】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、ポリ（アクリル酸−マレイン酸）の−ＣＯＯＨがＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例４】
【００２９】
８％の反応性イソシアネート基を含む５０ｇの反応性ポリウレタンを反応容器に入れ、３００ｒｐｍで撹拌した。続いて、５０ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に添加し、５分撹拌後に白色スラリーを得た。２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙上に塗布し、ついで室温で２４時間乾燥した。
【００３０】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００３１】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、反応性ポリウレタンの−ＮＣＯがＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例５】
【００３２】
８％の反応性イソシアネート基を含む５０ｇの反応性ポリウレタンを反応容器に入れ、３００ｒｐｍで撹拌した。続いて、４５ｇの水酸化マグネシウム粉末と５ｇの−ＯＨ基（サザン クレイ プロダクト社のＣｌｏｉｓｉｔｅ ３０Ｂ）を含む修飾ナノクレイを反応容器に添加し、５分撹拌後に白色スラリーを得た。２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙上に塗布し、室温で２４時間乾燥した。
【００３３】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０、６０および１２０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１８０秒後にはわずかに焦げが観察された。
【００３４】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、反応性ポリウレタンの−ＮＣＯがＭｇ（ＯＨ）3およびナノクレイの−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例６】
【００３５】
２０ｇの３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３，４−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート（ユニオンカーバイド（Union Carbide）のＥ４２２１、エポキシ樹脂）を反応容器に入れ、３００ｒｐｍで撹拌した。続いて、硬化剤としてＭｅＨＨＰＡ（ヘキサヒドロ−４−メチルフタル酸無水物）を過剰量（８ｇ、Ｅ４２２１／ＭｅＨＨＰＡ＝１／１．１４の等量比）と、触媒として０．１ｇのＢＤＭＡ（Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン）を添加した。５分間の撹拌後、４８．１ｇの水酸化アルミニウム粉末を反応容器に入れ、１０分撹拌後に白色スラリーを得た。２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙上に塗布し、室温で２４時間乾燥させた。
【００３６】
ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層表面に対し３０秒から３分間燃焼試験を行った。Ａ４用紙の燃焼結果を表１にまとめる。３０および６０秒の加熱後のＡ４用紙上に焦げは観察されなかったが、１２０秒後にはわずかに焦げが観察され、１８０秒後には焦げが観察された。
【００３７】
この実施例によると、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、エポキシ樹脂の無水基（過剰のＭｅＨＨＰＡ由来）がＡｌ（ＯＨ）3の−ＯＨ基と反応して化学結合が形成されたことにより、耐火能力の持続時間は３分を超えた。
【実施例７】
【００３８】
図２を参照すると、実施例５の２ｍｍ厚のスラリーをＡ４用紙１０上に塗布し、ついで室温で２４時間乾燥した。ブタンガストーチにより火炎温度１０００〜１２００℃でサンプル層２０の表面に対し１８０秒間燃焼試験を行った。Ａ４用紙１０の底面は、温度検出器５０の熱電対６０に接続され、温度の上昇をモニターした。２ｍｍ厚の市販の膨張性耐火塗料（ＹＵＮＧ ＣＨＩ ＰＡＩＮＴ ＆ ＶＡＲＮＩＳＨ ＭＦＧ社のＦＭ９００）で同じ燃焼試験を行った。図３に示すように、市販の膨張性耐火塗料の温度は、６０秒の加熱後、２００℃まで急速に上昇した。対して、実施例５のサンプル層の温度は、１８０秒間加熱された場合、２００℃までゆっくりと上昇した。
【００３９】
この実施例によると、耐火能力の持続時間は、強化されたサンプル層により、すなわち、物理的な混合によってではなく、反応性ポリウレタンの−ＮＣＯがＭｇ（ＯＨ）3およびナノクレイの−ＯＨと反応して化学結合が形成されたことにより、非常に改善された。
【００４０】
【表１】
【００４１】
本発明を実施例の方式により、および好ましい実施形態の点から記載したが、本発明はこれらに限定はされないと解されるべきである。反対に、（当業者に明らかであるような）各種変更および類似のアレンジをカバーすることが意図されている。したがって、添付の特許請求の範囲は、かかる各種変更および類似のアレンジが全て包含されるように、最も広い意味に解釈されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の耐火塗料の燃焼試験を示す概略図である。
【図２】実施例７のＡ４用紙の温度測定を示す概略図である。
【図３】加熱時間の関数としてＡ４用紙の裏面温度を示す図であり、実施例５の耐火塗料と市販の性耐火塗料が比較される。
【符号の説明】
【００４３】
１０ Ａ４用紙
２０ サンプル層
３０ ブタンガストーチ
４０ 火炎
５０ 温度検出器
６０ 熱電対
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機／無機複合材料を含む耐火塗料であって、
第１の反応性官能基を有するポリマー、コポリマー、モノマー、オリゴマーまたはプレポリマーを含む有機成分、および
第２の反応性官能基を有する無機粒子を含み、
該無機粒子が、該第１の反応性官能基と該第２の反応性官能基間の反応によって有機成分に化学結合される耐火塗料。
【請求項２】
前記有機／無機複合材料が、１０〜９０重量％の前記有機成分および９０〜１０重量％の前記無機粒子を含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項３】
前記有機／無機複合材料が、３０〜７０重量％の前記有機成分および７０〜３０重量％の前記無機粒子を含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項４】
前記第１および第２の反応性官能基には、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ3、−ＮＨ2、−ＮＨまたはエポキシ基が含まれる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項５】
前記有機成分には、ポリ酸、ポリウレタン、エポキシ、ポリオレフィンまたはポリアミンが含まれる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項６】
前記無機粒子には、水酸化物、窒化物、酸化物、炭化物、金属塩または無機層状材料が含まれる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項７】
前記水酸化物には、金属水酸化物が含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項８】
前記金属水酸化物には、Ａｌ（ＯＨ）3またはＭｇ（ＯＨ）2が含まれる請求項７記載の耐火塗料。
【請求項９】
前記窒化物には、ＢＮまたはＳｉ3Ｎ4が含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１０】
前記酸化物には、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2またはＺｎＯが含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１１】
前記炭化物には、ＳｉＣが含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１２】
前記金属塩には、ＣａＣＯ3が含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１３】
前記無機層状材料には、粘土、タルクまたは層状重水酸化物（ＬＤＨ）が含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１４】
水または有機溶剤をさらに含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１５】
水、顔料、増粘剤、消泡剤、界面活性剤またはそれらの組合せをさらに含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１６】
有機溶剤、顔料、樹脂、レベリング剤、硬化剤またはそれらの組合せをさらに含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１７】
難燃剤、シラン、シロキサン、ガラス砂またはガラス繊維をさらに含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１８】
室内構造の耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１９】
構造用鋼の耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項２０】
ワイヤーラップまたはケーブルラップの耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項２１】
発泡材料の耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項２２】
乗り物の可燃性物体の耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項２３】
１０００および１２００℃の間の火炎温度に３分より長く耐えることができる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１】
有機／無機複合材料を含む耐火塗料であって、
第１の反応性官能基を有するポリマー、コポリマー、モノマー、オリゴマーまたはプレポリマーを含む有機成分、および
第２の反応性官能基を有する無機粒子を含み、
該無機粒子が、該第１の反応性官能基と該第２の反応性官能基間の反応によって有機成分に化学結合される耐火塗料。
【請求項２】
前記有機／無機複合材料が、１０〜９０重量％の前記有機成分および９０〜１０重量％の前記無機粒子を含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項３】
前記有機／無機複合材料が、３０〜７０重量％の前記有機成分および７０〜３０重量％の前記無機粒子を含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項４】
前記第１および第２の反応性官能基には、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＣＯ、−ＮＨ3、−ＮＨ2、−ＮＨまたはエポキシ基が含まれる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項５】
前記有機成分には、ポリ酸、ポリウレタン、エポキシ、ポリオレフィンまたはポリアミンが含まれる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項６】
前記無機粒子には、水酸化物、窒化物、酸化物、炭化物、金属塩または無機層状材料が含まれる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項７】
前記水酸化物には、金属水酸化物が含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項８】
前記金属水酸化物には、Ａｌ（ＯＨ）3またはＭｇ（ＯＨ）2が含まれる請求項７記載の耐火塗料。
【請求項９】
前記窒化物には、ＢＮまたはＳｉ3Ｎ4が含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１０】
前記酸化物には、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2またはＺｎＯが含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１１】
前記炭化物には、ＳｉＣが含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１２】
前記金属塩には、ＣａＣＯ3が含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１３】
前記無機層状材料には、粘土、タルクまたは層状重水酸化物（ＬＤＨ）が含まれる請求項６記載の耐火塗料。
【請求項１４】
水または有機溶剤をさらに含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１５】
水、顔料、増粘剤、消泡剤、界面活性剤またはそれらの組合せをさらに含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１６】
有機溶剤、顔料、樹脂、レベリング剤、硬化剤またはそれらの組合せをさらに含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１７】
難燃剤、シラン、シロキサン、ガラス砂またはガラス繊維をさらに含む請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１８】
室内構造の耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項１９】
構造用鋼の耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項２０】
ワイヤーラップまたはケーブルラップの耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項２１】
発泡材料の耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項２２】
乗り物の可燃性物体の耐火塗装に用いられる請求項１記載の耐火塗料。
【請求項２３】
１０００および１２００℃の間の火炎温度に３分より長く耐えることができる請求項１記載の耐火塗料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−１９１７１１（Ｐ２００７−１９１７１１Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−３４８５９５（Ｐ２００６−３４８５９５）
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４８５９５（Ｐ２００６−３４８５９５）
【出願日】平成１８年１２月２５日（２００６．１２．２５）
【出願人】（３９００２３５８２）財団法人工業技術研究院 (524)
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ
【住所又は居所原語表記】１９５ Ｃｈｕｎｇ Ｈｓｉｎｇ Ｒｄ．，Ｓｅｃ．４，Ｃｈｕｔｕｎｇ，Ｈｓｉｎ−Ｃｈｕ，Ｔａｉｗａｎ Ｒ．Ｏ．Ｃ
【Ｆターム（参考）】
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