JP7144246B2 - 金属被覆構造 - Google Patents
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Description
このような被覆材としては、例えば、発泡性耐火塗料等が挙げられ、火災等の温度上昇に伴い塗膜が発泡し、炭素化して多孔質の炭化断熱層を形成し、火災時の金属部材の温度上昇を遅延させて、金属部材の物理的強度の低下を抑制することができる。
1.金属部材に、被覆材から形成される被覆材層が積層された金属被覆構造であって、
該被覆材が、ポリオール化合物、発泡剤、触媒、難燃剤、及びポリイソシアネート化合物を含むウレタン断熱材であり、
該難燃剤が、リン酸エステル及びホスフィン酸塩化合物を含み、
リン酸エステルとホスフィン酸塩化合物の混合比率(重量比)は、85:15~60:40である、
こと特徴とする金属被覆構造。
2.前記リン酸エステルは、前記ポリオール化合物100重量部に対して、30重量部以上900重量部以下、
前記ホスフィン酸塩化合物は、前記ポリオール化合物100重量部に対して、10重量部以上200重量部以下、
であることを特徴とする請求項1に記載の金属被覆構造。
3.前記ホスフィン酸塩化合物は、アルキルホスフィン酸金属塩化合物を含むことを特徴とする1.に記載の金属被覆構造。
4.前記被覆材は、さらに、エチレン性不飽和二重結合含有化合物を含むことを特徴とする1.に記載の金属被覆構造。
具体的に、芳香族ポリエステルポリオールは、1分子中に芳香族炭化水素を有するポリオールのことで、例えば、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水フタル酸等の芳香族多塩基酸と多価アルコールとを反応させて得られる縮合ポリエステルポリオール、ポリエチレンテレフタレート等のフタル酸系ポリエステル成形物を分解して得られるフタル酸系ポリエステルポリオール等が挙げられる。また、多価アルコールとしては、例えば、2価以上のアルコール類及びその誘導体、2価以上のフェノール類、ポリオール類等が挙げられる。
脂肪族ポリエステルポリオールは、1分子中に脂肪族炭化水素を有するポリオールのことで、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸等の脂肪族多塩基酸と多価アルコールとを反応させて得られる縮合ポリエステルポリオール等が挙げられる。
芳香族/脂肪族ポリエステルポリオールは、1分子中に脂肪族炭化水素及び芳香族炭化水素を有するポリオールのことで、芳香族多塩基酸及び脂肪族多塩基酸と多価アルコールとを反応させて得られる縮合ポリエステルポリオール等が挙げられる。
本発明では、ポリオール化合物としてポリエステルポリオールを含むことが好ましい。
なお水酸基価は、試料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り、JIS K 1557-1:2007 プラスチック-ポリウレタン原料ポリオール試験方法-第1部:水酸基価の求め方に基づいて測定した値である。ポリオール化合物の水酸基価とは、全てのポリオール化合物の混合物で測定した値である。
本発明における発泡剤としては、ハイドロフルオロオレフィン、ハイドロクロロフルオロオレフィン、水から選ばれる1種または2種以上が好適であり、例えばハイドロフルオロオレフィンと水、ハイドロクロロフルオロオレフィンと水、ハイドロフルオロオレフィンとハイドロクロロフルオロオレフィンと水等、各発泡剤を組み合わせて使用することができる。
本発明では特に、ヌレート化触媒とともに、樹脂化触媒及び/または泡化触媒を含むことが好ましく、施工性とともにウレタン断熱材形成性等に有利である。なお触媒に活性水素含有成分が含まれる場合、触媒に含まれる活性水素含有成分も考慮してイソシアネート指数を算出する。
本発明では、特に、トリス(ジエチルホスフィン酸)アルミニウム、トリス(メチルエチルホスフィン酸)アルミニウム、トリス(ジブチルホスフィン酸)アルミニウム、トリス(ブチルエチルホスフィン酸)アルミニウム、トリス(ジフェニルホスフィン酸)アルミニウム、ビス(ジエチルホスフィン酸)亜鉛、ビス(メチルエチルホスフィン酸)亜鉛、ビス(ジフェニルホスフィン酸)亜鉛、ビス(ジエチルホスフィン酸)チタニル、テトラキス(ジエチルホスフィン酸)チタニル、ビス(メチルエチルホスフィン酸)チタニル、テトラキス(メチルエチルホスフィン酸)チタニル、ビス(ジフェニルホスフィン酸)チタニル、テトラキス(ジフェニルホスフィン酸)チタニル等のアルキルホスフィン酸金属塩化合物を用いることが好ましく、この中でも特に、トリス(ジエチルホスフィン酸)アルミニウム、トリス(メチルエチルホスフィン酸)アルミニウム、トリス(ブチルエチルホスフィン酸)アルミニウム、トリス(ジフェニルホスフィン酸)アルミニウムから選ばれるトリス(アルキルホスフィン酸)アルミニウムが好適である。
本発明では特に、難燃剤として、ホスフィン酸塩化合物を用いることが好ましく、より優れた耐熱保護性、さらに、施工性を示す。
さらに本発明では、リン酸エステルとホスフィン酸塩化合物を併用することが好ましい。リン酸エステルとホスフィン酸塩化合物を併用する場合、ポリオール化合物100重量部に対して、リン酸エステルは30重量部以上900重量部以下(好ましくは40重量部以上600重量部以下、さらに好ましくは50重量部以上400重量部以下)、ホスフィン酸塩化合物は10重量部以上200重量部以下(より好ましくは20重量部以上120重量部以下、さらに好ましくは25重量部以上100重量部以下、最も好ましくは30重量部以上70重量部以下)であることが好ましい。また、リン酸エステルとホスフィン酸塩化合物の混合比率(重量比)は、リン酸エステル:ホスフィン酸塩化合物比率で、90:10~50:50、さらには85:15~55:45、さらには80:20~60:40であることが好ましい。このような範囲であることにより、耐熱保護性、施工性をより向上させることができる。
このような範囲で上記ポリオール化合物と上記ポリイソシアネート化合物等を混合することにより、優れた耐火性を得ることができる。なお、イソシアネート指数とは、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の当量数を、活性水素含有成分(ポリオール化合物、及び水等)の活性水素の総当量数で除した数値の100倍で表されるものである。
着色剤としては、例えば、顔料、染料等が挙げられる。
界面活性剤としては、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等が挙げられる。このような界面活性剤は、貯蔵安定性、分散安定性を付与することができる。
重合禁止剤としては、例えば、ヒドロキノン系重合禁止剤、ベンゾキノン系重合禁止剤、カテコール系重合禁止剤、ピペリジン系重合禁止剤等が挙げられる。このような重合禁止剤は、長期貯蔵安定性を付与するとともに、ポリオール製造過程で添加した場合は、製造安定性にも寄与する。
繊維としては、例えば、セルロース繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、木材繊維、ポリアミド繊維等の有機繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維等の無機繊維等が挙げられる。このような繊維は、施工性、ウレタン断熱材形成性、寸法安定性等を付与することができる。本発明では、繊維を用いなくてもよいが、繊維を混合した場合は、少量の繊維で効果を発揮することができる。
また上記第2液の粘度は、好ましくは20mPa・s以上500mPa・s以下、より好ましくは30mPa・s以上350mPa・s以下、さらに好ましくは50mPa・s以上250mPa・s以下である。
第1液と第2液との混合は、体積比で1:1程度とすることが好ましい。このようなウレタン断熱材は、耐熱保護性において優れた性能を発揮することができ、耐火被覆材として使用することもできる。ウレタン断熱材による被覆材層の厚みは、特に限定されず、要求性能等に応じて適宜設定すればよいが、好ましくは10mm以上、より好ましくは15mm以上500mm以下程度である。
・ポリオール化合物1:芳香族ポリエステルポリオール(テレフタル酸系ポリエステルポリオール、粘度1900mPa・s、酸価:0mgKOH/g、水酸基価:250mgKOH/g)
・ポリオール化合物2:芳香族/脂肪族ポリエステルポリオール(フタル酸/アジピン酸系ポリエステルポリオール、粘度900mPa・s、酸価:0mgKOH/g、水酸基価:350mgKOH/g)
・ポリオール化合物3:脂肪族ポリエステルポリオール(フマル酸系ポリエステルポリオール、粘度6000mPa・s、酸価:0mgKOH/g、水酸基価:150mgKOH/g)
・発泡剤1:ハイドロクロロフルオロオレフィン
・発泡剤2:水(水酸基価:6233mgKOH/g)
・触媒1:ヌレート化触媒(2-エチルヘキサン酸テトラアルキルアンモニウムのグリコール溶液)
・触媒2:樹脂化触媒(オクチル酸ビスマスのオクチル酸溶液)
・難燃剤1:ホスフィン酸塩化合物(トリス(ジエチルホスフィン酸)アルミニウム、平均粒径4μm、密度1.35g/cm3)
・難燃剤2:ホスフィン酸塩化合物(ホスフィン酸ナトリウム、平均粒径8μm、密度1.39g/cm3)
・難燃剤3:有機リン酸エステル化合物(トリス(クロロプロピル)ホスフェート、密度1.29g/cm3)
・二重結合化合物1:エチレン性不飽和二重結合含有化合物(トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレン性不飽和二重結合濃度10mmol/g、水酸基価:0mgKOH/g)
・整泡剤:シリコーン系整泡剤
第1液、第2液をそれぞれ40℃に加温し、これらを表1に示すイソシアネート指数となるように混合し、得られた混合液を、5℃雰囲気下で平型鋼板(300mm×300mm、厚み6mm)にスプレーガンで吹き付け、発泡させて、基材の片面全体がフォームで被覆された試験体(厚み50mm)を得た。得られた試験体について下記の方法で各試験を実施した。結果は表1に示す。
形成されたフォームの状態を目視にて観察した。評価基準は以下のとおりである。
◎:均質なフォームが形成された。
○:ほぼ均質なフォームが形成された。
△:フォームに一部異常(脆化、不均一発泡、付着不良等)が認められた。
×:フォームに異常が認められた。
試験体のフォーム部分を切り出し、熱伝導率計を用いて、熱伝導率を測定した。評価基準は以下のとおりである。
○:熱伝導率が0.03W/(m・K)以下
×:熱伝導率が0.03W/(m・K)超
第1液、第2液をそれぞれ40℃に加温し、これらを表1に示すイソシアネート指数となるように混合し、得られた混合液を、平型鋼板(300mm×300mm、厚み6mm)に吹付け、ウレタン断熱材による被覆材層を形成し、試験体を得た。被覆材層の厚みは60mmであった。得られた試験体について下記の方法で耐熱保護性試験を実施した。結果は表1に示す。
この試験体について、ISO834の標準加熱曲線に準じて60分の加熱試験を行い、60分後の試験体裏面の温度を熱電対にて測定し、評価した。評価結果は次のとおりである。結果は表1に示す。
◎:500℃未満
○:500℃以上、550℃未満
△:550℃以上、600℃未満
×:600℃以上
Claims (4)
- 金属部材に、被覆材から形成される被覆材層が積層された金属被覆構造であって、
該被覆材が、ポリオール化合物、発泡剤、触媒、難燃剤、及びポリイソシアネート化合物を含むウレタン断熱材であり、
該難燃剤が、リン酸エステル及びホスフィン酸塩化合物を含み、
リン酸エステルとホスフィン酸塩化合物の混合比率(重量比)は、85:15~60:40である、
こと特徴とする金属被覆構造。 - 前記リン酸エステルは、前記ポリオール化合物100重量部に対して、30重量部以上900重量部以下、
前記ホスフィン酸塩化合物は、前記ポリオール化合物100重量部に対して、10重量部以上200重量部以下、
であることを特徴とする請求項1に記載の金属被覆構造。 - 前記ホスフィン酸塩化合物は、アルキルホスフィン酸金属塩化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の金属被覆構造。
- 前記被覆材は、さらに、エチレン性不飽和二重結合含有化合物を含むことを特徴とする請求項1に記載の金属被覆構造。
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