JPH02172847A - 膨張型耐火被覆組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、膨張型耐火被覆組成物に関する。本発明の耐
火被覆組成物は、例えば、鉄骨構造の建築物等において
、鉄骨等に被覆して耐火構造とするために利用すること
ができる。

（従来の技術） 従来、鉄骨等用の耐火被覆材料としては、吹付ロックウ
ールがもっばら使用されてきた。吹付ロックウールはロ
ックウールに少量のセメントを混入させた半湿式材料で
あり、これを鉄骨表面等に吹き付けることにより耐火被
覆が形成される。

しかし、このような吹付ロックウールによる被覆の施行
には次のような欠点がある。

■施工に手間を要する。吹き付は後のコテ押えやペース
ト吹きが必要である。

■所定の耐火性能を得るために必要な吹付厚さが太き（
（通常３０〜６０ＩＩＩ１１）、材料の使用量が多いた
めコストがかかり、施工管理上不利である。

また、ｆｉｔおよび空間占有体積も増加する。

■吹付時に粉塵が多量に発生し、環境衛生上問題がある
。

このような吹付ロックウールの問題点を解消した耐火被
覆組成物として、特開昭６１−１０１４７５号公報には
、粒状水ガラスに数種類の無機材料を配合した、無機系
の組成物が開示されている。

しかし、この耐火被覆組成物においては、粒状水ガラス
は高温粘結材として用いており、耐火性能は数種類の無
機材料の組合せによって確保される。そのため、この組
成物の耐火性能は、吹付ロックウールに比べて、同一耐
火性能を確保するための耐火被覆層の厚さが半減できる
程度のものであり、上記■の欠点が大幅に改善されたと
は言えない。

さらに、この耐火被覆組成物は施工時に多量の水を加え
てモルタル状にして塗布する。そのため、施工には、モ
ルタルミキサーなどの混練装置が別に必要となり、また
、使用する粒状水ガラスには耐水性向上被覆と耐炭酸化
被覆の２種類の被覆を設けておく必要があり、製造工程
が複雑化する。

また、膨張型耐火被覆に炭化層形成剤の多価アルコール
と脱水炭化触媒のリン酸塩とを配合して耐火性能を改善
することは、特開昭４９−６７４１４号公報を始めとす
る多くの文献に提案されているが、これらはいずれも発
泡剤および結合剤として有機物質を利用するものであり
、発煙の関係で発泡剤を多量には配合できないため、１
時間耐火に必要な膜厚は、やはり吹付ロックウールの半
減程度でしかない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、火災時に膜厚が５倍以上に膨張するこ
とにより、吹付ロックウールの１７５〜１／１０程度の
薄膜で十分な耐火断熱性を発揮でき、スプレー塗装によ
り容易に施工でき、しかも膨張後も被覆の剥落のない品
質安定性の優れた、耐火被覆組成物を提供することであ
る。

（課題を解決するための手段） 一般に、水ガラスは加熱されると化合物中の水分を放出
することにより、吸熱、発泡するという性質を有するこ
とが知られている。

本発明者らは、水ガラスの持つこの性質に着目し、水ガ
ラスの吸熱・断熱性能を有効に利用して、従来よりはる
かに薄膜で施工可能な耐火被覆組成物を得るべく検討を
重ねた。その結果、有機樹脂に粒状水ガラスを混入した
ものは、スプレー塗装で容易に薄膜被覆でき、しかも得
られた被覆は高温で５〜３０倍も膨張して、薄膜でも優
れた耐火性能を示すことを見出した。

しかし、この水ガラスと樹脂のみからなる組成物による
耐火被覆は、耐火試験の結果、加熱時に発泡した水ガラ
スが被覆から一部脱落する場合があることが判明した。

そこで、本発明者等は、被覆強度を高めるべくさらに検
討した結果、多価アルコールとリン酸塩化合物とを添加
して難燃性炭化物を生成させるか、あるいは無機繊維を
添加すことにより、発泡膨張時の被覆強度が著しく向上
し、発泡剤の脱落が有効に防止されることを見出して、
本発明を完成した。

ここに、本発明の要旨は、樹脂中に、（ａ）全固形分に
基づいて１０〜８０重量％の未発泡の粒状水ガラスと、
（ｂｌ全固形分に基づいて１〜２５重量％の多価アルコ
ールと１〜２５重景％のリン酸塩、あるいは全固形分に
基づいて０．５〜ＩＯ重量％の無機繊維、あるいはこれ
らの両者と、を配合したことを特徴とする、膨張型耐火
被覆組成物にある。

好適態様にあっては、前記組成物に、さらに２０重１％
以下の無機顔料を添加する。

本明細書において、上記の成分の配合量は、組成物の全
固形分、すなわち、希釈用の溶剤を除いた全成分の合計
量に基づいた量である。

（作用） 本発明の耐火被覆組成物は、樹脂に上記ｆａｔの粒状水
ガラスと、被覆強度を向上させるための上記ｆｂ）の添
加剤とを含有させたものであり、樹脂は主に結合・造膜
剤として作用し、耐火性能は主に粒状水ガラスにより得
られるが、上記添加剤の添加により耐火性能が一層改善
される。

水ガラスは一般にＮａｚＯ・ｍ５ｉｏｚ　・ｎｔｌｔｏ
で示される組成を有し、原料のケイ砂とソーダ灰の混合
比率を変化させることによりｍ値が広範囲に変化したも
のを得ることできる。また、粒状水ガラスは、濃厚水溶
液状の水ガラスを慣用の方法により液滴化し、乾燥する
ことにより製造できる。

未発泡の粒状水ガラスは、火災等で熱を受けると、含有
水分あるいはＯＨ基の縮合により生しる水分を放出して
吸熱するとともに、体積が３０〜７０倍に膨張する。こ
の膨張体が中空体の形状をなし、優れた断熱性を発渾す
る。従って、粒状水ガラスは、耐火断熱材として非常に
効果的な材料であり、本発明の組成物は粒状水ガラスの
この性質を最大限に生かしたものと云える。

本発明の耐火被覆組成物に含有させる粒状水ガラスとし
て特に好ましいのは、ｍの値が１，５〜７で、平均粒径
２ｍｍ以下のものである。ｍが７を超えると発泡性が低
下し、ｍが１．５未満になると耐水性が悪くなり、経時
劣化の結果、発泡性が低下する傾向がある。水ガラスの
粒径が２Ｉｌ１１１より大きくなると、スプレー塗装が
困難になるとともに、発泡して中空体を形成した時に、
膨張した粒子間の間隙が広くなりすぎ、断熱性が低下す
る。

本発明の耐火被覆組成物は、このような粒状水ガラスを
、樹脂中に全固形分の１０〜８０重量％の量で配合した
ものである。粒状水ガラスの配合量が１０１１％未満に
なると組成物の膨張倍率が不足し、充分な耐火性能を得
るには厚塗りする必要が生じる。一方、この配合量が８
０重量％を超えると、樹脂量が少なくなって造膜性が不
足するため、被覆が困難になる０粒状水ガラスの好まし
い配合量は、３０〜６５重景％である。

本発明で使用する粒状水ガラスは、前記特開昭６１−１
０１４７５号公報に記載のような耐水性向上のための表
面処理を施したものであってもよい。また、ＮａｚＯ・
ｍ５ｉｏｚ　・ｘＢｚＯｉ　・＋１１１２０　（ｘ≦０
．９）なる組成で示されるホウ素含有水ガラスを使用す
ることも可能である。この材料は、水ガラスの製造時に
ホウ砂もしくは酸化ホウ素を添加することによって得ら
れる。この場合、Ｘが０．９を越えるものは、発泡膨張
性が低下するため好ましくない。

本発明の耐火被覆組成物に使用する樹脂としては各種の
ものが使用できる。好ましい樹脂としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、塩化ゴム、ポリ
エステル樹脂、あるいはポリマーセメント等、常温乾燥
型の塗料の造膜成分あるいは結合剤として一般に利用さ
れている樹脂が挙げられる。また、樹脂がハロゲン化な
どにより難燃化処理されているものであれば、さらに好
ましい。

加熱硬化型の樹脂も、硬化温度が１２０℃以下で超 あれば使用できる。硬化温度が１２０℃肘の加熱硬化型
樹脂は、硬化時に粒状水ガラスの発泡が開始されてしま
うため好ましくない。ただし、鉄骨等の熱容量が大きい
部材に対する耐火被覆の場合に、加熱により硬化させる
ことは、経済的に非常に不利である。

さらに、ポリマーセメント等の水系塗料として用いられ
る樹脂も使用できるが、この場合には粒あり、そのまま
では貯蔵安定性に欠ける。

本発明の耐火被覆組成物は、さらに多価アルコールとリ
ン酸塩、あるいは無機繊維、あるいはその両者を含有す
る。

多価アルコールとしては、脂肪族ヒドロキシル基を２以
上、好ましくは３以上、特に好ましくは４以上含有する
有機化合物が使用できる。その好適な具体例は、モノ、
ジ、またはトリペンタエリスリトール等である。多価ア
ルコールは、加熱によりリン酸塩の触媒作用を受けて脱
水・縮合し、最終的に炭化物層を形成する。この炭化物
層が、発泡した粒状水ガラスの粒間に存在することによ
り、粒子同士を結合させ、発泡した水ガラス粒子の脱落
を防止するとともに、粒間からの熱伝導を防ぐ役割を果
たすため、耐火性能の一層の改善にも寄与する。

リン酸塩としては、ポリリン酸アンモニウムやポリリン
酸カリウム等のポリリン酸塩を使用することが好ましい
が、その他のリン酸塩も使用できる。リン酸塩は多価ア
ルコールの脱水炭化触媒として作用する。

多価アルコールとリン酸塩は、いずれも１〜２５重量％
の量で添加する。いずれかの添加量が１重量％未満では
、被覆強度の改善が十分でない。また、一方もしくは両
方を２５重量％を越えて添加しても、それ以上の効果の
改善が望めず、しかも、これは粒状水ガラスの配合量の
低下につながるので好ましくない。多価アルコールとリ
ン酸塩の好ましい配合量は、各１．５〜５重量％である
。

上記の多価アルコールとリン酸塩との添加に代えて、無
機繊維を添加しても、同様の被覆強度改善効果が得られ
る。

これには、耐熱性の任意の無機繊維が使用できるが、適
当な無機繊維としては、セラミックス繊維、ガラス繊維
、ロックウール繊維等が挙げられる。無機繊維は長さ５
龍以下のものが好ましい。

５鶴を超える長い繊維を配合すると、スプレー塗装性が
悪くなり、塗装不能となることがある。

この無機繊維は、加熱時に、発泡により生成した水ガラ
ス中空粒子に絡みついて、その脱落を防止するとともに
、中空粒子間の間隙を埋めることにより耐火性能の一層
の向上に寄与する。

無機繊維の配合量は、全固形分の０．５〜１０重量％と
する。０．５重量％未満では無機繊維の上記のような効
果が十分に発揮されず、１０重貴簡を越えると、被覆剤
の粘度が高くなり、スプレー塗装性に悪影響を与える。

無機繊維の好ましい配合量は、３〜７重量％である。

本発明の耐火被覆組成物には、前述した多価アルコール
およびリン酸塩の組合わせと、無機繊維との両方を配合
することもできる。

本発明の耐火被覆組成物には、さらに無機顔料を全固形
分の２０重量％以下の範囲内の量で添加することができ
る。適当な無機顔料としては、クルク、マイカ、シリカ
、クレー、炭酸カルシウム等の体ｔｌ料、あるいはベン
ガラのような着色顔料、さらには三酸化アンチモンのよ
うな無機系ｊｌ燃性顔料が挙げられる。無機顔料も、火
災時に、膨張した水ガラス粒子間のバインダー的役割を
果たし、被覆強度をさらに高めることができる。

本発明の耐火被覆組成物は、樹脂、粒状水ガラス、多価
アルコールとリン酸塩および／または無機繊維、ならび
に所望によりそれ以外の添加剤とを混合することにより
得られる。本発明の組成物の造膜性を確保するために、
樹脂は全固形分の２０重量％以上の量で存在させること
が好ましいが、多価アルコールを比較的多量に配合する
場合（例、２０重量％）には、樹脂量は１０重量％もし
くはそれよりやや少ない程度まで低減させることもでき
る。

したがって、樹脂量は特に特定されず、造膜に必要な範
囲内で他の成分の配合量を勘案して樹脂の配合量を決定
すればよい。

樹脂が固体であるか、あるいは高粘度液体である場合に
は、得られた組成物を、トルエン、キシして、スプレー
塗装可能な程度の粘度の液状物にして使用する。また、
樹脂がエポキシ樹脂等の二液硬化型のものである場合に
は、施工現場で適当な硬化剤を配合する。

本発明の耐火被覆組成物は、鉄骨等の鋼材の耐火被覆に
特に有用であるが、ケーブル、ケーブル保護管、防火シ
ャッターもしくは扉およびその目地材などのその他の耐
火被覆用途にも適用しうるちのである。

本発明の耐火被覆組成物は、ロール塗装、スプレー塗装
などの任意の慣用の塗装法により施工することができる
。建設現場で鉄骨等に現地施工する場合には、モルタル
ガンやリシンガン等によるスプレー塗装が有利である。

また、鉄骨等に本発明の耐火被覆組成物を予め被覆して
おき、これを現地で組立てる、いわゆる先付は工法を採
用することもできる。

本発明の耐火波ＰＩＭｉ成物の被覆量は、要求される耐
火性能によっても異なるが、−Ｃに乾燥１１り厚で１〜
１０１程度、好ましくは２〜５鶴で十分である。本発明
の組成物から形成した被覆は、高温では前述した水ガラ
スの発泡が起こって約５〜３０倍に膨張し、またその際
の吸熱も寄与して、非常に高い断熱性を示す。そのため
、従来の吹付ロックウールの１１５〜１／ｌｏ程度の薄
い被覆でこれと同等の耐火性能を発揮することができる
。

本発明の組成物から形成した被覆は、樹脂を含有してい
る関係で、火災時に樹脂が燃えると煙が発生する。ただ
し、上記のように非常に薄膜で施工され、また発泡剤と
して水ガラスを使用しているため有機物の含有量が比較
的少ないことから、発煙は発泡剤として有機物を使用す
る従来のものに比して少ないが、この発煙を可及的に抑
制することが好ましい、特に、樹脂が難燃化されていな
かったり、樹脂の配合量が多い、あるいは被覆量が多い
場合には、この発煙を抑制することが望ましい。

この火災時の発煙は、本発明、の耐火被覆組成物から形
成した被覆の上に、上層として水ガラスやコロイダルシ
リカ等をヘースにした無機塗料またはエチルシリケート
等の高温で無機質化する塗料により形成した、膜厚５〜
３００　／Ｊ１１程度の極く薄い被覆を設けることによ
り、効果的に抑制できる。

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

％は、重量％を示す。

大施拠 ＮａｔＯ：　５ｉＯｔ＝　１　：３．９（モル比）の組
成を有する平均粒径０．８１１Ｉ＋の粒状水ガラスを使
用して第１表に示す組成の耐火被覆組成物を調製し、溶
剤（キシレン）を加えてスプレー塗布可能な程度に粘度
調整を行った後、モルタルガンで乾燥膜厚が３＃鵬にな
るように、３．２ｍｍ厚の鋼板の片面にスプレー塗装し
て、耐火被覆鋼板を得た。得られた被覆は、約４８時間
放置後に乾燥した。

また、比較例のために、従来の吹付ロックウールを同様
の鋼板に通常の方法で吹き付けて、３０ｍｍの厚さで被
覆した耐火被覆鋼板も作製した。

得られた各被覆鋼板の供試材について、その被覆面側を
、ＪＩＳ　Ａ　１３０４に示される１時間耐火試験の加
熱条件で加熱し、１時間加熱直後の鋼板裏面温度を測定
した。結果を第１表に示す。

第１表 （ω　＊：被覆の一部に欠落（粒状水ガラスの脱加が生
じる実施例では、実施例６を除き、被覆が約２０倍に膨
張して、良好な耐火断熱性を示した。実施例６では、被
覆が約５倍に膨張した。この結果は、他の実施例には劣
るが、ＪＩＳ規格である平均鋼板温度３５０℃以下を満
足した。また、実施例では、膨張時の被覆の部分的脱落
はすべてにおいて認められなかった。

一方、比較例１．２および４は、多価アルコールおよび
リン酸塩、または無機繊維の配合量が過少であるか、ま
たはこれらを添加しなかった例であり、いずれも発泡し
た粒状水ガラスの一部が被覆から脱落していた。比較例
３は無機繊維を多量に加えすぎた例であり、スプレー塗
装が不能となった。すなわち、発泡した水ガラス粒子の
脱落を防止することでき、しかもスプレー塗装可能な品
質の安定した耐火被覆組成物を得るには、特定範囲内の
量の多価アルコールおよびリン酸塩、または無ｍ繊維の
配合が必要なことがわかる。

比較例５は、従来の吹はロックウールによる結果である
が、本発明の耐火被覆組成物は、３龍厚の被覆で、３０
ｓｕ厚の吹付ロックウールと同等の耐火性能を有してい
ることがわかる。

（発明の効果） 上述したように、本発明の耐火被覆組成物は、樹脂と膨
張倍率の高い粒状水ガラスとからなる組成物に、多価ア
ルコールおよびリン酸塩、または無機繊維を含有するこ
とにより、加熱時に、発泡した水ガラスが被覆から脱落
することを防止することができ、被覆組成物の品質が安
定化するとともに、耐火性能もより一層改善される。

また、本発明の耐火被覆組成物は、施工時の発塵がほぼ
皆無であり、環境衛生上の問題がなく、さらにスプレー
塗装で容易に施工できるので、施工性にも優れている。

特に重要な点は、本発明の耐火被覆組成物は、火災時に
約５〜３０倍も膨張し、膨張性が従来品に比べてはるか
に高いため、吹付ロックウールの１１５〜ｌ／１０の薄
膜被覆で同等の耐火性能を発現させることができるとい
う、非常に高い耐火性能を示すことである。そのため、
被覆組成物の使用量が低減し、また容積の増大も最小限
に抑えられる。

以上の効果により、本発明の耐火被覆組成物は、鉄骨等
の鋼材を始めとして、各種資材もしくは製品の耐火被覆
用として、非常に高い有効性と実用性とを有している。

出願人　神東塗料株式会社（外１名）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂中に、 （ａ）全固形分に基づいて１０〜８０重量％の未発泡の
   粒状水ガラスと、 （ｂ）全固形分に基づいて１〜２５重量％の多価アルコ
   ールと１〜２５重量％のリン酸塩、あるいは全固形分に
   基づいて０．５〜１０重量％の無機繊維、あるいはこれ
   らの両者と、 を配合したことを特徴とする、膨張型耐火被覆組成物。
2. （２）全固形分に基づいて２０重量％以下の無機顔料を
   さらに含有する、請求項１記載の耐火被覆組成物。