JPH03122060A - 鉄に対する付着力の優れた耐火被覆組成物 - 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） 本願は、鉄部分に対して施工する付着力の（ｉれた耐火
被覆組成物に係るものである。

（従来技術） 従来より建築物の鉄部被覆する材料としては各種のもの
があった。例えば、鉄筋コンクリ−１・建築におけるコ
ンクリート、鉄骨柱や梁の防錆のための防錆塗料、火災
時Ｇこ鉄骨を熱から保護し、その強度を保持させる耐火
被覆材などである。

この耐火被覆材料の施工方法には、大きく分けて２つの
分類がある。１つは、珪酸カルシウム（反石膏ボード、
ロックウール板、石綿板等のような、乾式板を鉄骨に貼
り付けていく乾式１法であり、もう一つは、ロックウー
ル、石綿等の無機質繊維やバーミキエライト、パーライ
ト等の耐熱性軽量骨材等をセメントや石膏プラスター等
の＠機系バインダーとともにガン先で水と一緒に吹き付
けるか、あるいは−旦それらをミキサーで水と混練して
、ペースト状になったものを圧送ポンプにて送り、吹き
付ける吹付耐火被覆材や、セメントモルタルのように鏝
塗りにて塗付する＆ｌ塗り耐火被覆材や、特殊なものと
しては塗付後に発泡硬化して耐火被覆層を形成する常温
発泡耐火断熱被覆材、火災時にその熱で発泡膨張して防
火・耐火効果を示す耐火塗料等の湿式１法がある。

このようななかで、現在の耐火被覆工法の主流は、比較
的形状が複雑な鉄骨の梁・柱等に関しては施工性の優れ
た湿式１法、特に吹付工法が採用されている。

湿式耐火被覆工法において、従来の耐火被覆工法として
以下のものが主に使用されている。

１）モルタル・コンクリート系 型枠を鉄骨面りにセットし、コンクリート、軽量コンク
リート、気泡コンクリートなどを打設したり、ラス下地
を施工した後、モルタルまたは軽量モルタルを鏝塗りし
たりする。これら硬化物はそれら自体の熱容量が大きい
ので、火災時における外部からの熱が、被覆材の昇温骨
に消費され鉄骨面体に熱が伝わるのを遅らせる性質を持
つ。このような性質を耐火被覆材として活用しているの
で充分な効果を出すためには、これらの被覆材の被覆厚
みは必然的に厚くしなければならない。従って、単位面
積当りの重量が重くなり、モルタル等は剥離の危険があ
るため、通常はメクルラスを鉄骨面に巻いてから施工し
ている。

２）岩綿・石綿系 岩綿や石綿のように内部に多量の細かな空気を含んだ綿
状のものは、特に断熱性によって熱の伝わり方を遅らせ
る働きに鯨っている。したがって、上記１）の材料に比
較して軽量ではあるが、その耐火被覆厚みは厚い。

特にこれらは、材料強度及び付着強度が極端に弱いもの
が多く、物が接触したときや震動があったとき、結露が
発生したときなどには剥離、脱落、破…が生じやすく、
これらを防止するために下地に金網を使用したりしてい
るが、満足すべき結果は得られていない。

本願発明者らは、長年にわたって湿式耐火被覆材につい
て研究開発をつづけてきたが、上記のような材料が持つ
欠点を克服するために、さらに研究開発を行った結果、
水硬性セメントに対し、合成樹脂エマルション粉末を配
合した中に、水酸化アルミニウム粉末と３００”Ｃ−１
０００℃で分解する炭酸塩物質、及び連通気泡が５０％
以上である軽量骨材を特定量配合することによって得ら
れる耐火性組成物を先に出願した。この組成物は従来の
耐火被覆材料と比較して、さらに優れた付着力を有して
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、昨今、市場の要求が多面化して耐火被覆
材料に求められる性能も高いものとなってきた。即ち、
耐火被覆材には加熱後も鉄骨を被覆していること、つま
り加熱後にも鉄骨に付着していることが求められてきて
いるわけである。従来の耐火被覆材料では、もともと微
小な付着力が加熱によってますます減少し、現在の基準
温度である３５０℃まで付着力を有している材料はほと
んどない。

また、最近では従来の岩綿糸の耐火被覆材料では施工で
きなかった、常時雨曝しになる部分や完全な屋外の部分
に本願発明者らの先の出願における耐火性組成物を使用
したいとの要望が増加してきている。このような部位に
施工するには今まで以上に下地と密着せねばならず、耐
火性組成物の密着力を向上させねば安心してこのような
部位に施工できない状況がでてきた。

（問題点を解決する方法） 本発明者は上記問題点を解決すべく鋭意研究に勤めたと
ころ、カルボキシル基と水酸基をそれぞれ少なくとも１
つ以上含むせ機酸もしくは有機酸塩を本願発明者らの出
願した先の耐火性組成物にさらに、添加することによっ
て従来の湿式耐火被覆材に比較して数倍の密着力を発現
することを見出した。

すなわち、 水硬性セメント、 ・合成樹脂エマルション粉末、 ・水酸化アルミニウム ・３００℃から１０００　”Ｃの間で分解する炭酸塩物
質、 及び ・連通気胞が５０％以上である軽量骨材、さらに ・カルボキシル基と水酸基をそれぞれ、少なくとも１つ
以上有する有機酸または、有機酸塩を有効成分とし、そ
の配合比率が、 ・水硬性セメント１００重量部に対し、・合成樹脂エマ
ルション粉末が３〜５０重量部、・水酸化アルミニウム
粉末と３００℃〜１０００℃の間で分解する炭酸塩物質
との重量比が１５〜８５：８５〜１５の比率で混合され
た粉体が５０−６００重量部、 ・連通気胞が５０％以上である軽量骨材が２０〜３００
重量部、 ・カルボキシル法と水酸基とをそれぞれ少なくとも１つ
以上有する有機酸もしくは有機酸塩が０．０１〜５０重
量部であり、 これらの成分を含む混合物を加水混練し、乾燥して得ら
れた、鉄に対する付着力の優れた耐火被覆組成物である
。

ここで、本発明において用いられる水硬性セメントは、
ポルトランドセメント、アルミナセメント、石灰混合セ
メント、高炉セメント、ソリ力セメント、フライアッシ
ュセメント、メーソンリーセメント、高硫酸塩スラグセ
メント等の一最に知られているセメントを包含する。こ
れらは、耐火被覆材に強度を付与するものである。

次に、合成樹脂エマルション粉末とは、乳化重合によっ
て得られた合成樹脂エマルションを粒子状態で乾燥して
得られたもの、後乳化して得た合成樹脂エマルションを
粒子状態で乾燥して得られたもの等があり、水に添加す
ると容易に乳化するものである。通常は、ビニル樹脂系
の合成樹脂エマルションがこのような形態に調整され、
アクリル酸エステル、バーサチック酸エステル、スチレ
ン、塩化ビニル、酢酸ビニル等が代表的な物質として例
示でき、就中エチレン−酢酸ビニル系及び酢酸ビニル−
ビニルパーサテート系の樹脂が、水硬性セメントとの良
好な混和性、及び実際の耐火被覆における優れた作業性
の上から、また工業製品として入手しやすいところから
最も好ましい。

用いられる粉末の粒子径は、特に制限されないが、通常
は６０メツシュ全通のものが使用される。

本発明において合成樹脂エマルション粉末は、施工時の
軽量骨材の飛散を防止するとともに、施工作業性を向上
させ、密着性を向上させ、耐火被覆材の比較的低温加熱
下での剥離を防止し、化粧仕上材の仕上がり安定性を長
期間維持する等の種々の利点を付与する。

また、ここに水酸化アルミニウムとは、Ａ１□Ｏ３・ｘ
　ＨｚＯなる化学式でしめされるものを意味し、産出状
況又は製法によって水和度Ｘ　の値が異なる。天然鉱物
としてはベーマイト、ギブサイト、ダイアスボアなどが
あり、また、バイヤー法等によって作られた合成水酸化
アルミニウムも使用される。特にギブサイトなどのよう
に水和度の大きいものが望ましい９粒度はその最大径が
１　ｗ以下であれば特に限定するものではない。通常は
、０．３ｍｍ以下のものが利用される。

３００℃〜１０００　℃の間で分解する炭酸塩物質とは
、石灰石、方解石、大理石等の天然鉱物から得られる重
質炭酸力ルソウム、工業的に合成される軽質炭酸カルシ
ウム、工業的に合成される軽質炭酸カルシウム、マグネ
サイト、菱鉄鋼、菱マンガン鋼、ドロマイト等が具体的
に例示でき、就中、重質炭酸カルシウムが、安価でかつ
入手しやすい利点を持つ、その望ましい粒子径は、１Ｍ
以下であれば特に限定されない。

水酸化アルミニウム粉末と炭酸塩物質との配合比率は、
水酸化アルミニウム粉末と炭酸塩物質との混合物１００
重量部中の比が１５〜８５：８５〜１５である必要があ
り、さらに好ましくは、２０〜８　ＣＪ：　８０〜２０
である。水酸化アルミニウム粉末単独または炭酸塩物質
単独の場合には、軽量かつ薄膜で十分な耐火性能を得る
という本発明の目的を達することはできず、水酸化アル
ミニウム粉末と炭酸塩物質とを上記の特定比率で配合し
た場合にのみ、本発明の目的を達することができる。そ
して、これら水酸化アルミニウム粉末と炭酸塩物質の合
計重量は水硬性セメント１００重量部に対して、５０〜
６００重量部とする必要がある。５０重量部より少ない
場合には、目的の耐火性能を得ることができず、また、
６００重量部より多くした場合には、結合材である水硬
性セメント、及び、合成樹脂エマルションの相対的に占
める割合が小さくなり、強度が低下して、実用に耐え難
いものとなる。

次に、連通気泡が５０％以上である軽量骨材とは、天然
鉱物または合成物の発泡、または膨張により形成される
物質であり、粒充填密度が１．　２ｋｇ／ｆ以下のもの
を指す。また、粒径は特に限定するものではないが、吹
付などに用いる場合を考慮すると、吹付ノズルが詰まら
ない程度、約１゜ｍ以下のものが望ましい、具体的には
、膨張パーライト、膨張頁岩、膨張バーミキュライト、
軽石等の他、シリカゲルを発泡させたものや、粘土を造
粒、発泡させたもの等の内で、特に全気胞中の連通気胞
が５０％以上を占める軽量骨材をいう。

更に望ましくは多くの連通気泡から成り立っていて、且
つ、かさ比重の小さいもの（粒充填密度０．３ｋｇ／ｌ
以下）が好ましく、例えば、真珠岩系の膨張パーライト
や、膨張バーミキュライトがあげられる。又、一方、独
立気泡の軽量骨材であっても、破断や破砕等によって、
見掛は上、連通気胞状のものが５０％以上になったもの
も使用できる。　これら連通気泡が５０％以上である軽
量骨材の組成物中に占める量は、水硬性セメント１００
重量部に対し２０〜３００重量部である。

２０重量部より少ない場合には本発明の目的であるとこ
ろの軽量化を達成できず、また３００重量部を超えると
、被覆材の機械的強度が脆くなり、付着性不良、表面強
度不足等により、剥離、破損が生じて好ましくない。

さらに、本発明の最も重要な目的である付着力の向上の
ために必要な化合物として添加するカルボキシル基と水
酸基をそれぞれ、少なくとも１つ以上有する有機酸また
は、有機酸塩とは、グルコン酸、グルコン酸ナトリウム
、グルコン酸カルシウム、グルコン酸カリウム、グルコ
ン酸アンモニウム、クエン酸、クエン酸ナトリウム、ク
エン酸カルシウム１、クエン酸カリウム、クエン酸アン
モニウム、酒石酸、酒石酸カリウム、酒石酸カルシウム
、酒石酸ナトリウム、酒石酸アンモニウムリンゴ酸、リ
ンゴ酸ナトリウム、リンゴ酸カリウム、リンゴ酸カルシ
ウム、リンゴ酸アンモニウム、タンニン酸、サリチル酸
、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸カルシウム、サリ
チル酸カリウム、サリチル酸アンモニウム、乳酸、乳酸
ナトリウム、乳酸カリウム、乳酸カルシウム、乳酸アン
モニウム、グルコノデルタラクトン等があげられる。

これらの、カルボキシル基と水酸基をそれぞれ、少なく
とも１つ以上有する有機酸または、有機酸塩の組成物中
に占める量は、水硬性セメント１００重量部に対して０
．０１〜５０重量部である。このとき０．０１重量部よ
り少ない場合には本発明の目的であるところの付着力の
向上が表れず、５０重量部以上になると硬化が遅くなり
、初期乾燥時の強度が弱くなる等の悪影響を及ぼす。

本発明においては上記６成分のほかに、必要に応じて増
量材として、耐火粘土、耐火性酸化物、珪砂、石灰等の
粉末や、被覆硬化層の亀裂防止材として、ガラス繊維、
岩綿、バルブ繊維等の繊維状物、粘性洲整剤としてのセ
ルロース系水可溶性樹脂粉末、流動調整剤としての界面
活性剤等、耐火性能を阻害せず、機械的強度や付着性を
低下させない範囲内で、適量配合させることができる。

（作用） 本発明組成物の鉄に対する付着力が優れている理由につ
いてその作用は定かではないが、鉄骨表面の水酸基と有
機酸、更に有機酸とエマルションとの間に何等かの化学
反応がおこり化学的に結合し、この二つの反応によって
従来では考えられな亀 かった付着力が得られたものと考えられる。

（実施例） 以下、本願発明を実施例及び比較例をあげて説明する。

（１）試験体の作成方法 それぞれの配合粉末を計量した後、モルタルミキサーで
空練り混合して均一な混合粉末を調整する。これに吹付
けまたは、鏝塗り作業が可能となるまで水を適当量加え
て、モルタルミキサーで混練して混合ペーストとする。

該ペーストの一部は、かさ密度及び圧縮強度測定のため
ＪＩＳ　Ａ　５２１０に定められた金型（４０ｍｍＸ４
０ａｕ＊Ｘ　１６０ｍ）に入れた後、温度２０℃１湿度
６５％の養生室で２日間養生した後、脱型し、次いで２
６日間同様にして養生し、合計２８日間養生して試験体
とした。

一方、熱間圧延鋼板（３００ｗａ　Ｘ　３００　ｍ　Ｘ
　５ｍ）に、厚さ１０ｆｆｉｓに塗付して前記同様の養
生を行い、付着強さ用試験体（常温用）とした。

また、前記と同様に付着強さ試験体を作成し、ｍ　板裏
面の温度が３５０℃に達するまでガス炉にてＪＩＳ　Ａ
　１３０４　　標準加熱曲線に基づいて被覆材側より加
熱していき、その後常温まで放置したものを付着強さ用
試験体（加熱後用）とした。

（２）かさ密度 試験体のかさ密度は、上記条件で養生したかさ密度試験
体について、外寸法をノギスで測定し、体積（Ｖ）を求
めるとともに、重量（Ｗ）を測定し、かさ密度を下記の
式により求める。

（３）圧縮強度 上記（１）の試験体を４０ｍｍＸ４０＋ｎｍの加圧板と
し、加圧速度は原則として１〜２ｋｇｆ／秒として加圧
する。圧縮強度は、試験体が破壊したときの最大荷重か
ら次の式により求める。

（Ｃ）　　　　　　　　　　１　６ （４）付着強さ 付着については４０ａａＸ４０ｗ角の支具をエポキシ樹
脂で表面に付着させて、荷重速度１５０〜２００　ｋｇ
ｆ１分で引張試験を行い、破断するまでの最大荷重を測
定し、次式から付着強さを求めた。

（Ｆ）　　　　　　　　　１６ 表−１には各実施例において使用した各成分を示す。そ
れらを用いて配合した実施例を、表−２に、比較例を表
−３に示す。

（実施例１） 表−２の組成物から得られた試験体の諸物性を測定した
ところ、かさ密度　０．　７０　ｇ／ｃｔａｆｆ、圧縮
強度　３１　ｋｇｆ／ｃｍ”　、常温での付着強さ３．
０ｋｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ　”　、加熱後の付着強さ　０
　、　８　ｋｇｆ／ｃｍ”　と加熱後も付着力を維持し
剥離が起こらなかった。

（実施例２） 実施例１のグルコン酸ナトリウムをクエン酸にて行った
以外は同様にして諸物性を測定したところ、かさ密度　
０　、　７０ｇ／ａｍ’　、圧縮強度　２３ｋｇｆ／ｃ
＋ｗ’　、常温での付着強さ　３　、　１　ｋｇｆ／ｃ
ｍ２加熱後の付着強さ　０．　６　　ｋｇｆ／ｃｍ”　
と加熱後も付着力を維持し剥離が起こらなかった。

（実施例３） 実施例１のグルコン酸ナトリウムを酒石酸カルシウムに
て行った以外は同様にして諸物性を測定したところ、か
さ密度　０．　７０　　ｇ／ｃｍ”、圧縮強度　３４　
ｋｇｆ７ｃｍ”　、常温での付着強さ　３．０ｋｇｆ／
ｃＣ１加熱後の付着強さ　０　、　８　ｋｇｆ／ｃｍ”
　と加熱後も付着力を維持し剥離が起こらなかった。

（実施例４） 実施例１のグルコン酸ナトリウムをタンニン酸にて行っ
た以外は同様にして諸物性を測定したところ、かさ密度
０．　７０　ｇ／ｃｍ３、圧縮強度　３５ｋｇｆ／ｃｍ
”　、常温での付着強さ　２．　７　　ｋｇｆ／ｃｍｚ
、加熱後の付着強さ　０．　７　　ｋｇｆ／ｃｍ”　と
加熱後も付着力を維持し剥離が起こらなかった。

（比較例１） 実施例１のグルコン酸ナトリウムを除いた以外は同様に
して諸物性を測定したところ、かさ密度０、　７１　　
ｇ／ｃｍ’、圧縮強度　３４　ｋｇｆ／ｃｍ”　、常温
での付着強さ　２　、　２　ｋｇｆ／ｃＩＩ＋”であり
加熱後の付着強さは、剥離のため測定不可能であった。

（比較例２） 表−３に示した湿式ロックウール耐火被覆材の一般的な
配合にて諸物性を測定したところ、かさ密度　０　、　
５３　　ｇ／ｃｍｆｆ、圧縮強度　４ｋｇｆ／ｃｍ”常
温での付着強さは微小のため測定できず加熱後の付着強
さは、剥離のため測定不可能であった。

（比較例３） 実施例１のグルコン酸ナトリウムをモリブデン酸ナトリ
ウムにて行った以外は同様にして諸物性を測定したとこ
ろ、かさ密度　０．　７１　　ｇ７ｃｍ”、圧縮強度　
３２　　ｋｇｆ／ｃｍ”　、常温での付着強さ２　、　
０　ｋｇｆ／ｃｍ”であり加熱後の付着強さは、剥離の
ため測定不可能であった。

（比較例４） 実施例１のグルコン酸ナトリウムを本願発明の含存量よ
り少ない０．００５重量部にして行った以外は同様にし
て諸物性を測定したところ、かさ密度　０．７０　ｇ／
ｃｍ！、圧縮強度　３３　ｋｇｆ／’ｃｍ２常温での付
着強さ　２　、　２　ｋｇｆ／ｃｍ”であり加熱後の付
着強さは、剥離のため測定不可能であった。

（比較例５） 実施例１のグルコン酸ナトリウムをヒドロキシル基をも
たないコハク酸ナトリウムにして行った以外は同様にし
て諸物性を測定したところ、かさ密度　０．　７１　　
ｇ／ｃｍ３、圧縮強度　３１　ｋｇｆ／ｃｍ’常温での
付着強さ　２　、　１　ｋｇｆ／ｃｍ２であり加熱後の
付着強さは、剥離のため測定不可能であった。

（以下余白） 表−１ 表−２ （効果） 第１回に常温付着強さと加熱後の付着強さの比較を示し
た。これより分かるように本発明組成物は３５０“Ｃ加
熱後においても鉄部に対して剥離しない程度の付着力を
有する。本発明によって、より過酷な条件下においても
使用に耐え得るようになるばかりでなく、施工後におい
ての剥離、脱落、破損等が少なくなり、機械的な衝撃が
加わった場合でも、従来の耐火被覆材では剥がれてしま
っていたものが、より剥がれ難くなった。そして、火災
発生時においても、従来の耐火被覆材では加熱下もしく
は加熱後に剥がれ易かったものが、９．１１かれ難くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は常温付着強さと加熱後付着強さの比較について
示している。 （以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水硬性セメント、 ・合成樹脂エマルション粉末、 ・水酸化アルミニウム ・３００℃から１０００℃の間で分解する炭酸塩物質、 及び ・連通気胞が５０％以上である軽量骨材、 さらに ・カルボキシル基と水酸基をそれぞれ、すくなくとも１
   つ以上有する有機酸または、有機酸塩を有効成分とし、
   その配合比率が、 ・水硬性セメント１００重量部に対し、 ・エマルション粉末が３〜５０重量部、 ・水酸化アルミニウム粉末と３００℃〜１０００℃の間
   で分解する炭酸塩物質との重量比が１５〜８５：８５〜
   １５の比率で混合された粉体が５０〜６００重量部、 ・連通気胞が５０％以上である軽量骨材が２０〜３００
   重量部、 ・カルボキシル基と水酸基とをそれぞれ少なくとも１つ
   以上有する有機酸もしくは有機酸塩が０．０１〜５０重
   量部であり、 これらの成分を含む混合物を加水混練し、乾燥して得ら
   れた鉄に対する付着力の優れた組成物。