(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
適用場所でドライブレンド組成物と水が混合されて、スプレーノズルを通して噴霧可能で且つポンプ輸送可能なスラリを形成し、それからスプレーノズルにおいて促進剤溶液がスラリ中に注入されて防火性組成物の硬化を促進する、
噴霧可能防火性組成物の多層皮膜をスチール基材に適用するためのドライブレンド組成物であって、以下を含んで成る：
５０−９０％の量のポルトランドセメント；
４−３０％の量のスタッコ；
１％以下の量のスタッコ遅延剤；
５％以下の量の細断発砲ポリスチレン；
２−８％の量のクレー；
８％以下の量のセルロース骨材；
０．２−２．０％の量の空気共留剤；
０−４％の量のガラス繊維；
０−１％の量のメチルセルロース；
（パーセンテージは全てドライブレンド組成物の重量に基づく）
上記ドライブレンド組成物。
【請求項２】
請求項１記載のドライブレンド組成物に水を加えてポンプ輸送可能なスラリを形成し、スプレーノズルを通してスラリをポンプ輸送し、スプレーノズルにおいてスラリ中に促進剤溶液を加え、そして金属基材上に上記スラリの被覆を噴霧して防火性組成物の被覆をもたらすことを含んで成る、スチール基材に噴霧可能防火性組成物の多層皮膜を適用する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は噴霧可能防火性組成物に関する。
【０００２】
【発明の背景】
その上に耐熱性皮膜を与えるために金属構造部材に水硬セメント性スラリを噴霧適用することは周知である。Ｕ．Ｓ．特許第３，７１９，５１３号及び第３，８３９，０５９号は、石膏結合剤の他に例えばひる石などの軽量無機骨材、例えばセルロースなどの繊維物質及び空気連行剤（ａｉｒ  ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を含む石膏−ベース組成物を開示している。そのようなスラリは一般に粉砕された状態で調製され、適用地点までポンプで運搬され、そこで基質に噴霧適用される。適用地点は２０又は３０階を越えることも多く、高層建築物も含まれる。従ってスラリのポンプ輸送性がその配合及び調製における重要な基準である。従ってスラリは、それを容易に及び非常な高さまでポンプ輸送することができるようにする大量の水を保持できなければならず、なおかつ成分の凝離又は沈降を防ぎ、適した収率又は与えられた厚さにおける基質の被覆を可能にするのに十分な稠度を維持していなければならない。皮膜混合物はスラリの状態及び乾燥状態の両方で基質に付着しなければならない。又混合物は、乾燥皮膜の絶縁的価値を重大に妨げる亀裂の形成を起こし得る過度の膨張又は収縮を伴わずに硬化しなければならない。
【０００３】
その開示をここに参照として挿入するＵ．Ｓ．特許第４，７５１，０２４号は、防火性組成物中の軽量骨材として細断ポリスチレンを含む噴霧可能セメント性組成物につき述べている。セメント性結合剤は石膏が好ましいが、代わりにポルトランドセメントであることもできる。セメントは石膏より強い傾向があるので、交通量の多い地域を含む用途で実際にポルトランドセルントが結合剤として典型的に用いられる。
【０００４】
しかしポルトランドセメント−ベース防火性組成物に伴うひとつの問題は、水和過程が比較的遅いことから見て水がポルトランドセメント混合物中で凝離する傾向があるので、石膏−ベース組成物と比較してそのハンガビリィー（ｈａｎｇａｂｉｌｉｔｙ）（１回で適用することができる材料の厚さ）が比較的悪いことである。さらにポルトランドセメントが硬化するのに比較的長い時間を要することから考えると、与えられた基質上に噴霧適用できるのは、１日にわずか１回である。その噴霧適用の厚さが不十分な場合、１回目の適用が硬化しないと２回目の適用は行えない。２回目の適用が早すぎると、剥離して落ちる結果となる。典型的８時間労働の１日で多数回の適用が行えないと、必然的に人件費が増加し、同様に仕事の完了までの時間が延長される。
【０００５】
Ｕ．Ｓ．特許第４，９０４，５０３号及び４，９３４，５９６号（その開示をここに参照として挿入する）に示されているようにスプレーノズルの極めて近辺などで明礬を用いて容易に促進することができる石膏−ベース組成物と異なり、明礬は、１日で多数回を許すのに十分な時間にポルトランドセメントを促進しない。さらに、熱間圧延スチール基質に重大な腐食を起こすアルミン酸ナトリウムの腐食性を考えると、アルミン酸ナトリウムは促進剤として用いるべきではない。
【０００６】
従って防火性工業は長い間、１日に多数回の適用でスチールなどの基質に適用でき、そのような多数回の適用にもかかわらずハンガビリティーの向上を示すポルトランドセメント−ベース噴霧可能防火性材料を探索してきた。
【０００７】
【発明の概略】
先行技術の問題は、前記の長い硬化時間を取り除き、ポルトランドセメント−ベース組成物のハンガビリティーを向上させる噴霧可能防火性材料を提供する本発明により克服された。一般に本発明の噴霧可能防火性組成物はポルトランドセメント−ベース材料を含み、それは従来の櫂型撹拌機で水と混合され、種々の装置を介してポンプ輸送される。材料はスチールビーム又は柱に噴霧適用される。製品は、ボルトランドセメント、スタツコ（ここでは硫酸カルシウム半−水和物と定義する）、及び他の添加剤、例えば細断発泡ポリスチレン、澱粉、接着剤及びセメント強化剤などの混合物をドライブレンドすることにより製造する。水を添加すると、乾燥組成物はポンプ輸送可能で噴霧可能なスラリを形成する。促進剤を加えるのが好ましく、それは注入点の極めて近辺が最も好ましい。【０００８】
本発明の発明者は、ポルトランドセメント−ベース防火性組成物の硬化を促進すると多数回適用及びハンガビリティーの向上が可能になることを見いだした。その硬化促進は組成物の約０−約１．０重量％、好ましくは約０−０．６％の量のスタッコを添加することにより起こすことができ、それは遅延剤、好ましくは蛋白質性強化遅延剤（Ｕ．Ｓ．Ｇｙｐｓｕｍから商業的に入手可能）などを用いてポンプ輸送及び噴霧ができるように十分遅延させることができる。遅延剤の量は、用いられる特定のセメント及びスタッコに依存して変えることができる。硬化の促進はポルトランドセメント／スタッコ  マトリックスの初期の剛化が早いことにより証明される。好ましくはＵ．Ｓ．特許第４，９０４，５０３号又はＵ．Ｓ．特許第４，９３４，５９６号に開示されている方法及び装置の場合のような注入点の極めて近辺における硫酸アルミニウムの添加は、硬化過程の速度を増す。このより速い硬化は、数時間で噴霧する材料の２回目の適用を可能にするのに十分である。特にポルトランドセメント／スタッコ組成物を明礬と共に注入する場合、スタッコが硬化し、それがポルトランドセメントマトリックスの剛化を起こし、組成物の凝集強さの向上を速める。又、スタッコの硬化は基質への機械的付着を速める。この付着は十分強く、剥離して落ちることなく２回目の適用を可能にする。注入点近辺における明礬の注入は、特定の点で材料が速く硬化することを可能にする（すなわち組成物が混合されるホッパーではなく基質上で）。本防火性組成物は、細断発泡ポリスチレンを骨材として含むのが好ましい。本組成物のハンガビリティーはその一部を、組成物中の非−細断発泡ポリスチレンの量を最少にすることに依存する。発泡ポリスチレンの“細断度（Ｓｈｒｅｄｄｅｄｎｅｓｓ）”は、Ｕ．Ｓ．特許第４，９８９，４６４号（その開示をここに参照として挿入する）に記載の方法に従って決定される、標準＃１２シーブ（０．０６６１インチの孔を有する）上に保持される粒子の量、及び標準＃３０シーブを通過し、＃３２５シーブ上に保持される粒子の量により表される特定の粒径分布に合わせるのが好ましい。＃１２シーブ上に保持される重量％で表した粒子の適した量は約０−約２０％であり、約０−約１０％が好ましい。＃３０シーブ（０．０２３４インチの孔を有する）を通過し、＃３２５シーブ（０．００１７０インチの孔を有する）上に保持される粒子の適した量は約４０重量％以下、好ましくは約３０％以下である。
【０００９】
本防火性組成物は典型的に乾燥混合物として建築現場に輸送され、適した量の水の添加によりスラリに形成されるので、調製及び適用過程は何時間にも及び、従って許容し得る現地可使時間を与えるために混合物の硬化時間は一般に非常に遅延されている。撹拌機中のこの遅延は、噴霧適用した時に望まれる速い硬化時間と矛盾し、従って遅延と促進の微妙な均衡を得るのは困難である。明らかに混合物がホッパー中で実質的に剛化すれば、それはポンプ輸送性でなくなり、従って目的とする用途に有用でなくなる。スタッコに遅延剤を添加することにより、遅延された材料は撹拌機中では速く剛化せず、遅延剤はノズルにおける速い剛化に有意な影響を与えない。これらの理由で、遅延剤の添加が好ましい。
【００１０】
本出願の主題であるスラリ又は基質に悪影響を及ぼすことなくスラリの遅延を満足に相殺することができるいずれの硬化促進剤も用いることができる。促進剤は、噴霧適用の１．５時間以内にスラリを十分に硬化させ、剥離して落ちることなく２回目の噴霧適用ができるようにするのに十分な量で用いるのが好ましい。特定の必要量は促進剤の種類、ならびに防火性組成物の種々の他の成分の性質に依存する。有用な促進剤の例には硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、硝酸第２鉄、硫酸カリウム、硫酸、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム及び酢酸が含まれ、明礬が特に好ましい。
【００１１】
本発明はポルトランドセメントのタイプ１−５に適用できるが、タイプ１が特に好ましい。乾燥混合物の嵩密度は１０−１８ｐｃｆの範囲であり、１２−１５ｐｃｆの範囲が好ましく、製品の最終嵩密度は１５−３０ｐｃｆの範囲であり、２２−２６ｐｃｆの範囲が好ましい。乾燥材料は水と１．３：１から１．６：１（水：固体）の比率で混合する。適した製品は、以下の混合物をドライブレンドすることにより本発明に従って製造することができる：
ポルトランドセメント                ５０−９０％
スタッコ                            ４−３０％
遅延剤                              ０−１％
細断ポリスチレン                    ０−５％、好ましくは２−３％
クレー                              ２−８％
セルロース（骨材）                  ０−８％
空気共留剤                          ０．２−２％
ガラス繊維                          ０−４％
メチルセルロース                    ０−１％
好ましい製品は以下の範囲の成分を含む：
ポルトランドセメント                ６７−７４％
スタッコ                            １２−１８％
遅延剤                              ０−０．６％
細断ポリスチレン                    ２．５−３％
クレー（増粘剤）                    ２−６％
セルロース                          ２−６％
空気共留剤                          ０．２−０．５％
ガラス繊維                          １．５−３％
メチルセルロース                    ０．２−０．５％
殺生物剤（Ａｎｇｕｓ                ０．０２％、又は細菌の不利な
Ｃｈｅｍｉｃａｌにより販売        発生を妨げるのに十分な量
されているＡｍｉｃａｌ／ｗｐ）
硫酸アルミニウム硬化促進剤は３７％溶液で用い、スプレーノズルにて最高３％の量でスラリに注入するのが好ましい。
【００１２】
他の任意の成分、例えば収縮を制御するためのガラス繊維、メチルセルロース又は当該技術における熟練者に既知の他の適した増粘剤、ナトリウムラウリルサルフェートなどの空気共留剤、及び細菌の発生を阻害する殺生物剤を加えることができる。
【００１３】
本発明の防火性組成物を用いる場合、２回目の適用は１回目の適用の約１−２時間以内、好ましくは約１．５時間以内に噴霧適用することができ、剥離して落ちることはない。ハンガビリティーの向上も得られた。１回の適用は典型的に約３／４−１インチの厚さまで噴霧適用することができ、実際に１．５インチのような厚さまで噴霧適用されたが、従来のポルトランドセメント組成物は典型的にわずか１／３−５／８インチの厚さまでしか適用できなかった。
【００１４】
【実施例】
実施例１
以下の組成物を調製した：
【００１５】
【表１】
0003595561.tif 000002
上記の各バッチのセメントはタイプ１ポルトランドセメントであった。各バッチを、Ｕ．Ｓ．特許第４，９０４，５０３号の記載に従い２．６％の明礬を加えてスチール構造部材に噴霧適用した。１２％及び１６％のバッチは１−１．５時間以内に、２回目の適用が可能なように十分硬化した。１２％及び１６％の１回目の適用の厚さは３／４”−７／８”であり、２回目の適用後の合計の厚さの平均は最高１．５−２”であった。標準試料の場合、１回目の適用は最高５／８インチの皮膜の量であった。２回目の適用（合計の皮膜の厚さが１．５インチの量）を１．５時間後に試みたが、剥離して落ちた。特に２回目の適用により、２回目に適用したものばかりでなく１回目の適用からの皮膜もいくらか剥離して落ちた。これは１回目の適用の皮膜が１．５時間以内に基質に十分付着していなかったことを示す。
【００１６】
ビカーデータは材料の流動性及び剛性の尺度である。剛性は一般に製品のハング（ｈａｎｇ）がどの位優れているかを示す。ビカーの読みが低い程、製品は剛性である。ビカー数が約１０ｍｍ以下であることが好ましく、読みが約８か又はそれ以下であることが最も好ましい。実施例１の組成物番号４のビカーの読みは優れているようであるが、実際にはこの組成物は２４％のスタッコを含み、ホッパー中で剛すぎる、すなわち作業性が悪いことがわかった。そのような組成物を商業的に価値のあるものにするためには、水を追加することにより使用できる組成物の最終的ビカー数を上げることが必要である。