(57)【要約】【課題】  高温にさらされても、大きな貫通穴ができず、長時間断熱性能が維持される珪酸ナトリウム溶液を用いた難燃コーティング材料を提供すること。【解決手段】  ＳｉＯ２：Ｎａ２Ｏのモル比が２：１以上３：１以下である珪酸ナトリウム、溶液の２ｍａｓｓ％以上１２ｍａｓｓ％以下の量の糖類を含む溶液であって、前記溶液の１０ｍａｓｓ％以上５０ｍａｓｓ％以下の水を含むことを特徴する。 【選択図】図１
2018100318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２：Ｎａ２Ｏのモル比が２：１以上３：１以下である珪酸ナトリウム、溶液の２ｍａｓｓ％以上１２ｍａｓｓ％以下の量の糖類を含む溶液であって、前記溶液は１０ｍａｓｓ％から５０ｍａｓｓ％の水を含むことを特徴する難燃コーティング材料。
【請求項２】
前記糖類は、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類、多糖類からなる群から選択される一つ又は複数の組成物からなる請求項１に記載の難燃コーティング材料。
【請求項３】
前記糖類は、ケトトリオース、アルドトリオース、ケトテトロース、アルドテトロース、リブロース、キシルロース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、デオキシリボース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、フコース、フクロース、ラムノース、セドヘプツロース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ツラノース、セロビオース、ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース、アカルボース、スタキオース、グリコーゲン、デンプン、セルロース、デキストリン、グルカン、フルクタンからなる群から選択される一つ又は複数の組成物からなる請求項１に記載の難燃コーティング材料。
【請求項４】
木材を含んでなる被覆対象材に耐アルカリ性かつ耐水性の下塗層を塗布する工程と、
当該下塗層の上に、請求項１乃至３の何れか１項に記載の難燃コーティング材料を塗布する工程と、
当該難燃コーティング材料を乾燥させてこれを硬化させる工程と、
当該難燃コーティング材料の上に耐アルカリ性かつ耐水性の上塗層を塗布する工程と、
難燃コーティング材料の使用方法。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の難燃コーティング材料を塗布層に含む難燃材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の内装および外装用に適した発泡性難燃材料に関するものであり、特に木質系建築物の難燃化に効果がある長時間断熱性能が維持される珪酸ナトリウム溶液を用いた難燃コーティング材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、我が国では、一戸建て住宅の分野で木造在来工法による住宅建設が堅調である（例えば、非特許文献１参照）。東日本大震災でも、いわゆる新耐震基準（１９８１年６月以降の耐震基準）では、倒壊率が非常に低くなっており、その改訂理念である『数十年に一度程度発生する震度５程度の地震に対して構造躯体に損傷を生じず、数百年に一度程度発生する震度６強〜７程度の地震に対しては倒壊・崩壊しない程度』が確認されている。木造戸建て住宅の耐震性は１９８１年と２０００年の建築基準法の改正時に耐震基準が大幅に改定されている。１９８１年の改訂は宮城県沖地震の教訓を反映したものであり、２０００年の改訂は１９９５年の阪神淡路大震災の教訓を反映したものである。
【０００３】
また、１９８７年に建築基準法が改正・施行されてからは、準防火地域において木造３階建ても建築可能となった。同法改正前は、主要都市の市街地は殆どが準防火または防火地域のため、木造３階建ては郊外の防火無指定地域においてのみ適法であったが、現在では都市部で木造３階建て建造物は年間３万戸程度の新築着工件数となっている。
このような市場動向にともない、木造建築物の防火対策が大きな課題となっている。たとえば、木材等の可燃性の材料を用いた住宅建具を開発する動きも盛んになってきている。
【０００４】
そこで、特許文献１では、木材等の表面に塗装する形式の難燃材料として、有機系難燃材料と無機系難燃材料を用いたものを、従来例として開示している。そして、上記有機系難燃材料としては、アルキルシリケート樹脂、アクリル系エマルション、メラミン樹脂、シリコン樹脂等の皮膜成分に、炭酸水素ナトリウム等の発泡成分と、水酸化アルミニウム、燐酸アンモニウム、有機ハロゲン化物等の難燃成分、およびタルク、スノーテックス等の無機質充填成分等の各機能性成分を混合して成るものが知られている。
これらの有機系難燃材料は、難燃性能を付与するために皮膜成分に水溶性ポリマーを用いる事が多いため、耐水性が劣る。一方、皮膜成分に非水溶性ポリマーを用いるなどして充分な耐水性を付与したものは、難燃性能が充分ではないという二律背反をなし、耐水性と難燃性能の両立が難しいという課題がある。そこで、耐水性と難燃性能の両立のためには、多層膜構造として機能を補う必要がある。
【０００５】
そこで、特許文献１では、紫外線硬化後の紫外線硬化型材料を含む発泡性難燃材料が、耐水性、耐アルカリ性の下塗層と上塗層の間に中塗層として存在する構造を提案している。このような構造によると、発泡材料は外気の水分と接触することがないため、特に発泡材料として耐湿性に劣る水ガラス（珪酸ナトリウム）や発泡性水系ポリマーを用いる場合でも、発泡材料の水溶解性を皆無とすることができる。そこで、発泡性難燃材料を用いた中塗層の耐久性が向上するという効果が得られる。
【０００６】
ところで、珪酸ナトリウム溶液は、各種工業製品に使用されているが、一つの用途として難燃剤が知られている。すなわち、珪酸ナトリウム溶液が急激に熱せられると発泡し、見かけ体積が大きくなり、水蒸気などを含んだ発泡体を形成しそれが断熱材として働くものである。このような珪酸ナトリウム溶液を用いた難燃性部材として、次のものが知られている。
まず、特許文献２では、耐火性板ガラスの製造の為に、ＳｉＯ２：Ｎａ２Ｏの重量比が３．０：１より小さいケイ酸ナトリウム水ガラスおよび溶液の少なくとも８ｍａｓｓ％の量のポリオール化合物を含む溶液であって、前記溶液は３０〜７０ｍａｓｓ％の水を含む溶液が提案されている。
また、特許文献３では、複層ガラス状構造体の空間内に、特定した（メタ）アクリルアミド誘導体の重合体、微粒子状金属酸化物および水性媒体等を含む水性ゲル組成物を充填し透明な防火ガラスを、特異なサイクルで凍結又は／及び加温処理を行ったスモーク状防火ガラスが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１０５８２７号公報
【特許文献２】特表２００３−５２８０２０号公報
【特許文献３】特開平６−１５７０８０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】（独）住宅金融支援機構  調査部、“、［online］最近の住宅着工動向等について”、［平成２８年１２月１６日検索］、インターネット〈URL:www.rinya.maff.go.jp/j/riyou/jyukyuu/pdf/2016062002.pdf〉、
【非特許文献２】Polymers for Advanced Technologies、Volume 22, Issue 7July 2011 Pages 1115-1122
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、珪酸ナトリウム溶液を用いた難燃性部材では、その発泡体での泡の分布が不均一であり、高温で軟化し、熱により膜が破れ、断熱性能が急速に低下するという課題がある。
また、特許文献２、３は耐火ガラスに関するもので、木材等の表面に塗装する形式の難燃材料としては、そのまま利用することは出来ないという課題があった。さらに、特許文献１は木材等の表面に塗装する形式の難燃材料であるものの、紫外線硬化型材料を含む発泡性難燃材料であるため、組成物の配合が複雑で高価になるという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決したもので、高温にさらされても、大きな貫通穴ができず、長時間断熱性能が維持される珪酸ナトリウム溶液を用いた難燃コーティング材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する本発明の難燃コーティング材料は、ＳｉＯ２：Ｎａ２Ｏのモル比が２：１以上３：１以下である珪酸ナトリウム、溶液の２ｍａｓｓ％以上１２ｍａｓｓ％以下の量の糖類を含む溶液であって、前記溶液の１０ｍａｓｓ％以上５０ｍａｓｓ％以下の水を含むことを特徴する。
【００１２】
糖類の添加量は、溶液の２ｍａｓｓ％以上とすると、高温にさらされても、大きな貫通穴ができず、長時間断熱性能が維持される効果が得られる。溶液の１２ｍａｓｓ％を超えると、粘性が高くなり過ぎて、溶液の被被覆材料に対する塗布作業が負担になる。
珪酸ナトリウム中の水分量は、５０ｍａｓｓ％を超えることは初期状態では稀であると共に、発泡材料の含有率が少なくなって必要な断熱作用が得られない。１０ｍａｓｓ％に満たないと、過度に乾燥させて硬度が増した状態であり、溶液の被被覆材料に対する塗布作業が負担になる。
【００１３】
上記本発明の難燃コーティング材料において、前記糖類には、デキストリン水和物、でんぷんに加えて、単糖類、二糖類、三糖類、四糖類、多糖類でもよい。
前記糖類は、好ましくは、ケトトリオース、アルドトリオース、ケトテトロース、アルドテトロース、リブロース、キシルロース、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース、デオキシリボース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、アロース、アルトロース、グルコース、マンノース、グロース、イドース、ガラクトース、タロース、フコース、フクロース、ラムノース、セドヘプツロース、スクロース、ラクトース、マルトース、トレハロース、ツラノース、セロビオース、ラフィノース、メレジトース、マルトトリオース、アカルボース、スタキオース、グリコーゲン、デンプン、セルロース、デキストリン、グルカン、フルクタン、ベータシクロデキストリン（β−ＣＤ）からなる群から選択される一つ又は複数の組成物からなるとよい。
【００１４】
本発明の難燃性コーティング材料の使用方法は、木材を含んでなる被覆対象材に耐アルカリ性かつ耐水性の下塗層を塗布する工程と、当該下塗層の上に、請求項１乃至３の何れか１項に記載の難燃コーティング材料を塗布する工程と、当該難燃コーティング材料を乾燥させてこれを硬化させる工程と、当該難燃コーティング材料の上に耐アルカリ性かつ耐水性の上塗層を塗布する工程と、を備える。
本発明の難燃材は、上記の難燃コーティング材料の何れか一つ又は複数の組成物を塗布層に含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の難燃コーティング材料によれば、珪酸ナトリウム溶液にβ−ＣＤなどの糖類を添加することで、珪酸ナトリウム溶液の発泡構造が、均一で比較的微細な泡構造となり、高温にさらされても、大きな貫通穴ができず、長時間断熱性能が維持される。糖類は有機化合物であるため可燃性であるが、水ガラスの発泡作用により糖類が発火や着火するには時間を要する為、下地材が一定範囲の発火や着火するには時間を要する性質を有していれば難燃材料の規格は充足する。
【００１６】
本発明の難燃性コーティング材料の使用方法によれば、下地材として木材を含んでなる被覆対象材を用いても、難燃材料の規格を充足することが可能な難燃材を結果物として製造できる。
本発明の難燃材によれば、本発明の難燃コーティング材料を塗布層に含む成層構造とすることで、下地材として木材を含んでなる被覆対象材を用いても、難燃材料の規格を充足することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例を説明する、β−ＣＤ添加珪酸ナトリウム溶液コーティング試料のコーンカロリー試験の結果の説明図である。
【図２】本発明の一実施例を説明する、珪酸ナトリウム溶液コーティングのコーンカロリー試験時の発泡状態を説明する図面代用写真である。
【図３】本発明の一実施例を説明する、珪酸ナトリウム溶液にβ−ＣＤを添加したコーティングのコーンカロリー試験時の発泡状態を説明する図面代用写真である。
【図４】珪酸ナトリウム溶液コーティングの５００℃での発泡形態を示す図面代用写真である。
【図５】β−ＣＤ添加での珪酸ナトリウム溶液コーティングの５００℃での発泡形態を示す図面代用写真である。
【図６】各種糖類を添加した珪酸ナトリウム溶液コーティングの７００℃加熱による表面状態を示す図面代用写真である。
【図７】各種糖類を添加した珪酸ナトリウム溶液コーティングの７００℃加熱による表面状態を示す図面代用写真である。
【図８】各種糖類を添加した珪酸ナトリウム溶液コーティングの７００℃加熱による表面状態を示す図面代用写真である。
【図９】本発明のβ−ＣＤの添加量を変化させた時のコーティングの発泡状態変化を説明する図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本明細書で用いる用語の定義を行う。
難燃材料とは、建築物の材料のうち、建築基準法施行令第１条第六号で定める技術的基準に適合する不燃性を持つ材料を指す。一般には難燃合板、難燃繊維板、難燃プラスチック板などの材料が難燃材料に含まれる。
不燃性能に関して建築基準法施行令で定める技術的水準に適合する建築材料には、不燃材料、準不燃材料、難燃材料の３ランクがあり、難燃材料はその最下位である。通常の火災による火熱が加えられた場合に、加熱開始後５分間は、燃焼しないことが必要である。
【００１９】
準不燃材料とは、建築物の材料のうち、建築基準法施行令第１条第五号で定める技術的基準に適合する不燃性を持つ材料を指す。一般には木毛セメント板、石膏ボード、セルロースファイバーなどの材料が準不燃材料に含まれる。通常の火災による火熱が加えられた場合に、加熱開始後１０分間は、燃焼しないことが必要である。
不燃材料とは、建築物の材料のうち、建築基準法施行令第１０８条の二で定める技術的基準に適合する不燃性を持つ材料を指す。一般には石、鉄鋼、コンクリートなどの材料が不燃材料に含まれる。準耐火構造や防火構造にする場合には、一定の部位に不燃材料を使う必要がある。通常の火災による火熱が加えられた場合に、加熱開始後２０分間は、燃焼しないことが必要である。
【００２０】
本発明の難燃材料は、エマルション状態を形成させるために、通常配合される有機溶剤、乳化剤などを含有していても良い。上記有機溶剤としては、沸点がおよそ３０℃から１６０℃の有機溶剤、例えば酢酸エチル、酢酸ブチルのごとき低級アルキルアセテート、プロピオン酸エチル、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルセロソルブアセテート、β─エトキシエチルアセテート、トルエン、キシレン等がある。また、これらの有機溶剤を混合して用いても良い。
【００２１】
上記乳化剤としては、例えばサポニン（ステロイド系）、アルキレンオキサイド誘導体、（例えばポリエチレングリコール、ポリエチレン／ポリプロピレングリコール縮合物、ポリエチレングリコールアルキルまたはアルキルアリールエーテル、ポリエチレングリコールエステル類、ポリエチレングリコールソルビタンエステル類、ポリアルキレングリコールアルキルアミンまたはアミド類、シリコーンのポリエチレンオキサイド付加物類）、グリシドール誘導体（例えば、アルケニルコハク酸ポリグリセリド、アルキルフェノールポリグリセリド）、多価アルコールの脂肪酸エステル類、糖のアルキルエステル類、同じくウレタン類またはエーテル類等の非イオン性界面活性剤がある。
【００２２】
また、トリテルベノイド系サポニン、アルキルカルボン酸塩、アルキルスルフォン酸塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、アルキル硫酸エステル類、アルキル燐酸エステル類、Ｎ─アシル─Ｎ─アルキルタウリン類、スルホコハク酸エステル類、スルホアルキルポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル類等のような、カルボキシ基、スルホ基、ホスホ基（リン酸基）、硫酸エステル基、燐酸エステル基などの酸性基を含むアニオン界面活性剤がある。
また、アミノ酸類、アミノアルキルスルフォン酸類、アミノアルキル硫酸または燐酸エステル類、アルキルベタイン類、アミンイミド類、アミンオキシド類等の両性界面活性剤がある。
また、アルキルアミン塩類、脂肪族あるいは芳香族第４級アンモニウム塩類、ピリジニウム、イミダゾリウム等の複素環第４級アンモニウム塩類、及び脂肪族または複素環を含むホスホニウムまたはスルホニウム塩類等のカチオン系界面活性剤がある。
【００２３】
更に、本発明の難燃材料に水ガラスを使用した場合、該水ガラスは塗料としても使用されるので、塗料に通常配合される顔料や染料の他、水ガラス系塗料に配合されるアセチレングリコール、超微粒子シリカなどを含有していても良い。また、タルク、炭酸カルシウム、スノーテック等のいわゆる体質顔料からなる充填剤、粘度調整剤、有機ベントナイト等の沈降防止剤、シリコンなどからなる色分かれ防止剤、湿潤剤、レベリング剤、消泡剤、スリップ剤、帯電防止剤、造膜助剤、凍結安定剤、可塑剤、防腐剤などを含有していても良い。上記粘度調整剤としては、例えばメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ヒドロキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、セルロースアセテート、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルピロリドン、グァーガムなどがある。
【００２４】
更にまた、本発明の難燃材料は、木造建築物の内装や外装に適用可能な難燃材料であるので、難燃材料に通常用いられる発泡剤、難燃剤、軽量骨材、不燃性繊維を含有しても良い。上記発泡剤としては、例えば炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素塩、アゾジカルボンアミド、ベンゼンスルホン酸ジフェニルヒドラジン等がある。また、難燃剤としては、水酸化アルミニウム、燐酸アルミニウム、有機ハロゲン化物などの難燃剤がある。また、軽量骨材としては、発泡クレー、軽石、パーライト、シラスバルーン、ヒル石等がある。また、不燃性繊維としては、カーボンファイバー、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボンシート、カーボンマット等の炭素繊維、ロックウール、ガラス繊維、アラミド繊維などがある。
【００２５】
本発明の難燃コーティング材料の製造は、塗料の製造と同様な方法で行う事ができ、プロペラ型、櫂型などの攪拌機、ディゾルバーなどの高速攪拌型分散機、サンドミル、ボールミルなどの媒体分散機、ニーダー、３本ロールミルなどの捏和機などを使用し、各種配合材料を順次添加して混合分散する事により達成できる。即ち、例えば、水ガラス、発泡性ポリマー等の未発泡状態の発泡材料を攪拌機で攪拌しながら、必要に応じ前記各種添加剤を添加した後、糖類を添加する。なお、予め糖類中にも必要に応じ前記各種添加剤を添加しておいても良い。この攪拌を高速攪拌型分散機で行っても良い。また、攪拌後に適当な分散機を用いて更に分散を続けても良い。
【００２６】
また、添加時間にも制約はなく、必要に応じて発泡材料中に、上記糖類を瞬時に、あるいは時間をかけてゆっくりと添加しても良い。更にまた、攪拌前にあるいは攪拌中に乳化剤等の前記各種添加剤を適宜添加することができる。なお、２種以上の発泡材料と２種以上の糖類を混合使用すること、発泡材料と糖類と乳化剤等の各種添加剤を適宜分割して添加しあるいは事前に混合して、添加攪拌することを妨げるものではない。
【００２７】
本発明の難燃コーティング材料を用いた施工構造としては、木材等の下地材に耐アルカリ性かつ耐水性の下塗層を塗布し、その上に難燃コーティング材料を塗布し、次いで該難燃コーティング材料を乾燥させてこれを硬化させ、更にその上に耐アルカリ性、かつ耐水性の上塗層を塗布する難燃コーティング材料の施工構造である。
【００２８】
上記下塗層および上塗層に用いる耐アルカリ性・耐水性の樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、アミノ系樹脂、フエノール系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂がある。これら樹脂の硬化方法は、常温硬化、加熱硬化、紫外線硬化、電子線硬化のいずれでも良い。そして、紫外線硬化或いは電子線硬化の場合には樹脂はポリマーでなく、モノマーあるいはオリゴマーであっても良い。また、施工方法としては、下塗層、難燃コーティング材料層（中塗層）、上塗層のいずれも、ローラー塗り、コテ塗り、刷毛塗り、スプレー塗り、カーテンコーター、ロールコーター、バキュームコーターなどの塗装装置を用いて塗布する。
【００２９】
上記塗膜の硬化方法は、中塗層である難燃コーティング材料層については、乾燥により硬化させる。この場合、乾燥による効果を早める為に、適度な加熱や送風を併用しても良い。乾燥速度が過度に早いと、ひび割れや硬化収縮が発生する為、これらの弊害を緩和するために造膜助剤を併用しても良い。
造膜助剤としては、分子量３００以下、好ましくは分子量５０〜２００の多価アルコール類が好ましく、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール等のグリコール類、グリセリン等のトリオール類が挙げられる。これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。これらの中では珪酸塩水溶液に対する溶解性や配合液の分散安定性の点からエチレングリコール、グリセリンが好ましい。
【００３０】
本発明の難燃コーティング材料は、適用対象面に付着すると、水分の蒸発により塗膜が乾燥し、空気中の炭酸ガスの作用により硬化し、珪酸塩の連続した塗膜を形成した後、更に珪酸官能基の間で架橋反応が進行することにより防火被覆層を形成するものである。そこで、特に硬化剤、硬化促進剤を配合する必要性はないが、配合しても良い。また、着色剤、無機フィラー、難燃剤、接着付与剤、その他の助剤を配合してもかまわない。
一方、下塗層と上塗層については、用いた樹脂に応じて、常温、加熱、紫外線照射、電子線照射などの硬化方法を選択する。上記いずれの方法においても、塗膜の表面形状や厚さや配合は自在に変化させる事ができ、例えば亀裂防止や均一な発泡層を形成することを目的として前記収縮防止剤を含有させる事もできる。
【実施例】
【００３１】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
１００ｍｍ×１００ｍｍ×１９ｍｍの赤松をコーンカロリー用試験体とした。この試験体に珪酸ナトリウム溶液（ＪＩＳ-１号）と珪酸ナトリウム溶液１０ｍＬに対し１．０ｇのβ−ＣＤを添加したものを０．５ｍｍ厚に塗布した（β−ＣＤ=ベータシクロデキストリン）。なお混合は、自転公転ミキサーにより２０００ｒｐｍで１分おこなった。
【００３２】
図１は、これらの試験体に対しコーンカロリー試験を行った総発熱量の結果を示すものである。珪酸ナトリウム溶液（ＳＳと表示）をコーティングした試料は、５分で１１．７ＭＪ／ｍ２の発熱量であり、珪酸ナトリウム溶液にβ−ＣＤを１．０ｇ添加した試料（ＳＳ＋β−ＣＤと表示）は５分で２．１ＭＪ／ｍ２の発熱量となった。建築基準法によると、発熱性試験により５分間の総発熱量が８ＭＪ／ｍ２未満であることが、難燃材料の基準を満たす必要条件である。ここでいう、発熱性試験とは、コーンカロリー試験を指す。
よって、β−ＣＤを添加することにより、珪酸ナトリウム溶液の難燃効果が高まることが示された。
【００３３】
図２は珪酸ナトリウム溶液コーティングのコーンカロリー試験時の発泡状態を示す図面代用写真である。珪酸ナトリウムコーティングの場合、加熱開始とともに、発泡が起こるが、均一な発泡ではなく、大きく発泡する場所や、あまり発泡していない場所など発泡にむらがある。不均一であることから、薄い部分などが熱により軟化し、木材まで貫通する穴が開き、比較的早く着火すると考えられる。
【００３４】
図３は、β−ＣＤ添加珪酸ナトリウム溶液コーティングの試験時の発泡状態を示す図面代用写真である。この試料では、比較的緻密と思われる発泡体が形成され、均一に膨らんでいる。加熱とともに、発泡体が軟化し、縮んでいくことが観察されるが、大きな貫通穴ができることなく全体的に縮むため、難燃性能が維持されやすいと考えられる。
【００３５】
発泡構造が、難燃性能を左右すると考え、β−ＣＤ添加による発泡状態の観察を行った。直径２０ｍｍ深さ１ｍｍの窪みを持った、金属の試料ホルダーを作成し、その窪みに、試験をするコーティングを施した。この試料を温度３０℃湿度６０％の恒温恒湿槽に３日間保持し、その試料を５００℃の電気炉内に挿入しその時の発泡過程を観察した。
【００３６】
図４は、珪酸ナトリウム溶液コーティング試料の発泡状態を示す図面代用写真である。比較的速やかに大きく発泡し、泡の大きさも不均一で、大きな泡ができていることから、その部分の膜も薄く、簡単に破れてしまうことが推測できる。
【００３７】
図５はβ−ＣＤ添加珪酸ナトリウム溶液の発泡状態を示す図面代用写真である。ゆっくりと発泡し、しかもあまり大きなドームを作らないことがわかる。また、ある程度発泡したところで、表面が黒くなり、炭化が起こっていることがわかる。
β−ＣＤによる炭化相が形成されることにより、発泡体のネットワークが強固になり、均一な発泡体ができ、高温においても極端に弱い場所が形成されず、膜構造を維持することにより、難燃性能が向上するものと考えられる。
よって他の糖類でも同じようなことが起きると考えられるので、各種糖類について次の実験を行った。
【００３８】
一旦５００℃の電気炉内に３分保持し発泡体を形成させる。その後珪酸ナトリウムが軟化する温度である７００℃で１０分電気炉内に保持し、表面の膜の状態を観察した。使用した糖類は、グルコース、マルトース、スクロース、デキストリン水和物、でんぷんである。
図６は、珪酸ナトリウム溶液（添加剤なし）とグルコース添加での、最終的な表面状態を示す図面代用写真である。図７は、珪酸ナトリウム溶液にマルトース添加と、デキストリン水和物添加での、最終的な表面状態を示す図面代用写真である。図８は、珪酸ナトリウム溶液にβ−ＣＤ添加と、でんぷん添加での、最終的な表面状態を示す図面代用写真である。
【００３９】
糖添加なしの試料は、大きな網目状に凝集するような形態をとっており、底にある金属ホルダーが見える部分も存在している。糖を添加した試料は、加熱後の表面が比較的平らで、貫通穴がほとんど見られない。表面に穴が見える試料もあるが、底まで貫通しておらず、底の金属ホルダーが見えることはない。
【００４０】
有効な糖濃度の範囲を調査するために、珪酸ナトリウム溶液１０ｍＬに対し、β−ＣＤを０．２ｇ、０．５ｇ、１．０ｇ、１．５ｇ、２．０ｇ添加し金属ホルダーに塗布し５００℃での発泡実験を行った。図９は、この時の発泡状態を示す図面代用写真である。０．２ｇ添加の試料は、大きく発泡しているので、その後の加熱により、貫通穴ができやすいと考えられる。従って０．２ｇ(１．２ｍａｓｓ％)添加では、不十分と考えられる。０．５ｇから２．０ｇ（３ｍａｓｓ％から１１ｍａｓｓ％）の添加は、発泡がほどよく抑えられ良好な発泡体形状が得られていると考えられる。さらに多くの量を添加すると、珪酸ナトリウム溶液の粘性が極端に大きくなり、塗布作業が困難となる。よって、糖添加量の範囲として２．０ｍａｓｓ％から１２ｍａｓｓ％が適当であり、更に好ましくは３ｍａｓｓ％から１１ｍａｓｓ％である。
【００４１】
なお、上記の実施の形態においては、対象物として木材を対象として実験を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の難燃コーティング材料を用いた表面被覆方法は木材以外の可燃物に対しても、塗布材を付着させることで、難燃性能の向上が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の難燃コーティング材料によれば、高温にさらされても、大きな貫通穴ができず、長時間断熱性能が維持されるため、多様な難燃性を有する下地材を用いた難燃材料が得られる。
【図１】
2018100318.tif 000003
【図２】
2018100318.tif 000004
【図３】
2018100318.tif 000005
【図４】
2018100318.tif 000006
【図５】
2018100318.tif 000007
【図６】
2018100318.tif 000008
【図７】
2018100318.tif 000009
【図８】
2018100318.tif 000010
【図９】
2018100318.tif 000011