(57)【要約】【課題】本発明では、有機溶剤を含まず、環境対応形塗料として好適に使用することができる発泡性耐火塗料を提供する。また、ポリリン酸アンモニウム等の親水性成分の溶出に起因する問題等を解決することも目的とする。【解決手段】火災により周辺温度が所定の発泡温度に達すると発泡する発泡性耐火粉末（Ｉ）１００重量部と、結合剤（II）０．５〜１００重量部を構成成分とする。発泡性耐火粉末（Ｉ）は、少なくとも樹脂成分、難燃剤、発泡剤、炭化剤、及び充填剤からなる混合物を溶融混練した後に粉砕する方法等によって得ることができる。結合剤（II）としては、粉末樹脂、合成樹脂エマルション等が好適である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
火災により周辺温度が所定の発泡温度に達すると発泡する発泡性耐火粉末（Ｉ）を１００重量部、結合剤（II）を０．５〜１００重量部含有することを特徴とする発泡性耐火塗料。
【請求項２】
前記結合剤（II）が粉末樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の発泡性耐火塗料。
【請求項３】
前記結合剤（II）が合成樹脂エマルションであることを特徴とする請求項１に記載の発泡性耐火塗料。
【請求項４】
前記発泡性耐火粉末（Ｉ）が、少なくとも樹脂成分、難燃剤、発泡剤、炭化剤、及び充填剤からなる混合物を粉末化したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発泡性耐火塗料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な発泡性耐火塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物、土木構築物等の構造物が火災によって高温に晒された場合には、これら構造物の基材（鉄骨、コンクリート等）の物理的強度が急激に低下するという問題がある。これに対し、発泡性耐火塗料を基材に塗付しておくことで、火災時における基材の温度上昇を遅延させ、物理的強度の低下を抑制する方法が採られている。このような発泡性耐火塗料による塗膜は、通常（非火災時）は数ｍｍ程度の膜厚であるが、火災時には数倍〜数十倍の倍率で発泡して有効な断熱層を形成することができるものである。
【０００３】
発泡性耐火塗料としては、合成樹脂に対し、ポリリン酸アンモニウム等の難燃剤、メラミン等の発泡剤、多価アルコール等の炭化剤、酸化チタン等の充填剤を分散させた塗料が知られている（例えば、特開２００１−４０２９０号公報等）。これらは、合成樹脂の形態に着目すると、有機溶剤に溶解させた合成樹脂を使用する溶剤系発泡性耐火塗料と、水に分散させた合成樹脂エマルションを使用する水系発泡性耐火塗料に大別される。
【０００４】
このうち、溶剤系発泡性耐火塗料については、優れた耐火性能が発揮できるものが実用化されている。しかし、溶剤系発泡性耐火塗料では、塗装工程において有機溶剤が大気中に揮発してしまう。このような有機溶剤の放出は、環境への負荷、あるいは作業衛生や安全性等の点においてあまり好ましいものとは言えない。
これに対し、水性発泡性耐火塗料では、大気中への有機溶剤の放出を抑制することができる。しかし、水性発泡性耐火塗料では、ポリリン酸アンモニウム等の親水性成分が貯蔵中に水中へ溶出するのを完全に防止することができない。そのため、十分な耐火性能を安定して発揮させることができない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４０２９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、これら従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、優れた耐火性能を発揮することができる環境対応形の発泡性耐火塗料を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、火災により周辺温度が所定の発泡温度に達すると発泡する発泡性耐火粉末を主成分とする新規な発泡性耐火塗料に想到し、本発明を完成させるに至った。本発明の発泡性耐火塗料は、従来技術のように、樹脂成分に対して難燃剤、発泡剤、炭化剤、充填剤等の各成分を分散させた形態ではなく、これら各成分の混合物を溶融混練した後に粉砕する方法等によって得られる発泡性耐火粉末を、少量のバインダー等で結合させるものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、下記の発泡性耐火塗料に係るものである。
【０００９】
１．火災により周辺温度が所定の発泡温度に達すると発泡する発泡性耐火粉末（Ｉ）を１００重量部、結合剤（II）を０．５〜１００重量部含有することを特徴とする発泡性耐火塗料。
２．前記結合剤（II）が粉末樹脂であることを特徴とする１．に記載の発泡性耐火塗料。
３．前記結合剤（II）が合成樹脂エマルションであることを特徴とする１．に記載の発泡性耐火塗料。
４．前記発泡性耐火粉末（Ｉ）が、少なくとも樹脂成分、難燃剤、発泡剤、炭化剤、及び充填剤からなる混合物を粉末化したものであることを特徴とする１．〜３．のいずれかに記載の発泡性耐火塗料。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、有機溶剤を含まない発泡性耐火塗料を得ることができる。このような発泡性耐火塗料は、環境対応形塗料として好適に使用することができ、作業衛生や安全性等の点においても好ましいものである。
本発明では、ポリリン酸アンモニウム等の親水性成分の溶出に起因する問題を改善することもできる。
【００１１】
本発明の発泡性耐火塗料を塗装することで、耐火性及び付着性に優れた発泡性耐火層が形成できる。塗膜形成時には、厚膜塗装を行うことができ、従来の発泡性耐火塗料に比べ塗り重ね回数を減らすことも可能となる。また、所望の耐火性能に応じ、塗膜の厚みを制御することもできる。
さらに、本発明の発泡性耐火塗料では、塗膜の乾燥速度を高めることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をその実施の形態に基づき詳細に説明する。
【００１３】
本発明の発泡性耐火塗料は、火災により周辺温度が所定の発泡温度に達すると発泡する発泡性耐火粉末（Ｉ）を主成分とするものである。発泡性耐火粉末（Ｉ）の発泡開始温度は、通常１５０〜４００℃程度、好ましくは２００〜３５０℃程度である。
この発泡性耐火粉末（Ｉ）は、公知の発泡性耐火塗料において用いられる各成分の混合物を粉末化することによって得ることができる。具体的に、発泡性耐火粉末（Ｉ）を構成する成分としては、樹脂成分、難燃剤、発泡剤、炭化剤、充填剤等が挙げられる。
【００１４】
樹脂成分としては、公知の発泡性耐火塗料でバインダーとして採用されている樹脂を用いることができる。樹脂成分の種類は限定されず、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。
【００１５】
難燃剤としては、例えば、トリクレジルホスフェート、ジフェニルクレジルフォスフェート等の有機リン系化合物；塩素化ポリフェニル、塩素化ポリエチレン、塩化ジフェニル、塩化トリフェニル、五塩化脂肪酸エステル、パークロロペンタシクロデカン、塩素化ナフタレン、テトラクロル無水フタル酸等の塩素化合物；三酸化アンチモン、五塩化アンチモン等のアンチモン化合物；三塩化リン、五塩化リン、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン化合物；その他ホウ酸亜鉛、ホウ酸ソーダ等の無機質化合物等が挙げられる。
【００１６】
本発明における難燃剤としては、特にポリリン酸アンモニウムが好ましい。ポリリン酸アンモニウムを使用する場合には、脱水冷却効果と不燃性ガス発生効果とをより効果的に発揮できるので、難燃効果が高く、しかも発泡剤の含有量を削減できる効果もあり、これらの点において他の難燃剤よりも有利である。
また、本発明の発泡性耐火粉末（Ｉ）では、ポリリン酸アンモニウムが直接水と接触するのを防止できる。そのため、従来の水性発泡性耐火塗料におけるポリリン酸アンモニウムの溶出等に起因する問題を改善することができる。
【００１７】
発泡剤としては、例えば、メラミン及びその誘導体、ジシアンジアミド及びその誘導体、アゾジカーボンアミド、尿素、チオ尿素、アゾビステトラゾール誘導体等が挙げられる。
炭化剤としては、例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の多価アルコールの他、デンプン、カゼイン等が挙げられる。
充填剤としては、例えば、タルク、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、粘土、クレー、シラス、マイカ等が挙げられる。
以上のような各成分は、それぞれ１種または２種以上で使用することができる。
【００１８】
各成分の配合比率は、火災発生時の温度上昇によって発泡が可能である限り、特に限定はされないが、通常、固形分換算で、樹脂成分１００重量部に対して、難燃剤２００〜６００重量部、発泡剤４０〜１５０重量部、炭化剤４０〜１５０重量部、充填剤５０〜１６０重量部とすればよい。
これらの成分以外にも、必要に応じて、補強用繊維、着色用顔料、可塑剤等を適宜配合できる。さらに、耐火性能をより高めるために膨張性黒鉛、未膨張バーミキュライト等を配合してもよい。
【００１９】
本発明における発泡性耐火粉末（Ｉ）は、例えば、上述の各成分をロール、ニーダー、押出機等によって溶融混練し、冷却後、粉砕する方法によって得ることができる。この方法における溶融混練時の温度は、各成分が均一に混練可能な範囲内で適宜設定することができる。ただし、温度が高すぎると、難燃剤、発泡剤等の分解、発泡等が起こる場合があるので注意を要する。粉砕工程においては、衝突力、せん断力等を利用して粉砕を行えばよい。粉砕機としては、例えば、ピンミル、バンタムミル、ジェットミル、遠心粉砕機等を使用することができる。
また、本発明における発泡性耐火粉末（Ｉ）は、溶媒和させた上述の各成分の混合物に、該混合物の溶解度が小さい他の溶剤を加え、粒子を析出させる方法等によって得ることもできる。
発泡性耐火粉末（Ｉ）の粒径は、特に限定されないが、通常１〜１０００μｍ程度である。
【００２０】
本発明の発泡性耐火塗料は、発泡性耐火粉末（Ｉ）１００重量部に対し、結合剤（II）を固形分換算で０．５〜１００重量部、好ましくは１〜５０重量部混合することによって得ることができる。
発泡性耐火粉末（Ｉ）と結合剤（II）をこのような比率で混合することにより、耐火性及び付着性を両立させることができる。また、発泡性耐火粉末（Ｉ）の比率を高く設定でき、高固形分の塗料を設計することができる。そのため、厚膜塗装を行うことができ、従来の発泡性耐火塗料に比べ塗り重ね回数を減らすことが可能となる。さらに、高固形分化によって乾燥速度を高めることもできる。
塗膜結合剤（II）が０．５重量部より少ない場合は、基材への付着性が低下し、１００重量部より多い場合は、発泡性能が不十分となる。
【００２１】
結合剤（II）としては、粉末樹脂が好適である。この場合は、粉状の形態で流通させ、塗装直前に水を混合して使用することができる。したがって、流通時における水の接触を完全に防止することができ、従来技術におけるポリリン酸アンモニウムの溶出等の問題を解決することができる。粉末樹脂としては、水の混合によって再乳化可能なもの（再乳化型粉末樹脂）であれば特に限定されず、公知の材料を使用することができる。
【００２２】
結合剤（II）としては、合成樹脂エマルションを好適に使用することもできる。この場合は、予め発泡性耐火粉末（Ｉ）と合成樹脂エマルションとを混合した形態で流通させてもよいし、発泡性耐火粉末（Ｉ）からなる粉体と合成樹脂エマルションからなる混和液の２パック（１粉１液型）で流通させてもよい。本発明の発泡性耐火粉末（Ｉ）では、ポリリン酸アンモニウムが他の成分によって被覆されているため、前者の形態であってもポリリン酸アンモニウムの溶出等を抑制することができるが、後者の形態であればより確実にその効果を得ることができる。
【００２３】
本発明の発泡性耐火塗料においては、上述の成分以外に、例えば、骨材、繊維、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、分散剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、触媒、架橋剤等を混合することもできる。
【００２４】
本発明の発泡性耐火塗料は、建築物・土木構築物等の構造物において耐火構造とすべき部分に適用することができる。耐火構造とすべき部分としては、例えば、壁、柱、床、梁、屋根、階段の各部位が挙げられる。このような部位は、コンクリート、金属等の基材で形成されていることがほとんどであるが、特に金属で形成されているＨ鋼や鉄骨丸柱、鉄骨角柱等については、防錆処理を施しておくのが好ましい。また、本発明の発泡性耐火塗料は、コンクリート・金属だけでなく、木質部材、樹脂系部材等への基材に適用することも可能である。
【００２５】
本発明の発泡性耐火塗料を上述のような部位に塗装することによって、発泡性耐火層が形成される。具体的な発泡性耐火層の形成方法としては、例えば下記（ア）〜（オ）の方法等が挙げられる。
【００２６】
（ア）耐火性を付与すべき基材に対し、火災により周辺温度が所定の発泡温度に達すると発泡する発泡性耐火粉末（Ｉ）を１００重量部、結合剤（II）を０．５〜１００重量部含有する発泡性耐火塗料（以下「本発明発泡性耐火塗料」という）を塗装する。
【００２７】
この方法における塗装手段としては、スプレー塗装、ローラー塗装、刷毛塗り、コテ塗り等の公知の方法を採用することができる。塗装は、実際の建築現場で行ってもよいし、工場内でプレコートすることもできる。
【００２８】
（イ）耐火性を付与すべき基材に対し、非発泡性耐火被覆材と、本発明発泡性耐火塗料を積層する。
【００２９】
この方法では、非発泡性耐火被覆材層と発泡性耐火層との複合作用によって、耐火性を高めることができる。
非発泡性耐火被覆材としては、例えば、セメントモルタル、パーライトモルタル、ひる石モルタル、乾式吹き付けロックウール、半乾式吹き付けロックウール、湿式吹き付けロックウール、ひる石プラスター吹き付け材、水酸化アルミニウム系吹き付け材、湿式現場起泡剤混入モルタル、湿式現場発泡型モルタル、セルローズファイバー系吹き付け材等の湿式材料、けい酸カルシウム板、石綿スレート板、石膏ボード、窯業系サイディング板、金属系サイディング板、セメント系押出成形板、ＡＬＣ板等の乾式材料が挙げられる。
非発泡性耐火被覆材と本発明発泡性耐火塗料との積層は、実際の建築現場で行えばよいが、予めこの積層体を工場内で製造しておけば、建築現場での作業効率を高めることもできる。
【００３０】
（ウ）耐火性を付与すべき基材に対し、発泡性耐火シートと、本発明発泡性耐火塗料を積層する。
この方法では、発泡性耐火シートの表面及びシートどうしの突き合わせ部を含む全面に対して、本発明発泡性耐火塗料を積層塗付することが望ましい。このような方法により、火災等の高温時に突き合わせ部から基材が露出することを確実に防止することができ、優れた耐火性を得ることができる。この方法は、平面基材に対して適用できるだけでなく、湾曲面を有する基材（特に角鋼管、丸鋼管及びＨ型鋼の少なくとも１種）に対しても好適である。
【００３１】
発泡性耐火シートとしては、火災等により周辺温度が所定の発泡温度に達すると発泡し、炭化断熱層を形成するものであれば特に限定されない。このようなシートとしては、例えば、（ｉ）発泡性耐火材料をシート状に成形したもの、（ii）発泡性耐火材料を不織布、織布等の繊維質シートに含浸したもの、（iii）前記（ｉ）や（ii）を積層したもの、（iv）前記（ｉ）や（ii）を不燃性網状物上に積層したもの、等が挙げられる。発泡性耐火材料としては特に限定されないが、例えば、特開平７−２７６５５２号公報に開示されるようなもの等が使用できる。
【００３２】
なお、上記（ウ）では、基材に対して本発明発泡性耐火塗料を塗付した後に、発泡性耐火シートを貼り付けることもできる。この場合、本発明発泡性耐火塗料は、発泡性耐火シートの接着剤として用いることもできる。
【００３３】
（エ）耐火性を付与すべき基材に対し、乾式耐火建材を貼り付けた後、乾式耐火建材どうしの突き合わせ部の間隙に本発明発泡性耐火塗料を充填する。
【００３４】
この方法では、本発明発泡性耐火塗料は、パテ材としての作用する。本発明発泡性耐火塗料は、その粘度を高く設定することも容易であるため、このようなパテ材としても好適である。
乾式耐火建材としては、上記（イ）の非発泡耐火被覆材のうち板状に加工されたもの、あるいは上記（ウ）の発泡性耐火シート等が使用できる。本発明発泡性耐火塗料を充填した後には、乾式耐火建材表面を含む全面に、上記（ウ）の発泡性耐火シートや本発明発泡性耐火塗料を施工することも可能である。
【００３５】
（オ）耐火性を付与すべき基材に対し、火災により周辺温度が所定の発泡温度に達すると発泡する発泡性耐火粉末（Ｉ）を静電塗装する。
【００３６】
上記（オ）の方法は、特に、プレコートを行う場合において好適である。この方法によれば、従来技術における有機溶剤の放出の問題を解決することができる。また、均一な膜厚で塗装できるため、塗装膜厚の管理を軽減することができる。Ｈ鋼等のエッジ部への塗着性等を高めることもできる。
静電塗装方法は、公知の方法によればよい。例えば、静電発生機で得られる直流高電圧によって発泡性耐火粉末（Ｉ）を帯電させ、アースされた基材に静電引力で付着させた後、加熱溶融し、連続塗膜を形成させる方法等を採用することができる。なお、上記（オ）の方法では、通常、発泡性耐火粉末（Ｉ）のみを静電塗装すればよいが、必要に応じ、発泡性耐火粉末（Ｉ）に結合剤（II）等を混合したものを静電塗装することもできる。
【００３７】
この他、プレコートにおいては、予熱された基材に発泡性耐火粉末（Ｉ）を塗着させる熱流動浸漬法等によって発泡性耐火層を形成させることもできる。
【００３８】
以上（ア）〜（オ）の方法で形成される発泡性耐火層の乾燥膜厚は、適用部位等により適宜設定すれば良いが、通常は０．２〜５ｍｍ程度、好ましくは０．５〜２ｍｍとする。０．２ｍｍ未満の場合には、十分な耐火性能が得られないことがある。また、５ｍｍを超える場合は、厚みに相当するだけの耐火性能の向上が十分得られない場合がある。但し、必要に応じて上記範囲外となる厚みとしても差し支えない。
【００３９】
本発明では、発泡性耐火層の上に、必要に応じて化粧層を形成させてもよい。化粧層は、公知の施工方法で形成させれば良く、例えば発泡性耐火層に各種塗料を塗装したり、あるいは化粧フィルム、化粧シート等を積層してもよい。
さらに、上記化粧層の保護を主目的としてさらにクリヤー塗料を塗付することもできる。特に耐候性が要求される構造物外部の部位に施工する際には化粧層にクリヤー塗料を塗付するのが好ましい。クリヤー塗料は、公知のクリヤー塗料を採用することができる。
【実施例】
【００４０】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより明確にする。
【００４１】
（発泡性耐火粉末の製造）
アクリル樹脂１００重量部、メラミン７５重量部、ジペンタエリスリトール７５重量部、ポリリン酸アンモニウム３７０重量部、酸化チタン１０５重量部を含む原料混合物を、ニーダーを用いて充分に混練し（混練温度１３０℃）、室温まで冷却した後、平均粒径１００μｍに粉砕することにより発泡性耐火粉末を製造した。
【００４２】
（発泡性耐火塗料の製造）
得られた発泡性耐火粉末１００重量部に対し、再乳化型粉末樹脂（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）４重量部を均一に混合することにより、粉状の発泡性耐火塗料（１）を得た。
また、得られた発泡性耐火粉末１００重量部に対し、合成樹脂エマルション（アクリル樹脂エマルション、固形分５０重量％）８重量部、ヒドロキシエチルセルロース３重量％水溶液１２重量部、水２４重量部を均一に混合することにより、ペースト状の発泡性耐火塗料（２）を得た。
【００４３】
（試験例１）
基材として、錆止め塗装された鋼板（１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×６ｍｍ）を用いた。この基材に上記方法により得た発泡性耐火塗料を、乾燥膜厚が２ｍｍとなるようにスプレー塗装し、温度２３℃・相対湿度５０％下で７日間乾燥させたものを試験体とした。なお、発泡性耐火塗料（１）については、塗装直前に４０重量％の水を混合した。
作製した試験体について、加熱試験を行った。試験方法は、建築構造物の耐火試験方法ＪＩＳ  Ａ１３０４の「４．加熱等級；付図１」に規定する標準曲線に基づいて、電気炉で６０分加熱することにより実施した。このとき、加熱時の基材温度を測定し、その最高値を確認した。また、加熱後の発泡炭化層の厚みを測定し、発泡倍率を算出した。
その結果、発泡性耐火塗料（１）では、基材温度４２０℃、発泡倍率２０倍となり、発泡性耐火塗料（２）では、基材温度４２５℃、発泡倍率２０倍となった。
【００４４】
（試験例２）
基材として、錆止め塗装された角鋼管（断面１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、長さ２００ｍｍ）を用いた。この基材にアクリル樹脂粘着剤をローラーにて全面塗付した後、下記発泡性耐火シート３枚を、図１に示されるように、シート端部どうしの突き合わせ部分の目地幅が２ｍｍとなるように貼着した。突き合わせ部の目地には、湿気硬化型ウレタン系シーリング材をへらで充填した。
次いで、発泡性耐火シートを貼着した外周面全面（突き合わせ部を含む）に、発泡性耐火塗料（２）を乾燥膜厚が０．５ｍｍとなるようにスプレー塗装し、７日間養生乾燥した。
なお、発泡性耐火シートとしては、アクリル樹脂１００重量部、メラミン８０重量部、ジペンタエリスリトール８０重量部、ポリリン酸アンモニウム３５０重量部、酸化チタン１１０重量部を含む原料混合物を、ニーダーを用いて充分に混練後、繊維質シートとともに、カレンダーロールで圧延・成形したもの（膜厚１．５ｍｍ）を使用した。
【００４５】
以上の方法によって作製した試験体について、加熱試験を行った。加熱試験は、上記試験例１と同様に建築構造物の耐火試験方法ＪＩＳ  Ａ１３０４の「４．加熱等級；付図１」に規定する標準曲線に基づいて、電気炉で６０分加熱することにより実施した。
加熱試験後、試験体の外観を確認したところ、亀裂、割れ等の異常は認められなかった。基材温度は４２０℃であった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】試験例２で作製した試験体の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１：基材
２：発泡性耐火シート
３：シーリング材
４：発泡性耐火塗料
【図１】
2004315812.tif 000002