(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）再乳化型粉末合成樹脂エマルション、（ｂ）発泡剤、（ｃ）炭化剤、（ｄ）難燃剤、（ｅ）充填材を含み、
（ａ）再乳化型粉末合成樹脂エマルションの平均粒子径が２００〜６００ｎｍであることを特徴とする発泡性耐火塗料。
【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】
鋼材や、コンクリート、木材、合成樹脂等の基材を火災から保護する目的として、火災時の温度上昇によって発泡層を形成する発泡性耐火塗料が種々提案されている。（例えば、特許文献１等参照）
【０００３】
発泡性耐火塗料は、塗料の成分中に、温度上昇により分解して不燃性のガスを発生するものと、炭素化して多孔質の炭化層を形成する成分を含有しており、不燃性のガスの発生で火災の消火効果を発揮し、炭素化成分による多孔質炭化層の形成により断熱効果を発揮するものである。
この発泡性耐火塗料は、従来の耐火被覆材に比較すると薄膜化が可能であるため、圧迫感が少なくスッキリとした感じに仕上げることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１１０１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような発泡性耐火塗料は、その塗膜厚によって、耐火性能が決定されることが多く、塗膜厚の違いによって、耐火性能が大きく影響する場合がある。したがって、目的の耐火性能を得るためには、所定の塗膜厚で均一になるように塗付することが重要である。
【０００６】
しかしながら、通常の発泡性耐火塗料は、１回の塗装で得られる塗膜厚が非常に薄いため、目的の耐火性能を得るためには、複数回重ね塗りをしなければならない。例えば、発泡性耐火塗料の主な被塗物として、鋼材が挙げられるが、鋼材には、角柱状、丸柱状のものやＨ鋼などの形状の複雑なものがあり、さらにそれらの連結部では多数のボルトが設置され、より複雑な形状となっていることが多い。このような被塗物に対して、発泡性耐火塗料を複数回重ね塗りをすることは非常に手間のかかる作業であり、工期を大幅に遅らすこととなる。さらに、発泡性耐火塗料には、水や溶剤等の揮発成分が多く含まれるため、乾燥に時間を要し、複数回重ね塗りする場合には、相当の工期を費やさなければならない。さらに、水や溶剤等の揮発成分が多く含まれるため、塗膜形成時にこれらが揮発し、肉痩せ（塗装時の膜厚に比べ乾燥後の膜厚が大きく低下する現象）が起こるため、塗膜厚の管理も非常に難しい。
【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、バインダー成分として再乳化型粉末合成樹脂エマルションを使用した発泡性耐火塗料が、被塗物に対し、１回または少ない回数で目的とする塗膜厚に塗付でき、所定の耐火性能を簡便に得られるとともに、揮発成分が少なく、膜厚管理が容易であることを見出し、本発明の完成に至った。
【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。
１．（ａ）再乳化型粉末合成樹脂エマルション、（ｂ）発泡剤、（ｃ）炭化剤、（ｄ）難燃剤、（ｅ）充填材を含み、（ａ）再乳化型粉末合成樹脂エマルションの平均粒子径が２００〜６００ｎｍであることを特徴とする発泡性耐火塗料。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発泡性耐火塗料は、被塗物、特に複雑な形状の被塗物に対し、１回または少ない回数で目的とする塗膜厚に塗付でき、所定の耐火性能を簡便に得ることができるとともに、水や溶剤等の揮発成分が少なく、膜厚管理が容易である。また、その荷姿を粉末状の形態で得ることが可能となり、水や溶剤等の添加量によって任意な塗料粘度に調節でき、特に複雑な形状の被塗物に対しても、塗装作業性を向上させることができる。また、粉末状であるため、原料をそのまま運搬・輸送することができ、現場にて、必要分のみ混合し、発泡性耐火塗料を調整することができるため、各種成分の運搬、保管等においても、工業的メリットが大きく、さらに、塗料成分のロスを少なくでき、廃棄処理等を行う必要もない。
さらに、本発明では、特定粒子径の再乳化型粉末合成樹脂エマルションを用いることで、塗膜形成時に見られる表面皮張り現象（塗膜表面のみ乾燥し、塗膜内部の乾燥が著しく遅延される現象）がより抑えられ、塗膜の乾燥性が向上し、塗装作業性に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をその実施の形態に基づき詳細に説明する。
本発明の発泡性耐火塗料は、（ａ）再乳化型粉末合成樹脂エマルション、（ｂ）発泡剤、（ｃ）炭化剤、（ｄ）難燃剤、（ｅ）充填材を含むことを特徴とする。
本発明では、（ａ）再乳化型粉末合成樹脂エマルションを用いることにより、１回または少ない回数で目的とする塗膜厚に塗付でき、所定の耐火性能を簡便に得ることができる。また、水や溶剤等の揮発成分が少ないため、膜厚管理が容易である。
【００１１】
（ａ）再乳化型粉末合成樹脂エマルションとしては、例えば、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル樹脂、酢酸ビニル／エチレン樹脂、酢酸ビニル／ベオバ／アクリル樹脂、酢酸ビニル／アクリル樹脂、アクリル樹脂、アクリル／スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリブタジエン樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂等の再乳化型粉末合成樹脂エマルションが挙げられる。
【００１２】
再乳化型粉末合成樹脂エマルションのガラス転移温度は、特に限定されないが、−１０℃から８０℃（さらには、０℃から７０℃）程度であることが好ましい。このような範囲では、形成塗膜の耐久性、造膜性が確保でき、加熱時に樹脂が溶融しやすく、発泡性を阻害しないため好ましい。
【００１３】
これら再乳化型粉末合成樹脂エマルションの平均粒子径は、好ましくは２００〜６００ｎｍ（さらに好ましくは２３０〜５００ｎｍ）のものを使用する。このような粒子径のものを使用することによって、塗膜形成時に見られる表面皮張り現象（塗膜表面のみ乾燥し、塗膜内部の乾燥が著しく遅延される現象）が抑えられ、塗膜の乾燥性が向上し、優れた塗装作業性を示すことができる。
なお、本発明において平均粒子径は、再乳化型粉末合成樹脂エマルションを水に分散させた状態で、動的光散乱法により測定した値である。具体的には、動的光散乱測定装置として、マイクロトラック粒度分析計（例えば、ＵＰＡ１５０、日機装株式会社製）を用い、検出された散乱強度をヒストグラム解析法のＭａｒｑｕａｒｄｔ法により解析した値であり、測定温度は２５℃である。
【００１４】
（ｂ）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、アゾビステトラゾーム及びその誘導体、アゾジカーボンアミド、尿素、チオ尿素等が挙げられる。
【００１５】
（ｃ）炭化剤は、一般に、火災による結合剤の炭化とともにそれ自体も脱水炭化していくことにより、断熱性により優れた厚みのある発泡層を形成する作用を有する。炭化剤としては、このような作用を有する限り特に制限されず、公知の発泡性耐火材料における炭化剤と同様のものが使用できる。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。これらは、１種又は２種以上で使用することができる。本発明では、特にジペンタエリスリトールが脱水冷却効果と発泡層形成作用に優れている点で好ましい。
【００１６】
（ｄ）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。
【００１７】
（ｅ）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、酸化チタン、酸化亜鉛、シリカ、粘土、クレー、シラス、マイカ、珪砂、珪石粉、石英粉、アルミナ、ホウ酸亜鉛、硫酸バリウム等が挙げられる。
【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、（ａ）再乳化型粉末樹脂エマルション１００重量部に対して、（ｂ）発泡剤２０〜６００重量部（好ましくは４０〜４００重量部）、（ｃ）炭化剤２０〜６００重量部（好ましくは４０〜４００重量部）、（ｄ）難燃剤１００〜３０００重量部（好ましくは２００〜２０００重量部）、（ｅ）充填剤３０〜５００重量部（好ましくは５０〜３００重量部）とすればよい。
【００１９】
その他、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。
なお、石膏、各種セメント等の水硬性無機系結合材は、発泡を阻害する恐れがあるため配合しないほうがよい。
【００２０】
本発明の発泡性耐火塗料は、耐火性を付与すべき被塗物に塗付積層することによってその効果を発揮することができる。被塗物としては、例えば、壁、柱、床、梁、屋根、階段の各部位が挙げられる。このような被塗物は、コンクリート、鋼材等の基材で形成されており、防錆処理等が施されていてもよい。本発明では、特に、角柱状、丸柱状のものやＨ鋼などの複雑な形状を有する被塗物に対しても、１回または少ない回数で目的とする塗膜厚に塗付でき、塗装作業性に優れることを特徴とする。
また、本発明の発泡性耐火塗料は、コンクリート、鋼材だけでなく、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。
【００２１】
本発明の発泡性耐火塗料は、（ａ）再乳化型粉末合成樹脂エマルション等の各成分を均一に混合し、上記被塗物に対し、塗付積層すればよい。各成分の混合順序等は特に制限されないが、予め混合しておいても良いし、塗装直前に混合しても良い。上記混合に際しては、ミキサー、ニーダー等の公知の装置を使用すれば良い。
本発明の発泡性耐火塗料は、各成分を塗装直前に、現地にて必要分のみ混合し用いることができる。そのため、各種成分の運搬、保管等においても、工業的メリットが大きく、さらに、塗料成分のロスを少なくでき、廃棄処理等を行う必要もない。
【００２２】
また、本発明の発泡性耐火塗料は、水や溶剤等の揮発成分の添加量によって任意の塗料粘度に調整でき、特に複雑な形状の被塗物に対する、塗装作業性を向上させることができる。具体的に発泡性耐火塗料の固形分としては、５０重量％以上、さらには７０重量％以上、さらには８０重量％以上となるように調整することが好ましい。このような固形分とすることにより、目的とする膜厚に１回または少ない回数で塗装可能であり、また、均一に塗装することができ、膜厚管理が簡便となる。固形分が、５０重量％未満の場合は、揮発成分が多くなり、乾燥性に悪影響を与え、膜厚管理が難しくなる。また、目的とする膜厚に１回または少ない回数で塗装することが難しくなる。
【００２３】
揮発成分としては、特に限定されず、水や、公知の溶剤等を用いることができる。本発明では、環境等を考慮し、水を用いることが好ましい。
【００２４】
本発明では、再乳化型粉末合成樹脂エマルションとして、必要に応じ、水等の溶媒に予め分散したものを用いることもできるが、粉末（不揮発分：１００％）として使用することが好ましい。粉末として使用する場合は、運搬、保管等においても、工業的メリットが大きい。さらに、再乳化型粉末合成樹脂エマルションは、水や溶剤等に分散しやすいため、少量の水や溶剤等で分散し、かつ、各成分と均一に混合することができる。よって、発泡性耐火塗料を塗装する際には、簡便に、かつ、適切な塗料粘度で調整しやすい。また、発泡性耐火塗料塗装時の揮発成分をいっそう抑えることもできる。
【００２５】
発泡性耐火塗料を被塗物に塗付する際には、スプレー、ローラー、刷毛、こて、へら等の塗装器具を使用して、一回ないし数回塗り重ねて塗装すれば良い。最終的に形成される発泡性耐火塗料の塗膜厚は、所望の耐火性能、適用部位等により適宜設定すれば良いが、通常は０．２〜５ｍｍ程度である。本発明では、１回または少ない回数の塗装で厚膜化が可能である。
本発明の発泡性耐火塗料は、塗装現場で、（ａ）再乳化型粉末樹脂エマルション、（ｂ）発泡剤、（ｃ）炭化剤、（ｄ）難燃剤、（ｅ）充填剤、また水や溶媒、その他各種成分を適宜調整して、塗装する直前に、簡便に調合して用いることができるが、流通（運搬、保管等）時においては（ａ）再乳化型粉末樹脂エマルション、（ｂ）発泡剤、（ｃ）炭化剤、（ｄ）難燃剤、（ｅ）充填剤を含む混合物を公知の方法で均一に混合し、粉末として取扱い、塗装直前に、水や溶媒、その他の成分を適宜調合して使用することが好ましい。
【００２６】
また、本発明の発泡性耐火塗料は、パテ材としての利用も有用である。例えば、乾式工法として用いられている発泡性耐火シート等の継ぎ合わせ目地等に充填するパテ材として用いることができる。
【００２７】
本発明では、発泡性耐火塗料により形成される塗膜を保護するために、必要に応じて上塗層を積層することもできる。このような上塗層は、公知の水性型あるいは溶剤型の塗料を塗付することによって形成することができる。上塗層としては、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、アクリルシリコン樹脂系、フッ素樹脂系等の塗料を用いることができる。これらの塗装は、公知の塗装方法によれば良く、スプレー、ローラー、刷毛等の塗装器具を使用することができる。
【実施例】
【００２８】
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。ただし、本発明の範囲は、これら実施例の範囲に限定されない。
【００２９】
（実施例１）
酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル樹脂（再乳化型粉末合成樹脂エマルション、ガラス転移温度１５℃、平均粒子径２５０ｎｍ、不揮発分：１００％）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４００重量部、酸化チタン１００重量部を均一に混合した試料に水を１５０重量部混合し、各成分が均一となるように十分攪拌し発泡性耐火塗料１（固形分８３.５重量％）を得た。
次に、発泡性耐火塗料１を熱間圧延鋼板（３００×３００×９ｍｍ）にコテを用いて、３．４ｋｇ／ｍ２となるように塗装を行い、試験体１を得た。この際、１回の塗装で３．４ｋｇ／ｍ２となるように塗装ができ、さらに塗装作業性にも優れていた。
（乾燥性、乾燥膜厚、乾燥後の塗膜の状態）
試験体１を塗装後直ちに温度２０℃・相対湿度６５％下に放置し、乾燥時間、乾燥膜厚および乾燥後の塗膜の状態を評価した。なお、乾燥時間とは、ＪＩＳ  Ｋ５４００：１９９０  ６．５「乾燥時間」に規定する硬化乾燥の状態になるまでの時間のことである。
その結果、乾燥時間が２時間、乾燥膜厚が約２ｍｍ、また乾燥後の塗膜に異常は認められなかった。
（耐火性試験）
試験体１を、温度２０℃・相対湿度６５％下で１週間乾燥させたものを、ＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に準じて一定時間（１時間）加熱し、鋼材表面温度を熱電対にて測定した。また、試験体１を室温に冷却した後、発泡層の発泡倍率を測定した。その結果、１時間加熱後の鋼材表面温度は４８０℃、発泡倍率は２０倍以上であり、優れた耐火性を示した。
【００３０】
（比較例１）
アクリル／スチレン樹脂（不揮発分：５０％、溶剤：キシレン）２００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４００重量部、酸化チタン１００重量部を均一に混合した試料にキシレンを５０重量部混合し、各成分が均一となるように十分攪拌し発泡性耐火塗料２（固形分８３.５重量％）を得た。
次に、発泡性耐火塗料２を熱間圧延鋼板（３００×３００×９ｍｍ）にコテを用いて３.４ｋｇ／ｍ２となるように塗装を行い、試験体２を得た。この際、１回の塗装で３．４ｋｇ／ｍ２となるように塗装ができたが、塗装作業性に劣っていた。
（乾燥性、乾燥膜厚、乾燥後の塗膜の状態）
試験体２を塗装後直ちに温度２０℃・相対湿度６５％下に放置し、乾燥時間、乾燥膜厚および乾燥後の塗膜の状態を評価した。その結果、皮張りがみられ乾燥時間に５時間もかかり、乾燥膜厚が約２ｍｍであったが乾燥後の塗膜は全面にクラックが生じた。
【００３１】
（比較例２）
アクリル／スチレン樹脂（不揮発分：５０％、溶剤：キシレン）２００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４００重量部、酸化チタン１００重量部を均一に混合した試料にキシレンを１５０重量部混合し、各成分が均一となるように十分攪拌し発泡性耐火塗料３（固形分７５.２重量％）を得た。
次に、発泡性耐火塗料３を熱間圧延鋼板（３００×３００×９ｍｍ）に、「ローラーを用いて０.７６ｋｇ／ｍ２となるように塗装し、１時間乾燥させる」工程を５回行い、試験体３を得た。
（乾燥性、乾燥膜厚、乾燥後の塗膜の状態）
比較例２では、乾燥膜厚が約２ｍｍの塗膜を得ることができたが、５回の塗装で約５時間を費やさなければならなかった。
（耐火性試験）
試験体３を、温度２０℃・相対湿度６５％下で１週間乾燥させたものを、ＩＳＯ８３４の標準加熱曲線に準じて一定時間（１時間）加熱し、鋼材表面温度を熱電対にて測定した。また、試験体３を室温に冷却した後、発泡層の発泡倍率を測定した。その結果、１時間加熱後の鋼材表面温度は４９０℃、発泡倍率は２０倍以上であり、優れた耐火性を示した。