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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2008年 9 月

耐火塗料の性能評価（その１）

既往の文献調査○植原秀郎*1

同

遊佐同

藤原武士*

3

同

岡義則*4

同

近藤英之*5

同

関正明*5

谷辺

6

正会員
耐火塗料

防火塗料

耐火性能

同
１．はじめに
本調査は、近年の鉄骨構造の主要構造部に施す耐火被覆と秀逸*2

徹*ている。
(3) 近年の海外での状況して、発泡性耐火塗料の適用事例が増加しつつあることを踏2000 年頃のイギリスでは 30 分耐火要求があることと耐火まえ、市場に供給する各社が今後のさらなる普及が適切にな塗料を施工していることで保険料が安くなることから当時鉄されるように耐火塗料の耐火性状に関する認識を共有するた

骨耐火被覆材の 15％のシェアーを得ていた。現在はさらにシめに実施したものである。文献調査を実施する過程で幾つかェアーを伸ばしており、2005 年の公式統計では約 40%、昨年の貴重な情報を得たのでその一部を報告する。

末に筆者らが現地で得た非公式データでは約 60%に達しているとのことであった。この要因として普及が進むと材工コス

２．耐火塗料及び防火塗料開発の歴史

トが安くなり、このサイクルが回り出すと従来の無機系被覆(1) 黎明期
防火塗料の文献は古いものが多く、逆に耐火塗料の文献は近年になって発表されたものが殆どであった。それらの文献
耐火塗料(防火塗料)はもともとフランス人の発明と言われており、1936 年木製ドアの防火用として実用化されたとの記載が多いが。それに先立ち 1933 年の文献中には John

船の水線下横断面の形

Davies 氏が耐火塗料を製造し、『耐火塗料は燃焼せず、且つ泡状物を生じない。（中略）従って本塗料を塗布すれば火災の虞れを少なくかつ火災の拡大を防止し得る。（中略）本塗料は木材、鉄鋼等の各種表面に各種の色を塗ることができ、防銹性を有す』と記載されており炎で燃えない塗料が紹介されている。おそらくこれが本火塗料ノ製法ニ就テ(第二、森林利用)」杉浦氏によると、木材用防火塗料の性能を評価して、『①珪酸曹達、滑石が有効②「カゼイン」は耐水性、防火性にも良好③金属亜鉛を使用して耐水性ならし、同時に完全に防火性を保持する』との報告があり防火塗料の研究が進められていた。「建築研究報告
No.3,1950 年 1 月 無機質防火塗料の研究」森本博によると、
1940 年（昭和 15 年）頃、防火塗料は大別すると無機質防火塗料と有機質防火塗料に分けて開発されたが、『無機質塗料するのに対して，水硝子またはマグネシアと苦汁を伸展剤と実用化に向けて今回の調査では海外の文献調査が不十分であったが、国内文献の孫引き等で防火塗料の歴史をみると、先の防火塗料の起源の後、1950 年頃アメリカでは合成樹脂系の防火塗料は工業化されており、 Albi‐R"と称する製品が日本などに向けて輸出されようとしていた。組成としてはジシアンジアミンを触媒とした尿素フォルムアルデヒド樹脂に燐酸アンモン、硼砂および粘土質を加えたもので屋内用防火塗料として優秀して用いるもの』とあって，広い意味での水性塗料の一種として開発は進んだようだが、有機質系統のものは試験試作の域に過ぎなかった。また 1942 年（昭和 17 年）6 月 27 日に防空建築規則によって始めて屋内用防火塗料規格が法規に制定されて防火地区の防火改修工事に使用されるようになったが、制定後すぐに空襲によって焼けてしまったので評価されずに消失してしまった。
更に 1949 年 4 月 JES 化学 5661 屋内用防火塗料規格が制であったが、欠点として耐水性は悪い。
1960 年代になるとアメリカで鉄骨の耐火被覆としてエポキシ樹脂系の厚膜タイプの塗料が開発された。屋外用としても使用され、主に石油、石油プラントに使用され、更にアメリカ海軍の航空母艦上に搭載された爆弾、機雷、ミサイルなどの爆発防止用にも使用されていた。1970 年代のフランスおよびドイツにおいて薄膜タイプの耐火塗料が開発され、鉄骨の耐火被覆用として実用化された。この薄膜タイプの耐火塗料
はポリ燐酸アンモニウムなどを主成分とする発泡型塗料であり、現在もイギリスなどで使用されている耐火塗料に近いものと推測される。その後、BS、DIN

日本においては、1925 年、日本森林学会・林學會雑誌「防は一名又防火塗料とも言われ普通の塗料がオイルを伸展劑と格的な防火塗料の起源と思われる。
(2)だと考えられる。
３．日本における耐火塗料の幾つかを紹介する。

についてと十分に競争出来るようになりつつある状況に至っているので規格化、実用化され定され、日本でも防火塗料が戦後の流行となるが、発泡性耐火塗料については海外品が主で国産のものはいまだ試作の段階で生産化するには至っていなかった。その数年後、防火塗料に発泡剤を混入して過熱によって膨れ不燃性ガスを発生して塗膜が膨れ上がるか或いは海綿状に膨張して熱を遮断する発泡性防火塗料の開発が報告されている。発泡剤としてはアンモニウム塩、炭酸塩、亜硫酸塩、窒化物、多量の結晶水を含むものを利用していた。1954 年に JIS K‑5661 建築用防火塗料に適合塗料として、酢酸ビニル系の発泡性防火塗料、水ガラスと珪藻土を主成分とした無機質の発泡性塗料が市販されていた。

Evaluation on Fire Resistance Performance of Intumescent Coatings.

UEHARA Hideo, YUSA Shuitsu, FUJIWARA Takeshi, OKA Yoshinori,Part 1) Document investigation in the past

KONDOU Hideyuki, SEKI Masaaki, TANIBE Toru

―261―

1988 年（平成元年）イギリスの発泡型耐火塗料が日本に導･下地の鉄板が薄ければ温度上昇が早いので発泡膜厚は大入され、建築基準法第 38 条において大型建造物に耐火構造となり、鉄板が厚くなれば逆となる。の法律が制定されて日本でも耐火性能が必要となった。塗料･発泡倍率が大きすぎると鋼材への付着性が低下し、加熱メーカーとしても 2000 年 5 月 29 日（平成 12 年）ハイブリ中に脱落を生じたり、亀裂が発生して予測した性能が得らッド型防耐火材料委員会を設立し、６社が建築基準法 38 条れない場合がある。

による個別認定から断面形状係数(Hp/A)の概念を導入した一鋼材の断面寸法限定では、H 形鋼柱や角形鋼管柱の 2 時間般認定を取得して国内品の認定耐火構造(1 時間耐火)への道耐火性能が得られている。

が開かれた。2000 年 6 月

５．耐火塗料の特徴を生かした展望

建築基準法改正に伴い国際基準である ISO834 に準拠した耐火性能試験への変更、2002 年（平表 1 に示すように、耐火塗料は通常の耐火被覆に見られな成 14 年）Hp/A の概念を継承した移行認定がなされ、現在にい多くの特徴がある。これらの特長を生かした例として「海至っている。この認定以外の新たな認定耐火構造では欧州で外の耐火工法および耐火設計の実例」（池田憲一）、その他素適用されている Hp/A の概念は取り入れられていないのが現材の意匠を残したまま耐火性能を発揮できることから「歴史状である。

的景観保存の防災支援手法としての防火塗料の有効性に関す

表１

防火塗料･耐火塗料・耐火被覆にかかわる年表( □ 内は当時の耐火塗料内容)
海外

耐火塗料はもともとフランス人の発明と言われている
Hawthorne‑road，Bootle,LiverpoolのJohn
Davies氏耐火塗料を製造した

1942年
1949年
1950年代

アメリカ製中輸入"Albi‑"R"と称する製品ジシ
アンジアミンを触媒とした尿素フォルムアルデヒド樹脂に燐酸アンモン、硼砂および粘土質を加えた発泡性防火塗料
1951

鉄骨の耐火被覆としてエポキシ樹脂系の厚膜タイプの塗料

1953

1960年代ポリ燐酸アンモニウムなどを主成分とする発泡型薄膜タイプの耐火塗料

1970年代
1979年
1988年
2000年
2000年

イギリスでは３０分耐火があることと 耐火塗料を施工していると保険が安くなる 耐火被覆材の１５％のシェアー

2000年
2000年
2002年

味深いものも見られる。
表２耐火塗料の特徴

発泡性耐火塗料の特徴
日本では昭和15年頃より無機質塗料を實際に防火塗料として使用し始めた
有機質系統のものは，まだ試驗試作の域を出でず製造実験も行っていない①

薄膜のため空間を広く使用できる

無機質塗料は一名又防火塗料とも云はれ普通の塗料がオイルを伸展劑とするのに對して，此の塗料は伸展劑として用いるものが，水硝子か或はマグネシアと苦汁であって，廣い意
味での水性防火塗料。

②

素材の形状を生かすことができる③

上塗により意匠、色彩、耐候性を選べる④

塗装するため地震時等の剥落、落下がない⑤

プレコート工法が可能（工程短縮可能）⑥

塗装するので継ぎ目がない

昭和17年6月27日に舊内務省告示で防空建築規則に依って始めて屋内用防火塗料規格が法規に制定されてた。
4月（昭和24年）JES 化学 5661 屋内用防火塗料規格
日本国にでも防火塗料が戦後の流行となる
発泡性防火塗料は国産のものはいまだ試作の段
・防火塗料にアンモニウム塩、炭酸塩、亜硫酸塩、窒化物、多量の結晶水を含む発泡剤を混入して過熱によって膨れ不燃性ガスを発生
発泡性防火塗料について
火災学会論文集 第１巻 第１号 P24‑26 昭和26年9月

今後のさらなる普及に向けて解決しなければならない課題
は、おおよそ以下のようなものであろう。
①

鉄骨の断面形状係数に応じた被覆厚算定方法の認定耐火②構造への適用。
環境対応型の水系塗料の適用③

反応型である耐火塗料の発泡性能と脱落、亀裂発生性

発泡性防火塗料の研究（第１報）
NH4H2PO4−（NH2）2CO‑Paraformaldehyde‑Starch系塗料について
工業化学雑誌 第５６巻 第３冊 P28‑30 昭和28年3月

屋外用としても使用され、主として石油、石油ﾌﾟﾗﾝﾄ用に使用された。アメリカ海軍の航空母艦上に搭載された爆弾、機雷、ミサイルなどの爆発防止用にも使用されている。

価」（村岡宏ほか）などの文献にも見られるように非常に興船に防火塗料を塗布する文献

1936年
1940年

合成樹脂系の防火塗料は既にアメリカでは工業「伝統木造建築の類焼防止を目的とした防火塗料の性能評

防火塗料の製法についての文献①珪酸曹達、滑石がを主成分。
②「カゼイン」を使用して①による塗料は耐水性、防火性を保持。
③金属亜鉛を使用して①による塗料は耐水性、同時に完全に防火性保持。

1933
木製ドアの防火用としてヨーロッパで開発され実用化された。

リアー型過熱発泡性塗料の耐火性能評価」（軽賀英人ほか）、

日本
1925る実験研究」（薮田孝敏ほか）、「木質系材料を対象としたクJIS K‑5661建築用防火塗料
・酢酸ビニル系の発泡性防火塗料
・水ガラスと珪藻土を主成分とした無機質の発泡性塗料 などが上げられている状の相関性の解明④

屋外等の環境下における耐久性の確保(平成元年)イギリスの発泡型耐火塗料が日本に導入

上記①は、前述したように既に欧州を中心に適用されてお2000年5月29日（平成12年） ハイブリッド型防耐火材料委員会を設立し、６社が認定取得
6月 建築基準法改正
2000年 建築基準法の開始に伴い国際基準であるISO83による耐火性能試験への変更
耐火塗料‑ISO834,ユーロコード（案）に準拠した耐火性能試験
2002年（平成14年）読替え 建築基準法68条26
第1項

り、国際標準化機構(ISO)でも近年盛んに国際規格の制定に向けて議論されているところである。
６．まとめ
耐火塗料及び防火塗料開発の歴史、日本における耐火塗料、耐火塗料を適用する場合の留意点及び今後の展望の概要を述

４．耐火塗料を適用する場合の留意点

これまでに得られている知見を整理すると以下のようになる。 べた。なお、日本建築仕上学会内に設置されている「耐火塗料施工指針作成委員会」では発泡性耐火塗料の普及を促し、･耐火塗料の発泡温度は、おおよそ 200〜300℃である。
施工現場での耐火塗料の品質を確保するために施工指針を作･ISO 834 に規定する標準加熱ではない緩慢加熱(Slowheating)では、所期の発泡膜厚が発揮されない場合がある。
･一般に、耐火塗料の発泡性状は、温度上昇速度に大きく影響される。

*1 日本ペイント株式会社*2 (財)ベターリビングつくば建築試験研究センター*3 エスケー化研株式会社*4 化工機商事株式会社*5 菊水化学工業株式会社*6 太平洋マテリアル株式会社

成するべく活動中である。
[参考文献]
本文中に示した文献意外に参考とした文献は多々あるが、紙面の都合上ここでは省略させていただく。
*1 NIPPON PAINT CO.,LTD.
*2 Tsukuba Building Research & Testing Laboratory, Center for Better Living*3 SK Kaken CO.,LTD.
*4 KAKOKI TRADING CO.,LTD.
*5 Kikusui Chemical Industries CO.,LTD.
*6 Taiheiyo Materials Corporation―262―