JPH02172848A - 膨張型耐火被覆組成物および耐火被覆材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、膨張型耐火被覆組成物およびこれを利用した
耐火被覆材に関する。本発明の耐火被覆組成物は、例え
ば、鉄骨構造の建築物等において、鉄骨等に被覆して耐
火構造とするために利用することができる。

（従来の技術） 従来、鉄骨等用の耐火被覆材料としては、吹付ロックウ
ールがもっばら使用されてきた。吹付ロックウールはロ
ックウールに少量のセメントラ混入させた半湿式材料で
あり、これを鉄骨表面等に吹き付けることにより耐火被
覆が形成される。

しかし、このような吹付ロックウールによる被覆の施行
には次のような欠点がある。

■施工に手間を要する。吹き付は後のコテ押えやペース
ト吹きが必要である。

■所定の耐火性能を得るために必要な吹付厚さが大きく
　（通常３０〜６０ａ＋ｓ）　、材料の使用量が多いた
めコストがかかり、施工管理上不利である。

また、重量および空間占有体積も増加する。

■吹付時に粉塵が多量に発生し、環境衛生上問題がある
。

このような吹付ロックウールの問題点を解消した耐火被
覆組成物として、特開昭６１−１０１４７５号公報には
、粒状水ガラスに数種類の無機材料を配合した、無機系
の組成物が開示されている。

しかし、この耐火被覆組成物においては、粒状水ガラス
は高温粘結材として用いており、耐火性能は数種類の無
機材料の組合せによって確保される。そのため、この組
成物は吹付ロックウールの場合と比べて耐火被覆層の厚
さが半減できる程度のものであり、上記■の欠点が大幅
に改善されたとは言えない。

さらに、この耐火被覆組成物は施工時に多量の水を加え
てモルタル状にして塗布する。そのため、施工には、モ
ルタルミキサーなどの混練装置が別に必要となり、また
、使用する粒状水ガラスには耐水性向上被覆と耐炭酸化
被覆の２種類の被覆を設けておく必要があり、製造工程
が複雑化する。

（発明が解決しようと□する課題） 本発明の目的は、火災時に膜厚が５倍以上に膨張するこ
とにより、吹付ロックウールの１１５〜１７１０程度の
薄膜で十分な耐火断熱性を発揮でき、しかもスプレー塗
装により容易に施工できる、耐火被覆組成物を提供する
ことである。

本発明の別の目的は、上記の耐火被覆組成物を用いて、
発煙量の少ない薄膜被覆型耐火被覆材を提供することで
ある。

（課題を解決するための手段） 一般に、水ガラスは加熱されると化合物中の水分を放出
することにより、吸熱、発泡するという性質を有するこ
とが知られている。

本発明者らは、水ガラスの持つこの性質に着目し、水ガ
ラスの吸熱・断熱性能を有効に利用して、従来よりはる
かに薄膜で施工可能な耐火被覆組成物を得るべく検討を
重ねた。その結果、有機樹脂に粒状水ガラスを混入した
ものは、スプレー塗装で容易に薄膜被覆でき、しかも得
られた被覆は高温で吸熱・膨張して、薄膜でも優れた耐
火性能を示し、上記目的を達成できるものであることを
見出した。

さらに、本発明者らは、この耐火被覆組成物により形成
した被覆の上に、無ｍ塗料あるいは加熱により無機質化
する組成の塗料を上塗りすることにより、火災時の有機
樹脂の燃焼による発煙量を抑制することができ、同時に
この塗膜の存在により耐火断熱性がさらに向上すること
をも見出した。

ここに、本発明の要旨は、樹脂に、組成物の全固形分に
基づいて１０〜８０重量％の未発泡の粒状水ガラスを配
合したことを特徴とする膨張型耐火被覆組成物にある。

好適態様にあっては、前記組成物に、前記水ガラスとの
合計重量が８０重量％以下となる範囲で、全固形分の３
〜２０重量％の量の無機顔料をさらに添加する。

本明細書において、上記の成分の配合量は、組成物の全
固形分、すなわち、希釈用の溶剤を除いた全成分の合計
量に基づいた量である。

本発明によれば、このような耐火被覆組成物により形成
した下層耐火被覆と、無機塗料または高温で無機質化す
る塗料により形成した上層被覆とを有する耐火被覆材も
提供される。

（作用） 本発明の耐火被覆組成物は、樹脂に粒状水ガラスを含有
させたものであり、樹脂は主に結合・造膜剤として作用
し、耐火性能は粒状水ガラスにより得られる。

水ガラスは一般にＮａｎｏ・ｍ５ｉ（ｈ・ｎＨｚＯで示
される組成を有し、原料のケイ砂とソーダ灰の混合比率
を変化させることによりｍ値が広範囲に変化したものを
得ることできる。また、粒状水ガラスは、濃厚水溶液状
の水ガラスを慣用の方法により液滴化し、乾燥すること
により製造できる。

未発泡の粒状水ガラスは、火災等で熱を受けると、含有
水分あるいはＯＨ基の縮合により生じる水分を放出して
吸熱するとともに、体積が３０〜７０倍に膨張する。こ
の膨張体が中空体の形状をなし、優れた断熱性を発揮す
る。従って、粒状水ガラスは、耐火断熱材として非常に
効果的な材料であり、本発明の組成物は粒状水ガラスの
この性質を最大限に生かしたものと云える。

本発明の耐火被覆組成物に含有させる粒状水ガラスとし
て特に好ましいのは、ｍの値が１．５〜７で、平均粒径
２＋１１１１以下のものである。ｍが７を超えると発泡
性が低下し、ｍが１．５未満になると耐水性が悪くなり
、経時劣化の結果、発泡性が低下する傾向がある。水ガ
ラスの粒径が２）１１１１１より大きくなると、スプレ
ー塗装が困難になるとともに、発泡して中空体を形成し
た時に、膨張した粒子間の間隙が広くなりすぎ、断熱性
が低下する。

本発明の耐火被覆組成物は、このような粒状水ガラスを
、樹脂中に全固形分の１０〜８０重量％の量で配合した
ものである１粒状水ガラスの配合量が１０重量％未満に
なると組成物の膨張倍率が不足し、充分な耐火性能を得
るには厚塗りする必要が生じる。一方、この配合量が８
０重量％を超えると、樹脂量が少なくなって造膜性が不
足するため、被覆が困難になる。粒状水ガラスの好まし
い配合量は、３０〜６５重量％である。

本発明で使用する粒状水ガラスは、前記特開昭６１−１
０１４７５号公報に記載のような耐水性向上のための表
面処理（耐水化処理）を施したものであってもよい。ま
た、Ｎａ、Ｏ・ｍ５ｉｏｔ　・ｘＢｔ０３−　ｎＨｚＯ
（ｘ≦０．９）なる組成で示されるホウ素含有水ガラス
を使用することも可能である。この材料は、水ガラスの
製造時にホウ砂もしくは酸化ホウ素を添加することによ
って得られる。この場合、Ｘが０．９を越えるものは、
発泡膨張性が低下するため好ましくない。

本発明の耐火波Ｊｌ！組成物に使用する樹脂としては各
種のものが使用できる。好ましい樹脂としては、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、塩化ゴム、
ポリエステル樹脂、あるいはポリマーセメント等、常温
乾燥型の塗料の造膜成分あるいは結合剤として一般に利
用されている樹脂が挙げられる。また、樹脂がハロゲン
化などにより難燃化処理されているものであれば、さら
に好ましい。

加熱硬化型の樹脂も、硬化温度が１２０℃以下で超 あれば使用できる。硬化温度が１２０℃嚇±の加熱硬化
型樹脂は、硬化時に粒状水ガラスの発泡が開始されてし
まうため好ましくない。ただし、鉄骨等の熱容量が大き
い部材に対する耐火被覆の場合に、加熱により硬化させ
ることば、経済的に非常に不利である。

さらに、ポリマーセメント等の水系塗料として用いられ
る樹脂も使用できるが、この場合には粒あり、そのまま
では貯蔵安定性に欠ける。

本発明の耐火被覆組成物は、前記粒状水ガラスおよび樹
脂の他に、全固形分の３〜２０重量％、好ましくは５〜
１５重量％の量の無機顔料を含むことができる。適当な
無機顔料としては、タルク、マイカ、シリカ、クレー、
炭酸カルシウム等の体質顔料、あるいはベンガラのよう
な着色顔料さらには二酸化アンチモンのような無機系難
燃性顔料が挙げられる。

無機顔料を添加した本発明の耐火被覆組成物により被覆
を形成すると、火災時に、膨張した水ガラス粒子の粒間
に無機顔料が存在するため、断熱性をさらに向上させる
と共に、水ガラス粒子に対するバインダー的役割も果た
し、被覆の強度を向上させ、水ガラス粒子の脱落を防止
することができる。

無機顔料の配合量が３重量％未満では上記の効果が薄＜
、２０重量％を越える量を配合してもそれ以上の効果は
期待できない。

無機顔料を添加する場合、粒状水ガラスと無機顔料との
合計量が、耐火被覆組成物の全固形分の８０重量％以下
となるようにする。前記のように、樹脂の含有量が全体
の２０重量％より少なくなると、造膜性が悪くなるため
である。従って、無機顔料を２０重量％を越えて配合す
ると、耐火性能の発揮に大きく寄与する粒状水ガラスの
配合量が低下するので、その意味でも無機顔料の配合量
は２０重量％以下とすることがよい。

本発明の耐火被覆組成物には、断熱性の向上ならびに膨
張後の被覆強度向上を目的として、高融点の無機繊維（
ガラスファイバー、セラミックファイバー、カーボンフ
ァイバー等）、あるいは高温で難燃性の炭化物を生成す
る、モノ、ジまたはトリペンタエリスリトールのような
多価アルコールと、脱水炭化触媒として作用するリン酸
塩との混合物をさらに添加することもできる。このよう
な添加材は、一般に２５重量％以下、好ましくは１０重
世％以下の量で添加され、これらを添加する場合も、造
膜性を確保するため、樹脂含有量が２０重量％以上とな
るようにする。ただし、多価アルコールを添加する場合
には、樹脂の配合量を１０％程度まで低下させても造膜
できる。

本発明の耐火被覆組成物は、樹脂と粒状水ガラス、およ
び所望によりそれ以外の添加剤とを混合することにより
得られる。樹脂が固体であるか、あるいは高粘度液体で
ある場合には、トルエン、キシレン、メチルエチルケト
ン等の適当な有機溶剤、あるいば水系塗料の場合には水
で希釈して、スプレー塗装可能な程度の粘度の液状物に
して使用する。また、樹脂がエポキシ樹脂等の二液硬化
型のものである場合には、施工現場で適当な硬化剤を配
合する。

本発明の耐火被覆組成物を鉄骨等の部材に被覆すること
により、耐火被覆材を得ることができる。

本発明の耐火被覆組成物を被覆できる部材としては特に
制限されないが、鉄骨等の鋼材以外の有用な例としては
、ケーブル、ケーブル保護管、防火シャンク−もしくは
扉およびその目地材などが挙げられる。

本発明の耐火被覆組成物は、ロール塗装、スプレー塗装
などの任意の慣用の塗装法により施工することができる
が、建設現場で鉄骨等に現地施工する場合には、モルタ
ルガンやリシンガン等によるスプレー塗装が有利である
。また、鉄骨等に本発明の耐火被覆組成物を予め被覆し
ておき、これを現地で組立てる、いわゆる先付は工法を
採用することもできる。

本発明の耐火被覆組成物の被覆量は、要求される耐火性
能によっても異なるが、一般に乾燥膜厚でｌ〜ｌＯｍ程
度で十分である。本発明の組成物から形成した被覆は、
高温では前述した水ガラスの発泡が起こって約５〜３０
倍に膨張し、またその際の吸熱も寄与して、非常に高い
断熱性を示す。そのため、従来の吹付ロックウールの１
７５〜ｌ／１０程度の薄い被覆でこれと同等の耐火性能
を発揮することができる。

本発明の組成物から形成した被覆は、樹脂を含有してい
る関係で、火災時に樹脂が燃えると煙が発生する。ただ
し、上記のように非常に薄膜で施工されるため、発煙は
それほどひどくないが、この発煙を可及的に抑制するこ
とが好ましい。特に、樹脂が難燃化されていなかったり
、樹脂の配合量が多い、あるいは被覆量が多い場合には
、この発煙を抑制することが必要となる。

この火災時の発煙は、本発明の耐火被覆組成物から形成
した被覆の上に、上層として無機塗料または高温で無機
質化する塗料により形成した被覆を設けることにより、
効果的に抑制できることが判明した。従って、本発明の
組成物を用いて耐火被覆材を得る場合、このような上層
被覆を設けることが好ましい。

この上層被覆形成用として使用できる塗料としては、水
ガラスやコロイダルシリカ等をベースにした無機塗料、
あるいはエチルシリケート等のケイ素含存塗料のように
高温になるとセラミックス化する塗料が挙げられる。こ
の上層被覆は、下層被覆中の樹脂が火災時に酸化・燃焼
するのを抑制し、それにより発煙量が低減するほかに、
燃焼熱も減少して、断熱性が一層向上するという利点も
得られる。

この上層被覆の被覆量は、乾燥膜厚で５０声以上とする
ことが好ましい、５０ＩＡ未満のａｍでは前記のような
防炎効果は薄い。上層被覆の膜厚の上限は特にないが、
通常は３００−を越えてもそれ以上の効果の向上は望め
ないので、経済面からは３００−以下とすることが好ま
しい。

このようにして得られた、本発明の組成物から形成した
下層耐火被覆と、前記の無機系上層被覆とを有する耐火
被覆材は、火災時の発煙が非常に少なく、鉄骨等の建築
資材に応用するのに非常に適した実用的な耐火材となる
。

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

％は、重量％を示す。

裏胤医土 ＮａｔＯ：　５ｉＯｚ”　１　：　３．９（モル比）の
組成を有する平均粒径０．８１１１１の粒状水ガラスを
使用して、第１表に示す配合組成の耐火被覆組成物を作
製し、これに溶剤（キシレン）を加えてスプレー塗布可
能な程度に粘度調整を行った後、３゜２Ｉｌ１ｍ厚の鋼
板の片面にモルタルガンで乾燥膜厚が３＋ｍｓになるよ
うにスプレー塗装を行い、被覆鋼板を得た。

また、対照として、従来の吹付ロックウールを同じ鋼板
に通常の方法で吹き付けて、３０ａ＋−の厚さで被覆し
た被覆鋼板も作製した。

こうして得られた各被覆鋼板の供試材の被覆面側を、Ｊ
ＩＳ　Ａ　１３０４に示される１時間耐火試験の加熱条
件で加熱し、この時の鋼板裏面温度を測定した。結果を
第１表に示す。

第１表 本発明例である試Ｍｍ１−１２では、加熱により被覆が
５〜３０倍に膨張して、良好な耐火断熱性を示した。耐
火性能は、粒状水ガラスの配合量が高いほど高くなるが
、無機顔料を添加しない場合には、粒状水ガラスの添加
量が５０％を超えると試験１１ｈ２および３に示すよう
に被覆の強度がやや不足し、膨張により被覆の一部が脱
落する。その場合には、試験階５〜１２に示すように、
３〜２０％の無機顔料を添加すると、被覆強度が増強さ
れて被覆の部分的脱落が完全に防止される上、耐火性能
も一段と向上した。ただし、試験階４に示すように、無
機顔料の添加量が３％未満では、この効果がほとんど認
められなかった。

一方、比較例を見ると、試験隘１３では、樹脂不足によ
り造膜性が劣り、試験階１４では、粒状水ガラスの量が
過少であったため耐火断熱性が悪かった。

試験ｍ１５は従来の吹付ロックウールによる対照の結果
である。この結果を本発明例と比較すると、本発明例で
は、被覆の厚みが１／１０と非常に薄いにもかかわらず
、吹付０７クウールと同等の優れた耐火性能を示すこと
がわかる。

大止桝Ｉ 実施例１と同様の粒状水ガラス５０％、塩化ゴム２５％
、並びに塩素化パラフィン、ジペンタエリスリトール、
リン酸アンモニウム、セラミックファイバーおよびタル
ク各５％を含有する耐火被覆組成物を調製し、これに溶
剤（キシレン）を加えて粘度を調節した後、３．２　ｍ
ｍ厚の鋼板の片面に、実施例１と同様の方法でスプレー
塗装した。

これを２４時間常温乾燥した後、その上に第２表に示す
無機系塗料を所定膜厚になるようにスプレー塗装して、
上層被覆を形成させ、被覆鋼板を得た。

各被覆鋼板の供試材について、実施例１と同様の１時間
耐火試験を行い、加熱終了直後の鋼板裏面温度を測定す
ると共に、発煙量を目視で評価した。結果を第２表に示
す。

第２表 すべての試験において、耐火被覆が約２０倍に膨張し、
優れた耐火断熱性を示した。さらに、無機系塗料による
上層被覆を５０ＪＩＤ以上の厚さで設けた試験−３〜７
では、この被覆を設けなかった試験−１に比べて、発煙
量が著しく低減し、また綱板裏面温度が一層低下したこ
とから、耐火性能自体もさらに向上したことがわかる。

上層被覆の膜厚を３０−とした試験磁２では、これらの
効果は不十分であった。上層被覆を設けなかった試験１
１１では、試験Ｎａ３以下に比べて相対的に発煙量は多
かったが、なお許容範囲内の発煙量であった。

（発明の効果） 本発明の耐火被覆組成物は、従来の吹付ロックウール等
と違い、有機物を基材として、膨張倍率の著しく高い粒
状水ガラスを配合した組成物であるため、吹付ロックウ
ールの１７５〜１７１０程度の薄い皮膜で、吹付ロック
ウール等と同等の優れた耐火断熱性を発揮するものであ
る。

特に、本発明の組成物に、全固形分の３〜２０重量％の
無機顔料を含有させると被覆の強度が著しく増大し、粒
状水ガラスの含有量が高く、樹脂含有量が低くても、膨
張時に脱落の起こらない強固な被覆を形成することがで
き、また断熱効果もさらに改善される。

また、本発明の耐火被覆組成物はスプレー塗装が可能な
ように容易に粘度調整できるため、吹付ロックウールや
ケイカル板の貼付は等と比べて施工性にも優れており、
施工時の粉塵の発生もないという利点を持つ。

一方、この組成物から形成した耐火被覆の上に、上層と
して無機系塗料により極く薄い塗膜を形成することによ
り得られる本発明の耐火被覆材は、火炎時の発煙が著し
く抑制され、しかも高い断熱性を発揮し、優れた性能を
発揮する。

以上のように、本発明の耐火被覆組成物は、従来の吹付
ロックウールと同等の優れた耐火性能を有し、しかもそ
の難点であった前記のΦ〜■の問題点が解消され、さら
に発煙の問題も極く薄い上層被覆により著しく抑制で吉
るので、鉄骨等の鋼材の被覆をはじめとする各種の用途
に対して吹付ロックウール等の代替品として使用できる
、非常に実用性の高いものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂に、組成物の全固形分の１０〜８０重量％の
   未発泡の粒状水ガラスを配合したことを特徴とする、膨
   張型耐火被覆組成物。
2. （２）さらに全固形分の３〜２０重量％の無機顔料を含
   有し、この無機顔料と前記水ガラスとの合計重量が全固
   形分の８０重量％以下であることを特徴とする、請求項
   １記載の耐火被覆組成物。
3. （３）請求項１または２記載の耐火被覆組成物から形成
   した下層耐火被覆と、無機塗料または高温で無機質化す
   る塗料から形成した上層被覆とを有する耐火被覆材。