JPH0232177A

JPH0232177A - 難燃性被覆

Info

Publication number: JPH0232177A
Application number: JP14505389A
Authority: JP
Inventors: Juergen K H Goebell; ユエルゲン　クルト　ハンス　ゴエベル
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1988-06-08
Filing date: 1989-06-07
Publication date: 1990-02-01
Also published as: DE3819484A1; EP0346001A3; EP0346001A2

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】発明の背景（１）　　発明の利用分野この発明は膨張性の水性エマルジョンペイントを基調と
する難燃性被覆に関する。

（２）　　従来の技術例えば電線被覆、ケーブルバイブ又はその他の部品で、
プラスチック、木材又は鋼材等でつくられた、火災に遇
うと危険になる部品の表面に、防火材料を被覆づること
は知られている。難燃性被覆材料は火に曝されたとき膨
張して、低い熱伝導率をもつ食パンの支杭の被覆材料に
なるようなものが用いられることが好ましい。

既知の膨張性Ｍ燃性被覆のひとつに、火に通ったとき保
護すべき材料の上に絶縁性炭素含有発泡層で、その層の
厚さが最初の被覆の何倍にもなるものを形成することが
できるものがある。この炭素発泡層は火と熱に対し有効
な保護をし、更に電線の燃焼によって放出する腐食性の
ガスによって発生する二次的損害を最低にすることがで
きる。

ペイント形態の既知の熱膨張性難燃性被覆剤のひとつは
酸生成化合物、例えば、熱の影響をうけて不揮発生の酸
を発生し、高分子ヒドロキシル化合物、例えばでん粉又
はペンタエリスリトールを分解して、水、炭素、及び二
酸化炭素にするリン酸塩、及び膨張剤、例えば、炭素分
解生成物の発泡形成に有効な、グアニジン又はメラミン
を含む。

任意に、顔料、結合剤及びその伯の活性化剤を加えるこ
とができる。

このような熱膨張性ペイントの１例は、例えば米ＧａＷ
ｎ第４．１６６．７４３に：１７１ｉされ、？ｉＪＡの
組成は、酸生成化合物としてはポリリン酸アンモニウム
、炭素源としてはジペンタエリスリトール及びでん粉、
膨張剤としてはジシアノジアミドを含有する。しかしこ
の組成の欠点は、火災で形成された防壁層が、落下する
建築部材や火災によって生じる空気の動きなどによって
発生するショックのような機械的作用によって容易に影
響をうけ又は劣化することである。結論として難燃性能
は著しく減殺される。

この問題は、ドイツ特許第２８　０７　６９７に開示さ
れているように、部分的には熱硬化性フェノール樹脂を
含む難燃性ペイントによって克服することができ、これ
は炭素発泡の安定性を増加さける。このペイントの欠点
はフェノール樹脂が水性ペイントの添加剤として適して
ないこと“Ｃあり、更に、加熱にあってフェノール又は
ホルムアルデヒドのような有毒化合物を発生することで
ある。

（３）　　発明の要約この発明の目的は、熱を受けたとき機械的作用に対して
比較的抵抗性のある炭素含有発泡を毒性のない方法で形
成する、熱膨張性水性エマルジョンペイントからつくら
れた難燃性被覆を創造することである。

この目的は、実質的に不溶のエマルジョンペイントにア
ルカリ性重合ケイ酸塩粒剤を加えることによって達成さ
れる。

（４）　　好ましい実施例の説明粒状のアルカリ性重合ケイＩｆｆ塩の水和物を含む各種
の難燃剤は既知である。アルカリ性重合ケイ酸塩は、又
、ケイ素−酸素層の間に水分子を吸収することによって
それらの最初の寸法の数倍に膨張する傾向があるので、
難燃性ペイントの熱膨張成分として極めて好適である。

例えば米国特許第４．２７３．８７９及び第４．５２１
．３３３は、その機能が単に熱膨張成分としてだけであ
るアルカリ重合ケイ酸塩を含む異った難燃性複合材料を
開示している。米国特許第４，２７３．８７９及プロセ
スを容易にするために、又は粒剤の耐久性を増ずために
、さらに重合ケイ酸塩粒剤に撥水性被覆又はコーティン
グを施すことが知られており、これは粉剤の早期の溶解
を防ぐよう機能する。

例えば米国特許第４．２１８，５０２はアスファルトル
ーフイング材料に重合ケイ！ｉ？ｍ粒剤を使用すること
を開示しており、そこでは重合ケイ酸塩粒剤は金属石鹸
及び同じ金属のイオン化化合物、例えば水酸化物又は塩
化物で被覆される。水の存在下で、金属陽イオンが被覆
中に形成され、それは重合ケイ酸塩イオンと反応して水
への溶解度の低い反応生成物をつくる。

しかし、実質的に不溶の重合ケイ酸塩粒剤を水性難燃性
ペイントに混合することは知られていない。

上記従来の技術と対照的に、この発明ではアルカリ性重
合ケイ酸塩はその熱膨張効果の理由で水性エマルジョン
ペイントには加えることはしない。

このペイントは火の存在下で絶縁性炭素含有発泡を形成
するのに必要なすべての必要な成分を既に含んでいるの
で、その上に熱膨張成分、この場合アルカリ重合ケイ酸
塩を付加することは必要でない。

鷹ろくことに、アルカリ性重合ケイ酸塩を粒剤の形体で
含む水性熱膨張性エマルジョンペイントは、アルカリ性
重合ケイ酸塩を除いたペイントにくらべより多くの耐腐
蝕性炭素含有発泡を形成することが発見された。重合ケ
イ酸塩粒剤を含むエマルジョンペイントに基いて、熱又
は火に曝されたとき形成される炭素含有発泡は、より高
い耐蝕性をもち又、フェノール樹脂を含む有機発泡複合
材の場合のような＠毒ガスを生成しない。更に水和ケイ
Ｐｌ！塩から発生する水は、火災の場合付加的に表面を
冷却するのに寄与する。

しかし、水性エマルジョンペイントが所望の効果を永続
して発揮できるようにするためには、通常水溶性アルカ
リ性ケイ酸塩がペイントに溶けないようにする注意が必
要である。この発明によれば、これは水に僅かした溶け
ない重合ケイ酸塩粒剤によって、又は好ましくは撥水性
被覆をｂっだ重合ケイ酸塩粒剤によって達成される。好
適な疎水剤は例えばワックス又はパラフィンで、疎水化
は既知の方法で行なわれる。

最も寿命の長い、又最も完全な防湿性をもった好ましい
保護被覆は、長鎖の脂肪酸の金属塩を含む。ステアリン
酸は好ましい長鎖の脂肪酸であるが、オレイン酸又はバ
ルミチン酸のような他のものも使用可能である。又、カ
ルシウムは好ましい金属であるが、アルカリ土類金属の
バリウム及びマグネシウム、及びアルミニウム及び亜鉛
のような他の金属も使用可能である。

前述の好ましい被覆において、最高の水安定性は、被覆
が、長鎖の脂肪酸のアニオンとの化学量論的な結合に必
要な情を亀す金属を、イオン化化合物の形で含むときに
得られた。このような金属カチオンリッチ被覆の過剰金
属は、例えば金属の水酸化物、庚酸塩、塩化物、又はフ
ッ化物として提供することができる。典型的には、保護
被覆の容積で望ましくは１．５倍以上の壜が存在する過
剰金属含有イオン化化合物は、長鎖の脂肪酸の金属塩よ
り溶は易い。

他の水に不溶の化合物はこの発明の保護被覆の中に、付
加物として又は長鎖の脂肪酸の代替物として含むことが
できる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ワッ
クス、エポキシ樹脂、又はウレタン樹脂のような有機高
分子フィルムが使われる。芯の粒子のケイ酸イオンとの
反応のための金属カチオンを提供するイオン化成分は、
最高の水安定性を得るためのこのような被覆に含まれる
であろう。

更にこの発明の粒子の保護被覆に含まれる好ましい成分
はシリコーン撥水剤である。この薬品の数々はそれらが
適用された表面から湿気をはじくことで知られている。

このような撥水被覆の使用は保護被覆によって提供され
る耐湿性に対し有意に加えられることが発見された。

この発明の被覆粒子の長期の安定性は、テストデツキ上
の長期老化試験及び、粒子を完全に水に浸し、それらの
熱膨張性を各種の間隔で測定する加速試験の両方で示さ
れた。後者の試験において、例えば米国特許第４．２１
８．５０２の実施例１（以下、′５０２の実施例１とい
う）に記載したケイ酸ナトリウム粒子は、４０日問水に
浸漬した後に尚加熱下において有用な熱膨張性を示して
いる。′５０２の実施例１と同様であるがどんな保護被
覆もないケイ酸ナトリウムの粒子は、ｆｉＪＩじ試験を
行ったとき曝露１−３８模に少しも熱で膨張しないだろ
う。カルシウムとステアリン酸が化学は論的比率で含ま
れるステアリン酸カルシウムで被覆したことを除いて、
５０２の実施例１と同様のケイ酸ナトリウム粒子が同様
の試験をうけたとき、粒子の熱膨張は、４０日＠露後の
′５ｏ２の実施例１の粒子によって示されるレベルに６
から９日後に低下した。

被覆された粒子上の保護被覆は既知の各種の被覆方法で
実施可能である。例えば、芯の粒子は被覆材料が液状、
例えば融解又は溶解している場合はそれと混合づること
ができる。被覆はその後冷却、乾燥又は反応によって実
質的に連続したフィルムに硬化される。ひとつの有用な
被覆作業において、芯の粒子は最初に被覆材料の液化可
能部分、例えば融けたステアリン酸、室温で液体である
オレイン酸、ポリエチレンのような融けた高分子、又は
液体の未硬化のエポキシ樹脂硬化組成物で最初に被覆さ
れる。ついで、被覆が冷却又は硬化する前に、金属カチ
オン供給成分のようなその他の成分が、粉末状のその成
分と被覆された芯の粒子とを混合することによって加え
られる。例えば、粉末水酸化カルシウムが、最初に融け
たステアリン酸で被覆された粒子と都合よく混合される
。このような混合の後、水酸化カルシウムは部分的にス
テアリン酸被覆に埋め込まれる。カルシウムはステアリ
ン酸と反応して殆んど不溶のステアリン酸カルシウムを
生成する。そして未反応の水酸化カルシウムはどれも層
の中に残り、自己回復機能のために過剰カルシウムカチ
オンを提供する。

この発明は別の変態として、ホウＦｌ？塩、例えばホウ
酸亜鉛を付加的に、ホウ素とアルカリ金属とのモル比が
約０．２から約０．９の範囲である量で７含む粒剤の組
成を提供する。

この発明に従って使用される好適なアルカリ性重合ケイ
酸塩は、例えば、重合ケイ酸ナトリウム又は重合ケイ酸
カリウム、更に又重合ケイ酸リチウムである。この重合
ケイ酸塩の構造は式Ｍ２Ｏ：ｘＳｉＯ２で表わされる。

ここにＭはアルカリ金属で、Ｘは約１．５から約４．０
の範囲である。

更に粒剤は水を重量で５から１５％含む。

この発明の実１１Ｍ態様によると、被覆に加えられるケ
イ酸塩粒剤の量は、重量で５から５０％と変動するが、
好ましくは１５から５０％である。

この発明による被覆材の例は：１７＠最％の水１７重量％のエマルジョン添加剤４重量％の二酸化チタン１１１ｍ％のペンタエリスリトール１１市遣％のリン酸塩１７重量％のジシアノジアミド１６＠世％のエマルジョンペイント３０ｆｆｌｆ１％のアルカリ性ケイ酸塩粒剤粒剤の組成
例は：５７重世％の次式の重合ケイ酸ナトリウムＮａ２Ｏ：ｘ
ＳｉＯ２（ｘ＝２．８）及び４３重泊％の次式のホウ酸
亜鉛３ＺｎＯ：　２Ｂ２Ｏ３　：又は６２重量％の次式のケイ酸カリウムに、Ｏ：ｘＳｉＯ２（ｘ＝２．８）及び３８市遣％の萌
記の式のホウ酸亜鉛上記すべての例において、粒剤の直径は約３００から約
８４０μｍの範囲で選ばれた。疎水剤はワックスであっ
た。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）防炎の目的で、不揮発性の無機酸塩形体の酸生成
化合物と、酸と熱によつて炭素、水及び二酸化炭素に分
解される重合水酸化物と、炭素分解生成物の発泡形成効
果をもつ膨張剤と、熱可塑性バインダーを含む水性熱膨
張性エマルジョンペイントから生成される改善された被
覆であつて、前述の改善が実質的に不溶のアルカリ性重
合ケイ酸塩粒剤を含むもの。
（２）請求項（１）に記載の被覆であつて、粒剤の組成
が、ホウ素とアルカリ金属とのモル比が０．２から０．
９の範囲の量のホウ酸塩を付加的に含むことを特徴とす
るもの。
（３）請求項（１）に記載の被覆であつて、前述のアル
カリ性重合ケイ酸塩粒剤が式Ｍ＿２Ｏ：ｘＳｉＯ＿２（
ここにＭはアルカリ金属でｘは約１．５から約４の範囲
である）によつて表わされることを特徴とするもの。
（４）請求項（１）に記載の被覆であつて、前述の粒剤
が撥水性被覆を加えて提供されることを特徴とするもの
。
（５）請求項（４）に記載の被覆であつて、前述の撥水
性被覆がパラフィン又はワックスで構成されることを特
徴とするもの。
（６）請求項（５）に記載の被覆であつて、粒剤の組成
が、ホウ素とアルカリ金属とのモル比が０．２から０．
９の範囲の量のホウ酸塩を付加的に含むことを特徴とす
るもの。
（７）請求項（６）に記載の被覆であつて、前述のアル
カリ性重合ケイ酸塩粒剤が式Ｍ＿２Ｏ：ｘＳｉＯ＿２（
ここにＭはアルカリ金属でｘは約１．５から約４の範囲
である）によつて表わされることを特徴とするもの。
（８）請求項（７）に記載の被覆であつて、前述のアル
カリ性重合ケイ酸塩粒剤が重合ケイ酸ナトリウム又はカ
リウム粒剤であることを特徴とするもの。
（９）請求項（７）に記載の被覆であつて、前述の粒剤
が重合ケイ酸リチウムであることを特徴とするもの。