JP7683909B2 - Water-based foamable fireproof coating composition - Google Patents
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Description
本発明は水を希釈媒体として含む水性の発泡耐火塗料組成物に関する。 The present invention relates to an aqueous foamable fire-resistant paint composition that contains water as a diluting medium.
鉄は500℃付近で急激に強度を失うため、火災時には鉄骨造りの構造物は崩壊し、避難や消火活動が出来なくなる。このため、火災時でも定められた時間、強度を維持するために、構造物の鉄骨に断熱性を備えた耐火被覆を施工することが建築基準法によって義務付けられている。この耐火被覆材料としてはロックウール耐火被覆材と発泡耐火塗料がある。ロックウール耐火被覆材は安価であり、市場で多く流通されているが、耐火性能を発揮するには1cm~数cmの厚みを要するものであり、吹き付け作業が困難であるという問題がある。 Because steel loses its strength rapidly at around 500°C, steel-framed structures collapse in the event of a fire, making it impossible to evacuate or put out the fire. For this reason, the Building Standards Act requires that a fire-resistant coating with insulating properties be applied to the steel frame of a structure in order to maintain its strength for a specified period of time even in the event of a fire. Examples of fire-resistant coating materials include rock wool fire-resistant coating material and foam fire-resistant paint. Rock wool fire-resistant coating material is inexpensive and widely available on the market, but it requires a thickness of 1 cm to several cm to demonstrate fire resistance, and there is an issue that it is difficult to spray.
一方、発泡耐火塗料は火災時の温度上昇によって塗膜が膨張して断熱性を発揮する被覆材料である。発泡耐火塗料を用いた耐火被覆はロックウールとは異なり平常時は薄膜で、構造物自体がもつ形状を損なうことがなく、火災時には膨張、炭化し、チャーと呼ばれる難燃性の断熱層によって鉄の温度上昇を抑制し、構造物の崩壊を遅延させることができる。 On the other hand, foaming fireproof paint is a coating material that exhibits insulating properties by expanding the coating film as the temperature rises during a fire. Unlike rock wool, fireproof coating using foaming fireproof paint is a thin film under normal conditions and does not damage the shape of the structure itself. In the event of a fire, it expands and carbonizes, and the flame-retardant insulating layer called char suppresses the temperature rise of the steel and delays the collapse of the structure.
この発泡耐火塗料として本出願人は特許文献1において、加水分解性シリル基含有樹脂、可塑剤、発泡剤、炭化剤を含む発泡耐火塗料を提案した。この塗料においては、厚塗りが容易であり、速乾性、内部硬化性、耐水性等の諸物性に優れた保護塗膜が得られ、そして火災の状況下においては耐火性に優れた発泡層を形成しうるものである。 In Patent Document 1, the applicant proposed a foaming fireproof paint that contains a hydrolyzable silyl group-containing resin, a plasticizer, a foaming agent, and a carbonizing agent. This paint is easy to apply thickly, and produces a protective coating film that has excellent physical properties such as quick drying, internal curing, and water resistance, and can form a foamed layer with excellent fire resistance under fire conditions.
しかしながら特許文献1に記載の発泡耐火塗料は希釈媒体として有機溶剤を含むものであり、病院や学校等で施工する場合に臭気の問題がある。また、有機溶剤が飛散することにより電気工事との並行作業ができないなどの問題があり、水を希釈媒体とする水性発泡耐火塗料の要望が高まっている。 However, the foaming fireproof paint described in Patent Document 1 contains an organic solvent as a dilution medium, which causes odor problems when applied in hospitals, schools, etc. In addition, there are problems such as the inability to carry out electrical work in parallel due to the scattering of the organic solvent, and so there is an increasing demand for water-based foaming fireproof paint that uses water as a dilution medium.
水性発泡耐火塗料として例えば特許文献2には、アクリル樹脂エマルション、多価アルコール、発泡剤、難燃性脱水剤、及びアルカリ増粘型エマルションを含む塗料組成物が開示されている。この塗料組成物は塗装作業性、耐火性には優れるものの、塗膜の耐水性が不十分であるため、その適用範囲が制限されるという問題がある。 For example, Patent Document 2 discloses a water-based foaming fireproof paint that contains an acrylic resin emulsion, a polyhydric alcohol, a foaming agent, a flame-retardant dehydrating agent, and an alkali-thickening emulsion. Although this paint composition has excellent workability and fire resistance, the water resistance of the coating film is insufficient, limiting its range of application.
本発明の課題は、火災時の耐火性と平常時の塗膜の耐水性に十分に優れた水性の発泡耐火塗料組成物を提案することにある。 The objective of the present invention is to propose a water-based foamable fireproof paint composition that has excellent fire resistance during fires and water resistance of the coating film under normal conditions.
ところで、火災時にチャーを生成させるために発泡耐火塗料にはチャー形成補助剤、炭素源、発泡剤が配合されている。これら成分によるチャー生成メカニズムは定かではないが、一般には次のように考えられている。火炎により塗膜の周囲温度が高温になり、塗膜に含まれるチャー形成補助剤が熱分解してルイス酸が発生される。そしてこのルイス酸によって炭素源が分解され炭化層となる。一方、高温により塗膜に含まれる発泡剤が分解されガスを発生し、溶融した塗膜形成成分を発泡させることによって炭化層が膨張し、チャーが生成される。 Incidentally, intumescent fireproof paints contain a char-forming agent, a carbon source, and a foaming agent to generate char in the event of a fire. The mechanism by which these ingredients generate char is unclear, but it is generally believed to be as follows: The flame raises the temperature around the coating, causing the char-forming agent contained in the coating to thermally decompose, generating Lewis acid. This Lewis acid then decomposes the carbon source, forming a char layer. Meanwhile, the high temperature decomposes the foaming agent contained in the coating, generating gas, which foams the molten coating-forming components, expanding the char layer and generating char.
本発明者は水性発泡耐火塗料組成物において平常時の耐水性を向上させる手法について鋭意検討した。
その結果、発泡耐火塗料組成物においてチャーを生成させるために使用される炭素源として特定の化合物を使用することで、火災時の耐火性を大幅に低下させることなく、平常時の耐水性に優れた塗膜が得られることに成功した。
The present inventors have conducted extensive research into methods for improving the water resistance of an aqueous foamable fire-resistant coating composition under normal conditions.
As a result, by using a specific compound as a carbon source used to generate char in the foaming fire-resistant paint composition, it was possible to successfully obtain a coating film that has excellent water resistance under normal conditions without significantly reducing fire resistance in the event of a fire.
すなわち、本発明は、
項1.
樹脂、チャー形成補助剤、炭素源、発泡剤及び水を含む水性耐火塗料組成物であって、炭素源が多価アルコールリン酸エステルを含み、前記多価アルコールリン酸エステルが、4-ヒドロキシメチル-2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタン1-オキシドである、水性発泡耐火塗料組成物。
項2.
多価アルコールリン酸エステルの多価アルコール源が、ペンタエリスリトールである、項1に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項3.
前記樹脂が、カルボキシル基を含有する、項1または2に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項4.
前記樹脂の酸価が3~100mgKOH/gである、項1~3のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項5.
前記樹脂が、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー及びその他の重合性不飽和モノマーの共重合体エマルションである、項1~4のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項6.
カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーの共重合量が全重合性不飽和モノマー中に1~10質量%の範囲内にある、項5に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項7.
架橋剤をさらに含む、項1~6のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項8.
架橋剤が多価金属化合物である、項7に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項9.
1液型塗料組成物である、項1~8のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。項10.
2液型塗料組成物である、項1~8のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。項11.
第1成分(I)及び第2成分(II)を使用直前に混合して使用する2液型塗料組成物であり、第1成分が樹脂を含み、第2成分が架橋剤を含み、第1成分及び/又は第2成分が炭素源、チャー形成補助剤、発泡剤及び水を含む、項10に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項12.
基材表面に、項1~11のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物を塗装することを含む、基材の塗装方法。
項13.
基材表面に、項1~11のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物を塗装することを含む、熱及び火災から構造物を保護する方法、
に関する。
That is, the present invention provides
Item 1.
An aqueous intumescent fire-resistant coating composition comprising a resin, a char-forming adjuvant, a carbon source, a foaming agent, and water, wherein the carbon source comprises a polyhydric alcohol phosphate ester , and the polyhydric alcohol phosphate ester is 4-hydroxymethyl-2,6,7-trioxa-1-phosphabicyclo[2.2.2]octane 1-oxide .
Item 2.
Item 2. The aqueous foamable fire-resistant coating composition according to item 1, wherein the polyhydric alcohol source of the polyhydric alcohol phosphate ester is pentaerythritol.
Item 3.
Item 3. The aqueous foamable fire-resistant coating composition according to item 1 or 2 , wherein the resin contains a carboxyl group.
Item 4.
Item 4. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 3 , wherein the acid value of the resin is 3 to 100 mgKOH/g.
Item 5.
5. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 4 , wherein the resin is a copolymer emulsion of a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer.
Item 6.
Item 6. The aqueous foamable fireproof coating composition according to item 5 , wherein the copolymerization amount of the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer is within the range of 1 to 10 mass% of the total polymerizable unsaturated monomers.
Section 7.
Item 7. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 6 , further comprising a crosslinking agent.
Section 8.
Item 8. The aqueous foamable fireproof coating composition according to item 7 , wherein the crosslinking agent is a polyvalent metal compound.
Item 9.
Item 10. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 8 , which is a one-liquid type coating composition.
Item 10. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 8 , which is a two-component coating composition.
Item 11. The aqueous foamable fireproof coating composition according to item 10, which is a two-liquid type coating composition to be used by mixing a first component (I) and a second component (II) immediately before use, the first component containing a resin, the second component containing a crosslinking agent, and the first component and/or the second component containing a carbon source, a char-forming auxiliary, a foaming agent, and water.
Item 12.
A method for coating a substrate, comprising coating a surface of the substrate with the aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 11 .
Item 13.
A method for protecting a structure from heat and fire, comprising applying the aqueous foamable fire-resistant coating composition according to any one of items 1 to 11 to a surface of a substrate;
Regarding.
本発明によれば、平常時には耐水性等の物性に優れた塗膜を形成しうる水性発泡耐火塗料組成物が得られる。また、この水性発泡耐火塗料組成物により形成される塗膜は、降雨水等によって劣化し難いものであり、塗装後に長期間経過した後でも火災時などの高温時には膨張し、優れた断熱性を発揮するので、構造物の熱による崩壊を遅延することができる。 According to the present invention, an aqueous foamable fire-resistant coating composition is obtained that can form a coating film that has excellent physical properties such as water resistance under normal conditions. Furthermore, the coating film formed by this aqueous foamable fire-resistant coating composition is resistant to deterioration by rainwater, etc., and expands at high temperatures such as during a fire even after a long time has passed since application, demonstrating excellent heat insulation properties, thereby delaying the collapse of structures due to heat.
本発明の水性発泡耐火塗料組成物は、樹脂、チャー形成補助剤、炭素源、発泡剤及び水を含む。 The aqueous foamable fire-resistant coating composition of the present invention contains a resin, a char-forming aid, a carbon source, a foaming agent, and water.
<樹脂>
本発明において、樹脂は、水に溶解又は分散可能な樹脂が使用される。その樹脂種には特に限定はなく、また、分散粒子の形態である場合には単層状又はコアシェル型等の多層状であることができる。
<Resin>
In the present invention, the resin used is a resin that is soluble or dispersible in water. There is no particular limitation on the type of resin, and when the resin is in the form of dispersed particles, it may be a single-layered or multi-layered type such as a core-shell type.
樹脂の例としては、塗膜形成能を有するものであれば特に制限なく従来公知のものを使用でき、その具体例としては、アクリル樹脂エマルション、アクリルシリコン樹脂エマルション、ウレタン樹脂エマルション、フッ素樹脂エマルション、エポキシ樹脂エマルション、ポリエステル樹脂エマルション、アルキド樹脂エマルション、メラミン樹脂エマルションなどが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。また、これらは単独で使用しても2種以上を併用しても良い。 Examples of resins that can be used are not particularly limited and may be any conventionally known resin that has the ability to form a coating film. Specific examples include, but are not limited to, acrylic resin emulsion, acrylic silicone resin emulsion, urethane resin emulsion, fluororesin emulsion, epoxy resin emulsion, polyester resin emulsion, alkyd resin emulsion, and melamine resin emulsion. These may be used alone or in combination of two or more.
前記樹脂としては、カルボキシル基を含有することが好ましい。 The resin preferably contains a carboxyl group.
本発明において、前記樹脂がカルボキシル基を有する場合、樹脂の酸価は3~100mgKOH/g、特に5~80mgKOH/gの範囲内にあることが好ましい。ここで酸価とは、樹脂不揮発分の質量1g中に含まれる酸基を中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数を、アルカリ中和滴定に基づく常法により求めたものである。 In the present invention, when the resin has carboxyl groups, the acid value of the resin is preferably in the range of 3 to 100 mgKOH/g, particularly 5 to 80 mgKOH/g. Here, the acid value is the number of mg of potassium hydroxide required to neutralize the acid groups contained in 1 g of the mass of the resin nonvolatile matter, determined by a conventional method based on alkali neutralization titration.
前記樹脂は、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー及びその他の重合性不飽和モノマーの共重合体エマルションが挙げられる。 The resin may be a copolymer emulsion of a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and other polymerizable unsaturated monomers.
カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーとしては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸、β-カルボキシエチルアクリレート、及びこれらの組み合わせが挙げられる。 Carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers include (meth)acrylic acid, maleic acid, crotonic acid, itaconic acid, β-carboxyethyl acrylate, and combinations thereof.
共重合体エマルションを製造するに際して、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーの共重合量としては、全重合性不飽和モノマー中に1~20質量%、特に3~10質量%の範囲内が好適である。 When producing a copolymer emulsion, the amount of the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer copolymerized is preferably within the range of 1 to 20% by mass, and more preferably 3 to 10% by mass, of the total polymerizable unsaturated monomers.
その他の重合性不飽和モノマーとしては、
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製、商品名)、シクロヘキシル(メタ)アクリレ-ト、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレ-ト、t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレ-ト、シクロドデシル(メタ)アクリレ-ト等のアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート;
イソボルニル(メタ)アクリレート等のイソボルニル基を有する(メタ)アクリレート;アダマンチル(メタ)アクリレート等のアダマンチル基を有する(メタ)アクリレート;スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等のビニル芳香族化合物;
ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等のアルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー;
パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等のフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー;
マレイミド基等の光重合性官能基を有するモノマー;
(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物等の含窒素重合性不飽和モノマー;
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ-ト、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ-ト、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2~8の2価アルコールとのモノエステル化物、(メタ)アクリル酸と炭素数2~8の2価アルコールとのモノエステル化物のε-カプロラクトン変性体、N-ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アリルアルコ-ル、分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等の水酸基含有重合性不飽和モノマー;
グリシジル(メタ)アクリレート、β-メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有重合性不飽和モノマー;
分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート;
2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウム、スルホエチルメタクリレート、及びそのナトリウム塩又はアンモニウム塩等のスルホン酸基含有重合性不飽和モノマー;
2-アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2-メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等のリン酸基含有重合性不飽和モノマー;
アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、ホルミルスチロール、4~7個の炭素原子を有するビニルアルキルケトン(例えば、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン)等のカルボニル基含有重合性不飽和モノマー;
並びにそれらの組み合わせが挙げられる。
Other polymerizable unsaturated monomers include
Alkyl or cycloalkyl (meth)acrylates such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, isopropyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, tert-butyl (meth)acrylate, n-hexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, nonyl (meth)acrylate, tridecyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, isostearyl acrylate (trade name, manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.), cyclohexyl (meth)acrylate, methylcyclohexyl (meth)acrylate, t-butylcyclohexyl (meth)acrylate, and cyclododecyl (meth)acrylate;
(Meth)acrylates having an isobornyl group, such as isobornyl (meth)acrylate; (meth)acrylates having an adamantyl group, such as adamantyl (meth)acrylate; vinyl aromatic compounds, such as styrene, α-methylstyrene, and vinyltoluene;
Polymerizable unsaturated monomers having an alkoxysilyl group, such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris(2-methoxyethoxy)silane, γ-(meth)acryloyloxypropyltrimethoxysilane, and γ-(meth)acryloyloxypropyltriethoxysilane;
Perfluoroalkyl (meth)acrylates such as perfluorobutylethyl (meth)acrylate and perfluorooctylethyl (meth)acrylate; polymerizable unsaturated monomers having a fluorinated alkyl group such as fluoroolefins;
Monomers having a photopolymerizable functional group such as a maleimide group;
Nitrogen-containing polymerizable unsaturated monomers, such as (meth)acrylonitrile, (meth)acrylamide, N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate, N,N-dimethylaminopropyl (meth)acrylamide, and adducts of glycidyl (meth)acrylate and amines;
hydroxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers such as monoesters of (meth)acrylic acid and dihydric alcohols having 2 to 8 carbon atoms, such as 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, ε-caprolactone-modified monoesters of (meth)acrylic acid and dihydric alcohols having 2 to 8 carbon atoms, N-hydroxymethyl (meth)acrylamide, allyl alcohol, and (meth)acrylates having a polyoxyethylene chain whose molecular terminal is a hydroxyl group;
Epoxy group-containing polymerizable unsaturated monomers, such as glycidyl (meth)acrylate, β-methylglycidyl (meth)acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate, 3,4-epoxycyclohexylethyl (meth)acrylate, 3,4-epoxycyclohexylpropyl (meth)acrylate, and allyl glycidyl ether;
(Meth)acrylate having a polyoxyethylene chain whose molecular terminal is an alkoxy group;
Sulfonic acid group-containing polymerizable unsaturated monomers such as 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, allylsulfonic acid, sodium styrenesulfonate, sulfoethyl methacrylate, and sodium or ammonium salts thereof;
Phosphate group-containing polymerizable unsaturated monomers such as 2-acryloyloxyethyl acid phosphate, 2-methacryloyloxyethyl acid phosphate, 2-acryloyloxypropyl acid phosphate, and 2-methacryloyloxypropyl acid phosphate;
Carbonyl group-containing polymerizable unsaturated monomers such as acrolein, diacetone acrylamide, diacetone methacrylamide, acetoacetoxyethyl methacrylate, formyl styrene, and vinyl alkyl ketones having 4 to 7 carbon atoms (e.g., vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl butyl ketone);
and combinations thereof.
前記その他の重合性不飽和モノマーとしては、耐水性と耐火性の観点から、アルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート及び/又はビニル芳香族化合物の使用が好ましい。 As the other polymerizable unsaturated monomer, from the viewpoint of water resistance and fire resistance, it is preferable to use an alkyl or cycloalkyl (meth)acrylate and/or a vinyl aromatic compound.
上記共重合体エマルションは、通常の方法を採用することで得ることができるが、形成される塗膜の耐水性の点から乳化重合法が好ましい。乳化重合に際しては、通常用いられるイオン性または非イオン性の界面活性剤を用いることができる。 The copolymer emulsion can be obtained by adopting a conventional method, but an emulsion polymerization method is preferred from the viewpoint of the water resistance of the coating film formed. In the emulsion polymerization, a conventionally used ionic or nonionic surfactant can be used.
前記樹脂は、水性発泡耐火塗料組成物中の不揮発性成分の全質量を基準として、水性発泡耐火塗料組成物中に、不揮発分質量で5~50質量%、より好ましくは10~35質量%の範囲内で存在することができる。 The resin may be present in the aqueous foamable fire-resistant coating composition in an amount of 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 35% by mass, based on the total mass of the non-volatile components in the aqueous foamable fire-resistant coating composition.
本発明において水性発泡耐火塗料組成物中の不揮発性成分の質量は、既知の質量(例えば、0.3g)の水性発泡耐火塗料組成物を試料とし、これを予め秤量したアルミニウム皿に入れ、この試料をオーブン中で105℃、30分間加熱し、その皿の質量を再び測定し、加熱前の質量と加熱後の試料の質量から計算することができる(ASTM D2697参照)。 In the present invention, the mass of the non-volatile components in the aqueous foamable fireproof coating composition can be calculated by placing a known mass (e.g., 0.3 g) of the aqueous foamable fireproof coating composition as a sample in a pre-weighed aluminum dish, heating the sample in an oven at 105°C for 30 minutes, measuring the mass of the dish again, and calculating the mass of the non-volatile components from the mass of the sample before and after heating (see ASTM D2697).
本明細書では特に断りのない限り、質量%の値は、水性発泡耐火塗料組成物中の不揮発性成分の全質量を基準として計算される。尚、不揮発性分とは揮発成分を除いた残存物を意味するものであり、残存物としては常温で固形状であっても液状であっても差し支えない。 Unless otherwise specified, the mass % values in this specification are calculated based on the total mass of non-volatile components in the aqueous foamable fireproof coating composition. The non-volatile content means the residue after removing the volatile components, and the residue may be either solid or liquid at room temperature.
<チャー形成補助剤>
チャー形成補助剤は、水性発泡耐火塗料組成物により形成される塗膜が火に曝されたときにチャーの形成を促進するためのものであり、具体的にはリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸等のリン含有化合物が使用される。リン含有化合物の中でも、リン酸またはポリリン酸のアンモニウム塩であるリン酸アンモニウム化合物が好ましく、ポリリン酸アンモニウムがより好ましい。本発明では、リン含有化合物の代わりにまたはリン含有化合物に加えて、他のチャー形成補助剤を使用することも可能である。例えばポリリン酸アンモニウムとトリス-(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレート(THEIC)の組み合わせはその一例である。
<Char formation aid>
The char formation aid is intended to promote the formation of char when a coating film formed by the aqueous intumescent fireproof coating composition is exposed to fire, and specifically, a phosphorus-containing compound such as ammonium phosphate, ammonium polyphosphate, phosphoric acid, etc. is used. Among the phosphorus-containing compounds, ammonium phosphate compounds, which are ammonium salts of phosphoric acid or polyphosphoric acid, are preferred, and ammonium polyphosphate is more preferred. In the present invention, it is also possible to use other char formation aids instead of or in addition to the phosphorus-containing compound. For example, a combination of ammonium polyphosphate and tris-(2-hydroxyethyl)isocyanurate (THEIC) is one example.
上記チャー形成補助剤は、水性発泡耐火塗料組成物中の不揮発性成分の全質量を基準として、水性発泡耐火塗料組成物中に10~70質量%、より好ましくは20~45質量%の量で存在することができる。 The char-forming auxiliary may be present in the aqueous foamable fire-resistant coating composition in an amount of 10 to 70% by weight, more preferably 20 to 45% by weight, based on the total weight of the non-volatile components in the aqueous foamable fire-resistant coating composition.
<炭素源>
水性発泡耐火塗料組成物は、炭素源を含有する。
<Carbon source>
The aqueous intumescent fire-resistant coating composition contains a carbon source.
本発明では、炭素源がその成分の一部として多価アルコールリン酸エステルを含む。 In the present invention, the carbon source contains a polyhydric alcohol phosphate ester as one of its components.
多価アルコールの例としては、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ポリビニルアルコール、デンプン、セルロース粉末等が挙げられ、特にペンタエリスリトールが好ましい。 Examples of polyhydric alcohols include pentaerythritol, dipentaerythritol, polyvinyl alcohol, starch, cellulose powder, etc., with pentaerythritol being particularly preferred.
本発明では特に耐水性と耐火性、さらには耐久性の観点から、前記多価アルコールリン酸エステルとして、4-ヒドロキシメチル-2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタン1-オキシドの使用が適している。 In the present invention, from the viewpoints of water resistance, fire resistance, and durability in particular, it is suitable to use 4-hydroxymethyl-2,6,7-trioxa-1-phosphabicyclo[2.2.2]octane 1-oxide as the polyhydric alcohol phosphate ester.
4-ヒドロキシメチル-2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタン1-オキシドは下記一般式で表される化合物である。 4-Hydroxymethyl-2,6,7-trioxa-1-phosphabicyclo[2.2.2]octane 1-oxide is a compound represented by the following general formula:
本発明において前記炭素源は、水性発泡耐火塗料組成物中の不揮発性成分の全質量を基準として、水性発泡耐火塗料組成物中に好ましくは1~50質量%、より好ましくは5~30質量%の量で存在することができる。 In the present invention, the carbon source may be present in the aqueous foamable fireproof coating composition in an amount of preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, based on the total mass of the non-volatile components in the aqueous foamable fireproof coating composition.
<発泡剤>
本発明において水性発泡耐火塗料組成物は、発泡剤(spumific)を含有する。発泡剤とは、熱(通常は火)に暴露されると、分解して膨張ガスを提供する1つ以上の化合物である。発泡剤が分解し、ガスを発生するのに十分な熱は、通常約90℃以上である。
<Foaming Agent>
The water-based intumescent fire-resistant coating composition of the present invention contains a spumific. A spumific is one or more compounds that decompose to provide an expanding gas when exposed to heat, usually fire. The heat required for the spumific to decompose and generate gas is usually about 90° C. or higher.
発泡剤がガスを放出する温度としては、有機ポリマーが軟らかくなる温度で、且つチャーが形成される温度よりも低い温度であることが望ましい。このようにして形成された水性発泡地下塗料組成物は十分に発泡してからチャーを形成、より良好な断熱体となることができる。 The temperature at which the blowing agent releases gas is preferably a temperature at which the organic polymer becomes soft, but lower than the temperature at which char is formed. The aqueous foaming underground coating composition thus formed will foam sufficiently and then form char, making it a better insulator.
発泡剤としてはメラミン、メラミンホルムアルデヒド、メチロール化メラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、メラミンモノホスフェート、メラミンジ燐酸、メラミンポリ燐酸ホスフェート、メラミンピロ燐酸、メラミンシアヌレート、尿素、ニトロウレア、ジメチル尿素、ジシアンジアミド、グアニル尿素ホスフェート、グリシン、アミンリン酸塩、アゾジカルボンアミド、4,4´-オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)、p-トルエンヒドラジド、p-トルエンスルホニルセミカルバジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、5-フェニルテトラゾール、ジアゾアミノベンゼン等が使用可能である。上記化合物は、熱に暴露されると分解し、窒素ガスを放出する。また、ホウ酸アンモニウム、炭酸カリウム、クエン酸誘導体など、熱に曝されると二酸化炭素、水蒸気および/またはアンモニアを放出する化合物、膨張性グラファイトも発泡剤として使用することができる。好ましい発泡剤は、メラミンまたはその誘導体であることができ、単独でまたは組み合わせて使用される。 Examples of the blowing agent that can be used include melamine, melamine formaldehyde, methylol melamine, hexamethoxymethyl melamine, melamine monophosphate, melamine diphosphate, melamine polyphosphate phosphate, melamine pyrophosphate, melamine cyanurate, urea, nitrourea, dimethylurea, dicyandiamide, guanylurea phosphate, glycine, amine phosphate, azodicarbonamide, 4,4'-oxybis(benzenesulfonylhydrazide), p-toluenehydrazide, p-toluenesulfonylsemicarbazide, dinitrosopentamethylenetetramine, 5-phenyltetrazole, and diazoaminobenzene. The above compounds decompose when exposed to heat, releasing nitrogen gas. In addition, compounds that release carbon dioxide, water vapor, and/or ammonia when exposed to heat, such as ammonium borate, potassium carbonate, and citric acid derivatives, and expandable graphite can also be used as blowing agents. The preferred blowing agent can be melamine or its derivatives, used alone or in combination.
前記発泡剤は、水性発泡耐火塗料組成物中の不揮発性成分の全質量を基準として、好ましくは1~30質量%、より好ましくは5~25質量%の範囲内で存在することができる。 The foaming agent may be present in an amount of preferably 1 to 30% by mass, more preferably 5 to 25% by mass, based on the total mass of the non-volatile components in the aqueous foamable fireproof coating composition.
本発明の水性発泡耐火塗料組成物は、さらに、架橋剤、顔料、可塑剤、造膜助剤の各々を1又は複数を含むことができる。 The aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention may further contain one or more of the following: a crosslinking agent, a pigment, a plasticizer, and a film-forming aid.
<架橋剤>
本発明において水性発泡耐火塗料組成物は、任意に、架橋剤を含有することができる。本発明において、架橋剤としては多価金属化合物が好適に使用される。
前記多価金属化合物は、前記樹脂に含まれる官能基と金属架橋を形成可能な金属を有するものである。金属架橋とは、金属を介して樹脂の分子間を繋ぐ架橋構造である。本発明者は、このような金属架橋は非金属同士の共有結合による架橋構造よりも低い温度で分解されるため、火炎にさらされた際に塗膜の膨張を妨げることなく、強度なチャーを形成すると考えている。
<Crosslinking Agent>
In the present invention, the aqueous foamable fireproof coating composition may contain a crosslinking agent as desired. In the present invention, a polyvalent metal compound is preferably used as the crosslinking agent.
The polyvalent metal compound has a metal capable of forming a metal bridge with a functional group contained in the resin. A metal bridge is a bridge structure that connects resin molecules via a metal. The inventors believe that such a metal bridge is decomposed at a lower temperature than a bridge structure formed by a covalent bond between nonmetals, and therefore forms a strong char when exposed to flame without preventing the expansion of the coating film.
前記多価金属化合物は、2価以上、好ましくは2~4価のイオン原子価をとりうる金属元素を含む多価金属化合物であり、例えば、Mg、Ca、Ba、Fe、Cu、Zn、Al、Ti、Si、Zr、Mn等の金属元素を含む化合物が挙げられる。
前記多価金属化合物としては無機金属化合物、有機金属化合物のいずれも好適に用いられる。
The polyvalent metal compound is a polyvalent metal compound containing a metal element that can have an ionic valence of divalent or more, preferably divalent to tetravalent, and examples of the polyvalent metal compound include compounds containing metal elements such as Mg, Ca, Ba, Fe, Cu, Zn, Al, Ti, Si, Zr, and Mn.
As the polyvalent metal compound, either an inorganic metal compound or an organic metal compound can be suitably used.
無機金属化合物としては、例えば、金属酸化物、金属水酸化物、硝酸金属塩、硫酸金属塩、リン酸金属塩等が挙げられる。この中でも金属酸化物が好ましい。 Examples of inorganic metal compounds include metal oxides, metal hydroxides, metal nitrates, metal sulfates, and metal phosphates. Among these, metal oxides are preferred.
有機金属化合物としては、例えば、有機酸金属塩、金属アルコキシド、有機金属錯体等が挙げられる。この中でも有機酸金属塩の使用が好ましい。 Examples of organometallic compounds include organic acid metal salts, metal alkoxides, and organometallic complexes. Among these, the use of organic acid metal salts is preferred.
有機酸金属塩を構成する有機酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、蓚酸亜鉛、吉草酸、α-メチル酪酸、サリチル酸、ステアリン酸、乳酸等を挙げることができる。 Examples of organic acids that make up organic acid metal salts include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, zinc oxalate, valeric acid, α-methylbutyric acid, salicylic acid, stearic acid, and lactic acid.
また、架橋剤として、前記樹脂に含まれる官能基と反応可能な官能基を有する化合物も使用可能である。ポリオキサゾリン化合物、カルボジイミド化合物、ポリアミン類、ヒドラジン化合物、ポリヒドラジド化合物、ポリイソシアネート系化合物等が挙げられる。 In addition, compounds having functional groups capable of reacting with the functional groups contained in the resin can also be used as crosslinking agents. Examples of such compounds include polyoxazoline compounds, carbodiimide compounds, polyamines, hydrazine compounds, polyhydrazide compounds, and polyisocyanate compounds.
本発明水性発泡耐火塗料組成物が架橋剤を使用する場合、その量は、樹脂の不揮発分質量を基準として、0.01~10質量%、好ましくは0.1~5質量%の範囲内で存在することができる。 When the aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention uses a crosslinking agent, the amount of the crosslinking agent can be within the range of 0.01 to 10% by mass, preferably 0.1 to 5% by mass, based on the non-volatile mass of the resin.
<顔料>
本発明の水性発泡耐火塗料組成物は任意に顔料を含むことができる。顔料は上記の多価金属化合物であるものを除く。該着色顔料としては、塗料分野で公知のものを使用でき、例えば、二酸化チタン(白色顔料)、カーボンブラック、酸化鉄等の有色顔料;バライト、タルク、炭酸カルシウム、カオリン、クレー等のフィラー顔料;並びに繊維等が挙げられる。前記顔料は、水性発泡耐火塗料組成物中の不揮発性成分の全質量を基準として、水性発泡耐火塗料組成中に1~40質量%、好ましくは5~30質量%の範囲で存在することができる。
<Pigments>
The aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention may optionally contain a pigment. The pigment does not include the above-mentioned polyvalent metal compounds. As the color pigment, any pigment known in the coating field may be used, and examples thereof include colored pigments such as titanium dioxide (white pigment), carbon black, and iron oxide; filler pigments such as baryte, talc, calcium carbonate, kaolin, and clay; and fibers. The pigment may be present in the aqueous foamable fireproof coating composition in an amount of 1 to 40% by mass, preferably 5 to 30% by mass, based on the total mass of the nonvolatile components in the aqueous foamable fireproof coating composition.
<可塑剤及び/又は造膜助剤>
本発明の水性発泡耐火塗料組成物は、任意に可塑剤及び/又は造膜助剤を含むことができる。
前記可塑剤は、塗膜に残存する室温で液状の化合物であり、塗料分野で公知のものを使用可能である。可塑剤の具体例としては、例えば脂肪酸エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤、エポキシ系可塑剤等が挙げられる。
<Plasticizer and/or Film-Forming Aid>
The aqueous foamable fire-resistant coating composition of the present invention may optionally contain a plasticizer and/or a coalescent.
The plasticizer is a compound that remains in the coating film and is liquid at room temperature, and any compound known in the coating field can be used. Specific examples of the plasticizer include fatty acid ester plasticizers, phosphate ester plasticizers, and epoxy plasticizers.
一方、造膜助剤とは、樹脂に相溶可能な高沸点の有機溶剤であり、水が揮発した後も塗膜内に残り、樹脂粒子の融合を促進しながら徐々に揮発する成分である。造膜助剤の具体例としては、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ2-エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールモノ2-エチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルル等のグリコールエーテル系化合物;2,2,4-トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート、2,2,4-トリメチルペンタンジオールジイソブチレート等のエステル系化合物等が挙げられる。 On the other hand, a film-forming aid is a high-boiling organic solvent that is compatible with resins, and is a component that remains in the coating film even after the water has evaporated and gradually evaporates while promoting the fusion of resin particles. Specific examples of film-forming aids include ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, diethylene glycol monobenzyl ether, and diethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether. , glycol ether compounds such as triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, polyethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monophenyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, and tripropylene glycol monobutyl ether; and ester compounds such as 2,2,4-trimethylpentanediol monoisobutyrate and 2,2,4-trimethylpentanediol diisobutyrate.
可塑剤及び造膜助剤を含有する場合、その場合の含有量としては水性発泡耐火塗料組成物中の不揮発性成分の全質量を基準として、0.1~15質量%、好ましくは0.5~10質量%の範囲内である。 When a plasticizer and a film-forming aid are included, the content is within the range of 0.1 to 15 mass %, preferably 0.5 to 10 mass %, based on the total mass of the non-volatile components in the aqueous foamable fireproof coating composition.
<水性発泡耐火塗料組成物>
本発明の水性発泡耐火塗料組成物は、他の成分、例えば、顔料分散剤、触媒、有機溶剤、溶融粘度を変えるための添加剤、レオロジー調整剤、硬化剤を任意選択で含むことができるが、これらに限定されない。
<Water-based foamable fireproof coating composition>
The water-based foamable fire-resistant coating composition of the present invention can optionally contain other components, such as, but not limited to, pigment dispersants, catalysts, organic solvents, additives for modifying melt viscosity, rheology modifiers, and curing agents.
本発明の水性発泡耐火塗料組成物の塗料形態は特に制限されない。一液型であることも可能である。
本発明の水性発泡耐火塗料組成物が架橋剤を含む場合、第1成分(I)及び第2成分(II)を使用直前に混合して使用する2液型塗料組成物であり、第1成分が樹脂を含み、第2成分が架橋剤を含み、第1成分及び/又は第2成分が炭素源、チャー形成補助剤、発泡剤及び水を含む形態であることが好適である。
The form of the aqueous foamable fire-resistant coating composition of the present invention is not particularly limited. It may be a one-component type.
When the aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention contains a crosslinking agent, it is preferably a two-component coating composition in which the first component (I) and the second component (II) are mixed immediately before use, the first component contains a resin, the second component contains a crosslinking agent, and the first component and/or the second component contains a carbon source, a char formation auxiliary, a foaming agent, and water.
<塗装方法>
本発明はさらに、基材表面に、上記水性発泡耐火塗料組成物を塗装することを含む、基材の塗装方法に関する。
<Painting method>
The present invention further relates to a method for coating a substrate, which comprises coating a surface of the substrate with the above-mentioned aqueous foamable fire-resistant coating composition.
本発明の水性発泡耐火塗料組成物は、周囲温度、例えば-5℃~40℃で硬化および/または乾燥することができる。よって、加熱硬化が実用的でない大きな構造物に適用するのに適している。 The aqueous foamable fire-resistant coating composition of the present invention can be cured and/or dried at ambient temperatures, for example, from -5°C to 40°C. It is therefore suitable for application to large structures where heat curing is not practical.
本発明において、水性発泡耐火塗料組成物の層の乾燥フィルムの厚さは、用途に応じて適宜選択することができる。典型的には、セルロース系の耐火用途(例えばオフィスビルなどの建築物に適用)の場合、100μm~8mm、好ましくは200μm~4mmである。 In the present invention, the dry film thickness of the layer of the aqueous foamable fireproof coating composition can be appropriately selected depending on the application. Typically, for cellulose-based fireproofing applications (e.g., application to buildings such as office buildings), the thickness is 100 μm to 8 mm, preferably 200 μm to 4 mm.
本発明はさらに、基材表面に、上記水性発泡耐火塗料組成物を塗装することを含む、火炎又は熱から構造物を保護する方法に関する。 The present invention further relates to a method for protecting a structure from flame or heat, which comprises applying the above-mentioned aqueous foamable fire-resistant coating composition to a substrate surface.
本発明の水性発泡耐火塗料組成物は、様々な基材に適用することができる。 The aqueous foamable fire-resistant coating composition of the present invention can be applied to a variety of substrates.
基材の例としては、鉄骨、アルミニウム、亜鉛鉄板等の金属だけでなく、壁紙、合板、木材、無機質ボード、コンクリート、モルタル、FRP、プラスチック類、紙、布、繊維、合成樹脂、ゴム、シリコン、電線ケーブル等が挙げられる。構造物としては、地上構造物、海洋構造物等が挙げられ、特に好適な構造物としては建築基準法第21条及び第27条に規定される建物等が挙げられる。その具体例の一部としては、ビル、学校、病院、ホテル、映画館、店舗、倉庫、空港等が挙げられる。 Examples of substrates include metals such as steel frames, aluminum, and galvanized steel sheets, as well as wallpaper, plywood, wood, inorganic boards, concrete, mortar, FRP, plastics, paper, cloth, fibers, synthetic resins, rubber, silicon, and electric cables. Examples of structures include terrestrial structures and marine structures, and particularly suitable structures include buildings as defined in Articles 21 and 27 of the Building Standards Act. Specific examples include buildings, schools, hospitals, hotels, movie theaters, stores, warehouses, airports, etc.
本発明の水性発泡耐火塗料組成物を既存構造物の鉄骨に適用する場合は、錆除去等の下地処理をした後、必要に応じて下塗り塗料を塗装したあとに本発明水性発泡耐火塗料を塗装することができる。また、本発明の水性発泡耐火塗料組成物を塗装したあとに公知の上塗り塗装をしてもよい。 When applying the aqueous foaming fireproof paint composition of the present invention to the steel frame of an existing structure, the aqueous foaming fireproof paint of the present invention can be applied after surface preparation such as rust removal and, if necessary, application of an undercoat paint. In addition, after application of the aqueous foaming fireproof paint composition of the present invention, a known topcoat paint can be applied.
塗装方法としては特に限定されず、刷毛、コテ、ローラー、スプレー等の一般の方法で簡単に塗布することができ、平滑塗布だけでなく、厚膜で凹凸のあるパターンを形成することも可能である。これらの塗布方法は、基材の使用目的に応じて適宜選択される。 There are no particular limitations on the application method, and the coating can be easily applied using common methods such as brushing, troweling, rollers, and spraying. It is possible to apply the coating not only smoothly, but also to form a thick film with an uneven pattern. These application methods are appropriately selected depending on the intended use of the substrate.
以下、実施例を挙げて本発明をさらに説明する。ここで、『部』および『%』はそれぞれ『質量部』および『質量%』を意味する。 The present invention will be further described below with reference to examples. Here, "parts" and "%" mean "parts by mass" and "% by mass", respectively.
実施例1
<1液型の水性発泡耐火塗料組成物の製造>
実施例1
容器に下記成分を入れてプラネタリーミキサを用いて均一になるまで攪拌混合し、1液型の水性発泡耐火塗料組成物(X-1)を得た。
Example 1
<Production of one-liquid type aqueous foamable fireproof coating composition>
Example 1
The following components were placed in a container and mixed with a planetary mixer until homogenous, to obtain a one-liquid type water-based foamable fire-resistant coating composition (X-1).
[水性発泡耐火塗料組成物(X-1)の組成]
脱イオン水 20部
メラミン 8.09部
ペンタエリスリトールリン酸エステル(注1) 8.09部
酸化チタン 8部
ポリリン酸アンモニウム 24.27部
ロックウールファイバー 3部
50%アクリル樹脂エマルション(注2) 17.26部
2,2,4-トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート 5.9部
増粘剤 0.2部。
[Composition of aqueous foamable fireproof coating composition (X-1)]
Deionized water 20 parts Melamine 8.09 parts Pentaerythritol phosphate ester (Note 1) 8.09 parts Titanium oxide 8 parts Ammonium polyphosphate 24.27 parts Rock wool fiber 3 parts 50% acrylic resin emulsion (Note 2) 17.26 parts 2,2,4-trimethylpentanediol monoisobutyrate 5.9 parts Thickener 0.2 parts.
(注1)ペンタエリスリトールリン酸エステル:4-ヒドロキシメチル-2,6,7-トリオキサ-1-ホスファビシクロ[2.2.2]オクタン1-オキシド
(注2)50%アクリル樹脂エマルション:スチレン/メタクリル酸/2-エチルヘキシルアクリレート/ヒドロキシエチルアクリレート=85/8/6.1/0.9、乳化重合体、不揮発分50%、酸価40mgKOH/g。
(Note 1) Pentaerythritol phosphate ester: 4-hydroxymethyl-2,6,7-trioxa-1-phosphabicyclo[2.2.2]octane 1-oxide (Note 2) 50% acrylic resin emulsion: styrene/methacrylic acid/2-ethylhexyl acrylate/hydroxyethyl acrylate=85/8/6.1/0.9, emulsion polymer, non-volatile content 50%, acid value 40 mgKOH/g.
<2液型の水性発泡耐火塗料組成物の製造>
実施例2
実施例1で得られた水性発泡耐火塗料組成物(X-1)を第1成分とし、これに対して10%酢酸亜鉛水溶液を第2成分として1.625部入れて撹拌混合し、水性発泡耐火塗料組成物(X-2)を製造した。
<Production of two-liquid type aqueous foamable fireproof coating composition>
Example 2
The aqueous foamable fireproof coating composition (X-1) obtained in Example 1 was used as the first component, and 1.625 parts of a 10% aqueous zinc acetate solution was added as the second component and mixed with stirring to produce an aqueous foamable fireproof coating composition (X-2).
実施例3~4及び比較例1
配合組成を表1とする以外は実施例1または実施例2と同様にして各水性発泡耐火塗料組成物(X―3)~(X-5)を製造した。
Examples 3 to 4 and Comparative Example 1
Each of the water-based foamable fireproof coating compositions (X-3) to (X-5) was produced in the same manner as in Example 1 or Example 2, except that the blending compositions were as shown in Table 1.
試験例1
上記実施例及び比較例で得られた各水性発泡耐火塗料組成物について、コーンカロリーメータによる簡易的な耐火性試験、耐久性、耐ブリスター性を評価した。
Test Example 1
Each of the aqueous foamable fireproof coating compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples was subjected to a simple fire resistance test using a cone calorimeter, and was evaluated for durability and blister resistance.
(*)耐火性簡易試験
100×100×3.2mmのブラスト鋼板に、「エスコNBプライマー」(商品名、関西ペイント社製、変性エポキシ樹脂さび止め塗料)を塗装し、乾燥させた後各水性発泡耐火塗料組成物を乾燥膜厚が1.0mmとなるように塗装し、23℃で3日間、50℃で1日間乾燥させた試験パネルを作成した。
試験パネルの裏面側に熱電対を取り付け、加熱強度が50kw/m2のコーンカロリーメータを用いた着火試験に供し、20分後の熱電対の温度を測定し、下記基準で評価した。
〇:熱電対の温度が500℃以下、
×:熱電対の温度が500℃を超える。
(*) Simple fire resistance test: A blasted steel plate measuring 100 x 100 x 3.2 mm was painted with "ESCO NB Primer" (product name, Kansai Paint Co., Ltd., modified epoxy resin rust-preventive paint) and dried. Each aqueous foamable fire-resistant paint composition was then painted so that the dry film thickness was 1.0 mm, and the plate was dried at 23°C for 3 days and at 50°C for 1 day to create a test panel.
A thermocouple was attached to the back side of the test panel, and an ignition test was performed using a cone calorimeter with a heating intensity of 50 kW/ m2 . The temperature of the thermocouple was measured after 20 minutes, and evaluated according to the following criteria.
○: Thermocouple temperature is 500℃ or less.
×: The temperature of the thermocouple exceeds 500°C.
(*)耐久性:
上記耐火性簡易試験で作成した試験パネルと同じものを作成し、20℃の水に18時間浸漬、3時間-20℃に冷却する、3時間50℃に加温するサイクルを1サイクルとし、これを10回繰り返し行うことで塗膜を劣化させた後、同様に耐火性簡易試験に供した。この結果、劣化塗膜の方が新しい塗膜と比較して高い温度であった。
(*) Durability:
The same test panels as those prepared in the above simple fire resistance test were prepared, and the coating film was deteriorated by repeating a cycle of immersion in 20°C water for 18 hours, cooling to -20°C for 3 hours, and heating to 50°C for 3 hours 10 times, and then subjected to the simple fire resistance test in the same manner. As a result, the deteriorated coating film had a higher temperature than the new coating film.
表1の数値は、コーンカロリーメータ試験での20分後の試験パネル裏面温度に関して、劣化塗膜の場合の温度から新しい塗膜の場合の温度を引いた温度差である。表中の数値が小さいほど塗膜が劣化しても耐火性が低下しておらず、耐久性が良好であると判断した。
(*)耐ブリスター性
150×70×3.2mmのブラスト鋼板に、各水性耐火塗料組成物を乾燥膜厚2mmとなるように塗装し23℃で7日間乾燥させたものを2枚用意し、1枚はそのまま、もう一枚はさらにその上に「コスモシリコン」(商品名、関西ペイント社製、水性反応硬化型アクリルシリコン塗料)を乾燥膜厚が50μmとなるように塗装し、23℃7日間乾燥させたものを試験パネルとした。この上塗り有り無しの各試験パネルを23℃の水に3週間浸漬し、50℃で3日間乾燥させ、下記基準にて外観を評価した。
◎:浸漬前後でまったく変化なし、
〇:フクレが極めてわずかに認められる、
△:フクレがはっきりと認められる、
×:大きなフクレが顕著に認められる。
The values in Table 1 are the temperature difference between the temperature of the rear surface of the test panel after 20 minutes in the cone calorimeter test, obtained by subtracting the temperature of the new coating from the temperature of the deteriorated coating. The smaller the value in the table, the less the fire resistance has decreased even when the coating has deteriorated, and the better the durability is.
(*) Blister resistance Two blast steel panels measuring 150 x 70 x 3.2 mm were coated with each aqueous fireproof coating composition to a dry thickness of 2 mm and dried at 23°C for 7 days. One panel was left as is, and the other panel was further coated with "Cosmo Silicone" (product name, Kansai Paint Co., Ltd., aqueous reactive curing acrylic silicone coating) to a dry thickness of 50 μm and dried at 23°C for 7 days to prepare a test panel. Each test panel with and without topcoat was immersed in water at 23°C for 3 weeks, dried at 50°C for 3 days, and evaluated for appearance according to the following criteria.
◎: No change at all before and after immersion
○: Very slight swelling is observed.
△: Blisters are clearly observed.
×: A large and noticeable bulge is observed.
試験例2
(*)耐火性試験
実施例5
下記配合組成にて2液型の水性発泡耐火塗料組成物(X-6)を製造した。熱電対が装着された鋼材(大きさ300mm×300mm×4.5mm)を用意し、これに水性発泡耐火塗料組成物(X-6)を乾燥膜厚が3.3mmとなるようにコテで塗装し、23℃で7日間乾燥させ、試験体を得た。この試験体をISO834で定められた昇温曲線となるように経過時間に対して所定温度に熱せられる炉に入れて耐火試験に供したところ、試験体の温度が500℃に到達するまでの時間が89分であった。実施例5の耐火試験後の試験体は図1に示すようにチャーによって覆われていた。
Test Example 2
(*) Fire resistance test Example 5
A two-liquid type aqueous foamable fireproof coating composition (X-6) was produced with the following formulation. A steel material (size 300 mm x 300 mm x 4.5 mm) equipped with a thermocouple was prepared, and the aqueous foamable fireproof coating composition (X-6) was applied to this with a trowel so that the dry film thickness was 3.3 mm, and dried at 23 ° C for 7 days to obtain a test specimen. This test specimen was placed in a furnace that was heated to a predetermined temperature with respect to the elapsed time so as to obtain a temperature rise curve specified by ISO 834, and subjected to a fire resistance test. The time it took for the temperature of the test specimen to reach 500 ° C. was 89 minutes. The test specimen after the fire resistance test of Example 5 was covered with char as shown in FIG. 1.
[水性発泡耐火塗料組成物(X-6)の組成]
第1成分
25%酢酸亜鉛水溶液 0.65部
脱イオン水 18部
メラミン 8.09部
ペンタエリスリトールリン酸エステル(注1) 8.09部
酸化チタン 7.94部
ポリリン酸アンモニウム 24.27部
ロックウールファイバー 0.5部
第2成分
50%アクリル樹脂エマルション(注2) 17.26部
カーボンブラック 0.01部
2,2,4-トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート 5.9部
増粘剤 0.1部。
[Composition of aqueous foamable fireproof coating composition (X-6)]
First component 25% zinc acetate aqueous solution 0.65 parts Deionized water 18 parts Melamine 8.09 parts Pentaerythritol phosphate ester (Note 1) 8.09 parts Titanium oxide 7.94 parts Ammonium polyphosphate 24.27 parts Rock wool fiber 0.5 parts Second component 50% acrylic resin emulsion (Note 2) 17.26 parts Carbon black 0.01 parts 2,2,4-trimethylpentanediol monoisobutyrate 5.9 parts Thickener 0.1 parts.
比較例2
配合組成を下記とする以外は実施例5と同様にして500℃到達時間を測定したところ、77分であった。比較例2では実施例5よりも500℃到達時間が短く、耐火性に劣っていると判断した。
[水性発泡耐火塗料組成物(X-7)の組成]
第1成分
25%酢酸亜鉛水溶液 0.65部
脱イオン水 20部
メラミン 8.09部
ジペンタエリスリトール 8.09部
酸化チタン 7.94部
ポリリン酸アンモニウム 24.27部
ロックウールファイバー 0.5部
第2成分
50%アクリル樹脂エマルション(注2) 17.26部
カーボンブラック 0.01部
2,2,4-トリメチルペンタンジオールモノイソブチレート 5.9部
増粘剤 0.1部
Comparative Example 2
The time to reach 500°C was measured in the same manner as in Example 5 except for the following composition, and was found to be 77 minutes. In Comparative Example 2, the time to reach 500°C was shorter than that in Example 5, and it was determined that the fire resistance was inferior.
[Composition of aqueous foamable fireproof coating composition (X-7)]
First component 25% zinc acetate aqueous solution 0.65 parts Deionized water 20 parts Melamine 8.09 parts Dipentaerythritol 8.09 parts Titanium oxide 7.94 parts Ammonium polyphosphate 24.27 parts Rock wool fiber 0.5 parts Second component 50% acrylic resin emulsion (note 2) 17.26 parts Carbon black 0.01 parts 2,2,4-trimethylpentanediol monoisobutyrate 5.9 parts Thickener 0.1 parts
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