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JP7701802B2 - Water-based foamable fireproof coating composition - Google Patents
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JP7701802B2 - 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、及び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.

特開2018-159065号公報JP 2018-159065 A 特開2015-59180号公報JP 2015-59180 A

耐火塗料には平常時における塗装作業性、耐水性等の物性と、火災時における耐火性とが求められる。平常時の塗膜の耐水性等の物性を高めるためには塗膜を形成する樹脂を架橋させる手法が有効であるが、この手法を用いると火災時に塗膜が膨張しにくくなり、十分な耐火性が得られないことが多い。このように、平常時の塗膜の耐水性と火災時の耐火性はトレードオフの関係にある。その上、有機溶剤系の塗料に比べて水性塗料から形成される塗膜は造膜しにくいために、これらを両立するための有効な方法が見いだせていなかった。 Fire-resistant paints are required to have physical properties such as paintability and water resistance under normal conditions, as well as fire resistance in the event of a fire. A method of cross-linking the resin that forms the coating is effective for improving the coating's physical properties such as water resistance under normal conditions, but this method often makes it difficult for the coating to expand in the event of a fire, and sufficient fire resistance is not obtained. In this way, there is a trade-off between the coating's water resistance under normal conditions and its fire resistance under fire. Furthermore, coatings formed from water-based paints are more difficult to form than those from organic solvent-based paints, so an effective method of achieving both has not been found.

本発明の課題は、発泡耐火塗料の適用範囲を制限することなく平常時の塗膜の耐水性と火災時に生成する膨張塗膜の耐火性とが共に良好となる水性の発泡耐火塗料組成物を提案することにある。 The object of the present invention is to propose a water-based foaming fireproof paint composition that provides good water resistance of the coating film under normal conditions and good fire resistance of the expanding coating film that forms in the event of a fire, without restricting the scope of application of the foaming fireproof paint.

本発明者らは上記課題について鋭意検討した。その結果、多価金属化合物に含まれる金属元素と、樹脂中の官能基とにより形成される金属架橋によれば、平常時では緻密な架橋構造によって耐水性を確保でき、火災時などの高温時にはその架橋構造が分解し、膨張を妨げないまま高い耐火性を発揮する塗膜が形成されることを見出した。 The present inventors have conducted extensive research into the above-mentioned problem. As a result, they have discovered that metal bridges formed by metal elements contained in a polyvalent metal compound and functional groups in a resin ensure water resistance under normal conditions due to a dense cross-linked structure, and that at high temperatures such as during a fire, the cross-linked structure decomposes, forming a coating film that exhibits high fire resistance without impeding expansion.

すなわち、本発明は
項1
2価以上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(A)、
前記多価金属化合物(A)に含まれる金属元素と金属架橋を形成可能な官能基を有する樹脂(B)、チャー形成補助剤(C)及び水を含む、水性発泡耐火塗料組成物。
項2
前記多価金属化合物(A)が金属酸化物である、項1記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項3
前記多価金属化合物(A)が有機酸金属塩である、項1記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項4
前記多価金属化合物(A)の使用量が、前記樹脂(B)に含まれる官能基1当量に対して0.1~2.0当量の範囲内にある、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(B)における官能基がカルボキシル基である、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
前記樹脂(B)の酸価が3~100mgKOH/gである、項1~5のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項7
前記樹脂(B)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5又は6に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項8
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7に記載の水性発泡耐火塗料組成物。
項9
炭素源をさらに含む、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
発泡剤をさらに含む、項1~9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(I)が多価金属化合物(A)を含み、第2成分(II)が樹脂(B)を含む、項1~10のいずれか1項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 relates to item 1.
A polyvalent metal compound (A) containing a metal element capable of assuming an ionic valence of 2 or more;
The aqueous foamable fireproof coating composition comprises a resin (B) having a functional group capable of forming a metal bridge with a metal element contained in the polyvalent metal compound (A), a char formation aid (C), and water.
Section 2
2. The aqueous foamable fireproof coating composition according to claim 1, wherein the polyvalent metal compound (A) is a metal oxide.
Section 3
2. The aqueous foamable fireproof coating composition according to claim 1, wherein the polyvalent metal compound (A) is an organic acid metal salt.
Section 4
Item 4. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 3, wherein the amount of the polyvalent metal compound (A) used is within the range of 0.1 to 2.0 equivalents relative to 1 equivalent of the functional group contained in the resin (B).
Section 5
Item 5. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 4, wherein the functional group in the resin (B) is a carboxyl group.
Section 6
Item 6. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 5, wherein the acid value of the resin (B) is 3 to 100 mg KOH / g.
Section 7
Item 7. The aqueous foamable fireproof coating composition according to item 5 or 6, wherein the resin (B) is a copolymer emulsion of a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer.
Section 8
Item 8. The aqueous foamable fireproof coating composition according to item 7, 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 9
Item 9. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 8, further comprising a carbon source.
Item 10
Item 10. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 9, further comprising a foaming agent.
Item 11
Item 11. The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of items 1 to 10, which is a two-liquid coating composition to be used by mixing the first component (I) and the second component (II) immediately before use, wherein the first component (I) contains a polyvalent metal compound (A) and the second component (II) contains a resin (B).
Item 12
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.
Section 13
Item 12. 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.

本発明の水性発泡耐火塗料組成物は塗装作業性が良好であり、外観の良好な塗膜が得られる。
この塗膜は、平常時には緻密な架橋構造を形成するため、耐水性等の物性に優れており、紫外線、降雨水等の刺激から構造物を保護することができる。そして、この水性発泡耐火塗料組成物により形成される塗膜は、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。
The aqueous foamable fire-resistant coating composition of the present invention has good coating workability and gives a coating film with good appearance.
This coating film forms a dense crosslinked structure under normal conditions, and therefore has excellent physical properties such as water resistance, and can protect structures from stimuli such as ultraviolet rays, rainwater, etc. Furthermore, the coating film formed by this aqueous foamable fireproof coating composition expands at high temperatures such as during a fire, and exhibits excellent heat insulation properties, so that it is possible to delay the collapse of the structure due to heat.

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。 In this specification, non-volatile matter means the residue remaining after removing the volatile components, and the residue may be in either a solid or liquid state at room temperature.

本発明の水性発泡耐火塗料組成物は、2価以上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(A)、前記多価金属化合物(A)に含まれる金属元素と金属架橋を形成可能な官能基を有する樹脂(B)、チャー形成補助剤(C)及び水を含む。 The aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention contains a polyvalent metal compound (A) containing a metal element capable of assuming an ionic valence of 2 or more, a resin (B) having a functional group capable of forming a metal bridge with the metal element contained in the polyvalent metal compound (A), a char formation aid (C), and water.

<多価金属化合物(A)>
本発明において、前記多価金属化合物(A)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。
<Polyvalent Metal Compound (A)>
In the present invention, the polyvalent metal compound (A) 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が好ましい。 Examples of organometallic compounds include organic acid metal salts, metal alkoxides, and organometallic complexes. Among these, organic acid metal salts are 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.

前記多価金属化合物(A)の使用量は、硬化塗膜の耐水性と加熱時に生成されるチャーの耐火性の点から、後述の樹脂(B)に含まれる金属架橋を形成可能な官能基1当量に対して金属の当量が0.1~2.0当量、好ましくは0.15~1.0当量の範囲内となるように調整されることが適している。 The amount of the polyvalent metal compound (A) used is preferably adjusted so that the metal equivalent is within the range of 0.1 to 2.0 equivalents, preferably 0.15 to 1.0 equivalents, per equivalent of functional groups capable of forming metal bridges contained in the resin (B) described below, from the viewpoints of water resistance of the cured coating film and fire resistance of the char generated during heating.

<樹脂(B)>
本発明において、樹脂(B)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のいずれであってもよい。
<Resin (B)>
In the present invention, the resin (B) used is a resin that is soluble or dispersible in water. There is no particular limitation on the type of resin, and when it is in the form of dispersed particles, it may be either a single layer or a multi-layer such as a core-shell type.

樹脂(B)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。 As the resin (B), any conventionally known resin can be used without any particular restrictions so long as it 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(B)は、前記多価金属化合物(A)に含まれる金属元素と金属架橋を形成可能な官能基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。本発明者らは、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、断熱性に優れたチャーを形成すると考えた。前記金属架橋を形成可能な官能基としては、例えば、カルボキシル基、水酸基、酸無水物基(-COOCO-)等が挙げられ、特にカルボキシル基又は酸無水物基がよい。 The resin (B) has a functional group capable of forming a metal bridge with the metal element contained in the polyvalent metal compound (A). A metal bridge is a bridge structure that connects resin molecules via a metal. The inventors believed that such metal bridges decompose at a lower temperature than bridge structures formed by covalent bonds between nonmetals, and therefore form char with excellent heat insulation properties without preventing the expansion of the coating film when exposed to flames. Examples of functional groups capable of forming the metal bridges include a carboxyl group, a hydroxyl group, and an acid anhydride group (-COOCO-), and in particular, a carboxyl group or an acid anhydride group is preferable.

本発明において、前記樹脂(B)がカルボキシル基を有する場合、樹脂(B)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 (B) has a carboxyl group, the acid value of the resin (B) is preferably in the range of 3 to 100 mg KOH/g, particularly 5 to 80 mg KOH/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(B)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 (B) 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。
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。
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.
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によるものが好ましい。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 from the viewpoint of the water resistance of the coating film formed, it is preferable to use an emulsion polymerization method. In the emulsion polymerization, a conventionally used ionic or nonionic surfactant can be used.

前記樹脂(B)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 (B) can be present in the aqueous foamable fireproof coating composition in an amount of 5 to 50% by mass, more preferably 10 to 35% by mass, in terms of nonvolatile mass, based on the total mass of nonvolatile components in the aqueous foamable fireproof coating composition.

<チャー形成補助剤(C)>
チャー形成補助剤(C)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る。一般的にルイス酸はチャーを形成する補助機能を果たすと考えられており、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。
上記チャー形成補助剤(C)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。
<Char-forming aid (C)>
The char formation aid (C) is intended to promote the formation of char when the coating film formed by the aqueous intumescent fireproof coating composition is exposed to fire. In general, Lewis acids are considered to perform the auxiliary function of forming char, and specifically, phosphorus-containing compounds such as ammonium phosphate, ammonium polyphosphate, and phosphoric acid are 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 compounds. For example, a combination of ammonium polyphosphate and tris-(2-hydroxyethyl)isocyanurate (THEIC) is one example.
The char-forming auxiliary (C) 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.

本発明の水性発泡耐火塗料組成物は、さらに、炭素源、発泡剤、顔料、可塑剤、造膜助剤の各々を1又は複数含むことができる。 The aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention may further contain one or more of the following: a carbon source, a foaming agent, a pigment, a plasticizer, and a film-forming aid.

<炭素源>
水性発泡耐火塗料組成物は、任意に、炭素源を含有することができる。炭素源の例としては、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る。
<Carbon source>
The aqueous intumescent fire-resistant coating composition may optionally contain a carbon source, such as pentaerythritol, dipentaerythritol, polyvinyl alcohol, starch, cellulose powder, and the like.

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。 The carbon source may be present in the aqueous foamable fire-resistant 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 fire-resistant coating composition.

<発泡剤>
本発明において水性発泡耐火塗料組成物は、任意に、発泡剤(spumific)を含有することができる。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 can optionally contain 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。 As the blowing agent, 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, diazoaminobenzene, etc. can be used. The above compounds decompose when exposed to heat and release 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 the blowing agent.

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。 The preferred blowing agent can be melamine or its derivatives, used alone or in combination.

本発明水性発泡耐火塗料組成物が発泡剤を含む場合、その量は、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。 When the aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention contains a foaming agent, the amount of the foaming agent is preferably in the range of 1 to 30 mass %, more preferably 5 to 25 mass %, based on the total mass of the non-volatile components in the aqueous foamable fireproof coating composition.

<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(A)であるものを除く。顔料は好ましくは着色顔料であり、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好ましくは1~40質量%、より好ましくは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 is not limited to the polyvalent metal compound (A). The pigment is preferably a colored pigment, and any color pigment known in the coating field may be used, including, for example, 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 fire-resistant coating composition in an amount of preferably 1 to 40% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, based on the total mass of the non-volatile components in the aqueous foamable fire-resistant 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、造膜助剤は、樹脂(B)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(B)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, the film-forming aid is a high-boiling organic solvent that is compatible with resin (B), 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 (B) 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.

本発明水性発泡耐火塗料組成物が可塑剤及び造膜助剤を含む場合、その場合の合計の含有量は、塗料不揮発分を基準として好ましくは0.1~15質量%、より好ましくは0.5~10質量%の範囲内である。 When the aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention contains a plasticizer and a film-forming aid, the total content is preferably within the range of 0.1 to 15 mass %, more preferably 0.5 to 10 mass %, based on the non-volatile content of the coating.

<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が、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(I)が多価金属化合物(A)を含み、第2成分(II)が樹脂(B)を含み、第1成分(I)及び/又は第2成分(II)がチャー形成補助剤(C)及び水を含む形態であることが好適である。言い換えると、本発明は、多価金属化合物(A)を含む第1成分(I)と樹脂(B)を含む第2成分(II)とを備えた水性発泡耐火塗料組成物を製造するための系(system)を包含する。 The form of the aqueous foamable fireproof coating composition of the present invention is not particularly limited, but it is preferable that the composition is a two-liquid coating composition in which the first component (I) and the second component (II) are mixed immediately before use, the first component (I) contains a polyvalent metal compound (A), the second component (II) contains a resin (B), and the first component (I) and/or the second component (II) contain a char formation aid (C) and water. In other words, the present invention encompasses a system for producing an aqueous foamable fireproof coating composition comprising the first component (I) containing the polyvalent metal compound (A) and the second component (II) containing the resin (B).

塗料形態が多成分系である場合において、多価金属化合物(A)及び樹脂(B)以外の成分は、第1成分(I)及び第2成分(II)のいずれに含まれていてもよい。いくつかの実施形態において、多価金属化合物(A)及び樹脂(B)以外の成分は、第2成分(II)に含まれる。いくつかの特定の実施形態において、第2成分(II)は、チャー形成補助剤(C)及び水を含む。いくつかの特定の実施形態において、第2成分(II)は、チャー形成補助剤(C)、炭素源、発泡剤、顔料(特に着色顔料)、及び水を含む。 When the paint is in the form of a multi-component system, the components other than the polyvalent metal compound (A) and the resin (B) may be contained in either the first component (I) or the second component (II). In some embodiments, the components other than the polyvalent metal compound (A) and the resin (B) are contained in the second component (II). In some specific embodiments, the second component (II) includes the char-forming adjuvant (C) and water. In some specific embodiments, the second component (II) includes the char-forming adjuvant (C), a carbon source, a foaming agent, a pigment (particularly a color pigment), 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してもよい。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 may be applied after surface preparation such as rust removal and, if necessary, after applying an undercoat paint. In addition, after applying the aqueous foaming fireproof paint composition of the present invention, a known topcoat paint may be applied.

塗装方法としては特に限定されず、刷毛、コテ、ローラ、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 smoothly, as well as 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.

主剤成分の製造
製造例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、水性発泡耐火塗料組成物用の主剤成分(X-1)を得た。
メラミン 8.95部
ペンタエリスリトール 8.95部
ポリリン酸アンモニウム 26.83部
酸化チタン 8.72部
脱イオン水 23.72部
50%アクリル樹脂エマルション(B-1)(注1) 18.03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 4.27部
増粘剤 0.47部
(注1)50%アクリル樹脂エマルション(B-1):スチレン/2-エチルヘキシルアクリレート/メタクリル酸=81.5/15/3.5、乳化重合体、不揮発分50%、酸価23mgKOH/g。
Production of main component Production Example 1
The following components were placed in a container and mixed with a planetary mixer until uniform, to obtain a main component (X-1) for a water-based foamable fire-resistant coating composition.
Melamine 8.95 parts Pentaerythritol 8.95 parts Ammonium polyphosphate 26.83 parts Titanium oxide 8.72 parts Deionized water 23.72 parts 50% acrylic resin emulsion (B-1) (Note 1) 18.03 parts 2,2,4-trimethylpentanediol monoisobutyrate 4.27 parts Thickener 0.47 parts (Note 1) 50% acrylic resin emulsion (B-1): styrene / 2-ethylhexyl acrylate / methacrylic acid = 81.5 / 15 / 3.5, emulsion polymer, non-volatile content 50%, acid value 23 mg KOH / g.

<各種多価金属を用いた水性発泡耐火塗料組成物の製造>
実施例1
製造例1で得られた主剤成分(X-1)50部に対し、10%酢酸ニッケル水溶液を2.18部入れて撹拌混合し、水性発泡耐火塗料組成物サンプル番号 No.1を製造した。
<Production of Water-Based Foamable Fireproof Coating Composition Using Various Polyvalent Metals>
Example 1
2.18 parts of a 10% aqueous nickel acetate solution was added to 50 parts of the main component (X-1) obtained in Production Example 1 and mixed with stirring to produce an aqueous foamable fireproof coating composition sample number 1.

実施例2~17及び比較例1~2
実施例1において、架橋剤の種類と配合量を表1とする以外は実施例1と同様にして各水性発泡耐火塗料組成物サンプル番号 No.2~No.19を製造した。
Examples 2 to 17 and Comparative Examples 1 to 2
Each of the aqueous foamable fireproof coating composition samples No. 2 to No. 19 was produced in the same manner as in Example 1, except that the type and amount of the crosslinking agent were as shown in Table 1.

表中、Ni(Ac)は酢酸ニッケル、Mn(Ac)は酢酸マンガン、Co(Ac)は酢酸コバルト、Zn(Ac)は酢酸亜鉛を意味する。 In the table, Ni(Ac) 2 means nickel acetate, Mn(Ac) 2 means manganese acetate, Co(Ac) 2 means cobalt acetate, and Zn(Ac) 2 means zinc acetate.

(注2)6.9%ZnO水溶液
下記配合組成にて酸化亜鉛水溶液を作成し、これを主剤に混合した。
<酸化亜鉛水溶液の組成>
脱イオン水 68.3部
酸化亜鉛 6.9部
炭酸アンモニウム 12.7部
アンモニア水 12.1部
(注3)SVO2:
「カルボジライト SV02」、商品名、日清紡社製、カルボジイミド溶液からなる水性樹脂用架橋剤、カルボジイミド当量430、有効成分40%。
(Note 2) 6.9% ZnO aqueous solution A zinc oxide aqueous solution was prepared according to the following composition and mixed with the base agent.
<Composition of zinc oxide aqueous solution>
Deionized water 68.3 parts Zinc oxide 6.9 parts Ammonium carbonate 12.7 parts Ammonia water 12.1 parts (Note 3) SVO2:
"Carbodilite SV02" product name, manufactured by Nisshinbo, a crosslinking agent for aqueous resins consisting of a carbodiimide solution, carbodiimide equivalent 430, active ingredient 40%.

性能評価:
(*)耐水性:
300mm×100mm×3.2mmのブラスト鋼板に、各水性発泡耐火塗料組成物No.1~19を乾燥膜厚が2mmとなるように塗装した塗装パネルの背面と側面をエポキシ/アミン系塗料で密封し、50℃で1週間強制乾燥させたものを試験パネルとした。その後試験パネルを23℃の水に浸漬し、試験パネルの塗装面に大きさが5mm以上のフクレが1つ以上発生するまでの時間を記録した。表中、値が大きいほど結果が良好である。
(*)耐火性:
100mm×100mm×3.2mmのブラスト鋼板に、各水性発泡耐火塗料組成物を乾燥膜厚が0.7mmとなるように塗装し、23℃で7日間乾燥させたものを試験パネルとし、コーンカロリーメーター試験に供した。具体的には、試験パネルの裏面側に熱電対を取り付け、加熱強度が50kw/mのコーンカロリーメーターを用いた着火試験に供し、20分後の熱電対の温度を記録した。表中、数値が低いほど良好な結果である。
Performance evaluation:
(*)water resistance:
Each of the aqueous foaming fireproof coating compositions No. 1 to 19 was applied to a blasted steel plate measuring 300 mm x 100 mm x 3.2 mm so that the dry film thickness was 2 mm. The back and sides of the coated panel were sealed with an epoxy/amine-based paint and forced dried at 50°C for one week to prepare a test panel. The test panel was then immersed in water at 23°C, and the time until one or more blisters measuring 5 mm or more appeared on the coated surface of the test panel was recorded. In the table, the higher the value, the better the result.
(*) Fire resistance:
Each aqueous foaming fireproof coating composition was applied to a blast steel plate of 100 mm x 100 mm x 3.2 mm so that the dry film thickness was 0.7 mm, and the plate was dried at 23 ° C for 7 days to prepare a test panel, which was subjected to a cone calorimeter test. Specifically, a thermocouple was attached to the back side of the test panel, and the panel was subjected to an ignition test using a cone calorimeter with a heating intensity of 50 kW / m2 , and the temperature of the thermocouple after 20 minutes was recorded. In the table, the lower the value, the better the result.

<酸価の異なるアクリル樹脂エマルションを用いた水性発泡耐火塗料組成物の製造>
実施例18~21
下記表2記載の配合組成にて、水性発泡耐火塗料組成物No.20~23を製造した。
<Production of Water-Based Foamable Fireproof Coating Composition Using Acrylic Resin Emulsions with Different Acid Values>
Examples 18 to 21
According to the blending compositions shown in Table 2 below, water-based foamable fireproof coating compositions No. 20 to 23 were produced.

(注4)50%アクリル樹脂エマルション(B-2):スチレン/2-エチルヘキシルアクリレート/メタクリル酸=80/15/5、乳化重合体、不揮発分50%、酸価33mgKOH/g
(注5)50%アクリル樹脂エマルション(B-3):スチレン/2-エチルヘキシルアクリレート/メタクリル酸=78.5/15/6.5、乳化重合体、不揮発分50%、酸価42mgKOH/g
(注6)50%アクリル樹脂エマルション(B-4):スチレン/2-エチルヘキシルアクリレート/メタクリル酸=77/15/8、乳化重合体、不揮発分50%、酸価52mgKOH/g。
(Note 4) 50% acrylic resin emulsion (B-2): styrene/2-ethylhexyl acrylate/methacrylic acid = 80/15/5, emulsion polymer, non-volatile content 50%, acid value 33 mg KOH/g
(Note 5) 50% acrylic resin emulsion (B-3): styrene/2-ethylhexyl acrylate/methacrylic acid = 78.5/15/6.5, emulsion polymer, non-volatile content 50%, acid value 42 mg KOH/g
(Note 6) 50% acrylic resin emulsion (B-4): styrene/2-ethylhexyl acrylate/methacrylic acid = 77/15/8, emulsion polymer, non-volatile content 50%, acid value 52 mg KOH/g.

性能評価:
(*)500度到達時間:
上記耐火性試験と同様の方法にて試験パネルを作成し、コーンカロリーメーター試験に供し、熱電対の温度が500度に達した時間を記録した。表中、数値が大きいほど結果が良好である。
(*)耐水性
JIS K 5600-6-1の「浸せき法」に準拠して耐水性試験を行った。
具体的には、各鋼板に各水性耐火塗料組成物を乾燥膜厚1.5mmとなるように塗装し23℃で7日間乾燥させたものを試験パネルとした。この試験パネルを23℃の水に96時間浸漬し、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:浸漬前後で、フクレが極めてわずかに認められる、
△:浸漬前後で、フクレが認められる、
×:浸漬前後で、フクレが顕著に認められる。
Performance evaluation:
(*) Time to reach 500 degrees:
A test panel was prepared in the same manner as in the fire resistance test, and subjected to a cone calorimeter test, and the time it took for the temperature of the thermocouple to reach 500° C. was recorded. In the table, the higher the value, the better the result.
(*) Water resistance: Water resistance test was carried out in accordance with the "immersion method" of JIS K 5600-6-1.
Specifically, each water-based fireproof coating composition was applied to each steel plate to a dry film thickness of 1.5 mm and dried for 7 days at 23° C. to prepare a test panel. The test panel was immersed in water at 23° C. for 96 hours, and the appearance was evaluated according to the following criteria.
◎: No change at all before and after immersion
○: Very slight swelling was observed before and after immersion.
△: Blisters were observed before and after immersion.
×: Blisters were significantly observed before and after immersion.

<考察>
表1及び2の結果より、本発明の効果について以下に考察する。
<Consideration>
Based on the results of Tables 1 and 2, the effects of the present invention will be considered below.

実施例1~21は、本発明で規定した範囲内の水性発泡耐火塗料組成物である。
比較例1は金属架橋に替えて、カルボキシル基とカルボジイミドによる架橋反応を利用した点で本発明の範囲から外れる水性発泡耐火塗料組成物である。
比較例2は、金属架橋を導入せず、非架橋である点で本発明の範囲から外れる水性発泡耐火塗料組成物である。
Examples 1 to 21 are water-based intumescent fire-resistant coating compositions within the range defined by the present invention.
Comparative Example 1 is an aqueous foamable fireproof coating composition that is outside the scope of the present invention in that it utilizes a crosslinking reaction between a carboxyl group and a carbodiimide instead of metal crosslinking.
Comparative Example 2 is an aqueous foamable fire-resistant coating composition that does not incorporate metal bridges and is non-crosslinked, and thus falls outside the scope of the present invention.

以上により調製された水性発泡耐火塗料組成物による耐水性、耐火性試験結果より、以下のことが言える。 The following can be said based on the results of water resistance and fire resistance tests using the water-based foaming fire-resistant paint composition prepared as described above.

金属架橋が可能な多価金属化合物と官能基含有樹脂との組み合わせにより、常温で形成される塗膜の耐水性と加熱により形成される膨張塗膜の耐火性を両立する水性発泡耐火塗料組成物が得られる。(実施例1~21)
金属架橋による架橋を適用した場合は、非架橋である場合と比較して、耐水性と耐火性が共に向上する。(実施例1と比較例2との対比)
カルボジイミドによる架橋を適用した場合は、非架橋である場合と比較して、耐水性は向上するが耐火性は低下する。(比較例1と比較例2との対比)
金属架橋による架橋を適用した場合は、カルボジイミド架橋と比較して、耐火性が飛躍的に向上する。(実施例4、6、10、13、17と比較例1との対比)
By combining a polyvalent metal compound capable of metal cross-linking with a functional group-containing resin, a water-based foamable fireproof coating composition can be obtained that achieves both the water resistance of the coating film formed at room temperature and the fire resistance of the expandable coating film formed by heating. (Examples 1 to 21)
When cross-linking by metal bridges is applied, both water resistance and fire resistance are improved compared to the case where cross-linking is not performed (Comparison between Example 1 and Comparative Example 2).
When crosslinking with carbodiimide is applied, water resistance is improved but fire resistance is decreased compared to the case where crosslinking is not performed (Comparison between Comparative Example 1 and Comparative Example 2).
When crosslinking by metal crosslinking is applied, the fire resistance is dramatically improved compared to carbodiimide crosslinking. (Comparison of Examples 4, 6, 10, 13, and 17 with Comparative Example 1)

Claims (9)

2価以上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(A)、
前記多価金属化合物(A)に含まれる金属元素と金属架橋を形成可能な官能基を有する樹脂(B)、チャー形成補助剤(C)、炭素源、発泡剤及び水を含み、
前記多価金属化合物(A)が有機酸金属塩を含む、水性発泡耐火塗料組成物。
A polyvalent metal compound (A) containing a metal element capable of assuming an ionic valence of 2 or more;
The composition comprises a resin (B) having a functional group capable of forming a metal bridge with a metal element contained in the polyvalent metal compound (A), a char formation aid (C) , a carbon source, a blowing agent and water ,
The aqueous foamable fire-resistant coating composition , wherein the polyvalent metal compound (A) comprises an organic acid metal salt .
前記多価金属化合物(A)の使用量が、前記樹脂(B)に含まれる官能基1当量に対して0.1~2.0当量の範囲内にある、請求項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。 The aqueous foamable fireproof coating composition according to claim 1 , wherein the amount of the polyvalent metal compound (A) used is within the range of 0.1 to 2.0 equivalents per equivalent of the functional group contained in the resin (B). 前記樹脂(B)における官能基がカルボキシル基である、請求項1又は2に記載の水性発泡耐火塗料組成物。 3. The aqueous foamable fireproof coating composition according to claim 1 , wherein the functional group in the resin (B) is a carboxyl group. 前記樹脂(B)の酸価が3~100mgKOH/gである、請求項1~のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。 The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of claims 1 to 3 , wherein the acid value of the resin (B) is 3 to 100 mgKOH/g. 前記樹脂(B)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、請求項又はに記載の水性発泡耐火塗料組成物。 5. The aqueous foamable fireproof coating composition according to claim 3 , wherein the resin (B) is a copolymer emulsion of a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer. 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、請求項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。 6. The aqueous foamable fireproof coating composition according to claim 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. 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(I)が多価金属化合物(A)を含み、第2成分(II)が樹脂(B)を含む、請求項1~のいずれか1項に記載の水性発泡耐火塗料組成物。 The aqueous foamable fireproof coating composition according to any one of claims 1 to 6, which is a two-liquid type coating composition to be used by mixing the first component (I) and the second component (II) immediately before use, wherein the first component (I) contains a polyvalent metal compound (A) and the second component (II) contains a resin (B). 基材表面に、請求項1~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。 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 claims 1 to 7 . 基材表面に、請求項1~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。 A method for protecting a structure from heat and fire, comprising applying to a surface of a substrate the aqueous foamable fire-resistant coating composition according to any one of claims 1 to 7 .
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