專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)泡型耐火涂料和其涂布的鋼材以及發(fā)泡型耐火被覆層的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火涂料，該耐火涂料是用來(lái)在火災(zāi)中保護(hù)使用于鋼骨造的梁、柱的鋼材，并在火災(zāi)中火勢(shì)旺盛時(shí)會(huì)發(fā)泡形成隔熱層。此外，本發(fā)明也涉及一種涂布有該涂料的鋼材以及發(fā)泡型耐火被覆層的形成方法。
公知的耐火涂料，其發(fā)泡很難控制，若干種類(lèi)的市售品中，不是會(huì)因發(fā)泡過(guò)度而導(dǎo)致發(fā)泡層脫落，就是會(huì)因發(fā)泡不均勻而造成發(fā)泡層的裂縫，要不就是因發(fā)泡層對(duì)底層鋼骨的密著性脆弱而使得發(fā)泡層本身的強(qiáng)度不夠，因而無(wú)法充分發(fā)揮耐火的性能。
此外，對(duì)于建筑用鋼材其耐火被覆層的形成，是在將建筑用鋼材搬送至建筑現(xiàn)場(chǎng)并組裝終了后才進(jìn)行。該耐火被覆層的形成是以泥漿狀的耐火被覆材或液狀的發(fā)泡型耐火涂料等來(lái)進(jìn)行涂布。該被覆方法為了提高作業(yè)效率，故多借由使用噴槍(spray gun)等的噴附方式來(lái)進(jìn)行。
但是，在利用噴附方式將發(fā)泡型耐火涂料被覆于已在建筑現(xiàn)場(chǎng)組裝完的鋼材上時(shí)，必須把不須被覆發(fā)泡型耐火涂料的地板、墻壁等既定處所預(yù)先以塑料板等予以被覆。此外，建筑用鋼材多為H形鋼、方形鋼管等復(fù)雜形狀的鋼骨，故比起被覆于壁面上等而言會(huì)有更多的發(fā)泡型耐火涂料飛散掉。
由于上述飛散掉的發(fā)泡型耐火涂料越多，則該發(fā)泡型耐火涂料的損失(loss)也就變得越多，因此被認(rèn)為會(huì)有發(fā)泡型耐火涂料的成本提高、發(fā)泡型耐火涂料的被覆厚度不足以及不具充分的耐火性能等問(wèn)題。
更進(jìn)一步，若考慮將公知所使用的耐火被覆材先被覆于還未組裝前的鋼材上，則由于耐火被覆材多半是以水泥等的無(wú)機(jī)類(lèi)結(jié)合材料作為主成分，且其被覆厚度厚達(dá)數(shù)十毫米，故若被覆于還未組裝前的鋼材上就會(huì)產(chǎn)生鋼材彼此之間無(wú)法借由卡榫(bolt)來(lái)固定接合的問(wèn)題。此外，當(dāng)耐火被覆材是以無(wú)機(jī)類(lèi)結(jié)合材料作為主成分，并使用于輕型骨材或含有多量無(wú)機(jī)纖維的物體的情況下時(shí)，其對(duì)于鋼材的附著強(qiáng)度以及耐火被覆材料本身的壓縮強(qiáng)度會(huì)很弱，反之，若輕型骨材等不太含上述成分時(shí)，被覆材料層會(huì)很堅(jiān)硬，因此不論是在運(yùn)送時(shí)以及在鋼材的組裝時(shí)等任何情況下均會(huì)在被覆材料層上產(chǎn)生傷痕或缺陷。
此外，公知的發(fā)泡型耐火涂料的防銹底漆是單獨(dú)使用環(huán)氧樹(shù)脂MIO涂料、改性環(huán)氧樹(shù)脂涂料、醇酸樹(shù)脂涂料或?qū)⑸鲜鐾苛吓c富鋅底層涂料組合來(lái)使用的。另外，在JIS的防銹涂料中所規(guī)定的防銹涂料有JIS K 5621一般用防銹漆、JIS K 5622紅鉛(red lead)防銹漆、JIS K 5623亞氧化鉛防銹漆、JIS K 5624堿式鉻酸鉛防銹漆、JIS K 5625氰胺鉛防銹漆、JIS K 5627氯酸鋅防銹漆、JIS K 5628紅鉛氯酸鋅防銹漆以及JIS K 5629高鉛酸鈣防銹漆等等。但是，由于上述防銹涂料是將鉛酸化物、鉻化物等的重金屬作為防銹顏料來(lái)使用，故存在有安全性方面的問(wèn)題。含有在分類(lèi)于上述JIS中的防銹涂料內(nèi)所含的防銹顏料的代表性物質(zhì)有紅鉛、鋅粉、鉛粉、鋅黃(zinc yellow)、鉻酸鋇、氰胺鉛及鉛酸鈣(「顏料手冊(cè)」(股份有限公司)誠(chéng)文堂新光社，1989年3月10日發(fā)行)等。另外，即使是使用不含重金屬的物質(zhì)，但在防銹涂料中所使用的粘合劑與在發(fā)泡型耐火涂料中所使用的粘合劑還是會(huì)有相性的問(wèn)題產(chǎn)生，并造成附著性的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)泡倍率變大、能保持耐火性能，同時(shí)不脫落、發(fā)泡也均勻的發(fā)泡型耐火涂料。
此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種可借由發(fā)泡的控制來(lái)使發(fā)泡層具有足夠的強(qiáng)度，且對(duì)鋼骨低層具有優(yōu)異的密著性、薄膜也具有優(yōu)異耐火性能(在JIS A 1304的加熱試驗(yàn)中，涂裝有2毫米厚度的耐火涂料的試驗(yàn)物，其里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間必須在45分鐘以上)的發(fā)泡型耐火涂料。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種在建筑現(xiàn)場(chǎng)的場(chǎng)合，涂裝少、且涂料損失也少，并具有足夠耐火性能的鋼材。
更進(jìn)一步，本發(fā)明的再一目的在于，是在鋼結(jié)構(gòu)建筑物的耐火被覆層的形成方法中，在使用發(fā)泡型耐火涂料之際，形成一種作為底漆所使用的防銹涂料其安全性高，并即使在火災(zāi)時(shí)鋼底層-防銹涂料-耐火涂料間的密著度也高，且在耐火涂料發(fā)泡后也沒(méi)問(wèn)題的耐火被覆構(gòu)造。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種發(fā)泡型耐火涂料，該發(fā)泡型耐火涂料包括有氧化鈦，其特征在于該氧化鈦的結(jié)晶型態(tài)為銳鈦礦(anatase)型。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，在使用了合成樹(shù)脂、阻燃性發(fā)泡劑及多價(jià)醇的發(fā)泡型耐火涂料之中，其特征在于涂料中的氧化鈦含有率的重量比是相對(duì)于樹(shù)脂固體成分、聚磷酸銨及多價(jià)醇的總重量而言為10％以上、75％以下。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于氧化鈦的添加量的重量比為涂料全體固體成分的5％以上、40％以下。
依據(jù)上述發(fā)明，可得到不會(huì)產(chǎn)生裂縫及發(fā)泡層脫落現(xiàn)象的，并能達(dá)到優(yōu)異發(fā)泡倍率的發(fā)泡型耐火涂料。
以下，就本發(fā)明的各個(gè)要素來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
具有催化劑效果的氧化鈦在耐火涂料的涂膜暴露于火災(zāi)中時(shí)，就會(huì)促進(jìn)碳化劑、合成樹(shù)脂的分解并進(jìn)行脫水·縮合反應(yīng)而形成碳化層，以產(chǎn)生補(bǔ)強(qiáng)效果。其結(jié)晶型態(tài)有銳鈦礦型及金紅石(rutile)型，其中并以銳鈦礦型的效果較大。由于使用銳鈦礦型的氧化鈦，可根據(jù)其催化劑效果來(lái)促進(jìn)發(fā)泡層的形成，相比于不使用時(shí)的耐火性能更優(yōu)異。在將金紅石型以及銳鈦礦型兩種氧化鈦并用時(shí)，若與單獨(dú)使用金紅石型氧化鈦的情況作比較，更可見(jiàn)其在發(fā)泡層形成時(shí)的效果。
市售的顏料，若就以油墨(ink)作為主要用途的氧化鈦而言，其粒子是在0.2微米左右，而被稱(chēng)為微粒氧化鈦的15～50納米(nm)的氧化鈦也存在，但一般不認(rèn)為會(huì)因粒徑的不同而有明顯的效果差異。
此外，按照近年具有光催化劑效應(yīng)的關(guān)系，銳鈦礦型氧化鈦因而受到注目，因而所使用的氧化鈦或含水氧化鈦在上述用途方面也可使用。
一般的發(fā)泡型耐火涂料，是在氧化鈦之外適當(dāng)調(diào)配以合成樹(shù)脂、阻燃性發(fā)泡劑、碳化劑、含氮發(fā)泡劑及膨脹性石墨等所構(gòu)成的涂料組合物。
合成樹(shù)脂，是在常溫時(shí)以賦予涂膜的附著性及耐候性為目的。就合成樹(shù)脂而言，可使用三聚氰胺樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、乙酸乙烯樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂以及聚酯樹(shù)脂等。上述的樹(shù)脂可單獨(dú)使用，也可使用其共聚合物，也可將上述樹(shù)脂混合使用。更進(jìn)一步，就上述樹(shù)脂的型態(tài)而言，可使用溶解于有機(jī)溶劑中的樹(shù)脂，或可使用以乳膠型態(tài)分散于水中的樹(shù)脂。
阻燃性發(fā)泡劑是通過(guò)加熱而具有吸熱、發(fā)泡、脫水效果。就阻燃性發(fā)泡劑而言，可使用磷酸銨及聚磷酸銨等。另外，將表面以三聚氰胺等做成微膠囊被覆的物質(zhì)也同樣可以使用。
碳化劑是借由加熱碳化、脫水縮合而形成隔熱性?xún)?yōu)異的發(fā)泡層。就碳化劑而言，可使用季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、聚季戊四醇、三甲醇丙烷等的多價(jià)醇，淀粉以及酪蛋白(casein)等。上述物質(zhì)之中，由于季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇以及聚季戊四醇在發(fā)泡層的形成作用上特別優(yōu)異，故較為理想。
含氮發(fā)泡劑是借由加熱來(lái)產(chǎn)生不燃性氣體，以使碳化層發(fā)泡。就含氮發(fā)泡劑而言，可使用例如二氰基二酰胺、偶氮甲酰胺、三聚氰胺以及以丁基三聚氰胺、三羥甲基三聚氰胺、六羥甲基三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺為例的三聚氰胺衍生物，尿素、二甲基尿素、脒基尿素磷酸鹽、胺基脒基尿素、尿素甲醛、胺基乙酸以及胍(guanidine)等。上述物質(zhì)之中，由于三聚氰胺及其衍生物在發(fā)泡效果上特別優(yōu)異，故較為理想。
在本發(fā)明中，有關(guān)銳鈦礦型氧化鈦的調(diào)配量是以滿(mǎn)足以下的條件并如權(quán)利要求2中所述的為好。也即，在使用了合成樹(shù)脂、阻燃性發(fā)泡劑之一的聚磷酸銨、碳化劑之一的多價(jià)醇的發(fā)泡型耐火涂料中，氧化鈦的重量比是相對(duì)于樹(shù)脂固體成分、聚磷酸銨及多價(jià)醇的總重量而言，以10％以上、75％以下為好。若該比例超過(guò)75％時(shí)，發(fā)泡倍率就會(huì)變低。若不滿(mǎn)10％的話(huà)，則無(wú)法顯現(xiàn)出增進(jìn)發(fā)泡的效果。
此外，在涂料全體的固體成分重量中，銳鈦礦型氧化鈦的調(diào)配量也以滿(mǎn)足以下條件為好。其為，占全體固體成分重量中的5％以上、40％以下，該比例若超過(guò)40％的話(huà)，則即使是在前述情況下發(fā)泡倍率也會(huì)變小。若不滿(mǎn)5％的話(huà)，則無(wú)法顯現(xiàn)出增進(jìn)發(fā)泡的效果。
在本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料中也可添加膨脹性石墨。借由膨脹性石墨的添加，可得到薄膜化程度更好的高耐火性能的涂料。
在本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料中，除了上述的主成分以外，也可將公知添加于耐火涂料中的下述成分，在無(wú)損于本發(fā)明效果的范圍內(nèi)施行添加。就該成分而言，有碳酸鈣、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅、無(wú)機(jī)纖維、石綿(rock wool)等的填充材料；鹵素類(lèi)、磷類(lèi)、三氧化銻類(lèi)等的阻燃劑；以及消泡劑、分散劑、濕潤(rùn)劑等的表面活性劑；造膜助劑、防凍劑等的溶劑；染色顏料、填充顏料、金屬皂、穩(wěn)定劑、用來(lái)調(diào)整粘度·粘性的增稠劑、防腐劑、防霉劑等在一般涂料所使用的成分。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，包括有作為粘合劑的合成樹(shù)脂的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于使用了所調(diào)配的合成樹(shù)脂是基于JIS K 7210的熔融流動(dòng)速度(Melt Flow Rate:MFR值)值在試驗(yàn)荷重2.16公斤、試驗(yàn)溫度120℃的條件下為5～120克/10分鐘的合成樹(shù)脂。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，在涂料的構(gòu)成材料中是含有可借由加熱來(lái)分解·發(fā)泡的成分，且其分解溫度范圍為150～350℃。
依據(jù)上述發(fā)明，即可得到能充分發(fā)泡且不會(huì)過(guò)度發(fā)泡的具有優(yōu)異耐火性能的發(fā)泡型耐火涂料。
以下，就本發(fā)明的構(gòu)成要素以及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明。
一般而言，使用合成樹(shù)脂的發(fā)泡型耐火涂料可利用加熱來(lái)使涂料的粘合劑的合成樹(shù)脂軟化，接著再使發(fā)泡劑、碳化層形成材料、阻燃劑等形成發(fā)泡隔熱層的構(gòu)成材料開(kāi)始分解、發(fā)泡。
在本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料中所使用的合成樹(shù)脂，是基于JIS K 7210的熔融流動(dòng)速度(Melt Flow Rate:MFR值)值在試驗(yàn)荷重2.16公斤、試驗(yàn)溫度120℃的條件下為5～120克/10分鐘的合成樹(shù)脂。該試驗(yàn)是借由測(cè)定通過(guò)溫度固定的沖模(die)(L:D=3.8)所熔融的合成樹(shù)脂聚合物，其10分鐘內(nèi)的流出物的克數(shù)而得。
合成樹(shù)脂是在常溫時(shí)以賦予涂膜附著性及耐候性為目的。若MFR值不滿(mǎn)5時(shí)，則因?yàn)榧訜釙r(shí)樹(shù)脂的軟化會(huì)不完全，故會(huì)抑止發(fā)泡劑、阻燃劑的分解所產(chǎn)生的氣體，因而無(wú)法形成充分的發(fā)泡隔熱層。此外，若MFR值超過(guò)120時(shí)，樹(shù)脂將過(guò)度軟化，所產(chǎn)生的氣體就會(huì)突破涂膜而無(wú)法形成發(fā)泡層，且會(huì)因發(fā)泡過(guò)度而使發(fā)泡隔熱層發(fā)生脫落的現(xiàn)象。
在本發(fā)明中所使用的合成樹(shù)脂，凡屬M(fèi)FR值為5～120克/10分鐘的任何種類(lèi)的樹(shù)脂均可使用。例如三聚氰胺樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、乙酸乙烯樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂以及聚酯樹(shù)脂等。上述的樹(shù)脂既可單獨(dú)使用，也可使用其共聚合物，或者將上述樹(shù)脂混合使用。更進(jìn)一步，就上述樹(shù)脂的型態(tài)而言，可使用溶解于有機(jī)溶劑中的樹(shù)脂，或可使用以乳膠型態(tài)分散于水中的樹(shù)脂。在可將MFR值控制在上述范圍內(nèi)的情況下，也可在合成樹(shù)脂中加入可塑劑(例如三氯磷酸鹽、德上古醇(テキサノ-ル)等)、低熔點(diǎn)樹(shù)脂或寡聚物。
關(guān)于合成樹(shù)脂在耐火涂料中的調(diào)配量，若以在固體成分換算的涂料中的重量比例而言，可以在重量百分比為5～45％之內(nèi)加以選擇，優(yōu)選的重量百分比范圍為10～25％。
因加熱而分解、發(fā)泡并形成發(fā)泡隔熱層的構(gòu)成材料，其分解溫度是以在150～350℃以下的范圍內(nèi)為好。分解溫度不滿(mǎn)150℃時(shí)，則在合成樹(shù)脂并未充分軟化之前就會(huì)產(chǎn)生分解氣體，因而無(wú)法形成發(fā)泡隔熱層。此外，若超過(guò)350℃以上時(shí)，合成樹(shù)脂就會(huì)因過(guò)度軟化而無(wú)法承受所產(chǎn)生的分解氣體故無(wú)法形成發(fā)泡層，或者會(huì)因發(fā)泡過(guò)度而使發(fā)泡隔熱層脫落。更進(jìn)一步，若合成樹(shù)脂的熔融粘度過(guò)低時(shí)，也會(huì)使涂膜產(chǎn)生垂流。
就因加熱而分解、發(fā)泡并形成發(fā)泡隔熱層的構(gòu)成材料為例而言，可以列舉出例如季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、聚季戊四醇、三甘醇、山梨糖醇(sorbitol)、間苯二酚、丙三醇、三甲醇甲烷、三甲醇丙烷、二甘醇、丙二醇、1,6-己二醇等的多價(jià)醇；淀粉、酪蛋白(casein)等的碳水化合物；二氰基二酰胺、偶氮甲酰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺為例的其衍生物；尿素、丁基三聚氰胺以及三羥甲基三聚氰胺、六羥甲基三聚氰胺、尿素、二甲基尿素、脒基尿素磷酸鹽、胺基脒基尿素、尿素甲醛、胺基乙酸以及胍(guanidine)等的含氮化合物；磷酸銨、聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺、聚磷酸三聚氰胺等的磷酸鹽；氫氧化鋁、氫氧化鎂等的堿金屬氫氧化物以及將上述物質(zhì)做成微膠囊化的物質(zhì)。在上述物質(zhì)之中，若由分解溫度的平衡觀點(diǎn)來(lái)看，比較理想的是將季戊四醇、二季戊四醇、聚磷酸銨及三聚氰胺組合使用。
在本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料中也可添加膨脹性石墨。借由膨脹性石墨的添加，可得到薄膜化程度更好的高耐火性能的涂料。
在本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料中，除了上述的主成分以外，也可將公知添加于耐火涂料中的下述成分，在無(wú)損于本發(fā)明效果的范圍內(nèi)施行添加。就該成分而言，有碳酸鈣、氫氧化鋁、氧化鈦、氧化鋁、二氧化硅、無(wú)機(jī)纖維、石綿等的填充材；鹵素類(lèi)、磷類(lèi)、三氧化銻類(lèi)等的阻燃劑；以及消泡劑、分散劑、濕潤(rùn)劑等的表面活性劑；造膜助劑、防凍劑等的溶劑；染色顏料、填充顏料、金屬皂、穩(wěn)定劑、用來(lái)調(diào)整粘度·粘性的增稠劑、防腐劑、防霉劑等在一般涂料所使用的成分。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，是以①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂作為主成分的涂料，其中②阻燃性發(fā)泡劑為磷酸銨及/或聚磷酸銨，而③合成樹(shù)脂的分解起始溫度為250℃以下，且在達(dá)到300℃時(shí)全體固體成分的重量百分比在50％以上、90％以下會(huì)分解。依據(jù)該發(fā)泡型耐火涂料，即可通過(guò)發(fā)泡的控制而使脫落不易發(fā)生，并能形成均勻的發(fā)泡層，同時(shí)發(fā)泡層具有充分的強(qiáng)度，且對(duì)鋼骨底層具有優(yōu)異的密著性、薄膜也具有優(yōu)異耐火性能，此外還能有效的促進(jìn)脫水、縮合反應(yīng)，并可在不妨礙阻燃性發(fā)泡劑以及多價(jià)醇的脫水縮合下形成充分的發(fā)泡層。此外，也不會(huì)因發(fā)泡過(guò)度而使得發(fā)泡層變脆弱，因而不易有脫落的現(xiàn)象產(chǎn)生。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，其中上述①多價(jià)醇是為擇自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及聚季戊四醇中的至少1種以上。依據(jù)該發(fā)泡型耐火涂料，可在上述的發(fā)明效果的基礎(chǔ)上，由于其分解溫度為260℃，與磷酸銨及/或聚磷酸銨等的阻燃性發(fā)泡劑幾乎在同一溫度中分解并形成發(fā)泡層，故可形成穩(wěn)定的發(fā)泡層。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，其中，在涂料成分中含有④含氮發(fā)泡劑。依據(jù)該發(fā)泡型耐火涂料，可在上發(fā)明效果的基礎(chǔ)上，還能形成更穩(wěn)定的發(fā)泡層。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，是以①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂作為主成分的涂料，或是以①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂、④含氮發(fā)泡劑作為主成分的涂料，其中，①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑以及④含氮發(fā)泡劑中的1種以上是為已微膠囊化的物質(zhì)。依據(jù)該發(fā)泡型耐火涂料，由該發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜的耐水性會(huì)向上提升，且無(wú)損于其耐火性能。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，其中，在涂料成分中含有⑤二氧化鈦。依據(jù)該發(fā)泡型耐火涂料，可在上述的發(fā)明效果的基礎(chǔ)上，借由二氧化鈦的催化劑效果來(lái)促進(jìn)發(fā)泡層的結(jié)合，以形成保持形狀的性能更高的發(fā)泡層。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，其中，在涂料成分中含有⑥膨脹性石墨。依據(jù)該發(fā)泡型耐火涂料，可在上述的發(fā)明效果的基礎(chǔ)上，得到薄膜化程度更好的高耐火性能的涂料。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，其中，進(jìn)行微膠囊化之際的被覆物質(zhì)是為擇自三聚氰胺、乙基纖維素、硝酸纖維素、聚甲基甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、乙酸苯二酸纖維素、氯乙烯叉-內(nèi)烯腈共聚合物以及聚乙烯醇縮甲醛中的任意一種物質(zhì)。依據(jù)該發(fā)泡型耐火涂料，可在上述的發(fā)明效果的基礎(chǔ)上，即使其①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑或④含氮發(fā)泡劑的成分為耐水性較差的物質(zhì)也可以使用，且還可提高發(fā)泡型耐火涂料的耐水性。
以下，就本發(fā)明的各個(gè)要素進(jìn)行說(shuō)明。
發(fā)泡型耐火涂料，是使用以①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂作為主成分的涂料，其中②阻燃性發(fā)泡劑為磷酸銨及/或聚磷酸銨，而③合成樹(shù)脂的分解起始溫度為250℃以下，且在達(dá)到300℃時(shí)全體固體成分的重量百分比在50％以上、90％以下會(huì)分解。
①多價(jià)醇是一種會(huì)與后述的阻燃性發(fā)泡劑脫水縮合并可借由阻燃性發(fā)泡劑與含氮發(fā)泡劑的分解氣體來(lái)形成發(fā)泡層的成分。就多價(jià)醇而言，可列舉出例如季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇、聚季戊四醇、三甘醇、山梨糖醇、間苯二酚、丙三醇、三甲醇甲烷、三甲醇丙烷、二甘醇、丙二醇以及1,6-己二醇等。在上述例示之中，為了能大致與阻燃性發(fā)泡劑在同一溫度下分解以形成發(fā)泡層，故最好使用分解溫度為260℃的，擇自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及聚季戊四醇中的多價(jià)醇。
通過(guò)使用擇自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及聚季戊四醇中的多價(jià)醇，即可形成更穩(wěn)定的發(fā)泡層。特別是以使用季戊四醇與二季戊四醇為好。
就②成分的阻燃性發(fā)泡劑而言，是使用磷酸銨及/或聚磷酸銨。上述的阻燃性發(fā)泡劑是借由令其產(chǎn)生氨氣的同時(shí)所伴隨的吸熱反應(yīng)來(lái)降低涂裝面的溫度。上述物質(zhì)的分解溫度約為275℃，故可有效地促進(jìn)在250℃以上至300℃溫度范圍中的多價(jià)醇的脫水、縮合反應(yīng)。
③成分的合成樹(shù)脂，是在常溫時(shí)以賦予涂膜附著性及耐候性為目的。在合成樹(shù)脂中，使用了分解起始溫度為250℃以下，且在達(dá)到300℃時(shí)全體固體成分的重量百分比在50％以上、90％以下會(huì)分解的物質(zhì)。分解起始溫度為250℃以上的物質(zhì)以及在達(dá)到300℃時(shí)全體固體成分的分解其重量百分比低于50％的物質(zhì)均會(huì)妨礙阻燃性發(fā)泡劑以及多價(jià)醇的脫水縮合，因此無(wú)法形成充分的發(fā)泡層。此外，在達(dá)到300℃時(shí)全體固體成分的重量百分比在90％以上已分解掉的物質(zhì)，則會(huì)因發(fā)泡過(guò)度而使發(fā)泡層變得很脆弱，故容易產(chǎn)生脫落的現(xiàn)象。由于作為阻燃性發(fā)泡劑使用的磷酸銨及/或聚磷酸銨其分解溫度為275℃，且所希望選擇的多價(jià)醇其分解溫度為260℃，故分解起始溫度為250℃以上的物質(zhì)且在達(dá)到300℃時(shí)全體固體成分的重量百分比在50％以上、90％以下會(huì)分解的物質(zhì)即可形成充分的發(fā)泡層，且不會(huì)因發(fā)泡過(guò)度而使發(fā)泡層變得脆弱，即不易產(chǎn)生脫落，而能達(dá)到平衡。
在合成樹(shù)脂的例子中，有三聚氰胺樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、乙酸乙烯樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂以及聚酯樹(shù)脂等。上述樹(shù)脂可單獨(dú)使用，也可使用其共聚合物，或者也可將上述物質(zhì)混合使用。更進(jìn)一步，就上述樹(shù)脂的型態(tài)而言，可使用溶解于有機(jī)溶劑中的物質(zhì)，或可使用以乳膠型態(tài)分散于水中的物質(zhì)。在可將分解特性控制在上述范圍內(nèi)的情況下，也可在合成樹(shù)脂中加入三氯磷酸鹽、德士古醇等的可塑劑。
上述合成樹(shù)脂最好是使用以乳膠型態(tài)分散于水中的合成樹(shù)脂乳膠。合成樹(shù)脂乳膠較容易獲得，以及在制造發(fā)泡型耐火涂料方面較為容易。
在④成分的含氮發(fā)泡劑中，可使用例如二氰基二酰胺、偶氮甲酰胺、三聚氰胺以及以三羥甲基三聚氰胺、六羥甲基三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺為例的三聚氰胺衍生物，尿素、丁基尿素、二甲基尿素、脒基尿素磷酸鹽、胺基脒基尿素、尿素甲醛、胺基乙酸以及胍(guanidine)等。上述物質(zhì)中，若從在與阻燃性發(fā)泡劑的分解溫度不同的溫度下再使發(fā)泡倍率增加的二階段發(fā)泡的控制來(lái)看的話(huà)，最好是使用分解溫度為370℃的三聚氰胺及其衍生物。
上述①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑以及④含氮發(fā)泡劑中的1種以上最好是為已微膠囊化的物質(zhì)。由于①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑以及④含氮發(fā)泡劑多為親水性物質(zhì)，會(huì)出現(xiàn)因發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜的耐水性降低而損及耐火性能的情形。因此，最好是利用三聚氰胺、乙基纖維素、硝酸纖維素、聚甲基甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、乙酸苯二酸纖維素、氯乙烯叉-丙烯腈共聚合物以及聚乙烯醇縮甲醛等耐水性?xún)?yōu)異的被覆物質(zhì)來(lái)加以微膠囊化。借由利用耐水性?xún)?yōu)異的被覆物質(zhì)來(lái)微膠囊化，就能使耐水性較差的多價(jià)醇、阻燃性發(fā)泡劑以及含氮發(fā)泡劑也可使用。
為了提供更完全的被覆、耐水性、已膠囊化物質(zhì)的強(qiáng)度以及膠囊的細(xì)微度，最好是使用三聚氰胺樹(shù)脂或聚苯乙烯樹(shù)脂。
作為將多價(jià)醇、阻燃性發(fā)泡劑以及含氮發(fā)泡劑微膠囊化的方法而言，可使用界面聚合法、原位(in situ)聚合法、液中固化被覆法、凝聚法(coacervation)、界面沉淀法、噴霧干燥法及無(wú)機(jī)質(zhì)壁膠囊化技術(shù)等公知的微膠囊化方法。以下分別就各方法以親水性的季戊四醇為例來(lái)對(duì)微膠囊化的方法進(jìn)行說(shuō)明。
首先，界面聚合法是將含有聚胺、乙二醇、多價(jià)苯酚等水溶性單體的季戊四醇水溶液以微小滴分散于不溶于水的有機(jī)溶劑中，并再加入含有多元酸鹵化物、雙鹵仿、聚異氰酸酯等的油溶性單體進(jìn)行攪拌。之后，在水及有機(jī)溶劑的界面處會(huì)發(fā)生2種類(lèi)的單體的聚合反應(yīng)，即可得到微膠囊。
原位(in situ)聚合法，是將季戊四醇的粉體或水溶液分散在單體中，再通過(guò)添加聚合催化劑而在季戊四醇的表面上形成膜的方法。
液中固化被覆法，是在將季戊四醇的粉體或水溶液以高分子被膜微膠囊化之后，再以固化劑使被膜固化。在上述情形下，就高分子被膜與固化劑的組合而言，有褐藻酸蘇打與氯化鈣、聚乙烯醇與硼砂、環(huán)氧樹(shù)脂與四氟化硼等的組合。
凝聚法，是先將乙基纖維素、硝酸纖維素、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、乙酸苯二酸纖維素、氯乙烯叉-丙烯腈共聚合物以及聚乙烯醇縮甲醛等皮膜物質(zhì)溶解于甲苯-乙醇、甲基乙基甲酮、丙酮、苯、硝基丙烷、二氧雜環(huán)己烯、四氫化萘、甲苯、甲苯-乙醇-乙酸乙烯等溶劑中之后，再將季戊四醇加入于該有機(jī)溶劑中，并使其均勻分散。接著，在其中加入聚丁二烯、聚二甲基硅氧烷、苯基甲基硅氧烷、甲基丙烯高分子等相分離誘發(fā)用高分子以便使其產(chǎn)生相分離。相分離出的膠囊則通過(guò)減壓干燥等方法來(lái)粉末化。
界面沉淀法，是將在疏水性高分子溶液中的季戊四醇水溶液進(jìn)行攪拌，即可得到均勻的分散液。將該分散液滴入保護(hù)膠體水溶液中，其分散物以減壓、干燥、過(guò)濾、沉淀等方法來(lái)進(jìn)行膠囊的修補(bǔ)。此時(shí)，疏水性高分子即變成被覆物質(zhì)。
作為在上述界面沉淀法中的疏水性高分子而言，可列舉出例如聚苯乙烯、聚碳酸酯、乙基纖維素、乙酸乙烯-乙烯共聚合物、苯基硅氧烷的梯形高分子及氯乙烯叉-丙烯腈共聚合物等，其它則還可列舉出例如氯乙烯、氯乙烯叉丙烯酸酯、乙烯酯、甲基丙烯酸酯及丙烯腈等的聚合物或共聚合物，可溶性的聚碳酸酯、聚酯、聚砜酯(ポリスルホネ-ト)、聚尿烷及聚酰胺等的聚縮合物，氯化天然橡膠以及纖維素衍生物等。此外，就用來(lái)溶解上述物質(zhì)的有機(jī)溶劑而言，可列舉出例如二氯甲烷、苯環(huán)己烷、四氯化碳及環(huán)己酮等。
噴霧干燥法，是將膠囊化原料液先施行噴霧，再以熱風(fēng)干燥。由于該膠囊化原料液是將季戊四醇均勻分散在高分子中的懸浮液，故利用熱風(fēng)干燥即可使高分子被膜附著于其表面上。
無(wú)機(jī)質(zhì)壁膠囊化技術(shù)，是將滑石、粘土、氣溶膠、硬酯酸鈣、硬酯酸鋁等的疏水性粉體附著于季戊四醇的表面。
上述微膠囊化的方法，可利用任一的方法來(lái)進(jìn)行，但若由得到微膠囊的容易度來(lái)看，則是以界面沉淀法、噴霧干燥法及無(wú)機(jī)質(zhì)壁膠囊化技術(shù)等來(lái)作為微膠囊化的方法為好。
特別是界面沉淀法，由于可在幾乎所有的高分子中使用，且調(diào)整比較容易，膠囊膜厚的控制也容易，故更為人們喜愛(ài)而被采用。
通過(guò)將①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑以及④含氮發(fā)泡劑之中的1種以上施行微膠囊化，就可將發(fā)泡型耐火涂料的主成分的耐水性向上提升，并可適用在下雨或產(chǎn)生霧凝結(jié)的部位上。
在本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料中，也可添加⑤成分的二氧化鈦。借助二氧化鈦的添加，即可利用其催化劑效果來(lái)促進(jìn)發(fā)泡層的結(jié)合，以形成保持形狀性能較高的發(fā)泡層。二氧化鈦的結(jié)晶型態(tài)有銳鈦礦型及金紅石型，其中并以使用銳鈦礦型的二氧化鈦為好。通過(guò)使用銳鈦礦型的二氧化鈦，可更進(jìn)一步促進(jìn)其催化劑效果。
此外，其它也可添加⑥成分的膨脹性石墨。借由添加膨脹性石墨，可得到薄膜化程度更好的高耐火性能的涂料。添加有膨脹性石墨的涂膜，會(huì)因?yàn)榛馂?zāi)時(shí)等的加熱而急速膨脹，因此能提升發(fā)泡層的隔熱性能。
膨脹性石墨是具有一加熱則存在于石墨層間的化合物就會(huì)進(jìn)行熱分解而全體膨脹的特性。就以上所述的膨脹性石墨而言，可列舉出例如石墨酸性硫酸鹽、鈉石墨、鉀石墨、鹵化石墨、石墨氧化物、氯化鋁石墨化合物以及三氯化鐵石墨等。
在本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料中，除了上述的主成分以外，也可將在公知涂料或耐火涂料中所含有的成分，在無(wú)損于本發(fā)明效果的范圍內(nèi)施行添加。就該成分而言，有碳酸鈣、氫氧化鋁、氧化鋁、二氧化硅、無(wú)機(jī)纖維、石綿等的填充材；鹵素類(lèi)、磷類(lèi)、三氧化銻類(lèi)等的阻燃劑；以及消泡劑、分散劑、濕潤(rùn)劑等的表面活性劑；造膜助劑、防凍劑等的溶劑；染色顏料、填充顏料、金屬皂、穩(wěn)定劑、用來(lái)調(diào)整粘度·粘性的增稠劑、防腐劑、防霉劑等。
本發(fā)明所述的發(fā)泡型耐火涂料，是以①多價(jià)醇、②含氮發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂、④阻燃性發(fā)泡劑、⑤二氧化鈦?zhàn)鳛橹鞒煞值耐苛?，其中，該多價(jià)醇是為擇自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及聚季戊四醇中的任意一種物質(zhì)，該阻燃性發(fā)泡劑是為磷酸銨及/或聚磷酸銨，且重量比是①∶②∶③(固體成分)∶④∶⑤為100∶80～150∶200～500∶280～450∶100～300。
以下，就本發(fā)明的各個(gè)要素來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
其1①成分的多價(jià)醇，是可與后述的阻燃性發(fā)泡劑脫水縮合并可借由阻燃性發(fā)泡劑與含氮發(fā)泡劑的分解氣體來(lái)形成發(fā)泡層。就其例而言，可使用擇自下列物質(zhì)中的任意1種以上成分季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及聚季戊四醇。上述的4種物質(zhì)其分解溫度約為260℃，故無(wú)論使用哪一種均可達(dá)到同樣的效果。
其2②成分的含氮發(fā)泡劑，可由例如二氰基二酰胺、偶氮甲酰胺、三聚氰胺以及其衍生物、尿素、胍(guanidine)、三羥甲基三聚氰胺及六羥甲基三聚氰胺等之中任意擇之來(lái)使用。上述物質(zhì)中，若從在與④的阻燃性發(fā)泡劑的分解溫度不同的溫度下再使發(fā)泡倍率增加的二階段發(fā)泡的控制來(lái)看的話(huà)，是以使用分解溫度為370℃的三聚氰胺及其衍生物為最佳。當(dāng)多價(jià)醇的調(diào)配量為100重量份時(shí)，含氮發(fā)泡劑的調(diào)配量就必須為80～150重量份。若以該多價(jià)醇為基準(zhǔn)的含氮發(fā)泡劑的比例不滿(mǎn)80重量份時(shí)，就無(wú)法得到充分的發(fā)泡層。反之，若超過(guò)150重量份的話(huà)，則會(huì)因發(fā)泡過(guò)度而使發(fā)泡層產(chǎn)生脫落，結(jié)果即造成耐火性能變差。
其3③成分的合成樹(shù)脂，是在常溫時(shí)以賦予涂膜附著性及耐候性為目的。該合成樹(shù)脂可列舉出例如三聚氰胺樹(shù)脂、丙烯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、乙酸乙烯樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂以及聚酯樹(shù)脂等。上述的樹(shù)脂可單獨(dú)使用，也可使用其共聚合物，或者也可將上述物質(zhì)混合使用。更進(jìn)一步，就上述樹(shù)脂的型態(tài)而言，既可使用溶解于有機(jī)溶劑中的物質(zhì)，或也可使用以乳膠型態(tài)分散于水中的物質(zhì)。
當(dāng)多價(jià)醇的調(diào)配量為100重量份時(shí)，合成樹(shù)脂的調(diào)配量若以固體成分換算就必須為200～500重量份，優(yōu)選為251～400重量份。在上述范圍內(nèi)更能發(fā)揮出優(yōu)異的耐火性能。其作用在于，合成樹(shù)脂層因加熱而軟化時(shí)，用以防止所產(chǎn)生的氣體逸失。雖然即使偏離上述范圍也不會(huì)對(duì)發(fā)泡層的發(fā)泡高度本身造成影響，但卻會(huì)大大影響到由JIS A 1304所規(guī)定的耐火性能。若不滿(mǎn)200重量份時(shí)，由于無(wú)法補(bǔ)足發(fā)泡的氣體，故耐火性能變差。然而，若超過(guò)500重量份時(shí)，由于會(huì)阻礙到發(fā)泡其本身，故得不到充分的耐火性能。
其4
④成分的阻燃性發(fā)泡劑，必須使用磷酸銨及/或聚磷酸銨。另外，同樣也可使用表面已被利用三聚氰胺等微膠囊被覆的物質(zhì)。
阻燃性發(fā)泡劑是由磷酸銨及/或聚磷酸銨所構(gòu)成，通過(guò)加熱可使兩者均于約275℃條件下分解，并借助在產(chǎn)生氨氣的同時(shí)所伴隨的吸熱反應(yīng)來(lái)降低材料溫度。此外，因與多價(jià)醇及合成樹(shù)脂的結(jié)合所帶來(lái)的阻燃效果而形成網(wǎng)孔構(gòu)造的發(fā)泡層。當(dāng)多價(jià)醇的調(diào)配量為100重量份時(shí)，阻燃性發(fā)泡劑的調(diào)配量就必須為280～450重量份。若不滿(mǎn)280重量份時(shí)，則無(wú)法進(jìn)行充分的發(fā)泡及吸熱，耐火性能就會(huì)變差。若超過(guò)450重量份時(shí)，則會(huì)因發(fā)泡過(guò)度而使發(fā)泡層脫落及產(chǎn)生裂縫，耐火性能就會(huì)變差。
其5⑤成分的二氧化鈦是在加熱時(shí)借由其催化劑作用來(lái)促進(jìn)上述①、③、④成分的結(jié)合，以便在更低溫情況下形成形狀保持性較高的發(fā)泡層。當(dāng)多價(jià)醇的調(diào)配量為100重量份時(shí)，二氧化鈦的調(diào)配量就必須為100～300重量份。在不滿(mǎn)100重量份時(shí)，催化劑效果會(huì)不充分，與作為一般隱蔽目的的使用并無(wú)不同。此外，由于二氧化鈦的分解溫度超過(guò)300℃，故在超過(guò)300重量份的情況下，即會(huì)因發(fā)泡層中的殘留量過(guò)多而使發(fā)泡層變得很脆弱。因此，最后會(huì)由于加熱時(shí)的氣體壓力而將發(fā)泡層吹飛掉，故得不到耐火性能。在特開(kāi)平7-331124中，雖然有二氧化鈦相對(duì)于多價(jià)醇是在上述范圍內(nèi)使用的實(shí)施例，但是在該情況下并未使用三聚氰胺。二氧化鈦可使用銳鈦礦型及金紅石型的任一種。其中并以銳鈦礦型較有效果。上述其1到其5的條件必須同時(shí)滿(mǎn)足。
其的6在本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料中，除了上述的主成分以外，也可將公知以來(lái)調(diào)配于耐火涂料中的下述成分，在無(wú)損于本發(fā)明效果的范圍內(nèi)施行添加。就該成分而言，有碳酸鈣、氫氧化鋁、氧化鋁、二氧化硅、無(wú)機(jī)纖維、石綿等的填充材；鹵素類(lèi)、磷類(lèi)、三氧化銻類(lèi)等的阻燃劑；以及消泡劑、分散劑、濕潤(rùn)劑等的表面活性劑；造膜助劑、防凍劑等的溶劑；染色顏料、填充顏料、金屬皂、穩(wěn)定劑、用來(lái)調(diào)整粘度·粘性的增稠劑、防腐劑、防霉劑等在一般涂料中所使用的成分。
本發(fā)明的耐火涂料在暴露于高熱的火焰下時(shí)，③合成樹(shù)脂會(huì)開(kāi)始熔融、分解。同時(shí)，①多價(jià)醇會(huì)與④阻燃性發(fā)泡劑脫水縮合，且受到④阻燃性發(fā)泡劑或②含氮發(fā)泡劑的分解氣體的影響，而形成以碳為骨骼的發(fā)泡隔熱層。⑤二氧化鈦在1000℃以下并不會(huì)分解，而是在250℃～400℃條件下作為多價(jià)醇、含氮發(fā)泡劑、合成樹(shù)脂與阻燃性發(fā)泡劑進(jìn)行分解或縮合反應(yīng)時(shí)的催化劑用。
依據(jù)上述發(fā)明，借由施行2毫米厚的涂布即可得到在進(jìn)行耐45分鐘以上的耐火試驗(yàn)中，具有優(yōu)異耐火性能的發(fā)泡型耐火涂料。
本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料，除了可利用刷毛、噴霧等一般的涂料涂裝方法來(lái)進(jìn)行涂裝之外，也可利用泥刀、滾筒等來(lái)施工。此外，也可使涂膜干燥成片狀再利用粘結(jié)劑等來(lái)貼附。
本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料不僅適合用于鋼骨，也非常適合用于鋁、鋅鐵板及石綿水泥板等之上。此外，對(duì)于木材、合板、紙、纖維等可燃性物質(zhì)的準(zhǔn)不燃化或阻燃化也有用。除此之外，被覆于電線電纜上也有效。
當(dāng)使用本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料時(shí)，也可在已施行底漆處理(例如，鋼骨場(chǎng)合的防銹涂料等)的底層涂料上再利用發(fā)泡型耐火涂料施工。也可在涂裝了本發(fā)明的發(fā)泡型耐火涂料后，為了達(dá)到提升外觀及耐久性的目的而施行中段涂裝及上層涂裝。
本發(fā)明所述的具有耐火性能的鋼材，其是在組裝前的建筑用鋼材上預(yù)先被覆有利用發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜。依據(jù)該被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材，發(fā)泡型耐火涂料在建筑現(xiàn)場(chǎng)飛散的情形以及其損失就會(huì)減少，并具有充分的耐火性能。
本發(fā)明所述的具有耐火性能的鋼材，其中利用上述發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜的發(fā)泡倍率為1.2倍～50.0倍。依據(jù)該被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材，在具有上述發(fā)明效果之外，還可借助涂膜的發(fā)泡來(lái)期待隔熱的效果，并具有修補(bǔ)涂膜缺陷的功能。此外，因加熱、發(fā)泡所得到的含氣相隔熱層也不易因脆弱而脫落，因此具有充分的耐火性能。
本發(fā)明所述的具有耐火性能的鋼材，其中利用上述發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜的厚度為0.1毫米～6.0毫米的范圍。依據(jù)該被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材，在具有上述發(fā)明效果之外，還具有充分的耐火性能，并使被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材的組裝變得容易。同時(shí)，制造效率也優(yōu)良。
本發(fā)明所述的具有耐火性能的鋼材，其中上述發(fā)泡型耐火涂料的粘合劑為合成樹(shù)脂。依據(jù)該被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材，在具有上述發(fā)明效果之外，還能夠得到與鋼材的密著性?xún)?yōu)良并富有柔軟性的涂膜，且該被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材能夠很好地耐受在搬運(yùn)時(shí)所受到的外來(lái)沖擊。
上述具有耐火性能的鋼材，其組裝前的建筑用鋼材是利用發(fā)泡型耐火涂料形成有涂膜的被覆層。
首先，建筑用鋼材主要是有作為建筑物的柱、梁或軀干邊緣等建筑物骨骼使用的鋼骨、屋頂?shù)仁褂玫匿摪寤蜃鳛榈匕寮疤旎ò迨褂玫募装宓取?br> 關(guān)于鋼骨或鋼板，可列舉出例如JIS G3101規(guī)定的一般結(jié)構(gòu)用壓延鋼材、JIS G3106規(guī)定的熔接結(jié)構(gòu)用壓延鋼材、JIS G3136規(guī)定的建筑結(jié)構(gòu)用壓延鋼材、JIS G3302規(guī)定的一般結(jié)構(gòu)用壓延鋼材、JIS G3312規(guī)定的涂裝熔融鍍鋅鋼板及鋼帶、JIS G3350規(guī)定的一般結(jié)構(gòu)用輕量形鋼、JIS G3353規(guī)定的一般結(jié)構(gòu)用熔接輕量H形鋼、JIS G3444規(guī)定的一般結(jié)構(gòu)用碳鋼管、JIS G3466規(guī)定的一般結(jié)構(gòu)用方形鋼管以及JIS G3320規(guī)定的涂裝不銹鋼鋼板等。
一般結(jié)構(gòu)用壓延鋼材、熔接結(jié)構(gòu)用壓延鋼材、建筑結(jié)構(gòu)用壓延鋼材、一般結(jié)構(gòu)用壓延鋼材、涂裝熔融鍍鋅鋼板及鋼帶又依據(jù)其形狀而再分類(lèi)的。分類(lèi)有鋼板、平鋼、鋼帶等平板狀物，棒狀的棒鋼等，或是形鋼等。形鋼又依其截面形狀分為等邊山形鋼、非等邊山形鋼、非等邊非等厚山形鋼、球平形鋼、溝形鋼、T形鋼、I形鋼及H形鋼等。
一般結(jié)構(gòu)用輕量形鋼有輕溝形鋼、輕Z形鋼、輕山形鋼、唇溝形鋼、唇Z形鋼、心形鋼，而一般結(jié)構(gòu)用熔接輕量H形鋼則有輕量H形鋼、輕量唇形鋼。
甲板(steel desk)則可列舉出例如JIS G3320所規(guī)定的物質(zhì)。
上述鋼材最好使其經(jīng)防銹處理。經(jīng)防銹處理之后即可防止鋼材生銹的情形發(fā)生。而就涂布于鋼材上的發(fā)泡型耐火涂料而言，可使用在前述所說(shuō)明的物質(zhì)中。
利用所得到的發(fā)泡型耐火涂料而形成的涂膜，其發(fā)泡倍率最好是1.2倍～50.0倍、優(yōu)選的是3.0倍～25.0倍。當(dāng)所形成涂膜的發(fā)泡倍率小于1.2倍時(shí)，既無(wú)法達(dá)到預(yù)期的通過(guò)涂膜發(fā)泡來(lái)隔熱的效果，又使得彌補(bǔ)涂膜缺陷的功能變得不完全。此外，發(fā)泡倍率大于50.0倍時(shí)，通過(guò)加熱、發(fā)泡所得到的含氣相隔熱層會(huì)變得脆弱易脫落，且耐火性能也會(huì)降低。
利用上述發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜厚度最好是在0.1毫米(mm)～6.0毫米的范圍，并以在0.1毫米～3.0毫米的范圍更佳。若小于0.1毫米時(shí)，由于涂膜太薄故無(wú)法達(dá)到預(yù)期的耐火性能。若大于6.0毫米時(shí)，則被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材就會(huì)變得很難組裝。并且，由于涂膜的干燥需花去更多的時(shí)間，故制造效率會(huì)降低。
發(fā)泡型耐火涂料層的耐火性能是以下述方法來(lái)測(cè)定的。也即，在依照J(rèn)ISG3466所規(guī)定的長(zhǎng)度1公尺的STKR400正方形一般結(jié)構(gòu)用方形鋼管(邊長(zhǎng)為300毫米、構(gòu)件厚度為9毫米)上涂布2毫米厚的發(fā)泡型耐火涂料，并使其固化干燥以形成發(fā)泡型耐火涂料層，并制成試驗(yàn)物。將該試驗(yàn)物依據(jù)JISA1304的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行加熱試驗(yàn)，測(cè)定試驗(yàn)物的里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間。
發(fā)泡型耐火涂料層的厚度為2毫米的試驗(yàn)物，其里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間若為45分以上則耐火性能較佳。低于45分時(shí)，作為發(fā)泡型耐火涂料的耐火性能則稍差。
通過(guò)將發(fā)泡型耐火涂料涂布在鋼材上并使其干燥，即可得到被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材。
在鋼材組裝前施行涂裝與在鋼材組裝后再施行涂裝不同，前者由于可在適于噴附作業(yè)的場(chǎng)所或適于干燥的場(chǎng)所進(jìn)行作業(yè)，且可移動(dòng)鋼材及改變鋼材的方向，故可完成效率優(yōu)良的涂裝作業(yè)以及干燥步驟，不須中途保養(yǎng)，并能減少因飛散至周?chē)鴮?duì)建筑現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境所造成的影響。
此外，由于鋼材有H形、方形等復(fù)雜的形狀，故涂布的發(fā)泡型耐火涂料中約30～50％最后會(huì)飛散至鋼材以外的地方，因此與被覆在外壁面上的部分相比材料的損失非常之大。通過(guò)在組裝前于適合涂裝的場(chǎng)所進(jìn)行涂裝，可將飛散至周?chē)耐苛鲜┬谢厥占霸倮?。借助將飛散掉的涂料進(jìn)行回收及再利用，可將涂料的損失降至最低限度，并能減少發(fā)泡型耐火涂料的材料損失。
用來(lái)將發(fā)泡型耐火涂料涂布至鋼材上的方法，可利用噴霧、滾筒、泥刀、刷毛、刮刀等一般所使用的涂裝方法來(lái)進(jìn)行。此外，也可使涂膜干燥成片狀再利用粘結(jié)劑等來(lái)貼附。
更進(jìn)一步，因?yàn)槭窃阡摬慕M裝前即進(jìn)行涂裝，鋼材的移動(dòng)及方向轉(zhuǎn)換均很容易，故可施行將鋼材全體浸泡在涂料中的含浸法以及將涂料沿著一定厚度的模具框流入的流入法，由于上述的方法幾乎不會(huì)損失發(fā)泡型耐火涂料，故有時(shí)會(huì)被使用。
利用上述的涂裝方法可得到被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材。所得到的被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材，在構(gòu)筑建筑物時(shí)被用來(lái)組裝成建筑物。在不需要該發(fā)泡型耐火涂料層的部分，也可將涂裝前的鋼材加以保養(yǎng)而不使其形成發(fā)泡型耐火涂料層。不需要該發(fā)泡型耐火涂料層的部分則有被埋在地底的部分等。
此外，被覆了發(fā)泡型耐火涂料層之后，也可再被覆用以保護(hù)該發(fā)泡型耐火涂料層的物質(zhì)或涂布用來(lái)賦予顏色的涂料。
以組裝的方法而言，可列舉出例如螺拴(bolt)、隼接(nat)、鉚接(rivet)、熔接等一般的方法。由于是組裝己被覆有發(fā)泡型耐火涂料層的鋼材，故不希望利用熔接來(lái)組裝。因?yàn)槿衾萌劢觼?lái)組裝，則施行熔接處的涂膜就必須剝掉。此外，涂膜也會(huì)因熔接時(shí)的加熱而發(fā)泡。
組裝完成的螺拴、隼接、鉚接部分，可利用刷毛、滾筒、噴頭等的涂裝器具來(lái)涂布被覆用的發(fā)泡型耐火涂料。
通過(guò)使用發(fā)泡型耐火涂料，即使是在因搬運(yùn)時(shí)以及組裝時(shí)受到外來(lái)的沖擊而在涂膜上產(chǎn)生缺陷的情況下，也可很容易地利用刷毛或滾筒等來(lái)進(jìn)行修補(bǔ)，即便放著缺陷不管，也會(huì)因火災(zāi)時(shí)受熱發(fā)泡而把缺陷部以發(fā)泡覆蓋住，因此幾乎不會(huì)發(fā)生耐火性能降低的情形。
根據(jù)本發(fā)明，在對(duì)鋼構(gòu)造使用發(fā)泡型耐火涂料所形成的耐火被覆層中，其防銹底漆處是將以硼酸鹽或/及磷酸鹽作為防銹顏料的防銹涂料當(dāng)作底漆。
在上述發(fā)明中，防銹顏料是使用偏硼酸鋇、偏硼酸鍶、硼酸鋅等的硼酸鹽；以及三聚磷酸鋁、磷酸鋅、磷酸鈣、磷鉬酸鈣等的磷酸鹽。上述的防銹顏料若單獨(dú)使用也有效果，也可從中將復(fù)數(shù)個(gè)混合后使用。
在本發(fā)明中所使用的粘合劑有合成樹(shù)脂及烷基硅酸鹽等。合成樹(shù)脂若舉例而言則有丙烯樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、氯乙烯樹(shù)脂、尿烷樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硅樹(shù)脂以及聚酯樹(shù)脂等。就烷基硅酸鹽而言，有乙基硅酸鹽及丁基硅酸鹽等。上述樹(shù)脂可單獨(dú)使用，也可使用其共聚合物，或者也可將上述物質(zhì)混合使用。更進(jìn)一步，就上述樹(shù)脂的型態(tài)而言，可使用溶解于有機(jī)溶劑中的物質(zhì)，或可使用以乳膠型態(tài)分散于水中的物質(zhì)。
在本發(fā)明的防銹底漆涂料中，除了上述的主成分以外，也可將公知添加于防銹涂料中的下述成分，在無(wú)損于本發(fā)明效果的范圍內(nèi)施行添加。就該成分而言，有碳酸鈣、氧化鋁、二氧化硅、滑石、云母等的填充顏料；鹵素類(lèi)、磷類(lèi)、三氧化銻類(lèi)等的阻燃劑；以及消泡劑、分散劑、濕潤(rùn)劑等的表面活性劑；可塑劑、造膜助劑、防凍劑等的溶劑；染色顏料、金屬皂、穩(wěn)定劑、用來(lái)調(diào)整粘度·粘性的增稠劑、防腐劑、防霉劑等在一般涂料中所使用的成分。
本發(fā)明所述的防銹底漆涂料，是加熱后即固化，并表現(xiàn)出與鋼部良好密著、同時(shí)也表現(xiàn)出與發(fā)泡型耐火涂料的發(fā)泡層良好密著的性能，其結(jié)果是由于抑制了發(fā)泡層的脫落，故提高了耐火性能。此外，還具有無(wú)公害的優(yōu)異防銹性能。
因此，上述發(fā)明，即可通過(guò)使用具有無(wú)公害且優(yōu)異防銹性能的防銹底漆涂料，而提供一耐久性?xún)?yōu)異、且在發(fā)泡型耐火涂料暴露于火焰中時(shí)也可發(fā)揮出優(yōu)異密著性的耐火被覆層。
本發(fā)明的防銹底漆涂料，除了可利用刷毛、噴霧等一般的涂料涂裝方法來(lái)進(jìn)行涂裝之外，也可利用滾筒(roller)等來(lái)施工。
下面結(jié)合所示的實(shí)施例以及比較例，對(duì)本發(fā)明的耐火涂料、耐火被覆的形成方法以及被覆有耐火涂料的鋼材做更具體的說(shuō)明。但是，下述實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用以限定本發(fā)明。


圖1是將高發(fā)泡倍率的耐火涂料涂布于H形鋼上時(shí)其發(fā)泡后的截面圖；圖2是將低發(fā)泡倍率的耐火涂料涂布于H形鋼上時(shí)其發(fā)泡后的截面圖；圖3是表示合成樹(shù)脂1的溫度-重量曲線圖；圖4是表示合成樹(shù)脂2的溫度-重量曲線圖；圖5是表示合成樹(shù)脂3的溫度-重量曲線圖；圖6是表示合成樹(shù)脂4的溫度-重量曲線圖。
a)發(fā)泡型耐火涂料第1實(shí)施例就氧化鈦對(duì)發(fā)泡型耐火涂料的性能的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
在下述表1中所示的是實(shí)施例以及比較例的調(diào)配例。
表1
評(píng)價(jià)對(duì)于實(shí)施例、比較例的評(píng)價(jià)，是先對(duì)2種類(lèi)的鋼板、H型鋼涂布發(fā)泡型耐火涂料，再將干燥后的試驗(yàn)物進(jìn)行加熱試驗(yàn)，而后確認(rèn)發(fā)泡高度、耐火時(shí)間以及加熱終了后之外觀。
發(fā)泡高度的測(cè)定，是將依照實(shí)施例或比較例所調(diào)配出的發(fā)泡型耐火涂料以噴霧法來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)(blast)處理的300毫米×300毫米×厚度9毫米的SS400鋼板進(jìn)行使其干燥后厚度呈2毫米的涂裝，并保養(yǎng)21天以制成試驗(yàn)物。當(dāng)進(jìn)行耐火涂料的涂裝時(shí)，針對(duì)各個(gè)涂料利用溶劑進(jìn)行稀釋以將其粘度調(diào)整至30～35dPa·s。將該試驗(yàn)物依照J(rèn)IS A 1304的標(biāo)準(zhǔn)加熱曲線來(lái)進(jìn)行加熱試驗(yàn)，并測(cè)出其發(fā)泡高度。
耐火時(shí)間的測(cè)定以及加熱試驗(yàn)后之外觀確認(rèn)，是將發(fā)泡型耐火涂料以噴霧法來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)處理的300毫米×300毫米×10毫米×15毫米的SS400H形鋼進(jìn)行使其干燥后厚度呈2毫米的涂裝，并保養(yǎng)21天以制成試驗(yàn)物。將該試驗(yàn)物依照J(rèn)IS A 1304的標(biāo)準(zhǔn)加熱曲線來(lái)進(jìn)行加熱試驗(yàn)，并利用K熱電偶來(lái)測(cè)出鋼板的里面溫度。
評(píng)價(jià)是通過(guò)觀察鋼板的里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間(分)與加熱終了后的試驗(yàn)物之外觀來(lái)進(jìn)行。就試驗(yàn)物之外觀觀察而言，是以目視來(lái)對(duì)發(fā)泡層高度的測(cè)定、發(fā)泡層裂痕的有無(wú)以及發(fā)泡層的脫落進(jìn)行確認(rèn)。發(fā)泡層的裂痕，若屬全無(wú)裂痕者為○，若屬雖產(chǎn)生裂痕但裂痕的寬度不滿(mǎn)1毫米(mm)者為△，若裂痕的寬度在1毫米以上者則為×。
發(fā)泡層的脫落，若全部均未脫落者為○，若脫落部分不滿(mǎn)全體的20％者為△，若脫落部分超過(guò)全體的20％以上者則為×。
結(jié)果實(shí)施例以及比較例的試驗(yàn)結(jié)果如下述表2中所示。
表2
發(fā)泡倍率大的耐火涂料在施工于H形鋼上時(shí)，由于在發(fā)泡后所發(fā)泡的耐火涂料的表面相對(duì)于內(nèi)部的截面積(耐火涂料的截面積+鋼材的截面積)其受熱的耐火涂料的表面積(受熱長(zhǎng)度)的比例變小，故比起低發(fā)泡倍率的耐火涂料，H形鋼的每單位面積的受熱面積變小，因此使得耐火性能向上提升。對(duì)于上述不同發(fā)泡倍率的截面積其受熱表面積(受熱長(zhǎng)度)的差異模式圖是如圖1、圖2所示。圖1是高發(fā)泡倍率的涂料發(fā)泡后的截面圖，圖2是低發(fā)泡倍率的涂料發(fā)泡后的截面圖。
第2實(shí)施例就合成樹(shù)脂的流動(dòng)速度對(duì)發(fā)泡型耐火涂料的性能的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
在表中，合成樹(shù)脂的調(diào)配量是表示固體成分重量。在合成樹(shù)脂D中，加入可塑劑的MFR值為102。MFR值的測(cè)定條件是試驗(yàn)荷重2.16公斤、試驗(yàn)溫度120℃。
表3
試驗(yàn)方法將依照實(shí)施例或比較例所調(diào)配出的發(fā)泡型耐火涂料以噴霧法來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)處理的300毫米×300毫米×厚度9毫米的SS400鋼板進(jìn)行使其干燥后厚度呈2毫米的涂裝，并保養(yǎng)21天以制成試驗(yàn)物。當(dāng)進(jìn)行耐火涂料的涂裝時(shí)，針對(duì)各個(gè)涂料利用溶劑進(jìn)行稀釋以將其粘度調(diào)整至30～35dPa·s。將該試驗(yàn)物依照J(rèn)IS A 1304的標(biāo)準(zhǔn)加熱曲線來(lái)進(jìn)行加熱試驗(yàn)，并利用K熱電偶來(lái)測(cè)出鋼板的里面溫度。
評(píng)價(jià)是通過(guò)觀察鋼板的里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間(分)與加熱終了后的試驗(yàn)物之外觀來(lái)進(jìn)行。
就觀察試驗(yàn)物之外觀而言，是以目視來(lái)確認(rèn)發(fā)泡層裂痕的有無(wú)以及發(fā)泡層的脫落。
發(fā)泡層的裂痕，若屬全無(wú)裂痕者為○，若屬雖產(chǎn)生裂痕但裂痕的寬度不滿(mǎn)1毫米者為△，若裂痕的寬度在1毫米以上者則為×。
發(fā)泡層的脫落，若全部均未脫落者為○，若脫落部分不滿(mǎn)全體的20％者為△，若脫落部分超過(guò)全體的20％以上者則為×。
表4
*由于發(fā)泡層脫落，故無(wú)法測(cè)定。
第3實(shí)施例就合成樹(shù)脂的流動(dòng)速度與固體成分對(duì)發(fā)泡型耐火涂料的性能的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在下述表1中所示的是實(shí)施例以及比較例的調(diào)配例。此外，在下述第3圖～第6圖中所示的是在實(shí)施例、比較例中所使用的合成樹(shù)脂成分其TG(熱重量測(cè)定)的溫度-重量曲線。
用于TG的受測(cè)物約為10毫克(mg)。TG的升溫速度，在由常溫到100℃之間是以每分鐘10℃的速度來(lái)進(jìn)行升溫，并在100℃的條件下保持30分鐘，同樣地，在由100℃到200℃之間為10℃/分、保持60分鐘，在由200℃到250℃之間為10℃/分、保持60分鐘，在由250℃到300℃之間為10℃/分、保持30分鐘，在由300℃到350℃之間為10℃/分、保持30分鐘，在由350℃到400℃之間為10℃/分、保持30分鐘，在由400℃到500℃之間為10℃/分、保持60分鐘，在由500℃到1000℃之間則以10℃/分進(jìn)行加熱，直到受測(cè)物達(dá)1000℃的階段才終止。在合成樹(shù)脂1中是使用乙酸乙烯類(lèi)樹(shù)脂，在合成樹(shù)脂2中是使用乙酸乙烯-乙烯類(lèi)樹(shù)脂，在合成樹(shù)脂3中是使用丙烯類(lèi)樹(shù)脂，在合成樹(shù)脂4中是使用乙酸乙酯-丙烯類(lèi)樹(shù)脂。
合成樹(shù)脂1以及合成樹(shù)脂2其分解起始溫度為250℃以下且在溫度到達(dá)300℃時(shí)全體固體成分的重量百分比在50％以上、90％以下會(huì)分解的合成樹(shù)脂。此外，合成樹(shù)脂3其分解起始溫度為250℃以上且在溫度到達(dá)300℃時(shí)全體固體成分只分解不到10％的重量百分比的合成樹(shù)脂。合成樹(shù)脂4其分解起始溫度為250℃以下且在溫度到達(dá)300℃時(shí)全體固體成分的重量百分比在90％以上會(huì)分解的合成樹(shù)脂。以上結(jié)果可由圖3～圖6來(lái)得知。
下面，在表5中所示的是實(shí)施例12～實(shí)施例15的調(diào)配例，在表6中所示的是比較例13～比較例16的調(diào)配例。另外，合成樹(shù)脂是以固體成分來(lái)表示，并以重量份示之。
表5
表6
將依照實(shí)施例或比較例所調(diào)配出的發(fā)泡型耐火涂料以噴霧法來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)處理的依JIS G3466規(guī)定的STKR400正方形一般結(jié)構(gòu)用方形鋼管其長(zhǎng)300毫米×寬300毫米×厚度9毫米的長(zhǎng)度1000毫米的方形鋼管進(jìn)行使其干燥后厚度呈2毫米的涂裝，并保養(yǎng)21天以制成試驗(yàn)物。當(dāng)進(jìn)行耐火涂料的涂裝時(shí)，針對(duì)各個(gè)涂料進(jìn)行稀釋以將其粘度調(diào)整至30～35dPa·s。將該試驗(yàn)物依照J(rèn)ISA 1304的標(biāo)準(zhǔn)加熱曲線來(lái)進(jìn)行加熱試驗(yàn)，并利用K熱電偶來(lái)測(cè)出鋼板的里面溫度。
評(píng)價(jià)是通過(guò)觀察鋼板的里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間與加熱終了后的試驗(yàn)物之外觀來(lái)進(jìn)行。就觀察試驗(yàn)物之外觀而言，是以目視來(lái)確認(rèn)發(fā)泡層裂痕的有無(wú)以及發(fā)泡層的脫落。發(fā)泡層的裂痕，若屬全無(wú)裂痕者為○，若屬雖產(chǎn)生裂痕但裂痕的寬度不滿(mǎn)1毫米者為△，若裂痕的寬度在1毫米以上者則為×；發(fā)泡層的脫落，若全部均未脫落者為○，若脫落部分不滿(mǎn)全體的20％者為△，若脫落部分超過(guò)全體的20％以上者則為×。
實(shí)施例12～實(shí)施例15的試驗(yàn)結(jié)果如表7所示，比較例13～比較例16的試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。
表7
表8
*由于發(fā)泡層脫落，故無(wú)法測(cè)定。
另外，得到通過(guò)季戊四醇、聚磷酸銨的微膠囊化物所形成的發(fā)泡型耐火涂料。合成樹(shù)脂是使用苯乙烯-丙烯類(lèi)樹(shù)脂。在表9中所示的是實(shí)施例16～實(shí)施例21的調(diào)配例，在表10中所示的是比較例17～比較例20的調(diào)配例。另外，合成樹(shù)脂是以固體成分來(lái)表示，并以重量份示之。
表9
表10
就微膠囊化的方法而言，微膠囊1、微膠囊2是使用界面沉淀法、微膠囊3是使用噴霧干燥法、微膠囊4是使用無(wú)機(jī)質(zhì)壁膠囊化技術(shù)來(lái)得到。
微膠囊1，是在二氯甲烷50毫升中加入已溶解有聚苯乙烯5克的溶液中的季戊四醇溶液50毫升來(lái)作為疏水性高分子溶液，并在40℃下攪拌30分鐘而得到均勻的分散液。將該分散液滴于作為保護(hù)膠體水溶液的1％的明膠(gelatin)溶液中，經(jīng)攪拌1小時(shí)之后，一邊攪拌一邊減壓以使二氯甲烷蒸發(fā)掉，再把由此所得到的微膠囊在常溫下干燥，而使微膠囊的被膜固化。被膜固化后，將殘存于表面的明膠洗凈并再干燥，即得到季戊四醇的微膠囊化物。
微膠囊2，是于聚甲基甲基丙烯酸酯的重量百分比為15％的苯溶液200毫升中加入季戊四醇15克，并在25℃下攪拌5分鐘。在該溶液中加入聚二甲基硅氧烷500毫升，并進(jìn)一步繼續(xù)攪拌1小時(shí)，在攪拌終了后保持液溫在4℃，靜置24小時(shí)。將靜置后的上澄清液去除，再利用苯來(lái)洗凈，接著施行減壓干燥。其后使微膠囊在60℃下干燥，即得微膠囊化物。
微膠囊3，是以乙酸乙烯樹(shù)脂的重量百分比為20％的二甲苯溶液作為膠囊化原始液，在該溶液100毫升中添加季戊四醇20克，以作成均勻分散有季戊四醇粒子的懸浮液。將該懸浮液在干燥室內(nèi)進(jìn)行噴霧并干燥，即得微膠囊化物質(zhì)。
微膠囊4，是在季戊四醇100克中加入硬酯酸鋁40克，并以混合器攪拌1小時(shí)，即得微膠囊化物質(zhì)。
此外，微膠囊5是由聚磷酸銨所微膠囊化的物質(zhì)，其使用了克拉利安特(クラリアント)制的物質(zhì)。
利用實(shí)施例16～實(shí)施例21以及比較例17～比較例20的發(fā)泡型耐火涂料來(lái)作成試驗(yàn)物，變化浸水時(shí)間來(lái)進(jìn)行加熱試驗(yàn)。
試驗(yàn)物是將實(shí)施例16～實(shí)施例21以及比較例17～比較例20的發(fā)泡型耐火涂料以噴霧法來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)處理的長(zhǎng)300毫米×寬300毫米×厚度9毫米的SS400鋼板進(jìn)行使其干燥后厚度呈2毫米的涂布，并進(jìn)行保養(yǎng)。保養(yǎng)條件是室溫20℃下、濕度65％RH。
將試驗(yàn)物各做成6個(gè)，加熱試驗(yàn)前的浸水時(shí)間分別進(jìn)行4、8、24、48小時(shí)以及1星期。各試驗(yàn)物的4側(cè)面以及里面涂布有環(huán)氧樹(shù)脂以防止鋼板生銹。
浸水后的加熱試驗(yàn)，是根據(jù)JIS A1304的標(biāo)準(zhǔn)加熱曲線，利用K熱電偶來(lái)測(cè)定鋼板的里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間與加熱終了后試驗(yàn)物外觀的發(fā)泡層厚度。里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間如表11、表12所示，時(shí)間單位是以分來(lái)表示。此外，發(fā)泡層的厚度如表13、表14所示，單位是以毫米(mm)來(lái)表示。
表11
表12
表13
表14
由比較例17～比較例20可知，由于親水性的多價(jià)醇的季戊四醇未微膠囊化，故浸水后的試驗(yàn)物其發(fā)泡層的發(fā)泡高度低、耐火性能也降低。此外，實(shí)施例16～實(shí)施例20由于季戊四醇已微膠囊化，故浸水后的耐火性能并未見(jiàn)降低。
第4實(shí)施例就發(fā)泡型耐火涂料的成分的調(diào)配比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
接著，將實(shí)施例以及比較例的調(diào)配情況所示如下。
表15
表16
表17
試驗(yàn)方法將發(fā)泡型耐火涂料以噴霧法來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)處理的依JIS G 3466規(guī)定的STKR400正方形一般結(jié)構(gòu)用方形鋼管(300毫米×300毫米×厚度9毫米)的長(zhǎng)度1000毫米的方形鋼管進(jìn)行使其干燥后厚度呈2毫米的涂裝，并保養(yǎng)21天以制成試驗(yàn)物。當(dāng)進(jìn)行耐火涂料的涂裝時(shí)，針對(duì)各個(gè)涂料以水稀釋?zhuān)詫⑵湔扯日{(diào)整至30～35dPa·s。將該試驗(yàn)物依照J(rèn)IS A 1304的標(biāo)準(zhǔn)加熱曲線來(lái)進(jìn)行加熱試驗(yàn)，并利用K熱電偶來(lái)測(cè)出鋼板的里面溫度。評(píng)價(jià)是通過(guò)觀察鋼板的里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間(分)與加熱終了后的試驗(yàn)物之外觀來(lái)進(jìn)行。
就觀察試驗(yàn)物之外觀而言，是以目視來(lái)確認(rèn)發(fā)泡層裂痕的有無(wú)以及發(fā)泡層的脫落。
發(fā)泡層的裂痕，若屬全無(wú)裂痕者為○，若屬雖產(chǎn)生裂痕但裂痕的寬度不滿(mǎn)1毫米者為△，若裂痕的寬度在1毫米以上者則為×。
發(fā)泡層的脫落，若全部均未脫落者為○，若脫落部分不滿(mǎn)全體的20％者為△，若脫落部分超過(guò)全體的20％以上者則為×。
結(jié)果
表18
表19
表19
b)涂布有發(fā)泡型耐火涂料的鋼材進(jìn)行了材料損失的測(cè)定、耐沖擊性試驗(yàn)以及加熱試驗(yàn)等的各試驗(yàn)。使用發(fā)泡型耐火涂料來(lái)作為實(shí)施例。該發(fā)泡型耐火涂料的主要調(diào)配比例是作為固體成分的合成樹(shù)脂100重量份、聚磷酸銨100重量份、季戊四醇100重量份、三聚氰胺100重量份、氧化鈦100重量份、溶劑100重量份，并在接合材料處使用合成樹(shù)脂乳膠。比較例A則使用石綿(rock wool)，比較例B則使用輕泥漿(mortar)。在石綿以及輕泥漿的接合材料處使用了水泥。就涂布方法而言，是利用噴槍來(lái)進(jìn)行噴霧涂裝。
材料損失的測(cè)定，是在寬200毫米、長(zhǎng)400毫米、厚度13毫米、凸緣(flange)的厚度8毫米、長(zhǎng)度1000毫米的5根H形鋼上，將實(shí)施例、比較例A以及比較例B的耐火被覆材料100公斤以使其在5根H形鋼上均勻被覆的方式來(lái)涂布，并計(jì)算材料的損失。另外，H形鋼的涂布量是由涂布前的H形鋼的重量與涂布后的H形鋼的重量的差來(lái)求出。
在實(shí)施例的發(fā)泡型耐火涂料中，相對(duì)于100公斤的使用量其涂布量為94公斤。也就是說(shuō)，材料的損失為6公斤。另一方面，在比較例A的石綿中，涂布量為47公斤，材料的損失為53公斤。在比較例B的輕泥漿中，涂布量為56公斤，材料的損失為44公斤。由于實(shí)施例的發(fā)泡型耐火涂料其飛散掉的發(fā)泡型耐火涂料可以回收，加上該回收的發(fā)泡型耐火涂料可再利用，故材料的損失量比起比較例A及比較例B就少很多。比較例A以及比較例B由于是在結(jié)合材料處使用水泥，故在材料上有可使用時(shí)間的限制，而飛散掉的材料也無(wú)法進(jìn)行回收及再利用。
其次，進(jìn)行了耐沖擊性試驗(yàn)。耐沖擊性試驗(yàn)是在長(zhǎng)300毫米、寬300毫米、厚度9毫米的SS400鋼板上，涂布按實(shí)施例、比較例1以及比較例2的各種耐火被覆材料，并保養(yǎng)28天以成為試驗(yàn)物。各耐火被覆材料的被覆厚度是按照J(rèn)IS A1304的規(guī)定，為具有1小時(shí)耐火性能的厚度。該厚度在實(shí)施例的發(fā)泡型耐火涂料中為2.5毫米(干燥后)。在比較例A的石綿中則為30毫米，在比較例B的輕泥漿中則為20毫米。將上述試驗(yàn)物各做出2片，以用于耐沖擊性試驗(yàn)與加熱試驗(yàn)。
該耐沖擊性試驗(yàn)，是將試驗(yàn)物的試驗(yàn)面朝上以水平放置，再由高于試驗(yàn)物表面高度的1公尺處使重5公斤的鐵球落下。
其結(jié)果是，使用實(shí)施例的發(fā)泡型耐火涂料者完全未產(chǎn)生涂料層剝離或缺損的現(xiàn)象。而使用比較例A以及比較例B者則在被覆材料層的一部分發(fā)生剝離及在表面產(chǎn)生沖撞痕跡。
由實(shí)施例中可知，借助使用合成樹(shù)脂乳膠，可使涂料層與鋼板之間的密著性良好并富有柔軟性。而在比較例A以及比較例B中則是由于使用水泥，故被覆材料層與鋼板之間的密著性不太佳，且被覆材料層沒(méi)有柔軟性。
將已完成耐沖擊性試驗(yàn)的試驗(yàn)物與未進(jìn)行耐沖擊性試驗(yàn)的試驗(yàn)物依照J(rèn)IS A1304所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)加熱曲線來(lái)進(jìn)行加熱試驗(yàn)。在試驗(yàn)物中預(yù)先安裝熱電偶，測(cè)定里面溫度，并以到達(dá)500℃的時(shí)間當(dāng)作耐火時(shí)間。
實(shí)施例中未進(jìn)行耐沖擊性試驗(yàn)的試驗(yàn)物為61分鐘，已完成耐沖擊性試驗(yàn)的試驗(yàn)物則為62分鐘。在比較例A中，未進(jìn)行耐沖擊性試驗(yàn)的試驗(yàn)物為84分鐘，而經(jīng)耐沖擊性試驗(yàn)后的試驗(yàn)物則為46分鐘。此外，在比較例B中，未進(jìn)行耐沖擊性試驗(yàn)的試驗(yàn)物為90分鐘，經(jīng)耐沖擊性試驗(yàn)后的試驗(yàn)物則為52分鐘。
由上述結(jié)果可知，在未進(jìn)行耐沖擊性試驗(yàn)的試驗(yàn)物中，實(shí)施例、比較例A以及比較例B的各試驗(yàn)物的耐火性能均在60分鐘以上，均具有足夠的耐熱性能。另外，由實(shí)施例中也可知，即使經(jīng)過(guò)耐沖擊性試驗(yàn)后的試驗(yàn)物也依然具有足夠的耐火性能。然而，在經(jīng)耐沖擊性試驗(yàn)后的試驗(yàn)物中，由于試驗(yàn)物表面的被覆層一部分剝離，故其耐火性能也有所降低。
c)耐火被覆層的形成方法以下，就本發(fā)明的耐火被覆層的形成方法來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。首先，在下述表21中所示的是依照底漆的防銹涂料的固體成分的調(diào)配。
表21
表中，在添加劑內(nèi)包括有粘性調(diào)整劑、穩(wěn)定劑及表面活性劑等。
在比較例46至比較例53中，使用了市售的具有JIS標(biāo)示的防銹漆等。
比較例46 JIS K 5621一般用防銹漆比較例47 JIS K 5622紅鉛(red lead)防銹漆比較例48 JIS K 5623低氧化鉛防銹漆比較例49 JIS K 5624堿式鉻酸防銹漆比較例50 JIS K 5625氰胺鉛防銹漆比較例51 JIS K 5627氯酸鋅防銹漆比較例52 JIS K 5628紅鉛氯酸鋅防銹漆比較例53 JIS K 5629高鉛酸鈣防銹漆首先，使用上述防銹涂料并依照J(rèn)IS K 5400規(guī)定的耐鹽水噴霧性試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行防銹性評(píng)價(jià)。經(jīng)500小時(shí)的鹽水噴霧之后，若屬在涂膜表面上未生銹且也未發(fā)生涂膜膨脹或剝落者則評(píng)為○，若屬在涂膜表面上有生銹或是在涂膜上有膨脹或剝落者則評(píng)為△，若屬在涂膜表面上既生銹且涂膜也膨脹剝落者則評(píng)為×。
將上述防銹涂料以噴霧法來(lái)對(duì)已經(jīng)過(guò)鼓風(fēng)處理的依JIS G 3466規(guī)定的STKR正方形一般結(jié)構(gòu)用方形鋼管(300毫米×300毫米×厚度9毫米)的長(zhǎng)度1000毫米的方形鋼管進(jìn)行每平方公尺150克的涂裝，并在20℃、65RH％的高溫室內(nèi)靜置24小時(shí)。接著在其上面將發(fā)泡型耐火涂料以噴霧法進(jìn)行使其干燥后厚度呈2毫米的涂裝以制成試驗(yàn)物。發(fā)泡型耐火涂料的主要調(diào)配比例是為作為固體成分的合成樹(shù)脂100重量份、聚磷酸銨100重量份、季戊四醇100重量份、三聚氰胺100重量份、氧化鈦100重量份以及溶劑100重量份。對(duì)實(shí)施例與比較例的性能試驗(yàn)，是針對(duì)防銹性評(píng)價(jià)、加熱試驗(yàn)、防銹涂料的有毒性來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果如下述表22、表23所示。
將已完成耐鹽水噴霧性的試驗(yàn)物依照J(rèn)IS A 1304的標(biāo)準(zhǔn)加熱曲線來(lái)進(jìn)行加熱試驗(yàn)，并利用K熱電偶來(lái)測(cè)出鋼板的里面溫度。評(píng)價(jià)是通過(guò)觀察鋼板的里面溫度到達(dá)500℃的時(shí)間(分)與加熱終了后的試驗(yàn)物之外觀來(lái)進(jìn)行。
就觀察試驗(yàn)物之外觀而言，是以目視來(lái)確認(rèn)發(fā)泡層的脫落。發(fā)泡層的脫落，若全部均未脫落者評(píng)為○，若脫落部分不滿(mǎn)全體的20％者評(píng)為△，若脫落部分超過(guò)全體的20％以上者則評(píng)為×。
此外，關(guān)于防銹底漆涂料，不使用有機(jī)溶劑者評(píng)為○，使用有機(jī)溶劑者則評(píng)為×。另外，也對(duì)防銹顏料的有毒性進(jìn)行評(píng)價(jià)。不含重金屬者評(píng)為○，含有重金屬者則評(píng)為×。
結(jié)果
表22
表23
權(quán)利要求
1．一種發(fā)泡型耐火涂料，該發(fā)泡型耐火涂料包括有氧化鈦，其特征在于該氧化鈦的結(jié)晶型態(tài)為銳鈦礦型。
2．如權(quán)利要求1所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于在使用了合成樹(shù)脂、阻燃性發(fā)泡劑及多價(jià)醇的發(fā)泡型耐火涂料之中，其氧化鈦含有率的重量比是相對(duì)于樹(shù)脂固體成分、聚磷酸銨及多價(jià)醇的總重量而言為10％以上、75％以下。
3．如權(quán)利要求1或2所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于氧化鈦的添加量為涂料全體固體成分的重量百分比的5％以上、40％以下。
4．一種發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于該涂料是包括有作為粘合劑的合成樹(shù)脂，且所調(diào)配的合成樹(shù)脂是使用基于JIS K 7210的熔融流動(dòng)速度(MeltFlow Rate:MFR值)的值在試驗(yàn)荷重2.16公斤、試驗(yàn)溫度120℃的條件下為5～120克/10分的物質(zhì)。
5．如權(quán)利要求4所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于在涂料的構(gòu)成材料中含有可通過(guò)加熱來(lái)分解·發(fā)泡的成分，且其分解溫度范圍為150～350℃。
6．一種發(fā)泡型耐火涂料，該發(fā)泡型耐火涂料是以①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂作為主成分的涂料，其特征在于②阻燃性發(fā)泡劑為磷酸銨及/或聚磷酸銨，而③合成樹(shù)脂的分解起始溫度為250℃以下，且在達(dá)到300℃時(shí)全體固體成分的重量百分比為50％以上、90重量％以下會(huì)分解。
7．如權(quán)利要求6所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于上述①多價(jià)醇是為擇自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及聚季戊四醇中的至少1種以上的物質(zhì)。
8．如權(quán)利要求6或7所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于在涂料成分中含有④含氮發(fā)泡劑。
9．一種發(fā)泡型耐火涂料，該發(fā)泡型耐火涂料是為以①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂作為主成分的涂料或?yàn)橐寓俣鄡r(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂、④含氮發(fā)泡劑作為主成分的涂料，其特征在于①多價(jià)醇、②阻燃性發(fā)泡劑以及④含氮發(fā)泡劑中的1種以上是為已微膠囊化的物質(zhì)。
10．如權(quán)利要求9所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于在涂料成分中還含有⑤二氧化鈦。
11．如權(quán)利要求9或10所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于在涂料成分中還含有⑥膨脹性石墨。
12．如權(quán)利要求9所述的發(fā)泡型耐火涂料，其特征在于進(jìn)行微膠囊化之際的被覆物質(zhì)是為擇自三聚氰胺、乙基纖維素、硝酸纖維素、聚甲基甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯腈-苯乙烯共聚合物、乙酸苯二酸纖維素、氯乙烯叉-丙烯腈共聚合物以及聚乙烯醇縮甲醛中的任意一種物質(zhì)。
13．一種發(fā)泡型耐火涂料，該發(fā)泡型耐火涂料是為以①多價(jià)醇、②含氮發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂、④阻燃性發(fā)泡劑、⑤二氧化鈦?zhàn)鳛橹鞒煞值耐苛?，其特征在于該多價(jià)醇是為擇自季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及聚季戊四醇中的任意一種物質(zhì)，該阻燃性發(fā)泡劑是為磷酸銨及/或聚磷酸銨，且重量比為①∶②∶③(固體成分)∶④∶⑤為100∶80～150∶200～500∶280～450∶100～300。
14．一種具有耐火性的鋼材，其為組裝前的建筑用鋼材，其特征在于具有利用發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜的被覆層。
15．如權(quán)利要求14所述的具有耐火性的鋼材，其特征在于利用上述發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜的發(fā)泡倍率為1.2倍～50.0倍。
16．如權(quán)利要求14或15所述的具有耐火性的鋼材，其特征在于利用上述發(fā)泡型耐火涂料所形成的涂膜的厚度為0.1毫米～6.0毫米。
17．如權(quán)利要求14所述的具有耐火性的鋼材，其特征在于上述發(fā)泡型耐火涂料的粘合劑為合成樹(shù)脂。
18．一種耐火被覆層的形成方法，其特征在于在對(duì)鋼構(gòu)造使用發(fā)泡型耐火涂料所形成的耐火被覆層中，在其防銹底漆處將硼酸鹽或/及磷酸鹽作為防銹顏料的防銹涂料當(dāng)作底漆。
全文摘要
一種發(fā)泡型耐火涂料,以①多價(jià)醇、②含氮發(fā)泡劑、③合成樹(shù)脂、④阻燃性發(fā)泡劑、⑤二氧化鈦為主成分,①為季戊四醇、二季戊四醇、三季戊四醇及聚季戊四醇中的任意一種,④為磷酸銨及/或聚磷酸銨,①∶②∶③(固體成分)∶④∶⑤重量比為100∶80～150∶200～500∶280～450∶100～300,氧化鈦的結(jié)晶型態(tài)最好使用銳鈦礦型,合成樹(shù)脂最好使用分解起始溫度為250℃以下,且在達(dá)到300℃時(shí)全體固體成分的50%以上、90%以下會(huì)分解的物質(zhì)。其發(fā)泡倍率高且發(fā)泡后的耐火涂料層不脫落。
文檔編號(hào)C09DGK1304962SQ0013404
公開(kāi)日2001年7月25日 申請(qǐng)日期2000年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月8日
發(fā)明者加藤圭一, 丸山浩司, 村山直樹(shù) 申請(qǐng)人:菊水化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社