CN111315831A - 屋顶涂料组合物、使用方法和制品 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种涂覆屋顶材料的方法。所述方法包括提供含水屋顶涂料组合物，所述含水屋顶涂料组合物包含无机粘结剂材料、化学固化剂、无机颗粒填料；将所述含水屋顶涂料组合物施加到无机屋顶材料；以及使得所述含水屋顶涂料组合物干燥，以及化学固化剂。在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，所述屋顶涂料组合物具有至少0.7的总日光反射率。本发明还描述了含水屋顶涂料组合物和无机(例如，屋顶)材料，所述材料包括总日光反射率为至少0.7的表面涂层；其中所述表面涂层包含硅酸盐、化学固化剂；以及无机颗粒填料。

Description

屋顶涂料组合物、使用方法和制品
背景技术
如例如US 2016/0326746所述，近年来，加利福尼亚州(the state ofCalifornia)已经实施了一项建筑法规，要求低斜度屋顶具有日光反射率大于70％的屋顶覆盖物。为了获得此类高水平的日光反射率，需要用反射涂层在粒状屋顶产品上涂覆该屋顶，因为具有当前着色技术的粒料不能达到此类高水平的日光反射率。然而，所施加的聚合物涂层仅具有有限的使用寿命，并且在一定的使用年限之后将需要重新涂覆。另外，在屋顶覆盖物上添加此类涂层的成本可能相对较高。
已经描述了日光反射屋顶粒料。例如，在专利申请US 2016/0326746的摘要中，描述了包含粘结剂和惰性矿物颗粒的日光反射屋顶粒料，其中日光反射颗粒分散在粘结剂中。附聚方法优先在粒料的表面内或其下方的期望深度处设置日光反射颗粒。
还已经描述了白色屋顶涂层。例如，已经描述了反射白色屋顶涂层，其包含有机聚合物粘结剂，诸如丙烯酸类、聚氨酯、有机硅(例如，SBS、SEBS)、苯乙烯系嵌段共聚物等。
发明内容
虽然已经描述了各种屋顶涂料组合物，但该行业将在具有改善特性的屋顶涂料组合物中找到优点。
在一个实施方案中，描述了涂覆屋顶材料的方法。所述方法包括提供含水屋顶涂料组合物，所述含水屋顶涂料组合物包含无机粘结剂材料、化学固化剂、无机颗粒填料；将所述含水屋顶涂料组合物施加到无机屋顶材料；以及使得所述含水屋顶涂料组合物干燥，以及化学固化剂。在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，所述屋顶涂料组合物具有至少0.7的总日光反射率。
在另一个实施方案中，包括表面涂层的无机(例如，屋顶)材料具有至少0.7的总日光反射率；其中所述表面涂层包含硅酸盐、化学固化剂；以及无机颗粒填料。
还描述了含水屋顶涂料组合物。
附图说明
图1为平均总日光反射率作为所实施的屋顶涂层的涂层厚度的函数图。
具体实施方式
屋顶涂料组合物包含无机粘结剂材料。无机粘结剂材料(在固化之前)通常为分子量不大于1000克/摩尔的无机化合物。
包含无机粘结剂材料的含水溶液的一个示例为水玻璃。如本文所用，术语“水玻璃”是指一种或多种碱硅酸盐(例如，硅酸锂、硅酸钠和/或硅酸钾)以及它们的组合的含水溶液。碱硅酸盐是具有式(SiO2)n(M2O)的化合物以及它们的水合物的通用名称，其中n为正整数并且M为碱金属(例如，钠或钾)。碱硅酸盐包含多于一种氧离子，并且因此可被表征为聚阴离子。
合适的碱硅酸盐包括硅酸铯、硅酸锂、硅酸钾或硅酸钠。硅酸钠和硅酸钾是可商购获得的化合物，其具有在约1.6–2.5范围内的SiO2:Na2O(K2O)重量比。商业材料以商品名“STAR”、“BW50”和“LITHISIL 25”购自宾夕法尼亚州马尔文的PQ公司(PQ CorporationMalvern,PA)。此类材料通常具有在23重量％固体至45重量％固体范围内的固体含量，或者相反地，具有在55重量％至77重量％范围内的水含量。因此，当组合物包含23克的BW50(具有26.2重量％的固体含量)时，该组合物还包含64.8克的水。
水通常是含水组合物的主要液体组分。在此类实施方案中，液体组分包含至少50重量％、60重量％、70重量％、80重量％、90重量％、95重量％或更多的(例如，去离子)水。含水溶液还可包含有机共溶剂，诸如甲醇、乙醇、异丙醇、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、丙二醇和/或丙酮。有机共溶剂可用于调节干燥时间。
在典型的实施方案中，含水屋顶涂料组合物包含至少50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％或90重量％的水，或者换句话讲，固体含量在约10重量％至50重量％的范围内。在一些实施方案中，含水屋顶涂料组合物具有至少15重量％或20重量％的固体含量。在一些实施方案中，含水屋顶涂料组合物具有不大于45重量％、40重量％、35重量％或30重量％的固体含量。当固体含量过低时，难以在低厚度(例如，小于25微米)情况下获得期望的总日光反射率(TSR)。当固体含量过高时，可能难以施加含水屋顶涂料组合物。
经干燥和固化的屋顶涂料组合物中的无机粘结剂材料(例如，碱硅酸盐)的浓度通常在10重量％至40重量％的范围内。在一些实施方案中，无机材料(例如，碱硅酸盐)的浓度为至少11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或20重量％。在一些实施方案中，无机材料(例如，碱硅酸盐)的浓度不大于39重量％、38重量％、37重量％、36重量％、35重量％、34重量％、33重量％、32重量％、31重量％、30重量％。较低浓度的碱硅酸盐适于获得高TSR。
在一些实施方案中，屋顶涂料组合物优选地包括化学固化，该化学固化可用于(例如，不可逆地)硬化无机粘结剂材料(碱硅酸盐)。示例性化学固化剂包括磷酸铝、铝硅酸盐(例如，无定形铝硅酸盐)、氟硅酸盐、卜特兰水泥、冰晶石、钙盐(例如，CaCl2)和硅酸钙。在一些实施方案中，化学固化剂是磷酸铝、无定形铝硅酸盐、氟硅酸盐、卜特兰水泥或硅酸钙中的至少一种。在一些实施方案中，化学固化剂是无定形的。在一些实施方案中，化学固化剂包括无定形铝硅酸盐。示例性化学固化剂可得自商业来源，诸如德国布登海姆的布登海姆公司(Budenheim,Inc.,Budenheim,Germany)和得克萨斯州休斯顿的索尔维氟化物有限公司(Solvay Fluorides,LLC,Houston,TX)。
化学固化剂的浓度通常占屋顶涂料组合物的总固体(即，不包括含水溶液)的至少1重量％、2重量％或3重量％，范围至多10重量％。
在一些实施方案中，屋顶涂料组合物包含也用作化学固化剂的填料。铝硅酸盐粘土诸如偏高岭土(MK)是此类填料的一个示例。因此，当屋顶涂料组合物包含偏高岭土时，不需要附加的化学固化剂。此类铝硅酸盐粘土具有至少50重量％、55重量％、60重量％或65重量％并且通常不大于70重量％的二氧化硅含量。粘土的氧化铝含量通常为至少20重量％或25重量％，并且通常不大于35重量％。
当屋顶涂料组合物包含也用作化学固化剂的填料时，填料/固化剂(例如，MK)的量通常为至少1重量％、2重量％、3重量％、4重量％或5重量％，范围至多10重量％。在其他实施方案中，填料/固化剂(例如，MK)的量为经干燥和固化的屋顶涂料组合物的至少10重量％、15重量％或20重量％，并且不大于30重量％或25重量％。
屋顶粒料通常在至少200℃至500℃的温度下(在回转窑中)焙烧。当将含水屋顶涂料组合物施加到(例如，粘土或瓷砖)屋顶材料的步骤发生在将屋顶材料安装在屋顶上之前时(或者换句话讲，屋顶材料具有预施加和预固化的屋顶涂层)，屋顶涂料组合物可任选地进行焙烧。如本文所述，经焙烧的碱硅酸盐组合物可被表征为“经烧结的”或“经煅烧的”。然而，在典型的实施方案中，将屋顶涂料组合物施加到预先存在的屋顶，或者换句话讲，施加到设置在(例如，附接到)建筑物的屋顶上的屋顶材料。当施加涂层时，屋顶材料的温度通常高于20℃。在施加之后，经干燥和固化的屋顶涂料组合物可达到120℉或更高的温度。即使在范围至多130℉、140℉、150℉或160℉的温度下，经干燥和固化的屋顶涂层也不会从金属测试基底诸如镀锌钢上层离。在该实施方案中，本文所述的屋顶涂料组合物通常未经烧结(即，未烧结的)并且未经煅烧(即，未煅烧的)。未烧结的碱硅酸盐和未煅烧的矿石材料诸如粘土可包含约10％至约40％的挥发物(例如，水分)。据推测，含水量可有助于经干燥和固化的屋顶涂料组合物的弹性。
屋顶涂料组合物通常包含具有足够高的TSR的无机颗粒填料，使得经干燥和固化(例如，硬化)的屋顶涂料组合物具有足够高的TSR。在典型的实施方案中，至少60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％或90重量％的经干燥和固化的屋顶涂料组合物的颗粒填料通常具有至少0.85或0.90的TSR。如实施例中进一步描述，颗粒填料的TR可以与测定粒料的反射率相同的方式进行测定。
在一些实施方案中，诸如当屋顶涂料组合物相对较薄时，屋顶涂料组合物包含日光反射颗粒。日光反射颗粒通常为具有至少1.70的折射率的金属氧化物。如本文所用，“折射率”是指在550nm波长下的折射率。日光反射颗粒的一个示例是具有1.76-1.77的折射率的氧化铝。其他金属氧化物包括具有2.0的折射率的氧化锌；以及具有1.98的折射率的氧化钡。又如，根据晶体结构(2.488-(锐钛矿)、2.583-(板钛矿)、-2.609(金红石))，二氧化钛具有约2.48至2.61的折射率。可用于屋顶涂料组合物的二氧化钛的示例为具有1.6微米的d(50)粒度的“TiO2RCL9”，其购自马里兰州亨特谷的克里斯特美国公司(Cristal USA Inc.,Hunt Valley,MD)。除了反射率之外，日光反射颗粒，尤其是二氧化钛，有助于屋顶涂料组合物的不透明度。
在一些实施方案中，日光反射颗粒的浓度通常为屋顶涂料组合物的总固体(即，不包括水和共溶剂)的至少5重量％，并且在典型的实施方案中为至少6重量％、7重量％、8重量％、9重量％或10重量％。日光反射颗粒的浓度通常不大于总固体的30重量％，并且在一些实施方案中不大于总固体的29重量％、28重量％、27重量％、26重量％或25重量％。
在其他实施方案中，诸如较厚的涂层，日光反射颗粒的浓度可小于总经干燥和固化的屋顶涂料组合物的5重量％、4重量％、3重量％、2重量％、1重量％、0.5重量％、0.1重量％或0.001重量％。
在典型的实施方案中，屋顶涂料组合物包含白色无机颗粒填料，其具有大于1.40但小于1.70的折射率，或者换句话讲小于上述日光反射颗粒的折射率。在一些实施方案中，无机颗粒填料的折射率小于1.65或1.60。附加的填料可有助于经干燥和固化的涂层的机械强度和耐久性。在一些实施方案中，填料可被表征为增色填料。
合适的填料包括例如三水合铝，诸如以商品名“Micral 632”购自新泽西州爱迪生的邱博公司(J.M.Huber Corporation,Edison,NJ)，其具有1.57的折射率和0.93的TSR；CaCO3，诸如可以商品名“#10White”从佐治亚州罗斯维尔的英格瓷公司(Imerys,Rosewell,GA)商购获得，其具有1.60的折射率和0.91的TSR；滑石，诸如可以商品名“HTP2”从意米法比公司(Imifabi)商购获得，其具有1.54-1.59的折射率和0.90的TSR；长石，诸如可从北卡罗来纳州的斯普鲁斯派恩(Spruce Pine,NC)商购获得，其具有1.52-1.53的折射率和0.91的TSR；和硅灰石(CaSiO3)，其具有1.62-1.64的折射率和0.9的TSR。各种类型的二氧化硅还具有0.85或更大的TSR。例如，可从田纳西州米德韦的明科公司(Minco,Midway,TN)商购获得的熔融二氧化硅具有1.40-1.55的折射率和0.94的TSR。又如，可从佐治亚州科尼尔斯的Vitro矿物公司(Vitro Minerals,Conyers,GA)商购获得的火成二氧化硅具有1.46的折射率和0.96的TSR。
在一些实施方案中，折射率小于1.70的无机颗粒填料的浓度为屋顶涂料组合物的总固体(即，不包括水和共溶剂)的至少10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％或35重量％。此类较低折射率的颗粒填料的浓度通常不大于60重量％，并且在一些实施方案中不大于59重量％、58重量％、57重量％、56重量％或55重量％。日光反射颗粒与较低折射率颗粒的重量比可变化。在一些实施方案中，较低折射率颗粒与日光反射颗粒的重量比在1:1至5:1的范围内。在一些实施方案中，较低折射率颗粒与日光反射颗粒的重量比不大于4:1、3:1或2:1。
屋顶涂料组合物可任选地包含1重量％至10重量％的各种添加剂，包括具有小于0.85的TSR的填料。例如，优选的流变改性添加剂为无定形微二氧化硅(SiO2)，诸如亲水性热解法二氧化硅。另外，(例如，中空的)玻璃/陶瓷微球可用于提高反射率/散射。根据玻璃/陶瓷的折射率，此类微球体可认为是如前所述的日光反射颗粒。
然而，值得注意的是，屋顶涂料组合物几乎不包含或不包含诸如吸收氧化铁的组分，其将随着时间的推移(例如，在其被施加到屋顶材料之后三年)将降低涂层的TSR。
选择屋顶涂料组合物的组分，使得经干燥和固化的组合物提供至少0.70、0.75、或甚至至少0.8的总日光反射率(如通过实施例中所述的测试方法测定的)。在一些实施方案中，总日光反射率不大于0.90、0.89、0.88、0.87、0.86、0.85、0.84、0.83或0.82。
在一个实施方案中，经干燥和固化的屋顶涂料组合物当在平均反射率为0.65的基底或平均反射率为0.57的基底上设置为10微米的厚度时具有至少0.7的总日光反射率。在另一个实施方案中，经干燥和固化的屋顶涂料组合物当在平均反射率为0.26的基底上设置为150微米的厚度时具有至少0.7的总日光反射率。在一些实施方案中，经干燥和固化的屋顶涂料组合物在其已经被施加到屋顶材料之后具有至少0.50的TSR。
日光反射颗粒和较低折射率的颗粒填料的粒度可根据屋顶涂料组合物的预期涂层厚度以及预期施加技术而变化。当无机屋顶材料为金属时，经干燥和固化的屋顶涂料组合物的厚度通常在5微米至50微米的范围内。就陶瓷、水泥或粘土屋顶材料而言，经干燥和固化的屋顶涂料组合物的厚度可大于50微米。
当屋顶涂料组合物旨在以约10微米的厚度施加时，(例如，日光反射和较低折射率的)颗粒填料的D90粒度通常不大于5微米、4.5微米、4微米、3微米、3.5微米、2.5微米、2微米、1.5微米或1微米。所谓“D90粒度”是指90体积％的颗粒具有不大于此类指定值的粒度。因此，D90粒度是所施加的涂层厚度的至多1/2。在一些实施方案中，颗粒填料的D90粒度是所施加的涂层厚度的至多1/2.5、1/3、1/3.5、1/4、1/4.5、1/5、1/5.5、1/6、1/6.5、1/7、1/7.5、1/8.5、1/9、1/9.5或1/10。D90粒度通常为至少0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米、0.9微米或1微米。
当屋顶涂料组合物旨在以约25微米的厚度施加时，(例如，日光反射和较低折射率的)颗粒填料的D90粒度可更大，例如通常不大于6.6微米、6微米、5.5微米、5微米、4.5微米、4微米或3.5微米。
当屋顶涂料组合物旨在以约50微米的厚度施加时，(例如，日光反射和较低折射率的)颗粒填料的D90粒度可甚至更大，例如通常不大于10微米或15微米。
虽然用包含具有过大粒度的颗粒填料的组合物制备薄的涂层是有问题的，但用被设计成以10微米施加(即，具有较小粒度)的屋顶涂料组合物制备厚的涂层是没有问题的。因此，当期望提供适用于广范厚度的屋顶涂料组合物时，优选利用无机颗粒填料，优选地包括具有不大于5微米、4.5微米、4微米、3微米、3.5微米、2.5微米、2微米、1.5微米或1微米的总D90粒度的日光反射颗粒。在一些实施方案中，较低折射率的无机颗粒填料和日光反射颗粒可商购获得，其具有期望的粒度。在其他实施方案中，可将较低折射率的无机颗粒填料和日光反射颗粒研磨(例如，湿法研磨或干法研磨)成期望的粒度。
在经干燥和固化的屋顶涂料组合物中，无机颗粒填料和日光反射颗粒的粒度可使用光学显微镜、扫描电子显微镜等与任何图像分析软件(诸如以商品名“IMAGE J”购自马里兰州贝塞斯达的NIH公司(NIH,Bethesda,MD)的免费软件)的组合来测定。合适的显微镜方法描述于ASTM E2651-13和ASTM E1617-09(2014)中。
屋顶涂料组合物可以任何合适的方式制备。在一个实施方案中，该方法包括将有机粘结剂前体(例如，碱硅酸盐溶液)与化学固化剂(例如，偏高岭土)组合，并且在实验室用叶轮混合器中匀化。该方法还包括将日光反射颗粒(例如，TiO2RCL9颜料)添加到浆液中并且剧烈搅拌(例如，在1000rpm下持续10分钟)。最后，该方法包括添加所有其他粉末状组分(例如，折射率小于1.70的无机颗粒填料)并且剧烈搅拌(例如，搅拌总计20min-25min)。
在一个可供选择的方法中，可使用无水碱硅酸盐代替碱硅酸盐溶液。该方法包括将碱硅酸盐粉末与其他粉末状组分(例如，日光反射颜料、化学固化剂、折射率小于1.70的无机颗粒填料)组合，并且通过共研磨或获得高均匀性的任何其他技术进行匀化。该方法还包括将共研磨的颗粒混合物与含水液体组合。
屋顶涂料组合物通常在高于20℃的温度下，并且优选地在40℃-70℃的温度下干燥并固化。通过快速加热来快速除去水可导致低收率的反应以及微裂纹的形成，而在低温(<20℃)下的固化通常导致过度缓慢的固化。如本领域已知的，碱硅酸盐发生缩聚反应，这导致Si-O-(Si,Al,P)共价网络的形成。在该反应中，水起到运送介质的重要作用，并且也可用作离去基团。
含水屋顶涂料组合物可以任何合适的方式进行施加。在一些实施方案中，施加含水屋顶涂料组合物的方法包括涂刷(例如，刷涂、喷涂、滚涂)。在典型的实施方案中，施加含水屋顶涂料组合物的步骤在已经将屋顶材料安装设置在屋顶上之后进行。然而，在其他实施方案中，施加含水屋顶涂料组合物的步骤可在安装屋顶材料之前进行。在该实施方案中，施加含水屋顶涂料组合物的方法可利用适用于诸如浸涂、刮涂等制造设施的各种其他技术。可施加单个层或多个层以获得如前所述的导出厚度和TSR。经干燥的屋顶涂料组合物通常具有在5微米至500微米范围内的厚度。优选的厚度可根据具体的屋顶材料、屋顶材料的反射率和屋顶涂料组合物的组成而变化，如前所述。
在一些实施方案中，无机屋顶材料可任选地在施加含水屋顶涂料组合物之前经受促进粘附的表面处理。例如，无机(例如，金属)屋顶材料的表面可以用砂纸进行粗糙化。作为另外一种选择，可施加底漆组合物(例如，包含烷氧基硅烷的化合物)。
屋顶涂料组合物适用于各种无机屋顶材料，包括例如金属(例如，铝、钢)、陶瓷、水泥或粘土。如本文所用，无机屋顶材料不是屋顶粒料。在一些实施方案中，陶瓷屋顶材料与玻璃区分开，因为陶瓷屋顶材料通常为非玻璃化的。因此，陶瓷屋顶材料尚未经受熔融过程。在其他实施方案中，鉴于陶瓷屋顶材料是结晶的或至少部分结晶的，因此其与玻璃区分开。相比之下，玻璃被表征为非结晶的或者换句话讲无定形的。
在一些实施方案中，涂覆屋顶材料的方法还包括将粘胶组合物(例如，外覆层、表涂层)施加到本文所述的(例如，经干燥的)屋顶涂料组合物。粘胶组合物可密封表面，从而降低孔隙率并且保护涂层和下面的无机屋顶材料不受水降解的影响。
在一些实施方案中，施加粘胶的步骤在屋顶涂料组合物完全固化之前、但是已开始硬化时发生。屋顶涂料组合物达到该状态所需的时间量可根据含水屋顶涂料组合物的组成、涂层的厚度、温度等而变化。
在典型的实施方案中，粘胶组合物也是含水的并且包含无机粘结剂材料，诸如碱(例如，锂)硅酸盐和合适的化学固化剂(例如，Fabutit 405/Fabutit 406)。粘胶组合物可以是透明的，并且因此既不含折射率小于1.70的无机颗粒填料又不含日光反射颗粒。作为另外一种选择，表面粘胶材料可为白色的。白色表面粘胶组合物通常具有低浓度的无机颗粒填料。例如，粘胶组合物通常包含不大于20体积％、15体积％、10体积％、或5体积％、4体积％、3体积％、2体积％或1体积％的无机颗粒填料
结合以下非限制性实施例更具体地描述了本发明。
材料
表1
Figure BDA0002481824430000111
Figure BDA0002481824430000121
Figure BDA0002481824430000122
Figure BDA0002481824430000131
测试方法
用于测定反射率的方法
使用光谱反射计(以型号SSR-ER v6得自得克萨斯州达拉斯的装置和服务公司(Devices and Services Co.,Dallas,TX))使用1.5E空气质量设置测试实施例的总日光反射率(TSR)。
用于测定适形能力的方法
为了测试适形能力，将涂层施加在0.635mm厚的镀锌钢(EX1-EX5)矩形条≈100mm×50mm上。在完全干燥并上胶之后，将条弯曲以形成半径为15mm的圆柱体。
实施例1-5(EX1-EX8)
EX1-EX8样品通过以下方式制备：将基础涂层施加在平坦的固体基底上，然后如下进行胶粘涂层。分别使用表1(上文)和表2(下文)中所列的原材料和制剂来配制用于基础涂层的浆液。
首先，将硅酸钠溶液“BW50”(EX1)或“STAR”(EX2-EX8)与偏高岭土“METAMAX”组合，并且在实验室用叶轮混合器中匀化5分钟。其次，将TiO2RCL9颜料添加到浆液中，并且以1000rpm搅拌浆液10分钟。第三，根据实施例的配方按任意顺序添加所有其他粉末状组分。将浆液剧烈搅拌总计20min-25min。
基础涂层的每批浆液为大约100g。用迈耶棒1#6、#8、#10和#34施加涂层，以在0.635mm厚的镀锌钢(EX1-EX5)或瓷砖(EX6和EX8)上获得各种厚度。首先干燥基础涂层，并且在50℃下固化过夜(EX1和EX2)或在室温下固化过夜(EX3-EX8)。测量经干燥的涂层厚度，单位为微米(马萨诸塞州牛顿的福勒高精度公司(Fowler High Precision,Newton,MA))。
用迈耶棒#6施加包含50份(按重量计)
Figure BDA0002481824430000141
25溶液和1份FABUTIT F748(EX1和EX2)的均匀混合物或16份(按重量计)
Figure BDA0002481824430000142
25和10份FIREBRAKE ZB(EX3-EX8)的混合物的粘胶溶液，并且接下来将该构造在50℃下固化24小时。
测量反射率，并且在给定涂层厚度下取至少4个点的平均值。EX1-EX8中的每一个的组成和测试结果汇总于表2和图1中。
表2-经化学固化的未烧结的屋顶涂层的实施例
Figure BDA0002481824430000143
Figure BDA0002481824430000151
ND*-未测定的
**用砂纸使表面粗糙化，从而降低平均反射率。
如上所述，评估涂覆在具有≤50微米的总涂层厚度的镀锌钢上的所有样品的适形能力。样品未表现出任何开裂或分层，并且因此通过该适形能力测试。
表3-用于陶瓷或粘土瓦的预施加的经烧结屋顶涂层的实施例
Figure BDA0002481824430000152
如US PCT专利PCT/US2017/032209所述，将实施例1-4制备成粒料；该专利以引用方式并入本文。使用光谱反射计(以型号SSR-ER v6得自得克萨斯州达拉斯的装置和服务公司(Devices and Services Co.,Dallas,TX))使用1.5E空气质量设置测量杯体反射率。对于“杯体”测量，将粒料装入深度为大约5mm的样品架中。使用辊将粒料的表面弄平整。杯体反射率如下：
表3
实施例/特性 EX9 EX10 EX11 EX12
杯体反射率(太阳能光谱) 0.75 0.75 0.72 0.82
根据所报道的杯体反射率，这些组合物的足够厚的涂层将提供至少0.7的TSR。实施例1-3包含足量的化学固化剂以在无加热和烧结的情况下固化。附加的化学固化剂可添加到EX.4中，使得其也将在无加热和烧结的情况下发生化学固化。

Claims (23)

1.一种涂覆屋顶材料的方法，所述方法包括：
提供含水屋顶涂料组合物，所述含水屋顶涂料组合物包含：
无机粘结剂材料；
化学固化剂；
无机颗粒填料；
将所述含水屋顶涂料组合物施加到无机屋顶材料；以及
使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化；
其中在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，所述屋顶涂料组合物具有至少0.7的总日光反射率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无机屋顶材料不是屋顶粒料。
3.根据权利要求1-2所述的方法，其中所述无机屋顶材料为金属、陶瓷、水泥或粘土。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述金属为铝或钢。
5.根据权利要求1-4所述的方法，其中在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，屋顶涂料组合物具有在5微米至500微米范围内的厚度。
6.根据权利要求1-5所述的方法，其中所述无机屋顶材料为金属，并且在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，经干燥的屋顶涂料组合物涂层的厚度具有在5微米至50微米范围内的厚度。
7.根据权利要求1-6所述的方法，其中在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，所述屋顶涂料组合物当在平均反射率为0.65的基底或平均反射率为0.57的基底上设置为10微米的厚度时具有至少0.7的总日光反射率。
8.根据权利要求1-6所述的方法，其中在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，所述屋顶涂料组合物当在平均反射率为0.26的基底上设置为150微米的厚度时具有至少0.7的总日光反射率。
9.根据权利要求1-8所述的方法，其中所述无机粘结剂材料为碱硅酸盐。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，所述屋顶涂料组合物包含基于经干燥的含水屋顶涂料组合物的重量％固体计的15重量％至30重量％的碱硅酸盐。
11.根据权利要求1-10所述的方法，其中所述无机颗粒填料包括折射率小于1.70的无机颗粒填料，所述无机颗粒填料具有至少0.85的总日光反射率。
12.根据权利要求1-11所述的方法，其中在使得所述含水屋顶涂料组合物干燥并化学固化之后，所述屋顶涂料组合物包含10重量％至25重量％的日光反射颗粒。
13.根据权利要求1-12所述的方法，其中90体积％的所述无机颗粒填料具有小于5微米、4微米或3微米的平均粒度。
14.根据权利要求12-13所述的方法，其中硅酸盐与日光反射颗粒的重量比在约2:1至1:1的范围内。
15.根据权利要求1-14所述的方法，其中所述屋顶涂料组合物包含铝硅酸盐粘土作为化学固化剂和作为无机颗粒填料。
16.根据权利要求1-15所述的方法，其中所述方法还包括在施加所述含水屋顶涂料组合物之前向所述屋顶材料施加表面处理。
17.根据权利要求1-16所述的方法，其中将所述含水屋顶涂料组合物施加到无机屋顶材料的步骤是在将所述无机屋顶材料安装在建筑物的屋顶上之前或之后发生。
18.根据权利要求1-17所述的方法，其中所述方法还包括将包含无机粘结剂材料的粘胶组合物施加到所述屋顶涂料组合物。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述粘胶组合物包含无机粘结剂和化学固化剂。
20.一种无机材料，所述无机材料包括总日光反射率为至少0.7的表面涂层；其中所述表面涂层包含无机粘结剂、化学固化剂；以及无机颗粒填料。
21.根据权利要求20所述的无机材料，其中所述无机材料为屋顶材料。
22.根据权利要求20-21所述的无机材料，其中无机涂层还具有根据权利要求1-19中的任一项或它们的组合所述的特征。
23.根据权利要求1-15中的任一项或它们的组合所述的含水屋顶涂料组合物。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10280626B2 (en) 2014-08-25 2019-05-07 Andreas Hieke Composite materials with tailored electromagnetic spectral properties, structural elements for enhanced thermal management, and methods for manufacturing thereof
CN113710623A (zh) * 2019-11-19 2021-11-26 笠井工业株式会社 无机材料制成的隔热件、用于制造该隔热件的材料组、底层用材料以及制造方法
US12011057B2 (en) 2020-01-13 2024-06-18 Msa Technology, Llc Safety helmet
US20240182726A1 (en) * 2021-03-29 2024-06-06 The Regents Of The University Of California Sprayable cool white coating based on ceramic microspheres

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100549341C (zh) * 2003-10-07 2009-10-14 3M创新有限公司 非白色建筑表面
US20100203336A1 (en) * 2007-05-24 2010-08-12 Ming Liang Shiao Roofing granules with high solar reflectance, roofing products with high solar reflectance, and processes for preparing same
US20110223385A1 (en) * 2010-03-15 2011-09-15 Ming Liang Shiao Roofing granules with high solar reflectance, roofing products with high solar reflectance, and process for preparing same
CN110785226A (zh) * 2017-06-19 2020-02-11 3M创新有限公司 粒料

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4478905A (en) 1980-04-21 1984-10-23 Ppg Industries, Inc. Spandrel product with silicate coating
JPS62101665A (ja) * 1985-10-30 1987-05-12 Nippon Oil & Fats Co Ltd 無機質塗料
JP2000086934A (ja) * 1998-09-16 2000-03-28 Shimizu Corp 常温硬化型無機コーティング材
US6569520B1 (en) * 2000-03-21 2003-05-27 3M Innovative Properties Company Photocatalytic composition and method for preventing algae growth on building materials
JP2002086067A (ja) * 2000-09-13 2002-03-26 Matsushita Electric Works Ltd 塗膜の形成方法
AT412874B (de) 2004-04-23 2005-08-25 Invicon Chemical Solutions Gmb Reparaturset
US20060251807A1 (en) 2005-05-06 2006-11-09 Hong Keith C Roofing Granules With Improved Surface Coating Coverage And Functionalities And Method For Producing Same
US20100240526A1 (en) 2007-05-24 2010-09-23 Hong Keith C Photocatalytic roofing granules, photocatalytic roofing products and process for preparing same
WO2009145968A1 (en) 2008-03-31 2009-12-03 Certainteed Corporation Coating compositions for roofing granules, dark colored roofing granules with increased solar heat reflectance, solar heat-reflective shingles, and process for producing the same
US8394498B2 (en) 2008-12-16 2013-03-12 Certainteed Corporation Roofing granules with high solar reflectance, roofing materials with high solar reflectance, and the process of making the same
US8142531B2 (en) 2008-12-17 2012-03-27 3M Innovative Properties Company Shaped abrasive particles with a sloping sidewall
US8124231B2 (en) 2009-02-09 2012-02-28 3M Innovative Properties Company Dust suppressants
IT1393962B1 (it) * 2009-05-05 2012-05-17 Polimeri Europa Spa Articoli espansi con ottima resistenza allo irraggiamento solare e ottime proprieta' termoisolanti e meccaniche
TWI477555B (zh) 2009-06-26 2015-03-21 Asahi Rubber Inc White reflective material and its manufacturing method
US8722140B2 (en) 2009-09-22 2014-05-13 Certainteed Corporation Solar heat-reflective roofing granules, solar heat-reflective shingles, and process for producing the same
CA2775818C (en) * 2009-10-02 2016-11-01 National Coatings Corporation Highly reflective roofing system
WO2011082374A1 (en) 2009-12-31 2011-07-07 Firestone Building Products Company, Llc Asphaltic membrane with mullite-containing granules
US9422719B2 (en) 2011-12-29 2016-08-23 Certainteed Corporation Roofing granules comprising base particles that are sintered and have an initial reflectance of at least 0.25
US11371244B2 (en) 2012-04-30 2022-06-28 3M Innovative Properties Company High solar-reflectivity roofing granules utilizing low absorption components
MX2014015720A (es) 2012-06-19 2015-07-23 Specialty Granules Inc Granulos de techumbre blancos de hiper-brillo con alta reflectancia solar.
EP2895433A2 (en) 2012-09-11 2015-07-22 3M Innovative Properties Company Porous glass roofing granules
WO2014042988A2 (en) 2012-09-11 2014-03-20 3M Innovative Properties Company Glass roofing granules
CN104684857B (zh) 2012-09-11 2018-10-12 3M创新有限公司 具有分区的结构的玻璃粒料
EP2868826A1 (de) * 2013-10-31 2015-05-06 Basf Se Betonelement umfassend einen Schallabsorber
WO2015112590A1 (en) 2014-01-21 2015-07-30 Imerys Pigments, Inc. Ultrawhite roofing granules
JP2017515936A (ja) 2014-04-10 2017-06-15 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 接着促進及び／又は粉塵抑制コーティング
GB201412058D0 (en) 2014-07-07 2014-08-20 Univ Dublin Thermal control coating
EP2966131B1 (en) * 2014-07-11 2017-09-27 Dow Global Technologies LLC Infrared reflective clear coating compositions for elastomeric wall and roof coatings
CA3024495A1 (en) 2016-05-16 2017-11-23 3M Innovative Properties Company Granules including ceramic particles together with an inorganic binder
WO2018234943A1 (en) * 2017-06-19 2018-12-27 3M Innovative Properties Company Granules

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100549341C (zh) * 2003-10-07 2009-10-14 3M创新有限公司 非白色建筑表面
US20100203336A1 (en) * 2007-05-24 2010-08-12 Ming Liang Shiao Roofing granules with high solar reflectance, roofing products with high solar reflectance, and processes for preparing same
US20110223385A1 (en) * 2010-03-15 2011-09-15 Ming Liang Shiao Roofing granules with high solar reflectance, roofing products with high solar reflectance, and process for preparing same
CN110785226A (zh) * 2017-06-19 2020-02-11 3M创新有限公司 粒料

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US11459465B2 (en) 2022-10-04
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