JP2016505737A - 反応性接着剤を用いる屋根葺き継ぎ目 - Google Patents

反応性接着剤を用いる屋根葺き継ぎ目 Download PDF

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Abstract

屋根葺きシステムは、第1の部材、第2の部材およびVOC成分のない接着剤層を含む。第2の部材の一部は第1の部材の一部と重なる。接着剤層は第1の部材と第2の部材が一緒に重なる部分を直接接着する。【選択図】図1

Description

関連出願
本出願は、2012年12月14日に出願された米国特許仮出願第61/737,356号の利益を主張する。上記出願の内容は、全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、屋根葺き継ぎ目に用いる低揮発性有機成分を有する一液型および二液型接着剤に関する。
多くの屋根葺きの適用において、例えば大型で平坦な市販のルーフデッキでは、屋根葺き下地は、コンクリート、軽量コンクリート、木材、石膏、木質繊維または鋼製ルーフデッキである。屋根葺き部材は、ルーフデッキを封止し環境の気候条件から保護するために使用され、絶縁性を提供する絶縁基板の上に置かれる。絶縁基板は、通常、接着剤組成物または締結具を介して屋根葺き下地またはルーフデッキに固定される。屋根葺き部材は、EPDM(エチレンプロピレンジエンMゴム)、Mod Bit(変性ビチューメン)、TPO(熱可塑性ポリオレフィン)、またはポリ塩化ビニル(PVC)を含むポリマー材料などの様々な材料から作成されてもよい。また屋根葺き部材は、EPDMまたはTPOを含む複合材料であってもよい。屋根葺き部材は、モッピングアスファルト(通常タイプIIIもしくはタイプIV)または他の従来の接着剤組成物などを使用して、絶縁基板またはパネルの上に接着される。従来の接着剤は、一般に屋根葺き部材および下地の両方に付着するために必要とされるものである。
部材シートを下地に付着する際、隣接した部材シートの縁部は、通常シームテープで互いに継ぎ合わされる。テープを付着する前に、プライマーが部材シートに塗布される。従来のプライマーは、高レベルの揮発性有機化合物(VOC)を含み、低レベルVOCプライマーは高額である。
したがって、例えば充分な接着強度、VOC成分が低いもしくはVOC成分がない接着剤組成物で隣接する部材シートを継ぎ合わせることが当技術分野に必要とされている。
屋根葺きシステムは、第1の部材、第2の部材、およびVOC成分のない接着剤層を含む。第2の部材の一部は、第1の部材の一部と重なる。接着剤層は、第1の部材と第2の部材の重複部を一緒に直接接着する。
さらなる構成、効果および適用分野は、本明細書に記載された説明から明らかになるであろう。説明および具体例は例示目的のみを意図し、本開示の範囲を限定することを意図しないことを理解されたい。
本明細書に説明された図面は例示のみを目的とし、本開示の範囲を限定することを決して意図しない。図の構成要素は必ずしも一定の縮尺ではなく、その代わりに本発明の原理を例示することに重点が置かれている。
本発明の原理に基いて、接着剤組成物で下地に接着された部材の重なり部の側断面図である。
以下の説明は本質的に例示に過ぎず、本開示、適用または使用を限定することを意図するものではない。
ここで図1を参照すると、以下に説明される接着剤組成物の屋根葺き継ぎ目の実装が示されている。接着剤組成物は一液型接着剤でもよく、または接着剤組成物の第1および第2の成分は個別に準備され梱包され、次いで現場で塗布に適切な割合で組み合わされてもよい。図1に示されたように、本発明の原理に従って、接着剤組成物22は、例えばEPDMなどのポリマー屋根葺き材20とルーフデッキ下地18との間に塗布される。接着剤組成物は所望の時間に所望の温度で硬化して、最適な結合強度を得ることができる。次いで重なりあうシートまたは部材20は、屋根葺き材20が下地18に塗布されたとき、または接着剤組成物22が硬化されて連続膜を形成した後、スプライス接着剤11で接合されてもよい。スプライス接着剤11は、接着剤組成物22と同じ組成物で作成することができる。図1に示された実装形態では、スプライス接着剤11を塗布する前に重なるシートをプライマー処理する必要がない。さらにこの実装形態は、重なるシート20の間の封止の強度が接着剤組成物22を使用してシート20と下地18との間を接合する強度と同じであるので、重なるシート20の間に封止を形成するために一般に利用されるシームテープを使用する必要がない。シート20で形成される継ぎ目の形成にプライマーがないので、継ぎ目を形成するためにシートと一緒に接合する前にシートをプライマー処理する必要がないことにも留意されたい。またシートと一緒に接合するために追加のテープ層も必要ない。実装形態は以下に説明される接着剤の使用に限定されないことにさらに留意されたい。例えばプライマーのない継ぎ目を、これに限定されないが、ポリ尿素もしくはエポキシ系組成物または他のあらゆる適切な接着剤組成物などの他の技術で形成することができる。
一部の実装形態では、接着剤組成物は、一液型または二液型の反応性接着剤組成物のいずれかである。概して接着剤組成物は、ポリオール、プレポリマー、触媒を含み、また接着促進剤は含んでも含まなくてもよい。
ポリオールは、少なくとも1つのイソシアネート反応性官能基を有するポリウレタンの生産に従来使用されたあらゆる化合物であってもよい。これらのポリオールは、グリコール、ジオール、モノアルコールまたは多官能性アルコールを含む。本発明の組成物に適切な一例示的ポリオールは、STEPANPOL PS−2352の名称でStepanから市販のオルトフタル酸ジメチルグリコール系芳香族ポリエステルポリオールを含む。本発明の組成物に適切な別の例示的ポリオールは、JEFFOL PPG−1000およびJEFFOL PPG−2000の名称でHuntsmanから市販の二官能性ポリエーテルジオールを含む。本発明に適切な別の例示的ポリオールは、PLURACOL SG360の名称でBASFから市販の多官能性ポリエーテルポリオールを含む。ポリオールの化学的誘導体および組合せも、本発明の範囲から逸脱することなく組成物内で利用できる。ポリオールは組成物の約30重量%〜約50重量%を含む。
プレポリマーまたはポリマー前駆体は、ジイソシアネートプレポリマーをもたらすために、過剰のジイソシアネートをポリオールと組み合わせることによって形成されたあらゆるポリウレタンプレポリマーであってもよい。プレポリマーはジイソシアネートと同様の反応をするがいくつかの重要な差がある。元のジイソシアネートと比較すると、プレポリマーは、分子量が大きく、粘度が高く、イソシアネート成分の重量(%NCO)が低く、蒸気圧が低い。本発明の組成物に適切な一例示的プレポリマーは、RUBINATE 9272の名称でHuntsmanから市販の湿気硬化プレポリマーを含む。本発明の組成物に適切な別の例示的プレポリマーは、RUBINATE 1209の名称でHuntsmanから市販の4,4’−MDIプレポリマーを含む。プレポリマーと市販のプレポリマーまたは変性プレポリマーとの組合せも、本発明の範囲から逸脱することなく組成物内で利用できる。一実施形態では、プレポリマーは組成物の約30重量%〜約70重量%を含む。
触媒は、金属系またはアミン系ウレタン触媒であってもよい。触媒は好ましくはアミン系であり、より好ましくはジアゾールであり、さらにより好ましくはイミダゾールである。本発明の組成物に適切な一例示的触媒は、IMICURE AMI−1の名称でAir Products and Chemicals, Inc.から市販の1−メチルイミダゾールを含む。二次触媒も使用可能である。一例には、Air Products and Chemicalsから市販の第四級アンモニウム塩、Dabco TMR−3が含まれる。触媒の組合せも、本発明の範囲から逸脱することなく組成物内で利用できる。触媒は組成物の約0.5重量%〜約5重量%を含む。
発泡剤は反応性であっても、または非反応性であってもよい。非反応性発泡剤は炭化水素およびヒドロフルオロカーボンを含む。反応性発泡剤はイソシアネート基と反応し、イソシアネート基は二酸化炭素を生成する。二酸化炭素の生成により、接着剤内に気泡構造が発生する。膜を付着すると接着剤が破砕し、それによって発生した二酸化炭素が放出する。二液型ポリウレタン内の反応性発泡剤には通常水が使用される。二液型ポリウレタンのB側に水が含まれるとき、A側とB側を混合すると水はA側成分と反応する。加えて水はVOCまたは溶媒とみなされない。
接着剤組成物は、塩素化ワックス、塩素化パラフィンまたは塩素化ポリオレフィンなどの接着促進剤を含んでもよい。一例はDover Chemicalsから市販のParoil 60Hである。
接着剤組成物は、例えば粘着付与剤、充填剤、可塑剤、界面活性剤、レオロジー変性剤、粘度変性剤、および揺変剤などの他の添加剤をさらに含んでもよい。充填剤、可塑剤、レオロジー変性剤、界面活性剤、および揺変剤を使用して、A側またはB側のいずれかまたはA側およびB側の両方に液粘度を変更し、分配中に混合特性を最適化し、空気連行を高め、含浸を改善し、塗布中に接着剤の流動特性を改善できる。充填剤の例には、シリカ粒子および滑石が含まれる。可塑剤の例には、プロセス油およびフタル酸塩が含まれる。レオロジー変性剤の例には、有機粘土、自然粘土、およびヒュームドシリカが含まれる。例示的有機粘土は、Southern Clay Productsから市販のCLAYTONE APAである。界面活性剤は、シリコン系または非シリコン系成分を含んでもよい。粘着付与剤は、初期グリーン強度を改善するために加えられてもよく、例えばポリテルペン、ロジンエステル、フェノール樹脂、炭化水素樹脂、および水素化樹脂を含む群から選択されてもよい。
組成物内に含まれる成分の量は、接着剤のタック、硬化速度、および接着強度の均衡を保つために選択される。例えば提示された実施形態は、硬化されたときの粘着性タックを示し、発泡接着剤は実質的に柔らかく係数が低い。低い係数により、下地表面への接着促進剤の拡散が可能になり、熱エージングされることで接着強度が改善する。
「A」側と「B」側は、反応性成分の割合、すなわち「A」側のイソシアネート基の「B」側の水酸基に対する割合が1.5対1より大きくなるように混合される。またこの割合はイソシアネート指数として公知であり、化学量論的には1つのイソシアネート基は1つの水酸基と反応する。以下に表すいくつかの例では、このイソシアネート指数と組み込まれたプレポリマーを組み合わせて柔らかい軟質接着剤を生成する。
接着剤組成物は、基板上に塗布する前に成分を混合することによって準備される。一液型接着剤の構成では、成分を単一の容器の中に梱包する前に混合する。次いで接着剤を屋根葺き下地または屋根葺き部材に分配あるいは塗布し、湿気硬化を介してその場で硬化させる。接着剤組成物の反応特性に起因して、接着剤組成物をリボン方式またはビーズ方式で塗布してもよく、下地または屋根葺き膜の片側のみに塗布してもよい。加えて本明細書に提供された接着剤組成物は噴射可能である。以下に説明される接着剤組成物の例の一部では、接着剤組成物の噴射の可能性は、加熱などの方法を通して接着剤の粘度を修正できる機器を使用して促進される。
二液型接着剤の構成では、接着剤は2つの分離した組成物または混合物を屋根葺き下地上に塗布する直前に組み合わせることによって作られる。二液型は、「B側」すなわち樹脂側、および「A側」すなわちプレポリマー側を含む。各側は個別に梱包され、屋根葺き下地上に塗布する前に塗布器によって混合される。A側およびB側の成分はいくつかの方法で梱包することができる。例えばそれぞれをHedwin製のCubitainer(登録商標)またはCDF製のCheertainer(登録商標)などの箱内に配置された折り畳み可能な袋内に保存してもよく、ドラム缶もしくは樽などの剛性容器内に保存してもよく、シリンダーまたは材料を分配する折り畳み可能な管などの可撓性のある完全に圧縮可能な構造内に入れて対にしてもよい。提供された例では、B側はポリオールおよび触媒を含み、A側はプレポリマーを含む。接着剤を混合した後、屋根葺き下地または屋根葺き膜に分配あるいは塗布して隣接した膜と一緒に接合する。混合中および混合後、成分が反応して適切な物理的特性を有するポリウレタン接着剤を形成する。接着剤組成物の反応特性に起因して、接着剤組成物をリボン方式またはビーズ方式で塗布してもよく、下地または屋根葺き膜の片側のみに塗布してもよい。上記のように、A側およびB側の成分は好ましくは分配されるか、あるいは屋根葺き下地に塗布される直前に塗布器によって混合される。塗布の形には、カートリッジを使用すること、2つの成分を低圧のポンプ供給を使用してそれらの成分をスタティックミキサーで混合すること、または窒素などの乾性不活性ガスで約500〜1500psiにする高圧タンクを使用することが含まれる。塗布の後者の形では、A側およびB側の材料を2つの個々の成分として測定し、一緒に運び、高圧衝突によってまたはスタティックミキサーによって混合し、次いでビーズまたはリボンの形で塗布する。
「A」側および「B」側の成分は概して容量を1対1の割合で混合されるが、割合は約10対1〜約1対10の範囲であってもよい。混合中および混合後、A側の成分とB側の成分が反応して適切な物理的特性を有するポリウレタン接着剤を形成する。好ましくは接着剤組成物を、絶縁基板またはルーフデッキなどの屋根葺き下地または屋根葺き膜の上に離散したビーズまたはリボンで塗布する。次に屋根葺き膜を接着剤組成物および屋根葺き下地の上に回転させる、あるいは配置する。次いで図1に示されたように重なるシートを、スプライス接着剤11と一緒に接合する。スプライス接着剤11は通常同じ接着剤組成物である。次いで接着剤組成物は硬化し、屋根葺き膜を屋根葺き下地に固定し、同様に隣接した屋根葺き膜も一緒に固定する。本発明の接着剤組成物の形成に起因して、屋根葺き下地および屋根葺き部材は処理されなくてもよい、すなわち所望の接着剤強度を達成するためにプライマーまたは部材のフリースの裏打ちは必要ない。したがって工場で部材の生産中または現場で部材を設置中にフリースの裏打ちまたはプライマーを適用する必要がない。先に論じたように、重なる部材もスプライス接着剤を塗布する前にプライマーで処理する必要がない。また先に述べたように、接着剤組成物は一液型構成であることも可能である。
接着剤組成物は低い係数の弾性を有することができる。例えば接着剤は約121.5psiの係数を有することができる。同様に接着剤は、接着剤内の塩素化パラフィンの可動性を促進する柔らかく可撓性のある特性を有することもできる。
「ニート」EPDMの屋根葺き部材を屋根部材に接着し、同様に隣接した部材の間に継ぎ目を形成する方法は、既存の方法を超えるいくつかの利点を提供する。本方法は、2つの遮水膜の間に硬化性の化学構造を使用してVOCのない塗布を提供する。さらに本方法は、EPDMの屋根葺き部材を屋根部材に接着するためにフリースの裏打ちまたはプライマー処理を必要としない。
様々な構成において、二液型接着剤は遅い反応発生時間を示し、これにより接着を改善するために下地の含浸をより高めることができる。一部のイミダゾール構造(ペルメチル化窒素)は潜在触媒として作用し、ポリマーの熱エージング後により有効である。他のイミダゾール構造(活性水素)は、熱で遮断されなくなるブロックイソシアネートを生成する。様々な二液型接着剤は、接着剤の許容可能な硬化時間を示し、このためグリーン強度が充分であるので屋根上の風の揚圧力に抵抗可能になる。(この改善は、ポリマー粘度の構築および引張強度の増加による。)二液型接着剤は、膜を封鎖するために許容可能な接着剤の硬化時間を示すことができることにより屋根上で正常な活動が可能になる。(この改善は、ポリマー粘度の構築および引張強度の増加による。)一部の実装形態では、二液型接着剤は、500psi未満の係数の軟質ポリマーを生じるNCOのOHに対する割合を有し、0.5pliを超えるT剥離の離脱強度を有する粘着性がある。
二液型接着剤は高い2−4’の含有量を有するMDIイソシアネートプレポリマーを含むことができ、この含有量は遅い反応発生時間を示し、これにより接着を改善するために下地の含浸をより高めることができる。(これは4−4’MDIと2−4’MDIとの均衡に起因し、4−4’MDIからのポリマーの形成が速くなり、2−4’MDIの立体障害により反応がより遅くなり良好な含浸が可能になる。)ある特定の二液型接着剤はジエタノールアミンまたは他の添加剤を含み、これはポリウレタン接着剤の硬質/軟質セグメントブロックを分裂させることにより、良好な剥離強度をもつ軟質ポリマーをもたらす。二液型接着剤は酸組成物を含むことができる。酸組成物は接着剤または膜の表面張力または科学的性質を変えることができることにより、反応点の含浸または生成をより良好にし、接着を改善させることが可能になる。
様々な構成において、上に説明された接着剤組成物はパラフィンまたは他の接着促進剤を含んでも、含まなくてもよい。あらゆる組成物は、後端の硬化速度を改善するために例えばグリセリン、ジエチレングリコールなどの鎖伸長剤を含んでもよい。グリセリンまたは同様の化学的性質を加えることにより、広い適用温度範囲に亘る屋根葺き接着剤として機能する製剤を提供する。これにより、屋根葺き下地に接着可能な反応時間の開始中に含浸時間が充分可能になる。さらにグリセリンまたは同様の化学的性質を有する製剤は、膜を風の揚圧力に時宜を得て抵抗させるために許容可能な反応の完了を示す。グリセリンまたは同様の化学的性質を有するある特定の組成物では、これらの組成物に対する適用温度範囲は、約0°F〜約190°Fの範囲である。
接着剤組成物は感圧接着剤(PSA)であってもよい。このような接着剤を、所望の時間内にその最終形態に最終の物理的特性(すなわち感圧接着剤)を有して硬化する液体として容易に分配することができる。それにより接着剤を例えば塗布ストレスに抵抗するのに適正な結合強度を有するポリマーシートに接着できる。
組成物は、粘着付与剤およびレオロジー変性剤などの高分子重量ポリマーの添加物を含むことができる。ポリマー硬化速度、ポリマーレオロジー、または接着剤を塗布する方法を通して封入空気を低減または除去することができる。例えば部材の間に捕捉する空気を少なくするためにより速いポリマー粘度の増加を利用することまたは散布機の使用。
適切な接着剤組成物ならびにこのような組成物の適用のさらなる詳細は、2013年11月1日に出願された米国特許出願第14/069,653号に説明されており、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない変形形態は本発明の範囲内に収まることが意図される。このような変形形態は、本発明の精神および範囲から逸脱するとみなされるべきではない。

Claims (22)

  1. 第1の部材と、
    第2の部材であって、その一部が前記第1の部材の一部と重なる第2の部材と、
    前記第1の部材と前記第2の部材が共に重なる部分を直接接着する接着剤層であって、VOC成分を有さない接着剤層と
    を備える、屋根葺きシステム。
  2. 前記接着剤層は、A側組成物とB側組成物を混合して生成される、請求項1に記載の屋根葺きシステム。
  3. 前記B側組成物はポリオール、触媒および鎖伸長剤を含み、前記A側組成物はポリウレタンプレポリマーおよびジイソシアネートの少なくとも1つを含む、請求項2に記載の屋根葺きシステム。
  4. 前記A側および前記B側の少なくとも1つに存在する少なくとも1つの接着促進剤をさらに備える、請求項3に記載の屋根葺きシステム。
  5. 前記少なくとも1つの接着促進剤は、塩素化パラフィンおよび塩素化ポリオレフィンからなる群から選択される、請求項4に記載の屋根葺きシステム。
  6. 前記少なくとも1つの接着促進剤は、それぞれが塩素化パラフィンおよび塩素化ポリオレフィンからなる群から選択された少なくとも2つの接着促進剤を含む、請求項4に記載の屋根葺きシステム。
  7. 前記A側のイソシアネート基の前記B側の水酸基に対する割合は1.5対1より大きい、請求項2に記載の屋根葺きシステム。
  8. 前記接着剤層は発泡剤をさらに含む、請求項1に記載の屋根葺きシステム。
  9. 前記第1の部材および前記第2の部材は、前記接着剤層の塗布前にプライマー処理されない、請求項1に記載の屋根葺きシステム。
  10. 前記第1の部材および前記第2の部材はEPDMのシートである、請求項1に記載の屋根葺きシステム。
  11. 前記接着剤層は、少なくとも1つのポリオール、少なくとも1つの湿気硬化プレポリマー、および少なくとも1つの触媒を含む一液型組成物である、請求項1に記載の屋根葺きシステム。
  12. 下地表面を有する屋根葺き下地と、
    前記屋根葺き下地の前記下地表面の反対側に部材表面を有する第1の屋根葺き部材と、
    前記屋根葺き下地の前記下地表面の反対側に部材表面を有する第2の屋根葺き部材であって、前記第2の屋根葺き部材の一部は前記第1の屋根葺き部材の一部と重なる、第2の屋根葺き部材と、
    前記屋根葺き下地の前記下地表面に直接接着し、前記第1の屋根葺き部材の前記部材表面および前記第2の屋根葺き部材の前記部材表面に直接接着する接着剤層と、
    前記第1の屋根葺き部材と前記第2の屋根葺き部材が重なる部分を直接接着するスプライス接着剤層であって、VOC成分を有さないスプライス接着剤層と
    を備える複合屋根構造。
  13. 前記接着剤層および前記スプライス接着剤層は同じ接着剤組成物から作成される、請求項12に記載の屋根葺き構造。
  14. 前記接着剤層および前記スプライス接着剤層は、A側組成物とB側組成物を一緒に混合して生成される、請求項12に記載の屋根葺き構造。
  15. 前記B側組成物は、ポリオール、触媒および鎖伸長剤を含み、前記A側組成物はポリウレタンプレポリマーおよびジイソシアネートの少なくとも1つを含む、請求項14に記載の屋根葺き構造。
  16. 前記A側および前記B側の少なくとも1つに存在する少なくとも1つの接着促進剤をさらに備える、請求項15に記載の屋根葺き構造。
  17. 前記少なくとも1つの接着促進剤は、塩素化パラフィンおよび塩素化ポリオレフィンからなる群から選択される、請求項16に記載の屋根葺き構造。
  18. 前記少なくとも1つの接着促進剤は、それぞれが塩素化パラフィンおよび塩素化ポリオレフィンからなる群から選択された少なくとも2つの接着促進剤を含む、請求項16に記載の屋根葺き構造。
  19. 前記A側のイソシアネート基の前記B側の水酸基に対する割合は1.5対1より大きい、請求項14に記載の屋根葺き構造。
  20. 前記第1の屋根葺き部材および前記第2の屋根葺き部材は、前記スプライス接着剤層の塗布前にプライマー処理されない、請求項12に記載の屋根葺き構造。
  21. 前記第1の屋根葺き部材および前記第2の屋根葺き部材はEPDMのシートである、請求項12に記載の屋根葺き構造。
  22. 前記接着剤層および前記スプライス接着剤層は、少なくとも1つのポリオール、少なくとも1つの湿気硬化プレポリマー、および少なくとも1つの触媒を含む一液型組成物である、請求項12に記載の屋根葺き構造。
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