JP2020524074A - 顆粒 - Google Patents

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Abstract

外面を有するセラミックコアと、コア上でコアを取り囲むシェルとを含む複数の顆粒であって、シェルが少なくとも第1の同心層を含み、第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み、各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40体積パーセントの体積を有し、顆粒が少なくとも0.7の最小総太陽光反射率を有する、複数の顆粒。顆粒は、例えば、屋根用顆粒として有用である。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2018年4月23日に出願された米国仮特許出願第62/661241号、及び2017年6月19日に出願された同第62/521640号の利益を主張するものであり、これらの開示内容は全て参照によって本明細書に組み込まれる。
従来の屋根用顆粒は、少なくとも1層の顔料含有コーティングでコーティングされた、デイサイト、霞石閃長岩、流紋岩、安山岩などのコア母岩からなる。典型的なコーティングは、生粘土及び着色酸化物と混合されたケイ酸ナトリウムから構成される。エネルギー効率のよいシングルは、改善された太陽光反射性を有するように設計されている。チタニア着色標準白色顆粒は公知であるが、これらの顔料の総反射率は、母岩の吸光度によって(従来の顔料層は下にある母材を完全に「隠蔽」しないため)、及び結合剤系中の粘土などの成分による吸光度によって、制限される。
一態様では、本開示は、外面を有するセラミック(すなわち、少なくとも1種のセラミックを含む)コアと、コア上でコアを取り囲むシェルとを含む第1の複数の顆粒であって、シェルが少なくとも第1及び第2の同心層を含み、第1の層が第2の層よりコアに近く、第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、第2の層が、第2の無機結合剤、及び所望により第2のセラミック粒子を含み、存在する場合、第2のセラミック粒子が第2の無機結合剤と互いに結合しており、第2の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、所与の顆粒について、第1のセラミック粒子は、第1の層の総重量に対して第1の重量パーセントで存在し、第2のセラミック粒子は、第2の層の総重量に対して、第2の重量パーセントで同じ顆粒の第2の層に存在し、所与の顆粒について、第1の重量パーセントが第2の重量パーセントより大きく、各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40(いくつかの実施形態では、45、50、55、60、65、70、75、80体積パーセントより大きい、又は更には85体積パーセントより大きい、いくつかの実施形態では、50超〜85、又は更には60超〜85体積パーセントの範囲)体積パーセントの体積を有し、顆粒が少なくとも0.7の(いくつかの実施形態では、少なくとも0.75、又は更には少なくとも0.8の)最小総太陽光反射率(Total Solar Reflectance、TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、顆粒を記載する。
別の態様では、本開示は、外面を有するセラミックコアと、コア上でコアを取り囲むシェルとを含む第2の複数の顆粒であって、シェルが少なくとも第1及び第2の同心層を含み、第1の層が第2の層よりコアに近く、第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、第2の層が、第2の無機結合剤、及び所望により第2のセラミック粒子を含み、存在する場合、第2のセラミック粒子が第2の無機結合剤と互いに結合しており、第2の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、所与の顆粒について、第1の層は第1の体積パーセント多孔率を有し、同じ顆粒の第2の層は第2の体積パーセント多孔率を有し、第1の層の第1の体積パーセント多孔率が、対応する第2の層の第2の体積パーセント多孔率より大きく、各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40(いくつかの実施形態では、45、50、55、60、65、70、75、80体積パーセントより大きい、又は更には85体積パーセントより大きい、いくつかの実施形態では、50超〜85、又は更には60超〜85体積パーセントの範囲)体積パーセントの体積を有し、顆粒が少なくとも0.7の(いくつかの実施形態では、少なくとも0.75、又は更には少なくとも0.8の)最小総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、複数の顆粒を記載する。
別の態様では、本開示は、外面を有するセラミックコアと、コア上でコアを取り囲むシェルとを含む第3の複数の顆粒であって、シェルが少なくとも第1の同心組成傾斜層を含み、第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40(いくつかの実施形態では、45、50、55、60、65、70、75、80体積パーセントより大きい、又は更には85体積パーセントより大きい、いくつかの実施形態では、50超〜85、又は更には60超〜85体積パーセントの範囲)体積パーセントの体積を有し、顆粒が少なくとも0.7の(いくつかの実施形態では、少なくとも0.75、又は更には少なくとも0.8の)最小総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、複数の顆粒を記載する。
本願において、
「非晶質」とは、実施例に記載されるX線回折技法によって決定される、いずれの長距離結晶構造もない材料を指し、
「セラミック」とは、非晶質、結晶性、又はガラスセラミック形態のうちの少なくとも1つで、炭素又は窒素のうちの少なくとも一方を含んでよい金属(ケイ素を含む)酸化物を指し、
「固体セラミックコア」とは、実質的に固体である(すなわち、コアの総体積を基準として10パーセント以下の多孔率を有する)セラミックを指し、
「機能性添加剤」とは、顆粒の10重量パーセント以下の量で存在する場合、顆粒の少なくとも1つの特性(例えば、耐久性及び耐候性)を実質的に変化させる材料を指し、
「ガラス」とは、ガラス転移温度を示す非晶質材料を指し、
「硬化剤」とは、ケイ酸塩水溶液の硬化を開始及び/又は強化する材料を指し、硬化は、溶解したシリカの3次元Si−O−Si(Al、P)結合ネットワークへの重縮合、及び/又は新たな相の結晶化を示唆し、いくつかの実施形態では、顆粒は過剰な硬化剤を含み、
「無機物質」とは、天然に存在する固体無機材料を指し、
「部分的に結晶化した」とは、長距離秩序によって特徴付けられる材料の画分を含有する材料を指す。
別の態様では、本開示は、本明細書に記載する第1及び第2の複数の顆粒の製造方法であって、
複数のセラミックコアを準備することと、
セラミックコアのそれぞれを第1の層前駆体でコーティングすることであって、第1の層前駆体が、第1のセラミック粒子、第1のアルカリケイ酸塩前駆体及び第1の硬化剤前駆体を含む、第1の水性分散液を含むことと、
セラミックコアのそれぞれを第2の層前駆体でコーティングすることであって、第2の層前駆体が、第2のセラミック粒子、第2のアルカリケイ酸塩前駆体及び第2の硬化剤前駆体を含む、第2の水性分散液を含むことと、
コーティングした水性分散液を硬化させて、複数の顆粒を提供することと
を含む、製造方法を記載する。
別の態様では、本開示は、本明細書に記載する第1及び第2の複数の顆粒の製造方法であって、
複数のセラミックコアを準備することと、
第1及び第2の第1の層前駆体を準備することであって、第1の前駆体が、第1のアルカリケイ酸塩前駆体、第1の硬化剤及び第1のセラミック粒子とを含み、第2の前駆体が、第2のアルカリケイ酸塩前駆体、第2の硬化剤及び所望により第1又は第2のセラミック粒子を含む、準備することと、
セラミックコアのそれぞれを第1及び第2の第1の層前駆体でコーティングすることであって、最初に第1の第1の層前駆体を、第2の第1の層前駆体より高い比率で適用する(最初に、例えば、ゼロ量の第2の第1の層前駆体を適用する)ことと、
コーティングした水性分散液を硬化させて、複数の顆粒を提供することと
を含む、製造方法を記載する。
本明細書に記載される顆粒は、例えば、屋根用顆粒として有用である。
本明細書に記載される顆粒のいくつかの実施形態の利点としては、低〜中程度のコスト(すなわち、1トンあたり$200〜$2000)による高TSR(すなわち、少なくとも70%)、低粉塵(すなわち、従来の屋根用顆粒と同等)、低染色(すなわち、10未満の染み試験値)、及び良好な機械的特性(すなわち、少なくとも50のタンブル靱性値(tumble toughness value))が挙げられ得る。
それぞれ、実施例2のサンプルについての、TSR対コーティング厚さ、及びTSR対コーティング画分を示す。 それぞれ、実施例2のサンプルについての、TSR対コーティング厚さ、及びTSR対コーティング画分を示す。
コーティング厚さの様々な段階における、実施例2の顆粒の光学画像を示す。 コーティング厚さの様々な段階における、実施例2の顆粒の光学画像を示す。 コーティング厚さの様々な段階における、実施例2の顆粒の光学画像を示す。
第2のコーティング層を有しない、例示的な実施例IIの顆粒の光学画像を示す。
第2のコーティング層を有する、実施例2の顆粒の光学画像を示す。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、所与の顆粒について、同心層は連続的であっても不連続的であってもよい。
本明細書に記載の複数の顆粒が少なくとも第1及び第2の同心層を有するいくつかの実施形態では、第1のセラミック粒子は、第1の層の総重量に対して第1の重量パーセントで第1の層に存在し、第2のセラミック粒子は、第2の層の総重量に対して第2の重量パーセントで同じ顆粒の第2の層に存在し、所与の顆粒について、第1の重量パーセントが第2の重量パーセントより大きい。いくつかの実施形態では、所与の顆粒について、第1の重量パーセントが、第1の層に対して30〜90(いくつかの実施形態では、40〜80、50〜80、又は更には60〜80重量パーセントの範囲)重量パーセントの範囲であり、同じ顆粒について、第2の重量パーセントが、第2の層に対して0〜50(いくつかの実施形態では、10〜40、10〜30、又は更には5〜25重量パーセントの範囲、いくつかの実施形態では、ゼロ)重量パーセントの範囲である。
本明細書に記載される複数の顆粒が少なくとも第1及び第2の同心層を有するいくつかの実施形態では、所与の顆粒について、第1の層は第1の体積パーセント多孔率を有し、同じ顆粒の第2の層は第2の体積パーセント多孔率を有し、第1の層の第1の体積パーセント多孔率は、対応する第2の層の第2の体積パーセント多孔率より大きい。いくつかの実施形態では、所与の顆粒について、第1の体積パーセント多孔率が、第1の層に対して20〜70(いくつかの実施形態では、20〜60、25〜50、又は更には30〜45)体積パーセントの範囲であり、同じ顆粒について、第2の体積パーセント多孔率が、第2の層に対して0〜40(いくつかの実施形態では、0〜30、0〜20、又は更には0〜10体積パーセントの範囲、いくつかの実施形態では、ゼロ)体積パーセントの範囲である。上に記載される多孔率は、典型的には、セラミック粒子の間及び中の空隙(例えば結合剤で充填されていない)と関連付けられる。このような空隙は、典型的には、太陽光照射を散乱及び反射するために有用である。上に記載される体積パーセント多孔率は、実施例に記載される水銀ポロシメトリーを使用して測定される。理論に束縛されることを望むものではないが、非常に微細なナノスケール多孔率(例えば、約50ナノメートル未満の細孔直径を有する)は、存在する場合、典型的には結合剤相内に生じ、太陽光照射を散乱させるためにはあまり有効ではなく、上記の体積パーセント多孔率の量には含まれない。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、所与の顆粒について、コアと第1の層との間に第3の層が配置される(いくつかの実施形態では、第3の層が、第3の無機結合剤、及び所望により第3のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第3のセラミック粒子が第3の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第3の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む)。いくつかの実施形態では、所与の顆粒について、第1の層と第2の層との間に第4の層が配置される(いくつかの実施形態では、第4の層が、第4の無機結合剤、及び所望により第4のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第4のセラミック粒子が第4の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第4の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む)。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、所与の顆粒について、第1の層と第2の層との間に第3の層が配置される(いくつかの実施形態では、第3の層が、第3の無機結合剤、及び所望により第3のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第3のセラミック粒子が第3の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第3の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む)。いくつかの実施形態では、所与の顆粒について、コアと第1の層との間に第4の層が配置される(いくつかの実施形態では、第4の層が、第4の無機結合剤、及び所望により第4のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第4のセラミック粒子が第4の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第4の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む)。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、所与の顆粒について、第1及び第2の層は、それぞれ第1及び第2の平均厚さを有し、同じ顆粒について、第1の平均厚さが第2の平均厚さより大きい。平均厚さは、顆粒の断面の画像(例えば、SEM、光学顕微鏡からの画像、又はXRFを用いて得られたSEM組成マップ)から決定される。いくつかの実施形態では、第1の平均厚さは、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、250、500、又は更には少なくとも1000マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜1000、100〜500、又は更には150〜250マイクロメートルの範囲)マイクロメートルである。いくつかの実施形態では、第2の平均厚さは、少なくとも0.1(いくつかの実施形態では、少なくとも0.5、1、2、5、10、25、50、75、又は更には少なくとも100マイクロメートル、いくつかの実施形態では、0.1〜100、0.5〜100、0.5〜50、1〜100、1〜50、5〜75、5〜50、又は更には10〜30マイクロメートルの範囲)マイクロメートルである。
第3の複数の顆粒のいくつかの実施形態では、第1の組成傾斜層内に、顆粒のコアから第1の平均距離において、シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第1の領域についての第1のセラミック粒子の第1の平均濃度、及び顆粒のコアから第2の更なる平均距離において、シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第2の領域についての第1のセラミック粒子の第2の平均濃度が存在し、第1の平均濃度が第2の平均濃度より大きい。
第3の複数の顆粒のいくつかの実施形態では、第1の組成傾斜層内に、顆粒のコアから第1の平均距離において、シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第1の領域についての第1の平均体積パーセント多孔率、及び顆粒のコアから第2の更なる平均距離において、シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第2の領域についての第2の平均体積パーセント多孔率が存在し、第1の平均体積パーセント多孔率が第2の平均体積パーセント多孔率より大きい。
第3の複数の顆粒のいくつかの実施形態は、第2の層を更に含む。いくつかの実施形態では、第2の層は、第2の無機結合剤、及び所望により第2のセラミック粒子を含み、存在する場合、第2のセラミック粒子が第2の無機結合剤と互いに結合しており、第2の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む)。いくつかの実施形態では、所与の顆粒について、コアと第1の層との間に第3の層が配置される(いくつかの実施形態では、第3の層が、第3の無機結合剤、及び所望により第3のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第3のセラミック粒子が第3の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第3の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))。いくつかの実施形態では、所与の顆粒について、第1の層と第2の層との間に第4の層が配置される(いくつかの実施形態では、第4の層が、第4の無機結合剤、及び所望により第4のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第4のセラミック粒子が第4の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第4の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、セラミックコアは固体セラミックコアを含む。いくつかの実施形態では、コアは、少なくとも200マイクロメートル(いくつかの実施形態では、少なくとも250マイクロメートル、300マイクロメートル、400マイクロメートル、500マイクロメートル、750マイクロメートル、1mm、1.5mm、又は更には2mm、いくつかの実施形態では、200マイクロメートル〜2mm、300マイクロメートル〜1.5mm、400マイクロメートル〜1mm、500マイクロメートル〜1mm、300マイクロメートル〜1mm、300マイクロメートル〜2mm、又は更には1mm〜2mmの範囲)の直径を有する。
いくつかの実施形態では、コアは、ケイ酸塩(例えば、ケイ酸塩岩)(例えば、アルミノケイ酸塩(アルミノケイ酸塩岩を含む)、及びアルカリアルミノケイ酸塩(アルカリアルミノケイ酸塩岩を含む))、アルミン酸塩(アルミン酸塩岩を含む)(例えば、ボーキサイト)、又はシリカのうちの少なくとも1つを含む。典型的には、コアは、結晶質、ガラス、又はガラスセラミックのうちの少なくとも1つである。このような材料は、当該技術分野において公知の、従来の屋根用顆粒源から得ることができる。更なる結晶性、ガラス、又はガラスセラミック材料は、当該技術分野において公知の技術を使用して製造することができる。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、コアは、コアの総体積を基準として、10、5、4、3、2、1パーセント以下、又は更にはゼロパーセントの多孔率を有する。
典型的には、シェルは、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、150、200、250、300、350、400、500、又は更には750マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜750、100〜500、又は更には200〜500マイクロメートルの範囲)マイクロメートルの平均厚さを有する。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、各顆粒のシェルは集合的に、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、少なくとも80(いくつかの実施形態では、少なくとも85、90、又は更には少なくとも95重量パーセント、いくつかの実施形態では、80〜95重量パーセントの範囲)重量パーセントのセラミック粒子、アルカリケイ酸塩、及びアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を集合的に含む。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、シェルが第1及び第2の同心層を含み、第1の層が第2の層よりコアに近い。いくつかの実施形態では、第1の層は、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、150、200、250、300、350、400、500、又は更には750マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜750、100〜500、又は更には200〜500マイクロメートルの範囲)マイクロメートルの平均厚さを有する。いくつかの実施形態では、第2の層は、少なくとも1(いくつかの実施形態では、少なくとも2、3、4、5、10、15、20、25、50、75、100、150、200、250、300、350、400、500、又は更には750マイクロメートル、いくつかの実施形態では、1〜750、1〜500、1〜250、1〜100、50〜750、100〜750、200〜750、50〜500、100〜500、又は更には200〜500マイクロメートルの範囲)マイクロメートルの平均厚さを有する。
好適なアルカリケイ酸塩としては、ケイ酸セシウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム、又はケイ酸ナトリウムが挙げられる。例示的なアルカリケイ酸塩は、例えばPQ Corporation、Malvern、PAから市販されている。いくつかの実施形態では、無機結合剤は、非晶質アルミノケイ酸塩硬化剤の反応生成物を更に含む。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、硬化剤は、リン酸アルミニウム、アルミノケイ酸塩、氷晶石、カルシウム塩(例えば、CaCl)、又はケイ酸カルシウムのうちの少なくとも1つである。いくつかの実施形態では、硬化剤は、ホウ酸亜鉛を更に含み得る。いくつかの実施形態において、硬化剤は非晶質である。例示的な硬化剤は、例えば、Budenheim Inc.、Budenheim、Germany、及びSolvay Fluorides,LLC、Houston、TXなどの商業的供給源から市販されている。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、第1及び第2の無機結合剤は同じである。同じ無機結合剤とは、同じアルカリケイ酸塩及び同じ硬化剤が、同じ比率で存在することを意味する。同じアルカリとは、同じアルカリ元素を意味する。同じ硬化剤とは、硬化剤の総重量を基準として10重量%を超える量で存在する各元素の平均量、10体積パーセントを超える量で存在する各相の平均量、密度、平均粒径、及び平均結晶サイズが、それぞれの硬化剤について、それぞれ互いの平均値の10%以内であることを意味する。例えば、第1の硬化剤が平均40重量%のSiからなる場合、同じと考えるためには、第2の硬化剤は、36重量%〜44重量%の範囲の平均シリカ含有量を有しなければならない。更に、アルカリイオンのケイ素イオンに対する総モルの比率、各アルカリの各追加のアルカリに対する比率(存在する場合)、及び硬化剤固体のアルカリケイ酸塩固体に対する比率が全て、それぞれの無機結合剤について、互いに10%以内である(すなわち、1.8〜2.2のSiのアルカリに対するモル比は、2.0の比率の10%以内である)。本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、第1及び第2の無機結合剤は異なる(すなわち、同じではない)。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、無機結合剤は、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、各顆粒のシェルの少なくとも5(いくつかの実施形態では、少なくとも10、15、20、25、30、35、40、若しくは45、又は更には最大50重量パーセント、いくつかの実施形態では、5〜50、10〜50、又は更には25〜50重量パーセントの範囲)重量パーセントとして存在する。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、セラミック粒子は、少なくとも0.7の総太陽光反射率(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する少なくとも1つの成分を含む。このような例示的なセラミック粒子としては、水酸化アルミニウム、金属若しくは半金属酸化物(例えば、シリカ(例えば、方珪石、石英など)、アルミン酸塩(例えば、アルミナ、ムライトなど)、チタン酸塩(例えば、チタニア)、及びジルコニア)、ケイ酸塩ガラス(例えば、ソーダ石灰シリカガラス、ホウケイ酸ガラス)、陶材、方解石、又は大理石が挙げられる。いくつかの実施形態では、セラミック粒子は無機物質を含む。セラミック粒子の例示的な供給源としては、Vanderbilt Minerals,LLC、Norwalk、CT、Dadco、Lausanne、Switzerland、American Talc Company、Allamoore、TX、Imerys,Inc.、Cockeysville、MD、及びCristal Metals、Woodridge、ILが挙げられる。
第2のセラミック粒子が存在する、本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、第1及び第2のセラミック粒子は同じである。「同じセラミック粒子」とは、セラミック粒子の総重量を基準として10重量%を超える量で存在する各元素の平均量、10体積%を超える量で存在する各相の平均量、密度、平均粒径、及び平均結晶サイズが、それぞれのセラミック粒子について、それぞれ互いの平均値の10%以内であることを意味する。例えば、第1のセラミック粒子が平均40重量%のSiからなる場合、同じと考えるためには、第2のセラミック粒子が、36重量%〜44重量%の範囲の平均シリカ含有量を有しなければならない。
第2のセラミック粒子が存在する、本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、第1及び第2のセラミック粒子は異なる。
いくつかの実施形態では、各顆粒のセラミック粒子は、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下の純粋TiOを含む。いくつかの実施形態では、各顆粒のセラミック粒子は、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下の純粋Alを含む。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、セラミック粒子は、200ナノメートル〜200マイクロメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200ナノメートル〜100マイクロメートル、250ナノメートル〜50マイクロメートル、500ナノメートル〜20マイクロメートル、1マイクロメートル〜10マイクロメートル、又は更には2マイクロメートル〜20マイクロメートルの範囲)の平均サイズを有する。いくつかの実施形態では、セラミック粒子は、サイズの連続又は二峰性分布を有する。いくつかの実施形態では、セラミック粒子は、粒径の広い分布を有してもよいが、他の実施形態では、粒径の狭い分布を有してもよい。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、第1又は第2のセラミック粒子のうちの少なくとも一方は、それぞれ独立して最長寸法を有し、顆粒はそれぞれ最長寸法を有し、所与の顆粒について、各セラミック粒子の最長寸法が、この所与の顆粒の最長寸法の10%以下(いくつかの実施形態では、20%以下)である。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、顆粒は、機能性添加剤(例えば、レオロジー変性剤、耐久性変性剤、及び融剤)、有機結合剤、又は顔料のうちの少なくとも1つを更に含む。例示的なレオロジー変性剤としては、界面活性剤が挙げられる。例示的な耐久性変性剤としては、例えばEvonik Industries、Essen、Germanyから入手可能な、ナノシリカ、焼成(「ヒュームド」)シリカ、及びシリカヒュームが挙げられる。
例示的な融剤としては、例えばRio Tinto Minerals、Boron、CAから入手可能な、ホウ砂が挙げられる。例示的な有機結合剤としては、例えば、Dow Chemical Company、Midland、MIから入手可能な、デキストリン及びカルボキシメチルセルロースが挙げられる。
本明細書に記載される第1及び第2の複数の顆粒は、例えば、
複数のセラミックコアを準備することと、
セラミックコアのそれぞれを第1の層前駆体でコーティングすることであって、第1の層前駆体が、第1のセラミック粒子、第1のアルカリケイ酸塩前駆体及び第1の硬化剤前駆体を含む、第1の水性分散液を含むことと、
セラミックコアのそれぞれを第2の層前駆体でコーティングすることであって、第2の層前駆体が、第2のセラミック粒子、第2のアルカリケイ酸塩前駆体及び第2の硬化剤前駆体を含む、第2の水性分散液を含むことと、
コーティングした水性分散液を硬化させて、複数の顆粒を提供することと、を含む方法によって製造することができる。いくつかの実施形態では、硬化は、少なくとも部分的に、40℃〜500℃、50℃〜450℃、50℃〜350℃、50℃〜250℃、50℃〜200℃、50℃〜150℃、50℃〜100℃、又は更には50℃〜80℃の範囲の温度で実施される。いくつかの実施形態では、硬化は2段階で実施される。例えば、第1の硬化段階は、少なくとも部分的に、20℃〜100℃の範囲の温度であり、第2の最終硬化段階は、少なくとも部分的に、200℃〜500℃の範囲の温度である。いくつかの実施形態では、各段階の加熱速度は、5℃/分〜50℃/分の範囲の1つ以上の速度である。いくつかの実施形態では、供給は5分〜500分の範囲の時間にわたる。いくつかの実施形態では、加熱は50℃〜200℃の範囲の温度である。
いくつかの実施形態では、水は、第1及び第2の水性分散液中に、それぞれの水性分散液の総重量を基準として、それぞれ独立して、最大75(いくつかの実施形態では、最大70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、又は更には最大15重量パーセント、いくつかの実施形態では、15〜75、15〜50、又は更には15〜35重量パーセントの範囲)重量パーセント存在する。
いくつかの実施形態では、セラミックコアをシェルでコーティングすることは、流動床コーティングを含む。いくつかの実施形態では、流動床コーティングは、セラミックコアを流動化すること、流動コアの床を加熱すること、及び水性分散液を流動床に連続的に供給することを含む。
本明細書に記載される第3の複数の顆粒は、例えば、
複数のセラミックコアを準備することと、
第1及び第2の第1の層前駆体を準備することであって、第1の前駆体が、第1のアルカリケイ酸塩前駆体と、第1の硬化剤と、第1のセラミック粒子とを含み、第2の前駆体が、第2のアルカリケイ酸塩前駆体と、第2の硬化剤と、所望により第2のセラミック粒子とを含む、準備することと、
セラミックコアのそれぞれを第1及び第2の第1の層前駆体でコーティングすることであって、最初に第1の第1の層前駆体を、第2の第1の層前駆体より高い比率で適用する(最初に、例えば、ゼロ量の第2の第1の層前駆体を適用する)ことと、
コーティングした前駆体を硬化させて、複数の顆粒を提供することと、を含む方法によって製造することができる。いくつかの実施形態では、硬化は、少なくとも部分的に、40℃〜500℃、50℃〜450℃、50℃〜350℃、50℃〜250℃、50℃〜200℃、50℃〜150℃、50℃〜100℃、又は更には50℃〜80℃の範囲の温度で実施される。いくつかの実施形態では、硬化は2段階で実施される。例えば、第1の硬化段階は、少なくとも部分的に、20℃〜100℃の範囲の温度であり、第2の最終硬化段階は、少なくとも部分的に、200℃〜500℃の範囲の温度である。いくつかの実施形態では、各段階の加熱速度は、5℃/分〜50℃/分の範囲の1つ以上の速度である。いくつかの実施形態では、加熱は50℃〜200℃の範囲の温度である。
いくつかの実施形態では、水は、第1及び第2の前駆体中に、それぞれの前駆体の総重量を基準として、それぞれ独立して、最大75(いくつかの実施形態では、最大70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、又は更には最大15重量パーセント、いくつかの実施形態では、15〜75、15〜50、又は更には15〜35重量パーセントの範囲)重量パーセント存在する。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、顆粒は、200マイクロメートル〜5ミリメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200マイクロメートル〜2ミリメートル、300マイクロメートル〜1ミリメートル、400マイクロメートル〜1ミリメートル、500マイクロメートル〜2ミリメートル、又は更には1ミリメートル〜5ミリメートルの範囲)のサイズを有する。
いくつかの実施形態では、無機結合剤は非晶質である。いくつかの実施形態では、無機結合剤は部分的に結晶化している。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、顆粒は、0.5g/cm〜3g/cmの範囲の密度を有する。
成形顆粒は、例えば、成形コアを用いることによって形成することができる。本明細書に記載される顆粒は、立方体、切頭立方体、角錐、切頭角錐、三角形、四面体、球、半球、及び円錐を含む、様々な形状のいずれかであってもよい。いくつかの実施形態では、顆粒は、平均厚さによって隔てられた第1の面及び第2の面を有し得る。いくつかの実施形態では、このような顆粒は、直線又は傾斜壁のうちの少なくとも一方を更に含む。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、顆粒は、水に浸漬する前は少なくとも70(いくつかの実施形態では、少なくとも75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)、20℃±2℃の水に2ヶ月間浸漬した後は少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)のタンブル靱性値を有する。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、顆粒は、15以下(いくつかの実施形態では、10、5、4、3、2、1以下、又は更には0.5以下)の染み値(実施例に記載される染み値試験によって決定する)を有する。
いくつかの実施形態では、顆粒は、少なくとも1種の接着促進剤(例えばポリシロキサン)を更に含む。ポリシロキサンは、疎水性アスファルトでより良好に湿潤するために、炭化水素尾部を含有することができる。シロキサン結合は、例えば、顆粒表面とポリシロキサンとの間に縮合反応を介して形成することができ、疎水性炭化水素尾部が顆粒表面に残る。理論に束縛されることを望むものではないが、親水性表面を疎水性油性表面に変換することで、アスファルトによる顆粒表面の湿潤が改善される。例示的なポリシロキサンとしては、Wacker Chemical Corporation(Adrian、MI)からの「SILRES BS 60」又は「SILRES BS 68」が挙げられる。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、顆粒は、少なくとも1種の粉塵抑制剤(例えば、第四級アンモニウム部分と非イオン性モノマーとを含むアクリル系ポリマー)を更に含む。理論に束縛されることを望むものではないが、粉塵抑制剤は、正に帯電した第四級アンモニウム部分と負に帯電した粉塵粒子とのイオン性相互作用を通じて、粉塵を抑制すると考えられる。第四級アンモニウム部分はまた、例えば、天然無機物質とのイオン結合を形成し得る。更に、第四級アンモニウム部分は、アスファルト、特にポリリン酸(polyphosphoric acid、PPA)添加アスファルト中のイオン種と、イオン結合し得る。当然のことながら、非PPAアスファルトを含む、イオン結合を形成し得るアスファルト中には、他のアニオン種が存在する。したがって、本明細書に記載される第四級アンモニウム化合物を含む粉塵抑制コーティング組成物は、接着促進剤としても機能し得る。
本明細書に記載される複数の顆粒のいくつかの実施形態では、粉塵抑制コーティングポリマーは、ポリアクリレート(例えば、アクリルエマルションポリマー)などの水性ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、コーティングポリマーは、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる、2015年10月15日に公開された、PCT特許公開公報のWO2015157615(A1)号及び同WO2015157612(A1)号に記載されているようなポリマーである。
本明細書に記載される顆粒は、例えば、屋根用顆粒として有用である。例えば、本明細書に記載される顆粒を使用して、基材及びその上の顆粒を含む屋根用材料(例えば、シングル)を製造することができる。いくつかの実施形態では、屋根用材料は、少なくとも60(いくつかの実施形態では、少なくとも63、65、又は更には少なくとも70)%の総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する。
本明細書に記載される顆粒の実施形態の利点としては、低〜中程度のコスト(すなわち、1トンあたり$200〜$2000)による高TSR(すなわち、少なくとも70%)、低粉塵(すなわち、従来の屋根用顆粒と同等)、低染色(すなわち、10未満の染み試験値)、及び良好な機械的特性(すなわち、少なくとも50のタンブル靱性値)が挙げられ得る。
例示的な実施形態
1A.外面を有するセラミックコアと、コア上でコアを取り囲むシェルとを含む複数の顆粒であって、シェルが少なくとも第1及び第2の同心層を含み、第1の層が第2の層よりコアに近く、第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、第2の層が、第2の無機結合剤、及び所望により第2のセラミック粒子を含み、存在する場合、第2のセラミック粒子が第2の無機結合剤と互いに結合しており、第2の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、所与の顆粒について、第1のセラミック粒子は、第1の層の総重量に対して第1の重量パーセントで存在し、第2のセラミック粒子は、第2の層の総重量に対して、第2の重量パーセントで同じ顆粒の第2の層に存在し、所与の顆粒について、第1の重量パーセントが第2の重量パーセントより大きく、各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40(いくつかの実施形態では、45、50、55、60、65、70、75、80体積パーセントより大きい、又は更には85体積パーセントより大きい、いくつかの実施形態では、50超〜85、又は更には60超〜85体積パーセントの範囲)体積パーセントの体積を有し、顆粒が少なくとも0.7の(いくつかの実施形態では、少なくとも0.75、又は更には少なくとも0.8の)最小総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、複数の顆粒。
2A.所与の顆粒について、第1の重量パーセントが、第1の層に対して30〜90重量パーセントの範囲(いくつかの実施形態では、40〜80、50〜80、又は更には60〜80重量パーセントの範囲)であり、同じ顆粒について、第2の重量パーセントが、第2の層に対して0〜50重量パーセントの範囲(いくつかの実施形態では、10〜40、10〜30、又は更には5〜25重量パーセントの範囲、いくつかの実施形態では、ゼロ)である、例示的な実施形態1Aに記載の複数の顆粒。
3A.所与の顆粒について、第1の層は第1の体積パーセント多孔率を有し、同じ顆粒の第2の層は第2の体積パーセント多孔率を有し、第1の層の第1の体積パーセント多孔率が、対応する第2の層の第2の体積パーセント多孔率より大きい、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
4A.所与の顆粒について、第1の体積パーセント多孔率が、第1の層に対して20〜70体積パーセントの範囲(いくつかの実施形態では、20〜60、25〜50、又は更には30〜45体積パーセントの範囲)であり、同じ顆粒について、第2の体積パーセント多孔率が、第2の層に対して0〜40体積パーセントの範囲(いくつかの実施形態では、0〜30、0〜20、又は更には0〜10体積パーセントの範囲、いくつかの実施形態では、ゼロ)である、例示的な実施形態3Aに記載の複数の顆粒。
5A.所与の顆粒について、第1及び第2の層が独立して、連続的又は不連続的である、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
6A.所与の顆粒について、コアと第1の層との間に第3の層が配置される(いくつかの実施形態では、第3の層が、第3の無機結合剤、及び所望により第3のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第3のセラミック粒子が第3の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第3の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
7A.所与の顆粒について、第1の層と第2の層との間に第4の層が配置される(いくつかの実施形態では、第4の層が、第4の無機結合剤、及び所望により第4のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第4のセラミック粒子が第4の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第4の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))、例示的な実施形態6Aに記載の複数の顆粒。
8A.所与の顆粒について、第1の層と第2の層との間に第3の層が配置される(いくつかの実施形態では、第3の層が、第3の無機結合剤、及び所望により第3のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第3のセラミック粒子が第3の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第3の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む)、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
9A.所与の顆粒について、コアと第1の層との間に第4の層が配置される(いくつかの実施形態では、第4の層が、第4の無機結合剤、及び所望により第4のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第4のセラミック粒子が第4の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第4の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))、例示的な実施形態8Aに記載の複数の顆粒。
10A.所与の顆粒について、第1及び第2の層は、それぞれ第1及び第2の平均厚さを有し、同じ顆粒について、第1の平均厚さが第2の平均厚さより大きい、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
11A.第1の平均厚さが、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、250、500、又は更には少なくとも1000マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜1000、100〜500、又は更には150〜250マイクロメートルの範囲)マイクロメートルである、例示的な実施形態10Aに記載の複数の顆粒。
12A.第2の平均厚さが、少なくとも0.1(いくつかの実施形態では、少なくとも0.5、1、2、5、10、25、50、75、又は更には少なくとも100マイクロメートル、いくつかの実施形態では、0.1〜100、0.5〜100、0.5〜50、1〜100、1〜50、5〜75、5〜50、又は更には10〜30マイクロメートルの範囲)マイクロメートルである、例示的な実施形態9A又は10Aのどちらかに記載の複数の顆粒。
13A.セラミックコアが固体セラミックコアを含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
14A.コアが、少なくとも200マイクロメートル(いくつかの実施形態では、少なくとも250マイクロメートル、300マイクロメートル、400マイクロメートル、500マイクロメートル、750マイクロメートル、1mm、1.5mm、又は更には2mm、いくつかの実施形態では、200マイクロメートル〜2mm、300マイクロメートル〜1.5mm、400マイクロメートル〜1mm、500マイクロメートル〜1mm、300マイクロメートル〜1mm、300マイクロメートル〜2mm、又は更には1mm〜2mmの範囲)の直径を有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
15A.コアが、結晶性、ガラス、又はガラスセラミックのうちの少なくとも1つである、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
16A.コアが、ケイ酸塩(例えば、ケイ酸塩岩)(例えば、アルミノケイ酸塩(アルミノケイ酸塩岩を含む)、及びアルカリアルミノケイ酸塩(アルカリアルミノケイ酸塩岩を含む))、アルミン酸塩(アルミン酸塩岩を含む)(例えば、ボーキサイト)、又はシリカのうちの少なくとも1つを含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
17A.シェルが、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、150、200、250、300、350、400、500、又は更には750マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜750、100〜500、又は更には200〜500マイクロメートルの範囲)マイクロメートルの平均厚さを有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
18A.各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、少なくとも80(いくつかの実施形態では、少なくとも85、90、又は更には少なくとも95重量パーセント、いくつかの実施形態では、80〜95重量パーセントの範囲)重量パーセントのセラミック粒子、アルカリケイ酸塩、及びアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
19A.第1又は第2のセラミック粒子のうちの少なくとも一方は、それぞれ独立して最長寸法を有し、顆粒はそれぞれ最長寸法を有し、所与の顆粒について、各セラミック粒子の最長寸法が、この所与の顆粒の最長寸法の10%以下(いくつかの実施形態では、20%以下)である、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
20A.各顆粒のセラミック粒子が集合的に、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下のTiOを含む、例示的な実施形態1A〜18Aのいずれかに記載の複数の顆粒。
21A.各顆粒のセラミック粒子が集合的に、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下の純粋Alを含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
22A.顆粒が、水に浸漬する前は少なくとも70(いくつかの実施形態では、少なくとも75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)、20℃±2℃の水に2ヶ月間浸漬した後は少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)のタンブル靱性値を有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
23A.無機結合剤が集合的に、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、各顆粒のシェルの少なくとも5(いくつかの実施形態では、少なくとも10、15、20、25、30、35、40、若しくは45、又は更には最大50重量パーセント、いくつかの実施形態では、5〜50、10〜50、又は更には25〜50重量パーセントの範囲)重量パーセントとして存在する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
24A.顆粒が、200マイクロメートル〜5ミリメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200マイクロメートル〜2ミリメートル、300マイクロメートル〜1ミリメートル、400マイクロメートル〜1ミリメートル、500マイクロメートル〜2ミリメートル、又は更には1ミリメートル〜5ミリメートルの範囲)のサイズを有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
25A.第1又は第2のセラミック粒子の少なくとも一方が独立して、200ナノメートル〜200マイクロメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200ナノメートル〜100マイクロメートル、250ナノメートル〜50マイクロメートル、500ナノメートル〜20マイクロメートル、1マイクロメートル〜10マイクロメートル、又は更には2マイクロメートル〜20マイクロメートルの範囲)の平均サイズを有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
26A.第1又は第2のセラミック粒子のうちの少なくとも一方が、サイズの二峰性分布を有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
27A.第1又は第2の無機結合剤のうちの少なくとも一方が非晶質である、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
28A.第1又は第2の無機結合剤のうちの少なくとも一方が部分的に結晶化している、例示的な実施形態1A〜26Aのいずれかに記載の複数の顆粒。
29A.第1又は第2のアルカリケイ酸塩のうちの少なくとも一方が、ケイ酸セシウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム、又はケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも1つである、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
30A.第1又は第2の硬化剤のうちの少なくとも一方が非晶質である、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
31A.第1又は第2の硬化剤のうちの少なくとも一方が、リン酸アルミニウム、アルミノケイ酸塩、氷晶石、カルシウム塩(例えば、CaCl)、又はケイ酸カルシウムのうちの少なくとも1つである、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
32A.第1又は第2のセラミック粒子の少なくとも一方が、少なくとも0.7の総太陽光反射率(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する少なくとも1つの成分を含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。このような例示的なセラミック粒子としては、水酸化アルミニウム、金属若しくは半金属酸化物(例えば、シリカ(例えば、方珪石、石英など)、アルミン酸塩(例えば、アルミナ、ムライトなど)、チタン酸塩(例えば、チタニア)、及びジルコニア)、ケイ酸塩ガラス(例えば、ソーダ石灰シリカガラス、ホウケイ酸ガラス)、陶材、方解石、又は大理石が挙げられる。
33A.第1又は第2のセラミック粒子のうちの少なくとも一方が無機物質を含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
34A.顆粒が、機能性添加剤(例えば、レオロジー変性剤(例えば界面活性剤)、耐久性変性剤(例えばナノシリカ)、及び融剤)、有機結合剤、又は顔料のうちの少なくとも1つを更に含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
35A.各顆粒がそれぞれ、0.5g/cm〜3g/cmの範囲の密度を有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
36A.顆粒が以下の形状、すなわち立方体、切頭立方体、角錐、切頭角錐、三角形、四面体、球、半球、又は円錐のうちの少なくとも1つである、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
37A.各顆粒が、厚さによって隔てられた第1の面及び第2の面を有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
38A.少なくともいくつかの顆粒が、直線又は傾斜壁のうちの少なくとも一方を更に含む、例示的な実施形態37Aに記載の複数の顆粒。
39A.顆粒が15以下(いくつかの実施形態では、10、5、4、3、2、1以下、又は更には0.5以下)の染み値を有する、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
40A.少なくとも1種の接着促進剤を更に含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
41A.接着促進剤がポリシロキサンを含む、例示的な実施形態40Aに記載の複数の顆粒。
42A.少なくとも1種の粉塵抑制剤を更に含む、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
43A.粉塵抑制剤が、第四級アンモニウム部分と非イオン性モノマーとを含むアクリル系ポリマーを含む、例示的な実施形態42Aに記載の複数の顆粒。
44A.第2のセラミック粒子が存在し、第1及び第2のセラミック粒子が同じである、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
45A.第2のセラミック粒子が存在し、第1及び第2のセラミック粒子が異なる、例示的な実施形態1A〜43Aのいずれかに記載の複数の顆粒。
46A.第1又は第2の無機結合剤が同じである、先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
47A.第1及び第2の無機結合剤が異なる、例示的な実施形態1A〜45Aのいずれかに記載の複数の顆粒。
1B.先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒を含む、屋根用材料(例えば、シングル)。
2B.少なくとも60(いくつかの実施形態では、少なくとも63、65、又は更には少なくとも70)%の総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、例示的な実施形態1Bに記載の屋根用材料。
1C.先行するAの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒の製造方法であって、
複数のセラミックコアを準備することと、
セラミックコアのそれぞれを第1の層前駆体でコーティングすることであって、第1の層前駆体が、第1のセラミック粒子、第1のアルカリケイ酸塩前駆体及び第1の硬化剤前駆体を含む、第1の水性分散液を含むことと、
セラミックコアのそれぞれを第2の層前駆体でコーティングすることであって、第2の層前駆体が、第2のセラミック粒子、第2のアルカリケイ酸塩前駆体及び第2の硬化剤前駆体を含む、第2の水性分散液を含むことと、
コーティングした水性分散液を硬化させて、複数の顆粒を提供することと
を含む、製造方法。
2C.セラミックコアが固体セラミックコアを含む、例示的な実施形態1Cに記載の方法。
3C.硬化が、少なくとも部分的に、40℃〜500℃、50℃〜450℃、50℃〜350℃、50℃〜250℃、50℃〜200℃、50℃〜150℃、50℃〜100℃、又は更には50℃〜80℃の範囲の温度で実施される、例示的な実施形態1C又は2Cのどちらかに記載の方法。いくつかの実施形態では、硬化は2段階で実施される。例えば、第1の硬化段階は、少なくとも部分的に、20℃〜100℃の範囲の温度であり、第2の最終硬化段階は、少なくとも部分的に、200℃〜500℃の範囲の温度である。いくつかの実施形態では、各段階の加熱速度は、5℃/分〜50℃/分の範囲の1つ以上の速度である。
4C.水が、第1及び第2の水性分散液中に、それぞれの水性分散液の総重量を基準として、それぞれ独立して、最大75(いくつかの実施形態では、最大70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、又は更には最大15重量パーセント、いくつかの実施形態では、15〜75、15〜50、又は更には15〜35重量パーセントの範囲)重量パーセント存在する、先行するCの例示的な実施形態のいずれかに記載の方法。
5C.セラミックコアをシェルでコーティングすることが、流動床コーティングを含む、先行するCの例示的な実施形態のいずれかに記載の方法。
6C.流動床コーティングが、セラミックコアを流動化すること、流動コアの床を加熱すること、及び水性分散液を流動床に連続的に供給することを含む、例示的な実施形態5Cに記載の方法。
7C.この供給が5分〜500分の範囲の時間にわたる、例示的な実施形態5Cに記載の方法。
8C.この加熱が50℃〜200℃の範囲の温度である、例示的な実施形態6C又は7Cに記載の方法。
1D.外面を有するセラミックコアと、コア上でコアを取り囲むシェルとを含む複数の顆粒であって、シェルが少なくとも第1及び第2の同心層を含み、第1の層が第2の層よりコアに近く、第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、第2の層が、第2の無機結合剤、及び所望により第2のセラミック粒子を含み、存在する場合、第2のセラミック粒子が第2の無機結合剤と互いに結合しており、第2の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、所与の顆粒について、第1の層は第1の体積パーセント多孔率を有し、同じ顆粒の第2の層は第2の体積パーセント多孔率を有し、第1の層の第1の体積パーセント多孔率が、対応する第2の層の第2の体積パーセント多孔率より大きく、各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40(いくつかの実施形態では、45、50、55、60、65、70、75、80体積パーセントより大きい、又は更には85体積パーセントより大きい、いくつかの実施形態では、50超〜85、又は更には60超〜85体積パーセントの範囲)体積パーセントの体積を有し、顆粒が少なくとも0.7の(いくつかの実施形態では、少なくとも0.75、又は更には少なくとも0.8の)最小総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、複数の顆粒。
2D.所与の顆粒について、第1の体積パーセント多孔率が、第1の層に対して20〜70体積パーセントの範囲(いくつかの実施形態では、20〜60、25〜50、又は更には30〜45体積パーセントの範囲)であり、同じ顆粒について、第2の体積パーセント多孔率が、第2の層に対して0〜40体積パーセントの範囲(いくつかの実施形態では、0〜30、0〜20、又は更には0〜10体積パーセントの範囲、いくつかの実施形態では、ゼロ)である、例示的な実施形態1Dに記載の複数の顆粒。
3D.所与の顆粒について、第1のセラミック粒子は、第1の層の総重量に対して第1の重量パーセントで存在し、第2のセラミック粒子は、第2の層の総重量に対して第2の重量パーセントで同じ顆粒の第2の層に存在し、所与の顆粒について、第1の重量パーセントが第2の重量パーセントより大きい、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
4D.所与の顆粒について、第1の重量パーセントが、第1の層に対して30〜90重量パーセントの範囲(いくつかの実施形態では、40〜80、50〜80、又は更には60〜80重量パーセントの範囲)であり、同じ顆粒について、第2の重量パーセントが、第2の層に対して0〜50重量パーセントの範囲(いくつかの実施形態では、10〜40、10〜30、又は更には5〜25重量パーセントの範囲、いくつかの実施形態では、ゼロ)である、例示的な実施形態3Dに記載の複数の顆粒。
5D.所与の顆粒について、第1及び第2の層が独立して、連続的又は不連続的である、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
6D.所与の顆粒について、コアと第1の層との間に第3の層が配置される(いくつかの実施形態では、第3の層が、第3の無機結合剤、及び所望により第3のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第3のセラミック粒子が第3の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第3の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
7D.所与の顆粒について、第1の層と第2の層との間に第4の層が配置される(いくつかの実施形態では、第4の層が、第4の無機結合剤、及び所望により第4のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第4のセラミック粒子が第4の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第4の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む)、例示的な実施形態6Dに記載の複数の顆粒。
8D.所与の顆粒について、第1の層と第2の層との間に第3の層が配置される(いくつかの実施形態では、第3の層が、第3の無機結合剤、及び所望により第3のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第3のセラミック粒子が第3の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第3の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
9D.所与の顆粒について、コアと第1の層との間に第4の層が配置される(いくつかの実施形態では、第4の層が、第4の無機結合剤、及び所望により第4のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第4のセラミック粒子が第4の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第4の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))、例示的な実施形態8Dに記載の複数の顆粒。
10D.所与の顆粒について、第1及び第2の層は、それぞれ第1及び第2の平均厚さを有し、同じ顆粒について、第1の平均厚さが第2の平均厚さより大きい、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
11D.第1の平均厚さが、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、250、500、又は更には少なくとも1000マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜1000、100〜500、又は更には150〜250マイクロメートルの範囲)マイクロメートルである、例示的な実施形態10Dに記載の複数の顆粒。
12D.第2の平均厚さが、少なくとも0.1(いくつかの実施形態では、少なくとも0.5、1、2、5、10、25、50、75、又は更には少なくとも100マイクロメートル、いくつかの実施形態では、0.1〜100、0.5〜100、0.5〜50、1〜100、1〜50、5〜75、5〜50、又は更には10〜30マイクロメートルの範囲)マイクロメートルである、例示的な実施形態9D又は10Dのどちらかに記載の複数の顆粒。
13D.セラミックコアが固体セラミックコアを含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
14D.コアが、少なくとも200マイクロメートル(いくつかの実施形態では、少なくとも250マイクロメートル、300マイクロメートル、400マイクロメートル、500マイクロメートル、750マイクロメートル、1mm、1.5mm、又は更には2mm、いくつかの実施形態では、200マイクロメートル〜2mm、300マイクロメートル〜1.5mm、400マイクロメートル〜1mm、500マイクロメートル〜1mm、300マイクロメートル〜1mm、300マイクロメートル〜2mm、又は更には1mm〜2mmの範囲)の直径を有する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
15D.コアが、結晶性、ガラス、又はガラスセラミックのうちの少なくとも1つである、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
16D.コアが、ケイ酸塩(例えば、ケイ酸塩岩)(例えば、アルミノケイ酸塩(アルミノケイ酸塩岩を含む)、及びアルカリアルミノケイ酸塩(アルカリアルミノケイ酸塩岩を含む))、アルミン酸塩(アルミン酸塩岩を含む)(例えば、ボーキサイト)、又はシリカのうちの少なくとも1つを含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
17D.シェルが、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、150、200、250、300、350、400、500、又は更には750マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜750、100〜500、又は更には200〜500マイクロメートルの範囲)マイクロメートルの平均厚さを有する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
18D.各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、少なくとも80(いくつかの実施形態では、少なくとも85、90、又は更には少なくとも95重量パーセント、いくつかの実施形態では、80〜95重量パーセントの範囲)重量パーセントのセラミック粒子、アルカリケイ酸塩、及びアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
19D.第1又は第2のセラミック粒子のうちの少なくとも一方は、それぞれ独立して最長寸法を有し、顆粒はそれぞれ最長寸法を有し、所与の顆粒について、各セラミック粒子の最長寸法が、この所与の顆粒の最長寸法の10%以下(いくつかの実施形態では、20%以下)である、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
20D.各顆粒のセラミック粒子が集合的に、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下のTiOを含む、例示的な実施形態1D〜18Dのいずれかに記載の複数の顆粒。
21D.各顆粒のセラミック粒子が集合的に、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下の純粋Alを含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
22D.顆粒が、水に浸漬する前は少なくとも70(いくつかの実施形態では、少なくとも75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)、20℃±2℃の水に2ヶ月間浸漬した後は少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)のタンブル靱性値を有する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
23D.無機結合剤が集合的に、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、各顆粒のシェルの少なくとも5(いくつかの実施形態では、少なくとも10、15、20、25、30、35、40、若しくは45、又は更には最大50重量パーセント、いくつかの実施形態では、5〜50、10〜50、又は更には25〜50重量パーセントの範囲)重量パーセントとして存在する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
24D.顆粒が、200マイクロメートル〜5ミリメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200マイクロメートル〜2ミリメートル、300マイクロメートル〜1ミリメートル、400マイクロメートル〜1ミリメートル、500マイクロメートル〜2ミリメートル、又は更には1ミリメートル〜5ミリメートルの範囲)のサイズを有する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
25D.第1又は第2のセラミック粒子の少なくとも一方が独立して、200ナノメートル〜200マイクロメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200ナノメートル〜100マイクロメートル、250ナノメートル〜50マイクロメートル、500ナノメートル〜20マイクロメートル、1マイクロメートル〜10マイクロメートル、又は更には2マイクロメートル〜20マイクロメートルの範囲)の平均サイズを有する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
26D.第1又は第2のセラミック粒子のうちの少なくとも一方が、サイズの二峰性分布を有する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
27D.第1又は第2の無機結合剤のうちの少なくとも一方が非晶質である、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
28D.第1又は第2の無機結合剤のうちの少なくとも一方が部分的に結晶化している、例示的な実施形態1D〜26Dのいずれかに記載の複数の顆粒。
29D.第1又は第2のアルカリケイ酸塩のうちの少なくとも一方が、ケイ酸セシウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム、又はケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも1つである、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
30D.第1又は第2の硬化剤のうちの少なくとも一方が非晶質である、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
31D.第1又は第2の硬化剤のうちの少なくとも一方が、リン酸アルミニウム、アルミノケイ酸塩、氷晶石、カルシウム塩(例えば、CaCl)、又はケイ酸カルシウムのうちの少なくとも1つである、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
32D.第1又は第2のセラミック粒子の少なくとも一方が、少なくとも0.7の総太陽光反射率(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する少なくとも1つの成分を含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。このような例示的なセラミック粒子としては、水酸化アルミニウム、金属若しくは半金属酸化物(例えば、シリカ(例えば、方珪石、石英など)、アルミン酸塩(例えば、アルミナ、ムライトなど)、チタン酸塩(例えば、チタニア)、及びジルコニア)、ケイ酸塩ガラス(例えば、ソーダ石灰シリカガラス、ホウケイ酸ガラス)、陶材、方解石、又は大理石が挙げられる。
33D.第1又は第2のセラミック粒子のうちの少なくとも一方が無機物質を含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
34D.顆粒が、機能性添加剤(例えば、レオロジー変性剤(例えば界面活性剤)、耐久性変性剤(例えばナノシリカ)、及び融剤)、有機結合剤、又は顔料のうちの少なくとも1つを更に含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
35D.各顆粒がそれぞれ、0.5g/cm〜3g/cmの範囲の密度を有する、いずれかの先行するDの例示的な実施形態の複数の顆粒。
36D.顆粒が以下の形状、すなわち立方体、切頭立方体、角錐、切頭角錐、三角形、四面体、球、半球、又は円錐のうちの少なくとも1つである、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
37D.各顆粒が、厚さによって隔てられた第1の面及び第2の面を有する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
38D.少なくともいくつかの顆粒が、直線又は傾斜壁のうちの少なくとも一方を更に含む、例示的な実施形態37Dに記載の複数の顆粒。
39D.顆粒が15以下(いくつかの実施形態では、10、5、4、3、2、1以下、又は更には0.5以下)の染み値を有する、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
40D.少なくとも1種の接着促進剤を更に含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
41D.接着促進剤がポリシロキサンを含む、例示的な実施形態40Dに記載の複数の顆粒。
42D.少なくとも1種の粉塵抑制剤を更に含む、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
43D.粉塵抑制剤が、第四級アンモニウム部分と非イオン性モノマーとを含むアクリル系ポリマーを含む、例示的な実施形態42Dに記載の複数の顆粒。
44D.第2のセラミック粒子が存在し、第1及び第2のセラミック粒子が同じである、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
45D.第2のセラミック粒子が存在し、第1及び第2のセラミック粒子が異なる、例示的な実施形態1D〜43Dのいずれかに記載の複数の顆粒。
46D.第1又は第2の無機結合剤が同じである、先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
47D.第1及び第2の無機結合剤が異なる、例示的な実施形態1D〜46Dのいずれかに記載の複数の顆粒。
1E.先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒を含む、屋根用材料(例えば、シングル)。
2E.少なくとも60(いくつかの実施形態では、少なくとも63、65、又は更には少なくとも70)%の総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、例示的な実施形態1Eに記載の屋根用材料。
1F.先行するDの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒の製造方法であって、
複数のセラミックコアを準備することと、
セラミックコアのそれぞれを第1の層前駆体でコーティングすることであって、第1の層前駆体が、第1のセラミック粒子、第1のアルカリケイ酸塩前駆体及び第1の硬化剤前駆体を含む、第1の水性分散液を含むことと、
セラミックコアのそれぞれを第2の層前駆体でコーティングすることであって、第2の層前駆体が、第2のアルカリケイ酸塩前駆体、第2の硬化剤前駆体及び所望により第2のセラミック粒子を含む、第2の水性分散液を含むことと、
コーティングした水性分散液を硬化させて、複数の顆粒を提供することと
を含む、製造方法。
2F.セラミックコアが固体セラミックコアを含む、例示的な実施形態1Fに記載の方法。
3F.硬化が、少なくとも部分的に、40℃〜500℃、50℃〜450℃、50℃〜350℃、50℃〜250℃、50℃〜200℃、50℃〜150℃、50℃〜100℃、又は更には50℃〜80℃の範囲の温度で実施される、例示的な実施形態1F又は2Fのどちらかに記載の方法。いくつかの実施形態では、硬化は2段階で実施される。例えば、第1の硬化段階は、少なくとも部分的に、20℃〜100℃の範囲の温度であり、第2の最終硬化段階は、少なくとも部分的に、200℃〜500℃の範囲の温度である。いくつかの実施形態では、各段階の加熱速度は、5℃/分〜50℃/分の範囲の1つ以上の速度である。
4F.水が、第1及び第2の水性分散液中に、それぞれの水性分散液の総重量を基準として、それぞれ独立して、最大75(いくつかの実施形態では、最大70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、又は更には最大15重量パーセント、いくつかの実施形態では、15〜75、15〜50、又は更には15〜35重量パーセントの範囲)重量パーセント存在する、先行するFの例示的な実施形態のいずれかに記載の方法。
5F.セラミックコアをシェルでコーティングすることが、流動床コーティングを含む、先行するFの例示的な実施形態のいずれかに記載の方法。
6F.流動床コーティングが、セラミックコアを流動化すること、流動コアの床を加熱すること、及び水性分散液を流動床に連続的に供給することを含む、例示的な実施形態5Fに記載の方法。
7F.この供給が5分〜500分の範囲の時間にわたる、例示的な実施形態5Fに記載の方法。
8F.この加熱が50℃〜200℃の範囲の温度である、例示的な実施形態6F又は7Fに記載の方法。
1G.外面を有するセラミックコアと、コア上でコアを取り囲むシェルとを含む複数の顆粒であって、シェルが少なくとも第1の同心組成傾斜層を含み、第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含み)、各顆粒のシェルが、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40(いくつかの実施形態では、45、50、55、60、65、70、75、80体積パーセントより大きい、又は更には85体積パーセントより大きい、いくつかの実施形態では、50超〜85、又は更には60超〜85体積パーセントの範囲)体積パーセントの体積を有し、顆粒が少なくとも0.7の(いくつかの実施形態では、少なくとも0.75、又は更には少なくとも0.8の)最小総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、複数の顆粒。
2G.第1の組成傾斜層内に、顆粒のコアから第1の平均距離において、シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第1の領域についての第1のセラミック粒子の第1の平均濃度、及び顆粒のコアから第2の更なる平均距離において、シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第2の領域についての第1のセラミック粒子の第2の平均濃度が存在し、第1の平均濃度が第2の平均濃度より大きい、例示的な実施形態1Gに記載の複数の顆粒。
3G.第1の組成傾斜層内に、顆粒のコアから第1の平均距離において、シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第1の領域についての第1の平均体積パーセント多孔率、及び顆粒のコアから第2の更なる平均距離において、シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第2の領域についての第2の平均体積パーセント多孔率が存在し、第1の平均体積パーセント多孔率が第2の平均体積パーセント多孔率より大きい、例示的な実施形態1G又は2Gに記載の複数の顆粒。
4G.第2の層を更に含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。いくつかの実施形態では、第2の層は、第2の無機結合剤、及び所望により第2のセラミック粒子を含み、存在する場合、第2のセラミック粒子が第2の無機結合剤と互いに結合しており、第2の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む)。いくつかの実施形態では、所与の顆粒について、コアと第1の層との間に第3の層が配置される(いくつかの実施形態では、第3の層が、第3の無機結合剤、及び所望により第3のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第3のセラミック粒子が第3の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第3の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))。いくつかの実施形態では、所与の顆粒について、第1の層と第2の層との間に第4の層が配置される(いくつかの実施形態では、第4の層が、第4の無機結合剤、及び所望により第4のセラミック粒子を含み、いくつかの実施形態では、存在する場合、第4のセラミック粒子が第4の無機結合剤と互いに結合しており、いくつかの実施形態では、第4の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含む(いくつかの実施形態では、アルカリケイ酸塩自体を更に含む))。
5G.所与の顆粒について、第1の層が、連続的又は不連続的の一方である、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2の層を更に含む実施形態については、第2の層は(独立して)連続的又は不連続的の一方である。
6G.第1の層が、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、250、500、又は更には少なくとも1000マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜1000、100〜500、又は更には150〜250マイクロメートルの範囲)マイクロメートルの平均厚さを有する、例示的な実施形態1Gに記載の複数の顆粒。第2の層を有する実施形態について、第2の層は、第1の層の平均厚さ未満の平均厚さを有する。第2の層を有する実施形態について、いくつかの実施形態では、第2の平均厚さは、少なくとも0.1(いくつかの実施形態では、少なくとも0.5、1、2、5、10、25、50、75、又は更には少なくとも100マイクロメートル、いくつかの実施形態では、0.1〜100、0.5〜100、0.5〜50、1〜100、1〜50、5〜75、5〜50、又は更には10〜30マイクロメートルの範囲)マイクロメートルである。
7G.セラミックコアが固体セラミックコアを含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
8G.コアが、少なくとも200マイクロメートル(いくつかの実施形態では、少なくとも250マイクロメートル、300マイクロメートル、400マイクロメートル、500マイクロメートル、750マイクロメートル、1mm、1.5mm、又は更には2mm、いくつかの実施形態では、200マイクロメートル〜2mm、300マイクロメートル〜1.5mm、400マイクロメートル〜1mm、500マイクロメートル〜1mm、300マイクロメートル〜1mm、300マイクロメートル〜2mm、又は更には1mm〜2mmの範囲)の直径を有する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
9G.コアが、結晶性、ガラス、又はガラスセラミックのうちの少なくとも1つである、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
10G.コアが、ケイ酸塩(例えば、ケイ酸塩岩)(例えば、アルミノケイ酸塩(アルミノケイ酸塩岩を含む)、及びアルカリアルミノケイ酸塩(アルカリアルミノケイ酸塩岩を含む))、アルミン酸塩(アルミン酸塩岩を含む)(例えば、ボーキサイト)、又はシリカのうちの少なくとも1つを含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
11G.シェルが、少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも75、100、150、200、250、300、350、400、500、又は更には750マイクロメートル、いくつかの実施形態では、50〜750、100〜500、又は更には200〜500マイクロメートルの範囲)マイクロメートルの平均厚さを有する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
12G.各顆粒のシェルが集合的に、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、少なくとも80(いくつかの実施形態では、少なくとも85、90、又は更には少なくとも95重量パーセント、いくつかの実施形態では、80〜95重量パーセントの範囲)重量パーセントのセラミック粒子、アルカリケイ酸塩、及びアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を集合的に含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
13G.第1のセラミック粒子は、それぞれ最長寸法を有し、顆粒はそれぞれ最長寸法を有し、所与の顆粒について、各第1のセラミック粒子の最長寸法が、この所与の顆粒の直径の10%以下(いくつかの実施形態では、20%以下)である、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2のセラミック粒子を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2のセラミック粒子は、それぞれ最長寸法を有し、顆粒はそれぞれ最長寸法を有し、所与の顆粒について、各第2のセラミック粒子の最長寸法が、この所与の顆粒の最長寸法の10%以下(いくつかの実施形態では、20%以下)である。
14G.各顆粒の第1のセラミック粒子が、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下のTiOを含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2のセラミック粒子を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、各顆粒の第2のセラミック粒子は、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下のTiOを含む。
15G.各顆粒の第1のセラミック粒子が、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下の純粋Alを含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2のセラミック粒子を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、各顆粒の第2のセラミック粒子は、顆粒の総重量を基準として、10(いくつかの実施形態では、5、4、3、2、1重量パーセント以下、又は更にはゼロ)重量パーセント以下の純粋Alを含む。
16G.顆粒が、水に浸漬する前は少なくとも70(いくつかの実施形態では、少なくとも75、80、85、90、95、96、97、98、又は更には少なくとも99)、20℃±2℃の水に2ヶ月間浸漬した後は少なくとも50(いくつかの実施形態では、少なくとも55、60、65、70、75、80、85、又は更には少なくとも90)のタンブル靱性値を有する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
17G.第1の無機結合剤が、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、各顆粒のシェルの少なくとも5(いくつかの実施形態では、少なくとも10、15、20、25、30、35、40、若しくは45、又は更には最大50重量パーセント、いくつかの実施形態では、5〜50、10〜50、又は更には25〜50重量パーセントの範囲)重量パーセントとして存在する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2の無機結合剤を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2の無機結合剤は、それぞれの顆粒のシェルの総重量を基準として、各顆粒のシェルの少なくとも5(いくつかの実施形態では、少なくとも10、15、20、25、30、35、40、若しくは45、又は更には最大50重量パーセント、いくつかの実施形態では、5〜50、10〜50、又は更には25〜50重量パーセントの範囲)重量パーセントとして存在する。
18G.顆粒が、200マイクロメートル〜5ミリメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200マイクロメートル〜2ミリメートル、300マイクロメートル〜1ミリメートル、400マイクロメートル〜1ミリメートル、500マイクロメートル〜2ミリメートル、又は更には1ミリメートル〜5ミリメートルの範囲)のサイズを有する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
19G.第1のセラミック粒子が、200ナノメートル〜200マイクロメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200ナノメートル〜100マイクロメートル、250ナノメートル〜50マイクロメートル、500ナノメートル〜20マイクロメートル、1マイクロメートル〜10マイクロメートル、又は更には2マイクロメートル〜20マイクロメートルの範囲)の平均サイズを有する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2のセラミック粒子を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2のセラミック粒子は、200ナノメートル〜200マイクロメートルの範囲(いくつかの実施形態では、200ナノメートル〜100マイクロメートル、250ナノメートル〜50マイクロメートル、500ナノメートル〜20マイクロメートル、1マイクロメートル〜10マイクロメートル、又は更には2マイクロメートル〜20マイクロメートルの範囲)の平均サイズを有する。
20G.第1のセラミック粒子がサイズの二峰性分布を有する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2のセラミック粒子を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2のセラミック粒子である。
21G.第1の無機結合剤が非晶質である、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2の無機結合剤を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2の無機結合剤は非晶質である。
22G.第1の無機結合剤が部分的に結晶化している、例示的な実施形態1G〜20Gのいずれかに記載の複数の顆粒。第2の無機結合剤を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2の無機結合剤は部分的に結晶化している。
23G.第1又は第2のアルカリケイ酸塩が、ケイ酸セシウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム、又はケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも1つである、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2の無機結合剤を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2の無機結合剤は、ケイ酸セシウム、ケイ酸リチウム、ケイ酸カリウム、又はケイ酸ナトリウムのうちの少なくとも1つである。
24G.第1の硬化剤のうちの少なくとも1つが非晶質である、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2の硬化剤を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2の硬化剤は非晶質である。
25G.第1又は第2の硬化剤が、リン酸アルミニウム、アルミノケイ酸塩、氷晶石、カルシウム塩(例えば、CaCl)、又はケイ酸カルシウムのうちの少なくとも1つである、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2の硬化剤を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2の硬化剤は、リン酸アルミニウム、アルミノケイ酸塩、氷晶石、カルシウム塩(例えば、CaCl)、又はケイ酸カルシウムのうちの少なくとも1つである。
26G.第1又は第2のセラミック粒子の少なくとも一方が、少なくとも0.7の総太陽光反射率(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する少なくとも1つの成分を含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。このような例示的なセラミック粒子としては、水酸化アルミニウム、金属若しくは半金属酸化物(例えば、シリカ(例えば、方珪石、石英など)、アルミン酸塩(例えば、アルミナ、ムライトなど)、チタン酸塩(例えば、チタニア)、及びジルコニア)、ケイ酸塩ガラス(例えば、ソーダ石灰シリカガラス、ホウケイ酸ガラス)、陶材、方解石、又は大理石が挙げられる。
27G.第1のセラミック粒子が無機物質を含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。第2のセラミック粒子を含む実施形態について、いくつかの実施形態では、第2のセラミック粒子は無機物質を含む。
28G.顆粒が、機能性添加剤(例えば、レオロジー変性剤(例えば界面活性剤)、耐久性変性剤(例えばナノシリカ)、及び融剤)、有機結合剤、又は顔料のうちの少なくとも1つを更に含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
29G.各顆粒がそれぞれ、0.5g/cm〜3g/cmの範囲の密度を有する、いずれかの先行するGの例示的な実施形態の複数の顆粒。
30G.顆粒が以下の形状、すなわち立方体、切頭立方体、角錐、切頭角錐、三角形、四面体、球、半球、又は円錐のうちの少なくとも1つである、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
31G.各顆粒が、厚さによって隔てられた第1の面及び第2の面を有する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
32G.少なくともいくつかの顆粒が、直線又は傾斜壁のうちの少なくとも一方を更に含む、例示的な実施形態30Gに記載の複数の顆粒。
33G.顆粒が15以下(いくつかの実施形態では、10、5、4、3、2、1以下、又は更には0.5以下)の染み値を有する、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
34G.少なくとも1種の接着促進剤を更に含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
35G.接着促進剤がポリシロキサンを含む、例示的な実施形態34Gに記載の複数の顆粒。
36G.少なくとも1種の粉塵抑制剤を更に含む、先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒。
37G.粉塵抑制剤が、第四級アンモニウム部分と非イオン性モノマーとを含むアクリル系ポリマーを含む、例示的な実施形態36Gに記載の複数の顆粒。
1H.先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒を含む、屋根用材料(例えば、シングル)。
2H.少なくとも60(いくつかの実施形態では、少なくとも63、65、又は更には少なくとも70)%の総太陽光反射率(TSR)(実施例に記載される総太陽光反射率試験によって決定される)を有する、例示的な実施形態1Hに記載の屋根用材料。
1I.先行するGの例示的な実施形態のいずれかに記載の複数の顆粒の製造方法であって、
複数のセラミックコアを準備することと、
第1及び第2の第1の層前駆体を準備することであって、第1の前駆体が、第1のアルカリケイ酸塩前駆体、第1の硬化剤及び第1のセラミック粒子とを含み、第2の前駆体が、第2のアルカリケイ酸塩前駆体、第2の硬化剤及び所望により第1又は第2のセラミック粒子とを含む、準備することと、
セラミックコアのそれぞれを第1及び第2の第1の層前駆体でコーティングすることであって、最初に第1の層前駆体を、第2の第1の層前駆体より高い比率で適用する(最初に、例えば、ゼロ量の第2の第1の層前駆体を適用する)ことと、
コーティングした前駆体を硬化させて、複数の顆粒を提供することと
を含む、方法。
2I.セラミックコアが固体セラミックコアを含む、例示的な実施形態1Iに記載の方法。
3I.硬化が、少なくとも部分的に、40℃〜500℃、50℃〜450℃、50℃〜350℃、50℃〜250℃、50℃〜200℃、50℃〜150℃、50℃〜100℃、又は更には50℃〜80℃の範囲の温度で実施される、例示的な実施形態1I又は2Iのどちらかに記載の方法。いくつかの実施形態では、硬化は2段階で実施される。例えば、第1の硬化段階は、少なくとも部分的に、20℃〜100℃の範囲の温度であり、第2の最終硬化段階は、少なくとも部分的に、200℃〜500℃の範囲の温度である。いくつかの実施形態では、各段階の加熱速度は、5℃/分〜50℃/分の範囲の1つ以上の速度である。
4I.水が、第1及び第2の第1の層前駆体中に存在し、それぞれの前駆体の総重量を基準として、それぞれ独立して、最大75(いくつかの実施形態では、最大70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、又は更には最大15重量パーセント、いくつかの実施形態では、15〜75、15〜50、又は更には15〜35重量パーセントの範囲)重量パーセントである、先行するIの例示的な実施形態のいずれかに記載の方法。
5I.セラミックコアをシェルでコーティングすることが、流動床コーティングを含む、先行するIの例示的な実施形態のいずれかに記載の方法。
6I.流動床コーティングが、セラミックコアを流動化すること、流動コアの床を加熱すること、及び水性分散液を流動床に連続的に供給することを含む、例示的な実施形態5Iに記載の方法。
7I.この供給が5分〜500分の範囲の時間にわたる、例示的な実施形態5Iに記載の方法。
8I.この加熱が50℃〜200℃の範囲の温度である、例示的な実施形態6I又は7Iに記載の方法。
本発明の利点及び実施形態を以降の実施例によって更に説明するが、これらの実施例において述べられる特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するものと解釈されるべきではない。全ての部及びパーセント(%)は、特に指示のない限り、重量に基づく。
実施例1〜3(Ex1〜3)並びに例示的な実施例I及びII
実施例1〜3並びに例示的な実施例I及びIIは、以下のように、コア無機物質顆粒に「ベース」コーティング層を付与することによって調製した。グレード#11の未コーティングの天然由来のデイサイト無機物質(3M Company、St.Paul、MNから入手)を、−14メッシュ又は−18メッシュ米国篩(グレードのサイズ分布については表1(下記)参照)を用いて、14又は18グレードにスクリーニングし、流動床コーター(Glatt、Weimar、Germanyから商品名「GLATT GPCG−1」で入手)に懸濁させ、標的温度(25〜30℃)で平衡にしてからコーティングスラリーを適用した。
コーティング用スラリーは、表2(上記)及び表3(下記)にそれぞれ列挙される原材料及び配合量を用いて配合した。
スラリーは一般に、以下のように作製した。まず、構造充填剤(「MICRAL 632」又は「CaCO3#10」)、色素展延剤(「OPTIWHITE」)、及び顔料(「RCL9」)を必要により、組み合わせた。次に、硬化剤(「METAMAX」、「OPTIPOZZ」又は「ASP 172」)を、液体ケイ酸塩(「STAR」又は「KSIL1」)及び追加の水と合わせ、10分間激しく撹拌した。次いで、乾燥粉末部分を液体部分と合わせ、Cowlesブレードを使用した高せん断によって、500rpmで少なくとも15分間混合した。スラリーは、流動床コーターにポンプ注入する間、連続撹拌することによって懸濁を維持した。
コーターでは、スラリー噴霧速度を可能な限り高く保ち、製品床に水分の蓄積はなかった。製品温度を26〜32℃の範囲に保ち、噴霧圧力は20〜35psi(138〜241kPa)であり、流動化空気は400〜600fpm(122〜183メートル/分)であり、噴霧速度は40〜75g/分であった。流動化空気は概ね、流動床の動きを維持しながら、可能な限り低く保った。用いたバッチ式流動床コーターの典型的な設定は、以下に概説するとおりである。
固体の開始時投入、グラム、1000〜1200
空気速度、mpm×100、0.183〜0.305
プロセス温度設定値、℃、60〜80
プロセス温度読み取り値、℃、60〜80
製品温度、℃、25〜30
フィルタにわたるD/P、範囲、50〜100
材料床にわたるD/P、範囲、50〜150
排気中のR/H、範囲%、30〜40
噴霧空気圧、kPa、103〜138
ポンプ流速、時間、g/分、30〜50
フィルタ振盪オン、y/n、y
1〜2キログラムのコア顆粒のバッチについて、コーティングプロセスは、最終的な厚さのベースコートを形成するのに約1〜2時間かかった。最終的な厚さ(すなわち、「最適な光学厚さ」)は、総太陽光反射率(TSR)対コーティングの量(マイクロメートル単位の厚さ、又はコーティングされた顆粒の推定重量画分として表されるコーティングの量)をプロットすることによって決定した。TSR対適用されたコーティングの量のグラフが横這い状態に達すると、コア顆粒とコーティングスラリー組成物とのその組み合わせについて、コーティング厚さを更に増加させることは得策ではない。図1A及び1Bはそれぞれ、実施例2について、TSRvs.コーティング厚さ、及びTSRvs.コーティング画分を示す。
実施例1〜3並びに例示的な実施例I及びIIの第1のコーティング層の最終的な厚さは、200〜400マイクロメートルの範囲であり、顆粒構成体全体の約50〜85重量%に相当した。図2A〜Cは、コーティングプロセスの様々な段階における、実施例2の明白色コアシェル顆粒(0.2〜0.3コーティング画分に対応するベースコーティング厚さ)の光学画像を示す。
実施例1〜3に関して、第2の層は、ベースコーティング層の上に付与される最終的な薄いコーティング(約10〜20マイクロメートル)として、開放多孔性及び粉塵を排除することによって、顆粒の総表面積が減少するように設計した。シールコートは、最終コーティングとして、以下の運転のパラメータを有する流動床コーターで付与した。製品温度は30〜35℃の範囲に保ち、噴霧圧力は25psi(172kPa)であり、流動化空気は12〜13fpm(約3.8メートル/分)であり、噴霧速度は6〜7g/分であった。
例示的な実施例Iは、第2のコーティング層が付与されていない実施例1の顆粒を表す。例示的な実施例IIは、第2のコーティング層が付与されていない実施例2及び3の顆粒を表す。
コーティングプロセスが完了したら、顆粒をコーターから取り出してバッチオーブンに載置し、実施例1及び例示的な実施例Iについては、9.5℃/分の加熱速度で425℃まで顆粒を加熱し、その温度で4時間硬化させた。実施例2及び3並びに例示的な実施例IIについては、顆粒を2℃/分の加熱速度で450℃まで加熱し、その後、その温度で3時間硬化させた。
図2D及び2Eはそれぞれ、例示的な実施例II及び実施例2の光学画像を示し、実施例2で第2のコーティング層を追加することの影響を示している。
カップ輝度及び粉塵について、それぞれ、「反射性(総太陽光反射性(TSR))を決定するための方法」、及び「顆粒の粉塵を決定するための方法」を用いて、加熱した顆粒を試験した。
加熱工程後、コーティング及び硬化をした顆粒を、接着促進溶液によって後処理した。1000グラムの顆粒を、36.9グラムの接着促進溶液と、1ガロン(3.79L)缶において、ペイントシェイカーで5分間混合することによって、接着促進溶液(上記表3による配合を用いて調製した)を顆粒の表面に適用した。処理した顆粒を、「撥水性試験」を用いて試験した。
例示的な実施例III及びIV
例示的な実施例III及びIVは、それぞれ、第1及び第2の層として、コアに用いることができる配合の例である。これらの実施例は、表3(上記)の配合による成分を混合した後、オーブンで80℃のパンにおいて乾燥させ、続いて、425〜2000マイクロメートルの顆粒サイズに破砕及びスクリーニングすることによって調製した。スクリーニングした顆粒の画分をバッチオーブンに載置し、2℃/分の加熱速度で450℃まで加熱し、その後、その温度で3時間硬化させた。これらのサンプルを用いて、材料の多孔率を試験した。全試験の結果を、上記表3にまとめる。
本発明の範囲及び趣旨から外れることのない、本開示の予測可能な修正形態及び変更形態は、当業者にとって自明であろう。本発明は、例示目的のために本出願に記載されている実施形態に限定されるものではない。

Claims (15)

  1. 外面を有するセラミックコアと、前記コア上で前記コアを取り囲むシェルとを含む複数の顆粒であって、前記シェルが少なくとも第1及び第2の同心層を含み、前記第1の層が前記第2の層より前記コアに近く、前記第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、前記第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み、前記第2の層が、第2の無機結合剤、及び所望により第2のセラミック粒子を含み、存在する場合、前記第2のセラミック粒子が前記第2の無機結合剤と互いに結合しており、前記第2の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み、所与の顆粒について、前記第1のセラミック粒子は、前記第1の層の総重量に対して第1の重量パーセントで存在し、前記第2のセラミック粒子は、前記第2の層の総重量に対して、第2の重量パーセントで同じ顆粒の前記第2の層に存在し、所与の顆粒について、前記第1の重量パーセントが前記第2の重量パーセントより大きく、各顆粒の前記シェルが集合的に、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40体積パーセントの体積を有し、前記顆粒が少なくとも0.7の最小総太陽光反射率を有する、複数の顆粒。
  2. 所与の顆粒について、前記第1の重量パーセントが、前記第1の層に対して50〜80重量パーセントの範囲であり、同じ顆粒について、前記第2の重量パーセントが、前記第2の層に対して0〜50重量パーセントの範囲である、請求項1に記載の複数の顆粒。
  3. 所与の顆粒について、前記第1の層は第1の体積パーセント多孔率を有し、同じ顆粒の前記第2の層は第2の体積パーセント多孔率を有し、前記第1の層の前記第1の体積パーセント多孔率が、対応する前記第2の層の前記第2の体積パーセント多孔率より大きい、請求項1又は2に記載の複数の顆粒。
  4. 所与の顆粒について、前記第1及び第2の層は、それぞれ第1及び第2の平均厚さを有し、同じ顆粒について、前記第1の平均厚さが前記第2の平均厚さより大きい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の複数の顆粒。
  5. 前記第1の平均厚さが少なくとも75マイクロメートルであり、前記第2の平均厚さが1〜50マイクロメートルの範囲である、請求項4に記載の複数の顆粒。
  6. 前記顆粒が、水に浸漬する前は少なくとも70、20℃±2℃の水に2ヶ月間浸漬した後は少なくとも50のタンブル靱性値を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の複数の顆粒。
  7. 前記第1又は第2のセラミック粒子のうちの少なくとも一方が無機物質を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の複数の顆粒。
  8. 前記顆粒が15以下の染み値を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の複数の顆粒。
  9. 少なくとも1種の接着促進剤を更に含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の複数の顆粒。
  10. 少なくとも60%の総太陽光反射率を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の複数の顆粒を含む屋根用材料。
  11. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の複数の顆粒の製造方法であって、
    複数のセラミックコアを準備することと、
    前記セラミックコアのそれぞれを第1の層前駆体でコーティングすることであって、前記第1の層前駆体が、前記第1のセラミック粒子、前記第1のアルカリケイ酸塩前駆体及び前記第1の硬化剤前駆体を含む、第1の水性分散液を含むことと、
    前記セラミックコアのそれぞれを第2の層前駆体でコーティングすることであって、前記第2の層前駆体が、前記第2のセラミック粒子、前記第2のアルカリケイ酸塩前駆体及び前記第2の硬化剤前駆体を含む、第2の水性分散液を含むことと、
    前記コーティングした水性分散液を硬化させて、前記複数の顆粒を提供することと
    を含み、前記硬化が、少なくとも部分的に、40℃〜500℃の範囲の温度で実施される、製造方法。
  12. 前記セラミックコアを前記シェルでコーティングすることが、流動床コーティングを含む、請求項11に記載の方法。
  13. 外面を有するセラミックコアと、前記コア上で前記コアを取り囲むシェルとを含む複数の顆粒であって、前記シェルが少なくとも第1及び第2の同心層を含み、前記第1の層が前記第2の層より前記コアに近く、前記第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、前記第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み、前記第2の層が、第2の無機結合剤、及び所望により第2のセラミック粒子を含み、存在する場合、前記第2のセラミック粒子が前記第2の無機結合剤と互いに結合しており、前記第2の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み、所与の顆粒について、前記第1の層は第1の体積パーセント多孔率を有し、同じ顆粒の前記第2の層は第2の体積パーセント多孔率を有し、前記第1の層の前記第1の体積パーセント多孔率が、対応する前記第2の層の前記第2の体積パーセント多孔率より大きく、各顆粒の前記シェルが集合的に、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40体積パーセントの体積を有し、前記顆粒が少なくとも0.7の最小総太陽光反射率を有する、複数の顆粒。
  14. 所与の顆粒について、前記第1の体積パーセント多孔率が、前記第1の層に対して25〜50体積パーセントの範囲であり、同じ顆粒について、前記第2の体積パーセント多孔率が、前記第2の層に対して0〜20体積パーセントの範囲である、請求項13に記載の複数の顆粒。
  15. 外面を有するセラミックコアと、前記コア上で前記コアを取り囲むシェルとを含む複数の顆粒であって、前記シェルが少なくとも第1の同心組成傾斜層を含み、前記第1の層が、第1の無機結合剤と互いに結合している第1のセラミック粒子を含み、前記第1の無機結合剤が、少なくともアルカリケイ酸塩と硬化剤との反応生成物を含み、各顆粒の前記シェルが、それぞれの顆粒の総体積を基準として、少なくとも40体積パーセントの体積を有し、前記顆粒が少なくとも0.7の最小総太陽光反射率を有し、前記第1の組成傾斜層内に、顆粒の前記コアから第1の平均距離において、前記シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第1の領域についての前記第1のセラミック粒子の第1の平均濃度、及び顆粒の前記コアから第2の更なる平均距離において、前記シェルの少なくとも5体積パーセントを含む第2の領域についての前記第1のセラミック粒子の第2の平均濃度が存在し、前記第1の平均濃度が前記第2の平均濃度より大きい、複数の顆粒。
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