JP2020524074A - 顆粒 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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TiO2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Al2O3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、CaCl2)、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/cm3〜3g/cm3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TiO2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Al2O3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、CaCl2)、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/cm3〜3g/cm3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TiO2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TiO2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Al2O3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Al2O3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、CaCl2)、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、CaCl2)、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/cm3〜3g/cm3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。
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。
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
例示的な実施例III及びIV
Claims (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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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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