JP2022172452A - 屋根コーティング用粒状物 - Google Patents
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Abstract
【課題】ビチューメンへの接着を向上する、屋根コーティング用粒状物を提供する。【解決手段】屋根コーティング用の粒状物、ここで前記粒状物は、コーティングを有する粒子を含み、前記コーティングはバインダー中の無機粉体の少なくとも１つの層を含み、前記無機粉体はｄ５０粒径が０．５～２５μｍであり、そして、疎水化及び／又は疎油化剤が前記コーティング上に存在している。【選択図】なし
Description
本発明は屋根コーティング用粒状物に関する。
ビチューメン系の屋根システムは多くの国、特に米国及びカナダ、において屋根コーティングとして一般的である。ほとんどの場合、粒状物が振りかけられたビチューメンシートが、例えばその使用寿命を伸ばし、ビチューメンシートを視覚的に改善し、及び／又はビチューメンシートを足元を確かなものとするために、用いられる。
多くの地域では、このように設計された屋根表面は強烈な太陽照射に曝され、このことは一つにはビチューメンシートへのダメージにつながり得、そのため屋根コーティングの洩れにつながり得、また、その下の部屋の強い加熱につながる。このため、後者については高いエネルギー支出を用いて冷却せねばならない。屋根システムの加熱を減少させるために、放射の主要部分を反射し、それにより加熱を顕著に減少させるビチューメンシートが用いられる。
ＥＰ２４８３４９４Ｂ１（Sexauer et al.）は、疎水性コーティングされた焼成カオリンが粒状物として働く構造を記載している。
同じ目的で、ＥＰ３１６４５５４Ｂ１（Hoffmann et al.）は、任意に疎水性コーティングされたセラミック粒子を記載している。
ＵＳ２０１７／０１５８８６５Ａ１は、非反射性粒子基材、無機バインダー、顔料、及び疎水性コーティングを含む太陽光反射粒子を記載している。顔料は太陽光反射を達成するのに働く。ビチューメン中におけるその固定化（anchoring）への影響については記載されていない。
ＷＯ２０１８／２３４９４２Ａ１は、例えば屋根コーティングとして用いうる粒状物を記載している。ここでは、太陽光反射を達成し、表面積を減少させるために、１つ又は複数の層で非反射性コアが囲まれる。
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ＷＯ２０１８／２３４９４２Ａ１は、例えば屋根コーティングとして用いうる粒状物を記載している。ここでは、太陽光反射を達成し、表面積を減少させるために、１つ又は複数の層で非反射性コアが囲まれる。
いくつかの場合、疎水化材料で粒子をコーティングすることが一般的であるが、これはビチューメン表面への接触を悪化させる。なぜなら、コーティングに用いられる物質の表面エネルギーはビチューメンの表面エネルギーに近いからである。これによりビチューメン中の粒子の固定が損なわれ、その結果、機械的なストレスを受けたときに粒子がビチューメンから脱落するであろうというおそれが存在する。そして、このようにコーティングされた表面の全体としての反射は減少する。
上記先行技術の欠点のうち少なくとも一部を解消する、特にビチューメンへの接着を向上する、屋根コーティング用粒状物を提供することが本発明の課題であった。
前記課題は屋根コーティング用の粒状物によって達成され、ここで前記粒状物はコーティングを有する粒子を含み、前記コーティングはバインダー中の無機粉体の少なくとも１つの層を含む。
本発明によれば、屋根コーティングに適した粒状物が作製される。この粒状物は粒子を含む。これらの粒子はコーティングを有する。このコーティングは、無機粉体、及び該無機粉体を前記粒子に結合させるバインダーを含む。
前記粒子のビチューメンへの固定を向上させるために用いられる前記コーティングは、同時に太陽反射を増加させてもよい。
好適な粒子としては、特に、焼成カオリン、粘土鉱物と、長石と、石英との焼成混合物、及び粘土鉱物と、シリケートと、酸化物との焼成混合物、が挙げられる。上記のものの混合物を用いてもよい。
好適な粒子としては、特に、焼成カオリン、粘土鉱物と、長石と、石英との焼成混合物、及び粘土鉱物と、シリケートと、酸化物との焼成混合物、が挙げられる。上記のものの混合物を用いてもよい。
コーティングの前から高い太陽光反射率を示す粒子が好ましい。実施例に記載するように、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃ１５４９に従って測定した場合、８０％以上の値が好ましい。
前記粒子のための好適な粒径は、０．１～３ｍｍ（ｄ５０粒径）である。「ｄ５０粒径」とは、粒子群の５０体積％が当該値よりも小さい粒径を有し、５０体積％が当該値よりも大きい粒径を有する値を意味する。このような粒径分布は、例えば、ＤＩＮ６６１６５－２：２０１６－０８に従った篩分析により決定することができる。
コーティングを形成する無機粉体は、好ましくは、焼成鉱物粉体、金属酸化物、金属水酸化物、硫酸塩、シリケート水和物、ガラス、カーボネート、又は上記のものの混合物、からなっていてもよい。
例えば、アルミナ、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、又は酸化ジルコニウムを金属酸化物として用いることができる。
例えば、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムが金属水酸化物として好適である。
好適な硫酸塩としては、硫酸バリウム及び硫酸カルシウムが挙げられる。
例えば、アルミナ、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、又は酸化ジルコニウムを金属酸化物として用いることができる。
例えば、水酸化アルミニウム及び水酸化マグネシウムが金属水酸化物として好適である。
好適な硫酸塩としては、硫酸バリウム及び硫酸カルシウムが挙げられる。
前記無機粉体は、好ましくはｄ５０粒径が０．５～２５μｍの範囲内である。
前記無機粉体は、粒状物の重量に対して１～１０重量％の量で存在することが好ましい。
好ましくは、前記バインダーも無機である。好適なバインダーとしては、特に、シリカ質バインダーが挙げられ、とりわけ、ナトリウム水ガラス、カリウム水ガラス、及びこれらの混合物が挙げられる。
前記バインダーは、好ましくは、粒状物の重量に対して０．３～５重量％の量で存在する。
前記無機粉体は、粒状物の重量に対して１～１０重量％の量で存在することが好ましい。
好ましくは、前記バインダーも無機である。好適なバインダーとしては、特に、シリカ質バインダーが挙げられ、とりわけ、ナトリウム水ガラス、カリウム水ガラス、及びこれらの混合物が挙げられる。
前記バインダーは、好ましくは、粒状物の重量に対して０．３～５重量％の量で存在する。
いくつかの実施形態では、無機粉体とバインダーとのコーティングは繰り返し付与されることが好ましい。このような場合、全ての層が同じ構造を有していてもよく、あるいは異なる組成を有していてもよい。
いくつかの実施形態では、コーティングは、外側に、疎水化又は疎油化剤（hydrophobizing or oleophobizing agent）を含んでいてもよい。ここで、後者はコーティング上に付与される。疎水化又は疎油化のために好適な剤としては、シリカ質化合物、含フッ素化合物、又はシリカ質含フッ素化合物、並びにこれらの混合物、が挙げられる。
前記疎水化又は疎油化剤は、好ましくは、粒状物の重量に対して０．０５～２．０重量％の量で存在する。
本発明は、本発明に係る粒状物がその中に埋め込まれたビチューメン層を含む屋根コーティングにも関する。典型的には、前記粒状物は、０．５～５ｋｇ／ｍ２の屋根コーティング、の量で存在する。
本発明は、本発明に係る粒状物がその中に埋め込まれたビチューメン層を含む屋根コーティングにも関する。典型的には、前記粒状物は、０．５～５ｋｇ／ｍ２の屋根コーティング、の量で存在する。
本発明は、
ａ）粒子を準備するステップ、
ｂ）前記粒子を、無機粉体を含むコーティング剤と混合するステップ、
ｃ）コーティングを乾燥させるステップ、
を含む、本発明に係る粒状物を製造するプロセスにも関する。
ａ）粒子を準備するステップ、
ｂ）前記粒子を、無機粉体を含むコーティング剤と混合するステップ、
ｃ）コーティングを乾燥させるステップ、
を含む、本発明に係る粒状物を製造するプロセスにも関する。
さらに、本発明によれば、ステップｂ）及びステップｃ）を１回又は何回か（several times）繰り返すことも合理的であり得る。ステップｂ）及びステップｃ）を繰り返すかどうかという点には関わらず、疎水化又は疎油化剤を後で付与してもよい。
本発明は、さらに、粒状物のビチューメン層への接着を改善するための、バインダー中の無機粉体の層の使用にも関する。
特に、取り込み（incorporation）法及びスプレーコーティング法が、コーティングを粒子に付与するのに好適である。この目的で、プロシェアミキサー、シャフトミキサー、ミキシングドラム、又はその他の好適な機器を用いることができる。通常、前記バインダーは水で希釈される。前記粉体は好ましくは高い太陽光反射率を示す。
特に、取り込み（incorporation）法及びスプレーコーティング法が、コーティングを粒子に付与するのに好適である。この目的で、プロシェアミキサー、シャフトミキサー、ミキシングドラム、又はその他の好適な機器を用いることができる。通常、前記バインダーは水で希釈される。前記粉体は好ましくは高い太陽光反射率を示す。
本発明を、以下の実施例によりさらに例示説明する。
＜実施例＞
以下の実施例では、粒状物を本発明に係るコーティングで処理するが、該粒状物の組成は特許ＥＰ３１６４５５４Ｂ１に記載されている。それら粒状物は、重量％で６４：２８：８のカオリン、長石、及び石英の形態の結晶シリカという意図的に構成した組成からなる。
以下の実施例では、粒状物を本発明に係るコーティングで処理するが、該粒状物の組成は特許ＥＰ３１６４５５４Ｂ１に記載されている。それら粒状物は、重量％で６４：２８：８のカオリン、長石、及び石英の形態の結晶シリカという意図的に構成した組成からなる。
＜実施例１＞
（ZellchemingプロトコールＶ２７．３／９０に記載の方法を適用して、Sedigraph 5120を用いて測定した）平均粒径ｄ５０が７μｍの焼成カオリン３０重量％を含む分散物をアンカー層として用いた。用いた製品は、AS 45/10.000の呼称でAmberger Kaolinwerke Eduard Kick GmbH & Co. KG, Hirschau(ドイツ)により販売されている。１：５で水希釈されたナトリウム水ガラス（３７Ｂｈ＝ボーメ度）が無機バインダーとして働いた。各コーティングランについて、焼成カオリンを１．８重量％（粒状物に対する焼成カオリンの乾燥体）、つまり前記分散物を粒状物に対して６重量％、付与した。
（ZellchemingプロトコールＶ２７．３／９０に記載の方法を適用して、Sedigraph 5120を用いて測定した）平均粒径ｄ５０が７μｍの焼成カオリン３０重量％を含む分散物をアンカー層として用いた。用いた製品は、AS 45/10.000の呼称でAmberger Kaolinwerke Eduard Kick GmbH & Co. KG, Hirschau(ドイツ)により販売されている。１：５で水希釈されたナトリウム水ガラス（３７Ｂｈ＝ボーメ度）が無機バインダーとして働いた。各コーティングランについて、焼成カオリンを１．８重量％（粒状物に対する焼成カオリンの乾燥体）、つまり前記分散物を粒状物に対して６重量％、付与した。
分散物の組成
AS 45/10.000を３０重量％
Ｎａ水ガラス（３７Ｂｈ）を１１．７重量％
水を５８．３重量％
AS 45/10.000を３０重量％
Ｎａ水ガラス（３７Ｂｈ）を１１．７重量％
水を５８．３重量％
３回のコーティングを行い、コーティングとコーティングの間で乾燥を行った。
反射率は、ＡＳＴＭ規格Ｃ１５４９「standard test method for determination of solar reflection near ambient temperature using a portable solar reflectometer」に従って決定した。好適な測定機器は、Solar Spectrum Reflectometer Model SSRの呼称で、テキサス州７５２２９、ダラス、ビルゴレーン２８３５のDevices and Services社から入手可能である。
＜実施例２＞
（Sedigraph 5120を用いて測定した）平均粒径ｄ５０が４μｍのアルミナ３０重量％を含む分散物をアンカー層として用いた。アルミナは、Nabalox TC 115の呼称でNabaltec GmbH, Schwandorf(ドイツ)から入手可能である。１：５で水希釈されたナトリウム水ガラス（３７Ｂｈ）が無機バインダーとして働いた。この実施例では３回のコーティングを行い、コーティングとコーティングの間で乾燥を行った。それぞれの場合において、粒状物に対して１．８重量％のアルミナを用いた。
（Sedigraph 5120を用いて測定した）平均粒径ｄ５０が４μｍのアルミナ３０重量％を含む分散物をアンカー層として用いた。アルミナは、Nabalox TC 115の呼称でNabaltec GmbH, Schwandorf(ドイツ)から入手可能である。１：５で水希釈されたナトリウム水ガラス（３７Ｂｈ）が無機バインダーとして働いた。この実施例では３回のコーティングを行い、コーティングとコーティングの間で乾燥を行った。それぞれの場合において、粒状物に対して１．８重量％のアルミナを用いた。
溶液の組成
Nabalox TC 115を３０重量％
Ｎａ水ガラス（３７Ｂｈ）を１１．７重量％
水を５８．３重量％
Nabalox TC 115を３０重量％
Ｎａ水ガラス（３７Ｂｈ）を１１．７重量％
水を５８．３重量％
＜実施例３＞
（Sedigraph 5120を用いて測定した）平均粒径ｄ５０が０．９μｍの焼成カオリン２０重量％を含む分散物をアンカー層として用いた。この焼成カオリンは、Ansilex 93の呼称で、ヘルシンキのBASF OYから入手可能である。１：５で水希釈されたナトリウム水ガラス（３７Ｂｈ）が無機バインダーとして働いた。この実施例では３回のコーティングを行い、コーティングとコーティングの間で乾燥を行った。各コーティングランについて、粒状物に対して１．２％のAnsilex 93を用いた。
（Sedigraph 5120を用いて測定した）平均粒径ｄ５０が０．９μｍの焼成カオリン２０重量％を含む分散物をアンカー層として用いた。この焼成カオリンは、Ansilex 93の呼称で、ヘルシンキのBASF OYから入手可能である。１：５で水希釈されたナトリウム水ガラス（３７Ｂｈ）が無機バインダーとして働いた。この実施例では３回のコーティングを行い、コーティングとコーティングの間で乾燥を行った。各コーティングランについて、粒状物に対して１．２％のAnsilex 93を用いた。
溶液の組成
Ansilex 93を２０重量％
Ｎａ水ガラス（３７Ｂｈ）を１３．３重量％
水を６６．７重量％
Ansilex 93を２０重量％
Ｎａ水ガラス（３７Ｂｈ）を１３．３重量％
水を６６．７重量％
これらの結果は、コーティングが反射をまた向上することができることを示している。
このように、課題の第１の部分は達成される。コーティングにより反射は損なわずに改善される。
このように、課題の第１の部分は達成される。コーティングにより反射は損なわずに改善される。
分析
実施例１及び実施例２について、コーティングによる表面トポグラフィーの変化を示す走査電子顕微鏡写真が撮られた。これらから、コーティングが構造における変化をもたらすことが明瞭に見て取れる；比較的平滑な亀裂の入った表面は、コーティング中の粒子が堆積することに起因して顕著に粗くなった。図１Ａ～１Ｃを見よ。
実施例１及び実施例２について、コーティングによる表面トポグラフィーの変化を示す走査電子顕微鏡写真が撮られた。これらから、コーティングが構造における変化をもたらすことが明瞭に見て取れる；比較的平滑な亀裂の入った表面は、コーティング中の粒子が堆積することに起因して顕著に粗くなった。図１Ａ～１Ｃを見よ。
実施例４
実施例１～３で得られた系は、次に、疎水化及び疎油化の効果を有するさらなる層を（ｎ＋１）番目の層として受容した。後者は等割合のシラン（ドイツのWacker, Burghausenから入手可能なSilres BS 1001）及び含フッ素化合物（ユニダインＴＧ８１１１、ダイキン）の水希釈液（水で１：５に希釈）からなる。各コーティングランについて、粒状物１ｇあたり５０ｍｇの分散物を付与した。
実施例１～３で得られた系は、次に、疎水化及び疎油化の効果を有するさらなる層を（ｎ＋１）番目の層として受容した。後者は等割合のシラン（ドイツのWacker, Burghausenから入手可能なSilres BS 1001）及び含フッ素化合物（ユニダインＴＧ８１１１、ダイキン）の水希釈液（水で１：５に希釈）からなる。各コーティングランについて、粒状物１ｇあたり５０ｍｇの分散物を付与した。
実施例５
固定を検証するため、以上のとおりコーティングされた実施例４の製品をビチューメンマトリクス中に埋め込んだ。この目的で、後者は短時間、２００℃で加熱した。埋め込まれた粒状物は２４時間の硬化時間にわたり８０℃での保管のままであった。室温に冷却した後、粒状物をピンセットを用いてマトリクスから引きはがした。亀裂が（望ましい）ビチューメン層内の凝集欠陥であるのか、より弱い接着を示す接着欠陥であるのかを評価した。凝集欠陥では、粒子がビチューメン層から脱落する前にビチューメン層が割れる。このような亀裂は、相境界に影響されない、ビチューメンの領域における亀裂過程（a course of fracture）を表す。このような亀裂は、高品質な接着性結合（adhesive bonding）の非常に良いしるしである。図２を見よ。
固定を検証するため、以上のとおりコーティングされた実施例４の製品をビチューメンマトリクス中に埋め込んだ。この目的で、後者は短時間、２００℃で加熱した。埋め込まれた粒状物は２４時間の硬化時間にわたり８０℃での保管のままであった。室温に冷却した後、粒状物をピンセットを用いてマトリクスから引きはがした。亀裂が（望ましい）ビチューメン層内の凝集欠陥であるのか、より弱い接着を示す接着欠陥であるのかを評価した。凝集欠陥では、粒子がビチューメン層から脱落する前にビチューメン層が割れる。このような亀裂は、相境界に影響されない、ビチューメンの領域における亀裂過程（a course of fracture）を表す。このような亀裂は、高品質な接着性結合（adhesive bonding）の非常に良いしるしである。図２を見よ。
接着欠陥においては、ビチューメン層は本質的に無傷なままである。接着欠陥は、粒子とビチューメンとの間の相境界に沿って走る亀裂である。このタイプの欠陥では、ビチューメン層からの粒子の完全な分離が起こる。欠陥のこの理想化された形態は、実際には、現実的に決して起こらないものであるため、ビチューメンの非常に薄い接着層が存在する場合も、（厳密に言えば「ほぼ１００％の接着欠陥」とこの場合称さなければならないであろうが）、「接着欠陥」と称される。図３を見よ。
以降では、ビチューメン層から除去したときに壊れる粒子（被接着物における凝集欠陥）を「十分によく固定されている」とみなす。凝集欠陥と共に、このグループは望まれる良好な固定のための数値を形成する。
疎水化及び疎油化コーティングを受容しただけの粒状物は参考として働く。
得られたデータは、コーティングによって固定が顕著に改善したことを示している。
Claims (14)
- 屋根コーティング用の粒状物、ここで前記粒状物は、コーティングを有する粒子を含み、前記コーティングはバインダー中の無機粉体の少なくとも１つの層を含み、前記無機粉体はｄ５０粒径が０．５～２５μｍであり、そして、疎水化及び／又は疎油化剤が前記コーティング上に存在している。
- 前記粒子は、焼成カオリン、粘土鉱物と、長石と、石英との焼成混合物、及び粘土鉱物と、シリケートと、酸化物との焼成混合物、並びにこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 前記粒子はｄ５０粒径が０．１～３ｍｍである、請求項１又は請求項２に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 前記無機粉体が、焼成鉱物粉体、金属酸化物、金属水酸化物、硫酸塩、シリケート水和物、ガラス、カーボネート、雲母、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１～３のうちいずれか１項に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 前記無機粉体はｄ５０粒径が０．５～１０μｍである、請求項１～４のうちいずれか１項に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 前記バインダーが無機バインダーである、請求項１～５のうちいずれか１項に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 前記バインダーがシリカ質バインダーである、請求項１～６のうちいずれか１項に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 前記コーティングが繰り返し付与される、請求項１～７のうちいずれか１項に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 無機粉体の量が、前記粒状物の重量に対して１～１０重量％である、請求項１～８のうちいずれか１項に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 前記疎水化又は疎油化剤は、シリカ質化合物、含フッ素化合物、又はシリカ質含フッ素化合物、並びにこれらの混合物からなる群から選択される、請求項９に記載の屋根コーティング用粒状物。
- 請求項１～１０のうちいずれか１項に記載の粒状物がその中に埋め込まれたビチューメン層を含む屋根コーティング。
- 前記粒状物が、前記屋根コーティングの平方メートルあたり０．５～５ｋｇの量で存在する、請求項１１に記載の屋根コーティング。
- ａ）粒子を準備するステップ、
ｂ）前記粒子を、無機粉体を含むコーティング剤と混合するステップ、
ｃ）コーティングを乾燥させるステップ、
ｄ）任意に（optionally）、ステップｂ）及びｃ）を繰り返すステップ、及び／又は、
ｅ）疎水化及び／又は疎油化剤を付与するステップ
を含む、請求項１～１０のうちいずれか１項に記載の屋根コーティング用の粒状物を製造するプロセス。 - 前記粒子は、コーティングされる前に、８０％以上の太陽光反射率を有する、請求項２に記載の屋根コーティング用粒状物。
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