JP2022545515A - 感圧接着剤を使用した屋根の下地材並びにそれらの製造方法及び使用方法 - Google Patents
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- C09J2423/00—Presence of polyolefin
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- C09J2471/00—Presence of polyether
- C09J2471/006—Presence of polyether in the substrate
Abstract
以下のものを含む、ルーフデッキに接着させることが可能な屋根の下地材であり:(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;並びに(b)そのルーフィング膜の第一の主表面の上に配され、以下のものを含む感圧接着剤:(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤、好ましくはポリブテン;及び(iii)粘着付与剤;ここで、前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である。その接着剤は、高い接着強度、並びに優れた長期間の加熱老化性、耐候性、さらには良好な低温特性を与えながらも、防湿性の継ぎ目を与える。その屋根の下地材を作製するための方法には、膜に対して接着剤を適用する工程、次いでその接着剤層の上に剥離ライナーを適用する工程が含まれる。その屋根の下地材を使用するための方法には、剥離ライナーを取り外す工程、次いで第一の主表面をルーフデッキに接触させることにより、ルーフデッキに下地材を接着させる工程が含まれる。
Description
関連出願の相互参照
本出願は、35U.S.C.119(e)の下、米国特許出願第62/891,710号(2019年8月26日出願)の優先権を請求するものである。
本出願は、35U.S.C.119(e)の下、米国特許出願第62/891,710号(2019年8月26日出願)の優先権を請求するものである。
本発明は、接着剤を使用した屋根の下地材(roofing underlayment)に関し、このものは、そのような下地材をルーフデッキ(roof deck)に取り付けるのに有用である。さらに詳しくは、本発明は、感圧性であり、そして剥離してそのまま貼り付ける(peel and stick)方式で使用してルーフィング膜(roofing membrane)に適用することが可能な、接着剤組成物を使用する屋根の下地材に関する。
大きく分けて二つのタイプの屋根の応用分野が存在する。その第一は、商工業用(commercial)の屋根用途であって、この場合には、その屋根の流れは傾向的に、平坦であるか、或いは比較的に緩い傾斜を有する傾向がある。商工業用の屋根用途においては、屋根のシーティング材料、たとえばエチレン-プロピレン-ジエンターポリマー(EPDM)、ブチルゴム、ネオプレン、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、熱可塑性ポリオレフィン(TPO)、及び変性ビチューメンが、単一層のルーフィング膜(フィルムとも呼ばれる)として使用されることが多いが、その理由は、それらが湿気に対するバリア性能を有していることが、当業者には周知でアルからである。屋根のシーティング材料は通常、接着剤を使用して、ルーフデッキに取り付けられる。本明細書で使用するとき、「ルーフデッキ(roof deck)」という用語は、それに対して屋根の下地材が接着され、断熱ボードを含んでいる屋根の基材を指すのに使用される。屋根のシーティング材料は、たとえば、屋根の変形(movement)、強風、凍結-解凍のサイクル、及び寒暖サイクルなどの応力に暴露される。したがって、その接着剤は、起こりうるそのような応力に耐えられるものでなければならない。
現在のところ、屋根の下地材は、各種の方法を用いてルーフデッキに接着される。そのような方法の一つとして、有機溶媒系の中の天然及び/又は合成のエラストマー及び樹脂を採用した液体ベースの接着剤の使用が挙げられる。それらの液体ベースの接着剤は必ずしも、良好な接着強度や長期間の耐久性を与えるものではない。たとえば、施工の際の条件が強風であった場合には、埃やその他の建材の屑などが、その接着剤に付着して、接着の品質を低下させる可能性がある。高温は、接着剤が過度に早く乾燥する原因となりうる。これらの環境的な問題点のために、建設手順が複雑となりうる。それに加えて、液体ベースの接着剤では多くの場合、トルエンやキシレンのような有機溶媒を使用している。これらの溶媒によって、健康及び火災の危険がもたらされるので、それらを使用することは望ましくない。
商工業用のルーフィング膜を接着させるための他の方法としては、乾燥の遅い水系接着剤の使用が挙げられる。それに加えて、加熱して溶融状態にしてから、屋根の表面上に塗りつけなければならないアスファルトベースの接着剤を使用することもまた可能である。しかしながら、それらのアスファルト接着剤は、特別な機器を必要とし、また火災の危険性もある。屋根の下地材をルーフデッキに取り付けるのに、熱可塑性プラスチック材料の加熱融着法や釘打ち法(nailing)もまた使用されてきた。カバーストリップ、雨押え(flashing)、その他の補助部品により、これらの方法が安全に使用できるようになってきた。これらの方法では、時間が極端にかかったり、危険であったり、継ぎ目が劣ったりする可能性がある。
屋根用途の第二の主要タイプは、住居用(residential)である。住宅建築の場合には、下地材の主たる使用目的は、水や氷の侵入を防止し、そして屋根のこけら板(shingles)の下への、風でもたらされる雨から保護することである。住宅用の屋根では、こけら板、金属、クレー、コンクリート、又は複合タイルが使用されることが多く、こけら板を使用することがなく且つ一般的には平坦な商工業用の屋根とは対照的に、一般的に傾斜が強い。屋根から流れ落ちる水が冷たい雨樋の上で凍結し、屋根からの水の流れを妨害するようなことがあると、水及び氷の侵入が起こりうる。このことは、屋根の下の方で起きる可能性が強く、こけら板の屋根表面の下にしみこみ、ルーフデッキそのものを水浸しにしたり、或いは屋根裏や居住区域の中に水を実際に流れ込ませたりする恐れがある。
住宅用の屋根の下地材は、多くの場合、接着剤コーティングを有していて、それにより、ルーフデッキに直接接着させると共に、釘による密閉性(nail sealability)が与えられる。釘又はその他の留め具が、こけら板及び屋根の下地材を貫通したとしても、接着剤が、その侵入物の回りを効果的にシールして、湿分が下地材を通過できないようになっている。容易に理解できるように、下地材をルーフデッキに接着させるために使用される接着剤が受ける温度についての要求は、極端である。たとえば、施行の際の温度は、その建設の地理学的所在、及び施行の季節に依存して、大きく変化する。さらには、その接着剤は、屋根の耐用年数の間は、温度の変化幅に耐えて、接着性を維持できる必要がある。
施行が容易で、屋根の下地材を各種の材料へ効果的に接着させる接着剤組成物が依然として必要とされている。その接着剤は、高い接着強度、並びに優れた長期間の加熱老化、耐候性、さらには良好な低温特性を与えながらも、防湿性の継ぎ目も与えなければならない。それに加えて、その接着剤は、環境危機をもたらすようなものであってはならない。さらには、湿分が居住区域へと侵入するような経路を低減させることによって、住居の持続可能性に貢献するような接着剤が望ましい。本発明の目的は、それらの必要性をバランスさせた、特に、屋根の下地材をルーフデッキに接着させるのに使用される接着剤が、直面する過酷且つ極限的な条件下でも改良された高温及び低温の性能特性を有する、粘着性(self-adhering)の屋根の下地材を提供することである。
本発明の実施態様においては、ルーフデッキに接着させることが可能な屋根の下地材には、以下のものが含まれる:
(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;並びに
(b)そのルーフィング膜の第一の主表面の上に配され、そして以下のものを含む感圧接着剤:
(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;
(ii)第一の液状可塑剤、好ましくはポリブテン;及び
(iii)粘着付与剤;
(ここで、その接着剤のTgは、高くとも約10℃である)。
(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;並びに
(b)そのルーフィング膜の第一の主表面の上に配され、そして以下のものを含む感圧接着剤:
(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;
(ii)第一の液状可塑剤、好ましくはポリブテン;及び
(iii)粘着付与剤;
(ここで、その接着剤のTgは、高くとも約10℃である)。
本発明のまた別の実施態様においては、屋根の下地材を作製する方法に、以下の工程が含まれる:
(a)ルーフィング膜の第一の主表面に感圧接着剤を適用する工程、
ここでその接着剤には、以下のものが含まれる:
(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;
(ii)第一の液状可塑剤;
並びにそのルーフィング膜の第一の主表面に適用された接着剤層の上に剥離ライナーを適用する工程;
(ここで、その接着剤のTgは、高くとも約10℃である)。
(a)ルーフィング膜の第一の主表面に感圧接着剤を適用する工程、
ここでその接着剤には、以下のものが含まれる:
(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;
(ii)第一の液状可塑剤;
並びにそのルーフィング膜の第一の主表面に適用された接着剤層の上に剥離ライナーを適用する工程;
(ここで、その接着剤のTgは、高くとも約10℃である)。
本発明のまた別の実施態様においては、ルーフデッキに、以下のものを含む下地材を適用する方法:
(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;
(b)そのルーフィング膜の第一の主表面の上に配された感圧接着剤層;及び
(c)その感圧接着剤の上に適用された剥離ライナー、
ここで、その方法には、以下の工程が含まれる:
(a)その屋根の下地材からその剥離ライナーを除いて、その接着剤層を露出させる工程、及び
(b)そのルーフィング膜の第一の主表面をそのルーフデッキに接触させることによる、その下地材を、そのルーフデッキに接着させる工程
ここでその接着剤には、以下のものが含まれる:
(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;
(ii)第一の液状可塑剤;並びに
(iii)粘着付与剤、
(ここで、その接着剤のTgは、高くとも約10℃である)。
(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;
(b)そのルーフィング膜の第一の主表面の上に配された感圧接着剤層;及び
(c)その感圧接着剤の上に適用された剥離ライナー、
ここで、その方法には、以下の工程が含まれる:
(a)その屋根の下地材からその剥離ライナーを除いて、その接着剤層を露出させる工程、及び
(b)そのルーフィング膜の第一の主表面をそのルーフデッキに接触させることによる、その下地材を、そのルーフデッキに接着させる工程
ここでその接着剤には、以下のものが含まれる:
(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;
(ii)第一の液状可塑剤;並びに
(iii)粘着付与剤、
(ここで、その接着剤のTgは、高くとも約10℃である)。
上記の一般的な記述及び以下での詳細な記述はいずれも例示的なものであって、本発明を制限するものではないということは理解されたい。
本発明は、以下における説明を、添付の図面と関連づけて読むことにより、最善の理解が得られる。
本発明は、高温及び低温の両方で性能を発揮する、粘着性の耐水性屋根の下地材に関する。その屋根の下地材は、シート状の積層物の形態にあり、ルーフィング膜及び感圧接着剤層を含んでいるが、その接着剤には、ブチルゴム又はポリイソブチレンをベースとする感圧性組成物が含まれる。その接着剤組成物にはさらに、増粘樹脂及び少なくとも1種の可塑剤が含まれ、そしてその他の構成成分がさらに含まれていてもよく、そして高くとも約10℃のTgを有するように配合されている。この接着剤組成物は、時間が経過しても、ルーフデッキから剥がれたり、釘による密閉性を失ったりする可能性をもたらす、接着性や粘着性を失ったり、脆くなったりすることがないということが見出された。
そのルーフィング膜はさらに、任意選択により、その接着剤層の上に、巻き上げたときに、膜がそれ自体に接着することを防止するため(すなわち、接着剤層が、その接着剤層の反対側のルーフィング膜の側面に接着することを防止するため)の、取り外し可能な剥離ライナーを含んでいてもよい。本発明のルーフィング膜で使用される接着剤は、(高温、低温両方での)優れた接着性、(高温での)優れたサグ抵抗性、並びに(低温での)優れた亀裂無しの可撓性を有している。その接着剤組成物は、剥離してそのまま貼り付ける方式で適用することが可能であり、環境に危険を及ぼすこともない。
図1を参照すると、本発明による屋根の下地材10が示されている。屋根の下地材10には、ルーフィング膜12、そのルーフィング膜の第一の主表面に接着された感圧接着剤14、及び、接着剤によってルーフィング膜に接着されている感圧接着剤の、ルーフィング膜とは反対側の上にある、剥離ライナー16が含まれている。
屋根の下地材10は、ルーフデッキ(パラペットの壁又は囲い枠(curb)又は断熱ボードであってよい)にしっかりと取り付けられて、水不透性の構造物を形成している。そのルーフデッキは、合板、配向ストランドボード(OSB)、金属デッキ、若しくはコンクリート、又は各種その他適切な材料で構成されていてよい。既存の構造物では、屋根の下地材10が、滑らかなアスファルトの上面に適用されていてもよい。所望により、屋根の下地材10にはさらに、ルーフデッキの上に適用した、ポリイソシアヌレート又はその他適切な材料から形成された、断熱障壁を含んでいてもよい。ルーフデッキの表面上に適切なプライマーを使用して、屋根の下地材の接着性を向上させることもできる。
屋根の下地材10のルーフィング膜12は、たとえば以下のような適切な熱硬化性物質及び熱可塑性物質から形成されている:ポリ塩化ビニル(PVC)、熱可塑性オレフィン(TPO)、ポリエチレン及びポリプロピレン、塩素化ポリエチレン(CPE)、クロロスルフィン化ポリエチレン(CSPE)、及びポリイソブチレン(PIB)。好適な熱硬化性物質は、EPDM、ブチルゴム、及びネオプレンである。屋根の下地材10は、単層膜であっても或いは多層構造であってもよく、そして中間層12及び14に位置する補強用のメッシュ又はスクリムを含んでいても、或いは含んでいなくてもよい。
ルーフィング膜の例は、米国特許第7,745,353号明細書に記載されている(参考として引用し本明細書に組み入れたものとする)。その中に記載されているルーフィング膜には、後にスクリムを形成させるための、織ったポリプロピレン又はポリエチレンの布を含み、任意選択的に、ルーフィング膜の第二の主表面に、すべり止めのコーティングを有している。より詳しくは、その’353特許には、すべり止めのコーティング層を有する少なくとも一つの側の上に押出コーティングされている織布のポリエチレン又はポリプロピレンのスクリムを含むルーフィング膜が記載されている。そのすべり止めのコーティング層には、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレン(S-E/B-S)ブロックコポリマーをベースとする化合物、たとえば、KRATON(登録商標)MD6649の商標で販売されている化合物が含まれている。
ルーフィング膜12の厚みは、厚み約5ミル~約90ミルの厚み、好ましくは10~45ミル、より好ましくは約10~35ミルの間、最も好ましくは約10~25ミル又は10~20ミルの間がよい。ルーフィング膜12の幅は、約6インチ~12フィートの範囲、そして意図している用途に応じて、その中間の長さがよい。たとえば、予備形成した屋根の下地材10を、屋根取付けのルーフデッキの上に取り付ける場合、そのルーフィング膜の幅は、6インチから3フィート又は4フィートまでの範囲、所望によりその中間の長さとする。
そのルーフィング膜12の片側に接着されているのが感圧接着剤14である。感圧接着剤14は、当業界周知の各種最も適切な方法を使用して、ルーフィング膜12に直接適用されている。その感圧接着剤は、ホットメルト接着剤であっても、或いは押出し加工可能な接着剤であってもよい。たとえば、その感圧接着剤14は、当業界周知の、ホットメルトドラムアンローダー法、ホットメルトスプレー法、及び/又はスロットダイ法などを使用して、ルーフィング膜12に直接適用することができる。典型的には、その接着剤が、大量の充填剤を含んでいるような場合には、エクストルーダーを使用して、適用されるであろう。ルーフィング膜12に感圧接着剤14を直接適用することによって、移行式(transfer)接着剤を使用した場合とは対照的に、より良好且つより均質な接着強度を達成することができるということは、理解されよう。
本発明による感圧接着剤14は、溶媒フリーの接着剤であって、180゜F未満の温度では固体であり、180℃を越えると低粘度の流体であるが、冷却すると速やかに固化することを特徴としている。感圧接着剤14が硬化剤又は架橋剤を含まず、それによって、その接着剤が、所望の熱可塑的性質を維持するのが好ましい。一つの実施態様においては、その接着剤層14が、約4ミル~約50ミルの間、好ましくは約6ミル~約30ミルの間、より好ましくは約8ミル~約25ミルの間、最も好ましくは約10ミル~約20ミルの間の厚みを有している。また別の実施態様においては、その接着剤層14が、少なくとも約16ミル、好ましくは少なくとも約18ミル、より好ましくは少なくとも約20ミル、最も好ましくは少なくとも約22ミルの厚みを有している。
本発明の一つの態様による感圧接着剤には、以下のものが含まれる:
(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;
(ii)少なくとも1種の液状可塑剤、好ましくはポリブテン可塑剤;及び
(iii)粘着付与剤。ブチルゴムが、各種多くのタイプの接着剤を作製するために広く使用されている。それは、一般的には約1%~3%のイソプレンを含む、イソブチレンとイソプレンとのコポリマーである。市販されているグレードは、ExxonMobilから、Exxonブチルゴム065、268、及び365として入手可能である。それらはさらに、Lanxess Corporationから、ブチルRB301、RB402などのグレードとしても入手可能である。
(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;
(ii)少なくとも1種の液状可塑剤、好ましくはポリブテン可塑剤;及び
(iii)粘着付与剤。ブチルゴムが、各種多くのタイプの接着剤を作製するために広く使用されている。それは、一般的には約1%~3%のイソプレンを含む、イソブチレンとイソプレンとのコポリマーである。市販されているグレードは、ExxonMobilから、Exxonブチルゴム065、268、及び365として入手可能である。それらはさらに、Lanxess Corporationから、ブチルRB301、RB402などのグレードとしても入手可能である。
そのポリイソブチレンは、高分子量ポリイソブチレン、たとえばBASF Corporationから入手可能な、Oppanol N-50、N100又はN150であってよい。本発明の接着剤組成物のポリイソブチレンは、低分子量のポリイソブチレン、たとえばBASF Corporationから入手可能な、Opponol B-10又はB-15であってもよい。さらに、そのポリイソブチレン成分は、そのようなポリイソブチレンを組み合わせたものであってもよい。
その接着剤が、約5重量%~約35重量%、好ましくは約10重量%~約30重量%、より好ましくは約12.5重量%~約25重量%の、少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレンを含んでいるのが好ましい。一つの実施態様においては、その少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレンが、完全にブチルゴムであって、ポリイソブチレンではない。また別の実施態様においては、その少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレンが、完全にポリイソブチレンであって、ブチルゴムではない。さらにまた別の実施態様においては、その少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレンが、それら2種の混合物である。
本明細書で使用される第一の液状可塑剤は、接着剤において、粘度を低減したり、或いは粘着性能を改良したりすることができる。その第一の可塑剤が、ポリブテン可塑剤であるのが好ましい。当業者には公知の各種のポリブテン液状可塑剤が、本明細書に開示された接着剤組成物で使用することができる。本明細書で使用されるポリブテン液状可塑剤は、低い分子量、たとえば、200g/molもの低い分子量を有していてもよく、特には約200g/mol~6000g/molの範囲、そして好ましくは約800g/mol~約2000g/molの範囲のものである。
その接着剤が、約10重量%~約50重量%、好ましくは約15重量%~約45重量%、より好ましくは約17.5重量%~約40重量%のポリブテン液状可塑剤を含んでいるのが好ましい。個々のグレード、又は各種のグレードを組み合わせたものを、ポリブテン液状可塑剤として使用することができる。その他適切な可塑剤、たとえば、低粘度のポリアルファオレフィンベースの可塑剤、たとえば、ExxonMobilからSpectraSyn(商標)の商標で販売されているものを使用してもよい。
本発明の接着剤で使用される増粘樹脂(tackifying resin)すなわち粘着付与剤(tackifier)は、粘着性を向上させ、特有の粘着性を改良するようなものである。本明細書で使用するとき、「増粘樹脂」という用語には、以下のものが含まれる:
(a)ASTM法E28-58Tで測定して10℃~160℃の環球式軟化点を有する脂肪族及び脂環族石油系炭化水素樹脂であって、後者の樹脂は、主として脂肪族及び/又は脂環族のオレフィン及びジオレフィンからなるモノマーを重合させた結果得られるものである。さらに含まれるのは、水素化された脂肪族及び脂環族石油系炭化水素樹脂である。このタイプのC5オレフィン留分をベースとする、市場で入手することができるそのような樹脂の例は、Eastman Chemical Companyから販売されているPiccotac 95増粘樹脂、及びExxonMobil Chemical Companyから販売されているEscorez 1310LCである;
(b)芳香族の石油系炭化水素樹脂及びそれらの水素化誘導体;
(c)脂肪族/芳香族の石油から誘導された炭化水素樹脂、及びそれらの水素化されるか、又は酸で官能化された誘導体;
(d)芳香族変性脂環族樹脂及びそれらの水素化誘導体;
(e)約10℃~約140℃の軟化点を有するポリテルペン樹脂、後者のポリテルペン樹脂は、一般的には、テルペン炭化水素、たとえばピネンとして知られるモノテルペンを、Friedel-Crafts触媒の存在下、比較的低温で重合させることによって得られたものである;水素化されたポリテルペン樹脂も同様に含まれる;
(f)天然テルペンのコポリマー及びターポリマー、たとえば、スチレン/テルペン、アルファ-メチルスチレン/テルペン、及びビニルトルエン/テルペン;
(g)天然及び変性ロジンたとえば、たとえば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、蒸留ロジン、水素化ロジン、二量化ロジン、及びポリマー化ロジン;
(h)天然及び変性ロジンのグリセロールエステル及びペンタエリスリトールエステル、たとえば、ペールウッドロジンのグリセロールエステル、水素化ロジンのグリセロールエステル、ポリマー化ロジンのグリセロールエステル、ペールウッドロジンのペンタエリスリトールエステル、水素化ロジンのペンタエリスリトールエステル、トール油ロジンのペンタエリスリトールエステル、及びロジンのフェノール変性ペンタエリスリトールエステル;並びに
(i)フェノール変性テルペン樹脂、たとえば、テルペン及びフェノールの酸性媒体中での縮合によって得られる樹脂生成物。
(a)ASTM法E28-58Tで測定して10℃~160℃の環球式軟化点を有する脂肪族及び脂環族石油系炭化水素樹脂であって、後者の樹脂は、主として脂肪族及び/又は脂環族のオレフィン及びジオレフィンからなるモノマーを重合させた結果得られるものである。さらに含まれるのは、水素化された脂肪族及び脂環族石油系炭化水素樹脂である。このタイプのC5オレフィン留分をベースとする、市場で入手することができるそのような樹脂の例は、Eastman Chemical Companyから販売されているPiccotac 95増粘樹脂、及びExxonMobil Chemical Companyから販売されているEscorez 1310LCである;
(b)芳香族の石油系炭化水素樹脂及びそれらの水素化誘導体;
(c)脂肪族/芳香族の石油から誘導された炭化水素樹脂、及びそれらの水素化されるか、又は酸で官能化された誘導体;
(d)芳香族変性脂環族樹脂及びそれらの水素化誘導体;
(e)約10℃~約140℃の軟化点を有するポリテルペン樹脂、後者のポリテルペン樹脂は、一般的には、テルペン炭化水素、たとえばピネンとして知られるモノテルペンを、Friedel-Crafts触媒の存在下、比較的低温で重合させることによって得られたものである;水素化されたポリテルペン樹脂も同様に含まれる;
(f)天然テルペンのコポリマー及びターポリマー、たとえば、スチレン/テルペン、アルファ-メチルスチレン/テルペン、及びビニルトルエン/テルペン;
(g)天然及び変性ロジンたとえば、たとえば、ガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン、蒸留ロジン、水素化ロジン、二量化ロジン、及びポリマー化ロジン;
(h)天然及び変性ロジンのグリセロールエステル及びペンタエリスリトールエステル、たとえば、ペールウッドロジンのグリセロールエステル、水素化ロジンのグリセロールエステル、ポリマー化ロジンのグリセロールエステル、ペールウッドロジンのペンタエリスリトールエステル、水素化ロジンのペンタエリスリトールエステル、トール油ロジンのペンタエリスリトールエステル、及びロジンのフェノール変性ペンタエリスリトールエステル;並びに
(i)フェノール変性テルペン樹脂、たとえば、テルペン及びフェノールの酸性媒体中での縮合によって得られる樹脂生成物。
いくつかの配合物においては、上述の増粘樹脂の2種以上の混合物が必要となることもあり得る。本発明で有用な増粘樹脂には、極性の増粘樹脂が含まれていてもよい。
本発明に好適な粘着付与剤は、少なくとも約80℃であるが、好ましくは約140℃未満、より好ましくは約115℃未満、最も好ましくは約110℃未満の軟化点を有する、C5樹脂、混合C5/C9樹脂、並びに部分水素化若しくは完全水素化のC5、C9、及びC5/C9樹脂である。これらの樹脂は、組成物の約0%~約50重量%、より好ましくは約0%~約40重量%、最も好ましくは組成物の約0%~約30重量%の量で使用される。
本発明の範囲内で有用である増粘樹脂は、市場で入手することが可能な各種のタイプの非極性のタイプから選択することができる。最も好ましい樹脂は、炭化水素系粘着付与剤、特には脂肪族の石油系炭化水素樹脂であって、その例としては、C5オレフィンをベースとするもの、たとえば、Eastman Chemical Company(Kingsport,Tenn.)から入手可能なPiccotac 9095が挙げられる。最も好ましいのは、水素化されたDCPDベースのものか、又は70℃より高い軟化点を有するそれらの芳香族変性誘導体である非極性の製品である。そのような樹脂の例は、ExxonMobil Chemical Companyから販売されているEscorez(登録商標)5400及びEscorez(登録商標)5600である。その他の好ましい粘着付与剤としては、以下のものが挙げられる:Kolon Industriesから販売されている、Sukorez(登録商標)水素化炭化水素粘着付与剤、たとえばSukorez(登録商標)SU-100、及びSukorez(登録商標)SU-400。
その接着剤が、約2.5重量%~約40重量%、好ましくは約4重量%~約35重量%、より好ましくは約5重量%~約30重量%の粘着付与剤を含んでいるのが好ましい。個々のグレード、又は各種のグレードを組み合わせたものを、ポリブテン液状可塑剤として使用することができる。
その接着剤にはさらに、スチレンブロックコポリマーを含んでいてもよい。本発明においては、広く各種のスチレン系ブロックコポリマー(SBC)が有用であり、そして、存在させるのならば、それらは、接着剤組成物の中に、約2.5重量%~約25重量%、好ましくは約5重量%~約20重量%、より好ましくは約7.5重量%~約15重量%の量のスチレンブロックコポリマーを存在させる。それらのSBCポリマーには、A-B-Aの3ブロック構造、A-Bの2ブロック構造、(A-B)nのラジアルブロックコポリマー構造、さらにはそれらの分岐タイプ及びグラフトタイプが含まれるが、ここで、そのA末端ブロックは、非エラストマー性ポリマーブロック、典型的にはポリスチレンであり、そしてBブロックは、不飽和共役ジエン、又はそれらの水素化物である。一般的には、Bブロックは、典型的には、イソプレン、ブタジエン、エチレン/ブチレン(水素化ブタジエン)、エチレン/プロピレン(水素化イソプレン)、エチレン-エチレン/プロピレン(水素化イソプレン/ブタジエン)及びそれらの混合物である。
今日では、多くの各種のタイプのスチレン系ブロックコポリマーを市場で入手することが可能である。それらは、異なった多くの化学的タイプ及び構造タイプで入手可能である。本発明の組成物において使用できるスチレン系ブロックコポリマー(SBC)の例としては、以下のものが挙げられる:スチレン-ブタジエン(SB)、スチレン-ブタジエン-スチレン(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)、スチレン-イソプレン(SI)、スチレン-イソプレン-ブタジエン-スチレン(SIBS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレン(SEBS)、スチレン-エチレン-ブチレン(SEB)、スチレン-エチレン-プロピレン-スチレン(SEPS)、スチレン-エチレン-プロピレン(SEP)、及びスチレン-エチレン-エチレン-プロピレン-スチレン(SEEPS又は水素化SIBS)。そのSBCが、水素化SBCを含むか、又はそれから成っているのが好ましく、そしてSEBSを含むか、又はそれから成っていればより好ましい。
本発明の目的のためには、そのコポリマーのスチレン末端ブロックが約10重量%~約40重量%のコポリマーを含み、そのスチレン系ブロックコポリマーの中間ブロックが水素化されており、そしてそのコポリマーが、約30グラム/10分未満のメルトインデックスを有しているのが好ましい。
本発明の組成物において有用な、市場で入手可能なスチレン系ブロックコポリマーとしては以下のものが挙げられる:Kraton Gシリーズのブロックコポリマー(Shell Chemical Company(Houston,Tex.)から入手可能)、及びSepton 2000、4000、8000グレードのブロックコポリマー((株)クラレから入手可能)。一連のSEBSポリマーの中では、約30%のスチレンを含むものが、本発明の組成物において良好な相溶性を有するということが見出された。特に好ましいのがKraton G1652Mであり、このものはKraton Performance Polymersによって製造されている。このポリマーは、スチレン含量が29%、メルトインデックス(ASTM D1238、5kg、230℃)が5グラム/10分、そしてジブロック含量が0パーセントである。好適なその他のグレードは、Kraton G1650、Kraton G1643、及びKraton G1657である。
その接着剤組成物に、第二の可塑剤が含まれていてもよい。その第二の可塑剤は、典型的には液状であり、接着剤組成物の中に、約1重量%~約30重量%、好ましくは約2.5重量%~約20重量%、より好ましくは約5重量%~約10重量%の量で存在させることができる。可塑剤は、粘着剤に流動性を与え、そして、粘度、剥離値、ガラス転移温度、及び凝集力を低下させる。本明細書で有用な可塑剤としては、鉱物系及び石油ベースの炭化水素オイルが挙げられる。使用されるオイルは、主として、芳香族含量が低く、パラフィン系又はナフテン系の性質を有する炭化水素オイルである。本発明では、植物油及びそれらの誘導体、並びに同様の可塑化液体を使用することも考慮されている。
適切な第二の可塑剤は、たとえば鉱油のような通常の可塑化用オイルだけではなく、オレフィンオリゴマー、及び低分子量ポリマー、さらには植物油及び動物油及びそのような油の誘導体もまた含めた群から選択すればよい。採用することが可能な石油系オイルは、芳香族炭化水素をわずかな比率でしか含まない比較的高沸点の物質である。この点に関して、芳香族炭化水素は、芳香族炭素原子の比率で測定してそのオイルの、好ましくは30%未満、より好ましくは15%未満であるべきである。そのオイルが、実質的に非芳香族であるのが、より好ましい。
その第二の可塑剤のオリゴマーは、約350g/mol~約10,000g/molの間の平均分子量を有する、ポリプロピレン、水素化ポリイソプレン、水素化ポリブタジエンなどであってよい。適切な植物油及び動物油としては、通常の脂肪酸のグリセロールエステル及びそれらの重合反応生成物が挙げられる。本発明における有用性が見出された、好適な第二の可塑剤は、5,000g/mol未満の平均分子量を有する鉱油である(本明細書で記述される平均分子量はすべて、重量平均分子量、Mwである)。
第二の可塑剤として使用される鉱油の例としては以下のものが挙げられる:Kaydolオイル(Sonneborn Inc.,(Parsippany,NJ)から市販されている白色鉱油);及びNyflex 222B(Nynas USA Inc.,(Houston,Texas)から購入される鉱油)。
ポリブテン液状可塑剤と第二の可塑剤とを合わせての重量%が、約15重量%~約50重量%、好ましくは約17.5重量%~約45重量%、より好ましくは約22.5重量%~約42.5重量%の間であるのが好ましい。
その接着剤が、充填剤をさらに含んでいるのが好ましい。その充填剤が、無機充填剤であるのが好ましく、そして、存在させるのならば、組成物中に、約20重量%~約65重量%、好ましくは約30重量%~約60重量%、より好ましくは約40重量%~約55重量%の量で存在させるのが好ましい。無機充填剤は、組成物を補強し、凝集力を与える。本発明において有用な無機充填剤成分は、鉱物質の採掘の結果として得られる、各種の精製又は加工物質、たとえば、タルク、クレー、シリカ、マイカ、石灰石、大理石、及びチョークから選択することができる。列記した各種の鉱物質の中でも、シリカ及び炭酸カルシウムが好ましい。
接着剤組成物には、その他の任意成分が含まれていてもよい。そのような任意成分の一つが、約0.1%~5重量%の量の抗酸化性安定剤である。組成物の中に、約0.1重量%~2重量%の抗酸化性安定剤を導入するのが好ましい。安定剤又は抗酸化剤を添加して、熱、光、又は粘着性樹脂のような粗原料からの残存触媒などで誘発される、酸素との反応が原因の分解から、組成物を保護することもできる。そのような抗酸化剤は、BASFから市販されており、たとえば、Irganox 565、Irganox 1010、及びIrganox 1076、各種のヒンダードフェノール系抗酸化剤が挙げられる。これらが、フリーラジカル捕捉剤として機能する一次抗酸化剤であり、単独で使用してもよいし、或いは他の抗酸化剤たとえば、ホスファイト系抗酸化剤(たとえば、BASFから市販されているIrgafos 168)と組み合わせて使用してもよい。ホスファイト系抗酸化剤は、二次抗酸化剤と考えられ、主としてペルオキシド分解剤として使用され、一般的には、単独で使用されることはないが、その代わりに、他の抗酸化剤と組み合わせて使用される。その他の入手可能な抗酸化剤としては、以下のものが挙げられる:Cyanox LTDP(チオエーテル系抗酸化剤、Cytec Industriesから入手可能)、Ethanox 330(ヒンダードフェノール系抗酸化剤、Albemarleから入手可能)、及びNaugard 445(固体の芳香族アミン系抗酸化剤、Chemtureaから入手可能)。単独使用又は他の抗酸化剤との組合せ使用のための、その他多くの抗酸化剤が入手可能である。それらの化合物は、組成物の中で、シーラントに少量(約2重量%まで)で添加されるが、その接着剤の物理的性質には、何の影響も与えない。
物理的性質に何の影響も与えずに添加することが可能なその他の化合物としては、以下のものが挙げられる:顔料(着色剤)たとえばカーボンブラック及び二酸化チタン、蛍光剤、耐候性改良剤たとえば紫外線(UV)吸収剤たとえばTinuvin(商標)P、327、及び328、並びにUV捕捉剤たとえば、Tinuvin(商標)770(Ciba-Geigy製)、並びに悪臭マスキング剤など。これらのような添加剤は、当業者には公知である。UV安定剤は、典型的には約0重量%~3重量%、好ましくは約0.1重量%~2重量%の量で加えられる。その他の添加剤、たとえばは顔料は、約0重量%~10重量%、好ましくは約0.1%~5重量%の量で添加するのがよい。
屋根の下地材に使用される接着剤に要求される性能の特定の組合せを達成するためには、接着剤のガラス転移温度(Tg)及びクロスオーバー温度(Tx)が重要であるということが見出された。Tg、Tx、貯蔵弾性率(G’)、及び複素粘性率を求めるには、ASTM D 4440-01を使用する。Txは、動的機械分析(DMA)を使用し、その接着剤を溶融状態から固体状態へと冷却するときに測定して、貯蔵弾性率(G’)と損失弾性率(G”)が交差する、最高の温度として定義される。使用する試験方法は、ASTM D 4440-01であり、その冷却速度は10℃/分である。本発明においては、その接着剤は、高くとも約10℃のTgを有している。一つの好ましい実施態様においては、その接着剤のTgが、高くとも約5℃、好ましくは高くとも約0℃、より好ましくは高くとも約-5℃、最も好ましくは高くとも約-15℃である。Tgの下限は、それほど重要ではないが、約-50℃であろう。さらにまた別の好ましい実施態様においては、その接着剤のTxが、低くとも約90℃、好ましくは低くとも約100℃、より好ましくは低くとも約110℃、さらにより好ましくは低くとも約130℃、最も好ましくは低くとも約150℃である。TXの上限は、それほど重要ではないが、約250℃であろう。接着剤のこれらの態様のいずれも、すなわち、その接着剤が、上で特定されたTgの上限よりは低いTgを有し、そして上で特定されたTxの下限よりも高いTxを有することは、屋根の下地材のための接着剤として必要とされる性能を達成するための、必須の性質を得るのに役立つと考えられる。接着剤のこれらの特性のまた別な態様は、その接着剤のTxと、その接着剤のTgとの差である。本発明の実施態様においては、接着剤のTxと接着剤のTgとの差は、少なくとも約100℃、好ましくは少なくとも約110℃、より好ましくは少なくとも約130℃、さらにより好ましくは少なくとも約150℃、最も好ましくは少なくとも約170℃である。本発明のさらにまた別の実施態様においては、その接着剤が、約5,000~約1,000,000ポアズ、好ましくは約7,500~約750,000ポアズ、最も好ましくは約8,000~約600,000ポアズの複素粘性率を有している。
剥離ライナー16は、早すぎる望ましくない接着性を防止するため、そしてロールの場合において、バッキングに付着することなく容易に巻き戻せるようにするために感圧接着剤14に貼り付けられている。剥離ライナー16は、感圧接着剤14によってルーフィング膜12の第一の主表面に接着されている。剥離ライナー16は、感圧接着剤14を塗布した後に適用される。容易に適用する目的で、剥離ライナー16を分断して複数の部分として、予備形成した粘着性の膜10を適用する際に、水不透性の膜からライナーを部分的に剥がせるようにしてもよい。剥離ライナー16としては、当業界周知のタイプの、紙、又はポリエチレン、ポリプロピレン若しくはポリエステルのフィルムが挙げられる。図1に見られるように、ルーフィング膜12、感圧接着剤14、及び剥離ライナー16が、一体となっていても(co-extensive)よい。また別の実施態様においては、米国特許第7,101,598号明細書(参考として引用し本明細書に組み入れたものとする)に記載されているように、その剥離ライナー16と感圧接着剤14とが一体となっていて、その剥離ライナー16と感圧接着剤14との組合せが、ルーフィング膜12の少なくとも一つの周縁エッジから分離されていて、水不透性の膜のフリーエッジを与えていてもよい。好ましくは、剥離ライナーを外した後での屋根の下地材が、ルーフィング膜と接着剤とを合計して40ミルよりも大きい厚みを有しているのが好ましい。
図1に見られるように、予備形成した屋根の下地材10は、「剥離してそのまま貼り付ける(peel and stick)」ことにより、すなわち、剥離ライナー16を除いてから、感圧接着剤14を屋根の基材に直接的に押しつけることにより、ルーフデッキと一体化させる。
感圧接着剤14を有する屋根の下地材10は、屋根用途についてのASTM D 3330に従って測定して、70゜Fで、1リニアインチあたり0.5ポンドの最小剥離強度を有しているのが好ましい。さらには、その下地材が、121℃(250゜F)で14日間の、ASTM D1970-18、セクション7.5に合格するのが好ましい。
屋根の下地材を作製する方法には、以下の工程が含まれる:本明細書に記載の感圧接着剤14を、ルーフィング膜12の第一の主表面に、先に述べたようにして(たとえば、押出加工法によるか、又はホットメルトドラムアンローダーを使用することにより)適用する工程;並びに、次いで、そのルーフィング膜の第一の主表面に適用された接着剤層に対して、剥離ライナー15を適用する工程。
本発明の態様
[態様1]
ルーフデッキに接着させることが可能な屋根の下地材であって、前記下地材が、
(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;
(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面の上に配され、そして(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤;及び(iii)粘着付与剤を含む感圧接着剤;
を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
下地材。
[態様2]
屋根の下地材を作成するための方法であって、
ルーフィング膜の第一の主表面に感圧接着剤を適用する工程、
(前記接着剤が、(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤を含む)
及び
前記ルーフィング膜の前記第一の主表面に適用された前記接着剤層の上に、剥離ライナーを適用する工程;
を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
方法。
前記第一の液状可塑剤が、ポリブテン可塑剤である、請求項1に記載の屋根の下地材。
[態様3]
ルーフデッキに、(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面の上に配された感圧接着剤層;及び(c)前記感圧接着剤の上に適用された剥離ライナーを含む、下地材を適用する方法であって、
前記方法が、
(a)前記屋根の下地材から前記剥離ライナーを除いて、前記接着剤層を露出させる工程、及び
(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面を前記ルーフデッキに接触させることによる、前記下地材を、前記ルーフデッキに接着させる工程
を含み、
前記接着剤が、(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤;及び(iii)粘着付与剤を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
方法。
[態様4]
前記接着剤のTgが、高くとも約5℃、好ましくは高くとも約0℃、より好ましくは高くとも約-5℃、最も好ましくは高くとも約-15℃である、態様1に記載の屋根の下地材、又は態様2又は3に記載の方法。
[態様5]
前記接着剤のTxが、低くとも約90℃、好ましくは低くとも約100℃、より好ましくは低くとも約110℃、さらにより好ましくは低くとも約130℃、最も好ましくは低くとも約150℃である、態様1~4のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様6]
前記接着剤のTxと前記接着剤のTgとの差が、少なくとも約100℃、好ましくは少なくとも約110℃、より好ましくは少なくとも約130℃、さらにより好ましくは少なくとも約150℃、最も好ましくは少なくとも約170℃である、態様1~5のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様7]
前記接着剤が、
(i)約5重量%~約35重量%、好ましくは約10重量%~約30重量%、より好ましくは約12.5重量%~約25重量%の、前記少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリブチレン;
(ii)約10重量%~約50重量%、好ましくは約15重量%~約45重量%、より好ましくは約17.5重量%~約40重量%の前記第一の液状可塑剤;及び
(iii)約2.5重量%~約40重量%、好ましくは約4重量%~約35重量%、より好ましくは約5重量%~約30重量%の前記粘着付与剤;
を含む、態様1~6のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様8]
前記接着剤が、スチレンブロックコポリマーをさらに含む、態様1~7のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様9]
前記接着剤が、約2.5重量%~約25重量%、好ましくは約5重量%~約20重量%、より好ましくは約7.5重量%~約15重量%の前記スチレンブロックコポリマーを含む、態様8に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様10]
前記スチレンブロックコポリマーが、水素化スチレンブロックコポリマー、好ましくはスチレン-エチレン-ブテン-スチレン(SEBS)ブロックコポリマーを含む、態様8に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様11]
前記接着剤が、第二の可塑剤をさらに含む、態様1~10のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様12]
前記接着剤が、約1重量%~約30重量%、好ましくは約2.5重量%~約20重量%、より好ましくは約5重量%~約10重量%の前記第二の可塑剤を含む、態様11に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様13]
前記第一の液状可塑剤と前記第二の可塑剤とを合わせての重量%が、約15重量%~約50重量%、好ましくは約17.5重量%~約45重量%、より好ましくは約22.5重量%~約42.5重量%の間である、態様11に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様14]
前記接着剤が、充填剤をさらに含む、態様1~13のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様15]
前記接着剤が、約20重量%~約65重量%、好ましくは約30重量%~約60重量%、より好ましくは約40重量%~約55重量%の前記充填剤を含む、態様14に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様16]
前記充填剤が、シリカ及び炭酸カルシウムからなる群から選択される、態様14に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様17]
前記接着剤が、約5,000~約1,000,000ポアズ、好ましくは約7,500~約750,000ポアズ、最も好ましくは約8,000~約600,000ポアズの複素粘性率を有する、態様1~16のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様18]
前記ルーフィング膜が、ポリ塩化ビニル(PVC)、熱可塑性オレフィン(TPO)、ポリエチレン及びポリプロピレン、塩素化ポリエチレン(CPE)、クロロスルフィン化ポリエチレン(CSPE)、並びにポリイソブチレン(PIB)からなる群から選択される物質で形成される、態様1~17のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様19]
前記ルーフィング膜が、EPDM、ブチルゴム、及びネオプレンからなる群から選択される物質で形成される、態様1~17のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様20]
前記ルーフィング膜が、織ったポリプロピレン又はポリエチレンの布を含み、任意選択的に前記ルーフィング膜の前記第二の主表面にすべり止めコーティングを有する、態様1~17のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様21]
前記ルーフィング膜が、単層膜である、態様1~20のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様22]
前記ルーフィング膜が、多層構造である、態様1~20のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様23]
前記ルーフィング膜の厚みが、約5ミル~約90ミルの厚み、好ましくは10~45ミル、より好ましくは約10~35ミルの間、最も好ましくは約10~25ミル又は10~20ミルの間である、態様1~22のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様24]
前記接着剤層が、約4ミル~約50ミルの間、好ましくは約6ミル~約30ミルの間、より好ましくは約8ミル~約25ミルの間、最も好ましくは約10ミル~約20ミルの間の厚みを有する、態様1~23のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様25]
前記接着剤層が、少なくとも約16ミル、好ましくは少なくとも約18ミル、より好ましくは少なくとも約20ミル、最も好ましくは少なくとも約22ミルの厚みを有する、態様1~23のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様26]
膜と接着剤とを合計した厚みが、40ミル超である、態様1~25のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様27]
前記感圧接着剤に接着された剥離ライナーをさらに含む、態様1~26のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様28]
前記下地材が、121℃(250゜F)で14日間の、ASTM D1970-18、セクション7.5に合格する、態様1~27のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様29]
前記第一の液状可塑剤が、ポリブテン可塑剤である、態様1~28のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様1]
ルーフデッキに接着させることが可能な屋根の下地材であって、前記下地材が、
(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;
(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面の上に配され、そして(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤;及び(iii)粘着付与剤を含む感圧接着剤;
を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
下地材。
[態様2]
屋根の下地材を作成するための方法であって、
ルーフィング膜の第一の主表面に感圧接着剤を適用する工程、
(前記接着剤が、(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤を含む)
及び
前記ルーフィング膜の前記第一の主表面に適用された前記接着剤層の上に、剥離ライナーを適用する工程;
を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
方法。
前記第一の液状可塑剤が、ポリブテン可塑剤である、請求項1に記載の屋根の下地材。
[態様3]
ルーフデッキに、(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面の上に配された感圧接着剤層;及び(c)前記感圧接着剤の上に適用された剥離ライナーを含む、下地材を適用する方法であって、
前記方法が、
(a)前記屋根の下地材から前記剥離ライナーを除いて、前記接着剤層を露出させる工程、及び
(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面を前記ルーフデッキに接触させることによる、前記下地材を、前記ルーフデッキに接着させる工程
を含み、
前記接着剤が、(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤;及び(iii)粘着付与剤を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
方法。
[態様4]
前記接着剤のTgが、高くとも約5℃、好ましくは高くとも約0℃、より好ましくは高くとも約-5℃、最も好ましくは高くとも約-15℃である、態様1に記載の屋根の下地材、又は態様2又は3に記載の方法。
[態様5]
前記接着剤のTxが、低くとも約90℃、好ましくは低くとも約100℃、より好ましくは低くとも約110℃、さらにより好ましくは低くとも約130℃、最も好ましくは低くとも約150℃である、態様1~4のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様6]
前記接着剤のTxと前記接着剤のTgとの差が、少なくとも約100℃、好ましくは少なくとも約110℃、より好ましくは少なくとも約130℃、さらにより好ましくは少なくとも約150℃、最も好ましくは少なくとも約170℃である、態様1~5のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様7]
前記接着剤が、
(i)約5重量%~約35重量%、好ましくは約10重量%~約30重量%、より好ましくは約12.5重量%~約25重量%の、前記少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリブチレン;
(ii)約10重量%~約50重量%、好ましくは約15重量%~約45重量%、より好ましくは約17.5重量%~約40重量%の前記第一の液状可塑剤;及び
(iii)約2.5重量%~約40重量%、好ましくは約4重量%~約35重量%、より好ましくは約5重量%~約30重量%の前記粘着付与剤;
を含む、態様1~6のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様8]
前記接着剤が、スチレンブロックコポリマーをさらに含む、態様1~7のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様9]
前記接着剤が、約2.5重量%~約25重量%、好ましくは約5重量%~約20重量%、より好ましくは約7.5重量%~約15重量%の前記スチレンブロックコポリマーを含む、態様8に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様10]
前記スチレンブロックコポリマーが、水素化スチレンブロックコポリマー、好ましくはスチレン-エチレン-ブテン-スチレン(SEBS)ブロックコポリマーを含む、態様8に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様11]
前記接着剤が、第二の可塑剤をさらに含む、態様1~10のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様12]
前記接着剤が、約1重量%~約30重量%、好ましくは約2.5重量%~約20重量%、より好ましくは約5重量%~約10重量%の前記第二の可塑剤を含む、態様11に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様13]
前記第一の液状可塑剤と前記第二の可塑剤とを合わせての重量%が、約15重量%~約50重量%、好ましくは約17.5重量%~約45重量%、より好ましくは約22.5重量%~約42.5重量%の間である、態様11に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様14]
前記接着剤が、充填剤をさらに含む、態様1~13のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様15]
前記接着剤が、約20重量%~約65重量%、好ましくは約30重量%~約60重量%、より好ましくは約40重量%~約55重量%の前記充填剤を含む、態様14に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様16]
前記充填剤が、シリカ及び炭酸カルシウムからなる群から選択される、態様14に記載の屋根の下地材又は方法。
[態様17]
前記接着剤が、約5,000~約1,000,000ポアズ、好ましくは約7,500~約750,000ポアズ、最も好ましくは約8,000~約600,000ポアズの複素粘性率を有する、態様1~16のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様18]
前記ルーフィング膜が、ポリ塩化ビニル(PVC)、熱可塑性オレフィン(TPO)、ポリエチレン及びポリプロピレン、塩素化ポリエチレン(CPE)、クロロスルフィン化ポリエチレン(CSPE)、並びにポリイソブチレン(PIB)からなる群から選択される物質で形成される、態様1~17のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様19]
前記ルーフィング膜が、EPDM、ブチルゴム、及びネオプレンからなる群から選択される物質で形成される、態様1~17のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様20]
前記ルーフィング膜が、織ったポリプロピレン又はポリエチレンの布を含み、任意選択的に前記ルーフィング膜の前記第二の主表面にすべり止めコーティングを有する、態様1~17のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様21]
前記ルーフィング膜が、単層膜である、態様1~20のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様22]
前記ルーフィング膜が、多層構造である、態様1~20のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様23]
前記ルーフィング膜の厚みが、約5ミル~約90ミルの厚み、好ましくは10~45ミル、より好ましくは約10~35ミルの間、最も好ましくは約10~25ミル又は10~20ミルの間である、態様1~22のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様24]
前記接着剤層が、約4ミル~約50ミルの間、好ましくは約6ミル~約30ミルの間、より好ましくは約8ミル~約25ミルの間、最も好ましくは約10ミル~約20ミルの間の厚みを有する、態様1~23のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様25]
前記接着剤層が、少なくとも約16ミル、好ましくは少なくとも約18ミル、より好ましくは少なくとも約20ミル、最も好ましくは少なくとも約22ミルの厚みを有する、態様1~23のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様26]
膜と接着剤とを合計した厚みが、40ミル超である、態様1~25のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様27]
前記感圧接着剤に接着された剥離ライナーをさらに含む、態様1~26のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様28]
前記下地材が、121℃(250゜F)で14日間の、ASTM D1970-18、セクション7.5に合格する、態様1~27のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
[態様29]
前記第一の液状可塑剤が、ポリブテン可塑剤である、態様1~28のいずれかに記載の屋根の下地材又は方法。
実施例
以下で述べる実施例の方法で、本発明をさらに説明する。
以下で述べる実施例の方法で、本発明をさらに説明する。
合成のルーフィング膜、すなわちFT Synthetics Platinumのサンプルを、16ミルの厚さの、2種のブチルゴムベースの接着剤、配合物1及び2を用いてコーティングした。
配合物1には以下のものが含まれる:
22.1重量%のブチルゴム(ExxonMobilから、Butyl 268として販売されているもの、ムーニー粘度(ML1+8、125℃);
38.8重量%のポリブテン可塑剤(Ineos Corp.からIndopol H-300として販売されているもの、分子量(Mn);1300g/mol);
27.8%の粘着性樹脂(ExxonMobil ChemicalからEscorez 5600として販売されているもの、芳香族変性脂環式炭化水素樹脂、軟化点;102℃);
11.1%のブロックコポリマー(Kraton PolymersからKraton G1657として販売されているもの、13%のスチレン及び30%のジブロックを含む、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレンブロックコポリマー);並びに
0.2%のIrganox1010(抗酸化剤)。
22.1重量%のブチルゴム(ExxonMobilから、Butyl 268として販売されているもの、ムーニー粘度(ML1+8、125℃);
38.8重量%のポリブテン可塑剤(Ineos Corp.からIndopol H-300として販売されているもの、分子量(Mn);1300g/mol);
27.8%の粘着性樹脂(ExxonMobil ChemicalからEscorez 5600として販売されているもの、芳香族変性脂環式炭化水素樹脂、軟化点;102℃);
11.1%のブロックコポリマー(Kraton PolymersからKraton G1657として販売されているもの、13%のスチレン及び30%のジブロックを含む、スチレン-エチレン/ブチレン-スチレンブロックコポリマー);並びに
0.2%のIrganox1010(抗酸化剤)。
配合物2は、本出願譲受人からH9580Kとして市販されている製品であって、以下のものを含んでいる:(1)15重量%のブチルゴム;(2)20重量%のポリブテン可塑剤;(3)8重量%の粘着付与剤;(4)6%の第二の可塑剤;及び(5)残りは、充填剤としての炭酸カルシウム及びシリカの相当量。接着剤を、シリコーンコーティングした剥離紙の上にコーティングし、次いでシリコーンコーティングした剥離フィルムで覆った。次いで、合成の屋根の下地材の片側にその接着剤を移した。
上で述べた二つのサンプルを、市場で入手可能な屋根の下地材製品のいくつかのサンプル(CE-1~CE-8と名付けた比較例)と共に、ASTM D1970-18のセクション7.5「熱安定性」と呼ばれる方法に従って試験したが、記載された試験で特定されている70℃(158゜F)に代えて、より高い温度の250゜F(121℃)を用いた。以下の表1のコメント欄に、接着剤の一般的なタイプを記した。
ASTM D1970-18、セクション7.4.2.2に特定されている手順を用いて、3/8インチの合板のシートに積層物の4インチ×4インチの試験片を接着させた。その合板シートを、オーブンの床に対して45度の角度で合板を保持する、試験スタンドに固定した。次いで、パネルを、250゜F(121℃)の温度に、各種の時間で、暴露させた。それらの試験の結果を表1に記して、250゜F(121℃)での高温試験を示す。
表1に示した上述の試験から、特に、同時に試験した8種の市販の配合物と比較して、本発明の接着剤が、高温で極めて良好な性能を示したということがわかる。実際のところ、本発明の2種の配合物が、250゜Fでの2週間を含めて、3種の条件すべてで、この試験に合格する屋根の下地材を与える、唯一の2種の接着剤である。
考慮すべき他の一つの態様は、感圧接着剤の、耐環境及び耐酸化安定性である。屋根の下地材が、屋根に恒久的に接着されているためには、多年にわたる可能性がある屋根の構造材の寿命の間、それが感圧性を保持しなければならない。アスファルトベースの接着剤の多く、及びブチルベースの接着剤の多くは、長期間を経過した後では、それらの粘着性を失うであろう。その理由は次の通りである:それらの接着剤が、飽和されていない粗原料物質を含み、それに代えて、不飽和な化学結合をある程度の量含む、アスファルト、粘着性樹脂、又はスチレン系ブロックコポリマーを含んでいるからである。たとえば、ブチルゴムは、典型的には、1~3%の間の、ブチルゴムを架橋できるようにイソブチレンに添加されたイソプレンに起因する不飽和を有している。これは、スチレン系ブロックコポリマーたとえば、SIS又はSBSベースのポリマー(これらは、そのポリマーのゴム状の中間ブロックの部分に、50倍も多い不飽和を有している)に比較して、極めて少量である。この理由から、仕上がった接着剤が、その屋根の構造物の寿命の間、屋根に対する接着性が損なわれずに維持されることを保証できる程度に安定であるような、完全に飽和されたブロックコポリマーが必要とされている。
そのことは、環境的試験又は酸化的試験たとえば示差走査熱量測定法も含めて、各種の異なった方法により試験することができる。
試験される接着剤についてのある種のデータは、上で述べたようなASTM D 4440-01に従って求めた。RDA-3レオメーターを使用して、25mmの平行板の上で、170℃から-40℃まで、10rad/secで温度スキャンを行わせた。配合物1及び2、並びにCE-1~CE-8についてのこのデータを、表2に示す。
次いで、配合物1及び2、CE-1~CE-7、並びにまた別の市販の屋根の下地材のCE-9を使用した屋根の下地材と、上で使用した合成のルーフィング膜とを用いて、低温剥離試験を実施した。この検討により、ASTM D1970のセクション7.4に従った、合板に対する接着性を評価した。この規格では、73゜F及び40゜F(4±2℃)での接着性試験が要求されているが、25゜Fでの試験も実施して、より低温条件での挙動も求めた。
使用した試験方法は、ASTM D1970、セクション7.4(Adhesion to Plywood)に従ったもので、以下の通りである:
試験に用いる材料(下地材、合板、及びローラー)は、試験温度で少なくとも4時間コンディショニングしてから、組み立てる。
下地材シートを3”×8”に切断し、3”×6”の合板(厚みが少なくとも1/4”、APA Grade,Exposure 1)片の上に3”×5”の面積で接着させる。試験温度に設定したチャンバーの中で、接着させる(make the bonds)。
直径5”、幅5”、重さ26ポンドのローラーを用いて、往復3回、ロールかけする。
その接着させた試験片を、試験温度で、少なくとも1時間、コンディショニングさせる。それぞれの下地材について、それぞれの温度で、5回の接着試験をする。
定速伸長タイプの試験器で、2”/分のクロスヘッド速度で試験を実施する。
下地材シートの自由端を、合板からの距離約2”となるように分離し、接着部分の長さ約3”が残るようにする。一方のグリップに合板の自由端をクランプし、下地材の自由端を折り返して、もう一方のグリップにそれをクランプさせる。接着領域の少なくとも3/4を剥離させる。
その剥離の過程全体の平均荷重として剥離強度を求め、kg/30.5cm(ポンド/幅フィート)の単位で、平均値及びその試験値の標準偏差を報告する。
試験に用いる材料(下地材、合板、及びローラー)は、試験温度で少なくとも4時間コンディショニングしてから、組み立てる。
下地材シートを3”×8”に切断し、3”×6”の合板(厚みが少なくとも1/4”、APA Grade,Exposure 1)片の上に3”×5”の面積で接着させる。試験温度に設定したチャンバーの中で、接着させる(make the bonds)。
直径5”、幅5”、重さ26ポンドのローラーを用いて、往復3回、ロールかけする。
その接着させた試験片を、試験温度で、少なくとも1時間、コンディショニングさせる。それぞれの下地材について、それぞれの温度で、5回の接着試験をする。
定速伸長タイプの試験器で、2”/分のクロスヘッド速度で試験を実施する。
下地材シートの自由端を、合板からの距離約2”となるように分離し、接着部分の長さ約3”が残るようにする。一方のグリップに合板の自由端をクランプし、下地材の自由端を折り返して、もう一方のグリップにそれをクランプさせる。接着領域の少なくとも3/4を剥離させる。
その剥離の過程全体の平均荷重として剥離強度を求め、kg/30.5cm(ポンド/幅フィート)の単位で、平均値及びその試験値の標準偏差を報告する。
ASTM D1970においては、最小剥離強度@40゜Fは、2ポンド/幅フィートである。40゜Fで不合格であった下地材については、25゜Fでの試験は行わなかった。表3に、この試験によって得られた、下地材の合板に対する剥離粘着力の結果を示す。
配合物1及び2のいずれもが、25゜Fのような低温でも、合板に必要とされる最低の接着力をはるかに越えており、特に配合物1は、最善の剥離強度を与えている。CE-1(ブチル接着剤を用いていると言われている)が、唯一の競合可能な製品であって、それは、25゜Fのような低温で、最小の要求を満たした。
数値の幅が提示されたり、或いは上限及び下限が別々に提示されたりしている場合には、それぞれの中間の値、及びその範囲の上限と下限との間の中間の値の各種の組合せ又はサブ組合せ、及び表記された範囲の各種その他の値若しくは中間の値は、表記された値の範囲の中に包含されると理解されたい。それに加えて、本発明には、構成成分の第一の範囲の下限及び第二の範囲の上限の範囲のその構成成分が含まれる。上限及び下限が別々に提示されたりしている場合には、その下限のいずれかから、その上限のいずれかまでの各種範囲が、本明細書における本発明の一部とみなす。
他の定義がなされない限りにおいて、本明細書において使用されるすべての技術用語及び学術用語は、本発明が属する分野における当業者が一般的に理解しているのと同じ意味合いを有している。本明細書において具体的に挙げたすべての公刊物及び特許は、引用することにより、本発明に関連して使用される可能性のある、それら公刊物の中に記載されている化学製品、機器、統計的解析、及び方法論の記述及び開示も含めた、すべての目的のために、それらのすべてを組み入れたものとする。本明細書で引用されたすべての参考文献は、当業界のレベルを示していると受け取るべきである。本明細書におけるいずれも、本発明が、先願発明を理由にして、開示の日付を遡って付ける権利が与えられていないということを認めたと受け取るべきではない。
本明細書においては、ある種の特定な実施態様を参照しながら説明し、記述してきたが、それにも関わらず、提示された細目に本発明を限定することは意図されていない。むしろ、請求項と等価の範囲内で、且つ本発明の精神から逸脱することなく、詳細な面で各種の修正を施すことができる。
Claims (29)
- ルーフデッキに接着させることが可能な屋根の下地材であって、前記下地材が、
(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;
(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面の上に配され、(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤;及び(iii)粘着付与剤を含む感圧接着剤;
を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
屋根の下地材。 - 前記第一の液状可塑剤が、ポリブテン可塑剤である、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤のTgが、高くとも約5℃、好ましくは高くとも約0℃、より好ましくは高くとも約-5℃、最も好ましくは高くとも約-15℃である、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤のTxが、低くとも約90℃、好ましくは低くとも約100℃、より好ましくは低くとも約110℃、さらにより好ましくは低くとも約130℃、最も好ましくは低くとも約150℃である、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤のTxと前記接着剤のTgとの差が、少なくとも約100℃、好ましくは少なくとも約110℃、より好ましくは少なくとも約130℃、さらにより好ましくは少なくとも約150℃、最も好ましくは少なくとも約170℃である、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤が、
(i)約5重量%~約35重量%、好ましくは約10重量%~約30重量%、より好ましくは約12.5重量%~約25重量%の、前記少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリブチレン;
(ii)約10重量%~約50重量%、好ましくは約15重量%~約45重量%、より好ましくは約17.5重量%~約40重量%の前記第一の液状可塑剤;及び
(iii)約2.5重量%~約40重量%、好ましくは約4重量%~約35重量%、より好ましくは約5重量%~約30重量%の前記粘着付与剤;
を含む、請求項1に記載の屋根の下地材。 - 前記接着剤が、スチレンブロックコポリマーをさらに含む、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤が、約2.5重量%~約25重量%、好ましくは約5重量%~約20重量%、より好ましくは約7.5重量%~約15重量%の前記スチレンブロックコポリマーを含む、請求項7に記載の屋根の下地材。
- 前記スチレンブロックコポリマーが、水素化スチレンブロックコポリマー、好ましくはスチレン-エチレン-ブテン-スチレン(SEBS)ブロックコポリマーを含む、請求項7に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤が、第二の可塑剤をさらに含む、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤が、約1重量%~約30重量%、好ましくは約2.5重量%~約20重量%、より好ましくは約5重量%~約10重量%の前記第二の可塑剤を含む、請求項10に記載の屋根の下地材。
- 前記第一の液状可塑剤と前記第二の可塑剤とを合わせての重量%が、約15重量%~約50重量%、好ましくは約17.5重量%~約45重量%、より好ましくは約22.5重量%~約42.5重量%の間である、請求項10に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤が、充填剤をさらに含む、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤が、約20重量%~約65重量%、好ましくは約30重量%~約60重量%、より好ましくは約40重量%~約55重量%の前記充填剤を含む、請求項13に記載の屋根の下地材。
- 前記充填剤が、シリカ及び炭酸カルシウムからなる群から選択される、請求項13に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤が、約5,000~約1,000,000ポアズ、好ましくは約7,500~約750,000ポアズ、最も好ましくは約8,000~約600,000ポアズの複素粘性率を有する、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記ルーフィング膜が、ポリ塩化ビニル(PVC)、熱可塑性オレフィン(TPO)、ポリエチレン及びポリプロピレン、塩素化ポリエチレン(CPE)、クロロスルフィン化ポリエチレン(CSPE)、並びにポリイソブチレン(PIB)からなる群から選択される物質で形成される、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記ルーフィング膜が、EPDM、ブチルゴム、及びネオプレンからなる群から選択される物質で形成される、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記ルーフィング膜が、織ったポリプロピレン又はポリエチレンの布を含み、任意選択的に前記ルーフィング膜の前記第二の主表面にすべり止めコーティングを有する、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記ルーフィング膜が、単層膜である、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記ルーフィング膜が、多層構造である、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記ルーフィング膜の厚みが、約5ミル~約90ミルの厚み、好ましくは10~45ミル、より好ましくは約10~35ミルの間、最も好ましくは約10~25ミル又は10~20ミルの間である、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤層が、約4ミル~約50ミルの間、好ましくは約6ミル~約30ミルの間、より好ましくは約8ミル~約25ミルの間、最も好ましくは約10ミル~約20ミルの間の厚みを有する、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記接着剤層が、少なくとも約16ミル、好ましくは少なくとも約18ミル、より好ましくは少なくとも約20ミル、最も好ましくは少なくとも約22ミルの厚みを有する、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 膜と接着剤とを合計した厚みが、40ミル超である、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記感圧接着剤に接着された剥離ライナーをさらに含む、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 前記下地材が、121℃(250゜F)で14日間の、ASTM D1970-18、セクション7.5に合格する、請求項1に記載の屋根の下地材。
- 屋根の下地材を作成するための方法であって、
ルーフィング膜の第一の主表面に感圧接着剤を適用する工程であって、前記接着剤が、(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤を含む工程、
及び
前記ルーフィング膜の前記第一の主表面に適用された前記接着剤層の上に、剥離ライナーを適用する工程
を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
方法。 - ルーフデッキに、(a)第一の主表面及び第二の主表面を有するルーフィング膜;(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面の上に配された感圧接着剤層;及び(c)前記感圧接着剤の上に適用された剥離ライナーを含む、下地材を適用する方法であって、
前記方法が、
(a)前記屋根の下地材から前記剥離ライナーを除いて、前記接着剤層を露出させる工程、及び
(b)前記ルーフィング膜の前記第一の主表面を前記ルーフデッキに接触させることによる、前記下地材を、前記ルーフデッキに接着させる工程
を含み、
前記接着剤が、(i)少なくとも1種の、ブチルゴム又はポリイソブチレン;(ii)第一の液状可塑剤;及び(iii)粘着付与剤を含み、
前記接着剤のTgが、高くとも約10℃である、
方法。
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