JP4810433B2 - 断熱層のための組成物 - Google Patents
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Description
組成物に用いられる高多孔性粒子は、ゾルゲルを乾燥することによって得られる材料でなり、そして少なくとも80%の孔隙率および5μm〜4.0mmの範囲の粒子サイズを有する。このようなゾルゲル由来の材料の化学的性質および製造は、化学の論文において、よく文書化され、それは、ゾルゲルの乾燥およびその表面特性の改変のための種々の方法を開示している。
本発明のコーティング組成物に適している樹脂システムは、水性システムまたは溶剤ベースシステムであり得、そして少なくとも1つの膜形成性重合体を含む。適している膜形成性重合体の化学的性質および製造方法は公知であり、そして重合体は、多数の製造業者から入手し得る。適している膜形成性重合体は、制限されないが、例えば、アクリル重合体、アクリルスチレン共重合体、ビニルアクリル共重合体、エポキシアクリル共重合体、アクリル酢酸ビニル共重合体、アルキド、スチレンブタジエン共重合体、酢酸セルロース重合体、およびポリエステル重合体が挙げられる。重合体の選択は、特定の適用という観点から、当業者によって行われ得る。
本発明の組成物に分散される粒子が、非常に高い孔隙率およびそれに相当する低い密度を有する場合には、分散液におけるそれらの最大負荷レベルは、非常に低い。典型的には、分散液の固形量を基準として0.1〜0.5質量%を超える分散量で粒子を取り入れることは困難である。特に、このような粒子は、せん断に敏感なので、高速のせん断速度での混合は、それらの構造に傷を付けるおそれがある。さらに、ゾルゲルの乾燥から誘導されるこれらの粒子の多く(特にシリカ)はチキソトロピー性を有する。そのため、分散液の固形量を基準として1質量%で負荷された分散液は、該分散液の粘度が約25,000センチポイズに上がることがあり、これは、塗布するのに適していない。
組成物は、組成物のコーティングおよび「層平面」特性を改善するために、当業者に公知のその他の添加剤を、当業者によって決定され得るように含み得る。それは、これらの添加剤には、界面活性剤;平滑化剤;粘稠化剤のようなレオロジー調節剤;泡止め剤または消泡剤;凝集剤;硬化剤(組成物の樹脂が自己硬化しない場合);および増量剤が挙げられるが、特に制限されない。
本発明によれば、高多孔性粒子が樹脂システムに添加されること、および低いせん断条件下で穏やかに混合されることが不可欠であり、この高多孔性粒子は、組成物のすべてのその他の成分が、すでにより高速でおよび中程度から高いせん断速度で混合された後に添加される。最も好ましい方法としては、高多孔性粒子は、きわめて低いせん断条件下で、安定化剤(および必要に応じて、均一なペーストを形成するためにごく少量の水)とともに別の容器で混合される。一度、均一なペーストが得られると、それは、残りの成分の混合物に、撹拌しながらゆっくり加えられ、該撹拌は、きわめて低いせん断力によって特徴付けられる。
透明なコーティング組成物を、以下の表に示される成分から調製した。
R値=.048/(12×.058)=0.069hr ft2 °F/Btu
tmean=170°F
白色コーティング組成物を、以下の表に示される成分から調製した。
R値=.058/(12×.187)=0.026hr ft2 °F/Btu
tmean=180°F
Claims (25)
- 断熱層を形成するための硬化性コーティング組成物であって、該組成物が、
(a)湿潤ゾルゲルを乾燥することによって得られる材料でなる高多孔性粒子であり、少なくとも80%の孔隙率および5μm〜4.0mmの範囲の粒子サイズを有する粒子;および
(b)膜形成性重合体を含む膜形成性樹脂システムを含み、
該粒子(a)が該樹脂システム(b)に分散され、そして該樹脂システム(b)が、1,000〜4,000の範囲の平均分子量を有する少なくとも1つの安定化剤を含み、該安定化剤が、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドブロック共重合体、ポリC2−C3アルコキシ化されたC12−C18飽和または不飽和脂肪族アルコール、ポリC2−C3アルコキシ化された水添または部分水添ヒマシ油、ポリC2−C3アルコキシ化された水添または部分水添ダイズ油、ポリジメチルシロキサンC2−C3アルコキシラート、およびC12−C18飽和または不飽和脂肪酸のソルビタンエステルからなる群より選択される少なくとも1つのメンバーであり、
該粒子(a)の量が、該組成物の質量を基準として2〜6質量%の範囲であり、そして該安定化剤の量が、該高多孔性粒子の質量を基準として50質量%〜90質量%の範囲であり、そして
該孔隙率が、該粒子の体積のうち空気によって占められる割合を示す値である、組成物。 - 前記粒子が、エアロゲル粒子およびキセロゲル粒子からなる群より選択される少なくとも1つのメンバーであり、該エアロゲル粒子が、前記湿潤ゾルゲルを超臨界圧力下で乾燥させる方法によって調製され、そして該キセロゲル粒子が、前記湿潤ゾルゲルを超臨界圧力より低い圧力で乾燥させる方法によって調製される、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、5μm〜15μmの範囲の粒子サイズを有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、5μm〜500μmの範囲の粒子サイズを有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、5μm〜1,200μmの範囲の粒子サイズを有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、0.5mm〜4.0mmの範囲の粒子サイズを有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、少なくとも90%の孔隙率を有する、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、無定形シリカエアロゲル粒子である、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、無定形シリカキセロゲル粒子である、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、炭素エアロゲル粒子である、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、炭素キセロゲル粒子である、請求項1に記載の組成物。
- 前記樹脂システムが、水性である、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、疎水性である、請求項12に記載の組成物。
- 前記樹脂システムが、溶剤ベースである、請求項1に記載の組成物。
- 前記粒子が、親水性である、請求項14に記載の組成物。
- 前記膜形成性重合体が、アクリル重合体、アクリルスチレン共重合体、ビニルアクリル重合体、エポキシアクリル共重合体、アクリル酢酸ビニル共重合体、アルキド、スチレンブタジエン共重合体、酢酸セルロース重合体、およびポリエステル重合体からなる群より選択される、請求項1に記載の組成物。
- 前記樹脂システムが、水性エマルジョンであり、そして前記膜形成性重合体が、アクリル重合体、アクリルスチレン共重合体、ビニルアクリル共重合体、エポキシアクリル共重合体、アクリル酢酸ビニル共重合体、スチレンブタジエン共重合体、および酢酸セルロース重合体からなる群より選択される、請求項12に記載の組成物。
- さらに、組成物の質量を基準として5〜15質量%の量のルチル型酸化チタンを含む、請求項1に記載の組成物。
- さらに、難燃化剤を含む、請求項1に記載の組成物。
- 基材に断熱層を形成するための方法であって、該基材に請求項1の組成物を塗布する工程を包含する、方法。
- 断熱層を形成するためのコーティング組成物を調製する方法であって、該方法が、
(a)膜形成性重合体および1,000〜4,000の範囲の平均分子量を有する少なくとも1つの安定化剤を含む樹脂システムを供給する工程であり、該安定化剤が、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドブロック共重合体、ポリC2−C3アルコキシ化されたC12−C18飽和または不飽和脂肪族アルコール、ポリC2−C3アルコキシ化された水添または部分水添ヒマシ油、ポリC2−C3アルコキシ化された水添または部分水添ダイズ油、ポリジメチルシロキサンC2−C3アルコキシラート、およびC12−C18飽和または不飽和脂肪酸のソルビタンエステルからなる群より選択される少なくとも1つのメンバーである工程、および
(b)工程(a)で得られる該樹脂システムに、湿潤ゾルゲルを乾燥することによって得られる材料でなる高多孔性粒子であって、少なくとも80%の孔隙率および5μm〜4.0mmの範囲の粒子サイズを有する粒子を添加する工程、および得られる組成物を500rpm/hrを超えないせん断速度で混合する工程を包含し、
該粒子の量が、該組成物の質量を基準として2〜6質量%の範囲であり、そして該安定化剤の量が、該高多孔性粒子の質量を基準として50質量%〜90質量%の範囲であり、そして
該孔隙率が、該粒子の体積のうち空気によって占められる割合を示す値である、方法。 - 前記高多孔性粒子が、均一なペーストを得るのに十分な量の安定化剤とともにゆっくりかつ500rpm/hrを超えないせん断速度で予め混合され、そして該得られたペーストが該樹脂システムに添加される、請求項21に記載の方法。
- 白色顔料が工程(b)の前に、前記樹脂システムと混合される、請求項21に記載の方法。
- 前記粒子が、少なくとも90%の孔隙率を有する、請求項21に記載の方法。
- 前記粒子が、シリカエアロゲル粒子である、請求項21に記載の方法。
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