JP5869485B2 - 高反射率ルーフィングシステム - Google Patents
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Description
本出願は、2009年10月2日に出願され、「高反射率ルーフィングシステム」と題された、米国仮出願第61/248,285号のunder 35 U.S.C.119条による利益を主張し、その内容は、全ての目的でその全体を参照することにより本明細書に組み込まれる。
本発明はクールルーフィングシステムに関する。より具体的には、本発明は、太陽光反射率を70%以上に増加させる基板に適用し得る、高い反射率の粒子を含むクールルーフィングシステムに関する。
カリフォルニア行政法24条(カリフォルニア規則集法令見出し24)、及び他機関における同様の要請は、市販用のルーフィング材の反射率は最低でも70%であることを要求している。アスファルトや改良されたビチューメンなどの、現在通用している多くのルーフィング材は、色が黒く、大変低い太陽光反射率を有している。これらの黒色ルーフィング材の多くは、天候などに曝されることによる変化を減じ、耐火性を付加するため、表面にミネラルの細粒を用いている。アスファルトや他の暗色ルーフィング材として現在使われている大部分のルーフィング細粒(roofing granule)は、破砕した長石などの岩を材料にしており、許容可能な太陽光反射率を達成するのに十分に、該細粒を白くするためのセラミックコートが行われている。しかしながら、これらの努力にもかかわらず、今日市販されている細粒は、70%という基準値を満たすまで黒色材料の太陽光反射率を増加させるほど十分に明るく輝いてはいない。
いくつかの実施形態において、本発明は、少なくとも1つのアスファルト層と、該アスファルト層に接着し、およそ80%からおよそ92%までの範囲の反射率を持つ複数の高反射率の焼成カオリン粒子(calcined kaolin particle)を含む、少なくとも1つの細粒層と、を備えるクールルーフィングシステムである。該クールルーフィングシステムは最低でも70%、より詳細にはおよそ70%からおよそ82%までの範囲の太陽光反射率を有する。
図1は、本発明に係る、ある実施形態におけるクールルーフィングシステムの概略図である。
ルーフィング基板に適用した場合、高反射率のルーフィング表面が達成されるような、ルーフィング細粒やルーフィング粒子を作るのに使える、様々な素材が調査されてきた。これらの素材には、白石英(white quartz)、板状アルミナ(tabular alumina)、セラミックサンド(ceramic sand)、世界中の様々な産地からの粘土を焼成したもの、が含まれている。黒色のルーフィング基板に適用される場合には、上記のいずれの素材も要求される太陽光反射率70%という基準値を満たさない、ということが見出された。たとえば、白石英は太陽光の紫外線からルーフィング基板を十分に護るために必要な不透明性が不十分である。板状アルミナはその反射率やそのほかの特性についてよく調べられたが、その結果は満足のいくものではなかった。様々な産地からの粘土を焼成したものが調査されたが、ルーフィング基板に適用した場合に十分に高い太陽光反射率を生み出さないことがわかった。白磁の破片を材料にして、それを所望のサイズの粒にひくことで作られたセラミックサンドもまた検討された。調査された他の材料と同じように、セラミックサンドも、アスファルトルーフィング基板に適用した場合に、太陽光反射率70%という基準値を満たせなかった。
(特許文献)
特許文献1:米国特許第7,291,358号明細書(2007年11月6日登録)
特許文献2:米国出願公開2004/0017938号(2004年1月29日公開)
本発明の様々な実施形態に係るクールルーフィングシステムは、太陽光反射率が最低でも70%であるルーフィングシステムを生み出す高反射率の焼成カオリン粒子を含んでいる。焼成カオリンはカオリンシャモット(kaolin chamotte),アルミノ珪酸(aluminum silicate)、ムライト、焼成フリントクレー(calcined flint clay)という名でも知られている。世界中には、多くの様々な焼成カオリンの産地がある。様々な土地で産出される焼成カオリンの大部分は、オフホワイト、黄褐色、もしくは淡灰色をしている。しかし、非常に白く輝く、高い反射率の焼成カオリンを生み出すカオリンの鉱床が存在する特異な産地が世界にはわずかにある。これらの特異な産地は中国とヨーロッパ中東部で見つかっている。
(実施例1)
(処理された細粒の調製)
実験室での試験のためのサンプル調製法は以下の通りであった。小さい、プラスチックまたはガラス製の容器をデジタルスケールの上に置き、そのスケールのメモリを0に合わせた。試験されるトリートメント溶液およそ1oz.(約29.5mlまたは35グラム)を容器の中に入れた。そして、スケールのメモリを再度0に合わせた。トリートメント溶液100グラムを該容器に加えた。そして容器に蓋をして閉めた。トリートメント溶液とトリートメント溶液とが入れられた容器を、細粒がトリートメントによって完全に包まれることが確実になるように、勢いよく揺り動かした。次に、処理された細粒を取り出し、ホイルトレイの上に均一に広げた。処理された細粒が入ったトレイを80℃に予め加熱しておいたオーブンの中に入れて、処理された細粒を一晩中乾燥させた。処理された細粒をオーブンから取出し、数時間冷ましておいた。処理された細粒を冷ました目的は、生産工程の前に、細粒が周囲の環境もしくは一様にされた湿度に戻ることを確実にするためである。
(反射率)
処理された各サンプルの反射率は、D&S反射率計Model SSR-ER Version 6(Devices and Services Company, ダラス,テキサス州)を用いて測定された。反射率計を用いた測定を行うために、サンプル約100グラムをサンプル受け皿の上に置いた。皿に置かれたサンプルの表面がだいたい平らになるように、サンプルを均した。各測定位置につき1―2回測定が行われるように、反射率計による測定が繰り返された。全部で5つの測定位置が使用された。これらの測定位置は、羅針盤上の4つの点(北、南、東、西)と、サンプル皿の中央におかれた第5の測定点とに対応するようにした。処理されたサンプル個々の平均反射率を求めるために、各5つの測定位置における測定値の平均値が求められた。処理された各サンプルの平均反射率を以下の表3に示す。
(撥水性試験)
撥水性試験はルーフィング細粒の製造業において品質管理試験としてよく適用される。親水性の細粒はアスファルトを基材とする基板に接着することに困難が生じることがあるため、ルーフィング細粒を疎水性とすることが重要である。ルーフィング細粒がアスファルトを基材とする基板に適用されるとき、熱せられた基板を冷ますために熱いアスファルトの上に水が吹付けられることが考えられる。もしルーフィング細粒が親水性であれば、水は細粒と基板との間に存在し、そのために、アスファルトを基材とする基板に対する細粒の接着を妨げることになる。
(4日間汚れ試験)
4日間汚れ試験は、ルーフィング細粒の製造業においてよく使用される品質管理試験である。4日間汚れ試験は、アスファルトを基材とする基板の中のアスファルトオイルをルーフィング細粒が吸収する傾向についての促進測定法である。4日間汚れ試験に用いられた各細粒は、細粒の重量に対する溶液の重量が、重量パーセントで2%であるように、上記に記載された方法に従って、溶液で処理された。それぞれのサンプルを作製するために用いられ、4日間汚れ試験によって評価される、異なる細粒と、トリートメントと、アスファルトタイプとのそれぞれの簡単な説明を以下の表6に示す。
(接着試験)
ピックテストは、ルーフィング細粒のアスファルトに対して接着する性質を推定するためにルーフィング細粒の製造業において使用される、実用的な試験である。
標準#11の粒子分布である粒子が、以下のステップに用いられた。
アスファルトはおよそ200℃に熱せられる。表面全体が丁度コートされるように、液体アスファルトはアルミニウムトレイに注がれる。これにはサンプルあたりアスファルト5グラムが必要である。
アスファルトは、アスファルトが融解するまで、小さいホットプレートの上でおよそ200℃に再度熱される。アスファルト表面全体が覆われるまで、およそ25グラムの細粒が全表面に対して散布される。製造時の環境と同様にするために、アスファルトがまだ温かいうちに、細粒はアスファルトの中へ押し込まれる。冷却は迅速に行われるので、サンプルは4日間80℃のオーブンの中に置かれ、その後にサンプルは完全に室温/周囲の温度にまで冷まされる。
Claims (19)
- 少なくとも1つのアスファルト層と、
上記アスファルト層の最上表面に直接接着する少なくとも1つの細粒層であって、該細粒層は、およそ80%からおよそ92%までの範囲の太陽光反射率、およびおよそ0.3mmから約2.4mmまでの範囲の粒子サイズを持つ、複数の、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子(kaolin particle)を含み、
上記高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子は、該高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子が撥水性を向上させ、およびアスファルトよごれを防ぐように透明なコーティングを用いて表面処理されており、
上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子は、アスファルト層の面のほぼ全体を覆うように、ルーフィング材に用いられる通常の割合で、上記アスファルト層に供され、最低でも70%かそれ以上の太陽光反射率を有するクールルーフィングシステム。 - その太陽光反射率が70%からおよそ82%までの範囲である、請求項1に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明なコーティングが、シラン類と、シロキサン類と、ポリシロキサン類と、有機シロキサン類と、珪酸類と、有機珪酸類と、シリコン樹脂類と、アクリル類と、ウレタン類と、ポリウレタン類と、グリコールエーテル類と、それらの混合とからなるグループから選択される表面処理を含む、請求項1に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明なコーティングが、シラン類やシロキサン類を含む無溶媒エマルジョンを含む、請求項1に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明なコーティングが、アクリル類と、ウレタン類と、ポリウレタン類と、グリコールエーテル類と、それらの混合とからなるグループから選択される、請求項1に記載のクールルーフィングシステム。
- 少なくとも1つのアスファルト層、および上記アスファルト層の最上表面に直接接着する細粒層を含む、請求項1に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明なコーティングによって、上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子の接着性が向上した、請求項1に記載のクールルーフィングシステム。
- ルーフィング基板と、
上記ルーフィング基板に適用される、少なくとも1つの吹付けポリウレタンフォーム(polyurethane foam)層と、
上記吹付けスプレーポリウレタンフォーム層に重ねて取り付けて接着された、エラストマコーティング層と、
上記エラストマコーティング層の最上表面に直接接着する細粒層とを含み、
上記細粒層は、およそ80%からおよそ92%までの範囲の太陽光反射率、およびおよそ0.3mmから約2.4mmまでの範囲の粒子サイズを持つ、複数の、表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子を含み、
上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子は、撥水性を向上させる透明なコーティングを用いて表面処理されており、
上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子は、ルーフィング材に用いられる通常の割合で、上記エラストマコーティング層に供され、上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子によって、最低でも70%の太陽光反射率を有するクールルーフィングシステム。 - 上記吹付けポリウレタンフォームの厚さが、およそ1インチからおよそ3インチまでの範囲である、請求項8に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記クールルーフィングシステムの太陽光反射率が、少なくとも70%からおよそ82%までの範囲である、請求項8に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記エラストマコーティング層が、アクリル、ウレタン、シリコンのいずれか1つを含む、請求項8に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明なコーティングが、シラン類と、シロキサン類と、ポリシロキサン類と、有機シロキサン類と、珪酸類と、有機珪酸類と、シリコン樹脂類と、アクリル類と、ウレタン類と、ポリウレタン類と、グリコールエーテル類と、それらの混合とからなるグループから選択される、請求項8に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明なコーティングが、シラン類やシロキサン類のエマルジョンを含む、請求項12に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明なコーティングが、アクリル類と、ウレタン類と、ポリウレタン類と、グリコールエーテル類と、それらの混合とからなるグループから選択される、請求項8に記載のクールルーフィングシステム。
- ルーフィング基板、該ルーフィング基板に適用される少なくとも1つの吹付けポリウレタンフォーム層、該吹付けスプレーポリウレタンフォーム層に重ねて取り付けて接着されたエラストマコーティング層、および該エラストマコーティング層の最上表面に直接接着する細粒層からなる、請求項8に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明なコーティングによって、上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明
るい白色の、破砕されたカオリン粒子の接着性が向上した、請求項8に記載のクールルーフィングシステム。 - アスファルト層、および該アスファルト層の最上表面に直接接着する細粒層からなるクールルーフィングシステムであって、
上記細粒層は、およそ80%からおよそ92%までの範囲の太陽光反射率、およびおよそ0.3mmから約2.4mmまでの範囲の粒子サイズを持つ、複数の、表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子を含み、
上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子は、自身の吸水を防ぎ、自身のアスファルトよごれを防ぎ、アスファルトに接着され、
上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子は、アスファルト層の面のほぼ全体を覆うように、ルーフィング材に用いられる通常の割合で上記アスファルト層に供される場合、最低でも70%かそれ以上の太陽光反射率を有するクールルーフィングシステム。 - 上記表面処理された、高反射率の、焼成された、明るい白色の、破砕されたカオリン粒子が、シラン類と、シロキサン類と、ポリシロキサン類と、有機シロキサン類と、珪酸類と、有機珪酸類と、シリコン樹脂類と、アクリル類と、ウレタン類と、ポリウレタン類と、グリコールエーテル類と、それらの混合とからなるグループから選択される透明な表面コーティングを用いて処理される、請求項17に記載のクールルーフィングシステム。
- 上記透明な表面コーティングは、シラン類およびシロキサン類の無溶媒エマルジョンを含む、請求項18に記載のクールルーフィングシステム。
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