(57)【要約】  本発明は、基材と、基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射塗膜であって、この第一反射塗膜を有するその基材が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｄｉｒｅｃｔ  ｓｏｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）を示すような第一反射塗膜と、第一反射塗膜の少なくとも一部の上の第二反射塗膜とを含み、第一反射塗膜と第二反射塗膜の組合せが基材に７７０〜２５００ｎｍの間の波長範囲の実質上すべての点で少なくとも約２０％の反射率を与える非白色建物表面を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、
前記基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射層であって、反射層および基材の組合せが少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｄｉｒｅｃｔ  ｓｏｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）を示す第一反射層と、
前記第一反射層の少なくとも一部の上の第二反射層であって、前記第一反射層および前記第二反射層の組合せが前記基材に７７０〜２５００ｎｍの間の波長範囲の実質上すべての点で少なくとも約２０％の反射率を与える第二反射層と、
生物成長阻害剤、自己清浄成分、またはこれらの組合せから選択される保存剤と、
を備える非白色建物表面。
【請求項２】
第三層をさらに備え、前記第三層が前記基材と前記第一層の間、前記第一と第二層の間、または前記第二層上に存在する、請求項１に記載の表面。
【請求項３】
前記保存剤が前記第一層の一部である、請求項１に記載の表面。
【請求項４】
前記保存剤が前記第二層の一部である、請求項１に記載の表面。
【請求項５】
前記保存剤が前記第三層の一部である、請求項１に記載の表面。
【請求項６】
前記保存剤が、前記第一層、前記第二層、および前記第三層のうちの２層以上の一部である、請求項１に記載の表面。
【請求項７】
前記保存剤が、前記第一層、前記第二層、および前記第三層の一部である、請求項１に記載の表面。
【請求項８】
前記複数反射層がそれぞれの域内に存在し、かつ前記保存剤がそれら反射層域に隣接する前記基材のそれぞれの域内に存在する、請求項１に記載の表面。
【請求項９】
前記保存剤が、前記第一または第二塗膜によって被覆されない前記基材のそれぞれの域内に存在する、請求項８に記載の表面。
【請求項１０】
前記基材が無機の非金属基材である、請求項１に記載の表面。
【請求項１１】
前記基材が、クレー、コンクリート、岩石、およびこれらの組合せから選択される、請求項１に記載の表面。
【請求項１２】
前記基材が無機グラニュールを含む、請求項１に記載の表面。
【請求項１３】
前記基材が、複数反射層を有する無機グラニュールの部分と、保存剤を有する無機グラニュールの部分とを備える、請求項１２に記載の表面。
【請求項１４】
前記基材が屋根用こけら板の少なくとも一部を含む、請求項１に記載の表面。
【請求項１５】
基材と、
前記基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射層であって、前記反射層を有する前記基材が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値を示す第一反射層と、
前記第一反射層の少なくとも一部の上の第二反射層であって、前記第一反射層および前記第二反射層の組合せが前記基材に７７０〜２５００ｎｍの間（７７０および２５００ｎｍを含む）の範囲で測定される少なくとも約７，０００の加算反射率値を与える第二反射層と、
生物成長阻害剤、自己清浄成分、またはこれらの組合せから選択される保存剤と、
を備える非白色建物表面。
【請求項１６】
第三層をさらに備え、前記第三層が前記基材と前記第一層の間、前記第一と第二層の間、または前記第二層上に存在する、請求項１５に記載の表面。
【請求項１７】
前記保存剤が前記第一層の一部である、請求項１５に記載の表面。
【請求項１８】
前記保存剤が前記第二層の一部である、請求項１５に記載の表面。
【請求項１９】
前記保存剤が前記第三層の一部である、請求項１５に記載の表面。
【請求項２０】
前記保存剤が、前記第一層、前記第二層、および前記第三層のうちの２層以上の一部である、請求項１５に記載の表面。
【請求項２１】
前記保存剤が、前記第一層、前記第二層、および前記第三層の一部である、請求項１５に記載の表面。
【請求項２２】
前記複数反射層がそれぞれの域内に存在し、かつ前記保存剤がそれら反射層域に隣接する前記基材のそれぞれの域内に存在する、請求項１５に記載の表面。
【請求項２３】
前記保存剤が、前記第一または第二塗膜によって被覆されない前記基材のそれぞれの域内に存在する、請求項２２に記載の表面。
【請求項２４】
前記基材が無機の非金属基材である、請求項１５記載の表面。
【請求項２５】
前記基材が、クレー、コンクリート、岩石、およびこれらの組合せから選択される、請求項１５に記載の表面。
【請求項２６】
前記基材が無機グラニュールを含む、請求項１５に記載の表面。
【請求項２７】
前記基材が、複数反射層を有する無機グラニュールの部分と、保存剤を有する無機グラニュールの部分とを備える、請求項２６に記載の表面。
【請求項２８】
前記基材が屋根用こけら板の少なくとも一部を含む、請求項１５に記載の表面。
【請求項２９】
基材の外面の少なくとも一部に第一塗料を供給するステップと、
前記第一塗料を硬化して基材上に第一反射層を形成するステップであって、前記第一反射層が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値を示す、ステップと、
前記塗装基材上の少なくとも一部を覆って第二塗料を施すステップと、
前記第二塗料を硬化して第二反射層を形成するステップであって、前記第一反射層と前記第二反射層の組合せが、
（ｉ）７７０〜２５００ｎｍの間の波長範囲の実質上すべての点で少なくとも約２０％の反射率、および
（ｉｉ）７７０〜２５００ｎｍの間（７７０および２５００ｎｍを含む）の範囲で測定される少なくとも約７，０００の加算反射率値
の少なくとも一方をもたらす、ステップと、
前記基材上に保存剤を供給するステップであって、前記保存剤が生物成長阻害剤、自己清浄成分、またはこれらの組合せから選択される、ステップと
を含む、非白色建物表面を作成する方法。
【請求項３０】
第三層をさらに備え、前記第三層が前記基材と前記第一層の間、前記第一と第二層の間、または前記第二層上に存在する、請求項２９に記載の表面。
【請求項３１】
前記保存剤が前記第一層の一部である、請求項２９に記載の表面。
【請求項３２】
前記保存剤が前記第二層の一部である、請求項２９に記載の表面。
【請求項３３】
前記保存剤が前記第三層の一部である、請求項２９に記載の表面。
【請求項３４】
前記保存剤が、前記第一層、前記第二層、および前記第三層のうちの２層以上の一部である、請求項２９に記載の表面。
【請求項３５】
前記保存剤が、前記第一層、前記第二層、および前記第三層の一部である、請求項２９に記載の表面。
【請求項３６】
前記複数反射層がそれぞれの域内に存在し、かつ前記保存剤がそれら反射層域に隣接する前記基材のそれぞれの域内に存在する、請求項２９に記載の表面。
【請求項３７】
前記保存剤が、前記第一または第二塗膜によって被覆されない前記基材のそれぞれの域内に存在する、請求項３６に記載の表面。
【請求項３８】
前記基材が無機の非金属基材である、請求項２９に記載の表面。
【請求項３９】
前記基材が、クレー、コンクリート、岩石、およびこれらの組合せから選択される、請求項２９に記載の表面。
【請求項４０】
前記基材が無機グラニュールを含む、請求項２９に記載の表面。
【請求項４１】
前記基材が、複数反射層を有する無機グラニュールの部分と、保存剤を有する無機グラニュールの部分とを備える、請求項４０に記載の表面。
【請求項４２】
前記基材が屋根用こけら板の少なくとも一部を含む、請求項２９に記載の表面。
【請求項４３】
こけら板基材と、
前記こけら板基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射層であって、反射層および基材の組合せが少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値を示す第一反射層と、
前記第一反射層の少なくとも一部の上の第二反射層であって、前記第一反射層および前記第二反射層の組合せが前記こけら板基材に７７０〜２５００ｎｍの間の波長範囲の実質上すべての点で少なくとも約２０％の反射率を与える第二反射層と、
生物成長阻害剤、自己清浄成分、またはこれらの組合せから選択される保存剤と、
を備える非白色こけら板。
【請求項４４】
こけら板基材と、
前記こけら板基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射層であって、前記反射層を有する前記基材が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値を示す第一反射層と、
前記第一反射層の少なくとも一部の上の第二反射層であって、前記第一反射層および前記第二反射層の組合せが前記こけら板基材に７７０〜２５００ｎｍの間（７７０および２５００ｎｍを含む）の範囲で測定される少なくとも約７，０００の加算反射率値を与える第二反射層と、
生物成長阻害剤、自己清浄成分、またはこれらの組合せから選択される保存剤と、
を備える非白色こけら板表面。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アスファルトこけらぶき、屋根がわら、および他の外装面上などの外装面に用いる太陽反射率を高めるための反射塗膜、ならびにそのような塗膜の有効寿命を延ばす方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー節約の目的で屋根および他の外装面から太陽エネルギーを反射することが一層望ましくなっている。吸収された太陽エネルギーは、建物中の冷却エネルギーコストを増大させる。さらに大都市圏などの人口密度の高い地域では太陽エネルギーの吸収が周囲気温を上昇させる。太陽エネルギーの主要な吸収体は建物の屋根である。周囲気温が周辺の農村部よりも華氏１０度以上暖かいことは珍しいことではない。この現象は一般に都市ヒートアイランド効果と呼ばれる。太陽エネルギーを吸収ではなく反射することにより冷却コストを低減させ、それによって建物中のエネルギーコストを低減することができる。さらに太陽エネルギー吸収の低減は、周囲気温の低下に役立つことによって人口密度の高い地域における生活の質を高めることができる。
【０００３】
太陽エネルギーの反射は、金属または金属被覆した屋根材を用いることによって達成することができる。しかし、金属のまたは金属被覆した屋根材の熱放射力が低いためにこのような材料はエネルギーの節約における顕著な利得を生まず、またこのような材料は放射熱の流れを制限するのでコストの節減を生まない。
【０００４】
太陽エネルギーの反射はまた、白色または淡い色の屋根を使用することによって達成することができる。しかし、このような傾斜のある屋根は美的な理由で市場において十分には受け入れられない。それよりも濃い色の屋根のほうが好まれる。しかし濃い色の屋根はまさしくそれらの性質によって太陽エネルギーをより高度に吸収し、反射はより少ない。
【０００５】
平坦でない傾斜のある屋根は、一般には着色したグラニュールをこけら板の外面に接着させた状態で塗装したこけら板を使用する。一般にこのようなこけら板は、グラニュールがアスファルト中に埋め込まれた状態のアスファルト母材から作製される。この屋根用グラニュールは、美的理由およびこけら板の下にある母材の保護の両方のために使用される。このようなグラニュールのまさしくその性質がそのこけら板上にかなりの表面粗さを創り出す。それによって、滑らかな面に配置された同じ塗膜と比較した場合、放射線は吸収の増加につながる多重散乱方式で散乱するので、太陽放射は反射率の低下に直面する。
【０００６】
建設材料は取り付けられた場合、たとえそれらが十分に高い太陽エネルギー反射率を有するとしても、様々な環境要因がその性能を低下させがちである。藻類、地衣類、およびコケ類などの微生物相の成長は、多くの地域、特に露出面が湿っていることが多いところでは屋根の一般的な問題である。他の地方では空気で運ばれる煤煙などの物質の付着が太陽エネルギーの反射率の低下の主要な誘因である。これらの問題は、当業界により厄介な外観問題と敬称で呼ばれてきた。
【０００７】
より濃い色の建物表面に対する美的要請と、白色または白色に近い表面のより高い太陽エネルギー排除によって得ることができるエネルギー効率との間の葛藤は、より淡い色を支持する折衷案を必要としてきた。より淡い色は、たとえ「エネルギースター（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔａｒ）」ラベリングに必要とされるような初期太陽反射率基準を満たすとしてもごみや微生物相が積もるに従って徐々にそれらの反射率を喪失する傾向がある。有効かつ望ましいレベルの太陽反射率を数年間保つということは、一般にその初期反射率が最終目標よりもかなり高くなければならないことを意味し、そしてまたこれはより一層淡い色のむしろ望ましくない初期の色を必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
「エネルギースター」ラベリング基準の場合、反射率のこの減退は、暴露老化の必要条件に含めることによって認可されてきた。急勾配の屋根の場合の初期太陽反射率は２５％を超えなければならず、かつ３年後依然として１５％を超える状態でなければならない。より一層高い反射率を維持することが望ましい。多くの人口を抱える地域および／または藻類の成長にとって好都合な湿った条件を有する地域で３年後に１５％の反射率を保持するには、より一層高い初期反射率、場合によっては３０％もの高い初期反射率を有する材料を選択することが必要かも知れない。これは、なお一層淡い色を必要とすることを意味する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基材と、基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射塗膜であって、この第一反射塗膜を有するその基材が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｄｉｒｅｃｔ  ｓｏｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）を示すような第一反射塗膜と、この第一反射塗膜の少なくとも一部の上の第二反射塗膜とを含み、この第一反射塗膜と第二反射塗膜の組合せが基材に７７０〜２５００ｎｍの間の波長範囲の実質上すべての点で少なくとも約２０％の反射率を与える非白色建物表面を提供する。
【００１０】
幾つかの実施形態では生物成長阻害剤または自己清浄成分が、これら建物表面反射塗膜の一方または両方に含まれる。他の実施形態ではこの生物成長阻害剤または自己清浄成分が、建物表面に、かつ基材と、基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射塗膜であって、この第一反射塗膜を有するその基材が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値を示すような第一反射塗膜と、この第一反射塗膜の少なくとも一部の上の第二反射塗膜とを含み、この第一反射塗膜と第二反射塗膜の組合せが基材に７７０〜２５００ｎｍの間の波長範囲の実質上すべての点で少なくとも約２０％の反射率を与える非白色建物表面に隣接して施される。
【００１１】
別の態様では本発明は、基材と、基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射塗膜であって、この第一反射塗膜を有するその基材が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値を示すような第一反射塗膜と、この第一反射塗膜の少なくとも一部の上の第二反射塗膜とを含み、この第一反射塗膜と第二反射塗膜の組合せが基材に７７０〜２５００ｎｍの間（７７０および２５００ｎｍを含む）の範囲で測定した少なくとも約７，０００の加算反射率値を与える非白色建物表面を提供する。
【００１２】
幾つかの実施形態では生物成長阻害剤または自己清浄成分が、これら建物表面反射塗膜の一方または両方に含まれる。他の実施形態ではこの生物成長阻害剤または自己清浄成分が、建物表面に、かつ基材と、基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射塗膜であって、この第一反射塗膜を有するその基材が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値を示すような第一反射塗膜と、この第一反射塗膜の少なくとも一部の上の第二反射塗膜とを含み、この第一反射塗膜と第二反射塗膜の組合せが基材に７７０〜２５００ｎｍの間（７７０および２５００ｎｍを含む）の範囲で測定した少なくとも約７，０００の加算反射率値を与える非白色建物表面に隣接して施される。
【００１３】
さらに別の態様では本発明は、無機の非金属基材と、基材の外面の少なくとも一部の上の第一反射塗膜であって、この第一反射塗膜を有するその基材が少なくとも約２５％の最小直接太陽反射率値を示すような第一反射塗膜と、この第一反射塗膜の少なくとも一部の上の第二反射塗膜とを含み、この第一反射塗膜と第二反射塗膜の組合せが基材に（ｉ）７７０〜２５００ｎｍの間の波長範囲の実質上すべての点で少なくとも約２０％の反射率、および（ｉｉ）７７０〜２５００ｎｍの間（７７０および２５００ｎｍを含む）の範囲で測定した少なくとも約７，０００の加算反射率値の少なくとも一方を与える非白色建物表面を提供する。
【００１４】
上記概要は、それぞれ例示される実施形態または本発明の開示内容のあらゆる具体化について記述するものではない。下記の説明は、本明細書中で開示される原理を用いて幾つかの実施形態をより具体的に記述し例示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の一つの利点は、その太陽エネルギー反射特性を維持しながら、美的特性が向上しかつ／または有効寿命の伸びた建設基材を提供することである。これら建設基材の例には、屋根用のこけら板およびかわらが挙げられる。本発明の他の特徴および利点は、下記の発明を実施するための最良の形態および別添の特許請求の範囲から明らかになるはずである。
【００１６】
本発明には、従来の屋根用グラニュールと比べて太陽反射率の向上した屋根ふきに用いられるグラニュールなどの塗装した基材を備えた非白色建物表面が含まれる。反射率の向上は、まず基材のグラニュールに反射性の一次すなわち下地塗膜を与え、次いで非白色顔料を含有する二次塗料でその下地塗膜を覆って二次塗膜を与えることによって得られる。幾つかの実施形態ではその顔料は、太陽スペクトルの近赤外（ＮＩＲ）（７００〜２５００ｎｍ）部分で高い反射率を有することができる。
【００１７】
幾つかの実施形態では基材が無機かつ非金属である。この記述の始めから終りまで屋根用グラニュールについて言及することになるが、この下地塗膜および外部塗膜はガラス、あるいはタイル、例えばクレーまたはコンクリートタイル、あるいは屋根支持体、あるいはコンクリート、あるいは岩石などの他の建物表面に配置することができ、その材料は必ずしもそうである必要はないがグラニュールの形態である。幾つかの実施形態では建物表面の塗膜は、その塗膜中または上に生物成長阻害剤または自己清浄成分を含むことになる。幾つかの実施形態ではこの生物成長阻害剤または自己清浄成分は、建物表面の塗膜自体の成分ではなくて建物表面の塗膜に隣接することになる。さらに他の実施形態では生物成長阻害剤または自己清浄成分は、塗膜中にまた塗装した建物表面に隣接して両方に存在することになる。
【００１８】
このような建物表面の作製方法は、２００３年１０月７日出願の米国特許出願第１０／６８０，６９３号明細書に記載されている。これらの塗膜は、以前の塗膜と同等の反射率でより濃い色を達成するような配合を可能にする太陽エネルギーのより効率的な反射材であるが、微生物の成長が原因で汚れることによりまた染みがつくことによりそれらの性能は低下しやすい。建物表面に少なくとも１種類の生物成長阻害剤または自己清浄成分を組み込むことにより長期間その初期の反射率を維持することができる。
【００１９】
幾つかの実施形態ではこの生物成長阻害剤には金属化合物、具体的にはＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、ＳｎＯ2、ＣａＴｉＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｏＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＸＺｒ(1-x)Ｏ2、ＳｉＣ、ＳｒＴｉＯ3、ＣｄＳ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＢａＴｉＯ3、ＫＮｂＯ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＣｕＯ、ＳｉＯ2、ＭｏＳ2、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ2、ＣｅＯ2、Ｔｉ（ＯＨ）4、またはこれらの組合せから選択される金属酸化物などの酸化物が挙げられる。本発明で生物成長阻害剤として有用な他の銅化合物には、臭化銅（ＩＩ）、ステアリン酸銅（ＩＩ）、硫酸銅（ＩＩ）、硫化銅（ＩＩ）、シアン化銅（Ｉ）、チオシアン酸銅（Ｉ）、スズ酸銅（Ｉ）、タングステン酸銅（ＩＩ）、ヨウ化銅（Ｉ）水銀（ＩＩ）、およびケイ酸銅（Ｉ）、またはこれらの混合物が挙げられる。生物成長阻害剤の用語には、微生物を殺す物質と微生物の成長を著しく遅らせるものの両方が含まれる。他の実施形態ではこの生物成長阻害剤は、国際公開第２００２／１０２４４号パンフレットに記載のものなど有機成分を含むことができる。幾つかの実施形態では生物致死剤すなわち生物成長阻害剤をその建物表面の塗膜の一方または両方に取り込むことができる。他の実施形態ではこれを別の塗膜として塗布することができる。幾つかの実施形態ではこれを定期的に補給することもまた交換することもできる。
【００２０】
他の実施形態では生物致死剤すなわち生物成長阻害剤は、別の要素として建物表面に存在することができる。例えば、ミネソタ州セントポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から＃７０００、＃７０２２、＃７０５０、または＃７０７０として入手できる銅を含有する屋根用グラニュールを米国特許出願第１０／６８０，６９３号明細書の非白色反射性グラニュールと混合して、その非白色反射性グラニュールのみを有する屋根用こけら板に近い初期太陽反射率を有し、だがその反射率が初期反射率の任意に選択された分率よりも大きい状態のままの長寿命を可能にする屋根用こけら板を実現することができる。一般に生物成長阻害剤は、長期間生物の成長抑制を可能にするのに有効な量が用いられる。そのような期間の例には、２から５年、３から７年、４から１０年、５から１５年、１０年を超える期間、１５年を超える期間、および２０年を超える期間が挙げられる。
【００２１】
別法ではこの反射性グラニュールをより濃い初期色を有するように配合変更することができ、汚れまたは微生物による染みが発生する任意の時間間隔の後に反射率の所望の度合いをそのまま維持することになる。
【００２２】
幾つかの実施形態ではこの自己清浄成分には光触媒を挙げることができる。光触媒は、活性化するかまたは日光に露光すると酸化部位と還元部位の両方を構築する。これらの部位は、基材上の藻類の成長を防止または阻害するか、あるいは基材上に藻類の成長を阻害する反応性の種を発生することができる。他の実施形態ではこれらの部位は、基材上に生物相の成長を阻害する反応性の種を発生する。当業者によって従来から認められている光触媒粒子が本発明で使用するのに適している。好適な光触媒には、これらに限定されないがＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＷＯ3、ＳｎＯ2、ＣａＴｉＯ3、Ｆｅ2Ｏ3、ＭｏＯ3、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＸＺｒ(1-x)Ｏ2、ＳｉＣ、ＳｒＴｉＯ3、ＣｄＳ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＢａＴｉＯ3、ＫＮｂＯ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｂｉ2Ｏ3、ＮｉＯ、Ｃｕ2Ｏ、ＳｉＯ2、ＭｏＳ2、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ2、ＣｅＯ2、Ｔｉ（ＯＨ）4、またはこれらの組合せが挙げられる。幾つかの実施形態ではこの遷移金属酸化物光触媒はナノ結晶アナターゼＴｉＯ2である。これら光触媒元素はまた、有機汚染物質と反応してそれらを揮発させるかまたは容易に洗い落とせる物質に転換する反応性の種を発生させることができる。
【００２３】
反射性の一次すなわち下塗り塗料と、非白色顔料を含有する二次すなわち外塗り塗料とを塗布した母材鉱物を含む屋根用グラニュールが、単一の塗膜を有する似た視覚色のグラニュールと比較して高い太陽反射率を示すことを発見した。幾つかの実施形態ではその得られる太陽反射率は、対象の波長において少なくとも２０％を超す。少なくとも２５％の太陽反射率値は、「エネルギースター」という名称のプログラムの下で米国環境保護局（ＥＰＡ）により発布された現在の急勾配屋根の太陽反射率基準を満たす。太陽反射率および直接太陽反射率という語句を本出願では区別なく使用する。ＥＰＡは、幾つかのエネルギー仕様を満たす屋根材製品に対して製造業者が「エネルギースター」の呼称を使用することを認める。
【００２４】
幾つかの実施形態では本発明は、従来の着色料と比較して太陽スペクトルのＮＩＲ部分で高い反射率を示す着色顔料を使用する。このＮＩＲは、日光の入射エネルギーの約５０〜６０％を含む。太陽スペクトルのＮＩＲ部分における反射率の改良はエネルギー効率の顕著な改善につながり、このような顔料は本発明の幾つかの実施形態で有用である。
【００２５】
直接太陽反射率とは、ＡＳＴＭ法Ｇ１５９で規定されている縦座標処理手順を改変したものに従って算出される３００から２５００ｎｍの波長範囲内の放射線の軸に垂直な面上に受けた入射太陽放射線の反射分率を意味する。要請によりカリフォルニア州バークレーのローレンス・バークレー・ラボラトリー（Ｌａｗｒｅｎｃｅ  Ｂｅｒｋｌｅｙ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｂｅｒｋｌｅｙ，ＣＡ）から入手可能な、ＡＳＴＭ法Ｇ１５９からの直接および半球太陽放射強度の気団１．５データを合わせるスプレッドシートを用いて対象地域における５ｎｍ間隔の補間放射照度データを算出した。これら５ｎｍ間隔のデータを使用し、個々の放射強度を３００から２５００ｎｍまでの全体の加算放射強度で除すことによって重み係数を作成した。次いでこの重み係数を５ｎｍ間隔で採った実験反射率に乗じてそれらの波長における直接太陽反射率を得た。
【００２６】
加算反射率値とは、７７０〜２５００ｎｍの間（７７０および２５００ｎｍを含む）の範囲で５ｎｍ間隔で測定した飛び飛びの反射率割合の数値の合計を意味する。
【００２７】
ＣＩＥＬＡＢは、それらの値における均等色空間をよりよく示すモデルとして１９７６年にＣＩＥが採用した２つのシステムのうちの二つ目のものである。色の対立は、視神経と脳の間のどこかで網膜の色刺激が明と暗、赤色と緑色、および青色と黄色の間の識別に翻訳されるという発見と相互に関連している。ＣＩＥＬＡＢは３つの軸、すなわちＬ*、ａ*、およびｂ*でこれらの値を示す。その中心垂直軸は明度（Ｌ*として示される）を表し、その値は０（黒色）から１００（白色）へ延びる。色軸は、色が赤色と緑色の両方、または青色と黄色の両方であることができないという事実に基づいており、その理由はこれらの色は互いに反対であるからである。各軸上で値は正から負へ延びている。ａ−ａ′軸上では正の値は赤色の量を示し、一方負の値は緑色の量を示す。ｂ−ｂ′軸上では黄色は正であり、青色は負である。両軸に関してゼロは灰色である。
【００２８】
本出願の目的では、式
−（Ｌ*）＋［（（Ｌ0*）＋（ｙ（ａ*）∧２＋ｚ（ｂ*）∧２）∧０．５）／ｘ］≦０
（Ｌ0*＝６７、ｘ＝１．０５、ｙ＝１．０、ｚ＝１．０であり、これらの値Ｌ*、ａ*、およびｂ*はＣＩＥ  Ｌ*ａ*ｂ*目盛上で規定される）によって定義される倒立円錐体積内に位置する色を有する物品は白色であると言われ、この円錐の外側に位置する色を有する物品は非白色であると言われる。
【００２９】
白色に対応する色空間の値は縦のＬ*軸に近い円錐内に位置し、それらがａ*およびｂ*軸のどちらかまたは両方に沿った小さな変位によって示されるような値は強い着色ではなく、またＬ0*を超えるＬ*によって示されるような値は比較的高い明度を有する。Ｌ0*は円錐の頂点である。本出願の目的では「濃い色」とは、その濃い色の物品がそれと比較される物品に付随するＬ*値よりも少なくとも約１単位低い、好ましくは約２単位低いＬ*値を有することを意味する。
【００３０】
屋根用こけら板などの瀝青シート材料を本発明のグラニュールを用いて生産することができる。屋根用こけら板は、一般にフェルト、ガラス繊維などの材料を含む。アスファルトなどの飽和剤すなわち含浸剤の塗布は、そのフェルトまたはガラス繊維の母材全体に浸透させるには不可欠であると考えられる。一般にはこの含浸させた母材上にアスファルタムなどの防水または耐水塗料を塗布し、次いで鉱物質グラニュールの表面仕上剤を塗布し、従来の屋根用こけら板を完成させる。
【００３１】
様々な他の層、例えば耐候または耐衝撃性にとって有用な膜や反射膜などを使用することができる。
【００３２】
次の実施例は本発明の態様をさらに例示するために提供する。これらの実施例はどのような方法にせよ本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００３３】
試験法１
反射率の測定は、ＰＥＲＡ−１０００積分球付属装置を備えたパーキン・エルマー・ラムダ（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌａｍｂｄａ）９００分光光度計を用いて行った。この球は直径１５０ｍｍ（６インチ）であり、「色および外観の測定に関するＡＳＴＭ規格（ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｏｎ  Ｃｏｌｏｒ  ａｎｄ  Ａｐｐｅａｒａｎｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）」３版、ＡＳＴＭ、１９９１年の中に公表されているＡＳＴＭ法Ｅ９０３、Ｄ１００３、およびＥ３０８に従う。拡散視感反射率（ＤＬＲ）を２５０〜２５００ｎｍのスペクトル範囲にわたって測定した。ＵＶ〜可視の積分を０．４４秒に設定した。スリット幅は４ｎｍであった。「トラップ」を使用して正反射率から生ずる複雑化要因を排除した。
【００３４】
測定はすべて、試料の前方または標準白色板の前方に清浄な、場合によっては平坦な溶融シリカ（石英）板を置いた状態で行った。直径約５０ｎｍで深さ約１０ｎｍのカップを、その特徴を調べようとしているグラニュールで満たした。
【００３５】
試験法２
Ｌ*ａ*ｂ*色測定は、試料ホルダーを備えたラブスキャン（Ｌａｂｓｃａｎ）ＸＥ分光光度計（バージニア州レストンのハンター・アソシエーツ・ラボラトリー（Ｈｕｎｔｅｒ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｒｅｓｔｏｎ，ＶＡ））を用いて、またむらのない水平面を測定用に確実に調製するために綾振ローラーを用いて行った。ホルダーを約５ｍｍの深さまで満たして測定値が確実にそのグラニュールの結果であるようにした。この試料ホルダーおよび試料の調製のより詳細な説明については米国特許第４，５８２，４２５号明細書を参照されたい。
【００３６】
試験法３
試験すべきグラニュールをふるいにかけて１６メッシュを通過した分級物を得、２０メッシュ米国規格スクリーンスリーブ上に保持した。この選別したグラニュール１５グラム（ｇ）をポリエチレン製のスナップリング付き、受けリング付き、３１ｍｍ径の開口カップ（ニュージャージー州メタッチェンのスペックス・サーチプレップ（Ｓｐｅｘ  ＣｅｒｔｉＰｒｅｐ，Ｍｅｔｕｃｈｅｎ，ＮＪ））中に置くことによって最初の銅含量を求めた。組み立てた試料カップの底面に厚さ０．２ミル（５マイクロメートル）、幅２−７／８インチ（７．３ｃｍ）のポリプロピレン製ウィンドフィルム（ニュージャージー州メタッチェンのスペックス・サーチプレップ）を裏張りした。グラニュールを小突かないように、あるいはカップ中で転位させないように注意しながらカップを、６０ｍＣｉ  Ｃｍ−２４４励起光源付きの表面解析プローブを備えたＸＭＥＴ８８０蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）計測器（ニュージャージー州ユーイングのメトレックス（Ｍｅｔｒｅｘ，Ｅｗｉｎｇ，ＮＪ））のプローブ上に置いた。サンプル時間を２０秒に設定した。この計測器は既知の銅含量の一連のグラニュールで較正され、データは単位ｇ／メートルトンで記録された。
【００３７】
選別したグラニュール５０ｇを、２００ｍＬの沸騰５％Ａｌ2（ＳＯ4）3を含有する５００ｍＬエルレンマイヤーフラスコに入れた。グラニュールを硫酸アルミニウム溶液中で正確に３分間沸騰させた。次いでフラスコを熱板から取り出し、直ちに上澄みをデカントした。グラニュールがフラスコから何も失われないように注意した。各デカンテーションでグラニュールの減損を避けるように注意しながらグラニュールを２００ｍＬの脱イオン水で３回洗い流した。オーブン中の乾燥棚上の紙タオルの上にグラニュールを華氏２３０度（１１０℃）で１２分間置いた。次いでグラニュールをオーブンから取り出し、放置して冷却し、最終の銅含量を試験法３Ｂに従って再度求めた。抽出前後のＸＲＦの読取値の差を浸出量として記録する。単位はｋｇ／メートルトンである。
【００３８】
試験法４
グラニュールの相対光触媒活性を、グラニュール中または上でＵＶ照射された光触媒によりヒドロキシルラジカルが生成される速度の指標を提供する迅速化学分析により求めた。この試験の結果を屋外試験における屋根用グラニュールの光触媒性能と関連づけて示した。
【００３９】
試験すべきグラニュール約４０ｇを秤量し、脱イオン水で洗浄し、乾燥し、５００ｍＬ結晶皿に移した。グラニュールを皿の底に平らに広げた。この皿に４×１０-4Ｍテレフタル酸二ナトリウム水溶液５００ｇを加えた。グラニュール上に載っている水中に沈めた小型ペトリ皿の底に置かれた磁気攪拌棒により攪拌を与えた。この小型ペトリ皿は、誤った活性読取値につながる恐れのある懸濁粒子の原因となる攪拌棒による起こり得るグラニュール塗膜の摩損を防ぐ役目をする。この大型結晶皿を、放射光の強度を増すために２個の特別に設計した安定器（ウィスコンシン州ウッドビルのアクション・ラブス・インコーポレーテッド（Ａｃｔｉｏｎ  Ｌａｂｓ，Ｉｎｃ．，Ｗｏｏｄｖｉｌｌｅ，ＷＩ））によって電力を供給する４個の等間隔に配置された長さ４フィート（１．２ｍ）のブラックライト電球（シルヴァニア（Ｓｙｌｖａｎｉａ）３５０ＢＬ  ４０Ｗ  Ｆ４０／３５０ＢＬ）からなる一列のＵＶ光下のマグネチックスターラー上に置いた。電球の高さを調節して〜２．３ｍＷ／ｃｍ2のＵＶ束を与えた。光束は、ＵＶＡ放射計モデルＵＶＡ３６５を備えたブイ・ダブリュー・アール（ペンシルヴァニア州ウェストチェスター（Ｗｅｓｔｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ））ＵＶ光照度計（モデル２１８００−０１６）および３２０〜３９０ｎｍの広帯域波長を用いて測定した。照射の間、ピペットを用いて約５分間隔で約３ｍＬの溶液を取り出し、使い捨ての４窓のポリメチルメタクリラートまたは石英製キュベットに移した。キュベット中の試料をフルオロマックス‐３（Ｆｌｕｏｒｏｍａｘ‐３）分光蛍光計（ニュージャージー州エジソンのスペックス・フルオレセンス・グループ、ジョビン・イヴォン・インコーポレーテッド（ＳＰＥＸ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｇｒｏｕｐ，Ｊｏｂｉｎ  Ｙｖｏｎ，Ｉｎｃ．Ｅｄｉｓｏｎ，ＮＪ））中に置いた。λex３１４ｎｍ、λem４２４ｎｍにおける試料の蛍光強度を試料照射時間に対してプロットした。様々な屋根用グラニュール配合についての蛍光強度対時間のグラフを、比較のために同じ図の中にプロットすることができる。これら曲線の直線部分の勾配（最初の３〜５個のデータポイントの勾配）は、様々なグラニュール配合の相対光触媒活性を表している。
【００４０】
グラニュール塗工法
表１〜３に示したスラリー成分を縦型ミキサーで混合した。基材１０００重量部を９０〜９５℃に予熱し、次いで指示量のスラリーと共に縦形または横型ミキサー中で混合した。実施例１は、基材としてグレード＃１１非塗工屋根用グラニュールを用いた。実施例２〜４は、基材として実施例１の場合と同様に作製したグラニュールを用いた。次いでこのスラリーを塗布したグラニュールを、実施例３については８５０℃、また残りの実施例については７５０〜８５０℃に達するロータリーキルン（天然ガス／酸素の火炎）中で約１０分間にわたって焼成した。焼成後、グラニュールを放置して室温まで冷却した。
【００４１】
試験法５
フロリダにおけるアスファルトこけら板から培養し下記栄養培地中で維持した緑単細胞藻であるネオクロリス（Ｎｅｏｃｈｌｏｒｉｓ）の培養物を実験室藻類対抗試験に用いて、模擬こけら板基材上に接種した藻の生存率を求めた。藻類対抗試験は、２４℃±２℃に保った環境室（日周インキュベーターモデル＃ＲＩ−５０−５５５−ＡＢＡ、ノースカロライナ州アッシュヴィルのレヴコ（ＲＥＶＣＯ，Ａｓｈｅｖｉｌｌｅ，ＮＣ））中で行った。光周期を昼間１６時間および夜間８時間に調整した。１０ｇの溶融アスファルトに埋め込んだ屋根用グラニュール約２ｇを含有する小型ペトリ皿を調製した。この埋込みグラニュールを脱イオン水で３回洗浄し乾燥してから藻の試験を開始した。各グラニュールタイプを２組調製した。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
３週を経たネオクロリス藻の藻懸濁液を５０ｍＬ滅菌遠心分離管中に溜め、２００から３００ｇで１５分間遠心分離して細胞をペレットにした。この細胞をＭｎＣｌ2なしに調製した栄養培地中に懸濁させ、再度遠心分離した。この細胞をＭｎＣｌ2なしに調製した栄養培地３０ｍＬ中に再懸濁させ、次いでグラニュール皿に接種するのに用いた。この希釈したわずかに薄緑色の洗浄した藻細胞の懸濁液２ｍＬを各皿に加え、これらの皿をＵＶを透過するジプロック式のプラスチック袋に入れた。表に記載したように皿の一方の組をＵＶランプ下に置き、もう一方の組を白色蛍光ランプ下に置いた。試験方法４で述べたＵＶ照度計を用いて光度を測定した。また、オレゴン州ビーバートンのユニバーサル・エンタープライジズ・インコーポレーテッド（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｂｅａｖｅｒｔｏｎ，ＯＲ）から得た照度計モデルＤＬＭ２を用いて可視光度を測定した。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
水位を毎日確認し、必要ならば補給した。７日目に皿を確認してその藻の緑が目に見えるように対照が十分な成長を示したかどうか調べた。十分な成長が見られる場合、試験を終了し、主観的ランク付けを用いて有効性を判断した。グラニュール上に目に見える緑がなかった皿では立体顕微鏡を用いてグラニュール上またはアスファルト上に少しでも藻が成長していたかどうか判断した。対照中の成長が少なかった場合、ＭｎＣｌ2なしに調製した栄養培地１ｍＬを各皿に加え、細胞をさらに４日間成長させてから有効性の評価を行った。
【００４６】
材料
実施例では次の材料を用いた。すなわち
ペンシルヴァニア州ヴァリーフォージのピー・キュー・コーポレーション（ＰＱ  Ｃｏｒｐ．，Ｖａｌｌｅｙ  Ｆｏｒｇｅ，ＰＡ）から入手できるケイ酸ナトリウム溶液（固形物３９．４％、ＳｉＯ2対Ｎａ2Ｏ比２．７５）
カオリンクレー（コネチカット州ニューカナンのユニミン・コーポレーション（Ｕｎｉｍｉｎ  Ｃｏｒｐ．，Ｎｅｗ  Ｃａｎａａｎ，ＣＴ）からスノブライト（Ｓｎｏｂｒｉｔｅ）（登録商標）として入手できる）
ドーバークレー（カオリンクレーの一種）（メリーランド州コロンバスのダブリュー・アール・グレース・カンパニー（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＭＤ）から入手できる）
ホウ砂（ホウ酸ナトリウム、５Ｍｏｌ、典型的な組成はＮａ2Ｏが２１．７％、Ｂ2Ｏ3が４８．８％、Ｈ2Ｏが２９．５％）、カリフォルニア州ボロンのユー・エス・ボラックス（Ｕ．Ｓ．Ｂｏｒａｘ，Ｂｏｒｏｎ，ＣＡ）から入手できる
二酸化チタン（トロノックス（Ｔｒｏｎｏｘ）（登録商標）ＣＲ−８００、典型的な組成はアルミナ処理Ｔｉ2Ｏが９５％）、ミシシッピー州ハミルトンのカーマギー・コーポレーション（Ｋｅｒｒ−ＭｃＧｅｅ  Ｃｏｒｐ．，Ｈａｍｉｌｔｏｎ，ＭＳ）から入手できる
顔料（１０４１１鮮黄色、１０２４１深緑色、Ｖ−３８１０赤色、Ｖ−９２５０明るい青色）、オハイオ州クリーブランドのフェロ・コーポレーション（Ｆｅｒｒｏ  Ｃｏｒｐ．，Ｃｌｅａｖｅｌａｎｄ，ＯＨ）から入手できる
下記範囲（ＡＳＴＭ  Ｄ４５１に準拠して）で指定されるグレード＃１１非塗工屋根用グラニュール（ミネソタ州セントポールのスリー・エム・カンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手できる）、すなわち
オイルフリー白色屋根用グラニュールＷＡ９３００（ミネソタ州セントポールのスリー・エム・カンパニーから入手できる）
クロノス（Ｋｒｏｎｏｓ）１０００二酸化チタン（マサチューセッツ州チェルムズフォードのクロノス・インコーポレーテッドから入手できる）
ＦＣ−１２９（フルオロケミカル界面活性剤）、ミネソタ州セントポールのスリー・エム・カンパニーから入手できる
ＬＲ７０７０銅放出屋根用グラニュール（スリー・エム・カンパニーから入手できる）
【００４７】
実施例１〜３
このグラニュール塗工法および表１に列挙した塗料成分を用いてグラニュールを調製した。量は別段の注記がない限りグラム単位である。
【００４８】
【表３】
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【００４９】
これら実施例のグラニュールの幾つかは、表２に列挙した塗料成分を用いたこのグラニュール塗工法による第二塗膜を備えている。量は別段の注記がない限りグラム単位である。
【００５０】
【表４】
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【００５１】
これら実施例の選ばれたグラニュールは、表３に列挙した塗料成分を用いたこのグラニュール塗工法による第三塗膜を備えている。量は別段の注記がない限りグラム単位である。
【００５２】
【表５】
2007524012.tif 000006
【００５３】
実施例４
実施例４は、実施例１のグラニュール９０重量％と、スリー・エム・カンパニーからＬＲ７０７として入手できる銅放出グラニュール１０重量％とのブレンドである。
【００５４】
対照は、スリー・エム・カンパニーから入手できるオイルフリーＷＡ９３００屋根用グラニュール９０重量％と、スリー・エム・カンパニーからＬＲ７０７として入手できる銅放出グラニュール１０重量％とのブレンドである。このグラニュールブレンドは、ＷＡ９３００単独と共に藻類成長阻害試験（方法５）に対して既知の性能を与えた。このブレンドグラニュールが藻の成長を阻害するのに効果があることは分かっていたが、ＷＡ９３００単独の場合は藻を成長させると予想された。
【００５５】
試験法１〜５による試験の結果を表４にまとめる。
【００５６】
【表６】
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【００５７】
実施例５〜７
実施例２〜４のグラニュールをそれぞれ用いてこけら板を調製した。
【００５８】
華氏３７５度（１９０℃）に加熱した溶融アスファルト（ミネソタ州ミネアポリスのトランブル・アスファルト・サプライ（Ｔｒｕｍｂｕｌ  Ａｓｐｈａｌｔ  Ｓｕｐｐｌｙ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ））を、移動するアスファルト含浸ガラス繊維マット（ミネソタ州ミネアポリスのエイ・エイチ・ベネット・コーポレーション（Ａ．Ｈ．Ｂｅｎｎｅｔｔ  Ｃｏ．，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ））のウェブへ重力供給方式により塗布した。このアスファルトの厚さは、ドクターバーで厚さ約２ｍｍに調節した。冷却後のマットを０．００５８ｍ2の片に切断し、華氏１７６度（８０℃）のオーブン中においてアスファルトが軟化し流動し始めるまで３分間加熱した。グラニュール（実施例２〜５で得た）を直ちにこの加熱したマットに塗布した。蓋に等間隔の穴（直径３ｍｍ）をあけたガラス瓶に約１００ｇのグラニュールを入れた。このガラス瓶を加熱したアスファルトの９インチ（２２．８ｃｍ）上方に保持し、瓶の水平を保ちながらグラニュールをアスファルトの表面に落とした。２５０ｍＬエルレンマイヤーフラスコの底を使用することにより、またアスファルト面全体にわたって一様な圧力往復運動を施すことによりグラニュールをアスファルト中に埋め込んだ。過剰なグラニュールを回収し、同様のやり方で再塗布した。このグラニュール含浸アスファルトパネルを放置して冷却してから評価した。結果を表５にまとめる。
【００５９】
【表７】
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【００６０】
本明細書中に引用したすべての特許、特許出願、および刊行物は、それぞれ個々に組み込まれたのと同様に参照により組み込まれる。予見しうる本発明の修正形態および変更形態が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者には明らかなはずである。本発明は、例示の目的で本出願中に述べられている実施形態に限定されるべきではない。
【国際調査報告】
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