(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子が埋め込まれているビチューメン層を含むルーフコーティングであって、前記粒子は：
４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜３２重量％の結晶質シリカと；
２８〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と；
の焼成混合物である粒子を含み、
前記焼成混合物はＤＩＮ  ９９３−１に従って測定した開放気孔率が０〜１４容量％である、ルーフコーティング。
【請求項２】
前記その他の凝集体は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、長石以外の立体網目状ケイ酸塩（ｔｅｃｔｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ）、及び粘土鉱物以外の層状ケイ酸塩（ｐｈｙｌｌｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ）からなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載のルーフコーティング。
【請求項３】
前記粒子は粒径（ｄ５０）が０．１〜３ｍｍである、請求項１又は請求項２に記載のルーフコーティング。
【請求項４】
前記粒子はルーフコーティング１ｍ２あたり０．５〜５ｋｇの量で存在する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のルーフコーティング。
【請求項５】
前記粒子は粒子コーティングを有する、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のルーフコーティング。
【請求項６】
前記粒子コーティングは、ケイ素含有化合物、フッ素含有化合物、ケイ素−フッ素含有化合物、及びそれらの混合物から選択される、請求項５に記載のルーフコーティング。
【請求項７】
前記粒子コーティングはフッ素含有ポリマーを含む、請求項５又は請求項６に記載のルーフコーティング。
【請求項８】
前記フッ素含有ポリマーは前記粒子に対して０．１〜２．０重量％の量で存在する、請求項７に記載のルーフコーティング。
【請求項９】
前記フッ素含有ポリマーは熱可塑性フッ素ポリマーである、請求項７又は請求項８に記載のルーフコーティング。
【請求項１０】
前記フッ素含有ポリマーはフッ素化（メタ）アクリレート又はフッ素化シリコーンである、請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載のルーフコーティング。
【請求項１１】
ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃ  １５４９に従って測定した日射反射率が少なくとも８０％である、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のルーフコーティング。
【請求項１２】
前記混合物は：
４５〜６５重量％の粘土鉱物と；
５〜１８重量％の結晶質シリカと；
２８〜４０重量％の長石と；
０〜１０重量％のその他の凝集体と；
を含む、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のルーフコーティング。
【請求項１３】
ａ）４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜３２重量％の結晶質シリカと；
２８〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と、
の混合物を焼成することにより焼成混合物を得ること：
ｂ）前記焼成混合物を粉砕して粒子にすること；
を含み、前記焼成混合物はＤＩＮ  ９９３−１に従って測定した開放気孔率が０〜１４容量％である、ルーフコーティングに含まれるビチューメン層に埋め込むための粒子の調製方法。
【請求項１４】
ビチューメン、特にルーフカバーリング用のビチューメン、に埋め込むための、
４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜３２重量％の結晶質シリカと；
２８〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と；
の焼成混合物である粒子の使用であって、
前記焼成混合物はＤＩＮ  ９９３−１に従って測定した開放気孔率が０〜１４容量％である、粒子の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルーフコーティング（ｒｏｏｆ  ｃｏａｔｉｎｇ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビチューメンコーティング（ｂｉｔｕｍｅｎ  ｃｏａｔｉｎｇ）は、多くの国、とりわけ米国及びカナダにおいてルーフコーティングとして一般的である。多くの場合、ビチューメンシングル（ｂｉｔｕｍｅｎ  ｓｈｉｎｇｌｅ）が用いられている。
当該ルーフコーティングは黒色であり、そのため太陽光照射の反射率（日射反射率）が非常に低い。
とりわけ、日射反射率を増加させる顆粒を有する、当該ビチューメンコーティングを提供することが知られている。例えば、カリフォルニア州では、当該材料は日射反射率が少なくとも７０％でなければならないことが法律で規定されている。反射率が高いことによって、温暖な期間又は地域での建物の空調費用が節約される。
【０００３】
国際公開第２０１１／０４１０３３号明細書は、少なくとも７０％の日射反射率を達成するために焼成陶土粒子を用いるルーフコーティングシステムに関する。当該焼成陶土の製造は複雑であり、且つエネルギーを大量消費する。
国際公開第２０１３／１９２３３６Ａ１号明細書は、４０〜８０重量％の陶土、０〜４０重量％のシリカ、及び１０〜４０重量％の焼結助剤を含有し、原材料の総量に対して、２５重量％までが長石であってもよい焼成材料に関する。この材料は、高度な多孔性を有する。
【０００４】
凝集体を適用することも試みられている。これらは製造においては比較的費用効果が高いが、日射反射率は目標値に達しない。
さらに、ルーフコーティングシステムの多くは、日射反射率が時間経過とともに変化する傾向があることが指摘されている。これは、とりわけ、埋め込まれた粒子が時間経過とともにビチューメンで汚染されて、そのため日射反射率が悪化する場合に起こる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来技術における少なくともいくつかの欠点を克服するルーフコーティングシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ある実施形態において、上記目的は、フッ素含有ポリマーでコーティングされた粒子が埋め込まれているビチューメン層を含むルーフコーティングによって達成される。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
このように、本発明によれば、ビチューメン層を含むルーフコーティングが提供される。このビチューメン層中には粒子が埋め込まれており、これらの粒子はフッ素含有ポリマーでコーティングされている。
【０００８】
好ましくは、フッ素含有ポリマーは熱可塑性フルオロポリマーであり、メタクリレート及びアクリレートが特に好ましい。フッ素化シロキサンも特に好適である。
【０００９】
フッ素含有ポリマーの量は、粒子の重量に対して、好ましくは０．１〜２．０重量％の範囲内である。
【００１０】
本発明の別の実施形態は、粒子が埋め込まれているビチューメンコーティングを含むルーフコーティングであって、上記粒子は：
４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜４０重量％の結晶質シリカと；
２０〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と；
の焼成混合物である粒子を含む、ルーフコーティングに関する。
【００１１】
原則として、ルーフコーティングは本発明において使用される粒子のみを含むことが好ましい。ルーフコーティングに少量のその他の粒子が含まれている応用ケースがあってもよい。
【００１２】
好ましくは、本発明に係る粒子の割合は、少なくとも５０重量％、より好ましくは少なくとも７０重量％、又は少なくとも９０重量％である。
【００１３】
好ましい変形において、粒子は：
４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜３２重量％の結晶質シリカと；
２８〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と；
の焼成混合物である粒子を含む。
【００１４】
とりわけ、陶土、ジッカイト、ハロイサイト、及び蛭石、並びに関連鉱物が、粘土鉱物として好適である。好ましくは、粘土鉱物の少なくとも５０重量％が陶土からなる。
【００１５】
好ましくは、焼成される混合物中の粘土鉱物の割合は４５重量％以上である。好ましくは、粘土鉱物の割合は、６５重量％以下、又は６０重量％以下である。
【００１６】
好ましくは、低い割合で、とりわけ、粘土鉱物に対して１重量％未満、より好ましくは粘土鉱物に対して０．５重量％未満で、鉄を含有する粘土鉱物が使用される。鉄含有量はＦｅ２Ｏ３として表される。
【００１７】
とりわけ、石英、クリストバライト、トリジマイト、及び関連鉱物が結晶質シリカとして好適である。石英の使用が特に好ましい。好ましくは、結晶質シリカ中の石英の割合は少なくとも５０重量％である。
【００１８】
好ましくは、結晶質シリカの割合は、５重量％以上又は９重量％以上である。好ましくは、結晶質シリカの割合は、３０重量％以下、２５重量％以下、又は１８重量％以下である。
【００１９】
長石の割合は、好ましくは、２８重量％以上又は３１重量％以上である。好ましくは、長石の割合は４０重量％以下である。
【００２０】
好適な実施形態において、
４５〜６５重量％の粘土鉱物と；
５〜１８重量％の結晶質シリカと；
２５〜４０重量％の長石と；
０〜１０重量％のその他の凝集体と；
を含む混合物、又は、
４５〜６５重量％の粘土鉱物と；
５〜１８重量％の結晶質シリカと；
２８〜４０重量％の長石と；
０〜１０重量％のその他の凝集体と；
を含む混合物、を焼成する。
【００２１】
とりわけ、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、長石以外の立体網目状ケイ酸塩（ｔｅｃｔｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ）、粘土鉱物以外の層状ケイ酸塩（ｐｈｙｌｌｏｓｉｌｉｃａｔｅｓ）が、上記その他の凝集体として好適である。
【００２２】
好ましくは、その他の凝集体の割合は少なくとも１重量％である。好ましくは、その他の凝集体の割合は１０重量％以下である。
【００２３】
本発明に係る焼成混合物はおよそ１１５０℃の温度で焼成されてもよいが、一方で、陶土の焼成はおよそ１３８０℃で行う。これによりエネルギーが大幅に節約される。
【００２４】
好ましくは、係る混合物は、焼成後における開放気孔率が０〜１４容量％、又は２〜１４容量％であり、好ましくは４〜１０容量％である。気孔率は、ＤＩＮ  ＥＮ  ９９３−１「Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｔｅｓｔ  ｆｏｒ  ｄｅｎｓｅ  ｓｈａｐｅｄ  ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ−Ｐａｒｔ  １：Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｕｌｋ  ｄｅｎｓｉｔｙ，ａｐｐａｒｅｎｔ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ  ａｎｄ  ｔｒｕｅ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ」に従って測定する。
【００２５】
基本的に、多孔質構造によって光散乱が増加し、それゆえ日射反射率がより高くなる。上記国際公開第２０１３／１９２３３６号明細書では、反射率を改善するために、水銀圧入法によって測定された２０〜５０％の範囲内の気孔率が開示されている。しかしながら、驚くべきことに、これによりビチューメンとの接触時の汚染に対する感受性が増加し、すなわち、数年の使用期間で当該製品の表面は色が変化し、次いで日射反射率の大きな低下を引き起こす。驚くべきことに、改善された製品は、気孔率を低下させることによって得ることができる。これは、混合物中の長石の割合を増加させることによって達成してもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態において、焼成された粒子は粒子コーティングを有していてもよい。とりわけ、ケイ素含有化合物、フッ素含有化合物、ケイ素−フッ素含有化合物及びそれらの混合物が、そのような粒子コーティングとして好適である。フッ素含有化合物の使用が特に好ましく、フッ素含有化合物は、好ましくはフッ素含有メタクリレート及びアクリレート又はフッ素化シロキサンなどの熱可塑性フルオロポリマーである。
【００２７】
（ｄ５０として測定される）粒径が０．１〜３ｍｍの範囲内であることが特に好適であることがわかっている；ｄ５０とは、粒子の５０重量％がより大きい粒径を有し、且つ５０重量％がより小さい粒径を有する場合の粒径を意味する。そのような粒径分布は、ＤＩＮ  ６６１６５  Ｐａｒｔ  １「Ｓｉｅｖｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ−Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ」及びＤＩＮ  ６６１６５  Ｐａｒｔ  ２「Ｓｉｅｖｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ−Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ」に従って測定された粒度曲線によって単純に決定することができる。
【００２８】
ルーフコーティング１ｍ２あたりの粒子の量がおよそ０．５〜５ｋｇであることが好適であることが証明されている。好ましくは、本発明に係るルーフコーティングは、日射反射率が少なくとも８０％である。これは、ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃ１５４９「ｓｔａｎｄａｒｄ  ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｏｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｎｅａｒ  ａｍｂｉｅｎｔ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｐｏｒｔａｂｌｅ  ｓｏｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ」に従って測定する。
【００２９】
本発明は、更に、ルーフカバー用ビチューメン製品のコーティングのための、フッ素含有ポリマーでコーティングされた粒子であり、且つ：
４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜４０重量％の結晶質シリカと；
２０〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と；
の焼成混合物である粒子から選択される粒子の使用に関する。
【００３０】
好ましくは、そのような粒子は：
４０〜７０重量％の粘土鉱物；
０〜３２重量％の結晶質シリカ；
２８〜４５重量％の長石；
０〜１５重量％のその他の凝集体；
の組成を有する。
【００３１】
「埋め込まれた」とは、粒子がビチューメン層に堅固に拘束され、そのため、本発明に係るルーフコーティングの粒子は２５℃において重力に耐え、且つ埋め込まれたままでいることを意味する。一方で、粒子は、日射反射の機能を果たすために、部分的に露光されなければならない。好ましくは、粒子表面の少なくとも５０％がビチューメンでコーティングされていない。
【００３２】
本発明に係る粒子は、ビチューメンが表面を湿潤させず、且つ粒子が露光されるため、経年耐性が向上する。一方で、驚くべきことに、ビチューメンへの接着性は、粒子が、例えば重力又は風によってルーフコーティングから脱落するほど阻害されてはいない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
図１及び図２は、汚染試験後の実施形態を示す。
【００３４】
本発明は、さらに下記の実施例によって例証される。
【００３５】
＜実施例１：調製＞
下記の粒子を調製した。
【００３６】
【表１】
0006621814.tif 000002
【００３７】
３つの試料はすべて酸化条件下、１１５０℃で焼成して、続いて粉砕して粒径ｄ５０を１ｍｍにした。
【００３８】
＜実施例２：吸水性＞
試料をビーカー中で正確に秤量して、続いて大過剰量の水に浸した。２５℃で６０分後、粒子をろ過によって除去して、慎重に軽くはたき、再び秤量した。
【００３９】
試料は下記の吸水性を示した。
【００４０】
【表２】
0006621814.tif 000003
【００４１】
＜実施例３：日射反射率＞
総日射反射はテキサス州ダラスのＤｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｃｏ．製の反射率計「ＳＳＲ−ＥＲ」を用いて、垂直に対して２０°の入射角について測定する。ここでは、測定される試料の代表的且つ十分大きい部分量を取った。直径が５５ｍｍである試料皿を１０ｍｍの水準まで試料で満たし、表面をスパチュラで平らにする。日射反射率は、５回の測定の平均として記載する。粒子は下記の日射反射率を有した。
【００４２】
【表３】
0006621814.tif 000004
【００４３】
従来技術において使用される焼成陶土は、日射反射率が約８１〜８３％である。
【００４４】
＜実施例４：コーティング＞
続いて、本発明に係る粒子を、粒子に対して０．４重量％又は粒子に対して０．６重量％の量のフッ素含有ポリマー（Ｄａｉｋｉｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｌｔｄ．から「Ｕｎｉｄｙｎｅ  ＴＧ−８１１１」として商業的に入手可能）と混合した；このフルオロポリマーは、粒子表面とポリマーとを良好に接触させるために、１：５の比率で事前に水で希釈した。
【００４５】
下記の日射反射率が得られた。
【００４６】
【表４】
0006621814.tif 000005
【００４７】
フッ素コーティングによって日射反射率はさほど低下しないことがわかる。
【００４８】
１３８０℃で焼成した陶土にもそのようなコーティングが提供されていてもよい。下記の日射反射率の値が得られた。
【００４９】
【表５】
0006621814.tif 000006
【００５０】
＜実施例５：変色試験＞
変色試験によって表面の疎水性を評価する。評価される顆粒５ｇを、１．２ｇのメチルレッド試薬（２００ｍｌの０．０２Ｍ硫酸中の、７ｍｇのメチルレッド（ＣＡＳ番号８４５−１０−３）から調製した）及び５ｍｌの蒸留水と密接に混合して、吸引濾過によって回収して、水で再び洗浄する。疎水性を有さない場合、顆粒は赤味がかった色を示す。これは「不合格」として評価される。疎水性を有する場合のみ顆粒は白色のままであり、この場合は「合格」として評価される。
【００５１】
【表６】
0006621814.tif 000007
【００５２】
＜実施例６：固着＞
続いて、粒子がビチューメンコーティング中に十分確実に埋め込まれているかどうかを調べた。最初に、約２ｇの量のビチューメンをアルミニウム皿において２００℃で加熱して、平滑な表面を生じさせた。続いて、顆粒をこの表面上に薄く分散させて、全体を加熱キャビネット中で、８０℃で４日間貯蔵する。室温まで冷却後、ピンセットを使用して個々の顆粒を取り除く。ビチューメン層内での粘着不良又は接着不良があったかどうか評価する。
【００５３】
【表７】
0006621814.tif 000008
【００５４】
粒子は比較的堅固にビチューメンマトリックス中に埋め込まれていることがわかる。粘着不良においては、粒子がビチューメン層から脱着する前にビチューメン層が破損し、接着不良においては、ビチューメン層は損傷がないままである。
【００５５】
＜実施例７：汚染試験＞
図１及び図２は、粒子の除去の前の実施例６に係る写真を示す。冷却後、写真を撮影した。
図１は、処理されていない（下）、及び０．６重量％のフッ素コーティングを有する（上）焼成陶土を示す。
図２は、上の列に、０．４重量％のフッ素コーティングを有する試料１、２、及び３を示し、下の列に、０．６重量％のフッ素コーティングを有する試料１、２、及び３を示す。
【００５６】
従来技術に係る試料（純粋な焼成陶土、処理せず）では、ビチューメンの明らかな接着を示す。コーティングされた焼成陶土及び図２の全６つの試料において、ビチューメンは表面を湿潤させないか、又はわずかに湿潤させるに過ぎず、粒子によって日射反射させることが可能であることが示される。
【００５７】
全ての引用文献は、そのような開示が本発明の教示と矛盾しない限り、本開示に完全に含まれる。
本発明には、以下の態様が含まれる。
＜１＞  粒子が埋め込まれているビチューメン層を含むルーフコーティングであって、前記粒子は：
４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜３２重量％の結晶質シリカと；
２８〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と；
の焼成混合物である粒子を含む、ルーフコーティング。
＜２＞  前記焼成混合物はＤＩＮ  ９９３−１に従って測定した開放気孔率が０〜１４容量％である、＜１＞に記載のルーフコーティング。
＜３＞  前記粒子は粒径（ｄ５０）が０．１〜３ｍｍである、＜１＞又は＜２＞に記載のルーフコーティング。
＜４＞  前記粒子はルーフコーティング１ｍ２あたり０．５〜５ｋｇの量で存在する、＜１＞〜＜３＞のいずれか一つに記載のルーフコーティング。
＜５＞  前記粒子は粒子コーティングを有する、＜１＞〜＜４＞のいずれか一つに記載のルーフコーティング。
＜６＞  前記粒子コーティングは、ケイ素含有化合物、フッ素含有化合物、ケイ素−フッ素含有化合物、及びそれらの混合物から選択される、＜５＞に記載のルーフコーティング。
＜７＞  前記粒子コーティングはフッ素含有ポリマーを含む、＜５＞又は＜６＞に記載のルーフコーティング。
＜８＞  前記フッ素含有ポリマーは前記粒子に対して０．１〜２．０重量％の量で存在する、＜７＞に記載のルーフコーティング。
＜９＞  前記フッ素含有ポリマーは熱可塑性フッ素ポリマーである、＜７＞又は＜８＞に記載のルーフコーティング。
＜１０＞  前記フッ素含有ポリマーはフッ素化（メタ）アクリレート又はフッ素化シリコーンである、＜７＞〜＜９＞のいずれか一つに記載のルーフコーティング。
＜１１＞  ＡＳＴＭ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃ  １５４９に従って測定した日射反射率が少なくとも８０％である、＜１＞〜＜１０＞のいずれか一つに記載のルーフコーティング。
＜１２＞  前記混合物は：
４５〜６５重量％の粘土鉱物と；
５〜１８重量％の結晶質シリカと；
２８〜４０重量％の長石と；
０〜１０重量％のその他の凝集体と；
を含む、＜１＞〜＜１１＞のいずれか一つに記載のルーフコーティング。
＜１３＞  ａ）４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜３２重量％の結晶質シリカと；
２８〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と、
の混合物を焼成すること：
ｂ）前記混合物を粉砕して粒子にすること；
を含む、粒子の調製方法。
＜１４＞  ビチューメン、特にルーフカバーリング用のビチューメン、に埋め込むための、
４０〜７０重量％の粘土鉱物と；
０〜３２重量％の結晶質シリカと；
２８〜４５重量％の長石と；
０〜１５重量％のその他の凝集体と；
の焼成混合物である粒子の使用。
【図１】
0006621814.tif 000009
【図２】
0006621814.tif 000010