(57)【要約】  接着促進剤コーティング組成物は、オリゴマーアルキルアルコキシシロキサンと、求電子物質部分及びアルコキシシリル部分を含む化合物とを含む。求電子物質部分は、例えば、スルフィド官能基を含有し得る。粉塵抑制コーティング組成物は、四級アンモニウム部分を含むアクリルポリマー、及びオリゴマーアルキルアルコキシシロキサンを含む。コーティング組成物は、更に、ジルコニウム塩を含んでよい。コーティング組成物は、特に、屋根用グラニュール、及び／又はアスファルト組成物に塗布し得る。
2017515936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
四級アンモニウム部分を含むアクリルポリマーと、非イオン性モノマーとを、含むコーティング組成物。
【請求項２】
前記アクリルポリマーが、カルボキシル部分を含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項３】
前記アクリルポリマーが、０．５重量％〜５％の前記カルボキシル部分を含む、請求項２に記載のコーティング組成物。
【請求項４】
ジルコニウム塩を更に含む、請求項２に記載のコーティング組成物。
【請求項５】
前記ジルコニウム塩の前記カルボキシル部分に対する化学量論的比が、１〜１０である、請求項４に記載のコーティング組成物。
【請求項６】
前記非イオン性モノマーが、非イオン性アクリレート、メタクリレート、酢酸ビニル、スチレンからなる群から選択される、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項７】
前記コーティングが、アルコキシシラン部分を更に含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項８】
前記アクリルポリマーが、シリル部分を更に含む、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項９】
前記アクリルポリマーが、求電子物質部分を更に含む、請求項７に記載のコーティング組成物。
【請求項１０】
前記求電子物質部分が、エポキシ部分である、請求項９に記載のコーティング組成物。
【請求項１１】
ベース屋根用グラニュールと、
前記ベースグラニュール上のコーティングであって、四級アンモニウム部分を含むアクリルポリマーを含むコーティングと、を含む屋根用グラニュール。
【請求項１２】
前記アクリレートポリマーが、非イオン性モノマーを更に含む、請求項１１に記載の屋根用グラニュール。
【請求項１３】
前記アクリレートポリマーが、カルボン酸を含む、請求項１１に記載の屋根用グラニュール。
【請求項１４】
前記コーティングが、ジルコニウム塩を含む、請求項１３に記載の屋根用グラニュール。
【請求項１５】
前記コーティングが、オリゴマーアルキルアルコキシシロキサンを更に含む、請求項１１に記載の屋根用グラニュール。
【請求項１６】
前記アクリレートポリマーが、前記ベースグラニュールに結合しているシリル部分を更に含む、請求項１１に記載の屋根用グラニュール。
【請求項１７】
前記アクリレートポリマーが、求電子物質部分を更に含む、請求項１１に記載の屋根用グラニュール。
【請求項１８】
前記求電子物質部分が、エポキシ部分である、請求項１８に記載の屋根用グラニュール。
【請求項１９】
基材と、
前記基材上のアスファルトコーティングと、
前記アスファルトに部分的に埋め込まれている複数のグラニュールであって、それぞれ、ベースグラニュール、及び少なくとも部分的に前記ベースグラニュールと前記アスファルトコーティングとの間に存在するコーティング組成物を含むグラニュールと、を含む建設用材料であって、
前記コーティング組成物が、四級アンモニウム部分、酢酸ジルコニウム、及びカルボン酸を含むアクリルポリマーを含む、建設用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、特に、接着促進又は粉塵抑制コーティング組成物、及びこのような組成物でコーティングされた物品、例えば、このような組成物でコーティングされたグラニュール（例えば、屋根用グラニュール）に関する。
【背景技術】
【０００２】
アスファルト屋根システム及び製品は、一般的に、様々なアスファルト材料で充填又はコーティングされたグラスファイバー又はオーガニックマットを含む。一般的に、マットには、オイルリッチでありかつ比較的非粘性である飽和剤アスファルト（saturant asphalt）を充填する。飽和剤アスファルトは、防腐剤、防水剤、及び接着剤として機能する。より硬く、より粘性のコーティングアスファルトを基材の片側又は両側に塗布することによって、飽和基材を封止し得る。コーティングアスファルトは、典型的に、安定剤又は充填剤として微粉ミネラルを含有する。火成岩ミネラル微粒子、シリカ、天然スレート粉、タルク、雲母ミネラル、石灰岩、及び白雲石等の化合物は、コーティングアスファルトを寒い気候においてより飛散防止性及び耐衝撃性の高いものにするために充填剤として利用されている。
【０００３】
アスファルト屋根システム及び製品の外面、外表面、又は露出面は、一般的に、グラニュール材料のカバー、又はコーティングアスファルトに埋め込まれている屋根用グラニュールを備える。グラニュール材料は、一般的に、光、特に、紫外（ＵＶ）光への曝露に起因する損傷から下層のアスファルトコーティングを保護する。すなわち、グラニュールは、光を反射し、光分解による劣化からアスファルトを保護する。更に、このようなグラニュール材料は、耐火性及び耐候性を改善する。更に、審美性のためにグラニュール材料の色又は色の混合物を選択することができる。
【０００４】
一般的に、ミネラル材料、粒子、又はグラニュールは、加圧下でコーティングアスファルトに埋め込まれ、アスファルトに接着することによってアスファルト中で保持される。各グラニュールに関して、アスファルトは、グラニュールが圧入される「熱くてべたべたした泥」とみなすことができる。アスファルトを冷却すると、その中にグラニュールが保持されているポケットが形成される。
【０００５】
屋根用グラニュールが屋根製品に良好に接着することは、有益である。アスファルトの光分解の加速に関連するので、グラニュールの喪失は屋根の寿命を縮める。更に、グラニュールが喪失した場合、屋根システムの審美性が損なわれる場合がある。更に、設置中のグラニュールの喪失の低減は、屋根における安全条件を改善する。
【０００６】
グラニュールは、独自かつ所望の特性を与えるために、様々な材料でコーティングしてよい。一例として、グラニュールは、粉塵の抑制又は集塊を目的として、油又は合成ポリマーでコーティングしてよい。更なる例として、グラニュールは、一般的に、接着促進剤で処理される。典型的に、接着促進剤は、ポリアルキルシロキサンであり、これは、アスファルトでより良好に濡らすために、コーティングされたグラニュールの表面を疎水性にする。この処理は、グラニュール−アスファルト界面における水の侵入を低減し、接着を改善する。ポリアルキルシロキサン表面処理を用いる場合、グラニュール−アスファルト界面における接着は、ファンデルワールス相互作用によって支配される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、特に、第１の基材と第２の基材とを接着させるための接着促進剤コーティング組成物について記載する。接着促進剤コーティングは、一般的に、２枚の基材の間に存在する。コーティングは、シングル屋根板等の屋根材の製造において特に有用であり得る。例えば、接着促進剤コーティング組成物は、シングル屋根板の屋根用グラニュールとアスファルトとの間の接着を促進するために用いることができる。様々な実施形態では、接着促進剤組成物は、第１の基材（例えば、屋根用グラニュール）と第２の基材（例えば、アスファルト）との間に共有結合性又はイオン性の相互作用をもたらし、これは、ファンデルワールス相互作用よりも強い相互作用、ひいては、より優れた接着をもたらし得る。
【０００８】
幾つかの実施形態では、接着促進剤コーティング組成物は、求電子物質部分を含む。求電子物質は、アスファルト中に天然に存在しているか又はアスファルトに添加される求核物質部分と共有結合し得る。好ましくは、求電子物質を含むコーティングの分子は、屋根用グラニュール等のミネラルグラニュールに共有結合するためのアルコキシシリル部分も含む。したがって、分子は、グラニュール及びアスファルトの両方に共有結合し得、これによって、シングル屋根板におけるコーティングされたグラニュールとアスファルトとの間のファンデルワールス相互作用に依存するコーティングに比べて、グラニュールのアスファルトへの接着が強化されるはずである。
【０００９】
本開示は、特に、粉塵抑制コーティング組成物についても記載する。粉塵抑制コーティング組成物は、屋根用グラニュール等のグラニュールに関連する粉塵の抑制において特に有用であり得る。粉塵抑制コーティング組成物は、幾つかの実施形態では、接着促進剤コーティング組成物としても機能し得る。幾つかの実施形態では、粉塵抑制コーティング組成物は、四級アンモニウム部分を含む。理論に縛られるものではないが、四級アンモニウム化合物は、正に帯電している四級アンモニウム部分と負に帯電している粉塵粒子とのイオン性相互作用を通じて粉塵を抑制すると考えられる。また、四級アンモニウム部分は、アスファルト中の又はアスファルトに添加される特定の種（例えば、酸種）、特に、当業者に公知の目的のためにアスファルトに添加することができるポリリン酸（ＰＰＡ）とイオン結合を形成することができる。したがって、本明細書に記載する四級アンモニウム化合物を含む粉塵抑制コーティング組成物は、接着促進剤としても機能し得る。幾つかの実施形態では、粉塵抑制ポリマーは、ポリアクリレート、ポリウレタン等である。特定の実施形態では、コーティングポリマーは、１つ以上の四級アンモニウム部分を有するアクリルエマルションポリマーを含む。
【００１０】
本明細書に記載する幾つかの実施形態では、コーティング組成物は、オリゴマーアルキルアルコキシシロキサンと、求電子物質部分及びアルコキシシリル部分を含む化合物とを含む。コーティング組成物は、接着促進剤コーティング組成物であり得る。
【００１１】
本明細書に記載する幾つかの実施形態では、屋根用グラニュールは、ベース屋根用グラニュールと該ベースグラニュール上のコーティングとを含む。コーティングは、ベースグラニュールに結合しているシリル部分と求電子物質部分とを含む。
【００１２】
本明細書に記載する幾つかの実施形態では、コーティング組成物は、四級アンモニウム部分を含むアクリルポリマーを含む。四級アンモニウム部分を含むアクリルポリマーは、更に、カルボン酸部分、アルコキシシリル部分、及び求電子物質部分のうちの１つ以上を含んでよい。組成物は、更に、オリゴマーアルキルアルコキシシロキサン、及び求電子物質部分とアルコキシシリル部分とを含む化合物のうちの１つ以上を含んでよい。コーティング組成物は、粉塵抑制コーティング組成物又は接着促進剤コーティング組成物であってよい。
【００１３】
本明細書に記載する幾つかの実施形態では、屋根用グラニュールは、ベース屋根用グラニュールと；該ベースグラニュール上のコーティングであって、四級アンモニウム部分を含むアクリレートポリマーを含むコーティングとを含む。四級アンモニウム部分を含むアクリルポリマーは、更に、カルボン酸部分、シリル部分、及び求電子物質部分のうちの１つ以上を含んでよい。シリル部分は、ベースグラニュールに結合し得る。コーティングは、更に、オリゴマーアルキルアルコキシシロキサン、及び求電子物質部分とアルコキシシリル部分とを含む化合物のうちの１つ以上を含んでよい。オリゴマーアルキルアルコキシシロキサンの少なくとも一部は、存在する場合、ベースグラニュールに結合し得、したがって、ベースに結合しているアルキルシリル部分として存在し得る。アルコキシシロキサン部分を含む化合物の少なくとも一部は、存在する場合、ベースグラニュールに結合し得、したがって、アルコキシシロキサン部分の少なくとも一部は、ベースに結合しているシリル部分として存在し得る。
【００１４】
幾つかの実施形態では、四級アンモニウム部分を含むアクリルポリマー及び非イオン性モノマーを含むコーティング組成物を提供する。アクリルポリマーは、カルボキシル部分及び／又はジルコニウム塩、例えば、酢酸ジルコニウムを含む。様々な例示的な実施形態では、組成物は、シラノール部分を含んでよく、例示的な実施形態では、オリゴマーアルキルアルコキシシロキサンを含む。
【００１５】
本明細書に記載する組成物、物品、システム、又は方法の１つ以上の実施形態は、先行技術の組成物、物品、システム、又は方法と比べて優れている１つ以上の利点を提供する。このような利点は、以下の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】コーティングされたグラニュールの概略図である。
【図２】屋根物品に含まれるコーティングされたグラニュールの概略図である。
【００１７】
概略図は、必ずしも縮尺通りではない。図面で用いる類似の番号は、類似の構成要素及び工程等を表す。しかし、所与の図面においてある構成要素を指す数字の使用は、同じ数字で示された別の図における構成要素を限定するものではないことが理解されるであろう。更に、構成要素について言及するための異なる数字の使用は、異なる番号が付された構成要素が、同一又は同様であり得ないことを意図するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示は、特に、接着促進剤コーティング組成物及び粉塵抑制コーティング組成物について記載する。コーティング組成物は、特に、屋根用グラニュールに塗布され得る。幾つかの実施形態では、接着促進剤コーティング組成物は、屋根用グラニュールと共有結合することができるシリル部分と、アスファルト中の求核物質と共有結合することができる求電子物質部分とを有する化合物を含む。幾つかの実施形態では、粉塵抑制コーティング組成物は、四級アンモニウム化合物を含むポリマーを含む。
【００１９】
幾つかの実施形態では、接着促進剤コーティング組成物は、（例えば、縮合反応を介して）ミネラルグラニュールとシロキシ結合を形成することができるシリル部分と、（例えば、ＳＮ１又はＳＮ２求核置換を介して）アスファルト中の求核物質部分と結合することができる求電子物質部分とを含む接着化合物を含む。屋根用グラニュールのアスファルトへの接着を促進するためにアスファルトのシングル屋根板で用いられる場合、接着化合物は、グラニュール及びアスファルトの両方に共有結合することができる。典型的な接着促進剤コーティングを用いると、ファンデルワールス相互作用が、コーティングされたグラニュールのアスファルトへの接着に主に関与する。
【００２０】
接着化合物は、ベース屋根用グラニュール（例えば、ミネラル屋根用グラニュール）と共有結合（例えば、シロキシ結合）を形成することができる任意の好適なシリル部分を含んでよい。好ましくは、シリル部分は、アルコキシシリル部分であり、この場合、アルコールが、縮合の際に脱離基として機能する。幾つかの実施形態では、アルコキシシリル部分は、ジ−又はトリ−アルコキシシリル部分である。アルコキシ基のうちの１つ以上は、Ｃ１〜Ｃ４アルコキシ基であってよい。
【００２１】
一例として、接着化合物は、以下の一般構造を有し得る：
［ＣｎＨ（２ｎ＋１）Ｏ］ｍＳｉ−［Ｌ−Ｅ］ｐ  （Ｉ）
（式中、Ｌは、任意のリンカーであり、Ｅは、求電子物質部分であり、ｎは、０〜３の整数であり、ｍは、１〜３の整数であり、ｐは、４〜ｍである）。
【００２２】
任意の好適なリンカーを使用してよい。幾つかの実施形態では、リンカーは、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル又はエーテル骨格、例えば、Ｃ２〜Ｃ７骨格又はＣ３〜Ｃ５骨格を含んでよい。幾つかの実施形態では、リンカーは、アスファルトによる濡れを促進するために疎水性炭化水素鎖であってよい。幾つかの実施形態では、疎水性炭化水素鎖は、アスファルトによる濡れを促進するために置換基（式Ｉには示されていない）であってよい。幾つかの実施形態では、リンカーは、環状脂肪族又は芳香族リンカーであってよい。
【００２３】
幾つかの実施形態では、２つ以上の求電子物質部分が接着化合物上に存在してよい。
【００２４】
幾つかの実施形態では、接着化合物は、１つ以上の求電子物質部分と１つ以上のシリル部分（例えば、アルコキシシリル部分）とを有するポリマーであってよい。任意の好適なポリマーを使用してよい。
【００２５】
幾つかの実施形態では、ポリマーは、ポリオレフィンを含む。本開示の目的のために、ポリオレフィンは、オレフィン骨格を有するポリマーである。ポリマーは、低分子量のオリゴマーを含み、例えば、３００もの低分子量を含む広範な数平均分子量を含む。オレフィンは、エチレン、プロピレン、ブテン等を含む。これらオレフィンは、脂肪族、芳香族、環状、又は他のオレフィンであってよい。ポリオレフィンは、オレフィンのホモポリマー又はコポリマーであってよい。１つ以上のオレフィンに加えて、ポリオレフィンは、任意で、スチレン、アクリル、ウレタン、及び当該技術分野において公知の他のもの等、１つ以上の他のモノマー単位を含んでよい。このようなコポリマーは、ランダム及びブロックコポリマーを含む。
【００２６】
ポリオレフィン等のポリマーは、任意の好適な方法で、求電子物質（例えば、エポキシド、ハロゲン化物等）等の反応性基を含むように化学修飾してよい。ポリマーは、任意の好適な方法でアルコキシシリル部分等のシリル部分を含むように修飾してもよい。例えば、求電子物質は、不飽和二重結合をそれぞれハロゲン化及びエポキシ化のためにハロゲン及びペルオキシド等の修飾化学物質と反応させることによって、ポリマーに容易に組み込むことができる。一例として、アルコキシシランは、ＳＮ２反応、チオール−エン反応等を介してポリマーに結合することができる。例えば、メルカプトプロピルアルコキシシランは、シラングラフト化のためにチオール−エン反応を介してポリマー（例えば、ポリブタジエン）の不飽和炭素と反応することができる。別の例として、ポリマーのヒドロキシル末端基と反応させることによって、イソシアナトプロピルアルコキシシランを該ポリマー（例えば、ポリブタジエン）にグラフト化することができる。また、シリル部分は、全エポキシド部分の一部を介してエポキシ化ポリマーに結合することもできる（例えば、アスファルトにおける求電子物質との相互反応のために一部は残す）。
【００２７】
幾つかの実施形態では、接着化合物は、アルコキシシランを含むように修飾されたエポキシ化ポリブタジエンポリマー等である。
【００２８】
様々な実施形態では、接着化合物は、求電子物質を含むように修飾された油（例えば、ダイズ油）である。油は、ポリマーの修飾（ハロゲン又はペルオキシドと不飽和炭素との反応）に関して上記したもの等の任意の好適な方法で求電子物質を含むように修飾することができる。幾つかの実施形態では、油は、エポキシ化油である。幾つかの実施形態では、油は、エポキシ化ダイズ油である。油は、シリル部分を含むように更に修飾してもよい。一例として、エポキシ化によって生じるエポキシド部分の一部における反応を通して、エポキシ化油をシリル基で修飾することができる。
【００２９】
接着化合物は、任意の好適な求電子物質部分を含有し得る。求電子物質の例としては、エポキシド部分、ハロゲン含有部分、アジリジン部分、スルフィド及びポリスルフィド部分等が挙げられる。アスファルトにおける接着化合物が結合する求電子物質部分は、アスファルト中に天然に存在している求電子物質部分であってもよく、アスファルトに添加してもよい。アスファルト中に天然に見られる求電子物質部分の例としては、ヒドロキシ、アミン、スルフヒドリル等が挙げられる。
【００３０】
幾つかの実施形態では、接着化合物は、エポキシド部分を含み、これは、様々な求核物質との開環反応を受けることができる。前記用途のためにエポキシド部分を利用することは、ａ）結合の形成中に副生成物が生成されない、ｂ）比較的疎水性である、ｃ）有用なモノマー及び接着化合物を商業的に入手可能であることを含む幾つかの利点を有する。
【００３１】
エポキシド部分を含有する接着化合物の例としては、以下が挙げられる。
１．３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、ＣＡＳ番号２６０２−３４−８
【００３２】
【化１】
2017515936.tif 000003
２．β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、ＣＡＳ番号１０２１７−３４−２
【００３３】
【化２】
2017515936.tif 000004
３．様々な濃度のアルコキシシランで修飾されたエポキシ化ポリブタジエン
エポキシ化ポリブタジエン（Ｃｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙ，ｂｄ  ６０５Ｅ）と３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン（ＣＡＳ番号２４８０１−８８−５）との反応生成物
４．メルカプトアルコキシシランで修飾されたエポキシ化ポリブタジエン
エポキシ化ポリブタジエン（Ｃｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙ，ｂｄ  ６０５Ｅ）と３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＣＡＳ番号１４８１４−０９−６）との反応生成物
【００３４】
アスファルト接着試験においてミネラルグラニュールをコーティングするために上記化合物を接着促進剤組成物において用いたとき、通常のアスファルト及びＰＰＡ修飾アスファルトの両方に対して改善された接着を示した。
【００３５】
幾つかの実施形態では、求電子物質部分は、スルフィド又はポリスルフィド官能基であってよい。例えば、屋根用グラニュール上のコーティング中に存在するスルフィド及びポリスルフィド官能基は、アスファルト中の求核物質と化学結合を形成することができる。更に又はあるいは、アスファルトの重金属種と相互作用することによって、コーティング中に存在するスルフィド及びジスルフィド官能基から金属−スルフィド錯体が生じ得る。
【００３６】
様々な例示的な実施形態では、スルフィド又はポリスルフィド部分を含有する接着化合物は、以下を含む。
【００３７】
【化３】
2017515936.tif 000005
【００３８】
３当量の３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＣＡＳ番号１４８１４−０９−６）、他の好適な物質、及びこれらの組み合わせで修飾されたトリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオネート）（ＣＡＳ番号３３００７−８３−９）の反応生成物を用いてもよい。ミネラル屋根用グラニュール上にコーティングされたこのような物質は、通常のアスファルト及びＰＰＡ修飾アスファルトの両方に対して改善された接着を示した。
【００３９】
幾つかの実施形態では、接着促進剤組成物は、（上記接着化合物に加えて）、オリゴマーアルキルアルコキシシランを含む。疎水性アスファルトでより良好に濡らすために、アルキルアルコキシシランは、炭化水素尾部を含有してよい。縮合反応を介してグラニュール表面とアルキルアルコキシシランとの間でシロキサン結合が形成され得、グラニュール表面上に疎水性炭化水素尾部が残る。親水性表面の疎水性油性表面への転換は、アスファルトによるグラニュール表面の濡れを改善する。コーティング組成物は、接着化合物のアルキルアルコキシシランに対する任意の好適な比を含有し得る。例えば、組成物は、約４：１、３：１、２：１、１：１、１：２、１：３、１：４等の、接着化合物のアルキルアルコキシシランに対する比を有し得る。
【００４０】
任意の好適なアルキルアルコキシシランをコーティング組成物で用いてよい。好適なアルキルアルコキシシランの一例は、イソオクチルトリメトキシシラン［（ＭｅＯ）３ＳｉＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２］若しくはそのオリゴマーであるか、又はその一部を含有する（例えば、Ｗａｃｋｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｄｒｉａｎ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ  ＵＳＡ）から入手可能なＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ  ６８）。
【００４１】
コーティング組成物は、任意で、グラニュール表面の表面自由エネルギーを低減することができる１つ以上の更なる化合物を含んでよい。更なる化合物は、グラニュールに対するシロキサン結合を提供するために、シラン官能基等を含んでよい。幾つかの実施形態では、コーティング組成物は、油等のコーティングビヒクルを含む。
【００４２】
幾つかの実施形態では、接着促進剤は、低分子量エポキシ樹脂又はエポキシ化合物と１つ以上の反応物質との反応生成物である。反応生成物は、付加物又はアミン付加物と呼ばれることもある。好適な反応物質としては、アミン基、カルボン酸基、フェノール基、又はチオール基を含有する有機化合物が挙げられるが、これらに限定されない。好適なエポキシ樹脂は、平均して、１つ以上のエポキシ基を含有し、２つ以上のエポキシ基を含有してもよい。エポキシ樹脂の例としては、脂肪族、環式脂肪族、及び芳香族樹脂が挙げられる。脂肪族樹脂としては、エポキシ化植物油、エポキシ化エーテル、及びエポキシ化エステル化合物が挙げられる。環式脂肪族樹脂としては、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル−３’，４’エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシラン、及びビニルシクロヘキサンジエポキシドが挙げられる。芳香族樹脂の例としては、ビスフェノールＡ及びビスフェノールＦのジグリシジルエーテル、フェノールノボラック及びビスフェノールＡノボラックのグリシジルエーテル、並びに芳香族アミノ化合物（例えば、アミノフェノール及びアニリン）のグリシジル及びジグリシジル誘導体が挙げられる。
【００４３】
好適なアミン反応物質は、シラン基を含有していてもしていなくてもよく、例えば、一官能性アミン、脂肪族ジアミン、脂肪族テトラミン、アミノアルコール化合物、アミノシラン、ジアミノシラン、ポリアミド、アミノ官能化樹脂、環式脂肪族アミン、及び芳香族アミンが挙げられる。アミン反応物質は、エポキシ樹脂の分野において周知であり、エポキシ基と反応するとき、組み合わせて、様々な化学量論的比で用いてよい。この開環反応は、周知であり、炭素−炭素単結合及びヒドロキシル基を生成する。アミノシランは、接着促進剤として特に適しているが、その理由は、アミノシランとエポキシド部分との反応によって、ヒドロキシル基及びシラン基の両方を有し、任意でエポキシ基を有する新規分子が生成されるためである。ヒドロキシル基は、記分子に極性を与え、シラン基（例えば、アルコキシシラン）は、共有結合を生成して接着を生じさせることが知られている様々な化学反応が可能である。
【００４４】
当業者は、反応生成物の分子構造を設計し、容易に制御することができる。新規分子は、比較的単純な低分子量化合物から、分岐し、かつ１つ以上の反応性シラン基を含む複数の官能基を有するオリゴマー化合物まで多岐にわたり得る。２つ以上の反応性シラン基を有する後者の化合物は、接着促進に特に有用であるが、その理由は、ガラス又はミネラル表面における複数の箇所で結合し、自己架橋して、比較的不溶性のポリマーコーティングを形成することができるためである。このような反応生成物は、接着を促進し、また、屋根用グラニュールの表面を永続的に改質するために非常に有用である。アミン反応物質及びエポキシ反応物質を変更することによって、広範な様々な接着促進剤を作製することができる。例えば、ジエポキシドとエタノールアミン及び３−アミノプロピルトリエトキシシラン等の一官能性アミンとを反応させることによって、直鎖状分子を作製することができる。反応生成物の分子量は、反応物質の純度、及びエポキシド基の反応性アミン水素の数に対する化学量論的比に依存する。この一例として、使用するアミノシランの量に依存して、広範な分子量及び様々なシラン官能度を有する多数の異なる接着促進剤を作製することができる。更に、分子の末端基を容易に制御することもできる。化学量論的に過剰のエポキシを用いた場合、末端基は、エポキシ部分となる。過剰のアミンを用いた場合、末端基は、シラン基又はヒドロキシル基となる（アミノエタノールによって末端保護される）。
【００４５】
これら全ての反応生成物が有用であるが、その理由は、容易に取り扱え、比較的コストが低く、かつ優れた湿潤接着をもたらすためである。シラン基の反応を介した接着促進剤の硬化によって、一般的に、毒性の低い物質及び物品が得られる。更に、十分な架橋が得られた場合、最終的な硬化樹脂（シラン基がミネラル表面と又はシラン基同士で反応した後）は、溶媒、水、及び抽出耐性を有することができる。エポキシ樹脂及び硬化エポキシ樹脂は、床材、薬品タンク、油送管、先端複合材、船舶、及び腐食防止のための高性能コーティングとして、過酷な環境で用いられることが多い。
【００４６】
本明細書に記載する接着促進剤とミネラル表面との反応は、様々な条件下で起こり得る。ミネラル表面（例えば、屋根用グラニュール）を処理する様々な方法が存在する。これら方法は、接着促進剤を炭化水素キャリア油で希釈し、噴霧及び／又は混転することを含む。あるいは、接着促進剤は、アミン及びエポキシ樹脂をキャリア流体に量り入れることによって、インライン混合プロセスを用いて化学的に形成することができる。この経路によって、接着促進剤をキャリア流中又は更にはミネラル表面上で化学的に形成することができる。
【００４７】
幾つかの実施形態では、本明細書に記載する接着促進剤を、オクチルトリメトキシシラン等の公知の接着促進剤と組み合わせてもよい。２つを組み合わせることによって、ミネラル表面の極性を調整することができ、更に驚くべきことに、水中で沸騰させた後（ホットウェット性能のシミュレーション）、良好な接着力を有する。更に、オクチルトリメトキシシラン等の公知の接着促進剤は、本質的に、反応性希釈剤として機能し、本明細書に記載するより高分子量の接着促進剤を用いる場合、粘度を制御する手段として機能する。
【００４８】
本明細書に記載する粉塵抑制コーティング組成物は、埃っぽい表面、例えば、鉱業表面、土壌、又は建築用表面に塗布してよい。本開示の目的のために、埃っぽい表面は、表面上に３０マイクロメートル未満の断面長を有する粒子を有する。一般的に、粒子は、表面から離れる。表面の例としては、運搬道路、無蓋鉄道車両内の鉱業材料、コンベアベルト上の材料、発電所及び製鋼所における鉄鉱在庫等の石炭及び鉱業材料、未舗装田園道路、並びに屋根用グラニュール表面が挙げられる。埃っぽい表面の具体例としては、骨材、例えば、砕石、石炭、鉄鉱、砂利、及び砂が挙げられる。
【００４９】
本明細書に記載する粉塵抑制コーティング組成物は、好ましくは、屋根用グラニュールに関連する粉塵の抑制に有用である。好ましくは、粉塵抑制コーティングは、屋根用グラニュールの保管、運搬、又は輸送、例えば、鉄道車両への及び鉄道車両からの運搬、保管コンテナ又は設備への運搬、並びに輸送中に関連する粉塵を抑制する。
【００５０】
幾つかの実施形態では、粉塵抑制コーティング組成物は、四級アンモニウム部分を含む。理論に縛られるものではないが、四級アンモニウム部分は、正に帯電している四級アンモニウム部分と負に帯電している粉塵粒子とのイオン性相互作用を通じて粉塵を抑制すると考えられる。また、四級アンモニウム部分は、アスファルト、特に、ポリリン酸（ＰＰＡ）添加アスファルトにおいて、特定の天然に存在しているか又は添加された種、例えば、酸種とイオン結合を形成することができる。無論、アスファルト中には、イオン結合を形成することができる、非ＰＰＡアスファルトを含む他のアニオン性種が存在する。したがって、本明細書に記載する四級アンモニウム化合物を含む粉塵抑制コーティング組成物は、接着促進剤としても機能し得る。
【００５１】
四級アンモニウム部分は、ポリマーに組み込んでもよい。幾つかの実施形態では、粉塵抑制コーティングポリマーは、水系ポリマー、例えば、ポリアクリレート（例えば、アクリルエマルションポリマー）又は熱可塑性ポリマーを含む。これらポリマーは、約−６０℃〜約６０℃、又はそれ以上のガラス転移温度（Ｔｇ）を有し得る。幾つかの実施形態では、これらポリマーは、低Ｔｇ、例えば、−２０℃未満のＴｇを有する。例えば、Ｔｇは、−３０℃未満であってよい。幾つかの実施形態では、Ｔｇは、−４５℃未満である。特定の実施形態では、コーティングポリマーは、四級アンモニウム部分を有するアクリルエマルションポリマーを含む。実施形態では、コーティングポリマーは、米国特許出願公開第２０１４／０１７０３６２号に記載されているポリマーである。
【００５２】
ポリアクリレート（本開示の目的のために、ポリメタクリレートを含む）は、重合開始剤及び任意の界面活性剤の存在下で、１つ以上のアクリレートモノマー（本開示の目的のために、メタクリレートモノマーを含む）のエマルション重合によって調製することができる。モノマーとしては、Ｎ−ビニルピロリドン、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ，−ブチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、酢酸ビニル、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ジメチルアクリルアミド、Ｎ−（ヒドロキシメチル）−アクリルアミド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリジメチルシロキサン（メタ）アクリレート）、ＫＦ  ２００１（メルカプト修飾ジメチルシロキサン）、ペルフルオロブチルスルホンアミドｎ−メチルエチルアクリレート、及びヘキサフルオロプロピレンオキシドオリゴマーアミドール（メタ）アクリレートイソボルニル（メタ）アクリレート、イソオクチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等を挙げることができる。また、これらポリマーの強度を改善するために、極性モノマーを０〜３０％添加してもよい。これら極性モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、置換（メタ）アクリルアミド、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、及びＮ−オクチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、アクリロニトリル、２−カルボキシエチルアクリレート、無水マレイン酸等、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００５３】
四級アンモニウム官能基を有するモノマーが、重合混合物中に含まれていてもよい。任意の好適な四級アンモニウム含有モノマーを用いてよい。幾つかの実施形態では、モノマーは、アルキルアンモニウム官能基を含むアクリレートエステルである。幾つかの実施形態では、アルキルアンモニウム官能基を有するモノマーの３つのアルキル基全てが、メチル基である。他の実施形態では、３つのアルキル基のうちの２つがメチルであり、３つ目は、２〜２４個の炭素原子、又は６〜２０個の炭素原子、又は８〜１８個の炭素原子、又は１６個の炭素原子を有する直鎖状、分枝状、環状、又は脂環式基である。幾つかの実施形態では、モノマーは、２−（トリアルキルアンモニウム）エチルアクリレートであり、これは、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート又は２−（ジメチルアミノ）エチルメタクリレートとアルキルハロゲン化物との反応から形成することができる。好適な四級アンモニウム含有モノマーの別の例は、２−トリメチルアンモニウムメチルメタクリレートクロリドである。
【００５４】
幾つかの実施形態では、重合は、２−（ジメチルアミノ）エチルアクリレート又は２−（ジメチルアミノ）エチルメタクリレートを用いて実施され、対応するアンモニウム官能基は、ポリマー内に存在するアミノ基と好適なアルキルハロゲン化物とを反応させて対応するアンモニウムハロゲン化物官能基を形成することによって、その場で形成される。
【００５５】
ポリマーを形成するための反応混合物は、任意の好適な濃度の、四級アンモニウム官能基を有する（又はアンモニウム官能基を有するように変換することができる）モノマーを含んでよい。理論に縛られるものではないが、より高濃度の四級アンモニウム官能基によって、粉塵抑制が改善されると考えられる。しかし、粉塵抑制コーティングが疎水性材料と相互作用し得るアスファルト系屋根材又は他の製品において用いるとき、粉塵抑制を向上させたいという要求（ひいては、より高いアンモニウム濃度及びより高い正電荷）と疎水性材料と効率的に相互作用させたいという要求とのバランスをとらなければならない。グラニュール−アスファルト界面における水の侵入を防ぐために、グラニュール表面の大部分が疎水性であることが望ましい。様々な実施形態では、ポリマーは、約０．１重量％〜約５０重量％の四級アンモニウム官能基を含む。ポリマーがエマルション重合体である場合、ポリマーに含まれる四級アンモニウムモノマーの重量パーセントは、典型的に、約１０％未満、例えば、８％以下である。ポリマーが溶液ポリマーである場合、ポリマーに含まれる四級アンモニウムモノマーの重量パーセントは、そうである必要はないが、例えば、約６５％以上まで等、より高くてもよい。
【００５６】
実施形態では、四級アンモニウム含有モノマーを含む反応混合物から形成されるポリマーは、ポリマーの総重量に基づいて約２重量％〜４５重量％、又はポリマーの約２重量％〜３５重量％、又はポリマーの約４重量％〜２５重量％、又はポリマーの約６重量％〜１５重量％、又はポリマーの約７重量％〜１０重量％、又は３重量％、５重量％、６重量％、８重量％等の様々な中間濃度、及び２重量％〜４５重量％の間の１重量％単位で表される全ての他のこのような個々の値、及び例えば、２重量％〜４重量％、７重量％〜３８重量％、２０重量％〜２５重量％等、１重量％単位のこれら個々の値に及ぶ任意の範囲の四級アンモニウム含有モノマーを含む。
【００５７】
幾つかの実施形態では、四級アンモニウム官能基を有するポリマーは、更に、疎水性炭化水素官能基を含み、これは、コーティングされた表面がアスファルト含有物品と接触したときにアスファルトによる濡れを強化することができる。疎水性炭化水素官能基は、Ｃ３以上の鎖、例えば、Ｃ５〜Ｃ１２鎖等のペンダント炭化水素鎖によって提供され得る。疎水性炭化水素官能基は、疎水性炭化水素官能基を有するモノマーを重合用混合物に含めることによって、ポリマーに組み込むことができる。様々な実施形態では、疎水性炭化水素官能基を有するモノマーは、８〜１２個の炭素を有するアルコールのアクリレート又はメタクリレートエステルである。アルコールは、直鎖状、分枝状、又は環状であってよい。アクリレート又はメタクリレートエステルにおいて有用なアルコールの例としては、オクチル、イソオクチル、ノニル、イソノニル、デシル、ウンデシル、及びドデシルアルコールが挙げられる。幾つかの実施形態では、アルコールは、イソオクチルアルコールである。
【００５８】
ポリマーは、任意の好適な濃度の疎水性炭化水素官能基を含んでよい。例えば、ポリマーは、約５０％〜約９９．９％の疎水性官能基を含んでよい。幾つかの実施形態では、疎水性炭化水素官能基を有するモノマーを含む反応混合物から形成されるポリマーは、ポリマーの総重量に対して約５０重量％〜９５重量％、又はポリマーの総重量の約６０重量％〜９０重量％、又はポリマーの総重量の約７５重量％〜８５重量％、又は５１重量％、５２重量％、５３重量％、５４重量％等の様々な中間濃度、及び５０４重量％〜９５重量％の間の１重量％単位で個々に表される全ての他のこのような値、及び例えば、約５４重量％〜８１重量％、約６６重量％〜８２重量％、約７７重量％〜７９重量％の範囲等、１重量％単位のこれら個々の値のいずれか間にわたる任意の範囲の疎水性炭化水素官能基を含むモノマーを含む。
【００５９】
幾つかの実施形態では、ポリマーは、１つ以上のシリル官能基（例えば、「接着促進剤コーティング組成物」の見出しの下で上に論じた通り、ミネラルグラニュールと結合することができ、この議論は、この項に組み込まれる）及び求電子物質官能基（例えば、「接着促進剤コーティング組成物」の見出しの下で上に論じた通り、アスファルトグラニュール中の求核物質と結合することができ、この議論は、この項に組み込まれる）を含んでよい。シリル又は求電子物質官能基を有するモノマーを重合用混合物に配合することによって、シリル官能基又は求電子物質官能基をポリマーに付加することができる。シリル官能基を有するアクリレートモノマーの例としては、（トリメトキシシリル）プロピルメタクリレート及び（トリエトキシシリル）プロピルメタクリレートが挙げられる。求電子物質官能基を有するアクリレートモノマーの一例は、グリシジルメタクリレートである。
【００６０】
ポリマーは、任意の好適な濃度のシリル官能基を含んでよい。例えば、ポリマーは、約０％〜約１０％のシリル官能基を含んでよい。幾つかの実施形態では、シリル官能基を有するモノマーを含む反応混合物から形成されるポリマーは、ポリマーの総重量に対して約０重量％〜５重量％のシリル官能基を含むモノマーを含む。
【００６１】
ポリマーは、任意の好適な濃度の求電子物質官能基を含有してよい。例えば、ポリマーは、約０％〜約１０％の求電子物質官能基を含んでよい。幾つかの実施形態では、求電子物質官能基を有するモノマーを含む反応混合物から形成されるポリマーは、ポリマーの総重量に対して約０重量％〜５重量％の求電子物質官能基を含むモノマーを含む。
【００６２】
幾つかの実施形態では、ポリマー反応混合物は、アニオン性モノマーを含む。例えば、反応混合物は、アクリル酸、メタクリル酸、これらの塩、又はこれらのブレンドのうちの１つ以上を含んでよい。幾つかの実施形態では、アニオン性モノマーは、アクリル酸又はメタクリル酸であり、酸は、重合の前又は後に、中和によって対応するカルボン酸塩に変換される。幾つかの実施形態では、ポリマー反応混合物は、ポリマーの総重量に基づいて約０重量％〜５重量％のアニオン性モノマーを含む。
【００６３】
四級アンモニウム官能基を有するポリマーの重合は、当業者によく知られている従来の熱又は放射線重合技術を用いて実施される。例えば、幾つかの実施形態では、モノマーを混合し、化学線又は電離放射線を照射する。幾つかの実施形態では、照射中、反応領域において空気を部分的に排除するか又は制限する。幾つかの実施形態では、モノマーのエマルションが形成され、重合は、重合反応のＵＶ又は熱反応開始を用いて実施される。エマルションは、油中水型又は水中油型のエマルションである。幾つかの実施形態では、モノマーの溶液は、水である溶媒、水性混合物、又は水以外の溶媒中で形成され、重合は、乳化反応と同様にＵＶ又は熱反応開始を用いて実施される。
【００６４】
紫外線を使用する幾つかの実施形態では、光反応開始剤を使用して、光反応開始剤の光分解を介する重合反応を開始させる。幾つかのこのような実施形態では、光反応開始剤は、使用される紫外線の波長に基づいて選択される。光反応開始剤を使用する場合、それは、モノマーの総重量に基づいて約０．０１重量％〜５重量％、例えば、モノマーの総重量に基づいて約０．１重量％〜２重量％、又はモノマーの総重量に基づいて約０．２重量％〜１重量％で、重合混合物中に含まれる。好適な光反応開始剤の非限定的な例としては、紫外線開始重合の当業者によく知られている金属ヨウ化物、アルキル金属化合物、又はアゾ化合物；及びＣｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｃｏｒｐ．（Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）によって商品名ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）として販売されているもの；サンケミカル株式会社（日本、東京）によって商品名ＣＨＥＭＣＵＲＥ（登録商標）として販売されているもの；及びＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）によって商品名ＬＵＣＩＲＩＮ（登録商標）として販売されているもののいずれかが挙げられる。エマルション重合の場合、水溶性反応開始剤が好ましい。
【００６５】
熱分解を使用して重合を開始させる幾つかの実施形態では、四級アンモニウム官能基を有するポリマーを作製するために使用されるモノマーのエマルション重合は、モノマー、界面活性剤、及び熱反応開始剤を水中でブレンドし、次いで、好適な速度の重合を維持するのに好適な速度で反応開始剤の分解が生じる温度までエマルションを加熱することによって実施される。好適な熱反応開始剤の非限定的な例としては、重合の熱反応開始の当業者によって従来使用されている有機ペルオキシド又はアゾ化合物のいずれか、例えば、ジクミルペルオキシド、ベンゾイルペルオキシド、又はアゾビスブチリルニトリル（ＡＩＢＮ）、及びｄｕＰｏｎｔ  ｄｅＮｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）によって商品名ＶＡＺＯ（登録商標）として販売されている熱反応開始剤が挙げられる。エマルション重合の場合、水溶性反応開始剤が好ましい。
【００６６】
他の実施形態では、モノマーのエマルションが形成され、重合は、重合反応のＵＶ又は熱反応開始を用いて実施される。エマルションは、油中水型又は水中油型のエマルションである。幾つかのこのような実施形態では、エマルションは、１つ以上の界面活性剤を使用することによってバルク水相中で１つ以上のモノマーが安定化している、水中油型エマルションである。様々な実施形態では、界面活性剤は、本来カチオン性、アニオン性、双性イオン性、又は非イオン性であり、その構造は、特に限定されない。幾つかの実施形態では、また、界面活性剤は、モノマーであり、ポリマー内に組み込まれる。他の実施形態では、界面活性剤は、重合反応容器中に存在するが、重合反応の結果としてポリマーに組み込まれることはない。
【００６７】
アンモニウム官能基を有するポリマーを形成するために使用されるモノマーの水中油型エマルションの形成において有用な非イオン性界面活性剤の非限定的な例としては、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとのブロックコポリマー、例えば、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）によって商品名ＰＬＵＲＯＮＩＣ（登録商標）、ＫＯＬＬＩＰＨＯＲ（登録商標）、又はＴＥＴＲＯＮＩＣ（登録商標）として販売されているもの；Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ）によって商品名ＴＲＩＴＯＮ（登録商標）として販売されているものを含む、エチレンオキシドと脂肪アルコール、ノニルフェノール、ドデシルアルコール等との反応によって形成されるエトキシレート；オレイルアルコール；ソルビタンエステル；デシルグルコシド等のアルキルポリグリコシド；ソルビタントリステアレート；並びにこれらのうちの１つ以上の組み合わせが挙げられる。
【００６８】
四級アンモニウム官能基を有するポリマーを形成するために使用されるモノマーの水中油型エマルションの形成において有用なカチオン性界面活性剤の非限定的な例としては、塩化ベンザルコニウム、臭化セトリモニウム、デメチルジオクタデシルアンモニウムクロリド、ラウリルメチルグルセス−１０ヒドロキシプロピルジアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、モノアルキルトリメチルアンモニウムクロリド、モノアルキルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、ジアルキルエチルメチルアンモニウムエトサルフェート、トリアルキルメチルアンモニウムクロリド、ポリオキシエチレンモノアルキルメチルアンモニウムクロリド、及びジ四級アンモニウムクロリド；Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌ  Ｎ．Ｖ．（Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ）によって商品名ＥＴＨＯＱＵＡＤ（登録商標）、ＡＲＱＵＡＤ（登録商標）、及びＤＵＯＱＵＡＤ（登録商標）として販売されているアンモニウム官能性界面活性剤；並びにこれらの混合物が挙げられる。本発明の双性イオン性ポリマーの重合のための水中油型エマルションの形成において特に有用なのは、ＥＴＨＯＱＵＡＤ（登録商標）界面活性剤、例えば、ＥＴＨＯＱＵＡＤ（登録商標）Ｃ／１２、Ｃ／２５、Ｃ／１２−７５等である。幾つかの実施形態では、本明細書に記載するポリマーを作製するために使用されるモノマーの高固形分エマルションを水中で作製するために、ＥＴＨＯＱＵＡＤ（登録商標）Ｃ／２５が有用に使用される。
【００６９】
水中油型エマルション重合反応においてカチオン性界面活性剤を使用する場合、モノマーの総重量に基づいて約０．１重量％〜６．０重量％、又はモノマーの約０．３重量％〜４．０重量％、又は１．１重量％、１．２重量％、１．３重量％、１．４重量％、１．５重量％、１．６重量％、１．７重量％、１．８重量％、１．９重量％、２．１重量％、２．２重量％等の様々な中間濃度、及び１．０〜６．０重量％の間の０．１重量％単位で表される全ての他のこのような個々の値、及び例えば、２．３重量％〜４．６重量％、４．５重量％〜４．７重量％等、０．１重量％単位のこれら個々の値に及ぶ任意の範囲の量で使用される。
【００７０】
本明細書に記載するポリマーを形成するために使用されるモノマーの水中油型エマルションの形成において有用な双性イオン性界面活性剤の非限定的な例としては、ベタイン及びスルタイン、例えば、コカミドプロピルベタイン、ヒドロキシスルタイン、及びコカミドプロピルヒドロキシスルタインが挙げられ；他の例としては、レシチン、３−［（３−コラミドプロピル）ジメチルアンモニオ］−１−プロパンスルホネート（ＣＨＡＰＳ）、及びナトリウム２−［１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ウンデシル−４，５−ジヒドロイミダゾール−１−イウム−１−イル］アセテート（ラウロアンホ酢酸ナトリウム）が挙げられる。水中油型エマルション重合反応において双性イオン性界面活性剤を使用する場合、モノマーの総重量に基づいて約．０１重量％〜１０．０重量％、又はモノマーの約０．３重量％〜６．０重量％、又は１．１重量％、１．２重量％、１．３重量％、１．４重量％、１．５重量％、１．６重量％、１．７重量％、１．８重量％、１．９重量％、２．１重量％、２．２重量％等の様々な中間濃度、及び１．０〜１０．０重量％の間の０．１重量％単位で表される全ての他のこのような個々の値、及び例えば、２．３重量％〜４．６重量％、４．５重量％〜４．７重量％等、０．１重量％単位のこれら個々の値に及ぶ任意の範囲の量で使用される。
【００７１】
幾つかの実施形態では、アンモニウム官能基を有するポリマーを作製するために使用されるモノマーのエマルション重合は、モノマー、界面活性剤、及びＵＶ反応開始剤を水中でブレンドし、次いで、ある時間、選択した反応開始剤の好ましい分解波長に対応する波長の紫外線を照射することによって実施される。他の実施形態では、モノマーのエマルション重合は、モノマー、界面活性剤、及び熱反応開始剤を水中でブレンドし、次いで、熱反応開始剤の分解が好適な速度で誘導される温度までエマルションを加熱することによって実施される。モノマー混合物においてメタクリル酸又はアクリル酸を使用する幾つかの実施形態では、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム、又は水酸化カリウムをモノマー混合物に添加して、酸官能基を中和し、対応する塩を形成する。他の実施形態では、このような中和は、重合反応の完了後に実施される。中和とは、実施形態では、水相のｐＨを約２〜３から約４〜７、例えば、約５〜６に調整することを意味する。
【００７２】
幾つかの実施形態では、モノマーの高固形分エマルションを作製するために、ＥＴＨＯＱＵＡＤ（登録商標）Ｃ／２５が有用に使用される。この文脈では、「固形分」は、エマルションの水以外の全成分と定義される。例えば、約１５重量％〜６０重量％の水中総固形分、又は約２５重量％〜６０重量％の水中総固形分、又は約３０重量％〜５０重量％水中固形分、又は１６重量％、１７重量％、１８重量％、１９重量％、２０重量％、２１重量％、２２重量％、２３重量％、２４重量％、２６重量％、２７重量％等の様々な中間濃度、及び１５〜６０重量％の間の１重量％単位で表される全ての他のこのような個々の値の水中固形分、及び例えば、２３重量％〜４６重量％、４５重量％〜５７重量％等、１重量％単位のこれら個々の値に及ぶ任意の範囲の高固形分エマルションが形成される。
【００７３】
一般に、エマルション重合の条件及び使用する方法は、従来のエマルション重合法で使用されるものと同一であるか又は類似している。幾つかの実施形態では、水中油型エマルション重合は、熱反応開始を用いて実施される。幾つかの実施形態では、１つの有用な重合開始剤は、Ｖ−５０（和光純薬工業株式会社（日本、大阪）から入手）である。幾つかのこのような実施形態では、エマルションの温度は、重合前及び重合中に、約３０℃〜１００℃、例えば、約４０℃〜８０℃、又は約４０℃〜６０℃、又は約４５℃〜５５℃に調整される。熱反応開始剤の実質的に全てが分解し、エマルションに添加したモノマーの実質的に全てが反応して重合エマルションを形成するのに好適な時間、エマルションの高温撹拌を実施する。幾つかの実施形態では、高温は、約２時間〜２４時間、又は約４時間〜１８時間、又は約８時間〜１６時間維持される。重合中、幾つかの実施形態では、反応容器に添加されるモノマー含量の実質的に全ての反応が完了するように、更に熱反応開始剤を添加する必要がある。重合の完了は、慎重に条件を調整することによって達成され、残留モノマー含量のガスクロマトグラフィー分析等の標準的な分析技術は、重合の完了に関する情報を当業者に与えられると理解される。
【００７４】
他の実施形態では、重合は、モノマーが溶媒又は２つ以上の溶媒の混合物中で溶液を形成する溶媒重合である。溶媒としては、水が挙げられるが、幾つかの実施形態では、非水性溶媒又は溶媒混合物が使用される。好適な溶媒及び溶媒混合物の例としては、様々な実施形態では、エタノール、メタノール、トルエン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、１−メチル−２−ピロリドン、２−ブタノン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジクロロメタン、ｔ−ブタノール、メチルイソブチルケトン、メチルｔ−ブチルエーテル、及びエチレングリコールのうちの１つ以上が挙げられる。一般に、溶媒重合の条件及び使用する方法は、従来の溶媒重合法で使用されるものと同一であるか又は類似している。幾つかの実施形態では、溶媒重合は、熱反応開始を用いて実施される。幾つかの実施形態では、１つの有用な重合開始剤は、ＶＡＺＯ（登録商標）６７である。幾つかのこのような実施形態では、モノマー溶液の温度は、重合前及び重合中に、約３０℃〜１５０℃、例えば、約５０℃〜１３００℃、又は約６０℃〜１２０℃、又は約６０℃〜１００℃に調整される。熱反応開始剤の実質的に全てが分解し、モノマーの実質的に全てが反応してポリマー溶液を形成するのに好適な時間、溶液の高温撹拌を実施する。幾つかの実施形態では、高温は、約２時間〜２４時間、又は約４時間〜１８時間、又は約８時間〜１６時間維持される。重合中、幾つかの実施形態では、反応容器に添加されるモノマー含量の実質的に全ての反応が完了するように、更に熱反応開始剤を添加する必要がある。重合の完了は、慎重に条件を調整することによって達成され、残留モノマー含量のガスクロマトグラフィー分析等の標準的な分析技術は、重合の完了に関する当業者に情報が与えられると理解される。
【００７５】
幾つかの実施形態では、上記溶媒重合は、ＵＶ重合である；すなわち、熱反応開始剤の代わりにＵＶ反応開始剤が使用され、重合は、ある時間、選択した反応開始剤の好ましい分解波長に対応する波長の紫外線を溶液に照射することを除いて、実質的に溶媒重合について記載した通り実施される。幾つかの実施形態では、溶液ＵＶ重合は、溶液に熱を付加することなく実施される。他の実施形態では、例えば、重合プロセス中に溶液の粘度が増加したときに混合を促進するために、溶液に更に熱が付加される。
【００７６】
幾つかの実施形態では、粉塵抑制コーティングポリマー組成物をアルキルアルコキシシラン（ポリマーがシリル官能基を含むかどうかにかかわらず）と合わせる。疎水性アスファルトでより良好に濡らすために、アルキルアルコキシシランは、炭化水素尾部を含有してよい。縮合反応を介してグラニュール表面とアルキルアルコキシシランとの間でシロキシ結合が形成され得、グラニュール表面上に疎水性炭化水素尾部が残る。親水性表面の疎水性油性表面への転換は、アスファルトによるグラニュール表面の濡れを改善する。コーティング組成物は、粉塵抑制コーティングポリマーのアルキルアルコキシシランに対する任意の好適な比を含有し得る。例えば、組成物は、約４：１、３：１、２：１、１：１、１：２、１：３、１：４等の、粉塵抑制コーティングのアルキルアルコキシシランに対する比を含有し得る。
【００７７】
任意の好適なアルキルアルコキシシランをコーティング組成物で用いてよい。好ましくは、アルキルアルコキシシランは、存在する場合、四級アンモニウム官能基に干渉（例えば、ブロック）しない量で存在する。好適なアルキルアルコキシシランの一例は、イソオクチルトリメトキシシラン［（ＭｅＯ）３ＳｉＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２］若しくはそのオリゴマーであるか、又はその一部を含有する（例えば、Ｗａｃｋｅｒ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ａｄｒｉａｎ，Ｍｉｃｈｉｇａｎ  ＵＳＡ）から入手可能なＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ  ６８）。
【００７８】
以下の実施例では、四級アンモニウム含有ポリアクリレート水性分散液が粉塵抑制を示すことが示される。また、これら水性分散液は、シラン及びシラノール官能部分、エポキシド部分、又は両方を含み得る。反応性シラン及びシラノール官能基は、ミネラル屋根用グラニュール上における強力なシロキサン結合を可能にすることができる。エポキシド部分は、恐らく、（例えば、「接着促進剤コーティング組成物」の見出しの下で上に論じた通り）アスファルト中の反応性種と化学結合を形成することができる。
【００７９】
これら物質及びアルキルシロキサンオリゴマーのうちの１つを含む配合物で処理されたグラニュールは、対照と比べて粉塵抑制が改善され、かつグラニュール表面と非修飾及びＰＰＡ修飾アスファルトを含む屋根用アスファルトとの間の親和性が向上した。
【００８０】
これら物質のシラノール官能性バージョン、アルキルシロキサンオリゴマー、及びエポキシ官能性シランを含む配合物で処理されたグラニュールは、エポキシシランとＰＰＡ修飾アスファルトとの改善された接着を損なうことはなかった。またこれら同じ組み合わせは、対照、又はアルキルシロキサンオリゴマー及びエポキシ官能性シランと従来の粉塵抑制材料との組み合わせ（３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９）と比べて、改善された粉塵抑制を示した。
【００８１】
米国特許出願公開第２０１４／０１７０３６２号に記載されているアクリル−双性イオン性両親媒性ポリマー（Ａ−ＺＡＰエマルションポリマー）を用いた初期試験は、この種の帯電アクリルエマルションが、現行の市販対照粉塵抑制溶液である３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９と比べて、改善された粉塵抑制を提供することを示した。「接着促進剤コーティング組成物」の見出しの下で上述し、以下の実施例１で後述する通り、グリシジル官能性シラン表面処理は、グラニュール表面とアスファルトとの間に強化された接着を提供できることが示されている。しかし、合わせたとき、Ａ−ＺＡＰ及びグリシジル官能性シラン表面処理によって、粉塵が少ない表面は得られたが、アスファルトに対する親和性は改善されなかった。以下の実施例（実施例２）は、対照と比べて強化された粉塵抑制及びアスファルトに対する強化された親和性を示すＡ−ＺＡＰの修飾を含む配合物について記載している。以下の実施例は、更に、グリシジル官能性シラン表面処理の接着特性を損なうことのない、強化された粉塵抑制を示す配合物について記載している。
【００８２】
Ａ−ＺＡＰ及びアクリルポリマーを含有する他の四級アンモニウム部分は、様々な成分と合わせたとき、有益な粉塵抑制及びミネラルグラニュールとアスファルトとの間の改善された接着力に加えて、改善された濡れ特性を提供することが見出されている。様々な例示的な実施形態では、改善された接着力及び粉塵抑制特性を提供するコーティング組成物は、四級アンモニウム部分、非イオン性モノマーを有するアクリルポリマーを含み、更に、酸性モノマーを含んでよい。好適な酸性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、ビニルリン酸、ビニルスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、これらの好適な組み合わせ、及び当該技術分野において公知の他の好適な成分が挙げられる。例示的な非イオン性モノマーとしては、例えば、Ｎ−ビニルピロリドン、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、酢酸ビニル、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ジメチルアクリルアミド、Ｎ−（ヒドロキシメチル）−アクリルアミド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリジメチルシロキサン（メタ）アクリレート）、ＫＦ  ２００１（メルカプト修飾ジメチルシロキサン）、ペルフルオロブチルスルホンアミドｎ−メチルエチルアクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、アミドール（メタ）アクリレート、ヘキサフルオロプロピレンオキシドオリゴマー、イソオクチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、これらの好適な組み合わせ、及び当該技術分野において公知の他の好適な成分が挙げられる。
【００８３】
例示的なコーティング組成物は、更に、例えば、カルボキシル官能基と相互作用し得るイオン性架橋剤を含む。例示的な実施形態では、コーティング組成物は、更に、ジルコニウム塩等のジルコニウム種を含む。ジルコニウム種は、カルボキシル部分との強力なイオン結合及び／又はヒドロキシル部分との水素結合を発現し得る。様々な例示的な実施形態では、ジルコニウム種としては、酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、炭酸ジルコニウムカリウム、トリエタノールアミンジルコニウム、乳酸ジルコニウムのナトリウム塩、これらの好適な組み合わせ、及び当該技術分野において公知の他の好適な成分を挙げることができる。
【００８４】
幾つかの例示的な実施形態では、ジルコニウム部分は、それ自体の構造内に架橋ヒドロキシル基を含み得る。理論に縛られるものではないが、このようなジルコニウム種は、アクリルポリマーの架橋、アスファルトに対する接着の改善、例えば、屋根用グラニュールの多孔質表面に対する付着の改善を可能にすると考えられる。結合は、例えば、アクリルポリマーのカルボキシル部分、コーティングされた基材（例えば、屋根用グラニュール）が接触するアスファルト中に存在するカルボキシル及びヒドロキシル部分、並びに基材上又は基材のコーティング（シリカコーティングなど）上に存在するヒドロキシル基を介して生じ得る。例示的な実施形態では、酢酸ジルコニウムから形成されるポリマージルコニウム構造は、例えば、酢酸基が酢酸ジルコニウムから除去され、オール（ヒドロキシル）架橋が形成されるときに成長する。このような反応は、アルカリ土類酸化物、例えば、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、及び他の酸化物等の存在によって触媒され得る。
【００８５】
ジルコニウムと共に、四級アンモニウム部分及びカルボキシル部分を有するアクリルポリマーを含むコーティング組成物は、ミネラル屋根用グラニュール等の屋根用グラニュール上にケイ酸塩コーティングを備えるとき、特定の利点を提供し得る。ケイ酸塩コーティングは、典型的に、アルカリ酸化物を含有し、ミネラル基材は、例えば、酸化マグネシウム及び酸化カルシウムを含有し得る。例示的な実施形態では、ジルコニウム架橋剤、例えば、酢酸ジルコニウムは、ミネラル基材表面に対して連結するオール架橋によって架橋され得る。ヒドロキシル基は、ケイ酸塩表面のシラノール基との水素結合に利用可能である。重合したジルコニウム錯体、又は架橋したアクリルポリマー及びジルコニウム錯体は、多孔質ケイ酸塩コーティング内で機械的に絡み合うことができる、及び／又は例示的な組成物において、例えば、ＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８によって提供されるシラノール部分に対する水素結合によって結合することができる。基材及び／又はコーティングされた基材とシラノール部分との間の結合は、例えば、基材又はコーティングされた基材とアスファルトとの間の接着を改善すると考えられる。
【００８６】
様々な例示的な実施形態では、アクリルポリマーは、四級アンモニウム部分と、０．５重量％〜５重量％、１重量％〜４重量％、又は約２重量％のカルボキシル部分とを含む。ジルコニウム、例えば、酢酸ジルコニウムは、ジルコニウムのカルボキシル部分に対する化学量論的比が約０．５：１〜２０：１、１：１〜１６：１、又は約１：１〜１０：１になるような量で提供される。このような負荷は、不所望の脱落及び／又は粉塵生成の増加をもたらさずに、改善された接着及び粉塵抑制の組み合わせを提供する。したがって、四級アンモニウム部分及びジルコニウムを有するアクリルポリマー中にカルボキシル部分を含むコーティング組成物は、実施例に更に記載する通り、改善された接着及び粉塵抑制特性の両方を提供することが観察される。これら利点は、まずこのようなコーティングを基材（例えば、屋根用グラニュール）上に設け、次いで、コーティングされた基材をアスファルトに部分的に埋め込むとき、特に明らかである。
【００８７】
本明細書に記載する接着促進剤コーティング組成物及び粉塵抑制コーティング組成物は、任意の好適な目的のために用いることができる。幾つかの実施形態では、このようなコーティング組成物のうちの１つ以上を用いて屋根用グラニュールをコーティングする。幾つかの実施形態では、コーティングされた屋根用グラニュールは、屋根材に組み込まれる。屋根材は、多くの場合、マット、アスファルト、及び屋根用グラニュールを含む。
【００８８】
様々な材料を屋根材用のマットとして利用することができる。一般的に、マットは、グラスファイバー又はセルロースファイバーの不織布マットを含んでよい。グラスファイバーマットは、アスファルト屋根製品業界でしばしば用いられる。しかし、時にオーガニックマット又はラグフェルトと呼ばれるセルロースマットを利用してもよい。
【００８９】
グラスファイバーマットは、Ｏｗｅｎｓ−Ｃｏｒｎｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｔｏｌｅｄｏ，Ｏｈｉｏ）及びＭａｎｖｉｌｌｅ  Ｒｏｏｆｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（Ｄｅｎｖｅｒ，Ｃｏｌｏ）から市販されている。同様の物性を有する任意のグラスファイバーマットを用いて、満足のいく結果を得ることができると認識される。一般的に、グラスファイバーマットは、直径約３０〜２００マイクロメートルの流れに不織布パターンで吹き込まれるケイ酸塩グラスファイバーから製造され、得られるマットの厚さは、約１〜５ミリメートルになる。
【００９０】
セルロースフェルト（ドライフェルト）は、典型的に、所望の強度、吸収能、及び可撓性を提供するために適切な比率でブレンドされるラグ、木材、及び他のセルロース繊維、又はセルロース含有繊維の様々な組み合わせから作製される。
【００９１】
時に「アスファルト用溶剤」とも呼ばれる屋根用アスファルトは、歴青質材料の混合物を含む石油系流体である。屋根用材料の製造においては、一般的に、最大限「飽和剤」アスファルトに含浸又は飽和するまで、吸収剤フェルト又はグラスファイバーマットに浸漬することが望ましく、したがって、アスファルトは、この目的のために適切でなければならない。飽和剤アスファルトは、撥水性を提供する油性成分及び他の保存剤を多く含んでいる。飽和剤アスファルトで飽和したマットは、一般的に、それ自体がミネラルグラニュールの被覆によって保護されている硬質又はより粘性の「コーティングアスファルト」を塗布することによって、両側が封止される。グラスファイバーマットに基づくアスファルト屋根製品の場合、コーティングアスファルトは、不飽和グラスファイバーマットに直接塗布することができると十分に理解される。
【００９２】
飽和剤アスファルトに用いられるアスファルト及びコーティングアスファルトは、一般的に、軟化する温度を変更するようにアスファルト溶剤を加工することによって調製される。一般に、飽和剤アスファルトの軟化点は、約３７℃〜約７２℃で変動し得るが、望ましいコーティングアスファルトの軟化点は、約１２７℃もの高温に達し得る。軟化温度は、屋根業界の間で異なり、様々な気候で屋根システムに塗布するために変更してよい。
【００９３】
実施形態では、ポリリン酸（ＰＰＡ）をアスファルトに添加して、アスファルトの等級を変更することができる。ＰＰＡで修飾されたアスファルトを熱風と共に吹き込むと、アスファルトは、室温における浸透度がそれほど低下せず、より長時間にわたって、より高い軟化点まで吹き込むことができる。例えば、米国特許第７，９５１，２３９号を参照。この剛化効果は、アスファルト相とＰＰＡとの間が優先的に反応することに起因し得る。
【００９４】
屋根用グラニュールは、一般的に、例えば、シングル屋根板上のアスファルトの表面に塗布される。一般に、屋根用グラニュールは、天然の状態の又はセラミックコーティングによって人工的に着色された有色スレート又はロックグラニュールを含む。
【００９５】
一般に、最大限被覆するために不透明で、高密度で、かつ篩い分けによって適切に等級分けされた任意のミネラル材料を従来通り、屋根製品において用いることができる。一般的に、これら材料を粉砕し、所望のサイズに等級分けする。任意のサイズのグラニュール又はサイズの分布が、用いることができる屋根材業界において有用であり得る。様々な例示的な実施形態では、グラニュールは、約２００〜１６８０マイクロメートル、又は４２０〜１５００マイクロメートル、又は約４０〜１２ＵＳメッシュのサイズを有する。このようなグラニュールを着色する方法は、当該技術分野において一般的に知られている。例えば、米国特許第３，７５２，６９６号（Ｂｅｙａｒｄら）を参照。
【００９６】
好適なベースグラニュールは、広範な種類の比較的多孔質又は非多孔質の、耐候性ロック又はミネラル材料から選択することができる。好適なミネラルとしては、火成岩、トラップ岩、スレート、粘土岩、グレーストーン、緑色岩、石英、珪岩、特定の花崗岩、又は粘土若しくは他のセラミックスから作製される特性の合成グラニュールを挙げることができる。グラニュールは、所望の特性を与えるために、様々な材料でコーティングしてよい。これらコーティングは、連続であっても不連続であってもよい。複数のコーティングは、逐次又は同時に塗布してよい。
【００９７】
幾つかの実施形態では、グラニュールを光触媒性にしてもよい。光触媒は、米国特許第６，５６９，５２０号、同第６，８８１，７０１号、及び米国特許出願公開第２００５／０１４２３２９号（３Ｍ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｃｏｍｐａｎｙに譲受された）に更に記載されている。活性化又は日光に曝露された際、光触媒は、酸化部位及び還元部位の両方を確立すると考えられる。これら部位は、特に水の存在下で、コーティングされた物品上における藻類又は他の生物相の成長を防げる又は阻害することができるヒドロキシルラジカル等の反応性の高い種を生成すると考えられる。当業者によって従来より認識されている多くの光触媒が、本発明で使用するのに好適である。光触媒の具体例としては、遷移金属光触媒が挙げられる。好適な遷移金属光触媒の例としては、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＷＯ３、ＳｎＯ２、ＣａＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｏＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＴｉｘＺｒ（ｉ＿ｘ）Ｏ２、ＳｉＣ、ＳｒＴｉＯ３、ＣｄＳ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＧａＡｓ、ＢａＴｉＯ３、ＫＮｂＯ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＮｉＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＳｉＯ２、ＭｏＳ２、ＩｎＰｂ、ＲｕＯ２、ＣｅＯ２、Ｔｉ（ＯＨ）４等、及びこれらの組み合わせが挙げられる。特に好ましい光触媒としては、結晶質アナターゼＴｉＯ２、結晶質ルチルＴｉＯ２、結晶質ＺｎＯ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００９８】
スペクトル効率を改善するために、光触媒に、例えば、Ｃ、Ｎ、Ｓ、Ｆ等の非金属元素、又は例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｒｈ、ＲｕＯ２、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ等の金属若しくは金属酸化物、又はこれらの組み合わせをドープしてもよい。幾つかの実施形態では、グラニュールを抗菌性にしてもよい。このような官能化屋根用グラニュールの例は、例えば、国際公開第０２／１０２４４号に見出すことができる。幾つかの実施形態では、グラニュールに亜酸化銅を添加して抗菌性にする。例えば、米国特許第３，５２８，８４２号を参照。
【００９９】
幾つかの実施形態では、屋根用グラニュールは、赤外光を反射する。このような官能化屋根用グラニュールの例は、例えば、米国特許出願公開第２００５／０１４２３２９号に見出すことができる。一般的に、このようなグラニュールは、７７０〜２５００ｎｍの波長範囲における実質的に全ての点において少なくとも約２０％の反射率を有する非白色建築用表面を提供する。
【０１００】
安定剤及び充填剤等の様々な添加剤をアスファルト系屋根システムにおいて利用してよい。例えば、安定剤、抗酸化剤、界面活性剤等の添加剤を、グラニュール上の接着促進コーティングに添加してよい。更に、火成岩ミネラルファイン、シリカ、スレート粉、タルク、雲母質材料、ドロマイト、石灰岩、及びトラップ岩をコーティングアスファルトにおいて安定剤又は充填剤として利用してよい。
【０１０１】
これら化合物は、従来のシステムで利用され、本明細書に記載する接着促進剤又は粉塵抑制コーティングされたグラニュールを含有する改善されたシステムで用いることができる。このような材料は、アスファルトベースを、耐破砕性、耐衝撃性、及び引張強度に関して改善する。更に、防火性を提供する。また、原材料のコストを削減し、耐候性を改善する。また、添加剤は、反射性粒子、例えば、赤外光を反射する添加剤を含んでよい。例としては、米国特許出願公開第２００７／０２１８２５号（３Ｍ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  Ｃｏｍｐａｎｙ）に記載されているものが挙げられる。
【０１０２】
本明細書に記載する通り、屋根用グラニュール、ミネラル充填剤、又は他の好適な基材の表面上に１つ以上のコーティングを設けると、幾つかの独自の特徴及び利益が得られる。例えば、グラニュール又は基材が埋め込まれるアスファルトに混合するのとは対照的に、グラニュール又は基材の表面上に共有結合性又はイオン性の反応性部分が存在すると、アスファルト及びグラニュール及び／又はコーティングのレオロジーを独立して調整することができる。更に、コーティング組成物とアスファルトとの間の反応をより容易に制御することができるが、その理由は、コーティング、例えば、コーティングされたグラニュール又はミネラル充填剤とアスファルトとが互いに接触するまで反応が生じることができないためである。
【０１０３】
ここで図１を参照して、コーティングされた屋根用グラニュール１００の実施形態の概略図を示す。コーティングされたグラニュール１００は、ベースグラニュール１０１と、該ベースグラニュール上のコーティング１０３とを含む。ベースグラニュール１０１及びコーティング１０３は、上記の通りの屋根用グラニュール及びコーティングであってよい。
【０１０４】
ここで図２を参照して、屋根用物品２００の実施形態の概略図を示す。屋根用物品２００は、基材２０３と、基材２０３上に配置されるアスファルト層２０１とを含む。また、屋根用物品２００は、アスファルト層２０１に部分的に埋め込まれている屋根用グラニュール１００も含む。屋根用物品２００、アスファルト層２０１、基材２０３、及びグラニュール１００は、上記の通りであってよい。例えば、屋根用物品２００がシングル屋根板である場合、基材２０１は、例えば、上記の通りグラスファイバーマット又はフェルトであってよい。
【０１０５】
定義
本明細書で使用する全ての科学用語及び専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて提供される定義は、本明細書でしばしば使用される幾つかの用語の理解を促進しようとするものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【０１０６】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。
【０１０７】
内容によってそうでないことが明らかに示されない限り、本明細書及び添付の「特許請求の範囲」において使用するところの「又は」なる語は、「及び／又は」を含めた意味で広く用いられる。用語「及び／又は」は、列挙した要素のうちの１つ若しくは全て、又は２つ以上の列挙した要素の任意の組み合わせを意味する。
【０１０８】
本明細書で使用するとき、「有する」、「有している」、「含む」、「含んでいる」、「包含する」、「包含している」等は、非限定的な意味で用いられ、一般的に、「含むが、これらに限定されない」を意味する。「から本質的になる」、「からなる」等は、「包含する」等に含まれることが理解される。本明細書で使用するとき、「から本質的になる」とは、組成物、物品、システム、方法等に関するとき、組成物、物品、システム、方法等の構成要素が、列挙される構成要素、並びに組成物、物品、システム、方法等の基本的及び新規特性にそれほど影響を与えない任意の他の構成要素に限定されることを意味する。
【０１０９】
「好ましい」及び「好ましくは」という語は、特定の状況下で特定の利益をもたらし得る本発明の実施形態を指す。しかしながら、同一又は他の環境下において、他の実施形態が好ましい場合もある。更に、１つ又は２つ以上の好ましい実施形態の詳細説明は、他の実施形態が有用でないことを意味するものではなく、特許請求の範囲を含む本開示の範囲から他の実施形態を排除することを意図するものではない。
【０１１０】
また、本明細書では、端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に含まれる全ての数字を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５等を含むか、又は１０以下は、１０、９．４、７．６、５、４．３、２．９、１．６２、０．３等を含む）。値の範囲が、特定の値「まで」である場合、その値は、範囲内に含まれる。
【０１１１】
本明細書で使用するとき、用語「約」は、任意の測定で生じる実験誤差の範囲を包含する。
【０１１２】
本明細書で使用するとき、「接着化合物」は、ベース屋根用グラニュール及びアスファルト中の反応性基と共有結合又はイオン結合を形成することができる化合物である。接着化合物は、接着促進剤コーティング組成物に含まれ得る。接着促進剤コーティング組成物をベース屋根用グラニュールに塗布してコーティングされた屋根用グラニュールを形成することができる。
【０１１３】
この開示の目的のために、化合物に対する言及は、該化合物の塩、該化合物の水和物、該化合物の多形、該化合物の異性体（構造異性体及び立体異性体、例えば、鏡像異性体及びジアステレオマーを含む）等に対する言及を含む。
【０１１４】
参照による組み込み：本明細書に引用する任意の特許又は非特許文献は、本明細書に提示する開示と矛盾しない程度に、全文が参照によって本明細書に組み込まれる。
【０１１５】
詳細な説明では、化合物、組成物、物品、システム、及び方法の上記幾つかの具体的な実施形態を開示する。本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想到され、実施され得る点は理解されるはずである。したがって、詳細な説明は、限定する意味で解釈すべきではない。
【０１１６】
本開示の大部分が屋根用グラニュールに関するものであるが、本明細書に記載する接着促進剤コーティング又は粉塵抑制コーティングは、任意の好適な目的のために使用し得ると理解される。例えば、接着促進剤コーティングは、任意の好適な第１の基材と任意の好適な第２の基材との間、特に、シラン部分とシロキサン結合を形成し得る任意の第１の基材と求電子物質部分を有する任意の第２の基材との間の接着を促進するために用いることができる。更なる例として、粉塵抑制コーティングは、土壌粉塵、ミネラルグラニュール粉塵等の任意の好適な粉塵を抑制するために用いることができる。本明細書に記載するコーティングは、性能を改善するために他のアスファルト組成物において、例えば、道路、建設用材料、及び他の好適な材料において用いるのにも好適であり得、また、例えば、ミネラル充填剤と共にこのような材料にコーティングしてもよく又は組み込んでもよい。
【０１１７】
以下の非限定的な実施例では、上記化合物、組成物、物品、システム、及び方法の例示的な実施形態が提供される。これら実施例は、本明細書に提示する開示の範囲に対して何らかの限定を与えることを意図するものではない。特に記載のない限り、実施例及び本明細書の残りの部分における全ての部、百分率、及び比率等は、重量による。
【実施例】
【０１１８】
実施例１−アルコキシシラン及び求電子物質を含有する化合物による接着促進
以下の表１に、実施例１で用いた材料を列挙する。
【０１１９】
【表１】
2017515936.tif 000006
【０１２０】
材料の合成
１．１０％シランＭｏｄ  ｅＰＢの合成：３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン（１６４２２３−６４−Ａ）で修飾されたエポキシ化ポリブタジエン（ＢＤ  ６０５Ｅ）：１００ｍＬのガラスジャー内に、５０．０ｇのエポキシ化ブタジエン（ＢＤ  ６０５Ｅ）、１０．５１ｇの３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、及び微量（＜０．０５ｇ）のジ−ｎ−ブチルスズジラウレートを投入した。混合物を、室温で１０分間、機械的撹拌機で撹拌した。次いで、激しい撹拌を維持しながら、熱油浴を用いることによって８０℃に加熱した。反応温度を４０分間維持し、次いで、室温に冷却した。いかなる加水分解反応も防ぐために、生成物を、きつく密閉したバイアルで保管した。
【０１２１】
２．２０％シランＭｏｄ  ｅＰＢの合成：３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン（１６４２２３−６４−Ｂ）で修飾されたエポキシ化ポリブタジエン（ＢＤ  ６０５Ｅ）：１００ｍＬのガラスジャー内に、５０．０ｇのエポキシ化ブタジエン（ＢＤ  ６０５Ｅ）、２１．０２ｇの３−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、及び微量（＜０．０５ｇ）のジ−ｎ−ブチルスズジラウレートを投入した。混合物を、室温で１０分間、機械的撹拌機で撹拌した。次いで、激しい撹拌を維持しながら、熱油浴を用いることによって８０℃に加熱した。反応温度を４０分間維持し、次いで、室温に冷却した。いかなる加水分解反応も防ぐために、生成物を、きつく密閉したバイアルで保管した。
【０１２２】
３．３０％シランＭｏｄ  ｅＰＢの合成：３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（１６４２２３−６６）で修飾されたエポキシ化ポリブタジエン（ＢＤ  ６０５Ｅ）：１００ｍＬのガラスジャー内に、５０．０ｇのエポキシ化ブタジエン（ＢＤ  ６０５Ｅ）、及び０．１ｇの２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンを投入した。全ての２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンが液体ポリマーに溶解するまで、混合物を室温にて機械的撹拌機で撹拌した。均質な混合物が得られたら、１５．０ｇの３−メルカプトプロピルトリエトキシシランをこの混合物に添加した。室温で１０分間反応混合物を撹拌した後、激しい撹拌を維持しながら、３０分間反応混合物にＵＶを照射した（Ｓｙｌｖａｎｉａ  Ｂｌａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｂｌｕｅ  Ｆ１５Ｔ８／ＢＬＢ、１５、低強度ＵＶランプ）。ＵＶ照射後、いかなる加水分解反応も防ぐために、生成物を、きつく密閉したバイアルに保管した。
【０１２３】
手順１：グラニュールの処理−対照ロット：後処理をしていない３Ｍ白色屋根用グラニュール（ＷＡ９３００）１キログラムを３６０°Ｆ（１８２℃）に加熱し、次いで、１５グラムの水及び０．５グラムの３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９と混合する。４５秒間混合した後、０．５グラムのナフテン油及び０．１グラムのＳｉｌｒｅｓ（登録商標）ＢＳ６８の混合物を添加し、合計５分間、混合を続ける。次いで、グラニュールを、１７６°Ｆ（８０℃）で１時間加熱処理する。
【０１２４】
実験ロットについては、全ての実施例において接着促進剤が合計０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）になるように、Ｓｉｌｒｅｓ（登録商標）ＢＳ６８の代わりに又は加えて、エポキシ官能性シラン成分を添加した。
【０１２５】
手順２：グラニュールの撥水性：２５．０ｇの処理されたグラニュールを２０ｍＬの試験管に入れ、次いで、平面上にひっくり返して置き、それによって、円錐形骨材パイルを形成することによって、撥水性を試験する。次いで、試験管の底部を円錐形骨材パイルの先端に押し付けることによって、直径１５ｍｍの窪みを作製した。約３〜５滴のＤＩ水を窪みに入れ、水がなくなるまでの時間を記録した。
【０１２６】
手順３：グラニュールのアスファルト濡れ性：１０グラムの処理されたグラニュールを５０ｍＬのＤＩ水に入れることによって、濡れ性を試験する。２グラムの濡れ性アスファルト（ＳＣ８００、カットバック、ｔｈｅ  Ｃｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｔ．Ｐａｕｌ  Ｐｕｂｌｉｃ  Ｗｏｒｋｓを通してＴｈｅ  Ａｓｈｌａｎｄ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ  Ｐａｒｋ，ＭＮ）から購入）を、スパチュラを用いてグラニュールに混合し、１分間絶えず撹拌する。アスファルトによって被覆されたグラニュール表面の割合を推定する。
【０１２７】
手順４：グラニュールのアスファルトに対する接着「テキサスボイル」試験：テキサスボイル試験は、Ｔｅｘａｓ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｔｅｘ−５３０−Ｃ又はＡＳＴＭ  Ｄ  ３６２５，「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｗａｔｅｒ  ｏｎ  Ｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ−Ｃｏａｔｅｄ  Ａｇｇｒｅｇａｔｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ」の変法であり、舗装用骨材の代わりに、＃１１白色屋根用グラニュール（＋１６メッシュ）を用いる。１５０グラムのグラニュール及び６．８グラムのアスファルトを、１時間かけて３２５°Ｆ（１６３℃）に加熱する。均一にコーティングされるまでグラニュールをアスファルトに撹拌しながら入れ、冷却する。アスファルト／グラニュール混合物を１０分間沸騰させる。冷却後、混合物を一晩乾燥させる。軟膏スズ缶にグラニュール及びアスファルトミックスを充填し、別の缶に沸騰及び乾燥させたグラニュール及びアスファルトミックスを充填する。比色計を用いて、処理されたグラニュールのＬ＊であるＬ＊（ａ）、グラニュール及びアスファルトのＬ＊であるＬ＊（ｂ）、及び沸騰させたグラニュール及びアスファルトのＬ＊であるＬ＊（ｃ）を測定する。アスファルト喪失％を以下の式に従って計算する。
アスファルト喪失（％）＝（Ｌ＊（ｃ）−Ｌ＊（ｂ））／（Ｌ＊（ａ）−Ｌ＊（ｂ））×１００
【０１２８】
手順５：グラニュールのアスファルトに対する接着摩擦試験：乾式摩擦試験は、摩耗条件下におけるミネラル表面屋根に対するグラニュールの接着を求めるための標準的な試験方法である。この手順については、ＡＳＴＭ規格Ｄ４９７７「Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｇｒａｎｕｌｅ  Ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｔｏ  Ｍｉｎｅｒａｌ  Ｓｕｒｆａｃｅｄ  Ｒｏｏｆｉｎｇ  ｂｙ  Ａｂｒａｓｉｏｎ」に記載されている。この規格に従って乾式摩擦試験を実施した。湿式摩擦試験される試料を、室温で７日間、水の入った浸水タンクに入れる。浸水期間が終わったら、試験試料を浸水タンクから取り出し、やさしく拭き取り、次いで、計量し、初期重量を記録した。次いで、上記ＡＳＴＭ規格に概説されている通り、摩擦試験を実施し、次いで、最終重量を記録した。報告する平均乾き喪失及び平均湿り喪失は、９つの試験試料の平均である。正規化した湿式摩擦データを、以下の関係式に基づいて計算した：湿式摩擦（正規化）＝０．２５／乾式摩擦×湿式摩擦。
【０１２９】
結果を以下の表２に示す。対照ロットについて表２に示す。これらロットは、接着促進剤としてのＢＳ６８及び粉塵抑制剤としての３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９のみを含有しており、エポキシ官能性シランは含まない。各対照ロットの組成は、同じである。複数の対照ロットの結果を表２に示す。
【０１３０】
【表２】
2017515936.tif 000007
【０１３１】
実施例１の試料７、８、１３、１４、及び１７は、全て、エポキシ官能性シラン含有試料に対する比較の基準を与える対照ロットである。なお、対照ロットの処理配合物は、適当な撥水性（６０分間以上）及び適当なアスファルト濡れ性（９５〜１００％）を与える。テキサスボイル試験によって測定される対照配合物についてのグラニュール接着は、通常のアスファルトを用いたとき、喪失の平均値は２０．９％であり、ＰＰＡ修飾アスファルトを用いたとき、喪失の平均値は１８．６％である。
【０１３２】
実施例１の試料１〜６は、コーティング処理がシラン修飾エポキシ化ポリブタジエンを含むとき、改善されたテキサスボイル結果を示す。
【０１３３】
実施例１の試料９〜１２、１５、１６、及び１８は、コーティング処理が、Ｓｉｌｒｅｓ（登録商標）ＢＳ６８と合わせてグリシドキシプロピルトリエトキシシラン又はβ−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリエトキシシランを含むとき、改善されたテキサスボイル結果を示す。
【０１３４】
実施例１の試料１９〜２２は、コーティング処理として単独で又はＳｉｌｒｅｓ（登録商標）ＢＳ６８と合わせて塗布される、Ｄｏｗ  Ｄ．Ｅ．Ｒ．（商標）３３１エポキシ樹脂及びＤｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）ＡＭＥＯの混合物を用いて、改善されたテキサスボイル結果を示す。
【０１３５】
実施例１の試料１４〜１６は、摩擦試験を用いてグラニュールの接着について評価した。試料１５及び１６は、対照試料１４よりも改善された接着を示す（グラニュールの喪失が少ない）。
【０１３６】
実施例２−四級アンモニウム部分を含有するポリマーによる粉塵抑制
以下の表３に、実施例２で用いた材料を列挙する。
【０１３７】
【表３】
2017515936.tif 000008
【０１３８】
両親媒性ポリマーの一般的な合成手順：清潔な反応瓶内で、表４に概説する比率のモノマー、界面活性剤、及び反応開始剤の水溶液を調製した。混合物を２分間窒素でパージした。反応瓶を密閉し、混合機構を備える５０℃に予熱した水浴に入れた。反応混合物を混合しながら５０℃で１７時間加熱した。反応混合物を、固形分％分析によって分析した。上記手順に従って、表４の各ポリマーを合成した。
【０１３９】
【表４】
2017515936.tif 000009
【０１４０】
ＤＭＡＥＡ試料は、それぞれ、ｐＨ９．５〜１０であり、いずれも安定なエマルションポリマーを生成しなかった。ＤＭＡＥＡ−ＭＣｌ試料は、それぞれ、ｐＨ６．５〜７であり、それぞれ、安定な乳白色のエマルションポリマーを生成した。３つの試料（１、２、及び５）をグラニュールに塗布し、以下に概説する手順に従って試験した。
【０１４１】
手順６：グラニュール処理の方法：実施例１に上記した通り、対照試料を調製した。３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９の代わりに四級アンモニウムポリマー（試料１、２、及び５、表４）を添加した。成分の量の変動については表５を参照。
【０１４２】
グラニュールの撥水性：実施例１に上記した通り実施した。
【０１４３】
グラニュールのアスファルト濡れ性：実施例１に上記した通り実施した。
【０１４４】
「テキサスボイル」試験を用いたグラニュールのアスファルトに対する接着：実施例１に上記した通り実施した。
【０１４５】
摩擦試験を用いたグラニュールのアスファルトに対する接着：実施例１に上記した通り実施した。
【０１４６】
手順７：グラニュール粉塵試験：処理されたグラニュールの粉塵測定は、ＴＳＩ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｓｈｏｒｅｖｉｅｗ，ＭＮ）から入手可能なＤｕｓｔＴｒａｋ（商標）ＤＲＸ  Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  Ｍｏｄｅｌ  ８５３３を用いて評価した。作製した４．５”×３．５”×４．５”（１１．４ｃｍ×８．９ｃｍ×１１．４ｃｍ）の粉塵チャンバをホースによってＤｕｓｔＴｒａｋ（商標）の入口に取り付ける。１分間、ＤｕｓｔＴｒａｋ（商標）を同時に稼働させながら、４００グラムの処理されたグラニュールを漏斗からチャンバに放出する。平均合計粉塵読み取り値をｍｇ／ｍ３で記録する。
【０１４７】
結果：対照試料（１〜６、１８、２７、及び３４）は、油に由来する、接着促進剤としてのＢＳ６８、及び粉塵抑制剤としての３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９のみを含有していた。対照試料は、四級アンモニウム含有種に対する比較の基準を与えた。なお、対照試料の処理配合物は、適当な撥水性（６０分間以上）及び適当なアスファルト濡れ性（９５〜１００％）を与える。対照配合物についての粉塵抑制の平均値は１５．０ｍｇ／ｍ３である。テキサスボイル試験によって測定される対照配合物についてのグラニュール接着は、通常のアスファルトを用いたとき、喪失の平均値は２３．４％であり、ＰＰＡ修飾アスファルトを用いたとき、喪失の平均値は１９．６％であった。
【０１４８】
Ａ−ＺＡＰは、単独で、著しい粉塵抑制をもたらした。試料７は、グラニュール表面におけるＡ−ＺＡＰのみの性能の指標であった。粉塵抑制は、１０．３ｍｇ／ｍ３であり、これは、対照試料の平均よりも低かったが、Ａ−ＺＡＰのみを含むグラニュールは、通常のアスファルト及びＰＰＡ修飾アスファルトの両方について対照試料よりもはるかに多いアスファルト喪失を示した。
【０１４９】
同じ負荷及び塗布条件を用いて、Ａ−ＺＡＰは、３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９と比べて改善された粉塵抑制をもたらした。試料８〜１３は、全ての他の因子が同じ状態で、対照粉塵抑制剤である３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９の効果を様々な負荷レベルのＡ−ＺＡＰと比較した。各レベルにおいて、Ａ−ＺＡＰで修飾されたグラニュールは、より大きな粉塵抑制を示し、これら処理条件を用いて、０．２５ポンド／トン（０．１３ｋｇ／トン）の負荷のＡ−ＺＡＰで達成可能なものと同等の粉塵抑制を達成するには、１ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）の負荷の３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９が必要であった。Ａ−ＺＡＰ及びＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ  ６８の組み合わせは、対照に比べて、通常のアスファルトではテキサスボイルアスファルト喪失を改善しなかった。試料１４及び１５は、より高負荷のＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ  ６８におけるこれら結果を更に詳しく述べる。この場合、Ａ−ＺＡＰは、同様に、対照に比べて改善された粉塵抑制を示したが、対照と比べた通常のアスファルトのテキサスボイルアスファルト喪失は、Ａ−ＺＡＰの負荷の増大と共に劣化した。
【０１５０】
Ａ−ＺＡＰ及びエポキシ官能性シラン処理は、より良好な粉塵抑制を示したが、同じシラン処理と併用した３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９に比べて、テキサスボイル保持が低下した。試料１６〜１７及び１９〜２０は、この比較の反復試験であった。３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９を含むＰＰＡ修飾アスファルトのテキサスボイルアスファルト喪失は、Ａ−ＺＡＰで達成されるものの半分であった。
【０１５１】
ＢＳ−６８を添加した四級アミンを含有するポリマーは、試料２１〜２３によって示される通り、ＰＰＡ修飾アスファルトで優れた粉塵抑制及び優れたテキサスボイル保持の両方をもたらした。ＢＳ−６８を含んでいなかった場合、試料２４〜２６によって示される通り、粉塵抑制は優れていたが、テキサスボイル保持は劣っていた。
【０１５２】
試料２８及び２９は、比較例としの役割を果たし、３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９、ＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ  ６８、及びエポキシ官能性シラン接着促進剤で処理したグラニュールが、対照に比べてＰＰＡ修飾アスファルトで改善されたテキサスボイルアスファルト喪失を示すが、対照に比べて粉塵抑制性能は劣っていることを示した。また、試料３０も比較例としての役割を果たし、試料２８と同じ負荷のＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ  ６８及びエポキシ官能性シラン接着促進剤を用いた。この処理は、より優れた粉塵抑制を示したが、接着促進が改善された証拠は存在しなかった。
【０１５３】
試料３１〜３３では、シラン官能性ポリマー（試料１〜５、表４）を、エポキシ官能性シラン及びＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ  ６８と組み合わせて塗布した。これら処理は、ＰＰＡ修飾アスファルトで優れたテキサスボイル保持をもたらし、そのレベルは、ＢＳ−６８のみを含む試料１〜５で達成されたものと等しかった（試料２２及び２３）。これら同じ２つのポリマーも、優れた粉塵抑制を示した。シラン官能基を含有しない四級アンモニウム部分を有するポリマー（試料２、試料３１）は、エポキシ官能性シランのみ（試料２２及び２３）によってもたらされるのとは区別可能なテキサスボイル保持を生じさせただけでなく、優れた粉塵抑制も示した。試料３０に示す通り、エポキシ官能性シランを含むＡ−ＺＡＰは、他の観察結果と一致して、テキサスボイル保持を低下させた。
【０１５４】
試料３５及び３６は、ａ）以前の試験で最適な接着が得られたレベルの粉塵抑制剤Ａ−ＺＡＰ及びシラン官能性ポリマー（試料１、表４）、並びにｂ）より高レベルのＳＩＬＲＥＳ（登録商標）ＢＳ  ６８で処理したグラニュールを比較した。シラン官能性ポリマーを用いて調製した試料（３６）は、試料３５及び対照に比べて、ＰＰＡ修飾アスファルトで改善されたテキサスボイルアスファルト保持を示した。
【０１５５】
【表５−１】
2017515936.tif 000010
【０１５６】
【表５−２】
2017515936.tif 000011
【０１５７】
【表５−３】
2017515936.tif 000012
【０１５８】
【表６】
2017515936.tif 000013
【０１５９】
実施例３−ジスルフィド官能基を含有する化合物
以下の表６に、実施例３で用いた材料を列挙する。
【０１６０】
【表７】
2017515936.tif 000014
【０１６１】
材料の合成
１．３−メルカプトプロピルトリエトキシシランからのビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドの合成。３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＦＷ＝２３８．４２、３０ｇ、０．１２５８モル）及び塩化メチレン（１００ｇ）を、２５０ｍＬの丸底フラスコに入れ、電磁撹拌棒と共に氷浴中に設置した。塩化スルフリル（ＳＯ２Ｃｌ２、ＦＷ＝１３４．９６、９．３４ｇ、０．０６９２モル）を、電磁撹拌棒を用いて激しく撹拌しながら、５分間混合物に滴下した。フラスコを氷浴中で維持しながら、１時間混合物の撹拌を続けた。減圧下でロータリーエバポレータを用いて、溶媒及び未反応の反応物質を蒸発させることによって、反応物を乾燥させた。
【０１６２】
２．３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン及びトリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオネート）からのポリスルフィド材料の合成３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン（ＦＷ＝２３８．４２、２１．５３ｇ、０．０９モル）、トリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオネート）（ＦＷ＝３９８．５５、１０．０ｇ、０．０２５モル）、及び塩化メチレン（１００ｇ）を、２５０ｍＬの丸底フラスコに入れ、電磁撹拌棒と共に氷浴中に設置した。塩化スルフリル（ＳＯ２Ｃｌ２、Ｆ．Ｗ．＝１３４．９６、１２．２９ｇ、０．０９１モル）を、電磁撹拌棒を用いて激しく撹拌しながら、５分間混合物に滴下した。フラスコを氷浴中で維持しながら、１時間混合物の撹拌を続けた。減圧下でロータリーエバポレータを用いて、溶媒及び未反応の反応物質を蒸発させることによって、反応物を乾燥させた。
【０１６３】
グラニュールの撥水性：実施例１に上記した通り実施した。
【０１６４】
グラニュールのアスファルト濡れ性：実施例１に上記した通り実施した。
【０１６５】
「テキサスボイル」試験を用いたグラニュールのアスファルトに対する接着：実施例１に上記した通り実施した。
【０１６６】
摩擦試験を用いたグラニュールのアスファルトに対する接着：実施例１に上記した通り実施した。
【０１６７】
手順８：グラニュール処理の方法：１０００グラムのグラニュールを約１時間、３６０°Ｆ（１８２℃）の金属缶内又はトレー上でオーブン加熱した。滴下ボトル内で油及びシリコーンを所望の比率で混合した。測定精度を確保するために、必要量の約２〜５倍を調製した。１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）の３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９濃度を得るために、０．５０グラムの３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９を、１５グラムの脱イオン水と共に計量皿に量り入れ、前記皿を穏やかに振盪させて混合した。グラニュール容器をオーブンから取り出し、その内容物をペイントシェーカー上の金属缶に移した。シェーカーを起動し、グラニュールを水／３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９混合物でクエンチした。グラニュールを４５秒間振盪した。秤で、シリコーン及び油の入った滴下ボトルの風袋を量った。適当な量のシリコーン及び油混合物を、減量法を用いてグラニュールに添加した。グラニュールを、染み試験で用いる試料については合計５分間、又は色測定に用いる試料については３分間振盪した。次いで、内容物を取り出し、３ポンドのボックスに移した。次いで、これを１７６°Ｆ（８０℃）のオーブンに１時間入れて、処理されたグラニュールの硬化を完了させた。
【０１６８】
実施例３の以下の試料について、上記の手順でジスルフィド成分に油及びシリコーン（ＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８）を添加した。これら各試料について、処理は、１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）の３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９；合計０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のジスルフィド＋ＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８；１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＣｒｏｓｓ  Ｌ５００ナフテン油からなっていた。試料２〜７は、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド（Ｇｅｌｅｓｔ）を用いて調製し、試料８及び９は、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド（Ｅｖｏｎｉｋ  Ｓｉ  ２６６）を用いて調製し、試料１０は、材料の合成１に従って３−メルカプトプロピルトリエトキシシランから調製したビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドを用いて調製した。試料１１は、材料の合成２に従って３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン及びトリメチロールプロパントリス（３−メルカプトプロピオネート）から調製したポリスルフィド材料を用いて調製した。試料１４及び１５は、ビス［３−（トリエトキシシリル）プロピル］テトラスルフィド（Ｇｅｌｅｓｔ）を用いて調製した。
【０１６９】
試料８〜１２及び１６〜１８では、ペールミキサーを用い、５ｋｇのバッチを調製したことを除いて手順８に従った。ジスルフィド／ＢＳ６８の比は、試料８〜１１及び１５〜１７について５０／５０であった。試料１４は、ＢＳ６８を含んでいなかった。対照試料１３及び１８は、０％ジスルフィドを含有していた。
【０１７０】
【表８】
2017515936.tif 000015
【０１７１】
【表９】
2017515936.tif 000016
【０１７２】
試料１〜７は、ジスルフィドの添加が、０％ジスルフィドの対照試料１と比べて、グラニュールの接着を改善する（例えば、テキサスボイルアスファルト喪失が少ない）ことを示した。試料８〜１１は、ジスルフィドの添加が、０％ジスルフィドの対照試料１と比べて、正規化湿り喪失摩擦試験における性能を改善することを示す。試料１４及び１５は、テトラスルフィド含有グラニュール処理が、０％テトラスルフィドの対照試料１３と比べて、グラニュールの接着を改善する（例えば、テキサスボイルアスファルト喪失が少ない）ことを示す。
【０１７３】
実施例４−ポリマージルコニウム化合物を含有する化合物
以下の表７に、実施例４で用いた材料を列挙する。
【０１７４】
【表１０】
2017515936.tif 000017
【０１７５】
グラニュールの撥水性：実施例１に上記した通り実施した。
【０１７６】
グラニュールのアスファルト濡れ性：実施例１に上記した通り実施した。
【０１７７】
「テキサスボイル」試験を用いたグラニュールのアスファルトに対する接着：実施例１に上記した通り実施した。
【０１７８】
摩擦試験を用いたグラニュールのアスファルトに対する接着：実施例１に上記した通り実施した。
【０１７９】
グラニュールの粉塵試験：実施例２に上記した通り実施した。
【０１８０】
手順９：グラニュール処理の方法：１０００グラムのグラニュールを約１時間、３６０°Ｆ（１８２℃）の金属缶内又はトレー上でオーブン加熱した。滴下ボトル内で油及びシリコーンを所望の比率で混合した。測定精度を確保するために、必要量の約２〜５倍を調製した。１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）の３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９濃度を得るために、０．５０グラムの３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９を、１５グラムの脱イオン水と共に計量皿に量り入れ、皿を穏やかに振盪させて混合した。グラニュール容器をオーブンから取り出し、その内容物をペイントシェーカー上の金属缶に移した。シェーカーを起動し、グラニュールを水／３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９混合物でクエンチした。グラニュールを４５秒間振盪した。秤で、シリコーン及び油の入った滴下ボトルの風袋を量った。適当な量のシリコーン及び油混合物を、減量法を用いてグラニュールに添加した。グラニュールを、染み試験で用いる試料については合計５分間、又は色測定に用いる試料については３分間振盪した。次いで、内容物を取り出し、３ポンドのボックスに移した。次いで、これを１７６°Ｆ（８０℃）のオーブンに１時間入れて、処理されたグラニュールの硬化を完了させた。
【０１８１】
手順１０：Ａ−ＺＡＰ及び酢酸ジルコニウムによるグラニュール処理：１０００グラムのグラニュールを約１時間、３６０°Ｆ（１８２℃）の金属缶内又はトレー上でオーブン加熱した。滴下ボトル内で油及びシリコーンを所望の比率で混合した。測定精度を確保するために、必要量の約２〜５倍を調製した。０．５ポンド／トン（０．３ｋｇ／トン）のＡ−ＺＡＰ濃度を得るために、０．２５グラムのＡ−ＺＡＰを、１５グラムの脱イオン水と共に計量皿に量り入れ、皿を穏やかに振盪させて混合した。必要量の酢酸ジルコニウム溶液を添加し、皿を穏やかに振盪させて混合した。グラニュール容器をオーブンから取り出し、その内容物をペイントシェーカー上の金属缶に移した。振盪機を起動し、グラニュールを水／Ａ−ＺＡＰ／酢酸ジルコニウム混合物でクエンチした。グラニュールを４５秒間振盪した。秤で、シリコーン及び油の入った滴下ボトルの風袋を量った。適当な量のシリコーン及び油混合物を、減量法を用いてグラニュールに添加した。グラニュールを、染み試験で用いる試料については合計５分間、又は色測定に用いる試料については３分間振盪した。次いで、内容物を取り出し、３ポンドのボックスに移した。次いで、これを１７６°Ｆ（８０℃）のオーブンに１時間入れて、処理されたグラニュールの硬化を完了させた。
【０１８２】
手順１１：Ａ−ＺＡＰ及び他の多価架橋剤によるグラニュール処理：１０００グラムのグラニュールを約１時間、３６０°Ｆ（１８２℃）の金属缶内又はトレー上でオーブン加熱した。滴下ボトル内で油及びシリコーンを所望の比率で混合した。測定精度を確保するために、必要量の約２〜５倍を調製した。０．５ポンド／トン（０．３ｋｇ／トン）のＡ−ＺＡＰ濃度を得るために、０．２５グラムのＡ−ＺＡＰを、１５グラムの脱イオン水と共に計量皿に量り入れ、前記皿を穏やかに振盪させて混合した。必要量の多価架橋剤溶液を添加し、皿を穏やかに振盪させて混合した。グラニュール容器をオーブンから取り出し、その内容物をペイントシェーカー上の金属缶に移した。振盪機を起動し、グラニュールを水／Ａ−ＺＡＰ／多価架橋剤混合物でクエンチした。グラニュールを４５秒間振盪した。秤で、シリコーン及び油の入った滴下ボトルの風袋を量った。適当な量のシリコーン及び油混合物を、減量法を用いてグラニュールに添加した。グラニュールを、染み試験で用いる試料については合計５分間、又は色測定に用いる試料については３分間振盪した。次いで、内容物を取り出し、３ポンドのボックスに移した。次いで、これを１７６°Ｆ（８０℃）のオーブンに１時間入れて、処理されたグラニュールの硬化を完了させた。多価架橋剤は、ＺＩＮＰＬＥＸ  １５及び酢酸カルシウムを含む。
【０１８３】
０．５ポンド／トン（０．３ｋｇ／トン）のＡ−ＺＡＰ、０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、手順１０に従って試料１〜８を調製した。ペールミキサーを用いて５ｋｇのバッチを調製したことを除いて、手順１０に従って試料９〜１７を調製した。０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、表に示す通りＡ−ＺＡＰ及びＺｒＡｃを塗布した。１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）の３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９、０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、対照試料１７を調製した。
【０１８４】
ペールミキサーを用いて５ｋｇのバッチを調製したことを除いて、手順１０に従って試料１９〜２０を調製した。０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、表に示す通りＡ−ＺＡＰ及びＺｒＡｃを塗布した。１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）の３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９、０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、対照試料１８を調製した。
【０１８５】
ペールミキサーを用いて５ｋｇのバッチを調製したことを除いて、手順１０に従って試料２２を調製した。０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、表に示す通りＡ−ＺＡＰ及びＺｒＡｃを塗布した。１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）の３Ｍ  Ｆａｓｔｂｏｎｄ（商標）Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ  ４９、０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、対照試料２１を調製した。
【０１８６】
表に示す通り、Ａ−ＺＡＰ、ＺｒＡｃ、及びＣａＡｃを塗布し、０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、手順１０に従って試料２３及び２４を調製し、手順１１に従って試料２５及び２６を調製した。
【０１８７】
表に示す通り、Ａ−ＺＡＰ及びＺＩＮＰＬＥＸ  １５を塗布し、０．２ポンド／トン（０．１ｋｇ／トン）のＳＩＬＲＥＳ  ＢＳ６８、及び１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）のＬ５００ナフテン油を用いて、手順１１に従って試料２７〜３３を調製した。
【０１８８】
【表１１】
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【０１８９】
【表１２】
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【０１９０】
試料１〜８のテキサスボイルデータ及び粉塵試験データは、酢酸ジルコニウムで架橋されたＡ−ＺＡＰを含むコーティングについて改善された性能ウインドウを示唆する。１：１〜１：２００の化学量論的比（試料３〜８）では、テキサスボイルアスファルト喪失は、対照試料１と比べて改善される。１０：１を超える比では、より高い粉塵レベルが観察される。接着及び粉塵の両方の改善における改善された性能は、特に、１：１〜１：１０の比を有する試料３〜６において観察される。
【０１９１】
テキサスボイルデータは、酢酸ジルコニウムのＡ−ＺＡＰコーティングへの添加の範囲にわたって大きく改善された。これら実施例では、改善されたテキサスボイルは、酢酸ジルコニウムを含まない対照試料１７に比べて、酢酸ジルコニウム及びＡ−ＺＡＰを含む試料９〜１６で観察された。
【０１９２】
試料１９及び２０の架橋Ａ−ＺＡＰ組成物は、対照試料１８に対して改善された正規化湿り喪失結果を示した。試料２０のより重い１．０ポンド／トン（０．５ｋｇ／トン）の負荷は、粉塵抑制を著しく改善した。
【０１９３】
【表１３】
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【０１９４】
【表１４】
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【０１９５】
代替多価カチオンとして酢酸カルシウムを含む試料２５及び２６は、比較例とみなすことができ、テキサスボイル試験におけるアスファルト喪失によって測定したとき、改善された接着を示さなかった。同様に、酸化亜鉛を含む試料２７〜３３は、比較例とみなすことができ、テキサスボイル試験におけるアスファルト喪失によって測定したとき、改善された接着を示さなかった。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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