【文献】
KRASSOWSKI D W; HUTCHINGS D A; QURESHI S P,EXPANDABLE GRAPHITE FLAKE AS AN ADDITIVE FOR A NEW FLAME RETARDANT RESIN,[ONLINE],2012年11月 1日,P1-10,URL,http://graftechaet.com/getattachment/ae9e84a0-031e-452e-a66b-3d717fe7577d/GRAFGUARD-Expandable-Graphite-Flake-as-an-Additive.aspx
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の実施形態は、発泡材料を、詳細には、膨張黒鉛を当該黒鉛の有害な膨張なしにアスファルトシート中に組み込むことができる製造技術の発見に少なくとも部分的に基づく。第1の実施形態では、溶融アスファルト組成物は、第1の温度で調整し、第1の温度よりも低い第2の温度まで冷却することが可能であり、次いで、第2の温度の溶融アスファルト組成物に膨張黒鉛が導入される。第2の実施形態では、膨張黒鉛をキャリア材料と組み合わせて膨張黒鉛濃縮物を形成し、その濃縮物を溶融アスファルト組成物に添加する。特定の実施形態では、本明細書で説明する第1及び第2の実施形態は一緒に実施される。
【0011】
シート構造
1つ以上の実施形態では、1つ以上の本発明の実施形態により生成されたアスファルトシートは、シートのアスファルト成分又はアスファルト層12とも称され得るアスファルト材料の平面体を含む。例えば、
図1に示すように、アスファルトシート11は、第1の平坦面13と第2の平坦面14とを有するアスファルト成分12を含む。シート11は、アスファルト成分12内に埋め込まれた又は含浸された任意選択の繊維布15を含むことができる。特定の実施形態では、シートにはスクリム又は布地がない。アスファルト成分12は、以下により詳細に記載するように、ポリマー改質剤及び充填剤等の様々な構成成分、並びに本発明による膨張黒鉛16及び任意選択の相補的難燃剤(図示せず)を含み得る。1つ以上の実施形態では、シート11は、シート11のアスファルト成分12に積層された1つ以上のポリマー層17を更に含むことができる。例えば、アスファルトシート11は、ポリプロピレンシートに積層されたアスファルト成分12を含むことができる。他の実施形態では、層17は、シリカ、砂又はタルク等の剥離剤の層を含み得る。更に、露出した平坦面13又は14のうちの少なくとも1つに剥離フィルム19を着脱可能に固定することができる。
【0012】
1つ以上の実施形態において、任意選択の繊維布15は、繊維補強材15、補強部材15又は単に補強材15と称されることもあり、織布及び/又は不織布を含み得る。様々な繊維補強材は、当該技術分野において既知であり、本発明の実施は、必ずしも、特定の布を選択するように限定されるものではない。1つ以上の実施形態では、補強材15は、ガラス繊維及び/又は合成ヤード若しくはフィラメントで製造することができる。例示的な合成糸として、ポリエステル又はポリイミドから調整されたものが挙げられる。
【0013】
1つ以上の実施形態では、本発明の方法に従って生成されるアスファルトシート11の厚さは、少なくとも0.02cm(10mil)であり得、他の実施形態では少なくとも0.05cm(20mil)であり得、他の実施形態では少なくとも0.07cm(30mil)であり得る。これらの又は他の実施形態では、アスファルトシート11の厚さは、多くとも0.03cm(120mil)であり得、他の実施形態では多くとも0.3cm(100mil)であり得、他の実施形態では多くとも0.2cm(80mil)であり得る。1つ以上の実施形態では、アスファルトシート11の厚さは、約0.02〜約0.3cm(約10〜約100mil)であり得、他の実施形態では約0.05〜約0.2cm(約20〜約90mil)であり得、他の実施形態では約0.07〜約0.2cm(約30〜約80mil)であり得。他の実施形態では、特にアスファルトシートが垂直アプリケーションで使用された場合、アスファルトシートの厚さは実質的により薄くなり得る。例えば、シートの厚さは、0.05cm(20mil)未満であり得、他の実施形態では0.03cm(15mil)未満であり得、他の実施形態では0.03cm(10mil)未満であり得、厚さの範囲は0.005〜0.05cm(2〜20mil)であり得、他の実施形態では0.008〜0.03cm(3〜15mil)であり得、他の実施形態では0.01〜0.03cm(5〜10mil)であり得る。
【0014】
1つ以上の実施形態では、本発明の方法によって生成されるアスファルトシート11の重量は、少なくとも0.2kg/m
2(5lb/100ft
2)であり得、他の実施形態では少なくとも0.05kg/m
2(105lb/100ft
2)であり得、他の実施形態では少なくとも0.73kg/m
2(15lb/100ft
2)であり得る。これらの又は他の実施形態では、アスファルトシート11の重量は、多くとも4kg/m
2(90lb/100ft
2)であり得、他の実施形態では多くとも3.4kg/m
2(70lb/100ft
2)であり得、他の実施形態では多くとも2.4kg/m
2(50lb/100ft
2)であり得る。これらの又は他の実施形態では、アスファルトシート11の重量は、0.2〜4.8kg/m
2(5〜100lb/100ft
2)であり得、他の実施形態では0.5〜4kg/m
2(10〜80lb/100ft
2)であり得、他の実施形態では0.7〜2.4kg/m
2(15〜50lb/100ft
2)であり得る。他の実施形態では、特にアスファルトシートが垂直適用例で使用された場合、アスファルトシートの重量は実質的により軽くなり得る。例えば、シートの重量は、3kg/m
2(60lb/100ft
2)未満であり得、他の実施形態では2.4kg/m
2(50lb/100ft
2)未満であり得、他の実施形態では2kg/m
2(40lb/100ft
2)未満であり得、重量の範囲は0.2〜3kg/m
2(5〜60lb/ft
2)であり得、他の実施形態では0.5〜2.4kg/m
2(10〜50lb/100ft
2)であり得、他の実施形態では0.7〜2kg/m
2(15〜40lb/100ft
2)であり得る。
【0015】
アスファルトマスターバッチ
上述のように、本発明の方法は、膨張黒鉛が単独で又はキャリアと組み合わせて添加又は導入される溶融アスファルト組成物の生成を含む。説明を簡単にするために、このアスファルトの組成物は、膨張黒鉛を添加する又は組み合わせる前には、アスファルトマスターバッチと称されることもある。1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー及び無機充填剤を含む。1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチはまた、ポリマー改質剤、粘着付与剤、相補的難燃剤、及びアスファルトのベースの建築材料において従来から使用される他の構成成分を含み得る。
【0016】
アスファルトバインダー
用語「アスファルトバインダー」は、当業者に理解されるように使用されており、AASHTO M320で規定される意味と一致している。本明細書中で使用される場合、用語「アスファルト」と用語「アスファルトバインダー」とを同義語として使用することができる。アスファルトバインダー材料は、天然アスファルト、タールサンドから生成されるロックアスファルト又は石油の精製過程で得られる石油アスファルト等の任意のアスファルト源から得ることができる。他の実施形態では、アスファルトバインダーは、任意の特定の等級の定義を満たさない様々なアスファルトのブレンドを含み得る。これには、エアブローンアスファルト、真空蒸留アスファルト、蒸気蒸留アスファルト、カットバックアスファルト又はルーフィングアスファルトが挙げられる。代替として、単独で使用される又は石油アスファルトと混合される天然又は合成のギルソナイトを選択してもよい。本発明の使用に適した合成アスファルト混合物は、例えば、米国特許第4,437,896号に記載されている。1つ以上の実施形態では、アスファルトは、石油由来のアスファルト及びアスファルト残留物を含む。これらの組成物は、アスファルテン、樹脂、環状化合物及び飽和化合物を含んでもよい。アスファルトバインダー組成物全体におけるそれら構成成分の割合は、アスファルト源に基づいて変動し得る。
【0017】
アスファルテンは、炭素及び水素に加えて、いくらかの窒素、硫黄及び酸素を含有する黒色非晶質固体を含む。また、ニッケル及びバナジウム等の微量元素が存在することがある。アスファルテンは、一般に、数平均分子量が約2000〜約5000g/molの高極性芳香族物質と考えられており、アスファルトの重量の約5〜約25%を構成し得る。
【0018】
樹脂(極性芳香族化合物)は、マルテン中に存在し、比較的高い分子量の、暗色で固体及び半固体の非常に粘着性のある留分を含む。それらは、アスファルテン用解膠剤の分散剤を含んでもよく、樹脂のアスファルテンに対する比率は、アスファルトのゾル型又はゲル型の特徴をある程度決定する。ビチューメンから分離される樹脂は、約0.8〜約2kg/molの数平均分子量を有し得るが、分子量分布は広い。この成分は、アスファルトの重量の約15〜約25%を構成し得る。
【0019】
環状化合物(ナフテン系芳香族化合物)は、ビチューメン中の最も低い分子量の化合物を含み、解膠されたアスファルテン用の分散媒の主要部を示す。それらは、アスファルトバインダー全体の約45〜約60重量%を構成することができ、暗色の粘稠液体であり得る。それらは、側鎖成分と共に芳香核及びナフテン系芳香核を有する化合物を含み得、0.5〜約9kg/molの分子量を有し得る。
【0020】
飽和化合物は、アルキルナフテンやいくらかのアルキル芳香族化合物と共に、主としてビチューメン中に存在する直鎖脂肪族炭化水素及び分岐鎖脂肪族炭化水素を含む。その平均分子量の範囲は、上記環状化合物とほぼ同様であり得、また、その成分は、蝋質飽和化合物及び非蝋質飽和化合物を含み得る。この留分は、アスファルトの重量の約5〜約20%であり得る。
【0021】
これらの又は他の実施形態では、アスファルトバインダーは、自然界で生じるビチューメンを含み得、石油精製で得ることができる。アスファルトは、二硫化炭素、ピリジン、芳香族炭化水素、塩素化炭化水素及びTHFに溶解し得る、アスファルテンと呼ばれる非常に高い分子量の炭化水素を含有し得る。アスファルト材料又はビチューメン材料は、固体、半固体又は液体であり得る。
【0022】
1つ以上の実施形態では、アスファルトバインダーは、AC−5、AC−10及びAC−15を含む。これらのアスファルトは、典型的には、約40〜約52重量部の芳香族炭化水素と、極性有機化合物の約20〜約44重量部と、約10〜約15重量部のアスファルテンと、約6〜約8重量部の飽和と、約4〜約5重量部の硫黄とを含有する。それにもかかわらず、本発明の実際は、任意の特定のアスファルトを選択することに限定されるものではない。
【0023】
1つ以上の実施形態では、アスファルト中に存在する芳香族炭化水素の分子量の範囲は、約300〜2000であり得るが、ヒドロキシル化化合物、カルボキシ化化合物及び複素環式の化合物を一般に含む極性有機化合物は、約500〜50,000の重量平均分子量を有し得る。一般的には重炭化水素として知られているアスファルテンは、典型的には、高分子量のものであり、不溶性ヘプタンである。飽和化合物は、一般に、分子量が約300〜2000のパラフィン及び脂環式炭化水素を含む。
【0024】
1つ以上の実施形態では、ビチューメンが使用され得る。ビチューメンは、天然起源の固結炭化水素であり、典型的には、石油蒸留の残留物として取集される。ギルソナイトは、最も純粋な天然に形成されたビチューメンであると考えられ、典型的には、約3重量部の錯化窒素と共に約3,000の分子量を有する。
【0025】
無機充填剤
1つ以上の実施形態では、無機充填剤は、天然起源の無機材料、合成無機材料及びそれらの混合物を含み得る。有用な天然起源の無機材料として、砕石、砂利、砂、シリカ、コールマン石、又はそれらのその1つ以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。具体的な例として、大理石、石灰岩(即ち、炭酸カルシウム)、玄武岩、ドロマイト、砂岩、花崗岩、及びそれらの2つ以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。有用な合成充填剤として、ガラス(例えば、ガラスビーズ)、珪岩、製鋼スラグ、及びそれらの2つ以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0026】
ポリマー改質剤
1つ以上の実施形態では、単にポリマーと称され得るポリマー改質剤として、熱可塑性ポリマー、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー、及び/又はそれらの混合物が挙げられる。これらのポリマーの各々は、アスファルトバインダーを改質するために、単独で、あるいは互いと組み合わせて使用されてきたが、本発明の実施は、必ずしも、任意の特定のポリマー改質剤を選択することに限定されるものではない。
【0027】
1つ以上の実施形態では、ポリマーは、DSC分析により測定した時に150℃未満の、他の実施形態では125℃未満の、他の実施形態では100℃未満の、他の実施形態では20℃未満の、他の実施形態では0℃未満の、他の実施形態では−20℃未満の、他の実施形態では−35℃未満の、他の実施形態では約−90℃〜約−20℃のガラス転移温度(Tg)によって特徴づけることができる。これらの又は他の実施形態では、ポリマーは、DSC分析により測定した時に−20℃よりも高い、他の実施形態では0℃よりも高い、他の実施形態では20℃よりも高い、他の実施形態では50℃よりも高い、他の実施形態では100℃よりも高いガラス転移温度(Tg)によって特徴づけることができる。
【0028】
1つ以上の実施形態では、ポリマー改質剤は、1,000dg/分未満の、他の実施形態では500dg/分未満の、他の実施形態では50dg/分未満の、他の実施形態では20dg/分未満の、他の実施形態では10dg/分未満の、他の実施形態では1dg/分未満のメルトインデックス(ASTM D−1238;2.16kg負荷 @ 190℃)によって特徴づけることができる。これらの又は他の実施形態では、不飽和ポリマーは、3〜15dg/分の、他の実施形態では4〜12dg/分のメルトインデックスを有し得る。
【0029】
1つ以上の実施形態では、ポリマー改質剤は、約10〜約1,000kg/molの、他の実施形態では約40〜約500kg/molの、他の実施形態では約80〜約200kg/molの数平均分子量(M
n)によって特徴づけることができる。これらの又は他の実施形態では、ポリマー改質剤はまた、約10〜約4,000kg/molの、他の実施形態では約40〜約2,000kg/molの、他の実施形態では約80〜約800のkg/molの重量平均分子量(Mw)によって特徴づけることができる。1つ以上の実施形態では、ポリマー改質剤は、約1.1〜約5の、他の実施形態では約1.5〜約4.5の、他の実施形態では約1.8〜約4.0の分子量分布によって特徴づけることができる。分子量は、ポリスチレン標準を用いて較正されたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって求めることができ、問題のポリマーのマルク−ホウインク定数について調整することができる。
【0030】
ポリマー改質剤は、線形ポリマー、分岐ポリマー、結合ポリマーであり得る。ポリマーのタイプは、天然ポリマーと合成ポリマーの双方を含むことができる。有用な合成ポリマーとして、ポリジエン、又は非ジエン系コモノマー(例えば、スチレン)とのポリジエンコポリマーが挙げられ得る。コポリマーは、ブロックコポリマー及びランダムコポリマーを含み得る。結合ポリマーは、線形に結合したポリマー(例えば、二重結合ポリマー)、又は放射状に結合したポリマー(例えば、三重結合ポリマー、又は四十結合ポリマー、ペンタ結合ポリマー、ヘキサ結合ポリマー等)を含み得る。例示的なポリジエンは、ポリブタジエン及びポリイソプレンを含む。例示的なコポリマーとして、ランダムスチレン−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、ランダムスチレン−イソプレン、スチレン−イソプレンブロックコポリマー、スチレン−イソプレン−ブタジエンブロックコポリマー、ランダムスチレン−イソプレン−ブタジエン、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー、及びクロロプレンゴムが挙げられ得る。1つ以上の実施形態では、ポリマー改質剤は、線形ブロックコポリマー又はラジアルブロックコポリマーを含み、ブロックコポリマーは、末端スチレンブロックを含む。これらの又は他の実施形態では、これらのブロックコポリマーのスチレン含有量は、10重量%〜50重量%、他の実施形態では15重量%〜45重量%、他の実施形態では20重量%〜40重量%であり得る。
【0031】
1つ以上の実施形態では、ポリマー改質剤は、SBSブロックコポリマー(即ち、ポリ(スチレン−b−ブタジエン−b−スチレン)である。1つ以上の実施形態では、これらのブロックコポリマーは、約90,000〜約750、000の、又は他の実施形態では約150,000〜約250,000の重量平均分子量によって特徴づけることができる。これらの又は他の実施形態では、これらのポリマーは、最大約1.1の、又は他の実施形態では最大約1.05の多分散度によって特徴づけることができる。特定の実施形態では、SBSブロックコポリマーは、約27〜約43重量部のスチレンを有する。
【0032】
本発明の実施に有用なSBSブロックコポリマーの例は、例えば、D1118、D1101及びD1184を含めて商品名クレイトン(登録商標)D(Kraton Polymer Group)で販売されているものである。これらのポリマーのうち、SBS線形ブロックコポリマー及びSBSラジアルブロックコポリマーが含まれる。特定の実施形態では、所望の結果を達成するために、2つのブロックコポリマー、線形ブロックコポリマーとラジアルブロックコポリマーとを混合することができる。特定の実施形態では、SBS線形コポリマーとSBSラジアルコポリマーとの重量比は、約0〜約7重量部のSBSラジアルコポリマー及び約7〜約15重量部のSBS線形ブロックコポリマーであり得る。
【0033】
1つ以上の実施形態では、ポリマー改質剤として使用され得る有用な熱可塑性ポリマーとしてポリオレフィンが挙げられる。例えば、最初に、プロピレンを二量体化して4−メチル−1−ペンテンを与え、その後、この二量体を重合することによってポリ−4−メチル−1−ペンテンを与えることによって調整されるものを含むポリプロピレンのいくつかの誘導体が有用である。これらのポリプロピレンは、約50,000〜約250,000の、又は他の実施形態では約150,000〜約170,000の重量平均分子量を有し得る。1つ以上の実施形態では、多分散度は、約2.5〜約3.5であり得る。ポリプロピレンは更に、約160〜約175℃の融解温度によって特徴づけることができ、120℃よりも高い低温結晶化温度を有し得る。
【0034】
1つ以上の実施形態では、ポリマー改質剤は、アイソタクチックポリプロピレン(IPP)である。1つ以上の実施形態では、IPPは、少なくとも45重量パーセントの結晶化度を有し、又は他の実施形態では約46〜約50重量パーセントの結晶化度を有する。アタクチックポリプロピレンとアイソタクチックポリプロピレンとのブレンドが使用され得る。更に他の実施形態では、アタクチックポリアルファオレフィン(APAO)が使用され得る。
【0035】
相補的難燃剤
上述のように、膨張黒鉛は、相補的難燃剤と連携して使用され得る。難燃剤は、本発明のポリマー組成物において燃焼抵抗、特に、UL 94及び/又はUL 790により試験されるような延焼性を増大させる任意の化合物を含み得る。一般に、有用な難燃剤は、炎への曝露時に試料の表面全体に炭化物層を形成することによって動作するものを含む。他の難燃剤は、難燃剤化合物が熱分解すると水を放出することによって動作するものを含む。また、有用な難燃剤は、ハロゲン化難燃剤又は非ハロゲン化難燃剤として分類され得る。
【0036】
例示的な非ハロゲン化難燃剤として、水酸化マグネシウム、アルミニウム三水和物、ホウ酸亜鉛、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸メラミン、及び酸化アンチモン(Sb
2O
3)を含む。水酸化マグネシウム(Mg(OH)
2)は、商品名Vertex(商標)60で市販されており、ポリリン酸アンモニウムは、ポリオールマスターバッチとして一緒に販売されている商品名Exolite(商標)AP 760(Clarian)で市販され、ポリリン酸メラミンは、商品名Budit(商標)3141(Budenheim)で入手可能であり、酸化アンチモン(Sb
2O
3)は、商品名Fireshield(商標)で市販されている。
【0037】
他の相補的ホウ酸カルシウムの例として、水酸化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、アルミニウム三水和物、ホウ酸亜鉛、石こう及びそれらの混合物。これらの又は他の実施形態では、相補的難燃剤は、約50〜80%のホウ酸カルシウムを含むと考えられるホウ酸塩鉱物である灰ホウ鉱を含む。
【0038】
粘着付与樹脂
1つ以上の実施形態において、アスファルト成分は、粘着付与樹脂を含むことができる。これらの樹脂として、石油系樹脂、合成ポリテルペン、樹脂エステル及び天然テルペン、並びにそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。特定の実施形態では、樹脂改質剤は、約40℃〜約150℃の温度で軟化する、又は液体になる。特定の実施形態では、樹脂改質剤は、気相浸透圧測定法により測定した場合、ポリマーフィルム中に含まれるポリマー材料よりも低い数平均分子量を有する。特定の実施形態では、樹脂改質剤の数平均分子量は、約5,000未満である。他の実施形態では、樹脂改質剤の数平均分子量は、約1,000未満である。更なる実施形態では、樹脂改質剤の数平均分子量は、約500〜約1000である。
【0039】
特定の実施形態では、樹脂改質剤は、約20℃〜約160℃の環球式軟化点を有する。更なる実施形態では、樹脂改質剤は、約40℃〜約160℃の環球式軟化点を有する。更に他の実施形態では、樹脂改質剤は、約50℃〜約160℃の環球式軟化点を有する。
【0040】
様々なタイプの天然樹脂及び合成樹脂は、単独で又は互いと混合して、樹脂改質剤として使用され選択され得る。好適な樹脂として、天然ロジン及びロジンエステル、水素化ロジン及び水素化ロジンエステル、クマロン−インデン樹脂、石油系樹脂、ポリテルペン樹脂、並びにテルペン−フェノール樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好適な石油系樹脂の具体的な例として、脂肪族炭化水素樹脂、水素化脂肪族炭化水素樹脂、混合脂肪族及び芳香族炭化水素樹脂、水素化混合脂肪族及び芳香族炭化水素樹脂、脂環式炭化水素樹脂、水素化脂環式樹脂、混合脂環式及び芳香族炭化水素樹脂、水素化混合脂環式及び芳香族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂、置換芳香族炭化水素、並びに水素化芳香族炭化水素樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。本明細書で使用される場合、「水素化」は、完全に水素化された樹脂、実質的に水素化された樹脂、及び、少なくとも部分的に水素化された樹脂を含む。好適な芳香族樹脂は、芳香族改質脂肪族樹脂、芳香族改質脂環式樹脂、及び水素化芳香族炭化水素樹脂を含む。上記の樹脂のいずれも、樹脂の特性を向上させるために、不飽和エステル又は無水物をグラフトすることができる。樹脂改質剤を更に説明するために、技術文献、例えば、Hydrocarbon Resins,Kirk−Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology(第4版、v13、717〜743ページ:J.Wiley & Sons、1995年)を参照することができる。
【0041】
1つ以上の実施形態では、粘着付与樹脂は、フェノール系樹脂を含む。フェノール系樹脂の中でも、フェノール樹脂が含まれる。これらの樹脂は、官能化フェノール樹脂とも称される反応性フェノール樹脂、並びに不活性樹脂を含み得る。1つ以上の実施形態では、フェノール樹脂は、アルカリ媒質中のホルムアルデヒド等、アルデヒドを有するアルキル、置換フェノール又は非置換のフェノールの縮合によって、あるいは二官能性フェノールジアルコールの縮合によって作製することができるレゾール樹脂である。1つ以上の実施形態では、この縮合反応は、余分な又はモル等価のホルムアルデヒド中で起こる。他の実施形態では、フェノール樹脂は、酸触媒反応により形成され得る。
【0042】
1つ以上の実施形態では、粘着付与樹脂は、ポリブテンポリマー又はポリブテンオリゴマーである。特定の実施形態では、ポリブテン油が採用される。有用なポリブテン油は、100℃において少なくとも80mm
2/秒(80cst)の、他の実施形態では少なくとも100mm
2/秒(100cst)、又は他の実施形態では少なくとも120mm
2/秒(120cst)、例えば約700又は800mm
2/秒(700又は800cst)までの粘度によって特徴づけることができる高粘度油を含む。これらの又は他の実施形態では、高粘度ポリブテン油は、少なくとも1000g/molの、他の実施形態では少なくとも1200g/molの、又は他の実施形態では少なくとも1300g/mol、例えば、1400若しくは1500g/molまでの分子量によって特徴づけることができる。例示的な高い粘度ポリブテン油は、商品名Indapol H300(Ineos)又はPB32(Soltex)で入手可能である。
【0043】
マスターバッチ量
1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、マスターバッチの総重量に基づいて、少なくとも30重量パーセントの、他の実施形態では少なくとも45重量パーセントの、他の実施形態では少なくとも60重量パーセントの、他の実施形態では少なくとも70重量パーセントのアスファルトバインダーを含む。これらの又は他の施形態では、アスファルトマスターバッチは、マスターバッチの総重量に基づいて、多くとも95重量パーセントの、他の実施形態では多くとも90重量パーセントの、他の実施形態では多くとも85重量パーセントのアスファルトバインダーを含む。1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、マスターバッチの総重量に基づいて、約30〜約95重量%の、他の実施形態では約45〜約90重量%の、他の実施形態では約60〜約85重量%のアスファルトバインダーを含む。
【0044】
1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、少なくとも0重量部の、他の実施形態では少なくとも5重量部の、他の実施形態では少なくとも10重量部の、他の実施形態では少なくとも20重量部の無機充填剤を含む。これらの又は他の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、多くとも350重量部の、他の実施形態では多くとも100重量部の、他の実施形態では少なくとも70重量部の、他の実施形態では少なくとも50重量部の、他の実施形態では多くとも40重量部の無機充填剤を含む。更に他の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、0〜350重量部の、他の実施形態では1〜100重量部の、他の実施形態では5〜45重量部の無機充填剤を含む。
【0045】
1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、少なくとも0.5重量部の、他の実施形態では少なくとも1重量部の、他の実施形態では少なくとも3重量部の、他の実施形態では少なくとも5重量部のポリマー改質剤を含む。これらの又は他の施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、多くとも40重量部の、他の実施形態では多くとも30重量部の、他の実施形態では多くとも20重量部のポリマー改質剤を含む。1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、約0.5〜約40重量部の、他の実施形態では約1〜約30重量部の、他の実施形態では約3〜約20重量部のポリマー改質剤を含む。
【0046】
1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、0重量部の、他の実施形態では少なくとも0.5重量部の、他の実施形態では少なくとも1重量部の、他の実施形態では少なくとも3重量部の、他の実施形態では少なくとも5重量部の相補的難燃剤を含み得る。これらの又は他の施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、多くとも40重量パーセントの、他の実施形態では多くとも30重量パーセントの、他の実施形態では多くとも20重量パーセントの相補的難燃剤を含む。1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、約0.5〜約40重量部の、他の実施形態では約1〜約30重量部の、他の実施形態では約3〜約20重量部の相補的難燃剤を含む。
【0047】
1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、0重量部の、他の実施形態では少なくとも0.5重量部の、他の実施形態では少なくとも1重量部の、他の実施形態では少なくとも3重量部の、他の実施形態では少なくとも5重量部の粘着付与樹脂を含み得る。これらの又は他の施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、多くとも40重量部の、他の実施形態では多くとも30重量部の、他の実施形態では多くとも20重量部の粘着付与樹脂を含む。1つ以上の実施形態では、アスファルトマスターバッチは、アスファルトバインダー100重量部当たり、約0.5〜約40重量部の、他の実施形態では約1〜約30重量部の、他の実施形態では約3〜約20重量部の粘着付与樹脂を含む。
【0048】
膨張黒鉛
膨張黒鉛は、膨張片状黒鉛、発泡片状黒鉛又は膨張フレークとも称することができ、本明細書の目的では、これらの用語は互換的に使用され得る。1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、インターカラント材料が黒鉛結晶又は黒鉛粒子の黒鉛層の間に含まれるインターカレートグラファイトを含む。層間物材料の例として、ハロゲン、アルカリ金属、硫酸塩、硝酸塩、様々な有機酸、塩化アルミニウム、塩化第二鉄、他のハロゲン化金属、硫化ヒ素、及び硫化タリウムが挙げられる。特定の本発明の実施形態では、膨張黒鉛は、非ハロゲン化インターカラント材料を含む。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、黒鉛重硫酸塩とも称される硫酸塩インターカラントを含む。当該技術分野において既知のように、重硫酸塩インターカレーションは、硫酸と硫酸塩インターカレーションに触媒作用を及ぼすように働く他の酸化剤との混合物を用いて高結晶性天然片状黒鉛を処理することによって達成される。
【0049】
市販されている膨張黒鉛の例として、HPMS Expandable Graphite(HP Materials Solutions Inc.、米国カリフォルニア州ウッドランドヒルズ)及びExpandable Graphite Grades1721(Asbury Carbons、米国ニュージャージー州アズベリー)が挙げられる。本発明において有用であると企図される他の商業グレードとして、1722、3393、3577、3626及び1722HT(Asbury Carbons、米国ニュージャージー州アズベリー)を含む。
【0050】
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、約30μm〜約1.5mmの、他の実施形態では約50μm〜約1.0mmの、他の実施形態では約180〜約850μmの平均粒径を有するとして特徴づけることができる。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、少なくとも30μmの、他の実施形態では少なくとも44μmの、他の実施形態では少なくとも約180μmの、他の実施形態では少なくとも300μmの平均粒径を有するとして特徴づけることができる。1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、多くとも1.5mmの、他の実施形態では多くとも1.0mmの、他の実施形態では多くとも850μmの、他の実施形態では多くとも600μmの、他の実施形態では多くとも約500μmの、他の実施形態では多くとも400μmの平均粒径を有するとして特徴づけることができる。有用な膨張黒鉛は、300μmよりも大きい公称寸法を有するGraphite Grade #1721(Asbury Carbons)を含む。
【0051】
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、約30μm〜約1.5mmの、他の実施形態では約50μm〜約1.0mmの、他の実施形態では約180〜約850μmのメジアン径を有するとして特徴づけることができる。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、少なくとも30μmの、他の実施形態では少なくとも44μmの、他の実施形態では少なくとも約180μmの、他の実施形態では少なくとも300μmのメジアン径を有するとして特徴づけることができる。1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、多くとも1.5mmの、他の実施形態では多くとも1.0mmの、他の実施形態では多くとも850μmの、他の実施形態では多くとも600μmの、他の実施形態では多くとも約500μmの、他の実施形態では多くとも400μmのメジアン径を有するとして特徴づけることができる。
【0052】
本発明の1つ以上の実施形態において、膨張黒鉛は、20×50径(米国ふるい)の公称粒径を有するとして特徴づけることができる。米国ふるい20は、0.841mmに相当する開口部を有し、米国ふるい50は、0.297mmに相当する開口部を有する。したがって、20×50の公称粒径は、黒鉛粒子が少なくとも0.297mm、多くとも0.841mmであることを示す。
【0053】
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、約80%〜約99%の範囲の炭素含有量を有するとして特徴づけることができる。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、少なくとも80%の、他の実施形態では少なくとも85%の、他の実施形態では少なくとも約90%の、他の実施形態では少なくとも95%の、他の実施形態では少なくとも98%の、他の実施形態では少なくとも99%の炭素含有量を有するとして特徴づけることができる。
【0054】
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、約0%〜約8%の、他の実施形態では約2.6%〜約5.0%の、他の実施形態では約3.0%〜約3.5%の硫黄含有量を有するとして特徴づけることができる。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、他の実施形態では少なくとも0%の、他の実施形態では少なくとも約2.6%の、他の実施形態では少なくとも2.9%の、他の実施形態では少なくとも3.2%の、他の実施形態では少なくとも3.5%の硫黄含有量を有するとして特徴づけることができる。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、他の実施形態では多くとも8%の、他の実施形態では多くとも5%の、他の実施形態では多くとも3.5%の硫黄含有量を有するとして特徴づけることができる。
【0055】
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、約10:1〜約500:1の、他の実施形態では少なくとも20:1〜約450:1の、他の実施形態では少なくとも30:1〜約400:1の、他の実施形態では約50:1〜約350:1の範囲の膨張比(cc/g)、を有するとして特徴づけることができる。特定の実施形態において、膨張黒鉛は、少なくとも10:1の、他の実施形態では少なくとも20:1の、他の実施形態では少なくとも30:1の、他の実施形態では少なくとも40:1の、他の実施形態では少なくとも50:1の、他の実施形態では少なくとも60:1の、他の実施形態では少なくとも90:1の、他の実施形態では少なくとも160:1の、他の実施形態では少なくとも210:1の、他の実施形態では少なくとも220:1の、他の実施形態では少なくとも230:1の、他の実施形態では少なくとも270:1の、他の実施形態では少なくとも290:1、更に他の実施形態では少なくとも300:1の膨張比(cc/g)を有するとして特徴づけられることができる。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、多くとも350:1の、更に他の実施形態では多くとも300:1の膨張比(cc/g)を有するとして特徴づけることができる。
【0056】
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、本発明のアスファルトシートのアスファルト成分と共に存在するので、部分的に膨張する。しかしながら、1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、シート製品を形成する能力と、シートの適切な形成を可能にするようなレベルを含む望ましいレベルで難燃剤として黒鉛が機能する能力とに有害になる膨張量以上を含む有害な程度までは膨張しない。1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、その元の膨張していないサイズよりも、他の実施形態では多くとも60%まで、他の実施形態では多くとも50%まで、他の実施形態では多くとも40%まで、他の実施形態では多くとも30%まで、他の実施形態では多くとも20%まで、他の実施形態では多くとも10%まで膨張する。
【0057】
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、約1〜約10の、他の実施形態では約1〜約6の、更に他の実施形態では約5〜約10の範囲のpHを有するとして特徴づけることができる。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、約4〜約7の範囲のpHを有するとして特徴づけることができる。1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、少なくともpH 1、他の実施形態では少なくともpH 4、他の実施形態では少なくともpH 5を有するとして特徴づけることができる。特定の実施形態では、膨張黒鉛は、他の実施形態では多くともpH 10の、他の実施形態では多くともpH 7、他の実施形態では多くともpH 6を有するとして特徴づけることができる。
【0058】
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、約100℃〜約250℃の、他の実施形態では約160℃〜約225℃の、他の実施形態では約180℃〜約200℃の範囲の開始温度によって特徴づけることができる。1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、最低でも100℃の、他の実施形態では最低でも130℃の、他の実施形態では最低でも160℃の、他の実施形態では最低でも180℃の開始温度によって特徴づけることができる。1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛は、他の実施形態では最高でも250℃の、他の実施形態では最高でも225℃の、他の実施形態では最高でも200℃の開始温度によって特徴づけることができる。開始温度は、互換的に、膨張温度と称することもでき、代替的には、黒鉛膨張が開始する温度とも称することができる。
【0059】
膨張黒鉛量
1つ以上の実施形態では、実施された実施形態にかかわらず、マスターバッチに添加又は導入された膨張黒鉛量は、マスターバッチ中に存在するアスファルトバインダー量を基準にして説明することができる。例えば、1つ以上の実施形態では、添加された膨張黒鉛量は、アスファルトバインダー100重量部当たり、少なくとも0.5重量部、他の実施形態では少なくとも1重量部、他の実施形態では少なくとも3重量部、他の実施形態では少なくとも5重量部である。これらの又は他の施形態では、添加された膨張黒鉛量は、アスファルトバインダー100重量部当たり、多くとも40重量部、他の実施形態では多くとも30重量部、他の実施形態では多くとも20重量部である。1つ以上の実施形態では、添加された膨張黒鉛量は、アスファルトバインダー100重量部当たり、約0.5〜約40重量部、他の実施形態では約1〜約30重量部、他の実施形態では約3〜約20重量部である。
【0060】
マスターバッチ及び最終組成物を形成する方法
第1の実施形態
前述のように、本発明の第1の実施形態は、第1の温度での第1のアスファルトの組成物(a.k.a.アスファルトマスターバッチ)の調整と、その後の、第1の温度よりも低い第2の温度までのマスターバッチの冷却とを含み、膨張黒鉛は、第2の温度でマスターバッチに導入される。この手順は、膨張黒鉛がない場合に、マスターバッチの成分をブレンドするのに十分な熱及びエネルギーを使用することが可能になる点で有利である。次いで、膨張黒鉛の有害な膨張を引き起こさない温度まで冷却すると、膨張黒鉛を添加して、最終溶融アスファルト組成物を形成することができ、次いで、最終溶融アスファルト組成物をアスファルトシートへと製造することができる。
【0061】
本発明の1つ以上の実施形態の実施は、必ずしも、マスターバッチの生成に影響を及ぼすとは限らず、したがって、溶融アスファルトと充填剤と他の任意選択の成分のうちのいずれかとのブレンドを調整するための従来の技術が採用され得る。この点で、米国特許第5,516,817号は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0062】
1つ以上の実施形態では、アスファルトバインダーは、混合及び/又はせん断の下で少なくとも150℃の、他の実施形態では少なくとも175℃の、他の実施形態では少なくとも195℃の、他の実施形態では少なくとも205℃の、他の実施形態では少なくとも215℃の温度まで加熱される。加熱プロセス中、又は所望の温度になった後、ポリマー改質剤が溶融アスファルトに導入され、混合及び/又はせん断が継続される。また、第1の温度とも称され得る所望の温度の間、又は所望の温度の達成後、無機充填剤及び/又は粘着付与樹脂等の他の任意選択の成分が添加され得る。所望の高温(即ち、第1の温度)での組成物の混合及び加熱は、所望のブレンドが達成されるまで継続される。例えば、成分が均質にブレンドされるまで、混合し続けることができる。1つ以上の実施形態では、冷却前のマスターバッチには膨張黒鉛が含まれない。これらの又は他の実施形態では、冷却前のマスターバッチには、実質的に膨張黒鉛が含まれず、これは、組成物又は本発明の実施に対してかなり重大な影響を与える膨張黒鉛の量以下であることを示す。
【0063】
1つ以上の実施形態では、マスターバッチは、少なくとも5分間、他の実施形態では少なくとも10分間、他の実施形態では少なくとも20分間にわたって高温で(例えば150又は175℃超で)混合される。1つ以上の実施形態で、約5〜約120分間、又は他の実施形態では約10〜約50分間にわたって、所望の第1の温度で混合し続ける。
【0064】
第1の工程において実行される所望の加熱及び混合の後、マスターバッチは冷却され、冷却後の温度は、第2の温度とも称される。マスターバッチの冷却は、1つ以上の方法により達成され得る。例えば、単に外部熱源を除去し、経時的に組成物を冷却できるようにすることによって、マスターバッチを冷却することができる。他の実施形態では、水冷ジャケット等の形態の外部冷却源が組成物に適用され得る。更に他の実施形態では、システムから熱を吸収することができる材料(即ち、ヒートシンク)が組成物に添加され得る。1つ以上の実施形態では、ヒートシンクは、マスターバッチ中に既に存在するタイプの追加成分を含んでも、あるいは、マスターバッチ中に既に存在するタイプの成分を含まなくてもよい。例えば、前者の状況では、追加のアスファルトがヒートシンクとして添加され得る。あるいは、後者の例は、粘着付与剤又はマスターバッチの生成中に存在し得ない他の油を含み得る。
【0065】
特定の実施形態では、マスターバッチは、215℃未満の、他の実施形態では205℃未満の、他の実施形態では195℃未満の、他の実施形態では185℃未満の、他の実施形態では175℃未満の、他の実施形態では165℃の、他の実施形態では155℃未満の、他の実施形態では145℃未満の温度まで冷却される。これらの又は他の実施形態では、マスターバッチの温度は、最低でも125℃の、他の実施形態では最低でも140℃の、他の実施形態では最低でも150℃の、他の実施形態では最低でも160℃の、他の実施形態では最低でも170℃の温度に維持される。1つ以上の実施形態では、マスターバッチは、約125℃〜約215℃、他の実施形態では約140℃〜約205℃、他の実施形態では約150℃〜約195℃の温度まで冷却される。
【0066】
マスターバッチを冷却することによって所望の第2の温度が達成されると、冷却された組成物に膨張黒鉛が導入される。膨張黒鉛の添加中、組成物に混合又はせん断が適用され得る。
【0067】
冷却工程後、200℃未満の、他の実施形態では190℃未満の、他の実施形態では185℃未満の、他の実施形態では175℃未満の、他の実施形態では165℃未満の、他の実施形態では155℃未満の、他の実施形態では145℃未満の温度で、膨張黒鉛が溶融アスファルト組成物に導入され、混合される。
【0068】
マスターバッチへの膨張黒鉛の導入後、混合を継続している間、所望の温度が維持され得る。換言すると、膨張黒鉛が存在する状態での混合及び加工中、これらの温度が維持される。1つ以上の実施形態では、少なくとも1分間、他の実施形態では少なくとも2分間、他の実施形態では少なくとも3分間にわたって所望の第2の温度における混合が継続する。1つ以上の実施形態では、多くとも10分間、他の実施形態では多くとも7分間、他の実施形態では多くとも5分間にわたって所望の第2の温度における混合が継続する。1つ以上の実施形態で、約1〜約25分間、又は他の実施形態では約2〜約7分間にわたって、所望の第2の温度における混合が継続する。得られた組成物は膨張黒鉛を含み、最終溶融アスファルト組成物とも称され得る。
【0069】
第2の実施形態
上述したように、第1の実施形態と連携して実施され得る代替実施形態では、膨張黒鉛をキャリア材料と組み合わせて、濃縮物を形成する。次いで、マスターバッチに濃縮物を添加して、膨張黒鉛を含む最終溶融アスファルト組成物を形成することができる。キャリアが存在すると、有利なことに、マスターバッチへの膨張黒鉛のより効率的な導入が可能になり、それにより、より低い温度及びエネルギーでの導入及び混合が可能になり、次いで、膨張黒鉛があまり膨張しない結果となる。
【0070】
キャリア材料
1つ以上の実施形態では、膨張黒鉛を形成するために採用され得るキャリア材料は、溶融アスファルト中に容易に分散可能な材料である。これらの材料は、一般に、低粘度炭化水素材料を含み得る。1つ以上の実施形態では、これらの材料として、炭化水素油、ワックス、粘着付与樹脂、及び低分子量熱可塑性ポリマーが挙げられ得る。他の実施形態では、これらの材料として、マスターバッチを調整するために使用されるアスファルト材料を含むアスファルト材料、並びに低粘度アスファルト材料が挙げられ得る。
【0071】
キャリアとして炭化水素油が採用されるような実施形態では、炭化水素油は、600未満の、他の実施形態では550未満の、他の実施形態では475未満の、他の実施形態では400未満の粘度(mm
2/秒(CST)@ 40℃)によって特徴づけることができる。これらの又は他の実施形態では、炭化水素油は、約130〜約600の、他の実施形態では約180〜約500の、又は他の実施形態では約250〜約400の粘度を有し得る。有用な油の例として、ナフテン油、パラフィン油、及び芳香族油を含むがこれらには限定されない、本明細書に記載されるものが挙げられる。
【0072】
キャリアとしてワックスが採用されるような実施形態では、ワックスは、約300〜約20,000の、他の実施形態では約500〜約10,000の、他の実施形態では約1000〜約5000のブルックフィールド粘度(cP @ 190℃)によって特徴づけることができる。有用なワックスの例として、アモルファスポリオレフィンワックスが挙げられるが、これに限定されるものではない。
【0073】
キャリアとして粘着付与樹脂が採用されるような実施形態では、粘着付与樹脂は、約100〜約1000の、又は他の実施形態では約200〜約400のブルックフィールド粘度(cP @ 190℃)によって特徴づけることができる。これらの又は他の実施形態では、その樹脂は、約10〜約45,000の、他の実施形態では約100〜約30,000の、他の実施形態では約1000〜約10,000の粘度(ASTM D445 @ 100℃)によって特徴づけることができる。これらの又は他の実施形態で、その樹脂は、約0.8〜約0.92g/cm
3の密度によって特徴づけることができる。有用な粘着付与樹脂として、炭化水素樹脂及びポリブテン油等、本明細書に記載されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0074】
キャリアとして低分子量熱可塑性ポリマーが採用されるような実施形態では、低分子量熱可塑性ポリマーは、少なくとも2、他の実施形態では少なくとも10、他の実施形態では少なくとも100のメルトインデックス(@ 190℃)によって特徴づけることができる。これらの又は他の実施形態では、そのポリマーは、約2〜約500の、他の実施形態では約5〜約400の、又は他の実施形態では約3〜約300のメルトインデックスを有し得る。1つ以上の実施形態では、これらのポリマーは、約2000〜約10,000mPa・sの、又は他の実施形態では約3000〜約8000mPa・sの粘度によって特徴づけることができる。有用なポリマーとして、エチレンビニル酢酸塩ポリマー、エチレンメチルアクリレートポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0075】
低粘度アスファルトがキャリアとして採用されるような実施形態では、低粘度アスファルトは、約20〜約50Pa・sの、又は他の実施形態で約25〜約40Pa・sの粘度(60℃)を有し得る。有用なアスファルトの例としては、AC−2.5級アスファルトからAC−40級アスファルトが挙げられる。
【0076】
有用なキャリア材料の例として、アスファルト(ポリマー、充填剤、油、粘着付与剤等の他の成分の有無にかかわらず従来の粘度が低いアスファルト)、油、ワックス、粘着付与樹脂、低融点及び/又は低分子量ポリマー、エラストマー、ブロックコポリマーなど、並びに、それらのうちの2つ以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0077】
上記のように、膨張黒鉛とキャリア材料とを組み合わせることにより濃縮物が形成される。1つ以上の実施形態では、濃縮物は、膨張黒鉛の粒子を被覆するのに十分なキャリア材料を含む。1つ以上の実施形態では、濃縮物は、膨張黒鉛がその中に分散されるマトリックスを形成する。1つ以上の実施形態では、キャリアは、濃縮物の大部分の体積分率である。他の実施形態では、キャリアは、濃縮物の大部分の重量分率である。1つ以上の実施形態では、キャリア材料と膨張黒鉛の重量比は、少なくとも0.5:1、他の実施形態では少なくとも1:1、他の実施形態では少なくとも2:1である。これらの又は他の実施形態では、キャリア材料と膨張黒鉛の重量比は、約0.5:1〜約6:1、他の実施形態では約1:1〜約5:1、他の実施形態では約2:1〜4:1である。
【0078】
1つ以上の実施形態では、上述した実施形態と同様にして、濃縮物を導入する前に、マスターバッチが冷却され得る。マスターバッチを冷却することによって所望の第2の温度が達成されると、冷却された組成物に、膨張黒鉛を含む濃縮物が導入される。濃縮物の添加中、組成物に混合又はせん断が適用され得る。1つ以上の実施形態では、200℃未満の、他の実施形態では190℃未満の、他の実施形態では185℃未満の、他の実施形態では175℃未満の、他の実施形態では165℃未満の、他の実施形態では155℃未満の、他の実施形態では145℃未満の温度で、濃縮物がマスターバッチに導入され、混合される。
【0079】
マスターバッチへの膨張黒鉛の導入後、混合し続ける間、所望の温度が維持され得、最終的に、最終溶融アスファルト組成物溶融アスファルト組成物が生成される。
【0080】
シートの作製方法
本発明の1つ以上の実施形態の実施は、必ずしも、最終溶融アスファルト組成物を使用してアスファルトシートを製造する方法に限定されるものではない。この点において、本発明のアスファルトシートは、一般に、アスファルトシートを形成するための従来の技術を使用することによって調製され得る。例えば、その技術は、特定の実施形態では、最終溶融アスファルト組成物で補強布を飽和させることを含み得る。シートに飽和させる工程は、最終溶融アスファルト組成物浴に補強シートを浸漬することを含み得る。他の実施形態では、シートを飽和させる工程は、補強シートに最終溶融アスファルト組成物を噴霧すること、補強シートに最終溶融アスファルト組成物をロールコーティングすること、あるいは場合によっては補強シートに最終溶融アスファルト組成物を適用することを含み得る。補強シートが採用されない場合、最終溶融アスファルト材料を適用して紙又はフィルムを剥離し、次いで、補強スクリムがないシートへと加工することができる。
【0081】
例示的なプロセスでは、平坦なシートの形態とすることができ、ロールの形態で提供され得る補強シートが提供される。1つ以上の実施形態では、補強シートは、当該技術分野において既知のように、スクリム又はガラス繊維メッシュシートであり得る。有用なスクリムとして、市販のものが挙げられる。例えば、ガラス繊維スクリムは、商品名STYLE(商標)930120の(Milliken & Co.、米国サウスカロライナ州スパータンバーグ)で入手可能であり、J.P.Stevens(米国サウスカロライナ州グリーンビル)でも入手可能である。他の実施形態では、補強シートは、有機フェルト、又はポリエステルとガラスマットとの組み合わせであり得る。有用なポリエステルマットは、ドイツのFreudenberg & Co.から入手可能である。1つ以上の実施形態では、アスファルトコーティング機は、高温液体アスファルトのリザーバであり得る。他の実施形態では、アスファルトコーティング機は、液体アスファルトで補強シートをコーティングするための噴霧装置を含み得る。更に他の実施形態では、補強シートは、当業者に既知の任意の代替的な方法によって、最終溶融アスファルト組成物でコーティングされ得る。1つ以上の実施形態では、補強シートは、アスファルトコーティング機を通して引き出され、アスファルトコーティング機は、高温液体(即ち、溶融アスファルト)を補強シートに適用して最終溶融アスファルト組成物が飽和したシートを作成する。
【0082】
特定の実施形態では、膨張黒鉛粒子の適用後に、ポリマー層がアスファルトシートに適用される。例えば、アスファルトシートの表面への膨張黒鉛粒子の1回以上の滴下又は適用の後、膨張黒鉛粒子全体にポリマーフィルムが適用され得る。1つ以上の実施形態では、これにより、膨張黒鉛粒子を担持するアスファルトシートのカレンダリングが容易になり得る。他の実施形態では、膨張黒鉛粒子層は、膨張黒鉛粒子全体に、砂、シリカ又はタルク等の剥離剤を適用することによって改質され得る。ポリマーフィルムのような剥離剤が存在すると、アスファルトシートの後続のカレンダリングが容易になり得る。
【0083】
1つ以上の実施形態では、アスファルトシートは、高温アスファルトを冷却し、細粒を適用するためにより安定した基板を作成するための冷却ステーションを通して引き出され得る。1つ以上の実施形態では、冷却ステーションは水リザーバを含んでもよく、アスファルトシートはそこを通して引き出される。特定の実施形態では、アスファルトシートは、上面が底面よりも高い温度を保持できるようにしながらシートを冷却するために、水リザーバ上に浮かぶことができる。他の実施形態では、冷却ステーションは、当業者に既知の他の冷却メカニズムを含み得る。
【0084】
産業上の利用性
本発明の方法によって生成されるアスファルトシートは、下張りとして使用することができる。例えば、本シートは、金属ルーフィングシステム内の下張りとして採用され得る。1つ以上の実施形態では、金属ルーフィングシステムは、ルーフデッキと、任意選択の絶縁層と、本発明の下張りと、金属クラッディングとも称され得る金属パネルとを含むことができる。他の実施形態では、本発明のアスファルトシートは、タイルルーフィングシステム内の下張りとして採用され得る。1つ以上の実施形態では、タイルルーフィングシステムは、ルーフデッキと、任意選択の絶縁層と、本発明の下張りと、ルーフィングタイルとを含むことができる。
【0085】
1つ以上の実施形態では、ルーフデッキに下張りを直接適用してもよく、下張りを覆って断熱板を適用することができる。他の実施形態では、任意選択の絶縁層を覆って下張りが適用され得る。絶縁層が存在しない場合には、デッキに下張りが直接適用され得る。
【0086】
他の実施形態では、本発明の方法によって生成されたアスファルトシートは、材料とも称され得るバリアシートとして使用され得る。これらのバリア材料は、酸素及び窒素が建造物中に流入すること、及び/又はそこから流出することを防止又は低減するために採用されるエアバリアを含み得る。他の実施形態では、これらのバリア材料は、水蒸気が建造物中に流入すること、及び/又はそこから流出することを防止又は低減するために採用される水蒸気バリアを含み得る。他の実施形態では、これらのバリア材料は、水分(即ち、液体状の水)が建造物中に流入すること、及び/又はそこから流出することを防止又は低減するために採用される水分バリアを含み得る。
【0087】
更に他の実施形態では、本発明の方法によって生成されるアスファルトシートは、ルーフィング膜として使用することができる。例えば、アスファルトシートは、アスファルトのルーフィング膜システムにおけるベースシート又はキャップシートとして使用され得る。1つ以上の実施形態では、これらのアスファルトの膜は、当技術分野で既知のタイプの改質アスファルト膜である。これらの膜の例として、膨張黒鉛の有無にかかわらず、米国特許第6,492,439号、第6,486,236号、第4,835,199号、第7,442,270号、第7,146,771号、第7,070,843号、第4,992,315号、及び第6,924,015号に示されており、これらの特許は、参照により本明細書に組み込まれる。
【0088】
当業者には、本発明の範囲及び趣旨から逸脱しない様々な変更が明らかとなるであろう。本発明は、本明細書に記載の例示的実施形態に限定されるものではない。