[发明专利]粒料

说明书

本发明提供了多个粒料，该多个粒料包括具有外表面的陶瓷芯和在芯上并包围芯的外壳，其中外壳包含与无机粘结剂结合在一起的陶瓷颗粒，无机粘结剂包含至少碱金属硅酸盐和硬化剂的反应产物，其中基于相应粒料的外壳的总重量计，陶瓷颗粒以相应粒料的外壳的大于50重量％存在，其中基于相应粒料的外壳的总体积计，每个粒料的外壳具有在大于0体积％至60体积％范围内的总孔隙率，其中基于相应粒料的总体积计，每个粒料的外壳具有至少40体积％的体积，并且其中粒料具有至少0.7的最小总太阳能反射率。粒料可用作例如屋顶粒料。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年6月19日提交的美国临时专利申请号62/521640的权益，该临时专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

背景技术

常规的屋顶粒料由英安岩、霞石正长岩、流纹岩、安山岩等的芯基岩组成，其涂覆有至少一层含颜料的涂层。典型的涂层由与生粘土混合的硅酸钠和着色氧化物组成。节能木瓦被设计成具有改善的太阳能反射率。二氧化钛着色的标准白色粒料是已知的，但这些颜料的总反射率受基岩的吸光度限制(因为常规颜料层不完全“隐藏”下面的基质)，并且粘结剂体系中的吸光度受诸如粘土的组分限制。

发明内容

在一个方面，本公开描述了多个粒料，其包括具有外表面的陶瓷(即，包括至少一种陶瓷)芯和在芯上并包围芯的外壳，其中外壳包含与无机粘结剂结合在一起的陶瓷颗粒，无机粘结剂包含至少碱金属硅酸盐和硬化剂的反应产物(在一些实施方案中，还包含碱金属硅酸盐本身)，其中基于相应粒料的外壳的总重量计，陶瓷颗粒以相应粒料的外壳的大于50重量％(在一些实施方案中，大于55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％或甚至大于85重量％；在一些实施方案中，在大于50重量％至85重量％或甚至大于60重量％至85重量％范围内)存在，其中基于相应粒料的外壳的总体积计，每个粒料的外壳具有在大于0体积％至60体积％范围内(在一些实施方案中，在5体积％至60体积％、20体积％至60体积％、5体积％至50体积％、20体积％至50体积％或甚至20体积％至40体积％范围内)的总孔隙率，其中基于相应粒料的总体积计，每个粒料的外壳具有至少40(在一些实施方案中，大于45体积％、50体积％、55体积％、60体积％、65体积％、70体积％、75体积％、80体积％或甚至大于85体积％；在一些实施方案中，在大于50体积％至85体积％，或甚至大于60体积％至85体积％范围内)的体积，并且其中粒料具有至少0.7(在一些实施方案中，至少0.75或甚至至少0.8)的最小总太阳能反射率(TSR)。

在本申请中：

“无定形”是指缺少任何长程晶体结构的材料，如通过实施例中所述的X射线衍射技术所测定；

“陶瓷”是指可包括碳或氮中的至少一种的以无定形、结晶或玻璃陶瓷形式中的至少一种形式的金属(包括硅)氧化物；

“实心陶瓷芯”是指基本上为实心的陶瓷(即，基于芯的总体积计，具有不超过10％的孔隙率)；

“功能添加剂”是指当以不大于10重量％的粒料的量存在时，基本上改变粒料的至少一种特性(例如，耐久性和耐候性)的材料；

“玻璃”是指表现出玻璃化转变温度的无定形材料；

“硬化剂”是指引发和/或增强含水硅酸盐溶液硬化的材料；硬化意味着溶解的二氧化硅缩聚成新相的三维Si-O-Si(Al)键网络和/或结晶；在一些实施方案中，粒料包含过量的硬化剂；

“矿物质”是指天然存在的固体无机材料；并且

“部分结晶的”是指含有以长程有序为特征的一小部分材料的材料。

在另一方面，本公开描述了一种制备本文所述的多个粒料的方法，该方法包括：

提供多个陶瓷芯；