(57)【要約】  少量の揮発性有機化合物を使用する超疎水性（ＳＨ）および／または疎油性（ＯＰ）表面を調製するための被覆組成物について記載する。また、結果として生じる被覆物／被覆表面およびそれらの調製方法についても記載する。このような被覆物／表面には、水、泥、および／または氷が表面に付着することを防ぐ、またはこれらに耐性を有する能力を含む多様な用途がある。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に超疎水性および／または疎油性被覆物を塗布するための被覆組成物であって、
ポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、および／またはポリカーボネートウレタンのうちの１つ以上を含むポリウレタン分散液または懸濁液と、
１つ以上のシロキサン、および／または１つ以上のアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキル、もしくはパーフルオロアルキル含有部分を含む約５〜約３０重量％の第２の粒子と、を含み、
前記組成物は、任意で約２６重量％までの第３の粒子を含み、
前記被覆組成物は任意で０．３ポンド／ガロン未満の揮発性適用有機化合物を含み、
前記組成物を表面に塗布することにより得られる前記超疎水性被覆物が、被覆厚範囲２５〜３００ミクロン、１０００ｇ負荷時の１５０〜１４００回のテーバー摩耗回転後、および／またはＣＳ１０ホイールを使用した、２５０ｇ負荷時の１００〜２５００回のテーバー摩耗回転後に、平面を３度傾斜させたときに前記摩耗回転させた前記被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が前記表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する、被覆組成物。
【請求項２】
前記組成物が第１の粒子を含まず、前記組成物を平面に塗布することにより得られる前記超疎水性被覆物が、厚さ範囲２５〜７５ミクロン、１０００ｇ負荷時の１５０〜８００回のテーバー摩耗回転後、および／またはＣＳ１０ホイールを使用した平面上に、厚さ範囲２５〜７５ミクロン、２５０ｇ負荷時の２００〜１４００回のテーバー摩耗回転後に、平面を３度の角度に傾斜させたときに前記摩耗回転させた前記被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が前記表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記組成物がさらに第１の粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記第１粒子がメタロイドの酸化物、金属酸化物、１つ以上の熱可塑性プラスチック、１つ以上の熱硬化性プラスチック、１つ以上の金属、１つ以上のガラス、および／または１つ以上の中空スフィアから選択される、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記組成物を平面に塗布することより得られる前記超疎水性被覆物が、ＣＳ１０ホイールを使用して、厚さ範囲４０〜８５ミクロン、２５０ｇ負荷時の１００〜６００回のテーバー摩耗回転後に、前記平面を３度の角度に傾斜させたときに前記摩耗回転させた被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が前記表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する、請求項３に記載の被覆組成物。
【請求項６】
前記ポリウレタン懸濁液または分散液が第３の粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記組成物がポリアクリルウレタンおよびポリカーボネートウレタンの混合物を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記１つ以上のアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキル、またはパーフルオロアルキル含有部分が１つ以上のアルキルシランおよび／またはフルオロアルキルシラン基である、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
【請求項９】
前記アルキルシランおよび／またはフルオロアルキルシランが、シリカまたは金属酸化物粒子と、式Ｉの化合物、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）シラン（ＳＩＴ８１７３．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラン（ＳＩＴ８１７４．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン（ＳＩＴ８１７５．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリメトキシシラン（ＳＩＴ８１７６．０）、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）ジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＨ５８４０．５）、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリス（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＨ５８４１．７）、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン（ＳＩＯ６６４５．０）、ｎ−オクチルトリエトキシシラン（ＳＩＯ６７１５．０）、および３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＮ６５９７．４）からなる群から選択される１つ以上のシランとの反応から得られる、請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
前記第２の粒子が約２０〜約３０重量％存在する、請求項９に記載の組成物。
【請求項１１】
前記被覆物が超疎水性および疎油性の両方である、請求項９に記載の組成物。
【請求項１２】
乾燥および硬化させたときに、約２０ミクロン未満の算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を生じる、請求項１に記載の組成物。
【請求項１３】
約３０重量％〜約５０重量％のポリウレタンを含む、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
【請求項１４】
前記ポリウレタン分散液または懸濁液が、乾燥および硬化させたときに（ａ）１００％伸長時に１３００ｐｓｉ以上の弾性率、および／または（ｂ）１５０％以上の破断伸び率を有する被覆物を生じる、少なくとも１つのポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、および／またはポリカーボネートウレタン組成物を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
【請求項１５】
被覆組成物１００ｇ当たり０．１〜１０、１０〜２０、２０〜３０、３０〜４０、４０〜５０、または５０〜６０ｇの１つ以上の相溶性溶剤をさらに含む、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
【請求項１６】
前記１つ以上の相溶性溶剤がＶＯＣ非適用溶剤であり、前記被覆組成物が０．３ポンド／ガロン未満の揮発性適用有機化合物を含む、請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
前記１つ以上のＶＯＣ非適用溶剤が水を含む、請求項１６に記載の組成物。
【請求項１８】
請求項１〜７のいずれかに記載の組成物の前記塗布により形成される、超疎水性および／または疎油性被覆物。
【請求項１９】
平坦な可撓性表面に形成された前記被覆物が、疎水性または疎油性を失うことなく、１／４インチのシリンダーに対して直角の約１００回より多い折り曲げに耐えることができる、請求項１８に記載の被覆物。
【請求項２０】
請求項１〜７のいずれかに記載の組成物の前記塗布を含む、表面の少なくとも一部を被覆する方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１１年２月２１日出願の米国特許仮出願第６１／４４５００１号の利益を主張する。
【０００２】
超疎水性（ＳＨ）および超疎油性表面は、水滴または油滴接触角が１５０°を超えるものとして定義される。このような表面には、水、泥、および／または氷が表面に付着することを防ぐか、またはこれらに耐性を有する能力を含む多様な用途がある。大気光化学反応に関与するものを含む、多量の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を使用する種々の疎水性および疎油性表面被覆組成物が記載されている。これらは、水ならびに／または限られた量の大気光化学反応および少量の光化学活性ＶＯＣを生じることが分かっているＶＯＣ非適用有機溶剤を利用する本明細書に記載の被覆組成物と対照的である。
【発明の概要】
【０００３】
本開示は、低ＶＯＣ量および／または低適用ＶＯＣ量を含む水性結合剤系を使用し、それによりその用途において種々の環境上の利点をもたらす被覆組成物について記載する。本明細書に記載の被覆組成物は、摩耗時でも実質的に疎水性／疎油性が残存し、疎水性および／または疎油性成分が被覆表面に制限されている被覆物に比べ、一般に擦り切れたり、引き裂かれたときの耐久性および／または使用期間が増大する。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】種々のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）系結合剤で調製した５つの一工程被覆物の超疎水性が消失する摩耗量（ＣＳ１０ホイールを使用し、２５０ｇ負荷時のテーバー回転で測定）をプロットしたヒストグラムである（資料Ａを参照）。
【図２】様々なＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）系結合剤で調製した被覆物の厚さにおいて、第２の粒子（「ナノ粒子」、例えばＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０）の分布案を示す概略図である。第１の粒子を「Ｘ」で示し、第２の粒子を小さい黒丸またはドットで示す。図の上部分は、おそらく共溶剤がないことによる、実質量のサブミクロン（例えば、疎水性になるよう処理された第２の粒子）の表面での蓄積を示す。対照に、本開示の被覆組成物（例えば、共溶剤を組み込んだもの）は、被覆物全体にサブミクロン粒子（例えば、疎水性になるよう処理された第２の粒子）の分散を可能にする。
【図３】ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱを用いて作製された一工程被覆物の被覆厚の関数としての表面粗さ（Ｒａ）のプロットを示す。
【図４】ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱを使用して調製された一工程被覆物の被覆厚に対して超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す（すなわち、被覆厚とテーバー回転の変化）。
【図５】ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱを使用して調製された被覆物のＲａとして測定された被覆粗さに対して超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す（すなわち、表面粗さの増加とテーバー回転の変化）。
【図６】ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよび１１〜２０％のＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０を含むクリア７００Ｔの一工程被覆物で処理したスチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲａのプロットを示す。最初の近似値内の、ＴＳ７２０の３レベル（１１〜２０％）のデータ全ては直線状に点在した。ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱとクリア７００Ｔを使用する一工程の被覆物のＲａ値は、２０〜８０μｍの厚さの被覆物において４〜１５μｍと様々である。
【図７】実施例３および図６に記載のスチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲｚのプロットを示す。Ｒｚ値は、２０〜８０μｍの被覆厚において２５〜６５μｍと様々である。
【図８】被覆厚に対して超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す（テーバー摩耗データは摩耗耐久性を表す）。摩耗回転数を実施例３および図６に記載のスチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としてプロットする。
【図９】スチールプレートに一工程の超疎水性被覆物で調製された被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲａのプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱと結合剤としてクリアＰＯＬＡＮＥ７００Ｔの組み合わせ、第２の粒子が１１〜２０％のＴＳ７２０および７％のＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ第１の粒子で調製した。Ｒａデータは、被覆厚の増加に伴い、異なるレベルの表面粗さの変化（最小量のＴＳ７２０（１１％）が最も低い粗さとなり、このときＲａ値が高いのは、１５％および２０％ＴＳ７２０であることを記載しておく）を示す。
【図１０】実施例４および図９に記載のスチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数としての表面粗さＲｚを示す。厚さの関数としてのＲｚの値は、Ｒａについて記載ものと同様の傾向をたどる。
【図１１】実施例４および図９に記載のスチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚に対して超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す。データは、テーバー回転のおよそ直線状の増加が被覆厚の増加に伴い増加していることを示す。最少量のＴＳ７２０（１１％）は、超疎水性が消失するテーバー摩耗回転の回転数が最も低かった。１５および２０％量のＴＳ７２０において、超疎水性が消失するテーバー回転数は同様であった。所定の被覆厚において、おそらく５０μｍ、１１％ＴＳ７２０が約３００〜４００回のテーバー値となり、反対に１５または２０％量のＴＳ７２０では８００回の摩耗回転となる。
【図１２】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数としての表面粗さＲａのプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱとホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔ、１１〜２０％のＴＳ７２０第２の粒子を使用して調製した。Ｒａ値は、ＴＳ７２０の各レベルの厚さが増加するのに伴いおよそ直線状の増加を示す。Ｒａ値が最も低いのは、ＴＳ７２０が１５％においてであることを記載し、ＴＳ７２０が２０％のＲａ値はＴＳ７２０が１１％と２０％のものの間にある粗さ値を示した。
【図１３】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲｚのプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱとホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔおよび１１〜２０％のＴＳ７２０を使用して調製した。Ｒｚ値は、ＴＳ７２０の各レベルの被覆厚が増加するのに伴いおよそ直線状の増加を示す。Ｒｚ値が最も低いのは、ＴＳ７２０が１５％においてであることを記載し、ＴＳ７２０が２０％のＲｚ値はＴＳ７２０が１１％と２０％を含む組成物の値の間にある粗さ値を示した。
【図１４】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚に対して超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよびホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔならびに１１〜２０％のＴＳ７２０第２の粒子を使用して調製した。
【図１５】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲａのプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよびホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔ、１１〜２０％のＴＳ７２０第２の粒子ならびに７％のＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ第１の粒子を使用して調製した。
【図１６】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲｚのプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよびクリア７００Ｔ、１１〜２０％のＴＳ７２０第２の粒子ならびに７％のＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ第１の粒子を使用して調製した。
【図１７】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数として超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよび結合剤としてホワイト７００Ｔ、１１〜２０％のＴＳ７２０第２の粒子ならびに７％のＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ第１の粒子を使用して調製した。
【図１８】ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよび結合剤としてクリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００ＴならびにＴＳ７２０第２の粒子を使用して、スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数として超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す。５、７、および９％のＴＳ７２０のデータを比較として含む。
【図１９】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数として超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよび結合剤としてホワイトＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００ＴならびにＴＳ＆＠）第２の粒子を使用して調製した。５、７、および９％のＴＳ７２０のデータを比較として含む。
【図２０】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物ためのスチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数として超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよび結合剤としてクリアＰＯＬＡＮＥ７００ＴならびにＴＳ７２０第２の粒子を使用して調製した。１１％のＴＳ７２０のデータを比較として含む。
【図２１】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数として超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよび結合剤としてホワイトＰＯＬＡＮＥ７００ＴならびにＴＳ７２０第２の粒子を使用して調製した。１１％のＴＳ７２０のデータを比較として含む。
【図２２】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数として超疎水性が消失するのに必要とされる摩耗量（テーバー回転で測定）のプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱと結合剤としてクリアまたはホワイトＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（６０：４０Ｖ／Ｖ）の組み合わせおよび１１％（ｗ／ｗ）のＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  ＴＳ７２０第２の粒子を使用して調製した。各結合剤系の１つに７％ｗ／ｗのＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ第１の粒子を加え、４つのサンプルとした。２５０ｇ負荷およびＣＳ１０ホイールを用いたテーバー摩耗試験の結果をプロットにする。データは分散しているが、２つの明らかな傾向がある。まず、第１の粒子を含まない組成物で被覆したプレートは、Ｔｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ第１の粒子を含む組成物で被覆したプレートに比べ、テーバー摩耗データに基づく摩耗耐性が高い。次に、約５０ミクロンの固定被覆厚において、第１の粒子を含まない被覆は、約２．５倍以上の摩耗耐性がある。
【図２３】それぞれが１５％のＴＳ７２０を含有する組成物を被覆することを除き、実施例２２に記載のように調製されたスチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数としてプロットされたテーバー摩耗耐性（回転）のプロットを示す。４つのサンプル型からのデータをプロットし、図２２のデータから傾向線を参照として含む。
【図２４】ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱとクリアおよびホワイト７００Ｔならびに２０％のＴＳ７２０（すなわち、図２２および２３に記載の、２０％ＴＳ７２０を含む被覆物）を使用して、スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数としてプロットされたテーバー摩耗耐性（超疎水性が消失する回転）のプロットを示す。４つ全ての組成物からのデータを比較し、実施例２２のデータの傾向線を参照として含む。
【図２５】ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱとクリアおよびホワイト７００Ｔならびに第１の粒子を含まない１１％のＴＳ７２０を使用して、スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の被覆厚の関数としてプロットされたテーバー摩耗耐性（超疎水性が消失する回転）のプロットを示す。このプロットは、同じにもかかわらず、ホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔがクリア７００Ｔに比べよりテーバー耐久性を備える。５０μｍの被覆厚において、ホワイト７００Ｔのテーバー耐性は、クリア７００Ｔの約１．５倍である。
【図２６】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲａのプロットを示す。被覆物を、示したようにＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱと結合剤としてクリアまたはホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔの組み合わせ、１１％（ｗ／ｗ）のＴＳ７２０第２の粒子ならびに７％のＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ第１の粒子を使用して調製した。
【図２７】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲａのプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱと結合剤としてクリアまたはホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔの組み合わせ、１１％ｗ／ｗのＴＳ７２０第２の粒子を使用して調製した。被覆組成物は第１の粒子を含有しなかった。
【図２８】スチールプレートの一工程の超疎水性被覆物の厚さの関数としての表面粗さＲａのプロットを示す。被覆物をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱと結合剤としてクリアまたはホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔの組み合わせ、１１％（ｗ／ｗ）のＴＳ７２０第２の粒子ならびに７％ｗ／ｗのＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ第１の粒子を使用して調製した。
【図２９】被覆厚に対してプロットされた摩耗耐性（超疎水性が消失するテーバー回転として測定）を比較するプロットを示す。被覆物を、７％のＳ６０第１の粒子を含むか含まないかのいずれかでクリアＰＯＬＡＮＥ７００Ｔおよび１１％のＭ５Ｔ第２の粒子で調製した。テーバー測定は、２５０ｇ負荷およびＣＳ１０ホイールを用いて行われた。
【図３０】被覆厚に対してプロットされた摩耗耐性（超疎水性が消失するテーバー回転として測定）を比較するプロットを示す。被覆物を、７％のＳ６０第１の粒子を含むか含まないかのいずれかでクリアＰＯＬＡＮＥ７００Ｔおよび１１％のＭ５Ｔ第２の粒子で調製した。テーバー測定は、５００ｇ負荷およびＣＳ１０ホイールを用いて行われた。
【図３１】被覆厚に対してプロットされた摩耗耐性（超疎水性が消失するテーバー回転として測定）を比較するプロットを示す。被覆物を、７％のＳ６０第１の粒子を含むか含まないかのいずれかでクリアＰＯＬＡＮＥ７００Ｔおよび１１％のＭ５Ｔ第２の粒子で調製した。テーバー測定は、１０００ｇ負荷およびＣＳ１０ホイールを用いて行われた。
【図３２】被覆厚に対してプロットされた摩耗耐性（超疎水性が消失するテーバー回転として測定）を比較するプロットを示す。被覆物を、７％のＳ６０第１の粒子を含むか含まないかのいずれかおよび３５０ミクロンまでの被覆厚でクリアＰＯＬＡＮＥ７００Ｔ、１１％のＭ５Ｔ第２の粒子で調製した。テーバー測定は、１０００ｇ負荷およびＣＳ１０ホイールを用いて行われた。
【図３３】Ｒａ（算術平均粗さ）およびＲｚ（１０点平均粗さ）の算出について示す。Ｒａ分析において、標準長さの区分を粗さチャートの平均線から抽出する。平均線は、平均線がｘ軸の方向に伸び、幅がｙ軸にあるデカルト座標系による。図にある式を用いて得られた値を他に記載がない限りμｍで表す。１０点平均粗さ（Ｒｚ）において、標準長さの区分を粗さチャートの平均線から抽出する。抽出した線の山値と谷値の間の距離をＹ方向で測定する。次いで、平均山値を５つの最も高い山値（Ｙｐ）から、平均谷値を５つの最も低い谷値（Ｙｖ）から得る。これら２つの値の合計を他に記載がない限りμｍで表す。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
低ＶＯＣ被覆物
本開示に記載の疎水性および／または疎油性被覆物を形成する組成物は、結合剤として水性ポリウレタン（または水性ポリウレタンの組み合わせ）と１種以上の第２の粒子の組み合わせを使用する一工程組成物を含む。本開示に記載の組成物は、任意に１種以上の第１粒子に加え第３の粒子を含み得る。
【０００６】
本明細書に記載の低ＶＯＣ被覆組成物は、その表面が摩耗されるときに疎水性および／または疎油性を失うことがない被覆物を提供する。摩耗したときに被覆物が疎水性および／または疎油性を失うことがない場合、被覆物は、摩耗耐性および耐久性が増大した、下地として使用される厚さを可能にする。
【０００７】
１  結合剤
疎水性および／または疎油性被覆物を調製するために使用される被覆組成物から放出されるＶＯＣ、特に適用ＶＯＣの量を少なくするために、水性（水溶性とも表す）結合剤を、水性ポリウレタン（例えば水性ポリウレタン分散液（ＰＵＤ）、乳液および／または懸濁液）を含むＳＨおよび／またはＯＰ被覆物を生じる被覆組成物を調製するために使用し得る。
【０００８】
低揮発性有機化合物成分に加え、水性ポリウレタンは、実質的な表面摩耗の後でも実質的に疎水性および／または疎油性を残存させる疎水性および／または疎油性被覆物の形成を可能にする。さらに、水性ポリウレタンは、乾燥および硬化させた被覆物の機械的可撓性、サイズ／寸法安定性を提供し、熱および／または光曝露による脆化に耐えることができる。熱硬化被覆物の必要性を回避する、水性ポリウレタン（例えばＰＵＤ）のＵＶ硬化型も利用可能であり、これは、必要とする、またはその硬化が熱により高められるものに対して光硬化性被覆用途に関連した熱消費を減少させるため経済的および環境上望ましい。
【０００９】
１．１  結合剤としての水性ポリウレタン
多種多様な水性ポリウレタン（溶剤および／または希釈剤として非実質量超の水を含むポリウレタン被覆組成物）を使用し、本明細書に記載の疎水性および／または疎油性被覆物を調製し得る。ポリウレタンは、ウレタン（カルバメート）結合により結合した有機単位の鎖からなるポリマーである。典型的に、ポリウレタンポリマーは、少なくとも一方が少なくとも２つのイソシアネート官能基を含有するモノマーと、少なくとももう一方が少なくとも２つのヒドロキシル（アルコール）基を含有するモノマーの重合を介して形成される。重合反応を促進するために触媒を使用し得る。界面活性剤および望ましい硬化時間に望ましい性質の被覆物を生成するカルバメート形成反応（複数可）をもたらす他の添加剤を含むが、それらに限定されない、望ましい性質を付与する他の成分がポリウレタン被覆組成物中に存在し得る。
【００１０】
いくつかの実施形態において、耐久性のある被覆物に使用されるポリウレタンを、ポリイソシアネートと−ＯＨ（ヒドロキシル）およびＮＨ（アミン）末端モノマーの混合物から形成することができる。このような系において、ポリイソシアネートは、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）のトリマーまたはホモポリマーであってよい。
【化１】
2014512417.tif 000002
【００１１】
このような系と相溶性のある溶剤の中には、水、ｎ−ブチルアセテート、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、シクロヘキサノン、イソプロピルアセテート、Ｎ−メチルピロリドン、およびメチルイソブチルケトンならびにその混合物を含むが、これらの溶剤全てがＶＯＣ非適用ではない。
【００１２】
種々の水性（水溶性）ポリウレタン組成物を、使用され得る疎水性、ＳＨおよび／または疎油性表面の調製に使用し得る。ＳＨおよびＯＰ表面の調製に使用され得る商業用水性ポリウレタンのうち、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテル、および／またはポリアクリルウレタンおよびそれらの脂肪族対応物（脂肪族ポリエステルウレタン樹脂、脂肪族ポリカーボネートウレタン樹脂および／または脂肪族アクリルウレタンを含むものがある。ポリアクリルウレタン、ポリエステルウレタン、およびポリカーボネートウレタンの一部の例の構造を以下に示す。
【化２】
2014512417.tif 000003
ポリアクリルウレタン（式中、ｘ＞１、３０＞ｙ＞２、およびｚ＞１）
【化３】
2014512417.tif 000004
ポリエステルウレタン（式中、ｖ＞１、ｗ＞１、ｘ＞ｌ、２＞ｙ＞３０、およびｚ＞１）
【化４】
2014512417.tif 000005
ポリカーボネートウレタン（式中、ｘ＞１および）
【００１３】
いくつかの実施形態において、水性ポリウレタンを、ポリウレタン乳液／分散液のＰＯＬＡＮＥ（登録商標）（例えば、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ、Ｓｈｅｒｗｉｎ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ、Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、ＯＨ）、ＫＥＭ  ＡＱＵＡ（登録商標）（Ｓｈｅｒｗｉｎ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ）、またはＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）（例えば、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ１１０、１２２、１２４、Ａ１４５、および１４０ＡＱ）ファミリーのうちの１つ以上のメンバーから選択する。本明細書に記載の疎水性および／または疎油性被覆物を調製する、結合剤として使用されるポリウレタン乳液またはＰＵＤを、水または水混和性の共溶剤（例えば、イソプロパノールおよび／またはアセトン）、特に、ＶＯＣ非適用および水混和性である共溶剤（例えば、アセトン）を含む水含有媒体中で調製することができる。
【００１４】
水性ポリウレタン結合剤は、多種多様な表面に相溶性であり、良好な付着性を示す。水性ポリウレタン結合剤を使用して、超疎水性被覆物を、ほとんどの表面とは言わないが、限定されない種々の木材、金属、ガラス、セラミック、石、ゴム、布、およびプラスチックの多くの表面に形成することができる。
【００１５】
いくつかの実施形態において、疎水性および／または疎油性被覆物を調製するための被覆組成物は、水性ポリウレタン乳液またはＰＵＤ、例えば、ポリアクリルウレタンまたはポリウレタンアクリルエナメルを含む結合剤を含有する。一実施形態において、結合剤として使用するＰＵＤは、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）組成物（Ｓｈｅｒｗｉｎ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ）、例えば、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔである。他の実施形態において、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）結合剤を含むＳＨおよびＯＰ被覆物調製のための組成物をプラスチックおよび非常に可撓性のある基材を被覆するために使用する。このような実施形態において、可撓性のある材料、例えばポリカーボネート、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ポリスチレン、ＰＶＣ、およびポリウレタン反応射出成形（ＲＩＭ）生成物を、一（１）成分（１Ｋ）水溶性被覆物を使用して典型的に被覆することができる。
【００１６】
別の実施形態において、疎水性および／または疎油性被覆物を調製するための被覆組成物は、水含有媒体に水性ポリエステル−ウレタンまたは脂肪族ポリエステルウレタン分散液もしくは乳液を含む結合剤を含有する。別の実施形態において、疎水性および／または疎油性被覆物を調製するための被覆組成物は、水含有媒体に水性ポリカーボネートウレタンまたは脂肪族ポリカーボネートウレタン分散液もしくは乳液を含む結合剤を含有する。一実施形態において、結合剤系として使用されるポリウレタン乳液またはＰＵＤは、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）（Ｂａｙｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）、例えば、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１１０、１２２、１２４、Ａ１４５、１４０ＡＱである。いくつかの実施形態において、ポリウレタン結合剤は、ＵＶ硬化性、例えばＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）ＵＶ２２８２、ＵＶ２３１７、ＵＶ  ＶＰ  ＬＳ２２８０、ＵＶ  ＶＰ  ＬＳ２３１７、ＵＶ  ＸＰ  ２６２９、ＵＶ  ＸＰ  ２６８７、ＵＶ  ＸＰ  ２６８９、またはＵＶ  ＸＰ  ２６９０である。水性ポリウレタンは、組成物に塗布準備済みの単一成分または２もしくは３相（成分）系となり得る。
【００１７】
多くのＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）組成物のデータおよび一部の水性ポリウレタン組成物、例えばＰＯＬＡＮＥ（登録商標）（例えば、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ）のデータを製造者から得ることができる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、水性ポリウレタン結合剤は、単独または組み合わせて使用し得る、ポリカーボネートおよび／またはポリエステル修飾水溶性ＰＵＤまたはアクリル修飾水溶性ＰＵＤを含む。いくつかの実施形態において、水性ポリウレタン結合剤は、単独または組み合わせて使用し得る、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）またはＰＯＬＡＮＥ（登録商標）（例えば、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００ＴおよびＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４）を含む。
【００１９】
いくつかの実施形態において、被覆組成物は、アクリル修飾された水溶性ＰＵＤに加え、水溶性ポリカーボネートおよび／またはポリエステル修飾された水溶性ＰＵＤを含む。このような実施形態において、水溶性ポリカーボネートおよび／またはポリエステル修飾された水溶性ＰＵＤとアクリル修飾された水溶性ＰＵＤの比は、市販のＰＵＤの重量／重量基準で約３０：７０、３５：６５、４０：６０、４５：５５、５０：５０、５５：４５、６０：４０、６５：３５、または７０：３０であってよい。このような一実施形態において、ポリカーボネートおよび／またはポリエステル修飾された水溶性ＰＵＤは、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１１０、１２２、１２４、Ａ１４５、１４０ＡＱから選択されるＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）であり、アクリル修飾された水溶性ＰＵＤは、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００ＴなどのＰＯＬＡＮＥ（登録商標）である。
【００２０】
一実施形態において、表面に超疎水性および／または疎油性被覆物を塗布するための被覆組成物は、ポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、および／またはポリカーボネートウレタンのうちの１つ以上を含むポリウレタン分散液または懸濁液、１つ以上のシロキサンおよび／または１つ以上のアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキル、またはパーフルオロアルキル含有部分を含む約５重量％〜約３０重量％の第２の粒子、および任意に含む約２６重量％までの第３の粒子を含み、このとき、上記の被覆組成物は、揮発性適用有機化合物の０．３ポンド／ガロン未満を含み、上記の組成物を表面に塗布することにより得られる超疎水性被覆物が、被覆厚範囲２５〜３００ミクロン、１０００ｇ負荷時の１５０〜１４００回のテーバー摩耗回転後、および／またはＣＳ１０ホイールを使用した、２５０ｇ負荷時の１００〜２５００回のテーバー摩耗回転後に、平面を３度傾斜させたときに上記の摩耗回転させた被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する。いくつかの実施形態において、ポリウレタン分散液または懸濁液は、ポリカーボネート、ポリウレタン、およびポリアクリルウレタンを含む。ポリカーボネートウレタンおよびポリアクリルウレタンは、９０：１０、８０：２０、７０：３０、６０：４０、および５０：５０（ポリカーボネートウレタン：ポリアクリルウレタン）を含むが、それらに限定されない任意の比で存在し得る。
【００２１】
いくつかの実施形態において、上記の水溶性ポリウレタン被覆組成物（例えば、水性ポリウレタン分散液または懸濁液）は、乾燥および硬化させたときに（ａ）１００％伸長時に１３００ｐｓｉ以上の弾性率および／または（ｂ）１５０％以上の破断伸び率を有する被覆物を生じる、少なくとも１つのポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、および／またはポリカーボネートウレタン組成物を含む。他の実施形態において、このような被覆組成物は、ポリエステルウレタンおよびポリアクリルウレタン、ポリエステルウレタンおよびポリカーボネートウレタン、ポリエステルウレタンおよびポリカーボネートウレタン、またはポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、ならびにポリカーボネートウレタンを含む。
【００２２】
超疎水性および／または疎油性被覆組成物を塗布し、広範囲の厚さの被覆物を形成し得る。いくつかの実施形態において、被覆物は、約１０μｍ〜約２２５μｍまたは約３０μｍ〜３５０μｍから選択される範囲の厚さを有する。この広範囲内のうち、実施形態は、約１０μｍ〜約２５μｍ、約２５μｍ〜約５０μｍ、約５０μｍ〜約７５μｍ、約７５μｍ〜約１００μｍ、約１００μｍ〜約１２５μｍ、約１２５μｍ〜約１５０μｍ、約１５０μｍ〜約１７５μｍ、約１７５μｍ〜約２００μｍ、約２００μｍ〜約２２５μｍ、約１５μｍ〜約２００μｍ、約２０μｍ〜約１５０μｍ、約３０μｍ〜約１７５μｍ、約５０μｍ〜約２００μｍ、約２０μｍ〜約１００μｍ、約１００μｍ〜約２２０μｍ、約２２０μｍ〜約３５０μｍ、約１５μｍ〜約１５０μｍ、および約１６０μｍ〜約３５０μｍの範囲にある厚さの被覆物を使用する。
【００２３】
２  第１の粒子
本明細書に開示される被覆物の実施形態は、被覆物の機械的特定、例えば、疎水性および／または疎油被覆物の耐久性を改善する、結合剤組成物に添加される粒子を含み得る。増量剤または充填剤としても知られる、多種多様なこのような粒子を結合剤に添加することができる。これらの粒子を、本明細書に記載の被覆物が１つ以上のさらなる種類の粒子を有し得るため「第１の粒子」として表す。本明細書に記載の疎水性、ＳＨおよび／またはＯＰの被覆物に使用し得るこのような第１の粒子は、木材（例えば、木粉）、ガラス、金属（例えば、鉄、チタン、ニッケル、亜鉛、スズ）、金属合金、金属酸化物、メタロイド酸化物（例えば、シリカ）、プラスチック（例えば、熱可塑性プラスチック）、カーバイド、窒化物、ホウ化物、スピネル、ダイアモンド、および繊維（例えば、ガラス繊維）を含む粒子を含むが、それらに限定されない。
【００２４】
多くの変数が第１の粒子の選択に考えられ得る。これらの変数は、得られる被覆物において第１の粒子が有する効果、粒子の大きさ、粒子の硬度、粒子の結合剤との相溶性、被覆物を使用する環境に対する第１の粒子の耐性、および温度および溶剤条件に対する耐性を含む第１の粒子が被覆および／または硬化プロセスにおいて耐える必要がある環境を含むが、それらに限定されない。さらに、被覆物を硬化するために光を使用する場合、粒子は、必要とされる露光条件に耐性を有する必要がある（例えば、耐ＵＶ光）。
【００２５】
本明細書に記載の実施形態において、第１の粒子は、約１ミクロン（μｍ）〜約２５０μｍから選択される範囲の平均粒径を有する。このような広範囲内のうち、実施形態は、約１μｍ〜約５μｍ、約５μｍ〜約１０μｍ、約１０μｍ〜約１５μｍ、約１５μｍ〜約２０μｍ、約２０μｍ〜約２５μｍ、約１μｍ〜約２５μｍ、約５μｍ〜約２５μｍ、約２５μｍ〜約５０μｍ、約５０μｍ〜約７５μｍ、約７５μｍ〜約１００μｍ、約１００μｍ〜約１２５μｍ、約１２５μｍ〜約１５０μｍ、約１５０μｍ〜約１７５μｍ、約１７５μｍ〜約２００μｍ、約２００μｍ〜約２２５μｍ、および約２２５μｍ〜約２５０μｍの平均粒径を有する第１の粒子の範囲を含む。さらに、より広範囲内のうち、約１０μｍ〜約１００μｍ、約１０μｍ〜約２００μｍ、約２０μｍ〜約２００μｍ、約３０μｍ〜約５０μｍ、約３０μｍ〜約１００μｍ、約３０μｍ〜約２００μｍ、約３０μｍ〜約２２５μｍ、約５０μｍ〜約１００μｍ、約５０μｍ〜約２００μｍ、約７５μｍ〜約１５０μｍ、約７５μｍ〜約２００μｍ、約１００μｍ〜約２２５μｍ、約１００μｍ〜約２５０μｍ、約１２５μｍ〜約２２５μｍ、約１２５μｍ〜約２５０μｍ、約１５０μｍ〜約２００μｍ、約１５０μｍ〜約２５０μｍ、約１７５μｍ〜約２５０μｍ、および約２００μｍ〜約２５０μｍの範囲の粒子を使用する実施形態が含まれる。
【００２６】
第１の粒子を、結合剤組成物および第１の粒子の性質に応じて様々な割合で結合剤に組み込むことができる。いくつかの実施形態において、第１の粒子は、約１重量％〜約６０重量％以上から選択される含量範囲を有し得る。この広範囲内のうち、第１の粒子が約２重量％〜約５重量％、約５重量％〜約１０重量％、約１０重量％〜約１５重量％、約１５重量％〜約２０重量％、約２０重量％〜約２５重量％、約２５重量％〜約３０重量％、約３０重量％〜約３５重量％、約３５重量％〜約４０重量％、約４０重量％〜約４５重量％、約４５重量％〜約５０重量％、約５０重量％〜約５５重量％、約５５重量％〜約６０重量％、および６０重量％超の範囲に存在する実施形態が含まれる。さらに、この広範囲内のうち、第１の粒子が重量基準で約４％〜約３０％、約５重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約３５重量％、約１０重量％〜約２５重量％、約１０重量％〜約３０重量％、約１０重量％〜約４０重量％、約１０重量％〜約４５重量％、約１５重量％〜約２５重量％、約１５重量％〜約３５重量％、約１５重量％〜約４５重量％、約２０重量％〜約３０重量％、約２０重量％〜約３５重量％、約２０重量％〜約４０重量％、約２０重量％〜約４５重量％、約２０重量％〜約５５重量％、約２５重量％〜約４０重量％、約２５重量％〜約４５重量％、約２５重量％〜約５５重量％、約３０重量％〜約４０重量％、約３０重量％〜約４５重量％、約３０重量％〜約５５重量％、約３０重量％〜約６０重量％、約３５重量％〜約４５重量％、約３５重量％〜約５０重量％、約３５重量％〜約６０重量％、または約４０重量％〜約６０重量％の範囲に存在する実施形態が含まれる。
【００２７】
第１の粒子がガラススフィアを含む、またはガラススフィアからなるいくつかの実施形態において、第１の粒子は、上記の範囲のいずれか、または重量基準で約１％〜約４０％、約３％〜約４５％、約１０％〜約４５％、または約２％〜約１５％の範囲で存在し得る。
【００２８】
第１の粒子がポリエチレンまたは修飾ポリエチレンである他の実施形態において、粒子は、上記の範囲のいずれから選択される含量範囲、または重量基準で約３％〜約２０％、約５〜約２０％、約３％〜約１５％、約１２〜約２０％、または約３％〜約１０％の範囲で存在し得る。
【００２９】
第１の粒子の組み込みにより、第１の粒子の存在による質感のある表面を生じることができる。このような実施形態において、第１粒子の存在により、形成される被覆物の水平面が上昇した表面の質感を生じる。第１の粒子の存在による上昇の高さは、１ミクロン未満（第１の粒子がちょうど結合剤表面の線の下にある）から第１の粒子が結合剤被覆物の水平面よりほぼ完全に上にある点（しかしなお結合剤で被覆され得る）までであってよい。それゆえ、第１の粒子の存在により、第１の粒子がおよそ２５０μｍまでの範囲の最大高さを有するこのような結合剤の上昇を生じる質感のある表面を生じる。それに応じて、このような上昇は、約１μｍ〜約５μｍ、約１μｍ〜約１０μｍ、約１μｍ〜約１５μｍ、約１μｍ〜約２０μｍ、約１μｍ〜約２５μｍ、約１μｍ〜約５０μｍ、約１μｍ〜約７５μｍ、約１μｍ〜約１００μｍ、約１μｍ〜約１２５μｍ、約１μｍ〜約１５０μｍ、約１μｍ〜約１７５μｍ、約１μｍ〜約２００μｍ、約１μｍ〜約２２５μｍ、約１μｍ〜約２５０μｍ、約１０μｍ〜約８０μｍ、約１５〜約８０μｍ、約２０〜約１００μｍ、および約３０〜約７０μｍの範囲で存在してよい。
【００３０】
被覆物の表面の質感も、表面の質感の測定単位として算術平均粗さ（Ｒａ）または１０点平均粗さ（Ｒｚ）を使用して評価され得る。いくつかの実施形態において、本明細書に記載の被覆物は、約０．２μｍ〜約２０μｍ、約０．３μｍ〜約１８μｍ、約０．２μｍ〜約８μｍ、約８μｍ〜約２０μｍ、または約０．５μｍ〜約１５μｍから選択される範囲の算術平均粗さ（Ｒａ）を有する。他の実施形態において、本明細書に記載の被覆物は、約１μｍ〜約９０μｍ、約２μｍ〜約８０μｍ、約３μｍ〜約７０μｍ、約１μｍ〜約４０μｍ、約４０μｍ〜約８０μｍ、約１０μｍ〜約６５μｍ、または約２０μｍ〜約６０μｍから選択される範囲の１０点平均粗さ（Ｒｚ）を有する。
【００３１】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載の組成物は、乾燥および硬化させたときに、ゼロより大きく、約３０ミクロン未満、２０ミクロン、１６ミクロン、または１０ミクロンの算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を生成する。他の実施形態において、乾燥および硬化させた被覆物の表面粗さは、約１〜約２０ミクロン、約２〜約１５ミクロン、約１０〜約２０ミクロン、または約１０〜約３０ミクロンである。
【００３２】
第１の粒子は、任意に疎水性および／または疎油性にさせる部分を含み得る。このような部分の導入が望ましい場合、粒子を、疎水性および／または疎油性にさせる部分を共有結合させる試薬と反応させことができる。いくつかの実施形態において、試薬は、シラン化剤、例えば、アルキル、ハロアルキル、フルオロアルキル、またはパーフルオロアルキル部分（官能基）を導入するものであってよい。いくつかの実施形態において、シラン化剤は、式（Ｉ）（すなわち、Ｒ４−ｎＳｉ−Ｘｎ）の化合物であり、式（Ｉ）の化合物の種々の実施形態が第２の粒子の処理に関して以下に記載される。粒子の官能化を得ることが必要な場合、多くの種類の第１の粒子の表面を活性化し、酸、塩基、プラズマなどへの曝露を含む種々の処理によりシラン化剤と反応させる。
【００３３】
本明細書に記載の実施形態において、第１の粒子は、粒子に疎水性および／または疎油性の性質（例えば、粒子を形成する組成物に固有の性質以上の性質）のうちの１つ以上を付与する官能基を添加することによって修飾されない。このような一実施形態において、第１の粒子は、供給結合したアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキル、またはパーフルオロアルキル官能基（部分）を含有しない。別のこのような実施形態において、第１の粒子は、シラン化剤（例えば、式（Ｉ）の化合物）で処理されない。
【００３４】
２．１  第１の粒子の供給源の例
第１の粒子を上記の多様な材料から調製することができる。代替として、第１の粒子を種々の供給業者から購入することができる。本明細書に記載の疎水性および／または疎油（ＨＰ／ＯＰ）被覆物の形成に使用され得る市販の第１の粒子の一部として、添付の表１のものがある。
表１  第１の粒子
【表１】
2014512417.tif 000006
【表２】
2014512417.tif 000007
【表３】
2014512417.tif 000008
【００３５】
３  第２の粒子
本明細書に開示された被覆物は、疎水性部分を担持する第２の粒子（例えば、ナノ粒子）を使用する。種々の第２の粒子を使用して、本明細書に記載のＳＨおよび／またはＯＰ被覆物を調製することができる。適切な第２の粒子は、約１ナノメートル（ｎｍ）〜約２５μｍの粒径を有し、第２の粒子および第２の粒子が組み込まれる被覆物に疎水性をもたらし、フルオロアルキル基を含むよう選択される場合は疎水性および疎油性をもたらす１つ以上の化学部分（基または成分）に共有結合することができる。
【００３６】
いくつかの実施形態において、第２の粒子は、約１ｎｍ以下約２５μｍ以上から選択される範囲の平均粒径を有し得る。この広範囲の内、第２の粒子が約１ｎｍ〜約１０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約２５ｎｍ、約２５ｎｍ〜約５０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約５００ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約７５０ｎｍ〜約１μｍ、約１μｍ〜約５μｍ、約５μｍ〜約１０μｍ、約１０μｍ〜約１５μｍ、約１５μｍ〜約２０μｍ、約２０μｍ〜約２５μｍ、１ｎｍ〜約１００ｎｍ、約２ｎｍ〜約２００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４０ｎｍ〜約８００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約１μｍ、約２００ｎｍ〜約１．５μｍ、約５００ｎｍ〜約２μｍ、約５００ｎｍ〜約２．５μｍ、約１．０μｍ〜約１０μｍ、約２．０μｍ〜約２０μｍ、約２．５μｍ〜約２５μｍ、約５００ｎｍ〜約２５μｍ、約４００ｎｍ〜約２０μｍ、および約１００ｎｍ〜約１５μｍ、約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、約１ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約５ｎｍ〜約１００ｎｍ、約５ｎｍ〜約２００ｎｍ、約５ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約３００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約４００ｎｍから選択される範囲の平均粒径を有する実施形態が含まれる。
【００３７】
上記の実施形態において、第２の粒子の短径は、約２０ｎｍ、約２５ｎｍ、約３０ｎｍ、約３５ｎｍ、約４０ｎｍ、約４５ｎｍ、約５０ｎｍ、または約６０ｎｍより大きい粒子に限定されることができ、第２の粒子の長径は、約２０μｍ、約１０μｍ、約５μｍ、約１μｍ、約０．８μｍ、約０．６μｍ、約０．５μｍ、約０．４μｍ、約０．３μｍ、または約０．２μｍ未満の粒子に限定されることができる。第２の粒子の長径および短径の制限を単独または粒子組成物の上記の粒径の制限、つまり被覆物中の組成物の割合などと組み合わせて使用することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、被覆物は、被覆物が２５μｍ以下の粒径の粒子（例えば、第１または第２の粒子）のみ含有しない条件または被覆物が２５μｍ以下の非実質量超の第２の粒子を含有しない条件（２５μｍより大きい粒子の分離プロセスが、最終的に意図しない、非実質量の２５μｍ以下の粒子をもたらし得ることが認識される）のいずれかにある上記の範囲のいずれかの第１の粒子を含有し得る。
【００３９】
他の実施形態において、第１の粒子は、３０μｍより大きく、２５０μｍ未満の平均粒径を有し、これらの粒子を含む被覆物は、３０μｍ以下の粒径の実質量の粒子（例えば、第１および第２の粒子）を含有しない。さらに他の実施形態において、被覆物は、４０μｍ以下の粒径の粒子（例えば、第１および第２の粒子）のみ、または実質量の４０μｍ以下の粒径の粒子を含有しない。また、さらに他の実施形態において、被覆物は、５０μｍ以下の粒径の粒子（例えば、第１および第２の粒子）のみ、または実質量の５０μｍ以下の粒径の粒子を含有しない。
【００４０】
他の一実施形態において、例えば、第２の粒子をフューミングにより調製する場合（例えば、フュームドシリカまたはフュームド酸化亜鉛）、第２の粒子は、約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約５ｎｍ〜約１００ｎｍ、約５ｎｍ〜約２００ｎｍ、約５ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約３００ｎｍ、または約２０ｎｍ〜約４００ｎｍから選択される範囲の平均粒径を有し得る。
【００４１】
多種多様な組成物を有する第２の粒子を、本明細書に記載され、かつ使用する耐久性ＳＨおよび／またはＯＰ被覆物に使用することができる。いくつかの実施形態において、第２の粒子は、金属酸化物（例えば、アルミナなどの酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化ジルコニウム、酸化鉄、もしくは二酸化チタン）、またはガラスなどのメタロイドの酸化物（例えば、Ｂ、Ｓｉ、Ｓｂ、Ｔｅ、およびＧｅの酸化物）、ケイ酸（例えば、フュームドシリカ）、アルミノケイ酸を含む粒子、またはその組み合わせを含む粒子である。粒子を、被覆物を塗布するために使用される組成物に組み込む前、または被覆物に組み込まれた後のいずれかで粒子に疎水性および／または疎油性を付与する１つ以上の部分（例えば、基または成分）を導入するよう処理する。いくつかの実施形態において、第２の粒子を、粒子に疎水性および／または疎油性の性質を導入するためにシラン化剤、シラン、シロキサン、またはシラザンで処理する（粒子により既に保持されている任意のこのような性質に加える）。
【００４２】
いくつかの実施形態において、第２の粒子は、１つ以上のシラン化剤、例えば、式Ｉの化合物で処理されるシリカ（ケイ酸）、アルミナ（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン、または酸化亜鉛である。
【００４３】
いくつかの実施形態において、第２の粒子は、シロキサンで処理される、シリカ（ケイ酸）、アルミナ（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン、または酸化亜鉛である。
【００４４】
いくつかの実施形態において、第２の粒子は、シラン化剤、シロキサン、またはシラザンで処理される、シリカ（ケイ酸）、ガラス、アルミナ（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン、または酸化亜鉛である。いくつかの実施形態において、第２の粒子はフューミングにより調製され得る（例えば、フュームドシリカまたはフュームド酸化亜鉛）。
【００４５】
３．１  第２の粒子の供給源の一部
フュームドシリカなどの第２の粒子を、Ｃａｂｏｔ  Ｃｏｒｐ．、Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭＡ（例えば、ナノゲルＴＬＤ２０１、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ−７２０（ポリジメチル−シロキサンで前処理されたシリカ）、およびＭ５（未処理のシリカ））およびＥｖｏｎｉｋ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ、Ｅｓｓｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ（例えば、未処理のＨＫ４００などのＡＣＥＭＡＴＴ（登録商標）シリカ、ＡＥＲＯＸＩＤＥ（登録商標）シリカ、ＡＥＲＯＸＩＤＥ（登録商標）ＴｉＯ２酸化チタンおよびＡＥＲＯＸＩＤＥ（登録商標）Ａｌｕアルミナ）を含むが、それらに限定されない種々の供給業者から購入することができる。
【００４６】
一部の市販の第２の粒子を表１と、表２にシラン化剤またはポリジメンチルシロキサンによる表面処理について記載する。
表２
【表４】
2014512417.tif 000009
【化５】
2014512417.tif 000010
【化６】
2014512417.tif 000011
【００４７】
購入時に、粒子は未処理であってよく（例えば、Ｍ５シリカ）、ＨＰ／ＯＰの性質を保持していなくてよい。このような未処理の粒子を、例えば、上述のシラン化剤での処理によりＨＰ／ＯＰの性質を与える、１つ以上の基または部分を粒子に共有付着されるよう処理することができる。
【００４８】
４  第３の粒子
いくつかの実施形態において、第２の粒子と異なる第３の粒子を使用する本明細書に開示の被覆物は、疎水性部分を担持しない。典型的には、約１ｎｍ〜５μｍの粒径を有する種々の第３の粒子を、本明細書に記載の超疎水性および／または疎油性被覆物に使用することができる。
【００４９】
いくつかの実施形態において、第３の粒子は、約１ｎｍ〜約５μｍ以上から選択される範囲の平均粒径を有し得る。この広範囲のうち、第３の粒子が約１ｎｍ〜約１０ｎｍ、約１０ｎｍ〜約２５ｎｍ、約２５ｎｍ〜約５０ｎｍ、約５０ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約２５０ｎｍ、約２５０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約５００ｎｍ〜約７５０ｎｍ、約７５０ｎｍ〜約１μｍ、約０．５μｍ〜約４μｍ、約２μｍ〜約４μｍ、１ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１ｎｍ〜約４００ｎｍ、約２ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約２ｎｍ〜約２００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍ、約４０ｎｍ〜約８００ｎｍ、約１００ｎｍ〜約１μｍ、約２００ｎｍ〜約１μｍ、約２００ｎｍ〜約９００ｎｍ、約３００ｎｍ〜約８００ｎｍ、または約４００ｎｍ〜約７００ｎｍμｍ、約５００ｎｍ〜約１μｍ、あるいは約５００ｎｍ〜約１μｍから選択される範囲の平均粒径を有する実施形態が含まれる。
【００５０】
上記の実施形態において、第３の粒子の短径は、約２０ｎｍ、約２５ｎｍ、約３０ｎｍ、約３５ｎｍ、約４０ｎｍ、約４５ｎｍ、約５０ｎｍ、または約６０ｎｍより大きい粒子に制限され得、第３の粒子の長径は、約５μｍ、約４μｍ、約３μｍ、約１μｍ、約０．８μｍ、約０．６μｍ、約０．５μｍ、約０．４μｍ、約０．３μｍ、または約０．２μｍ未満の粒子に制限され得る。長径および短径のいずれか、または両方に制限を有する第３の粒子は、単独または被覆組成物中の上記の第１の、または第２の粒子のいずれかと組み合わせて使用できる。
【００５１】
多種多様な組成物を有する第３の粒子を、本明細書に記載され、かつ使用される耐久性被覆物に使用することができる。いくつかの実施形態において、第３の粒子は、メタロイドの酸化物または二酸化チタン、酸化鉄（例えば、２Ｆｅ２Ｏ３・Ｈ２ＯまたはＦｅ２Ｏ３）、酸化クロム（複数可）を含むが、それらに限定されない金属酸化物を含む粒子である。他の実施形態において、第３の粒子は、カーボンブラック、クロム酸亜鉛（例えば、３ＺｎＣｒＯ４・Ｚｎ（ＯＨ）２）、アズライト（Ｎａ７Ａ１６Ｓｉ４Ｏ２４Ｓ２）、硫化カドミウム（複数可）、リトポン（ＢａＳＯ４と混合したＺｎＳ）、ＣａＣＯ３、カオリン（水和ケイ酸アルミニウム）、タルク（水和ケイ酸マグネシウム）、リン酸亜鉛、クロム酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、またはＢａＳＯ４を含むが、それらに限定されない金属酸化物以外の材料を含むことができる（例えば、Ｓｔｅｖｅ  Ｌｉｐｓｈａｍとやりとりの後Ｈｅａｔｈｅｒ  Ｗａｎｓｂｒｏｕｇｈにより改訂および編集されたＭｉｃｈａｅｌ  Ｄ．Ｔ．ＣｌａｒｋのＰａｉｎｔｓ  ａｎｄ  Ｐｉｇｍｅｎｔｓを参照のこと、ｔｈｅ  Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ  ａｔ  ｎｚｉｃ．ｏｒｇ．ｎｚ／ＣｈｅｍＰｒｏｃｅｓｓｅｓ／ｐｏｌｙｍｅｒｓ／１０Ｄ．ｐｄｆ．より利用可能）。
【００５２】
第３の粒子は、粒子状顔料、例えば、カーボンブラック、二酸化チタン、酸化鉄、クロム酸亜鉛、アズライト、酸化クロム、硫化カドミウム、リトポン、タルク（水和ケイ酸マグネシウム）、ＢａＳＯ４、ケイ酸銅カルシウム、およびＣｕ２ＣＯ３（ＯＨ）２であってよい。顔料は、着色するだけでなく、気候、熱、光、または腐食に対する被覆耐性を高めることができる。第３の粒子は、増量剤として知られる、染色力または不透明度のない鉱物化合物であってもよい。増量剤を、平坦なもしくは半光沢仕上げをもたらし、または顔料の沈着を防ぐための「艶消し剤」として被覆塗布特性を改善するために使用することができる。一般的な増量剤の中には、ＣａＣＯ３、タルク、バライト、カオリン、シリカ、およびマイカを含む。例えば、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｄ．Ｔ．ＣｌａｒｋのＰａｉｎｔｓ  ａｎｄ  Ｐｉｇｍｅｎｔｓを参照のこと。
【００５３】
一実施形態において、第３の粒子は二酸化チタンを含む。
【００５４】
第３の粒子は、被覆組成物および本明細書に記載の得られた被覆物中に存在または存在しなくてもよい。存在する場合、組成物の重量基準で約０．０１重量％〜約２５重量％、約０．０１重量％〜約５重量％、約０．１重量％〜約５重量％、約１重量％〜約５重量％、約０．０１重量％〜約１０重量％、約０．１重量％〜約１０重量％、約２重量％〜約１０重量％、約０．５重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約２０重量％、約１０重量％〜約２０重量％、約０．０１重量％〜約８重量％、約８重量％〜約１６重量％、約１６重量％〜約２４重量％、または約５重量％〜約１５重量％の量で存在し得る。
【００５５】
５．０  第１および／または第２の粒子の疎水性および疎油性部分
上述のように、第１および第２の粒子は、粒子および組み込まれる被覆物に疎水性および／または疎油性の性質を付与する１つ以上の独立して選択される部分を含み得る。上記もされているように、このような化学部分は市販の粒子と会合し、かつ／または粒子を処理する方法により添加され得る。
【００５６】
いくつかの実施形態において、第２の粒子は、１つ以上のアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキル、およびパーフルオロアルキル部分を担持する。このような部分は、直接共有結合し、または例えば、１つ以上の介在するケイ素もしくは酸素原子を介して第２の粒子に間接的に結合することができる。他の実施形態において、第２の粒子はシロキサンで処理される。
【００５７】
他の実施形態において、第２の粒子は、例えば、１つ以上の介在する原子を介して第２の粒子に直接または間接的に（例えば、共有結合される）、１つ以上のアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキルおよび式Ｒ３−ｎＳｉ−のパーフルオロアルキル部分（式中、ｎは１〜３である）を担持する。
【００５８】
５．１  シラン化剤およびその使用
種々のシラン化剤（例えば、式Ｒ４−ｎＳｉ−Ｘｎの化合物）を使用して、本明細書に記載の被覆物に導入する前に第１または第２の粒子に、例えば、Ｒ３−ｎＳｉ−基（式中、ｎは０〜２の整数である）の部分を導入することができる。シラン化剤を使用し、被覆物に導入後、被覆表面に、および粒子上／粒子中にこのような部分を導入することもできるが、但し、粒子は、シラン化剤がこれらの粒子に達し、かつ反応する被覆物の表面に、または十分近くに存在する。適切なシラン化剤は典型的に脱離基および末端官能基をともに有する。末端官能基は、シラン化剤と例えば、シリカの第２の粒子などの粒子（例えば、式（Ｉ）の化合物のＲ基）との反応により置き換えられない基である。脱離基は、第２の粒子との結合を形成する反応時にシラン化剤から置き換えられるこのような基である。
【００５９】
第１または第２の粒子とシラン化剤を反応させる前に、粒子を、シラン化剤との反応に利用可能な部位の数を増加させる物質で処理することができる（例えば、ＳｉＣｌ４、Ｓｉ（ＯＭｅ）４、Ｓｉ（ＯＥｔ）４、ＳｉＣｌ３ＣＨ３、ＳｉＣｌ３ＣＨ２ＳｉＣｌ３、ＳｉＣｌ３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３、Ｓｉ（ＯＭｅ）３ＣＨ２Ｓｉ（ＯＭｅ）３、Ｓｉ（ＯＭｅ）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＭｅ）３、Ｓｉ（ＯＥｔ）３ＣＨ２Ｓｉ（ＯＥｔ）３、またはＳｉ（ＯＥｔ）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＥｔ）３など）。このような物質での処理は、例えば、適切な溶剤（例えば、ヘキサン）に１％〜５％溶液の物質を用いて行われるが、より高濃度を使用することができる（例えば、約５％〜約１０％）。ＳｉＣｌ４またはＳｉ（ＯＭｅ）４などの物質を使用して、シラン化剤との反応に利用可能な部位の数を増加させる場合、まず、表面をＳｉＣｌ４で処理後、水と反応させ、塩素を式（Ｉ）のものなどのシラン化剤と効率的に反応するＯＨ基に置き換えることができる。シラン化剤との反応は、典型的に約１％〜約２％ｗ／ｖの範囲のシラン化剤を使用して行われるが、約２％〜約５％ｗ／ｖの範囲の濃度も使用することができる。使用する試薬に応じて、多くの場合、室温で行われる反応を典型的に１時間〜６時間行うが、２４時間ほどの長さの反応も場合により望ましい。当業者であれば、上記のもの以外の濃度および反応時間ならびに条件（例えば、反応温度の上昇）も使用でき得ることが理解されるだろう。一実施形態において、約３０、４０、５０、６０、９０、１００、または１２０度までのシラン化剤の沸点または分解点の高温の反応温度を使用することができる。
【００６０】
第２の粒子を反応性シラン、シロキサン、およびシラザンで処理し、溶剤非含有反応で疎水性効果を得ることができる。一実施形態において、シリカおよびシランを、高速撹拌翼を備えた反応容器内で混合する。液体シランを撹拌粒子に重量当たり２：１の比で添加する。別の実施形態において、シリカをサイクロンリアクター内で乾燥した空気（または不活性ガス）で撹拌すると同時に液体シランを微細噴霧として導入する。いずれかのプロセスから得られた混合物を４〜８時間、２００°Ｆに加熱し、反応を完了させ、揮発性物質の残留物を取り除く。
【００６１】
いくつかの実施形態において、シラン化剤は、式（Ｉ）の化合物である。
【数１】
2014512417.tif 000012
（式中、ｎは１〜３の整数であり、
各Ｒは独立して、
（ｉ）１つ以上のフッ素原子で任意に置換されたアルキルまたはシクロアルキル基、
（ｉｉ）フッ素原子およびＣ６−１４アリール基（アリール基は１つ以上の独立して選択されたハロ、Ｃ１−１０アルキル、Ｃ１−１０ハロアルキル、Ｃ１−１０アルコキシ、またはＣ１−１０ハロアルコキシ置換基と任意に置換される）から選択される１つ以上の独立して選択された置換基と任意に置換されるＣ１−２０アルキル、
（ｉｉｉ）フッ素およびＣ６−１４アリール基（アリール基は１つ以上の独立して選択されたハロ、Ｃ１−１０アルキル、Ｃ１−１０ハロアルキル、Ｃ１−１０アルコキシ、またはＣ１−１０ハロアルコキシ置換基と任意に置換される）から独立して選択される１つ以上の置換基と任意に置換されるＣ６−２０アルキルエーテル、
（ｉｖ）ハロまたはアルコキシ、およびハロアルコキシ置換基から独立して選択される１つ以上の置換基と任意に置換されるＣ６−１４アリール、
（ｖ）ハロ、アルコキシまたはハロアルコキシから独立して選択される１つ以上の置換基と任意に置換されるＣ４−２０アルケニルまたはＣ４−２０アルキニルと、
（ｖｉ）−Ｚ−（（ＣＦ２）ｑ（ＣＦ３））ｒ（式中、ＺはＣ１−１２二価アルカン基またはＣ２−１２二価アルケンもしくはアルキン基であり、ｑは１〜１２の整数であり、ｒは１〜４の整数である）から選択され、
各Ｘは独立して、−Ｈ、−Ｃｌ、−Ｉ、−Ｂｒ、−ＯＨ、−ＯＲ２、−ＮＨＲ３、または−Ｎ（Ｒ３）２基から選択され、
各Ｒ２は独立して、Ｃ１−４アルキルまたはハロアルキル基から選択され、
各Ｒ３は独立して、Ｈ、Ｃ１−４アルキル、またはハロアルキル基から選択される。
【００６２】
いくつかの実施形態において、Ｒは６〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはフルオロアルキル基である。
【００６３】
他の実施形態において、Ｒは８〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはフルオロアルキル基である。
【００６４】
他の実施形態において、Ｒは１０〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはフルオロアルキル基である。
【００６５】
他の実施形態において、Ｒは６〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはフルオロアルキル基であり、ｎは３である。
【００６６】
他の実施形態において、Ｒは８〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはフルオロアルキル基であり、ｎは３である。
【００６７】
他の実施形態において、Ｒは１０〜２０個の炭素原子を有するアルキルまたはフルオロアルキル基であり、ｎは３である。
【００６８】
他の実施形態において、Ｒは式−Ｚ−（（ＣＦ２）ｑ（ＣＦ３））ｒ（式中、ＺはＣ１−１２二価アルカン基またはＣ２−１２二価アルケンもしくはアルキン基であり、ｑは１〜１２の整数であり、ｒは１〜４の整数である）を有する。
【００６９】
式（Ｉ）の化合物の上記の実施形態のいずれかにおいて、ｎの値は、１、２、または３個の独立して選択される末端官能基が式（Ｉ）の化合物中に存在するように変化することができる。それゆえ、いくつかの実施形態において、ｎは３である。他の実施形態において、ｎは２であり、さらに他の実施形態において、ｎは１である。
【００７０】
式（Ｉ）の化合物の上記の実施形態のいずれかにおいて、１つ以上のＲ基に存在する全てのハロゲン原子はフッ素であってよい。
【００７１】
式（Ｉ）の化合物の上記の実施形態のいずれかにおいて、Ｘは独立して、Ｈ、Ｃｌ、−ＯＲ２、−ＮＨＲ３、−Ｎ（Ｒ３）２、またはその組み合わせから選択され得る。他の実施形態において、ＸはＣｌ、−ＯＲ２、−ＮＨＲ３、−Ｎ（Ｒ３）２、またはその組み合わせから選択され得る。さらに他の実施形態において、Ｘは−Ｃｌ、−ＮＨＲ３、−Ｎ（Ｒ３）２、またはその組み合わせから選択され得る。
【００７２】
被覆物の第１または第２の粒子、および／または他の成分を修飾するために、式（Ｉ）の１、２、３、４つ以上の化合物を単独または組み合わせて使用して、本明細書に記載の被覆物を調製することができる。例えば、第１の粒子および結合剤をともに修飾するために、式（Ｉ）の同じまたは異なる化合物を使用することができる。
【００７３】
第１または第２の粒子あるいは被覆物の他の成分のいずれかを修飾するための式（Ｉ）のシラン化剤の使用により、１つ以上のＲ３−ｎＸｎＳｉ−基（例えば、Ｒ３Ｓｉ−、Ｒ２Ｘ１Ｓｉ−、またはＲＸ２Ｓｉ−基）（式中、ＲおよびＸは、式（Ｉ）の化合物において定義される通りである）を導入する。ｎの値は、少なくとも１つの「Ｘ」置換基の置換および粒子とＳｉ原子との少なくとも１つ結合の形成（粒子とケイ素原子との結合はダッシュ「−」により示される（例えば、Ｒ３Ｓｉ−、Ｒ２Ｘ１Ｓｉ−、またはＲＸ２Ｓｉ−基））により０、１、または２である。
【００７４】
疎水性および／または疎油性の性質を有する第１または第２の粒子を調製するために使用することができる試薬の例として、シラン化剤、例えば、Ｇｅｌｅｓｔ，  Ｉｎｃ．、Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ、ＰＡから市販されているものがある。このようなシラン化剤は、各化学名に続けた市販の供給業者参照番号（例えば、括弧に各Ｇｅｌｅｓｔ参照番号）により識別される、以下の化合物を含むがそれらに限定されない：（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）シラン（ＳＩＴ８１７３．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラン（ＳＩＴ８１７４．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン（ＳＩＴ８１７５．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリメトキシシラン（ＳＩＴ８１７６．０）、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）ジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＨ５８４０．５）、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリス（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＨ５８４１．７）、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン（ＳＩＯ６６４５．０）；ｎ−オクチルトリエトキシシラン（ＳＩＯ６７１５．０）、および３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＮ６５９７．４）。
【００７５】
疎水性および／または疎油性の性質を有する第１または第２の粒子を調製するために使用することができる別の試薬群としてトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、ノナフルオロヘキシルジメチルクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリメトキシシラン、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルジメチル（ジメチルアミノ）−シラン、ノナフルオロヘキシルメチルジクロロシラン、ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、ノナフルオロヘキシルトリエトキシシラン、およびノナフルオロヘキシルトリメトキシシランがある。一実施形態において、本明細書に記載の被覆組成物は、ノナフルオロヘキシルトリクロロシランで処理されたシリカの第２の粒子を含む。
【００７６】
第１または第２の粒子との反応のため、および疎水性または疎油性部分の導入を考慮し得るシラン化剤の２つの属性は、脱離基（例えば、式（Ｉ）の化合物のＸ基）および末端官能基（例えば、式（Ｉ）の化合物のＲ基）である。シラン化剤の脱離基（複数可）は、被覆物を塗布後に塗布する場合、物質と被覆物の第１または第２の粒子（複数可）あるいは他の成分との反応性を決定することができる。第１または第２の粒子がケイ酸（例えば、フュームドシリカ）である場合、脱離基をＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成するために置換することができる。脱離基の有効性は、クロロ＞メトキシ＞ヒドロ（Ｈ）＞エトキシの低くなる順位で順位付けされる（トリクロロ＞トリメトキシ＞トリヒドロ＞トリエトキシとして測定）。この脱離基の順位付けは、結合解離エネルギーと一致する。末端官能基は、シランを表面に塗布することにより得られる疎水性のレベルを決定する。
【００７７】
上記のシラン化剤に加え、他の種々のシラン化剤を使用して、第１または第２の粒子の性質を改変し、疎水性および／または疎油性の性質をもたらすことができる。いくつかの実施形態において、第２の粒子を、ジメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、オクチルトリメトキシシラン、ポリジメチルシロキサン、またはトリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチルトリクロロシランから選択される物質で処理することができる。このような実施形態において、第２の粒子はシリカであってよい。このような物質で処理されたシリカの第２の粒子は、約１ｎｍ〜約５０ｎｍ、約１ｎｍ〜約１００ｎｍ、約１ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１ｎｍ〜約５００ｎｍ、約２ｎｍ〜約１２０ｎｍ、約５ｎｍ〜約１５０ｎｍ、約５ｎｍ〜約４００ｎｍ、約１０ｎｍ〜約３００ｎｍ、約２０ｎｍ〜約４００ｎｍ、または約５０ｎｍ〜約２５０ｎｍから選択される範囲の平均粒径を有し得る。
【００７８】
被覆物のいずれか１つ以上の成分（例えば、第１および／または第２の粒子）を修飾するために使用することができる上記のシラン化剤に加え、以下の１つ以上を含むがそれらに限定されない他の物質を使用することができる：γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｄｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）Ａ（テトラエチルオルソシリケート）、ヘキサメチルジシラザン、およびＤｙｎａｓｙｌａｎ（登録商標）Ｆ８２６３（フルオロアルキルシラン）、これらのいずれか１つ以上を単独または本明細書に記載のシラン化剤と組み合わせて使用することができる。
【００７９】
５．２  シラン化剤以外の化合物の使用
他の物質も第２の粒子に疎水性および／または疎油性部分を導入するために使用することができる。このような物質の選択は、疎水性／疎油性部分と、第２の粒子表面に存在する官能基との化学（共有）結合を形成するために利用可能な官能基に依存する。例えば、第２の粒子表面がヒドロキシルまたはアミノ基を有し、または有するよう修飾することができる場合、次いでアルキル、フルオロアルキルおよびパーフルオロアルキル化合物の酸無水物および酸塩化物を使用することができる（例えば、酸塩化物：Ｃｌ−Ｃ（Ｏ）（ＣＨ２）４−１８ＣＨ３、Ｃｌ−Ｃ（Ｏ）（ＣＨ２）４−１０（ＣＦ２）２−１４ＣＦ３、Ｃｌ−Ｃ（Ｏ）（ＣＦ２）４−１８ＣＦ３、またはこれらの酸の酸無水物）。
【００８０】
６．０  溶剤
６．１  低ＶＯＣおよびＶＯＣ非適用有機溶剤
揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は、大気光化学反応に関与する、一酸化炭素、二酸化炭素、炭酸、金属炭化物、または炭酸塩、および炭酸アンモニウム以外の炭素の任意の化合物を意味する。これは、以下の、ごく少量の光化学反応を有するよう決定されている、「非適用有機溶剤」または「ＶＯＣ非適用溶剤」以外の任意のこのような有機化合物を含む：メタン、エタン、塩化メチレン（ジクロロメタン）、１，１，１−トリクロロエタン（メチルクロロホルム）、１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエタン（ＣＦＣ−１１３）、トリクロロフルオロメタン（ＣＦＣ−１１）、ジクロロジフルオロメタン（ＣＦＣ−１２）、クロロジフルオロメタン（ＨＣＦＣ−２２）、トリフルオロメタン（ＨＦＣ−２３）、１，２−ジクロロ１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＣＦＣ−１１４）、クロロペンタフルオロエタン（ＣＦＣ−１１５）、１，１，１−トリフルオロ２，２−ジクロロエタン（ＨＣＦＣ−１２３）、１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４ａ）、１，１−ジクロロ１−フルオロエタン（ＨＣＦＣ−１４１ｂ）、１−クロロ１，１−ジフルオロエタン（ＨＣＦＣ−１４２ｂ）、２−クロロ−１，１，１，２−テトラフルオロエタン（ＨＣＦＣ−１２４）、ペンタフルオロエタン（ＨＦＣ−１２５）、１，１，２，２−テトラフルオロエタン（ＨＦＣ−１３４）、１，１，１−トリフルオロエタン（ＨＦＣ−１４３ａ）、１，１−ジフルオロエタン（ＨＦＣ−１５２ａ）、パラクロロベンゾトリフルオリド（ＰＣＢＴＦ）、環状、分岐状、または線状の完全メチル化シロキサン、アセトン、パークロロエチレン（テトラクロロエチレン）、３，３−ジクロロ−１，１，１，２，２−ペンタフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２２５ｃａ）、１，３−ジクロロ−１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＣＦＣ−２２５ｃｂ）、１，１，１，２，３，４，４，５，５，５−デカフルオロペンタン（ＨＦＣ４３−１０ｍｅｅ）、ジフルオロメタン（ＨＦＣ−３２）、エチルフルオリド（ＨＦＣ−１６１）、１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ−２３６ｆａ）、１，１，２，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｃａ）、１，１，２，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｅａ）、１，１，１，２，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｅｂ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロプロパン（ＨＦＣ−２４５ｆａ）、１，１，１，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン（ＨＦＣ−２３６ｅａ）、１，１，１，３，３−ペンタフルオロブタン（ＨＦＣ−３６５ｍｆｃ）、クロロフルオロメタン（ＨＣＦＣ−３１）、１クロロ−１−フルオロエタン（ＨＣＦＣ−１５１ａ）、１，２−ジクロロ−１，１，２−トリフルオロエタン（ＨＣＦＣ−１２３ａ）、１，１，１，２，２，３，３，４，４−ノナフルオロ−４−メトキシ−ブタン（Ｃ４Ｆ９ＯＣＨ３またはＨＦＥ−７１００）、２−（ジフルオロメトキシメチル）−１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２ＯＣＨ３）、１−エトキシ−１，１，２，２，３，３，４，４，４−ノナフルオロブタン（Ｃ４Ｆ９ＯＣ２Ｈ５またはＨＦＥ−７２００）、２−（エトキシジフルオロメチル）−１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（（ＣＦ３）２ＣＦＣＦ２ＯＣ２Ｈ５）、酢酸メチル、１，１，１，２，２，３，３−ヘプタフルオロ−３−メトキシ−プロパン（ｎ−Ｃ３Ｆ７ＯＣＨ３、ＨＦＥ−７０００）、３−エトキシ−１，１，１，２，３，４，４，５，５，６，６，６−ドデカフルオロ−２−（トリフルオロメチル）ヘキサン（ＨＦＥ−７５００）、１，１，１，２，３，３，３−ヘプタフルオロプロパン（ＨＦＣ  ２２７ｅａ）、ギ酸メチル（ＨＣＯＯＣＨ３）、（１）１，１，１，２，２，３，４，５，５，５−デカフルオロ−３−メトキシ−４−トリフルオロメチル−ペンタン（ＨＦＥ−７３００）、炭酸プロピレン、炭酸ジメチル、およびこれらのクラスにあるパーフルオロカーボン化合物：
（ｉ）環状、分岐状、または線状の完全フッ素化アルカン、
（ｉｉ）不飽和を含まない、環状、分岐状、または線状の完全フッ素化エーテル、
（ｉｉｉ）不飽和を含まない、環状、分岐状、または線状の完全フッ素化第三級アミンおよび
（ｉｖ）不飽和を含まず、炭素およびフッ素にのみイオウ結合を有する、イオウ含有パーフルオロカーボン。
【００８１】
６．２  被覆組成物中の溶剤の使用
組成物が多量の固体成分を含む場合、塗布を容易にするため、例えば、水および／またはアセトンを含むがそれらに限定されないＶＯＣ非適用溶剤で、または既に組成物中に存在する水および他の液体に加え他の水混和性ＶＯＣ非適用溶剤で、組成物を希釈することが望ましい。いくつかの実施形態において、非ＶＯＣ非適用溶剤を添加することが望ましい。それゆえ、いくつかの実施形態において、エタノール、イソプロパノール、またはｎ−プロパノールなどの溶剤のみまたは任意の組み合わせで、希釈剤として添加することができる。実施形態の一群において、本開示に記載の被覆組成物を、水、水およびアセトン、水およびイソプロパノールおよび／またはｎ−プロパノール、または水、アセトンおよびイソプロパノールおよび／またはｎ−プロパノールで希釈し、かつ／またはこれらを含むことができる。
【００８２】
典型的に、５０％または６０％までの水を、被覆組成物を希釈するために使用することができるが、他の量（例えば、最終組成物の０．１〜１０、１０〜２０、２０〜３０、３０〜４０、４０〜５０、または５０〜６０重量パーセント）の水または１つ以上の相溶性溶剤（例えば、アセトン、イソプロパノール、ｎ−プロパノールおよび／またはエタノール）のみまたは組み合わせて使用することができる。可能な場合または所望の場合、水に加えて添加される溶剤は、ＶＯＣ非適用溶剤であり、またはＶＯＣ非適用でない溶剤の１、２、５、１０、１５、２０％、２５％、３０％、３５％、または４０％未満を含有する。被覆物の塗布を圧延またははけ塗りにより行う場合、組成物は典型的に、組成物の約１５重量％〜約５０重量％の水の添加量を含有する（例えば、組成物は、ベース組成物の１００ｇ当たり約１５グラム（ｇ）〜約５０ｇの水で希釈される）。同様に、組成物を噴霧により塗布する場合、組成物を、本明細書に記載の組成物１００ｇ当たり約４０ｇ〜約６０ｇの水またはアセトンなどの他の溶剤の添加により希釈することができる。水および水混和性ＶＯＣ非適用溶剤などの１つ以上のＶＯＣ非適用溶剤の混合物を、圧延、はけ塗り、および／または噴霧により塗布される組成物を希釈するため使用することができる。
【００８３】
組成物の厚さまたは粘度の低下に加え、水以外の溶剤は、溶剤に水より揮発性がある場合、急速に乾燥することを含むがそれだけに限定されない多くの潜在的な利点をもたらす。水以外の溶剤の添加はまた、成分の混合しやすさを増大させ、均一な分散液／懸濁液を形成し、かつ一旦混合した組成物が分離するまでの時間の長さにより測定された懸濁液の安定性を増大させる。水以外の１つ以上の溶剤（例えば、アセトン、イソプロパノール、またはｎ−プロパノール）を、例えば溶剤を含む最終組成物の１〜２５重量％または５〜２５重量％、１０〜２５重量％、または１０〜２０重量％（例えば、約１重量％、２重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、または２５重量％）の範囲において含む組成物は、他の点で等しいが溶剤の代わりに水を含有する組成物より長時間、懸濁液、乳液、または分散液として滞留する傾向が大きい。いくつかの実施形態において、組成物は、他の点で等しいが溶剤の代わりに水を含有する組成物より２、３、４、５、６、または１０倍長く懸濁液、乳液、または分散液として滞留し続ける。
【００８４】
７．  被覆物の塗布
被覆物を、はけ塗り、塗装、浸漬、スピンコーティング、噴霧または静電噴霧を含むが、それらに限定されない当技術分野において公知の任意の方法により基材または基材に予め塗布したベース被覆物に塗布することができる。
【００８５】
組成物は、例えば、組成物の粘度を低下させることにより塗布プロセスを助けるために任意の必要な溶剤／液体、特に水またはＶＯＣ非適用溶剤を含有することができる。
【００８６】
いくつかの実施形態において、上記の一工程ＳＨおよび／またはＯＰ被覆物を、第２の粒子および／またはシラン化剤を含む組成物の次の塗布により、さらに性質を修飾するよう処理することができる。このような組成物は「トップコート」と呼ばれており、ＳＨおよび／またはＯＰ被覆物が実質的に硬化する前、つまり典型的にＳＨおよび／またはＯＰ被覆物の塗布の３０〜４５分後に塗布される。このようなトップコーティングを塗布するときに、被覆物の他の成分（例えば、結合剤または第１の粒子）も物質により修飾されるようになり得る。トップコート被覆物は、典型的に溶剤（例えば、ＶＯＣ非適用溶剤）および約１〜約２０％重量／体積の第２の粒子を含む。代替として、トップコートは、式Ｉの化合物のみまたは第２の粒子の粒径を有するシリカ粒子と組み合わせて含むことができる。一実施形態において、トップコートは、ＶＯＣ非適用溶剤としてアセトンおよび１〜５％フュームドシリカ（ｗ／ｖ）、約０．２５〜約２％テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４ｖ／ｖ）、ならびに式Ｉの化合物などの約０．２５〜約１．０％（ｖ／ｖ）のシラン化剤を含む。
【００８７】
二工程方法のトップコート組成物の一部として塗布された第２の粒子を、結合剤系（例えば、低ＶＯＣ組成物、ヘキサン、キシレン、およびエタノール）と相溶性である適切な溶剤の溶液として、または溶剤を含まず、圧縮空気、窒素、または他の圧縮ガス（例えば、Ｂｉｎｋｓ  Ｍｏｄｅｌ２００１または２００１Ｖスプレーガンエアスプレーガン、Ｂｉｎｋｓ，  Ｉｎｃ．、Ｇｌｅｎｄａｌｅ  Ｈｅｉｇｈｔｓ、ＩＬ、使用できる約５０ｐｓｉの空気を供給）の適切な供給により供給されるスプレーガン（エアスプレーガン）を使用するかのいずれかで塗布することができる。それゆえ、いくつかの実施形態において、トップコーティング組成物をＳＨおよび／またはＯＰ被覆物に液体の第２の組成物を噴霧または霧吹きすることにより塗布する。代替として、第２の粒子を、ガス流を使用して第２の粒子を含むＳＨおよび／またはＯＰ被覆物を噴霧することにより液体の非存在下において塗布する。
【００８８】
８．  表面調製
被覆物を表面に良好に付着させるため、表面を洗浄し、摩耗させ、ある程度の表面粗さを作り出すことができる。表面粗さを（１）研磨パッドを用いたスカッフィング（例えば、Ｓｃｏｔｃｈ−Ｂｒｉｔｅ（商標）パッド）、（２）微細サンドブラスティング、（３）小さな鋼鉄球を用いたタンブルブラスティング、および（４）粗サンドブラスティングを含む方法により作り出すことができる。
【００８９】
被覆物の表面粗さ、または様々な方法により生成された基材の粗さをＭａｈｒ  Ｐｏｃｋｅｔ  Ｓｕｒｆ  ＰＳ１（Ｍａｈｒ  Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｉｎｃ．、Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｅ、ＲＩ．）を使用して測定することができ、図３３に記載のように、算術平均粗さ（Ｒａ）および１０点平均粗さ（Ｒｚ）を含むが、それらに限定されない種々の数学的表現を使用して表すことができる。
【００９０】
プラスチックなどの表面をＳｃｏｔｃｈ−Ｂｒｉｔｅ（商標）パッドなどの研磨材料を用いてスカッフィングすることにより、プラスチックの粗さ値をＲａ約０．２〜０．３μｍを約０．７〜０．９μｍに、およびＲｚ約１．４〜約７μｍに増加させる。粗砂を用いてプラスチックをサンドブラスティングすることにより、Ｒａが約５〜約６μｍの範囲に実質的に増加し、Ｒｚが約３０〜約３７μｍの範囲に増加する、非常に粗い表面が生じる。
【００９１】
可撓性のある材料の表面も摩耗させ、ＳＨおよび／またはＯＰ被覆物の付着を改善することができる。研磨材料（例えば、Ｓｃｏｔｃｈ−Ｂｒｉｔｅ（商標）パッド）を用いたスカッフィングは、ゴムなどの可撓性のある材料のＲａを約０．２〜約０．３５μｍの範囲から約０．４〜約０．５μｍの範囲に、およびＲｚを約２μｍから約３〜約４μｍの範囲に増加させることができる。ゴムなどの可撓性のある材料の微細サンドブラスティングにより、Ｒａを約０．６０〜約０．７５μｍの範囲に、およびＲｚが約２μｍから約６〜約７μｍの範囲に増加させる。小さい鋼鉄球を用いてプラスチックをタンブリングすることにより、Ｒａを約０．２８から約０．３〜約０．４μｍの範囲に、およびＲｚを約２．０４３〜約３．２８μｍに増加させることができる。粗サンドブラスティングは、Ｒａを０．３から約５〜約６μｍの範囲に、およびＲｚを約３０〜約３５μｍの範囲に増加させる。
【００９２】
９．  疎水性および／または疎油性被覆物の使用
本明細書に記載の組成物を使用して、種々の望ましい結果を得られる金属、ガラス、セラミック、石、ゴム、布およびプラスチックを含むが、それらに限定されない、ほとんどと言わないが多くの表面に超疎水性および／または疎油性被覆物を塗布することができる。被覆物を、水、泥および／または氷が表面に付着することを防ぎまたはこれらに耐性を有することを含む多様な用途に使用する。これらの性質により、表面を、耐食、氷結防止、自己洗浄、および液体／流出の封じ込みを含むが、それらに限定されない用途に使用することができる。
【００９３】
一実施形態において、水分、水、または氷が腐食またはアーチ作用を介して損傷を形成し、かつ生じさせないため電子装置に塗布することができる。特定の一実施形態において、電子機器は、雨、雪、または氷にさらされる高電圧絶縁体および／またはワイヤである。別の実施形態において、電子機器は、変圧器、電力ボックス、電子モーター巻線、および／または電気スイッチである。
【００９４】
別の実施形態において、被覆物を、氷の形成を防ぐため航空機（例えば、翼および／または制御面）に塗布する。
【００９５】
別の実施形態において、被覆物を淡水および／または海水を凍結させる温度にさらされる舶用機器（例えば、手すり、はしご、ブーム、ハッチ、ドック部品など）の表面に塗布する。
【００９６】
他の実施形態において、本明細書に記載の被覆組成物を、棚、カウンター、作業領域、またはフロアの防滴境界線に使用することができる。
【００９７】
本明細書に記載の被覆組成物の別の使用として、自己洗浄式羽目板、窓枠、雨樋、パラボナアンテナ、芝生用家具および他のアウトドア用製品の作製がある。
【００９８】
本明細書に記載の被覆物を、自動車産業の防腐に使用することができる。一実施形態において、被覆物を自動車、トラック、および他の重量機器／車両の下側の防腐に使用することができる。
【００９９】
１０．  被覆組成物
ＳＨおよび／またはＯＰ被覆成分の一部の例示的範囲を以下の表に記載する。各成分（結合剤、第１の粒子、第２の粒子、および第３の粒子）を以下の表に記載の範囲のいずれかで他の成分と組み合わせることができるが、但し、成分は合計で１００％を超えない。
【表５】
2014512417.tif 000013
【０１００】
上記の表および明細書に記載される割合は、組成物の合計重量に基づく。他に記載がない限り、ポリウレタン結合剤に与えられた組成物の割合は、乾燥重量基準で約３４％〜４６％のポリウレタン結合剤成分を含有する、市販の供給業者により提供されるポリウレタン結合剤の重量を表す。結合剤成分の乾燥重量組成物の範囲をこれらの範囲に基づき決定することができる。成分が合計で１００％でない場合、差は典型的に水および／または他の溶剤からなる（例えば、アセトンまたはアセトン、水の組み合わせなどのＶＯＣ非適用溶剤）。他の実施形態において、非ＶＯＣ非適用溶剤を添加することが望ましい。いくつかの実施形態において、ＶＯＣ非適用でない溶剤、例えばイソプロパノールまたはｎ−プロパノールを添加することができる。それゆえ、実施形態の一群において、本開示に記載の被覆組成物を水、水およびアセトン、水およびイソプロパノールおよび／またはｎ−プロパノール、または水、アセトンおよびイソプロパノールおよび／またはｎ−プロパノールを含有する溶剤で希釈し、かつ／またはこの溶剤を含むことができる。
【０１０１】
上記の成分を含む３４のＳＨ／ＯＰ被覆組成物を以下の表に記載する。上記の表と同様に、記載の全ての割合は、組成物の合計重量に基づき、その差は典型的に水などの１つ以上の相溶性ＶＯＣ非適用溶剤からなる。一旦調製されると、組成物を塗布の性質（例えば、粘度）を制御するため１つ以上の相溶性溶剤（例えば、水）で希釈することができる。典型的に５０％までの水を、被覆組成物を希釈するために使用することができるが、１つ以上の相溶性溶剤（例えば、アセトン、イソプロパノール、ｎ−プロパノールおよび／またはエタノール）のみまたは組み合わせた他の量（例えば、最終組成物の０．１〜１０、１０〜２０、２０〜３０、３０〜４０、４０〜５０、または５０〜６０重量％）を使用することができる。可能な場合または所望の場合、水に加えて添加される溶剤は、ＶＯＣ非適用であり、または１、２、５、１０、１５、または２０％未満のＶＯＣ非適用でない溶剤を含有する。被覆物の塗布が圧延またははけ塗りにより行われる場合、組成物は典型的に、組成物の約１５重量％〜約５０重量％の添加量の水を含有する（例えば、組成物はベース組成物１００ｇ当たり水約１５ｇ〜約５０グラムで希釈される）。同様に、組成物を噴霧により塗布する場合、組成物を、本明細書に記載の組成物１００ｇ当たり水もしくは他の溶剤または溶剤（例えば、アセトン）の組み合わせ約４０ｇ〜約６０ｇを添加することにより希釈することができる。水および１つ以上のＶＯＣ非適用溶剤の混合物を、圧延、はけ塗り、および／または噴霧により塗布される組成物を希釈するために使用することができる。
【表６】
2014512417.tif 000014
【０１０２】
当業者であれば、個々の成分の組成物範囲が１００％を超えないよう選択することができることが理解されるだろう。
【０１０３】
これらの疎水性および疎油性（例えば、超疎水性および／または超疎油性）に加え、本開示に記載の被覆物は、疎水性および疎油性を失うことなく、可撓性などの他の種々の性質を有する。いくつかの実施形態において、およそ１／８インチの厚さの可撓性のあるゴムシートに塗布後、乾燥および硬化させるときの被覆組成物を、被覆物の疎水性および疎油性の性質を失うことなく（例えば、疎水性および疎油性またはさらに超疎水性および／または超疎油性を残存）、室温（１８〜約２３℃）で、２、４、８、１０、２０、４０、５０、７５、１００、または２００回を超えて、円柱ロッドに対して９０度の角度にすることができる。
【０１０４】
当業者であれば、個々の成分の組成物範囲が１００％を超えないよう選択することができることが理解されるだろう。組成物が多量の固体成分を含む場合、塗布を容易にするため、例えば、ＶＯＣ非適用溶剤でならびに既に組成物中に存在する任意の他の液体で組成物を希釈することが望ましい。
【０１０５】
特定の実施形態を以下に記載する。
１．表面に疎水性（例えば、超疎水性）および／または疎油性（例えば、超疎油性）被覆物を塗布／調製するための被覆組成物であって、
１つ以上のポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、および／またはポリカーボネートウレタンを含むポリウレタン分散液または懸濁液、
１つ以上のシロキサン、および／または１つ以上のアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキルもしくはパーフルオロアルキル含有部分を含む約５〜約３０重量％の第２の粒子とを含み、
上記の組成物は、任意で約２６重量％までの第３の粒子を含み、
上記の被覆組成物は、任意で約０．６、０．５、０．４、または０．３ポンド／ガロン未満の揮発性適用有機化合物を含み、
上記の組成物を表面に塗布することにより得られる超疎水性被覆物が、被覆厚範囲２５〜３００ミクロン、１０００ｇ負荷時の１５０〜１４００回のテーバー摩耗回転後、および／またはＣＳ１０ホイールを使用した、２５０ｇ負荷時の１００〜２５００回のテーバー摩耗回転後に、平面を３度傾斜させたときに上記の摩耗回転させた被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する、被覆組成物。
２．上記のポリウレタン懸濁液または分散液が第３の粒子を含まない、実施形態１のいずれかの組成物。
３．上記の組成物が第１の粒子を含まず、上記の組成物を平面に塗布することにより得られる超疎水性被覆物が、厚さ範囲２５〜７５ミクロン、１０００ｇ負荷時の１５０〜８００回のテーバー摩耗回転後、および／またはＣＳ１０ホイールを使用した平面上に、厚さ範囲２５〜７５ミクロン、２５０ｇ負荷時の２００〜１４００回のテーバー摩耗回転後に、平面を３度の角度に傾斜させたときに上記の摩耗回転させた被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する、実施形態２の組成物。
４．上記の組成物がさらに第１の粒子を含む、実施形態１の組成物。
５．組成物が第１の粒子を５〜２０重量％含む、実施形態４の組成物。
６．第１の粒子がメタロイドの酸化物、金属酸化物、１つ以上の熱可塑性プラスチック、１つ以上の熱硬化性プラスチック、１つ以上の金属、１つ以上のガラス、および／または１つ以上の中空スフィアから選択される、実施形態５の組成物。
７．上記の組成物を平面に塗布することより得られる超疎水性被覆物が、ＣＳ１０ホイールを使用して、厚さ範囲４０〜８５ミクロン、２５０ｇ負荷時の１００〜６００回のテーバー摩耗回転後に、平面を３度の角度に傾斜させたときに上記の摩耗回転させた被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する、実施形態４〜６のいずれかの組成物。
８．上記のポリウレタン懸濁液または分散液が第３の粒子を含む、実施形態１のいずれかの組成物。
９．組成物が第３の粒子を５〜２０重量％含む、実施形態８の組成物。
１０．第３の粒子が１つ以上の無機化合物、１つ以上のメタロイドの酸化物、または金属酸化物を含む粒子から選択される、実施形態８〜９のいずれかの組成物。
１１．上記の組成物が第１の粒子を含まず、上記の組成物を平面に塗布することにより得られる超疎水性被覆物が、厚さ範囲２５〜７５ミクロン、１０００ｇ負荷時の約３００〜３５０回のテーバー摩耗回転後、および／またはＣＳ１０ホイールを使用した平面上に、厚さ範囲２５〜８０ミクロン、２５０ｇ負荷時の４００〜８００回のテーバー摩耗回転後に、平面を３度の角度に傾斜させたときに上記の摩耗回転させた被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する、実施形態８〜１０のいずれかの組成物。
１２．さらに第１の粒子を含む、実施形態８〜１０のいずれかの組成物。
１３．組成物が第１の粒子を５〜２０重量％含む、実施形態１２の組成物。
１４．第１の粒子がメタロイドの酸化物、金属酸化物、１つ以上の熱可塑性プラスチック、１つ以上の熱硬化性プラスチック、１つ以上の金属、１つ以上のガラス、および／または１つ以上の中空スフィアから選択される、実施形態１２〜１３のいずれかの組成物。
１５．上記の組成物を平面に塗布することにより得られる超疎水性被覆物が、厚さ範囲７５〜３００ミクロン、１０００ｇ負荷時の２００〜１４００回のテーバー摩耗回転後、および／またはＣＳ１０ホイールを使用した、厚さ範囲３５〜９０ミクロン、２５０ｇ負荷時の４００〜２５００回のテーバー摩耗回転後に、平面を３度の角度に傾斜させたときに上記の摩耗回転させた被覆物の領域に塗布した水滴の５０％超が表面に残ることができないことによって判断される、その超疎水性を保持する、実施形態１２〜１４のいずれかの組成物。
１６．上記のポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、および／またはポリカーボネートウレタンのうちの１つ以上がＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）および／またはＰＯＬＡＮＥ（登録商標）である、実施形態１〜１６のいずれかの組成物。
１７．組成物がポリアクリルウレタンおよびポリカーボネートウレタンの混合物を含む、実施形態１〜１５のいずれかの組成物。
１８．上記の水性ポリウレタン分散液または懸濁液がポリエステルウレタン、脂肪族ポリエステルウレタン、ポリカーボネートウレタンポリアクリルウレタン、および脂肪族ポリカーボネートウレタンの少なくとも２つの混合物を含む、実施形態１７の組成物。
１９．上記の混合物がＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）およびＰＯＬＡＮＥ（登録商標）を含む、実施形態１８の組成物。
２０．上記の混合物が９０：１０〜５０：５０のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）とＰＯＬＡＮＥ（登録商標）の比を含む、実施形態１９の組成物。
２１．上記のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）がＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４、１２２、１１０、または１４０ＡＱである、実施形態１８〜２０の組成物。
２２．上記のＰＯＬＡＮＥ（登録商標）がＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔである、実施形態１８〜２２のいずれかの組成物。
２３．上記の組成物が約２ｎｍ〜約１２０ｎｍの粒径を有する第２の粒子をさらに含む、実施形態１〜２２のいずれかの組成物。
２４．上記の第２の粒子が約１ｎｍ〜約２５ミクロンまでの粒径を有する、実施形態１〜２２のいずれかの組成物。
２５．上記の粒子がシリカ粒子である、実施形態２４の組成物。
２６．上記のシロキサンがポリジメチルシロキサンである、実施形態１〜２４のいずれかの組成物。
２７．上記の１つ以上のアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキル、またはパーフルオロアルキル含有部分が１つ以上のアルキルシラン、ハロアルキルシラン、フルオロアルキルシラン、またはパーフルオロアルキルシラン基である、実施形態１〜２５のいずれかの組成物。
２８．上記のアルキル、ハロアルキル、フルオロアルキル、フルオロアルキルシラン、および／またはパーフルオロアルキルシラン基が、シリカまたは金属酸化物粒子と、式Ｉの化合物、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）シラン（ＳＩＴ８１７３．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラン（ＳＩＴ８１７４．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン（ＳＩＴ８１７５．０）、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリメトキシシラン（ＳＩＴ８１７６．０）、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）ジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＨ５８４０．５）、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリス（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＨ５８４１．７）、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン（ＳＩＯ６６４５．０）、ｎ−オクチルトリエトキシシラン（ＳＩＯ６７１５．０）、および３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルジメチル（ジメチルアミノ）シラン（ＳＩＮ６５９７．４）からなる群から選択される１つ以上のシランとの反応から得られる、実施形態２７の組成物。
２９．上記のアルキルシランおよび／またはフルオロアルキルシランが、シリカまたは金属酸化物粒子と、トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリエトキシシラン、ノナフルオロヘキシルジメチルクロロシラン、（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロオクチル）トリメトキシシラン、３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシルジメチル（ジメチルアミノ）−シラン、ノナフルオロヘキシルメチルジクロロシラン、ノナフルオロヘキシルトリクロロシラン、ノナフルオロヘキシルトリエトキシシラン、およびノナフルオロヘキシルトリメトキシシランからなる群から選択される１つ以上のシランとの反応から得られる、実施形態２７の組成物。
３０．上記の第２の粒子が約２０〜約３０重量％存在する、実施形態１〜２９のいずれかの組成物。
３１．上記の第２の粒子が約５〜約２０重量％の量で存在する、実施形態１〜３０のいずれかの組成物。
３２．上記の第２の粒子が約１０〜約１２重量％の量で存在する、実施形態３１の組成物。
３３．上記の被覆物が超疎水性および疎油性の両方である、実施形態１〜３２のいずれかの組成物。
３４．異なる組成物を有する２種以上または３種以上の第１の粒子を含む、実施形態４〜７、１４〜３３のいずれかの組成物。
３５．熱可塑性または熱硬化性プラスチックの第１の粒子を含む、実施形態４〜７、１４〜３４のいずれかの組成物。
３６．上記の熱可塑性または熱硬化性プラスチックの第１の粒子が組成物の約５〜約１０重量％を含む、実施形態３５の組成物。
３７．ガラスビーズまたは中空ガラススフィアの第１の粒子を含む、実施形態４〜７、１４〜３４のいずれかの組成物。
３８．上記のガラスビーズまたは中空ガラススフィアの第１の粒子が組成物の約５〜約１５重量％を含む、実施形態３７の組成物。
３９．上記のガラスビーズまたは中空ガラススフィアの第１の粒子が組成物の約６〜約８重量％を含む、実施形態３８の組成物。
４０．乾燥および硬化させたときに、約３０ミクロン未満の算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を生じる、実施形態１〜３９のいずれかの組成物。
４１．乾燥および硬化させたときに、約２０ミクロン未満の算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を生じる、実施形態１〜４０のいずれかの組成物。
４２．乾燥および硬化させたときに、約１６ミクロン未満の算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を生じる、実施形態１〜４１のいずれかの組成物。
４３．上記の算術平均粗さ（Ｒａ）が約１〜約２０ミクロンである、実施形態４０の組成物。
４４．約３０〜約５０重量％のポリウレタンを含む、実施形態１〜４３のいずれかの組成物。
４５．上記のポリウレタン分散液または懸濁液が、乾燥および硬化させたときに（ａ）１００％伸長時に１３００ｐｓｉ以上の弾性率、および／または（ｂ）１５０％以上の破断伸び率を有する被覆物を生じる、少なくとも１つのポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、および／またはポリカーボネートウレタン組成物を含む、実施形態１〜４４のいずれかの組成物。
４６．さらに、被覆組成物１００ｇ当たり１つ以上の相溶性溶剤を０．１〜１０、１０〜２０、２０〜３０、３０〜４０、４０〜５０、または５０〜６０ｇ含む、実施形態１〜４５のいずれかの組成物。
４７．上記の１つ以上の相溶性溶剤がＶＯＣ非適用溶剤、例えば水、アセトンまたは水とアセトンの組み合わせであり、上記の被覆組成物が揮発性適用有機化合物を約０．５、０．４、０．３、または０．２ポンド／ガロン未満含む、実施形態４６の組成物。
４８．上記の１つ以上の溶剤がＶＯＣ非適用溶剤（非ＶＯＣ非適用溶剤）でなく、または溶剤組成物がエタノール；イソプロパノールもしくはｎ−プロパノール；水、およびイソプロパノール、および／またはｎ−プロパノール；アセトンおよびイソプロパノール、および／またはｎ−プロパノール；または水、アセトン、およびイソプロパノールおよび／またはｎ−プロパノールなどのＶＯＣ非適用溶剤でない溶剤を含む、実施形態４７に記載の組成物。
４９．実施形態１〜４８のいずれかの組成物の塗布により形成される疎水性（超疎水性）および／または疎油性（超疎油性）被覆物。
５０．実施形態１〜４８のいずれかの組成物の塗布を含む、表面の少なくとも一部を被覆する方法。
５１．上記の方法が、上記の表面に上記の組成物を浸漬、噴霧、圧延、またはスピンコーティングすることを含む、実施形態５０の方法。
５２．さらに、高温（例えば、華氏約１２０、１４０、１６０、１８０、２００、２２０、または２４０度）で被覆組成物を乾燥させることを含む、実施形態５０または５１のいずれかの方法。
５３．さらに、上記の被覆物にトップコートを塗布することを含む、実施形態５０〜５２のいずれかの方法。
５４．上記のトップコートが疎水性になるよう処理された第２の粒子（例えば、フュームドシリカ）（例えば、式Ｉのシラン化剤を含むがそれに限定されない、５．０章に記載のものなどのシラン化剤で処理された粒子）を含み、または上記のトップコートがシラン化剤（例えば、式Ｉのシラン化剤を含むがそれに限定されない、５．０章に記載のものなどのシラン化剤）を含む、実施形態５３の方法。
５５．実施形態５０〜５４のいずれかの方法により調製された被覆物。
５６  上記の被覆物においてさらに疎水性になるよう処理された第２の粒子のトップコート（例えば、式Ｉのシラン化剤を含むがそれに限定されない、５．０章に記載のものなどのシラン化剤で処理）を含み、または被覆物はさらに疎水性シラン基のトップコートを含む（例えば、式Ｉのシラン化剤を含むがそれに限定されない、５．０章に記載のものなどのシラン化剤で処理された表面）、実施形態４９または５５の被覆物。
５７．乾燥および硬化させたときに、約０．２μｍ〜約２０μｍ、約０．３μｍ〜約１８μｍ、約０．２μｍ〜約８μｍ、約８μｍ〜約２０μｍ、または約０．５μｍ〜約１５μｍから選択される範囲の算術平均粗さ（Ｒａ）、または約３０ミクロン、２０ミクロン、１６ミクロン、または１０ミクロン未満の粗さの表面を生じる、実施形態４９および５５〜５６のいずれかの被覆物。
５８．上記のポリウレタン分散液または懸濁液が、乾燥および硬化させたときに（ａ）１００％伸長時に１３００ｐｓｉ以上の弾性率、および／または（ｂ）１５０％以上の破断伸び率を有する被覆物を生じる、少なくとも１つのポリエステルウレタン、ポリアクリルウレタン、および／またはポリカーボネートウレタン組成物を含む、実施形態４９、および５５〜５７のいずれかの被覆物。
５９．上記の被覆物で被覆された可撓性のある基材（約１／８インチの厚さ）が１／４インチ径のシリンダーに対して直角に１００回を超えて曲げられた後のその疎水性（超疎水性）および／またはその疎油性（超疎油性）を保持する、実施形態４９および５５〜５８のいずれかの被覆物。
６０．上記の第２の粒子が被覆厚全体に分散され、上記の被覆物が摩耗後その疎水性（超疎水性）および／またはその疎油性（超疎油性）を保持する、実施形態４９および５５〜５９のいずれかの被覆組成物。
６１．１時間超の間、雨またはシャワーにさらされた後、その疎水性（超疎水性）および／またはその疎油性（超疎油性）を保持する、実施形態４９および５５〜６０のいずれかの被覆物。
【実施例】
【０１０６】
本開示の目的として、疎水性被覆物は、室温（約１８〜約２３℃）で約９０°を超え、かつ約１８０°未満の表面接触角を形成する水滴を生じるものである。同様に、本開示の目的として、超疎水性（ＳＨ）被覆物は、室温で約１５０°を超えるが、約１８０°の理論的最大接触角未満の表面接触角を形成する水滴を生じるものである。疎水性という用語は超疎水性を含み、他に記載がない限り、超疎水性に限定されない。
【０１０７】
超疎水性を水滴と表面の接触角の測定により評価し得る。接触角が直接提供または決定されない場合、被覆物の超疎水性および特に摩耗試験後の超疎水性の消失を３°に傾斜させた被覆表面に水滴をのせることにより決定することができる。３°に傾斜させるときに水滴の半分超が表面に残る場合、被覆物はその超疎水性を消失していると思われる。
【０１０８】
本開示の目的として、疎油性（ＯＰ）被覆物は、室温（約１８〜約２３℃）で約９０°を超え、かつ約１８０°未満の表面接触角を形成する軽量の鉱物油滴を生じるものである。同様に、本開示の目的として、超疎油性被覆物は、室温で約１５０°を超えるが、約１８０°の理論的最大接触角未満の表面接触角を形成する水滴を生じるものである。疎油性という用語は超疎油性を含み、他に記載がない限り、超疎油性に限定されない。
【０１０９】
実施例１：一工程被覆物中のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）型結合剤の効果およびその２系の性能
結合組成物
２つの水性（水溶性）ポリウレタンを結合剤として含む被覆組成物、クリアＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）（例えば、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１１０、１２２、１２４、Ａ１４５、または１４０ＡＱ）およびＰＯＬＡＮＥ（登録商標）（例えば、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ）を調製する。系１の各組成物において、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）およびＰＯＬＡＮＥ（登録商標）を、市販の供給業者により提供される組成物に基づき（例えば、４：：６〜７：：３の成分比）、重量基準（ｗ／ｗ）でＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）を４０重量％〜７０重量％と、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔを６０重量％〜３０重量％を有する種々の比で混合する。これらの組成物が「白」を示す場合、結合剤組成物は、第３の粒子（顔料）を含有しており、増量剤として機能する第３の粒子を含有することもできる。混合された系を５０（重量）％までの水でさらに希釈することができる。混合されたＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）−ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）結合剤系を以下に考察する２つの異なる様式に使用する。
【０１１０】
実施例１Ａ−−一工程組成物
フュームドシリカまたはシロキサンで前処理された他の第２の粒子を、上記の結合剤組成物に添加した。第２の粒子を組成物の約５重量％〜約２０重量％の範囲の量で添加した。使用した種々のフュームドシリカ粒子の粒径、表面積、および処理について表１に記載する。
【０１１１】
この様式の組成物は、上記の結合剤組成物の重量に基づいて５０重量％までの水を添加することができる。一旦、全ての成分を結合剤（例えば、第２の添加物）に添加すると、完全な組成物を、鋼鉄球または低せん断ミキサーを使用して十分に混合した。エアスプレーガンまたは被覆物を表面の少なくとも一部に塗布するのに有効と示される他の手段（例えば、ローラー）を使用して、混合組成物を種々の基材に塗布した。一旦、被覆物を塗布すると、表面は１２〜１６時間にて大気条件（６５〜８５°Ｆ）で硬化した。硬化した被覆物は、超疎水性であり、水接触角が１５０°を超えた。全ての成分を含有する組成物は、ＶＯＣ非適用でない溶剤を使用しなかった場合、本質的にＶＯＣ非含有であった（説明の詳細を参照のこと）。上記の一工程方法の変形例において、本明細書の以下の実施例１Ｂに記載のトップコーティングをその性質を強化または改変するために一工程被覆物の上に塗布することができる。
【０１１２】
実施例１Ｂ−トップコート処理を用いた一工程組成物
実施例１Ａの組成物に、表２の一覧からの第１の粒子（充填剤粒子）の１つ以上を添加する。第１の粒子は、組成物の２０重量％まで（例えば、５〜２０重量％）を含むことができる。
【０１１３】
いくつかの実施形態において、トップコートを本明細書に記載のＳＨまたはＯＰ被覆物、例えば、実施例１Ａまたは１Ｂの組成物に塗布し、被覆物の性質をさらに修飾することができる。一実施形態において、トップコートは、ＶＯＣ非適用溶剤としてアセトン、１〜５％フュームドシリカ（ｗ／ｖ）、任意に約０．２５〜約２％テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４ｖ／ｖ）、および式Ｉの化合物などの約０．２５〜約１．０％（ｖ／ｖ）のシラン、または５．１章に挙げられた特定のシラン化剤の１つを含む。上記の成分に加え、約０．１〜約１％ｖ／ｖの水を添加することができる。別の実施形態において、トップコートは、ＶＯＣ非適用溶剤としてアセトン、および１〜５％の第２の粒子（例えば、ｗ／ｖはｇ／ｍｌ）を含むことができ、任意に約０．２５〜約２％テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４ｖ／ｖ）および式Ｉの化合物などの約０．２５〜約１．０％（ｖ／ｖ）のシラン、または５．１章に挙げられた特定のシラン化剤の１つを含むことができる。
【０１１４】
トップコートを塗布するときに、典型的に、エアスプレーガンを用いてベースコートに塗布され、ほぼ完全に（１００％）乾燥させる。ＳＨおよび／またはＯＰ被覆物の典型的な乾燥時間は、トップコーティング用に用意される時間の、４５〜９０分と様々であり得る。別の実施形態において、表面を第２の粒子を除去するために修飾されている実施例１Ａおよび１Ｂに記載の組成物を被覆後、トップコートを施す。このような場合、被覆組成物は、ベースコート（プライマーに類似）として作用し、トップコートを塗布し、ＳＨおよびＯＰ性能を得ることができる。
【０１１５】
系１および２の実施例
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）（１２４、１２２、１１０、Ａ１４５、または１４０ＡＱ、Ｂａｙｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ）を含む被覆組成物を、ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（製品名Ｆ６３Ｗ５２２、白および金属プレートに塗布）と混合した。上記の組成物から形成されたＳＨおよび／またはＯＰ被覆物の耐久性（摩耗に対するＳＨおよび／またはＯＰの性質の消失の耐性）を測定した。各場合、製造者により調製されたＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）および７００Ｔを６０：４０の体積当たりの比で混合した。各１００ｇ混合物に、第１の粒子としてＣｏｒｖｅｌ  ｂｌａｃｋ７ｇ、ＴＳ７２０フュームドシリカ１１ｇ、および水５０ｇを添加した。混合物を、低せん断ミキサーを使用して撹拌し、組成物中にＴＳ７２０を均一に分布させた。各場合に、溶液を、アルミニウムプレートにおよそ同じ厚さに噴霧した。噴霧後、プレートを３０分間、空気乾燥させた後、オーブンで２００°Ｆにて３０分間硬化させた。試験時に、硬化させたプレート全てが超疎水性を示し、３度に傾斜させたときに、摩耗した表面に塗布した水滴がこぼれ落ちる能力を評価することによる、２５０ｇ負荷（ＣＳ１０ホイール）のテーバー試験テスターを使用してその性質の消失において試験した。水滴の半分超が表面をこぼれ落ちないことが、超疎水性の消失の指標としてみなされた。種々のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）含有組成物から形成される被覆物からのテーバーデータを表３に要約する。その表は、種々のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）の主要な物理的、化学的、および機械的性質も含む。種々のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）含有組成物のテーバーデータも、図１に比較する。
【０１１６】
ＰＯＬＡＮＥ７００ＴおよびＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱを含む組成物が２５０ｇ負荷の最も高い摩耗耐性のＳＨおよび／またはＯＰ被覆物を生じた（２つの被覆物を、１０００ｇ負荷を用いても評価した）。表３に挙げられた他のＢＡＹＨＹＤＲＯＬに類似もしているＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱは、その共溶剤（１％の少量で存在するトルエン）、その高い引張伸び、８００ｐｓｉの低弾性率、および低硬度（他のＨおよび２Ｈに対してＦ）を含むいくつかの特徴的な特性を有する。ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱは、ポリエステル系であり、スルフィン酸ナトリウム官能基を含む。何らかの理論に束縛されることを望まないが、スルフィン酸ナトリウムは、界面活性剤として作用し、全体の被覆厚を通してフュームドシリカ粒子（ＴＳ７２０）をより均一に分布させることを助けることができると考えられている。この仮説に基づき、表面近くに局在する第２の粒子を有する、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４、１２２、１１０、およびＡ１４５系の一工程被覆物を図２（ａ）に図式的に示す。対照に、被覆物全体に分布した第２の粒子を有すると考えられる、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱを用いて形成される一工程被覆物を図２（ｂ）に示す。図２の概略図は、図２（ａ）に示されたものなどの被覆物の超疎水性の一部または全ての消失においての一解釈を示す。これらの被覆物は、一旦、第２の粒子を担持する被覆物の上部が摩耗して剥がれると、超疎水性を消失する。図２（ｂ）の概略図は、むき出しの金属に達するまで被覆物が摩耗されるときでも被覆厚を通して分散した第２の粒子を有する被覆物の連続した超疎水性においての一解釈を示す。図２（ｂ）に示す被覆物は、厚さ依存性摩耗および例えば、実施例２に示されるようにテーバー摩耗回転数の増加が被覆厚の増加とともに増加することに耐える能力を示す。
表３  一工程の超疎水性被覆物の開発時に使用される種々のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）の性質
【表７】
2014512417.tif 000015
略語および表記：
ＮＭ２Ｐ−Ｎ−メチル−２−ピロリドン
製造業者により報告された鉛筆芯スケールの硬度  Ｆ−堅い、Ｈ  硬い、２Ｈ
【０１１７】
実施例２：ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱを使用した被覆厚の作用
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよびＰｌａｎｅ７００Ｔの６０：４０混合物を製造業者により分配された組成物を使用して体積基準で作製した。混合物１００ｇに、Ｔｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃクリアマット粉末（シリーズ４９）７ｇ、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０  １１ｇ、および水５０ｇを添加した。混合物を低せん断ミキサーにより調製し、（約４０ｐｓｉ圧）のエアガンを用いて、スチール（０．０６２インチの厚さの４×４インチ（ｉｎ．）の）プレートに噴霧することにより塗布した。スチールプレートを、磁気ベースセンサー（Ｍｏｄｅｌ  ９５５２０  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｇａｕｇｅ、Ｃｅｎ−Ｔｅｃｈ、Ｔａｉｗａｎ）を使用して被覆厚の測定を容易にするために使用した。合計７枚のプレートに噴霧し、被覆厚、表面粗さ、および摩耗耐性（すなわち、２５０ｇ負荷のテーバー回転）を試験した。プレートのデータを表４に要約し、表４は、被覆厚が１０〜６８μｍ（０．４〜２．７ミリ）と様々であり、表面粗さがＲａ＝２．５９μｍ〜Ｒａ＝１２．５６μｍの厚さの増加に伴い増加した（図３）ことを示す。テーバー回転は、厚さ（図４参照のこと）とともに４０〜８００回、つまり２０×最小〜最大の厚さの被覆物の増加におよそ直線的に増加した。図４の直線を定義されたテーバー耐久性用の被覆厚を選択するためのガイドとして使用することができる。テーバー耐久性も、図５に示される表面粗さの増大とともに増加するようである。
表４  ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱを使用する、一工程系を用いて被覆されたスチールプレートのテーバーおよび表面粗さデータ
【表８】
2014512417.tif 000016
【０１１８】
実施例３：ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ／クリア７００Ｔ結合剤、および１１〜２０％の範囲のＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０を用いて調製された一工程被覆物中の第２の粒子含量の変形例
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよびクリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（Ｆ６３Ｖ５２１）の体積当たり６０：４０の混合物を、製造業者により分配されたこれらの製品を使用して調製した。各混合物４０ｇ量に、４．４、６．０、および８．０ｇ（すなわち、１１％、１５％、および２０％）のＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０を添加した。各混合物に水２０ｇ（５０％）も添加した。全ての割合を算出し、６０：４０混合物１００ｇに基づいた。組成物をそれぞれ、鋼球または低衝撃ミキサーを使用して混合した。
【０１１９】
各混合物を、５つの異なる厚さで４×４平方インチのスチールプレートに（エアガンを使用して）噴霧した。プレートの全てを、３０分間の空気乾燥させた後、オーブンで２００°Ｆにて３０〜４０分間乾燥させた。各プレートを、厚さ測定、表面粗さ測定（ＲａおよびＲｚ値）、およびテーバー研磨機を使用した摩耗耐性を行った（テーバー摩耗）。全てのテーバー摩耗測定は、２５０ｇ負荷およびＣＳ１０ホイールを使用して得た。データを表５に要約し、図６〜８にプロットした。図６はおよびそれぞれ表面粗さＲａおよびＲｚ値のプロットを示す。図８は被覆厚の関数としてテーバーデータを示す。
表５  ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよびクリア７００Ｔ、１１〜２０％に変化するフュームドシリカＴＳ７２０で作製されたスチールプレート上の一工程被覆物におけるデータの要約
【表９】
2014512417.tif 000017
【０１２０】
実施例４：様々な量の第２の粒子および熱可塑性の第１の粒子（ＴＩＧＥＲ  ＤＲＹＬＡＣ）を含有するＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）／ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）結合剤を含有する一工程被覆物
実施例３の混合物が、全ての場合において７％添加の熱可塑性の第１の粒子粉末（Ｔｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ）を添加したことを除き、繰り返された。各レベルのＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０と７％の第１の粒子の混合物を、５つの４×４平方インチのプレートにエアスプレーガンを使用して噴霧し、異なるプレートの５つの異なる厚さを得た。
【０１２１】
各プレートに、厚さ、表面粗さ、およびテーバー試験を行い、表６に要約し、図９〜１１にプロットした。
表６  ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ、および１１〜２０％に変化するクリア７００ＴフュームドシリカＴＳ７２０、ならびに第１の粒子として添加された７％のＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃで作製されたスチールプレート上の一工程被覆物のデータの要約
【表１０】
2014512417.tif 000018
「Ｂａｙ」＝ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）
２０．０ｇは水２０グラム
【０１２２】
実施例５：ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ、およびＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔホワイト、ならびに１１〜２０％の範囲の３レベルのＴＳ７２０で調製された結合剤を含有する一工程被覆物
実施例３の混合物は、全ての場合においてクリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００ＴをホワイトＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（製品名Ｆ６３Ｗ５２２）に置き換えることを除き、繰り返された。ホワイト７００Ｔは、約１５％ＴｉＯ２顔料の第１の粒子を有する。この４×４インチスチールプレートの試験におけるデータを表７に要約し、図１２〜１４にプロットした。
【０１２３】
実施例３で使用されるクリアＴＳ７２０に対してホワイトＴＳ７２０を含有する組成物における表面粗さ値の分離について記載する（例えば、テーバー摩耗機データ、図１３を参照のこと）。表７に記載のように、２０％のＴＳ７２０および８ｇｍのＰＵＤ混合物の被覆物は、全ての厚さでひび割れしたため、テーバーデータを得られなかった。１１％のＴＳ７２０のデータは、被覆厚が増加するとともに非常に良好な直線状の増加を示す。１５％のＴＳ７２０におけるテーバーデータは２点のみであった。一方は１１％のＴＳ７２０より高く、もう一方はかなり低かった。
表７  ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ、および１１〜に変化するホワイト７００ＴフュームドシリカＴＳ７２０で作製されたスチールプレート上の一工程被覆物のデータの要約
【表１１】
2014512417.tif 000019
【０１２４】
実施例６：ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ、およびＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Τ、ならびに１１〜２０％の範囲の３レベルのＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０、とＤＲＹＬＡＣの第１の粒子の７％添加物を含有する一工程被覆物
実施例５の混合物は、全ての場合において熱可塑性の第１の粒子粉末（Ｔｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃ）の７％添加物を添加したことを除いて繰り返された。これらの混合物で被覆されたスチールプレートのデータを表８に記載し、図１５〜１７にプロットした。表面粗さ値ＲａおよびＲｚは、非常に類似した傾向を示す（図１５および１６を参照のこと）。ＲａおよびＲｚ値は、全てのＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０レベルにおける被覆厚が増加するとともに直線状に増加する。高い粗さ値として、１１および１５％のＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０が示された。最も低い値として、２０％が示された。テーバー摩耗回転として測定された摩耗耐性は、厚さが増加するとともに本質的に直線状の増加を示す（図１７を参照のこと）。より高い値として、２０％のＴＳ７２０に比較し１１および１５％のＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０が示された。
表８  ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ、および１１〜２０％に変化するホワイト７００フュームドシリカＴＳ７２０、ならびに第１の粒子として添加された７％のＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃで作製されたスチールプレート上の一工程被覆物におけるデータの要約。
【表１２】
2014512417.tif 000020
【０１２５】
実施例７：第１の粒子添加物を含有しない様々なＴＳ７２０第２の粒子含量（５〜９％）を用いた被覆
テーバー摩耗耐久性および表面粗さデータを、被覆物の結合剤成分においてのみ異なる２つの組成物で被覆した２組のスチールプレートにおいて得た。一方の組成物を６０：４０のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよびクリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（製品名Ｆ６３Ｖ５２１）（ｖ／ｖ）の結合剤で調製し、もう一方を、６０：４０のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱおよびホワイトＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（製品名Ｆ６３Ｗ５２２）（ｖ／ｖ）の結合剤で被覆した。両結合剤とともに、ＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ＴＳ７２０含量が５〜９％（結合剤組成物の重量基準ｗ／ｗ）と様々であった。３つの異なる厚さの各ＴＳ７２０含有組成物をスチールプレートに噴霧被覆し、上述の実施例と同様に加工した。硬化後、全てのプレートを被覆厚、表面粗さ、およびテーバー摩耗機（２５０ｇ負荷およびＣＳ１０ホイール）を使用してそれらの疎水性／疎油性の性質の消失に対する被覆物の耐性試験を測定した。クリア７００Ｔのプレートのデータを表９に、ホワイト７００Ｔは表１０に要約する。
表９  ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ、および５〜９％に変化するクリア７００ＴフュームドシリカＴＳ７２０（第１の粒子添加物を含有しない）で作製されたスチールプレート上の一工程被覆物におけるデータの要約。
【表１３】
2014512417.tif 000021
表１０ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ、およびホワイト７００Ｔ結合剤、ならびに５％〜９％のＣａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ  ＴＳ７２０で作製したスチールプレート上の一工程被覆物におけるデータ
【表１４】
2014512417.tif 000022
【０１２６】
クリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（図１８）を使用する結合剤を用いて得られた摩耗耐性と被覆厚のプロットは、被覆厚の増加および５〜９％のＴＳ７２０の増加に伴う耐久性の増加を示した。しかし、テーバー耐久性データの傾きは、高いＴＳ７２０含量レベルで認められる大きな傾きに対して５％のＴＳ７２０において低い。ＣａｂＯ−Ｓｉｌ  ＴＳ７２０含量が１１％に増加するときに、摩耗耐性と被覆厚のプロットの傾きは、急激に増加する（例えば、図２０を参照のこと）。二酸化チタン顔料の第３の粒子（白、図１９）を含有するホワイトＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔにおいて、被覆厚の増加に伴い認められた傾きの変化は、クリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔに認められたものと同様の傾向に従うが、実際の傾きはクリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔを含有するより大きい。
【０１２７】
再度、摩耗耐性と被覆厚の傾きの増加が、第２の粒子（例えば、ＴＳ７２０粒子）が被覆厚を通して均一に分布され（例えば、図２を参照のこと）、摩耗としてのテーバー回転の増加が、表面が摩耗されるときにほとんどの第２の粒子を単に除去しないことを示唆する。表面摩耗により、新たに露出した表面の連続した疎水性および／または疎油性を生じる、第２の粒子を含有する多くの材料を露出させる。この態様の物理的徴候とは、被覆物の表面が摩耗して剥がれるときではなく、被覆物が摩耗して通過した（例えば、むき出しの金属または下位の被覆層に至る）ときに超疎水性の消失が生じるということである。１１％未満のＴＳ７２０濃度で、摩耗耐性と被覆厚の間の相関を表す線の傾きは、ＴＳ７２０粒子が外側（空気との接触面を形成する被覆物の露出した表面）にて高い度合いで集中し得ることを示唆する。それゆえ、露出した表面が摩耗しきる場合、超疎水性はさらに速く消失する。
【０１２８】
この実施例のサンプルにおける表面粗さ（表９および１０）は、ホワイトＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔを含有する約１１％のＴＳ７２０成分が、厚さ依存性摩耗耐性を示す耐久性の高いＳＨおよび／またはＯＰ被覆物を提供することを示唆する。より滑らかな表面仕上げを所望するときに、クリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔを使用し、厚さ依存性摩耗耐性を示す耐久性の高いＳＨおよび／またはＯＰ被覆物を得ることができる。
【０１２９】
表面粗さデータ
１１％の固定量のＴＳ７２０を含む４つ全ての被覆物における表面粗さデータを図２６〜２８に示す。図２６は、ホワイトＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００ＴがクリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔより第１の粒子の有無に関わらずより表面粗さを生じることを示す。図２７は、第１の粒子の添加物を含有しないクリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）組成物を用いて形成された被覆物とホワイトＰＯＬＡＮＥ（登録商標）組成物を用いて形成された被覆物の間の差を示す。５０μｍの被覆厚において、ホワイト７００Ｔを含有する被覆物の表面粗さはクリア７００Ｔのものの約１．３倍である。
【０１３０】
図２８のデータは、ホワイト７００Ｔとクリア７００Ｔの間の第１の粒子を含有する表面粗さを比較した。再度、５０μｍの被覆厚において、ホワイト７００Ｔは、約１．６倍を生じる。それゆえ、表面粗さが重要である場合、６０：４０のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱをクリア７００Ｔに混和するものとする。
【０１３１】
実施例８：強化された疎油性の性能を得るためのＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱで作製された一工程被覆物のトップコーティング
アルミニウムプレート、４×４インチを、以下を混合することにより調製される組成物でベースコートした：
１．結合剤として体積当たり、６０：４０のＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱ：クリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔの混合物
２．（結合剤の）７重量％のＴｉｇｅｒ  Ｄｒｙｌａｃクリアマットの第１の粒子、
３．１１（重量）％のＴＳ７２０および
４．５０（重量）％の水。
雰囲気湿度の室温で乾燥すなわちおよそ３０分後、ベースコートを、トップコート組成物Ｎｏ．１またはＮｏ．２のいずれかでトップコートした。
【０１３２】
トップコートＮｏ．１：トップコート組成物Ｎｏ．１は、１％Ｍ５（未処理のフュームドシリカ）、０．５％ＳｉＣｌ４、および０．５％（Ｇｅｌｅｓｔ８１７４）（トリデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒルクチルトリクロルシラン）からなる。トップコートされたプレートを２００°Ｆにて１時間硬化させた。トップコートされたプレートはＳＨおよびＯＰであった。５分間シャワーをかけ続け、ＣＳ１０ホイールを用いた２５０ｇ負荷の６００回のテーバー回転の摩耗耐性を実証した。
【０１３３】
トップコートＮｏ．２：トップコート組成物Ｎｏ．２は、Ｍ５シリカ含量が１〜２％増加し、シラン含量が０．５〜１％増加したことを除き、トップコートＮｏ．１と同じ成分組成物を使用する。組成物Ｎｏ．２でトップコートされたプレートを２００°Ｆにて１時間硬化させた。このプレートに５〜１０分間シャワーをかけ続け、ＣＳ１０ホイールを用いた２５０ｇ負荷の９００回のテーバー回転の摩耗耐性を実証した。
【０１３４】
シャワー試験：超疎水性の耐久性の測定は、標本を湿らせることを必要とする、一定の水のシャワーにさらす時間を測定することにより行うことができる。この装置は、十分な水流を通常の設備の水分供給から送達する、サンプルの６フィート上に位置するシャワースプレーヘッドからなる。
【０１３５】
実施例９：超疎水性および疎油性被覆物を生成する一工程被覆組成物
以下、
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４−２４．０グラム
ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（ホワイト）−１６．０グラム
Ｍ５Ｔ＝９．０グラム（以下に記載の（３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシル）トリクロロシラン（ＳＩＮ６５９７．６）で処理したＣａｂ−ｏ−Ｓｉｌ  Ｍ５シリカ）
Ｃｏｒｖｅｌ  Ｂｌａｃｋ−２．８グラムおよび
Ｈ２Ｏ−２０．０グラム
を含む被覆組成物は、以下のように成分を混和することにより調製された：
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４（２４．０グラム）およびＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（１６．０グラム）を合わせて２０分間混和した。Ｍ５Ｔ（９．０グラム、（３，３，４，４，５，５，６，６，６−ノナフルオロヘキシル）トリクロロシラン（ＳＩＮ６５９７．６）で処理されたＭ５シリカ）を溶液に添加後、３０分間ボールミル内で混合した。Ｃｏｒｖｅｌ  Ｂｌａｃｋ（２．８グラム）およびＨ２Ｏ（２０．０グラム）を溶液に添加後、さらに３０分間ボールミル内で混合した。
【０１３６】
被覆物を、０．０２０〜０．０２５インチのノズル径を有するＣｅｎｔｒａｌ  Ｐｎｅｕｍａｔｉｃスプレーガンを使用して塗布した。１．２〜１．４ミリ厚の被覆物を４×４インチアルミニウムプレートに塗布した。プレートを室温にて３０分間硬化させた後、２００Ｆにて１〜２時間硬化させた。硬化後、プレートを超疎水性、疎油性、テーバー摩耗耐性、および超疎水性の消失に対するシャワー耐性において試験した。試験の結果は、被覆物が超疎水性を示すことを示す（接触角＝１６７．３３、テーバー摩耗試験後＝１５５．２３）。被覆物は、疎油性／超疎水性挙動（接触角＝１５３．６７）も示す。被覆物は２５０ｇ負荷の５００回のテーバー摩耗回転後にその超疎水性を消失する。超疎水性は、シャワー試験５５〜６０分後に消失する（上述）が、超疎水性は乾燥後、回復する。
【０１３７】
実施例１０  ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱを含有する被覆物の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）含量
本開示に使用される結合剤成分のうち、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱは、他の成分に比べ、より揮発性の有機溶剤（トルエン）を使用した。ＳＨおよびＯＰ被覆物の作製時に使用するものを含め、環境上の理由で生成物のＶＯＣ含量を減らすことが望ましい場合、例示的被覆組成物の成分のＶＯＣ含量の予測値の分析を参照として記載する。種々の被覆物／被覆成分における含有物に基づき、ＶＯＣ含量の計算値を表１１に記載する。
表１１選択被覆物の揮発性有機化合物値（水および非適用溶剤を差し引く）
【表１５】
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【０１３８】
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１４０ＡＱベースコーティングである、組成物１がおよそ０．３ｌｂ／ガロンのＶＯＣを有することが表１１からわかる。この被覆物はテーバー摩耗耐久性データに基づき、非常に大きな摩耗耐性を有するＳＨ挙動を送達し、被覆プロセスにおいて限られたＶＯＣが放出される。被覆組成物２のトップコートトップコートの組成物１から形成される被覆物への塗布は、さらなるＶＯＣを添加しないが、被覆物はここで疎水性挙動に加え、ＯＰ挙動も送達する。対照に、トップコート（組成物４）とともにＰＯＬＡＮＥ（登録商標）ＡおよびＢ（組成物３）系の溶剤を使用して形成される被覆物は、優れた摩耗耐久性および耐湿潤性を送達するが、ＶＯＣ化合物のかなりの放出を有する。
【０１３９】
実施例１１：シラン化剤で処理された異なるレベルの処理されたＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ  Ｍ５粒子を含有する一工程被覆物
トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシランで処理したＭ５シリカ粒子は、結合剤、結合剤組成物に組み込まれ、異なる噴霧技法を使用して、塗布される。ベース組成物は、
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４（Ｂａｙｅｒ）＝２４．０ｇ
ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（ホワイト顔料を含む、Ｓｈｅｒｗｉｎ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ）＝１６．０ｇ
（場合により、示されるように、同量のクリアＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔが使用された）
Ｍ５Ｔ（ＳＩＴ８１７４．０で処理されたフュームドシリカ粒（Ｇｅｌｅｓｔ、トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン）＝４．４ｇ
水＝１８．２０ｇ
からなる。
【０１４０】
処理された粒子をＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４／７００Ｔ混合物に添加し、ペーストを作製した。ペーストを水で希釈し、噴霧または塗装のための稠度を得た。組成物を、以下の手順を使用することにより、４×４インチのアルミニウムプレートに塗布した（全てのプレートを、テーバー摩耗を使用して表面粗さおよびＳＨおよび／またはＯＰ消失に対する耐性において試験した。テーバー摩耗を用いた疎油性の消失は、各サンプルにおいても測定された。
【０１４１】
実施例１１パートＡ
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４／ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（ホワイト）−４０．０ｇ
Ｍ５Ｔ（８１７４トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン）−４．４ｇ（結合剤に対して１１％ｗ／ｗ）
Ｈ２Ｏ−１８．０〜２０．０ｇ
組成物を、１．４ｍｍのノズルを有するエアスプレーガンを使用して塗布し、被覆されるプレートの表面を垂直に配置した。硬化（２００°Ｆで乾燥）後のプレートの視覚による検査で、塗布中、水がプレートに流れ落ちることによる被覆物の垂れ下がりが示された。被覆物の領域の一部は視覚的にかなり薄く、次いで他の領域は適した被覆率を有するようであった。
【０１４２】
プレートは、超疎水性および超疎油性であることがわかった。粗さ測定は、２．３０７、１．３９２、１．８２４、１．８４２、および１．６７９のＲａ値、ならびに１６．０、１１．０、１３．７、１２．７、および１１．７のＲｚ値を生じた。２５０ｇ負荷（ＣＳ１０ホイール）を使用するテーバー摩耗測定は、厚い被覆領域のため粘着性のある１地点を有する、２００の値を得た。超疎水性の消失におけるテーバー摩耗耐性は、３．５の値を生じた。超疎水性の消失に対するシャワー耐性は、１時間を超え、一部は２時間で湿潤した。雨への露出には、屋外の雨の露出１時間後の超疎水性を示した。
【０１４３】
実施例１１パートＢ
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４／ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（ホワイト）−４０．０ｇ
Ｍ５Ｔ（８１７４トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン）−４．４ｇ（結合剤に対して１１％ｗ／ｗ）
Ｈ２Ｏ−１８．０〜２０．０ｇ
組成物を、エアスプレーガンを使用して塗布し、被覆されるプレートの表面を水平に配置した。硬化（２００°Ｆで乾燥）後のプレートの視覚による検査で、良好な被覆率、平滑さ、および実質的に均一な被覆が示された。
【０１４４】
プレートは、超疎水性および超疎油性であることがわかった。粗さ測定は、２．３７７、２．３８６、２．６５７、および１．６７９のＲａ値、ならびに１６．１、１７．０、１８．５、１２．７、および１１．７．のＲｚ値を生じた。２５０ｇ負荷（ＣＳ１０ホイール）を使用するテーバー摩耗測定は、超疎水性において４００〜５００回の摩耗回転の値を得た。超疎水性の消失におけるテーバー摩耗耐性は、１５回の摩耗回転の値を生じた。超疎水性の消失に対するシャワー耐性は２時間を超えた。雨への露出には、屋外の雨の露出１時間後の超疎水性を示した。
【０１４５】
実施例１１パートＣ
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４／ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（ホワイト）−４０．０ｇ
Ｍ５Ｔ（８１７４トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン）−４．４ｇ（結合剤に対して１１％ｗ／ｗ）
Ｈ２Ｏ−１８．０〜２０．０ｇ
組成物を、小さいノズル（６００ミクロン開口部）を有するエアスプレーガンを使用して塗布し、被覆されるプレートの表面を水平に配置した。硬化（２００°Ｆで乾燥）後のプレートの視覚による検査で、良好な被覆率および平滑さが示された。小さいノズルは、被覆される領域が大きい多数のプレートを同時に噴霧するときに良好な均一の被覆物を噴霧にはあまり有効でない。
【０１４６】
プレートは、超疎水性および超疎油性であることがわかった。粗さ測定は、２．９０３、３．５８１、および２．９２０のＲａ値、ならびに１６．５、１９．７、および１４．６のＲｚ値を生じた。２５０ｇ負荷（ＣＳ１０ホイール）を使用するテーバー摩耗測定は、むき出しの金属に摩耗した、２００回の摩耗回転の値を得た。超疎水性の消失におけるテーバー摩耗耐性は１０の値を生じた。雨への露出には、屋外の雨の露出１時間後の超疎水性を示した。
【０１４７】
実施例１１パートＤ
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４／ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（クリア）−４０．０ｇ
Ｍ５Ｔ（８１７４トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン）−４．４ｇ（結合剤に対して１１％ｗ／ｗ）
Ｈ２Ｏ−１８．０〜２０．０ｇ
手順：小さいガンと水平のプレート。硬化後のプレートの視覚による検査で、良好な被覆率、かなりの平滑さ、および高い均一性が示された。
【０１４８】
組成物を、小さいノズル（０．６ｍｍまたは６００ミクロン開口部）を有するエアスプレーガンを使用して塗布し、被覆されるプレートの表面を水平に配置した。硬化（２００°Ｆで乾燥）後のプレートの視覚による検査で、良好な被覆率、かなりの平滑な仕上がり、および表面全体の高い均一性が示された。
【０１４９】
プレートは、超疎水性および超疎油性であることがわかった。粗さ測定は、Ｒａ値０．８４７、０．８４０、および１．１４３ミクロン、ならびに６．４６、６．５０、および９．１７ミクロンのＲｚ値を生じた。２５０ｇ負荷（ＣＳ１０ホイール）を使用するテーバー摩耗測定は、３００回の摩耗回転の値を得た。超疎水性の消失におけるテーバー摩耗耐性は、５回の摩耗回転の値を生じた。雨への露出には、屋外の雨の露出１時間後の超疎水性を示した。
【０１５０】
実施例１１パートＥ
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４／ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（クリア）−６０．０ｇ
Ｍ５Ｔ（８１７４トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン）−５．３ｇ（結合剤に対して８．８％ｗ／ｗ）
Ｈ２Ｏ−１０．０ｇ
組成物を、小さいノズル（０．６ｍｍまたは６００ミクロン開口部）を有するエアスプレーガンを使用して塗布し、被覆されるプレートの表面を水平に配置した。硬化（２００°Ｆで乾燥）後のプレートの視覚による検査で、良好な被覆率、かなりの平滑な仕上がり、および表面全体の高い均一性が示された。
【０１５１】
プレートは、超疎水性および超疎油性であることがわかった。粗さ測定は、Ｒａ値１．３１０、０．９９７ミクロンおよび１．２６６、ならびに１０．２、７．３４、および９．７９ミクロンのＲｚ値を生じた。２５０ｇ負荷（ＣＳ１０ホイール）を使用するテーバー摩耗測定は、４００回の摩耗回転の値を得た。超疎水性の消失におけるテーバー摩耗耐性は、５回の摩耗回転の値を生じた。雨への露出には、屋外の雨の露出１時間後の超疎水性を示した。
【０１５２】
実施例１１パートＦ
ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（登録商標）１２４／ＰＯＬＡＮＥ（登録商標）７００Ｔ（クリア）−６０．０ｇ
Ｍ５Ｔ（８１７４トリデカフルオロテトラヒドロオクチルトリクロロシラン）−４．４ｇ（ウレタンに対して７．３％ｗ／ｗ）
Ｈ２Ｏ−１０．０ｇ
組成物を、小さいノズル（０．６ｍｍまたは６００ミクロン開口部）を有するエアスプレーガンを使用して塗布し、被覆されるプレートの表面を水平に配置した。硬化（２００°Ｆで乾燥）後のプレートの視覚による検査で、良好な被覆率、かなりの平滑な仕上がり、および表面全体の高い均一性が示された。
【０１５３】
プレートは、超疎水性および超疎油性であることがわかった。粗さ測定は、Ｒａ値０．７７７、０．６４３、および０．６０７ミクロン、ならびに８．４４、６．５３、および５．５０ミクロンのＲｚ値を生じた。２５０ｇ負荷（ＣＳ１０ホイール）を使用するテーバー摩耗測定は、３００回の摩耗回転の値を得た。超疎水性の消失におけるテーバー摩耗耐性は、５回の摩耗回転の値を生じた。雨への露出には、屋外の雨の露出１時間後の超疎水性を示した。
表１２  実施例１１におけるデータの要約
【表１６】
2014512417.tif 000024
【０１５４】
実施例１２：ガラスビーズの第１の粒子の添加物を含有する一工程被覆物
実施例１１の組成物に、（結合剤の）７重量％のグラスバブル（Ｓ６０、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ製、表１を参照のこと）を添加した。第１の粒子を含有しない被覆物をクリアＰＯＬＡＮＥ７００Ｔで調製し、Ｓ６０を含有するものをホワイトＰＯＬＡＮＥ７００Ｔで調製した。被覆物を４つの異なるノズル径を使用して、ガンで４×４インチスチールプレートに塗布し、異なる被覆厚を作製した。プレートの全てを、被覆厚を測定後に２００°Ｆにて１時間（ｈ）硬化させ、超疎水性を消失する点に対するテーバー摩耗の摩耗耐性を評価した。テーバー試験を３つの異なる負荷（２５０、５００、および１０００ｇ）で行った。テーバーデータおよび被覆厚（ミリおよびミクロン）の全てを表１３に要約する。
表１３  ２５０、５００、および１０００ｇの負荷時の種々の厚さにおける実施例１１のテーバーデータ
【表１７】
2014512417.tif 000025
【０１５５】
４つの追加のプレートを被覆し、表１３に表示されるものより厚い被覆物を作製した。追加のプレートの被覆物は、４〜１２ミリの厚さの範囲である。本試験のデータを表１３（続き）に表し、図３２に含める。
表１３（続き）１０００ｇ負荷を使用する非常に厚い被覆物のテーバーデータ
【表１８】
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表１３からのデータを図２９〜３２にプロットし、これらのプロットは、各塗布負荷（２５０、５００、および１０００ｇ）におけるテーバー摩耗耐性データを示す。
【図１】
2014512417.tif 000027
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014512417.tif 000031
【図６】
2014512417.tif 000032
【図７】
2014512417.tif 000033
【図８】
2014512417.tif 000034
【図９】
2014512417.tif 000035
【図１０】
2014512417.tif 000036
【図１１】
2014512417.tif 000037
【図１２】
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2014512417.tif 000039
【図１３】
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【図１４】
2014512417.tif 000041
【図１５】
2014512417.tif 000042
【図１６】
2014512417.tif 000043
【図１７】
2014512417.tif 000044
【図１８】
2014512417.tif 000045
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2014512417.tif 000049
【図２３】
2014512417.tif 000050
【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2014512417.tif 000058
【図３１】
2014512417.tif 000059
【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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