(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂と複数の両性の超疎水性粒子とを含む超疎水性コーティングであって、
前記複数の粒子は、それぞれ、少なくとも１つの超疎水性領域と少なくとも１つの親水性領域とを含み、
各粒子は、複数の細孔を画定し、３次元ナノ構造表面トポロジーを備えた多孔質コアを有し、
前記超疎水性領域は、疎水性シランを含む疎水性コーティングを含み、ナノ構造表面トポロジーを維持するように前記超疎水性粒子の表面に適合し、
前記親水性領域は、親水性シランを含み、前記粒子は、少なくとも１つの親水性領域を介して、前記樹脂と共有結合し、
前記粒子の３次元表面トポロジーが維持されるように、前記樹脂は前記粒子の細孔を完全には充填せず、前記粒子は、前記樹脂が前記細孔に部分的に侵入することにより前記熱硬化樹脂に機械的に固定され、
前記複数の粒子は、樹脂の少なくとも１つの表面を超疎水性にすることを特徴とする超疎水性コーティング。
【請求項２】
前記超疎水性粒子の少なくとも一部が、樹脂内部に埋め込まれ、前記樹脂によって、取り囲まれることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項３】
前記樹脂が、疎水性であることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項４】
前記超疎水性粒子は、珪藻土粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項５】
前記多孔質コアは、親水性であることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項６】
前記多孔質コアは、シリカであることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項７】
前記シリカは、エッチングされ、前記ナノ構造表面トポロジーを備えることを特徴とする請求項７に記載の超疎水性コーティング。
【請求項８】
各粒子の細孔容積は、５０％未満が樹脂によって充填されることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項９】
各粒子の直径が、１−２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項１０】
各粒子の直径が、１０−２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項１１】
粒子の樹脂に対する比が、体積で、１：１から１：１０であることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの超疎水性領域は、フルオロモノマー、パラフィン系炭化水素モノマー及びそれらの組み合わせからなる群から選択される化学部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項１３】
前記フルオロモノマーは、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリクロロシランであることを特徴とする請求項１２に記載の超疎水性コーティング。
【請求項１４】
前記疎水性シランは、アルキル系シランであることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項１５】
前記親水性シランは、（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシラン、（３−トリメトキシシリルプロピル）ジエチレン−トリアミン及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の超疎水性コーティング。
【請求項１６】
シリカを含む複数の微粒子を少なくとも１つの超疎水性シラン及び少なくとも１つの親水性シランと反応させて、複数の両性粒子を形成させるステップを含み、各両性粒子は少なくとも１つの超疎水性領域と少なくとも１つの親水性領域とを含むことを特徴とする両性粒子の製造方法。
【請求項１７】
前記反応は、１段階で起こることを特徴とする請求項１６に記載の両性粒子の製造方法。
【請求項１８】
前記反応は、第１の段階及び第２の段階で起こり、
前記第１の段階で、前記複数の微粒子を前記少なくとも１つの超疎水性シランと反応させ、
前記第２の段階で、前記複数の微粒子を前記少なくとも１つのカップリング剤と反応させることを特徴とする請求項１６に記載の両性粒子の製造方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの超疎水性領域は、フルオロモノマー、パラフィン系炭化水素モノマー及びそれらの組み合わせからなる群から選択される化学部分を含むことを特徴とする請求項１６に記載の両性粒子の製造方法。
【請求項２０】
前記フルオロモノマーは、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリクロロシランであることを特徴とする請求項１９に記載の両性粒子の製造方法。
【請求項２１】
前記超疎水性シランは、アルキル系シランであることを特徴とする請求項１６に記載の両性粒子の製造方法。
【請求項２２】
前記親水性シランは、（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシラン、（３−トリメトキシシリルプロピル）ジエチレン−トリアミン及びそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項１６に記載の両性粒子の製造方法。
【請求項２３】
高分子結合剤を含む溶液中に複数の両性微粒子溶液を分散させるステップを含み、
各両性粒子は、疎水性シランからなる少なくとも１つの超疎水性領域と、親水性シランからなる少なくとも１つの親水性領域とを含み、
前記高分子結合剤は、各両性粒子の前記少なくとも１つの親水性領域の親水性シランと共有結合可能な複数の官能基を含むことを特徴とする超疎水性コーティングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超疎水性コーティング、より詳しくは、種々の表面に共有結合することが可能な粒子を含む超疎水性コーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
「超疎水性」表面又は粒子は、一般に、そして、本明細書において、水滴との間に１５０度より大きい接触角を与える表面又は粒子として定義される。超疎水性（ＳＨ）コーティングが、長年にわたり、研究開発されてきた。超疎水性コーティングが広く市販されなかった主な理由は、耐久性の欠如による。超疎水性粒子が水をはじくだけでなく、通常、種々の表面に超疎水性粒子を付着するのに使用することができる結合剤もはじく点において、この耐久性の欠如は、超疎水性粒子それ自体が原因で生じる。よって、結合剤の反発力を解消するために、相当量の結合剤を添加する必要があることが多い。しかし、超疎水性粒子を見出すのに必要な量の結合剤が、超疎水性粒子を超疎水性にするのに必要なナノスケール表面トポロジーに接触することにより、コード化（コーティング）された超疎水性挙動を破壊する場合に、問題が生じる。
【０００３】
また、超疎水性コーティングは、典型的には、コーティングの外表面が、超疎水性であるだけである。前記外表面が摩耗しきると、表面はもはや超疎水性ではない。この超疎水性の喪失は、表面から除去された超疎水性粒子又は構造に起因する。表面の下にある粒子は、典型的には、表面を非超疎水性にする下地コーティング材が詰まっているナノ細孔及びナノテクスチャー表面を一般に有する。
【０００４】
標準静電粉体塗装プロセスでは、乾燥樹脂粉末が、特定の電気的に接地された基材に静電的に噴霧／スプレーされる。帯電した乾燥粉末を静電力により、接地された基材に付着させる。乾燥樹脂粉末が硬化したとき、乾燥樹脂粉末は基材に良好に結合するようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
表面を超疎水性にすることが可能な耐久性の超疎水性コーティングが、非常に、有用である。かかる表面の応用は、無限に近い。例えば、超疎水性の車のフロントガラスは、実質的に、雨水を浸透せず、超疎水性の艇体は、艇体と水の間の摩擦を最小限に抑える。よって、得られるコーティングは耐久性があり、その超疎水性特性を維持するように、超疎水性粒子を種々の表面に、固定する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の種々の実施態様は、細孔を画定する３次元ナノ構造表面トポロジーを有する超疎水性粒子を有する超疎水性粉末と樹脂とを含む場合がある超疎水性コーティングを提供することによって、上述の問題を解消する。前記超疎水性粒子は、樹脂内部に埋め込むことができる。ある実施態様によれば、前記超疎水性粒子の３次元表面トポロジーを維持するように、樹脂が超疎水性粒子の細孔を完全に充填することはない。
【０００７】
前記超疎水性粒子は、疎水性コーティングを含むことができる。前記疎水性コーティングは、粒子のナノ構造表面トポロジーを維持するように、前記超疎水性粒子の表面に適合させることができる。前記超疎水性粒子は、珪藻土粒子を含んでもよい。珪藻土粒子は、ナノ構造表面トポロジーを有する。種々の実施態様によれば、珪藻土粒子が疎水性コーティングで被覆されるとき、疎水性コーティングで被覆された後でさえ、珪藻土粒子がそのナノ構造表面トポロジーを維持することができる。種々の実施態様によれば、一部又は全ての超疎水性粒子が多孔質コアを有してもよい。超疎水性粒子の多孔質コアは、親水性である場合がある。珪藻土は、天然に親水性である多孔質コアの一例である。前記超疎水性粒子の前記多孔質コアは、ケイ酸塩である場合がある。前記ケイ酸塩は、エッチングされ、前記ナノ構造表面トポロジーを備える場合がある。
【０００８】
前記超疎水性粒子が内部に埋め込まれた樹脂が、疎水性である場合がある。種々のポリマーが、樹脂として使用される場合がある。本明細書で使用されるように、「樹脂」という用語は、任意の固体又は液体の合成又は天然由来の有機ポリマーを意味し、特定の植物からの天然由来の滲出から得られる材料に限定されない。
【０００９】
前記超疎水性粒子の細孔容積は、５０％未満が樹脂によって充填される場合がある。前記超疎水性粒子の直径は、０．１−２０μｍか、又は１及び２０μｍである場合がある。前記超疎水性粒子の直径は、１０−２０μｍである場合がある。本出願の目的では、「細孔容積」という用語は、粒子の全容積中の空隙の容積の比率を指す。本明細書で用いられるところの「細孔容積」という用語は、「空隙率」又は「空隙回折」と同じ意味を有する。前記細孔容積は、０ないし１の比率か、０ないし１００％の百分率として表現される場合がある。粒子の細孔容積は、直接的方法、光学的方法、コンピュータ断層撮影法、吸収方法、水分蒸発法、水銀圧入法、ガス膨張法、熱ポロシメトリー及び凍結極微孔測定法を含む任意の公知の方法により測定される場合がある。
【００１０】
超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で１：４ないし１：２０か、体積で１：５ないし１：７か、体積で１：１ないし１：４か、体積で１：１．５ないし１：２．５かである場合がある。例えば、超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で約１：６か、体積で約１：２かの場合がある。
【００１１】
超疎水性コーティング用の前駆体粉末は、超疎水性粒子を有する超疎水性粉末と複数の樹脂粒子とを含む場合がある。前記超疎水性粒子は、細孔を含む３次元表面トポロジーを有する。前記樹脂粒子は、超疎水性粒子の細孔を完全に充填せずに、硬化時に、超疎水性粒子を包囲し、埋め込むことができる樹脂材料を含む場合がある。
【００１２】
樹脂粒子の直径は、１−１００μｍである場合がある。ある実施態様によれば、樹脂粒子の直径は超疎水性粒子の細孔の寸法と比較してより大きい場合があるが、一般に、超疎水性粒子の直径の２０倍以下である。ある実施態様によれば、樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の細孔の寸法と比較して、より大きい場合があるが、一般に、超疎水性粒子の直径の４倍以下である。樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の細孔の平均寸法と比較して、より大きい場合があるが、一般に、超疎水性粒子の直径の１０倍以下である。他の実施態様によれば、樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の細孔の平均寸法と比較して、より大きい場合があるが、一般に、超疎水性粒子の直径の２倍以下である。
【００１３】
超疎水性コーティングを表面に塗布する方法は、超疎水性コーティング用の前駆体粉末を提供するステップを含む場合がある。前記前駆体粉末は、複数の超疎水性粒子を有する場合がある。前記超疎水性粒子は、細孔を含む３次元表面トポロジーを有する場合がある。また、前記前駆体粉末は、複数の樹脂粒子を含む場合がある。前記樹脂粒子は、超疎水性粒子の細孔を完全に充填せずに、硬化時に、超疎水性粒子を樹脂内に、包囲し、埋め込むことができる樹脂材料を含む場合がある。前記前駆体粉末は、前記表面に塗布することができる。前記樹脂は硬化し、樹脂を表面に結合させることができ、超疎水性粒子を樹脂内に取り囲み及び／又は埋め込むことができる。
【００１４】
樹脂は、疎水性である場合がある。超疎水性粒子は、多孔質コア材料及び疎水性コーティングを含む場合がある。疎水性コーティングは、ナノ構造表面トポロジーを維持するために、多孔質コア材料の表面に適合させる場合がある。多孔質コア材料が、親水性である場合がある。
【００１５】
多孔質コア材料は、ケイ酸塩を含む場合がある。前記ケイ酸塩は、エッチングされ、前記ナノ構造表面トポロジーを備える場合がある。多孔質コア材料は、珪藻土を含む場合がある。前記超疎水性粒子の細孔容積は、５０％未満が樹脂によって充填される場合がある。前記超疎水性粒子の直径は、０．１−２０μｍか、又は約１μｍである場合がある。前記超疎水性粒子の直径は、１０−２０μｍである場合がある。超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で１：４ないし１：２０か、体積で１：１ないし１：４である場合がある。超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で１：５ないし１：７か、体積で１：１．５ないし１：２．５かである場合がある。超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で約１：６か、体積で約１：２かである場合がある。前駆体粉末を表面に塗布する前に、樹脂粒子の層が表面に塗布される場合がある。前記静電塗装プロセスにより、前駆体粉末を表面に塗布する場合がある。
【００１６】
種々の他の実施態様によれば、本発明は、各コーティング粒子に、親水性表面と疎水性表面の両方を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
種々の実施態様による超疎水性粒子は、耐水性塗料で、耐水エポキシで、ポリマー及び混合物で、木製品で、包帯又は包帯上で、光学コーティング又は光学コーティング上で、又は布帛で使用されるような種々の織物で、種々の表面及び基材のためのコーティングとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
ここで、好ましい実施態様が図示され、本発明は、図示される配置及び手段に限定されるものではないことが理解される。
【図１】図１ａ−図１ｆは、本発明の１実施態様による被覆されたアルミニウム電力線の超疎水性を示す動画からの画像である。
【図２】超疎水性及び架橋性（カップリング剤）部位を有する典型的なシリカリッチ両性微粒子の化学図である。
【図３】図３ａ−図３ｂは、典型的な超疎水性部位の化学図である。
【図４】図４ａ−図４ｂは、典型的なカップリング剤の化学図である。
【図５】基材に結合する高分子結合剤の表面と共有結合した複数の超疎水性粒子を示す概略図である。
【図６】高分子結合剤の表面に共有結合した複数の超疎水性粒子と、基材に結合した高分子結合剤に埋め込まれた複数の超疎水性粒子とを示す概略図である。
【図７】基材に結合した高分子結合剤に埋め込まれた複数の超疎水性粒子を示す概略図である。
【図８】鋼板上に、結合剤と共に、塗装された超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）のテーバー摩耗試験の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
種々の実施態様によれば、超疎水性コーティングは、超疎水性粒子を有する超疎水性粉末と樹脂とを含む場合がある。前記超疎水性粒子は、細孔を画定する３次元ナノ構造表面トポロジーを有する場合がある。超疎水性粒子の少なくとも一部が、樹脂によって、完全に、包まれるか、取り囲まれるように、超疎水性粒子が樹脂内に埋め込まれる場合がある。本明細書で使用されるところの「埋め込まれる」という用語は、取り囲まれた部分に、しっかりと、包囲されることを意味する。よって、「埋め込まれる」という用語は、樹脂によって、完全に、取り囲まれる又は包まれる粒子だけでなく、取り囲まれる樹脂内に、部分的に、包まれる、包囲される又は取り囲まれる粒子を含む。種々の実施態様によれば、超疎水性コーティングは、いくつかの完全に埋め込まれた粒子及びいくつかの部分的に埋め込まれた粒子を含む複数の超疎水性粒子を含む場合がある。完全に埋め込まれる粒子は、粒子のあらゆる側面が樹脂によって、取り囲まれるように、完全に樹脂層内に存在する。部分的に、埋め込まれる粒子は、樹脂層の表面から突出する表面領域の部分を有する。突出する部分的に、埋め込まれる粒子は、コーティングの表面に、超疎水性を与えることができる。完全に、埋め込まれる粒子は、コーティングの表面が摩耗するか、又は紙やすりで磨かれた後でも、コーティングが超疎水性を維持することができる。コーティングの表面が摩耗するか、又は紙やすりで磨かれたときに、いくつかの又は全ての部分的に埋め込まれた粒子が除去されるが、いくつかの又は全ての完全に埋め込まれた粒子がコーティングの表面に露出することが可能となる。その後、露出した粒子が、コーティングの表面に、超疎水性を与えるように機能することが可能となる。
【００２０】
摩耗後又は研磨後、埋め込まれた粒子が表面に露出したときに、完全に、埋め込まれた粒子が、超疎水性を維持することができる１つの理由は、樹脂内に、埋め込まれた粒子が完全に埋め込まれるにも関わらず、樹脂が細孔を完全に充填しないか、超疎水性粒子を完全に被覆しないことである。樹脂は細孔を完全に充填しないか、又は完全に超疎水性粒子を被覆しないので、超疎水性粒子の３次元表面トポロジーが保たれる。前記樹脂は、前記超疎水性粒子の前記細孔を完全に埋めることなく、及び／又は前記超疎水性粒子のナノテクスチャー表面を完全に覆うことなく、溶解し、前記超疎水性（ＳＨ）粒子と混合することができる。ある実施態様によれば、前記超疎水性粒子は、各超疎水性粒子の多孔質コア内の空気の体積を維持するように、前記樹脂をはじく場合がある。以下において、前記樹脂が前記超疎水性粒子の前記細孔を充填する度合いを、より詳細に明らかにする。
【００２１】
種々の実施態様では、得られるコーティングが良好に結合し、耐久性があり、超疎水性（ＳＨ）であるように、現在の静電塗装粉体コーティング技術を変更する方法を記載する。様々の実施態様で、表面が超疎水性で、例えば前記外表面を送り出すことによって、外表面が摩耗しきったときになお超疎水性である、良好に結合したコーティングを形成するために、乾燥粉末樹脂を超疎水性のナノテクスチャー非晶質シリカ粉末と組み合わせる。
【００２２】
追加の実施態様は、超疎水性粒子及び樹脂粒子を含む前駆体粉末に関する。かかる実施態様は、粒子の超疎水性特性を維持しながら、超疎水性のナノテクスチャーシリカなどの超疎水性粒子を高分子結合剤と共有結合させることができる。種々の実施態様によれば、超疎水性のナノテクスチャーシリカ粉末（例えば、超疎水性の珪藻土）などの超疎水性粒子は、ポリウレタン又はエポキシなどの１又は２以上の高分子結合剤と共有結合する場合がある。その後、前記高分子結合剤が、既知の方法により種々の基材と結合する場合がある。
【００２３】
超疎水性粒子
「疎水性」表面又は粒子は、一般的に、そして、本明細書において、水滴との間に９０度ないし１５０度の接触角を与える表面又は粒子として定義される。「超疎水性」表面又は粒子は、一般的に、そして、本明細書において、水滴との間に１５０度より大きい接触角を与える表面又は粒子として定義される。水滴と表面との間にとることができる可能な最大接触角は、１８０度である。
【００２４】
各超疎水性粒子は、疎水性コーティングを含んでもよい。前記疎水性コーティングは、ナノ構造表面トポロジーを維持するように、各超疎水性粒子の表面に一致させてもよい。
【００２５】
一部又は全ての前記超疎水性粒子が、多孔質コア及び／又は多孔質コア材料を含んでもよい。前記多孔質コア及び／又は前記多孔質コア材料は、親水性であってもよい。前記超疎水性粒子の前記多孔質コア及び／又は前記多孔質コア材料は、ケイ酸塩であってもよい。前記ケイ酸塩は、前記ナノ構造表面トポロジーを備えるためにエッチングされてもよい。いくつかの実施態様によれば、前記超疎水性粒子は、１又は２個以上の珪藻土粒子を含んでもよい。前記多孔質コア及び／又は前記多孔質コア材料の表面化学は、疎水性コーティングの塗布により、親水性から疎水性に変化してもよい。前記疎水性コーティングは、前記ナノ構造表面トポロジーを維持するように、前記多孔質コア材料の表面に一致させてもよい。
【００２６】
一部又は全ての前記超疎水性粒子の直径及び／又は前記超疎水性粒子の平均直径は、下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、１気圧において、0.05, 0.1, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5, 20, 20.5, 21, 21.5, 22, 22.5, 23, 23.5, 24, 24.5及び25μｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、一部又は全ての前記超疎水性粒子の直径及び／又は前記超疎水性粒子の平均直径が、０．１−２０μｍ、１−２０μｍ又は１０−２０μｍである場合がある。
【００２７】
一部又は全ての前記超疎水性粒子の細孔容積及び／又は前記超疎水性粒子の平均細孔容積は、下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも、除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、0.01 , 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.1, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17, 0.18, 0.19, 0.2, 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25, 0.26, 0.27, 0.28, 0.29, 0.3, 0.31, 0.32, 0.33, 0.34, 0.35, 0.36, 0.37, 0.38, 0.39, 0.4, 0.41, 0.42, 0.43, 0.44, 0.45, 0.46, 0.47, 0.48, 0.49及び0.5ｍｌ／ｇから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、一部又は全ての前記超疎水性粒子の細孔容積及び／又は前記超疎水性粒子の平均細孔容積が、０．１−０．３ｍｌ／ｇである場合がある。
【００２８】
一部又は全ての前記超疎水性粒子の表面積及び／又は一部又は全ての前記超疎水性粒子の平均表面積は、下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含めても除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、0.5, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115及び120ｍ２／ｇｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、一部又は全ての前記超疎水性粒子の表面積及び／又は一部又は全ての前記超疎水性粒子の平均表面積が、１−１００ｍ２／ｇｍである場合がある。
【００２９】
区別的にエッチングされたスピノーダル超疎水性粉末は、その全体が引用により本明細書に取り込まれる、２００７年８月２１日に発行されたダルソ等の米国特許第７，２５８，７３１号に詳細に記載され、ナノオーダーの細孔及びナノテクスチャーシリカ（一度、ホウ酸塩がエッチング除去されている）からなる。種々の実施態様によれば、かかる区別的にエッチングされたスピノーダル超疎水性粉末が、前記超疎水性粒子として採用されてもよい。
【００３０】
超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）は、その全体が引用により本明細書に取り込まれる、２０１２年７月１０日に発行されたシンプソン等の米国特許第８，２１６，６７４号に詳細に記載される。種々の実施態様によれば、かかる超疎水性珪藻土粒子が、前記超疎水性粒子として採用されてもよい。
【００３１】
種々の実施態様は、前記超疎水性粒子の超疎水性挙動を維持しながら、超疎水性のナノテクスチャーシリカなどの超疎水性のナノテクスチャー粒子を高分子結合剤に、同時に共有結合することに関する。前記超疎水性粒子が前記高分子結合剤に共有結合する場合があり、その後、結合剤がほぼあらゆる種類の基材に結合する場合がある。
【００３２】
種々の実施態様は、両性微粒子に基づく堅牢な超疎水性コーティング、及び両性微粒子に基づく堅牢な超疎水性コーティングの形成方法について記載する。本発明の目的では、「両性の」微粒子又は「両性の」粒子という用語は、微粒子全体が超疎水性と親水性の両方の特性を有するように、相反する特性を有する化学成分を含む微粒子又は粒子を意味する。
【００３３】
種々の実施態様によれば、ミクロン及びナノサイズの特徴と、細孔とを有するシリカリッチ微粒子（例えば、珪藻土、ヒュームドシリカなど）は、高分子結合剤と共有結合しながら、超疎水性挙動を示すように変更される場合がある。珪藻土は、典型的には、８０重量％ないし９５重量％のシリカを含むのに対して、ヒュームドシリカは、典型的には、約９６重量％を超えるシリカを含む。本発明の目的では、「シリカリッチ」という用語は、５０重量％以上のシリカを含む任意の組成を含む。本発明によれば、「シリカリッチ」な組成は、下限及び／又は上限を有する範囲内のシリカの量を含む場合がある。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含めても除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、50, 51 , 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99及び100重量％から選択されてもよい。例えば、本願による、ある好適な実施態様によれば、「シリカリッチ」な組成が、５０ないし１００重量％の範囲のシリカの量を含む場合がある。
【００３４】
界面エネルギーの点で、粒子は、超疎水性領域及び親水性領域からなる２つの特性（両性）を有する。
【００３５】
超疎水性領域は、各粒子に、低界面エネルギー部位を提供する場合がある。種々の実施態様によれば、低界面エネルギー部位は、下限及び／又は上限を有する範囲内の界面エネルギーを有する場合がある。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含めても除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39及び40ｄｙｎｅｓ／ｃｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、種々の実施態様によれば、低界面エネルギー部位が、２５ｄｙｎｅｓ／ｃｍ未満の界面エネルギー又は１８ないし２５ｄｙｎｅｓ／ｃｍの界面エネルギーを有する場合がある。
【００３６】
他方で、前記親水性領域は、各粒子に、高界面エネルギー部位を提供する官能基を含む場合がある。種々の実施態様によれば、高界面エネルギー部位は、下限及び／又は上限を有する範囲内の界面エネルギーを有する場合がある。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含めても除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79及び80ｄｙｎｅｓ／ｃｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、種々の実施態様によれば、高界面エネルギー部位が、５０ｄｙｎｅｓ／ｃｍないし約７３ｄｙｎｅｓ／ｃｍの界面エネルギーを有する場合がある。前記親水性領域の官能基が、高分子結合剤に共有結合されてもよい。本発明の目的では、「共有結合」という用語は、分子内の原子間で、１対の電子を共有することを含む化学結合を意味する。図２は、疎水性及び親水性部位を有するシリカリッチ両性微粒子分子の典型的な化学構造を提供する。疎水性部位が粒子表面の大半を占め、このことが、親水性部位が存在するにもかかわらず、粒子が超疎水特性を示す理由である。低い界面エネルギー（超疎水性）部位は、メチル基（ＣＨ３）で末端化されるメチレン基（ＣＨ２）のシーケンスか、メチル基（ＣＨ３）で末端化されるフッ化炭素（ＣＦ２）のシーケンスかに基づく。カップリング剤は、アミン類（ＮＨ２）又はエポキシド環類（Ｃ２Ｈ３Ｏ）などの架橋基からなる。
【００３７】
種々の実施態様によれば、粒子機能化、すなわち、粒子が超疎水性領域及び親水性領域の両方を含むように、粒子に両性の特性を与える方法は、自己集合単分子層（ＳＡＭ）の溶液内での加水分解反応により生じる場合がある。
【００３８】
超疎水性部位は、図３ａに示すように、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリクロロシラン（Ｃ１０Ｈ４Ｃ１３Ｆ１７Ｓｉ）などのフッ素系シランのようなフルオロモノマーを用いて、又は；図３ｂに示すように、パラフィン系炭化水素モノマー（例えば、ｎ−オクタデシルトリクロロシラン（Ｃ１８Ｈ３７Ｃ１３Ｓｉ）などのアルキル系シラン）を用いて、形成される場合がある。
【００３９】
親水性部位、すなわち、高分子結合に用いられる部位は、図４ａに示すように、（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシラン（Ｃ９Ｈ２０Ｏ５Ｓｉ）又は；図４ｂに示すように、（３−トリメトキシシリルプロピル）ジエチレン−トリアミン（Ｃ１０Ｈ２７Ｎ３Ｏ３Ｓｉ）などの官能基を有するカップリングシランを用いて、形成される場合がある。
【００４０】
微粒子の超疎水性特性を犠牲にすることなく、結合部位を提供するために、粒子表面の修飾のために使用されるシランの種類に応じて、自己集合単分子層（ＳＡＭ）濃度と反応速度が最適化されるべきである。
【００４１】
使用されるシランの種類に応じて、超疎水性部位による各粒子の表面の被覆率を変えることが、粒子全体に十分な超疎水性を与えるために、必要となる場合がある。複数の粒子のうち各粒子は、同一又は異なる程度の疎水性又は超疎水性を有してもよい。最終用途に応じて、１又は２個以上の粒子が、水滴との接触角によって測定されるように、下限及び／又は上限を有する範囲内の超疎水性度を有してもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、150, 150.5, 151, 151.5, 152, 152.5, 153, 153.5, 154, 154.5, 155, 155.5, 156, 156.5, 157, 157.5, 158, 158.5, 159, 159.5, 160, 160.5, 161, 161.5, 162, 162.5, 163, 163.5, 164, 164.5, 165, 165.5, 166, 166.5, 167, 167.5, 168, 168.5, 169, 169.5, 170, 170.5, 171, 171.5, 172, 172.5, 173, 173.5, 174, 174.5, 175, 175.5, 176, 176.5, 177, 177.5, 178, 178.5, 179, 179.5及び180度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、最終的な用途に応じて、１又は２個以上の粒子が、水滴との接触角によって測定されるように、１５０度ないし１８０度の範囲の超疎水性度を有する場合がある。
【００４２】
前段落に記載したような水滴との接触角を有するように、粒子の表面を十分に超疎水性にするために、特定の割合の表面積を超疎水性部位で被覆する必要がある場合がある。様々の実施態様によれば、超疎水性粒子が、下限及び／又は上限を有する範囲内の範囲の表面積を被覆する超疎水性部位を有してもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、粒子全体の表面積の0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5, 20, 20.5, 21, 21.5, 22, 22.5, 23, 23.5, 24, 24.5, 25, 25.5, 26, 26.5, 27, 27.5, 28, 28.5, 29, 29.5, 30及び30.5％から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、様々の実施態様によれば、超疎水性粒子は、粒子の全表面積の１ないし２０％の範囲の表面積を被覆する超疎水性部位を有する場合がある。
【００４３】
官能基化は、１段階のプロセスである場合がある。疎水性及び親水性部位は、粒子表面に統計的に分布する。疎水性部位が粒子表面の大半を占め、このことが、親水性部位が存在するにもかかわらず、粒子が超疎水特性を示す理由である。すなわち、超疎水性部位で被覆されない表面領域は、上述のように、基板又は結合剤材料に粒子を結合させるために使用することができる、親水性部位で被覆することができる。基板は、ガラス、金属及び木製表面を含むが、これらに限定されない、任意の基材とすることができる。様々の実施態様によれば、超疎水性粒子が、下限及び／又は上限を有する範囲内の範囲の表面積を被覆する親水性部位を有する場合がある。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、粒子全体の表面積の60, 60.5, 61, 61.5, 62, 62.5, 63, 63.5, 64, 64.5, 65, 65.5, 66, 66.5, 67, 67.5, 68, 68.5, 69, 69.5, 70, 70.5, 71, 71.5, 72, 72.5, 73, 73.5, 74, 74.5, 75, 75.5, 76, 76.5, 77, 77.5, 78, 78.5, 79, 79.5, 80, 80.5, 81, 81.5, 82, 82.5, 83, 83.5, 84, 84.5, 85, 85.5, 86, 86.5, 87, 87.5, 88, 88.5, 89, 89.5, 90, 90.5, 91, 91.5, 92, 92.5, 93, 93.5, 94, 94.5, 95, 95.5, 96, 96.5, 97, 97.5, 98, 98.5, 99及び99.5％から選択される場合がある。例えば、ある好適な実施態様によれば、様々の実施態様によれば、超疎水性粒子が、粒子の全表面積の約９７％の範囲内の表面積を被覆する親水性部位を有してもよい。
【００４４】
３％の表面積被覆率は、粒子の外表面の９７％が未処理であることを必ずしも意味するものではないことに留意されたい。これらの粒子は非常に多孔性であることが可能であるので、粒子の多くの表面積が、その細孔内に含まれる場合がある。よって、３％の表面積被覆率は、５０％ないし８０％の外表面積被覆率となる場合がある。外表面積は、特定の粒子を完全に包囲し得る最小の球形の表面積として定義される。
【００４５】
粒子表面にシランを結合するための示される方法は、以下の通りである。
ｉ）１段階の加水分解反応：シリカリッチ微粒子は、超疎水性シラン及びカップリング剤の溶液内で官能化することができる。超疎水性シラン及びカップリング剤の濃度と反応性（例えば、−トリクロロ又は−トリメトキシ基へのシラン末端化）が、粒子表面でのＳＨ：カップリング剤部位の対応する表面積比を決定する。
ｉｉ）２段階の加水分解反応：超疎水性シランの結合反応速度をモニターすることができる。算出された反応速度に応じて反応を停止し、超疎水性部位の表面被覆率を制御することができる。続いて、第２の反応を開始することができ、残りの部位は、ポリマー結合剤への粒子の共有結合を促進するカップリング剤で占めることができる。
【００４６】
微粒子表面にカップリング剤と共有結合を形成しうる、官能基を有するポリマー結合剤（例えば、エポキシ樹脂）の溶液中に、両性微粒子を分散させることができる。懸濁液全体を塗装被覆し、堅牢な超疎水性コーティングを形成することができる。コーティングの粗さは、以下により、促進される場合がある。
ｉ）高分子結合剤の溶解度を減少させること（すなわち、良溶媒及び貧溶媒の混合物を用いること）。溶解度の低い結合剤は、結合剤と微粒子の間でより顕著に相分離した。
ｉｉ）それらの官能基化の前のシリカリッチ微粒子のアニーリング。官能基化の前に、粉末は、摂氏５００度で３０分間焼鈍し、その後、摂氏７０度に冷却してもよい。オーブンの上部の小さな開口部は、水の蒸発を可能にした。摂氏５００度の焼鈍により、両方の水層（弱い結合及び強い結合）が蒸発するのに対し、摂氏７０度での平衡は、微粒子の表面に強く結合する少量の水の吸収を可能にする。アニーリング処理中に、強く結合した及び弱く結合した水の量を定量化しなかった。水がない又は微量の水を有するミクロンサイズの粒子は、官能基化の後、弱い静電（ファン・デル・ワールス）力を示し、バインダー表面を破壊し、超疎水性の突出が生じるのにより適したより凹凸の少ない凝集体を形成する。粒子のアニーリングのさらなる利点は、粒子表面上の有機汚染物の除去である。
【００４７】
上述したように、様々の実施態様は、超疎水性挙動を示すために、ナノテクスチャーシリカ表面の比較的ごく一部（例えば、超疎水性部位での２％ないし７５％の表面積被覆率）だけが、（疎水性シランで）官能基化される必要があるという点を生かす。
【００４８】
この部分的な表面官能基化は、同じ粒子の（親水性シランでの）第２の官能基化の適用を可能にする。
【００４９】
（珪藻土などの）ナノテクスチャーシリカで２つのシランを同時に用いる全ての効果は、直接基板に（又はエポキシなどの結合材料に）共有結合可能な超疎水性材料を生成することと、粒子の表面での超疎水性挙動を維持し続けることである。各粒子の異なる部分に結合した疎水性シランと親水性シランの両方を有する他の利点は、粒子の親水性部分が基材（又は結合剤）に結合するが、粒子の疎水性部分が基材（又は結合剤）に結合せず、被覆された表面が超疎水性になることができる状態を維持するように、官能基化されたシリカ自体が集合することである。
【００５０】
図５を参照すると、様々の実施態様による構造の概略図が示される。複数の超疎水性粒子500を高分子結合剤501の表面に共有結合することができる。次に、前記高分子結合剤を基板502の表面に結合することができる。
【００５１】
図６を参照すると、種々の実施態様による構造の概略図が示される。第１の複数の超疎水性粒子600を高分子結合剤602の表面に共有結合することができる。第２の複数の超疎水性粒子601を高分子結合剤602内に埋め込むことができる。超疎水性粒子601を高分子結合剤601の表面下に部分的又は完全に埋め込むことができる。前記高分子結合剤602内に埋め込むことに加えて、所定の超疎水性粒子601及び高分子結合剤602の間の１又は２箇所以上の接点で、１又は２個以上の複数の超疎水性粒子601を高分子結合剤602に共有結合することができる。基材603の表面に高分子結合剤602を結合することができる。
【００５２】
図７を参照すると、様々の実施態様による構造の概略図が示されている。複数の超疎水性粒子700を高分子結合剤701内に部分的又は完全に埋め込むことができる。前記高分子結合剤701内に埋め込むことに加えて、複数の超疎水性粒子700内の１又は２個以上の超疎水性粒子を前記高分子結合剤701に共有結合することができる。基板701の表面に前記高分子結合剤701を結合することができる。
【００５３】
樹脂
種々の実施態様によれば、高分子結合剤とも称される、前記樹脂は疎水性であってもよい。適切な疎水性樹脂の一例は、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）である。他の実施態様は、紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂、熱硬化性樹脂及び熱可塑プラスチックを使用してもよい。ＵＶ硬化性樹脂はプラスチック、ワックス又は他の樹脂で使用される硬化温度において溶融又は軟化する場合があるあらゆる材料等の種々の感熱基材のコーティングを可能にすることができるため、ＵＶ硬化性樹脂がある目的に対して特に好適である。ある実施態様によれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及びＵＶ硬化性樹脂を含む市販の静電粉末コート樹脂である（ＦＥＰのような）疎水性樹脂を使用することが有利である場合がある。また、種々の種類の樹脂の組み合わせを使用してもよい。
【００５４】
樹脂は、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリラート、ポリシアノアクリラート類、ポリアクリラート類、ポリシロキサン類、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（ＴＧＩＣ樹脂としても知られている）、ポリウレタン樹脂、ポリビニルアルコール、スチレンブロック共重合体、ブロックアミド共重合体、イー・アイ・デュポン・ド・ヌムール・アンド・カンパニー（“デュポン”）からテフロンＡＦ（登録商標）で販売されているもの等の非晶質フッ素重合体、アクリル共重合体、ローム・アンド・ハース社からファストラックＸＳＲ（登録商標）で販売されているもの等のアルキド樹脂混合物及び共重合体と、その混合物とを含む場合があるが、これらに限定されない。
【００５５】
前記樹脂は、粘着付与剤、可塑剤及び他の成分を含む成分をさらに含んでもよい。
【００５６】
一般に、前記樹脂粉末の粒径が小さくなるほど、前記超疎水性粉末はより均一に分散する。同じことは、前記超疎水性粉末の粒径にも当てはまる。しかし、特定の実施態様によれば、前記樹脂粒子が小さすぎる（１ミクロン未満）場合は、前記樹脂が前記超疎水性粉末の前記細孔を充填し始め、前記超疎水性粉末の表面のテクスチャを必要以上に覆う可能性が高くなることに留意されたい。
【００５７】
前記超疎水性粉末粒子は、下限及び／又は上限を有する範囲内の直径であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 7500, 8000, 8500, 9000, 9500, 10000, 10500, 11000, 11500, 12000, 12500, 13000, 13500, 14000, 14500, 15000, 15500, 16000, 16500, 17000, 17500, 18000, 18500, 19000, 19500, 20000, 20500, 21000, 21500, 22000, 22500, 23000, 23500, 24000, 24500及び25000ｎｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記超疎水性粉末粒子が、２０ｎｍないし２０ミクロン又は１００ｎｍないし１５ミクロンの範囲内の直径である場合がある。
【００５８】
前記樹脂粒子の直径は、下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115及び120μｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記樹脂粒子の直径が、１−１００μｍである場合がある。
【００５９】
前記樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の細孔の寸法に対して、下限及び／又は上限を有する範囲内の倍率の大きさであってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、1, 10, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300, 3400, 3500, 3600, 3700, 3800, 3900, 4000, 4100, 4200, 4300, 4400, 4500, 4600, 4700, 4800, 4900及び5000から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の細孔の寸法に対して、１から５０００の範囲内の倍率の大きさであってもよい。前記樹脂粒子は、シリカの細孔の寸法と同程度の小ささ（〜２０ｎｍの細孔の寸法）や、前記細孔の５０００倍程度の大きさ（すなわち１００ミクロン）であってもよい。
【００６０】
前記樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の直径に対して、下限及び／又は上限を有する範囲内の倍率の大きさであってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4及び4.5から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の直径に対して、０．１ないし４の範囲内の倍率の大きさであってもよい。
【００６１】
いくつかの実施態様によれば、前記樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の細孔の寸法と比較してより大きいが、通常、前記超疎水性粒子の直径の２０倍以下であってもよい。他の実施態様によれば、前記樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の平均細孔の寸法と比較してより大きいが、通常、前記超疎水性粒子の直径の１０倍以下であってもよい。
【００６２】
超疎水性コーティングの組成
前記超疎水性コーティング内における、超疎水性粒子の樹脂に対する比は、体積で、1:1, 1:1.25, 1:1.5, 1:1.75, 1:2, 1:2.25, 1:2.5, 1:2.75, 1:3, 1:3.25, 1:3.5, 1:3.75, 1:4, 1:4.25, 1:4.5, 1:4.75, 1:5, 1:5.25, 1:5.5, 1:5.75, 1:6, 1:6.25, 1:6.5, 1:6.75, 1:7, 1:7.25, 1:7.5, 1:7.75, 1:8, 1:8.25, 1:8.5, 1:8.75, 1:9, 1:9.25, 1:9.5, 1:9.75, 1:10, 1:10.25, 1:10.5, 1:10.75, 1:11, 1:11.25, 1:11.5, 1:11.75, 1:12, 1:12.25, 1:12.5, 1:12.75, 1:13, 1:13.25, 1:13.5, 1:13.75, 1:14, 1:14.25, 1:14.5, 1:14.75及び1:15から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、超疎水性コーティング内の超疎水性粒子の樹脂に対する比は、体積で、１：１ないし１：１０であってもよい。超疎水性粒子の樹脂に対する比は、体積で、１：１．５ないし１：５であってもよい。超疎水性粒子の樹脂に対する比は、体積で、約１：４であってもよい。
【００６３】
前記樹脂によって充填された一部又は全ての前記超疎水性粒子の細孔容積は、下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59及び60％から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、一部又は全ての前記超疎水性粒子の細孔容積は、前記樹脂によって５０％未満が充填される場合がある。
【００６４】
超疎水性珪藻土のような、超疎水性粉末粒子は、超疎水性粉末粒子の空隙率と表面積が大きいことにより、一般に、同等の寸法の樹脂粒子と比較して、大幅に軽い。また、本発明に記載される超疎水性珪藻土粉末粒子は、典型的な樹脂粒子と比較して、大幅に小さい。例えば、樹脂の粒径は、一般的に、直径で約３０ミクロンないし１００ミクロンであるのに対し、超疎水性珪藻土は、一般的に、直径で０．５ミクロンないし１５ミクロンである。このことは、同じ体積の超疎水性珪藻土と樹脂粉末は、かなり多くのＳＨＤＥ粒子からなり、重量ではるかに多くの樹脂を含んでいるであろうことを意味する。
【００６５】
前駆体粉末
超疎水性コーティングのための前駆体粉末は、超疎水性粒子を有する超疎水性粉末と複数の樹脂粒子とを含む。前記超疎水性粒子は、それぞれが細孔を備える３次元表面トポロジーを有してもよい。前記樹脂粒子は樹脂材料を含み、当該樹脂材料は硬化時に、前記超疎水性粒子を前記樹脂内に埋めることができるが、前記超疎水性粒子の前記細孔を完全には充填しない。
【００６６】
超疎水性二酸化ケイ素（シリカ）ナノ粒子は、下限及び／又は上限を有する範囲内の直径であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120及び125ｎｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記疎水性シリカナノ粒子は、１ｎｍないし１００ｎｍの直径である場合がある。超疎水性シリカナノ粒子は、概して、球形又は略球形であり、１００ｎｍ未満の寸法の直径である。前記シリカ粒子は、数ナノメートル程度の小ささの直径であってもよいが、しばしばミクロンサイズの化合物粒子内で集塊する。
【００６７】
前記粒子集塊の直径は、下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、100, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, 2100, 2200, 2300, 2400, 2500, 2600, 2700, 2800, 2900, 3000, 3100, 3200, 3300, 3400, 3500, 3600, 3700, 3800, 3900, 4000, 4100, 4200, 4300, 4400, 4500, 4600, 4700, 4800, 4900, 5000, 5100, 5200, 5300, 5400及び5500ｎｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記粒子集塊の直径は、２００ｎｍないし５ミクロンである場合がある。
【００６８】
前記超疎水性粒子と前記樹脂粒子が前駆体粉末を形成するために混合されると、前記前駆体粉末は基材（通常は、金属）上に直接（静電的に）塗装されてもよい。
【００６９】
その後、前記基材は、下限及び／又は上限を有する範囲内の温度に予熱されてもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、華氏75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290, 295及び300度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、その後、前記基材は、華氏１００度ないし２５０度の範囲内の温度に予熱される場合がある。この温度範囲は、硬化温度範囲の下端に相当してもよい。前記予熱ステップは、前記樹脂が硬化する前に、前記基材を前記樹脂の硬化温度に近づけることができる場合がある。
【００７０】
前記基材が、硬化温度の華氏1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9又は10度以内になると、温度は標準の硬化温度範囲に上げられ、該硬化温度範囲は下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、華氏225, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350, 355, 360, 365, 370, 375, 380, 385, 390, 395, 400, 405, 410, 415, 420, 425, 430, 435, 440, 445, 450, 455, 460, 465, 470, 475, 480, 485, 490, 495及び500度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記基材が硬化温度の華氏１０度以内になると、温度は標準の硬化温度範囲に上げられ、該標準の硬化温度範囲は華氏２５０ないし４５０度であってもよい。硬化範囲になると、温度は一定時間保持される場合がある。前記一定時間は、下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29及び30分から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記一定時間は、約１０ないし１５分であってもよい。前記基材は、一般的に、すでに硬化温度であるか硬化温度に近いので、この温度上昇は前記基材の温度を容易に上昇させ、前記樹脂を前記基材に十分に結合することができる。
【００７１】
硬化処理中に、前記樹脂は多孔性のナノテクスチャー構造に部分的に染み込むため、前記超疎水性粉末が前記樹脂に機械的に結合する場合がある。前記基材が温まるのを待つことなく、前記粉末加工物が前記硬化温度で硬化する場合、前記基材の熱質量と、超疎水性珪藻土等の超疎水性粒子の断熱特性とが、前記樹脂が硬化する前に、前記基材が前記硬化温度まで熱くなることを防ぐであろう。結果として、前記基材から簡単にはがれる未結合超疎水性樹脂フィルムとなるだろう。
【００７２】
塗布処理
超疎水性コーティングを表面に塗布する方法は、超疎水性コーティング用の前駆体粉末を供するステップを含む場合がある。前記前駆体粉末は、複数の超疎水性粒子を有していてもよい。前記超疎水性粒子は、細孔を備える３次元表面トポロジーを有していてもよい。また、前記前駆体粉末は、複数の樹脂粒子を含んでいてもよい。前記樹脂粒子は、硬化時に、前記樹脂内に前記超疎水性粒子を埋め込むことができるが、前記超疎水性粒子の細孔を充填したり、前記粒子表面を完全に覆ったりしない、樹脂材料を含んでもよい。前記前駆体粉末が、前記表面に塗布される。前記樹脂が硬化し、前記樹脂が前記表面に結合し、前記超疎水性粒子が前記樹脂内に埋め込まれる。
【００７３】
前記前駆体粉末は、塗装処理によって塗布されてもよい。
【００７４】
前記前駆体粉末は、熱い基材を混合した樹脂／超疎水性粉末に浸すことによって塗布されてもよく、これにより、前記混合物が、基材を被覆するか、基材上で硬化するであろう。前記熱い基材は、下限及び／又は上限を有する範囲内の温度を維持してもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、華氏175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350, 355, 360, 365, 370, 375, 380, 385, 390, 395, 400, 405, 410, 415, 420, 425, 430, 435, 440, 445及び450度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記熱い基材は、華氏２００度ないし４００度の範囲内の温度を一定時間維持する場合がある。前記一定時間は、下限及び／又は上限を有する範囲内であってもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29及び30分から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記一定時間は、約１０ないし１５分であってもよい。
【００７５】
前記基材の予熱は、前記超疎水性シリカ粉末の断熱効果により、重要である場合がある。前記乾燥粉末混合物が断熱シリカ粉末（例えば、ＳＨＤＥ）を含むという事実は、前記基材を、硬化を促進する温度に近づけることがより難しくなるであろうことを意味する。前記基材が（前記ＳＨシリカ粉末混合物により）割り当てられた硬化時間内に前記硬化温度に到達することを妨げる場合は、その後、前記コーティングが前記基材に適切に結合しない可能性がある。
【００７６】
同じ種類のコーティング／硬化は、無数の渦巻く粉末に巻き込まれる熱い基材を用いて行われてもよい。この実施態様では、前記熱い基材は、下限及び／又は上限を有する範囲内の温度に維持されてもよい。前記範囲は、前記下限及び／又は上限を含んでも除外してもよい。前記下限及び／又は上限は、華氏175, 180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 260, 265, 270, 275, 280, 285, 290, 295, 300, 305, 310, 315, 320, 325, 330, 335, 340, 345, 350, 355, 360, 365, 370, 375, 380, 385, 390, 395, 400, 405, 410, 415, 420, 425, 430, 435, 440, 445及び450度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記熱い基材は、華氏２００度ないし４００度の範囲内の温度に維持してもよい。
【００７７】
前記超疎水性粉末を堆積させるための多くの考えられる変形例がある。塗布ステップを１回だけ有する処理では、前記乾燥粉末樹脂と超疎水性粒子は一緒に混ぜ合わされてもよい。前記超疎水性粒子は、超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）であってもよいが、シリカナノ粒子及び区別をつけてエッチングするスピノーダル分解されたホウケイ酸ガラス粉末等の他のナノ構造を有する超疎水性粉末を使用してもよい。また、異なる種類の超疎水性粒子の混合物も可能である。
【００７８】
前記前駆体粉末を前記表面に塗布するより前に、樹脂粒子の層が前記表面に塗布されてもよい。前記前駆体粉末は、静電塗装プロセスにより、前記表面に塗布されてもよい。
【００７９】
再生処理
様々な実施態様は、超疎水性表面の再生方法に関する。前記超疎水性表面は、前述の実施態様のいずれかによる表面であってもよい。前記超疎水性表面が、前述の実施態様のいずれかにより調製されてもよい。例えば、前記超疎水性表面は、樹脂と複数の超疎水性粒子とを含んでもよい。各超疎水性粒子は、複数の細孔を画定する、３次元ナノ構造表面トポロジーを有していてもよい。前記超疎水性粒子の少なくとも一部分は、前記樹脂によって取り囲まれるように、前記樹脂内に埋め込まれるか又は前記樹脂に化学結合されてもよい。様々の実施態様によれば、前記超疎水性粒子の前記３次元表面トポロジーが維持されるように、前記樹脂は埋め込まれた前記超疎水性粒子の前記細孔を充填しない。超疎水性表面の前記再生方法は、埋め込まれた前記超疎水性粒子を露出させるように、前記超疎水性表面を単に摩耗することを含む場合がある。
【００８０】
さらに、超疎水性珪藻土のような超疎水性粉末粒子は、超疎水性粉末粒子の空隙率及び表面積が大きいために、同等のサイズの樹脂粒と比較して、一般に、大幅に軽い。また、本発明に記載される超疎水性珪藻土粉末粒子は、代表的な樹脂粒と比較して、一般に、大幅に小さい。例えば、樹脂の粒径は、一般的に、直径で約３０ミクロンないし１００ミクロンであるが、超疎水性珪藻土は、一般的に、直径で０．５ミクロンないし１５ミクロンである。このことは、同じ体積の超疎水性珪藻土と樹脂粉末は、かなり多くのＳＨＤＥ粒からなり、重量ではるかに多くの樹脂を含むであろうことを意味する。
【００８１】
水滴が超疎水性シリカ粉末によって取り囲まれるとき、非常に小さな粉末粒子は前記水滴に多少粘着してもよく、前記水滴の表面に、かかる粉末粒子の薄膜を生成してもよい。ＳＨシリカでわずかに覆われたかかる水滴は、「ウォーターマーブル」と称される。これらのウォーターマーブルは、一般に、前記ＳＨ粉末の反発効果に起因して、互いに結合しようとしないであろう。樹脂マーブルを形成するために、様々の実施態様により、同じ効果が前記硬化粉末樹脂に発生する場合がある。各樹脂マーブルは、複数の超疎水性粒子及び疎樹脂性粒子で被覆されもよい。「疎樹脂性」粒子は、液状樹脂によって濡れていない表面を有する粒子である。いくつかの場合において、樹脂マーブルの形成が、好ましい。マウターマーブル（ｍａｗｔｅｒ  ｍａｒｂｌｅ）が一緒に結合しないのと同じ理由により、樹脂マーブルは、通常、前記基材に結合できないか、又は別の樹脂マーブルと結合できない。他の用途のためには、前記樹脂と混合された超疎水性粒子（例えば、シリカ粉末）の量を制限することにより、樹脂マーブルの形成は回避されなければならない。
【００８２】
樹脂マーブルの形成を回避する又は減少させるために、前記超疎水性コーティング内における、超疎水性粒子の樹脂に対する比は、体積で、1:1, 1:1.25, 1:1.5, 1:1.75, 1:2, 1:2.25, 1:2.5, 1:2.75, 1:3, 1:3.25, 1:3.5, 1:3.75, 1:4, 1:4.25, 1:4.5, 1:4.75, 1:5, 1:5.25, 1:5.5, 1:5.75, 1:6, 1:6.25, 1:6.5, 1:6.75, 1:7, 1:7.25, 1:7.5, 1:7.75, 1:8, 1:8.25, 1:8.5, 1:8.75, 1:9, 1:9.25, 1:9.5, 1:9.75, 1:10, 1:10.25, 1:10.5, 1:10.75, 1:11, 1:11.25, 1:11.5, 1:11.75, 1:12, 1:12.25, 1:12.5, 1:12.75, 1:13, 1:13.25, 1:13.5, 1:13.75, 1:14, 1:14.25, 1:14.5, 1:14.75, 1:15, 1:15.25, 1:15.5, 1:15.75, 1:16, 1:16.25, 1:16.5, 1:16.75, 1:17, 1:17.25, 1:17.5, 1:17.75, 1:18, 1:18.25, 1:18.5, 1:18.75, 1:19, 1:19.25, 1:19.5, 1:19.75, 1:20, 1:20.25, 1:20.5, 1:20.75, 1:21, 1:21.25, 1:21.5, 1:21.75, 1:22, 1:22.25, 1:22.5, 1:22.75, 1:23, 1:23.25, 1:23.5, 1:23.75, 1:24, 1:24.25, 1:24.5, 1:24.75及び1:25から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施態様によれば、前記超疎水性コーティング内の超疎水性粒子の樹脂に対する比は、重量で約１：３と１：１０に相当する、体積で１：８と１：１５の間であってもよい。超疎水性粒子の樹脂に対する比は、体積で１：１．５と１：５の間、又は体積で約１：４であってもよい。 
【００８３】
また、前記超疎水性コーティング内における、超疎水性粒子の樹脂に対する比は、重量で表されてもよい。樹脂マーブルの形成を回避する又は最小化するために、前記超疎水性コーティング内における、超疎水性粒子の樹脂に対する比は、重量で1:1, 1:1.25, 1:1.5, 1:1.75, 1:2, 1:2.25, 1:2.5, 1:2.75, 1:3, 1:3.25, 1:3.5, 1:3.75, 1:4, 1:4.25, 1:4.5, 1:4.75, 1:5, 1:5.25, 1:5.5, 1:5.75, 1:6, 1:6.25, 1:6.5, 1:6.75, 1:7, 1:7.25, 1:7.5, 1:7.75, 1:8, 1:8.25, 1:8.5, 1:8.75, 1:9, 1:9.25, 1:9.5, 1:9.75, 1:10, 1:10.25, 1:10.5, 1:10.75, 1:11, 1:11.25, 1:11.5, 1:11.75, 1:12, 1:12.25, 1:12.5, 1:12.75, 1:13, 1:13.25, 1:13.5, 1:13.75, 1:14, 1:14.25, 1:14.5, 1:14.75, 1:15, 1:15.25, 1:15.5, 1:15.75, 1:16, 1:16.25, 1:16.5, 1:16.75, 1:17, 1:17.25, 1:17.5, 1:17.75, 1:18, 1:18.25, 1:18.5, 1:18.75, 1:19, 1:19.25, 1:19.5, 1:19.75, 1:20, 1:20.25, 1:20.5, 1:20.75, 1:21, 1:21.25, 1:21.5, 1:21.75, 1:22, 1:22.25, 1:22.5, 1:22.75, 1:23, 1:23.25, 1:23.5, 1:23.75, 1:24, 1:24.25, 1:24.5, 1:24.75及び1:25から選択されてもよい。例えば、前記超疎水性コーティング内の超疎水性粒子の樹脂に対する比は、重量で、約１：３ないし約１：９であってもよい。
【００８４】
好適な比率は、前記樹脂の粒径と前記超疎水性粉末の粒径の両方に依存する。例えば、平均サイズが１０ミクロンの超疎水性粒子が、平均サイズが５０ミクロンの樹脂と併せて用いられる場合、超疎水性粒子の樹脂に対する好適な比率は重量で約１：８であるだろう。前記超疎水性粒子が、例えば、直径１．０ミクロンとはるかに小さく、前記樹脂が５０ミクロンであれば、超疎水性粒子の樹脂に対する好適な比率は重量で１：２０であるだろう。すなわち、前記超疎水性粒子がより小さい直径を有する場合、樹脂マーブルの形成を回避するか、又は減少させるために、重量ベース又は体積ベースのどちらかで、超疎水性がはるかに少ないことが必要となるであろう。
【実施例１】
【００８５】
デュポンのバルカンブラック熱硬化性乾燥樹脂粉末が、超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）粒子と混合された。この混合物は、その後、電気的に接地された基材（通常、金属）に静電的に塗装された。シリカ粉末は、非常に良好に、前記乾燥樹脂粉末自体と比較してより良好に、静電荷を受け入れ、そして保持する。前記混合粉末が前記接地された基材に静電的に付着すると、前記基材が前記粉末樹脂の硬化温度範囲の下端の温度で、オーブン内において加熱された。前記熱硬化性バルカンブラック樹脂では、硬化温度は華氏３２０度であり、該硬化温度は標準の硬化温度の低温域よりも華氏で約２０度低い。一般に、前記硬化温度は、製造者の示唆する最低硬化温度よりも華氏で２０度低くてもよい。
【００８６】
ＳＨＤＥは、わずかに断熱材の機能を果たす。混合されたＳＨＤＥが前記基材に塗布されるとき、基材の加熱を抑制する傾向がある。よって、熱硬化性又は熱可塑性粉末樹脂を使用するとき、硬化中の樹脂と基材の良好な粘着力を確保するために、硬化前に前記基材を予熱する必要がある。前記予熱ステップは、前記樹脂硬化温度の下端と比較してわずかに低い温度に、コーティングされた前記基材を加熱することからなる。製造者の推奨する最低硬化温度より華氏で２０度低い温度が使用された。バルカンブラック（ＶＢ）の場合、華氏３２０度の予熱温度が使用された。前記予熱温度は、１０分間などの適当な時間、保持される。前記基材が予熱されると、前記オーブンの温度は標準の硬化温度に上げられた（ＶＢでは、華氏４００度で２０分間）。
【００８７】
前記基材と前駆体粉末の加熱は、あらゆる適当な方法により、行うことができる。放射加熱、マイクロ波（ＲＦ）加熱のように、伝導性の又は対流加温が可能であり、特に、核加熱が使用されてもよい。前記基材はすでに前記硬化温度に近いので、この段階の温度の上昇は、容易に前記金属基材温度を上昇させ、前記樹脂を前記基材に充分に結合させることができる。
【実施例２】
【００８８】
第２の変形例においては、２段階の粉末塗布処理が、用いられた。実施例１による前記乾燥樹脂粉末が、標準的な静電粉体コーティング処理で、前記基材に静電的に塗装された。次に、ＳＨＤＥ／乾燥樹脂前駆体粉末混合物が、前記基材に塗装された。両方の粉末層が前記基材に静電的に付着した後、前記層が前述の方法と同一の方法で一緒に硬化された。この第２の方法は、基材への良好な結合を提供し、総体的なコーティング耐久性を高めつつ、高品質の超疎水性表面とある程度の耐摩耗性を維持する。
【００８９】
これらの２つの塗布変形例及び関連するステップのセットは、現行の処理段階を反映しているが、基材をコーティングする唯一の方法であるとは決して考えられない。前記前駆体粉末は、多くの他の粉末コーティング処理で使用され、組み込まれてもよい。
【００９０】
前記コーティングを硬化温度にする前に、前記基材が予熱されない場合、前記基材の熱質量とＳＨＰの断熱特性は、前記樹脂が硬化する前に、前記基材を硬化温度へと適切に加熱することを抑制するだろう。結果として、前記基材から簡単にはがれる未結合のＳＨＰ／樹脂フィルムとなるだろう。
【００９１】
この処理の重要な特徴は、前記ＳＨＰが硬化している樹脂に実際に化学的に結合しないことである。前記樹脂の硬化処理中に、流動する前記樹脂は、超疎水性珪藻土等の前記超疎水性粒子を完全に“濡ら”さない。事実上、前記超疎水性粒子は実際に、前記硬化している樹脂を多少はじいてもよい。このことは、前記超疎水性粒子の細孔が、全体として詰まっておらず空気がいっぱいの状態に保つ。しかし、前記硬化している樹脂のうちいくらかは、細孔等の多孔性のナノテクスチャー構造に流れ込む。ひとたび硬化すれば、前記細孔に入り込んだ前記樹脂は、前記ＳＨＰを機械的に固定し、前記超疎水性粒子を表面にそして表面下に効果的に結合する。
【００９２】
実施例１及び２の結果
実施例１及び２に記載される混合超疎水性粉末コーティング技術を使用すると、アルミニウム及び鋼の板の両方が、アルミニウム電力線の小さな部分と共にうまくコーティングされる。
【００９３】
これらの結果に基づき、あらゆる金属（特に、導電性金属）がコーティングされ得ることが明らかである。また、導電性プライマーコーティングを応用する標準的な粉末コーティング技術を用いることにより、紙、木、布、プラスチック等を粉末コーティングすることができ、よって、かかる粉末コーティングへの我々の強化により、超疎水性にすることができる。
【実施例３】
【００９４】
超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）が、電力線部分を静電的にコーティングするために、（重量で）３倍のデュポン社製の熱硬化性樹脂バルカンブラック（ＶＢ）と混合された。最初に、前記電力線が、ＶＢで静電塗装された。その後、３：１の体積比を有するＶＢとＳＨＤＥの混合物が、前記電力線に静電塗装された。
【００９５】
前記一体化したコーティングが、摂氏２００度で３０分間硬化された。結果として、前記外側層が摩耗しきったときでさえ、超疎水性挙動が維持される、良好に結合した超疎水性表面となった。ＡＳＴＭ規格  Ｄ４０６０によるテーバー摩耗試験は、（全負荷で）４００回程度のテーバーサイクル後に、超疎水性挙動を示した。
【００９６】
前記テーバー摩耗試験の結果を表１にまとめる。
【００９７】
【表１】
0006298061.tif 000002
【００９８】
図１ａ−１ｆは、コーティングされた電力線にこぼれ落ちる水滴を示す動画から取り出した静止画像である。これらの静止画像は、前記電力線を超疎水性にすることに成功したことを実証する。
【実施例４】
【００９９】
樹脂及び複数の超疎水性粒子を含有する、様々の粉末混合物の組み合わせを作成することに成功した。これらは、バルカンブラック、オイルブラック（デュポン社製）及びセーフティイエロー（バルスパー社製）のようなポリエステル（ＴＧＩＣ）樹脂と、ＰＰＧ社製のＰＣＭ９０１３３ブラックエポキシ粉末のようなエポキシ樹脂と、ＰＰＧ社製のＡＡＭＡ２６０５のＰＤ８０００１２粉末デュラナーのようなフッ素重合体粉末樹脂とを含む。
【０１００】
これらの樹脂が全て、ＳＨＤＥと混合され、超疎水性挙動が試験された。上記樹脂の全てとＳＨＤＥの関連混合物は、様々の基材（ガラス、木及びアルミニウム）に結合され、１５０度を超える接触角を示した。テーバー摩耗試験は、ほぼ全ての樹脂／ＳＨＤＥの混合物でコーティングされている被覆アルミニウム板上で実施された。１００サイクルを越える（最小負荷の）テーバーサイクルで、超疎水性が、これらの板上で維持された。 
【０１０１】
ある粉末混合物の組み合わせは、デュポン社製の熱硬化性樹脂バルカンブラック（ＶＢ）樹脂と超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）を３：１と４：１の比率で含有した。樹脂：ＳＨＤＥの比率が増大する（すなわち、ＳＨＤＥの濃度がより低い）につれて、撥水度（すなわち、接触角）が減少するが、ある程度高められた撥水度（むき出しの樹脂を上回る）が全てのＳＨＤＥの濃度において（非常に低い濃度でさえ）期待されることがわかった。他方の極限（すなわち、樹脂：ＳＨＤＥの比率がゼロに近づくのにつれて、すなわち、前記混合物が完全にＳＨＤＥである）で、ＳＨＤＥ粉末の大部分は、前記ＳＨＤＥ層と前記第１の樹脂塗布層の境界面を除いて、コーティングに結合しなかった。結果は、高い耐久性を有さない超疎水性の高い表面である。つまり、わずかな摩耗が、前記表面結合ＳＨＤＥを除去する。それらが除去されると、前記表面はもはや超疎水性ではない。
【０１０２】
これらの結果に基づき、体積で５％程度のＳＨＤＥを含有する混合物が、良好な超疎水性挙動（１５０度より大きい接触角）となると合理的に結論付けることができる。ＳＨＤＥの混合比率が増大するにつれて、撥水性が増大する。また、多少のコーティング材料が、軽度の摩耗により、新たな（完全には目詰まりしていない）ＳＨＤＥ材料が露出し、それにより、摩耗した表面がＳＨ性を維持するという点で、樹脂とＳＨＤＥの混合が、体積ＳＨ効果を引き起こす。
【０１０３】
良好な超疎水性挙動を有する混合物は、重量で１ないし９０％の範囲内の量の超疎水性珪藻土を有してもよい。好適な混合物は、重量で１０％ないし３０％のＳＨＤＥ又は重量で１０％ないし２０％のＳＨＰを含んでもよい。この実施例の目的で、「良好な超疎水性挙動」という用語は、様々の実施態様により、前記混合物が基材に塗布されるとき、得られる超疎水性コーティングが、水滴との接触角が１５０度ないし１７５度の範囲であり、ロールオフ角が０．１度ないし１５度の範囲であることを意味する。
【実施例５】
【０１０４】
紫外線（ＵＶ）硬化粉末樹脂は、前記紫外線硬化粉末樹脂が硬化するための加熱の代わりに紫外線を使用することを除いて、熱硬化樹脂及び熱可塑性樹脂と同じ方法で、塗布され、混合された。様々の実施態様によれば、シリカベースの超疎水性粉末は、紫外線を容易に透過するので、ＳＨＤＥをＵＶ硬化粉末と混合するとき、硬化は低下しないだろう。ＵＶ硬化は、前記樹脂層全体を硬化するのに、紫外線が塗装された前記樹脂層を充分に深くまで透過することを必要とする。様々の実施態様によれば、前記超疎水性粉末は紫外線を透過する（すなわち、吸収しない）ので、超疎水性粉末を含有しないこれらの樹脂層を硬化する紫外線が、超疎水性粉末を含有する樹脂層も同じように硬化するであろう。
【０１０５】
本発明の好適な実施態様の前述の記載は、例証の目的で示されている。本発明は、開示された実施態様に限定されるものではない。開示されている実施態様の変更と変種が、可能であり、本発明の範囲内である。
【実施例６】
【０１０６】
超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）は、鋼板上に、結合剤とともに塗装された。被覆された板は、摂氏７０度で、４時間硬化された。結果は、外側層が摩耗しきったときでさえ、超疎水性挙動が維持された良好に結合した超疎水性表面となった。ＡＳＴＭ規格  Ｄ４０６０によるテーバー摩耗試験は、（全負荷で）２００回程度のテーバーサイクル後に、超疎水性挙動を示した。より詳しくは、摩耗力は、ＣＳ−１０輪で、７５ｇであった。前記テーバー摩耗試験の結果を表２及び図８にまとめる。
【０１０７】
【表２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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