(57)【要約】  水性媒体に分散したシリカナノ粒子及び水性媒体に分散した粘土粒子を含む水性媒体を含むコーティング組成物であって、シリカナノ粒子に対する粘土粒子の重量比が０．０１〜０．２５であり、コーティング組成物が４以下のｐＨを有する、コーティング組成物。シリカナノ粒子からなる非晶質シリカネットワーク及び非晶質シリカネットワーク内に分散された粘土粒子を有する最外層を有する物品。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性媒体と、
前記水性媒体に分散しており、最長寸法について最大１００ｎｍの平均粒径を有するシリカナノ粒子と、
前記水性媒体内に分散しており、最長寸法について２０ｎｍ〜１０００ｎｍの平均粒径を有する粘土粒子と、を含み、
前記シリカナノ粒子に対する前記粘土粒子の重量比が０．０１〜０．２５であり、４以下のｐＨを有する、コーティング組成物。
【請求項２】
前記コーティング組成物が有機ポリマーを実質的に含まない、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項３】
前記粘土がスメクタイトである、請求項１又は２に記載のコーティング組成物。
【請求項４】
前記粘土がヘクトライトである、請求項１又は２に記載のコーティング組成物。
【請求項５】
前記粘土がモンモリロナイトである、請求項１又は２に記載のコーティング組成物。
【請求項６】
前記粘土粒子が最長寸法について２０ｎｍ〜５０ｎｍの平均粒径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項７】
前記粘土粒子が最長寸法について１００ｎｍ〜１０００ｎｍの平均粒径を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項８】
前記シリカナノ粒子が最長寸法について最大２５ｎｍの平均粒径を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項９】
前記シリカナノ粒子が球状である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１０】
前記シリカナノ粒子が非球状である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１１】
界面活性剤を更に含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１２】
前記コーティング組成物中の固形分の総量が、前記コーティング組成物の全重量の１重量％〜４０重量％である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１３】
基材にコーティングを提供する方法であって、
ａ）
水性媒体と、
前記水性媒体に分散しており、最長寸法について最大１００ｎｍの平均粒径を有するシリカナノ粒子と、
前記水性媒体内に分散しており、最長寸法について２０ｎｍ〜１０００ｎｍの平均粒径を有する粘土粒子と、を含み、
前記粘土粒子の前記シリカナノ粒子に対する重量比が０．０１〜０．２５の範囲であり、コーティング組成物が４以下のｐＨを有するコーティング組成物を提供する工程、
ｂ）前記コーティング組成物を基材表面に接触させる工程、及び
ｃ）前記コーティング組成物を少なくとも部分的に乾燥させて、前記基材表面に非晶質シリカネットワーク中に分散された前記シリカナノ粒子及び前記粘土粒子を含む非晶質シリカネットワークを含む最外層を形成する工程、を含む、方法。
【請求項１４】
前記コーティング組成物が有機ポリマーを実質的に含まない、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記粘土がスメクタイト、バーミキュライト、又はこれらの組み合わせである、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記粘土がヘクトライトである、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記粘土がモンモリロナイトである、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記コーティング組成物中の固形分の総量が、前記コーティング組成物の全重量の１重量％〜５０重量％である、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記基材がガラス又は有機ポリマーを含む、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記有機ポリマーが、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとのコポリマー、又はこれらの組み合わせのうちのいずれかを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記有機ポリマーがポリエチレンテレフタレートである、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記最外層が光透過性である、請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記最外層が０．０１マイクロメートル〜３マイクロメートルの厚さを有する、請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
２５℃及び相対湿度５０％において前記最外層が１０９オーム／スクエア以下の平均表面抵抗率を有する、請求項１３〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
４以下のｐＨを有する前記コーティング組成物を提供する工程が、６より大きいｐＨを有する初期シリカゾルを提供する工程と、無機酸を添加することによって前記初期シリカゾルを酸性化する工程と、を含む、請求項１３〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記無機酸が、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、過塩素酸、又は塩素酸を含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
請求項１３〜２６のいずれか一項に記載の最外層を備える基材を含む物品。
【請求項２８】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコーティング組成物の少なくとも部分的に乾燥した最外層でコーティングされた基材層を含む、コーティング物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、広義には粘土材料を含むシリカナノ粒子組成物に関し、より具体的には、非晶質シリカネットワーク内に分散したシリカナノ粒子及び粘土粒子を含む非晶質シリカネットワークを含む組成物、並びに非晶質シリカネットワーク内に分散したシリカナノ粒子及び粘土粒子を含む非晶質シリカネットワークを含む最外層を有する物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電気の放散は、電気部品の損害を引き起こす電気サージ／スパーク又は揮発性の可燃性蒸気の偶発的な引火を防ぐことが望ましい多くの努力傾注分野において重要である。例としては、電子機器（例えば、プラズマディスプレイスクリーン）の製造、電気部品の梱包、研磨ベルト、及びポリマーフィルムウェブの取り扱いが挙げられる。
【０００３】
これらの問題に対処するため、帯電防止剤が一般に用いられる。帯電防止剤は、一般に摩擦電気効果によって引き起こされる静電気の蓄積を減少させる又は除去するために、材料又はその表面の処理に用いられる化合物である。その役割は、それ自体が導電性になるか又は空気から水分を吸収するかのいずれかによって、表面又は材料そのものをわずかに導電性にすることであり、そのためにいくらかの保湿剤が用いられ得る。界面活性剤の分子と同様に、帯電防止剤の分子は親水性領域及び疎水性領域の両方を有することが多く、疎水性側は材料の表面と相互作用し、一方で親水性側は空気の水分と相互作用して水分子を結合させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
静電気の蓄積及び／又は放散を減少させ得る更なる材料の必要性が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、外層コーティングが非晶質シリカネットワーク及び非晶質シリカネットワーク内に分散された粘土粒子を含む、外層コーティングを物品上に作り得る組成物及び方法を含む。有利には、本開示の帯電防止外層は、粘土材料を添加せずに作られた対応するコーティングに対し改善された帯電防止特性を示す。
【０００６】
第１の態様では、本開示は、水性媒体、並びに水性媒体に分散されたシリカナノ粒子及び粘土粒子の両方を含むコーティング組成物を提供する。コーティング組成物は４以下のｐＨを有し得る。シリカナノ粒子の最長方向の平均粒径は最大で１００ｎｍであり得、粘土粒子の最長寸法の平均粒径は約２０ｎｍ〜１０００ｎｍであり得る。シリカナノ粒子に対する粘土粒子の重量比は、０．０１〜０．２５であり得る。
【０００７】
第２の態様では、本開示はコーティングを基材に提供する方法を提供し、方法は水性媒体、並びに水性媒体に分散されたシリカナノ粒子及び粘土粒子の両方を含むコーティング組成物を提供する工程を含む。コーティング組成物は４以下のｐＨを有し得る。シリカナノ粒子の最長方向の平均粒径は最大で１００ｎｍであり得、粘土粒子の最長寸法の平均粒径は約２０ｎｍ〜１０００ｎｍであり得る。シリカナノ粒子に対する粘土粒子の重量比は、０．０１〜０．２５であり得る。方法は、コーティング組成物と基材表面とを接触させる工程、及びコーティング組成物を少なくとも部分的に乾燥させて、基材表面上に最外層を形成する工程を更に含む。最外層は、非晶質シリカネットワーク内に分散されたシリカナノ粒子及び粘土粒子を含む非晶質シリカネットワークを含む。
【０００８】
第３の態様では、本開示は、水性媒体、並びに水性媒体に分散されたシリカナノ粒子及び粘土粒子の両方を含むコーティング組成物を提供する工程を含む方法に従って提供される最外層でコーティングされた基材を含む物品を提供する。コーティング組成物は４以下のｐＨを有し得る。シリカナノ粒子の最長方向の平均粒径は最大で１００ｎｍであり得、粘土粒子の最長寸法の平均粒径は約２０ｎｍ〜１０００ｎｍであり得る。シリカナノ粒子に対する粘土粒子の重量比は、０．０１〜０．２５であり得る。方法は、コーティング組成物と基材表面を接触させる工程、及びコーティング組成物を少なくとも部分的に乾燥させて、基材表面上に最外層を形成する工程を更に含む。物品の最外層は、非晶質シリカネットワーク内に分散されたシリカナノ粒子及び粘土粒子を含む非晶質シリカネットワークを含む。
【０００９】
有利には、本開示の帯電防止外層は、一般的には透明で耐久性を有し、予想以上に良好な帯電防止特性を示す。
【００１０】
本明細書で使用する場合、
用語「帯電防止物品」は、物品表面の少なくとも１部分が電荷放散特性を有する物品を指す。
用語「シリカナノ粒子分散体」は、個々のシリカナノ粒子が分散している分散体を指し、一次シリカ粒子を焼結して鎖状に凝集したヒュームドシリカの分散体を意味しない。
用語「を実質的に含まない」は、１％重量未満、一般的には０．１重量％未満、より一般的には０．０１重量％未満を含有することを指す。
用語「不揮発性有機化合物を実質的に含まない」は、１気圧（１００ｋＰａ）で１５０℃を超える沸点を有する有機化合物を１重量％未満含有することを指す。
用語「ナノ粒子」は粒径が１〜２００ナノメートルの粒子を指す。
本明細書で使用するとき、用語「非球状」は、針型細長形状、刺型細長形状、棒型細長形状、鎖型細長形状、フィラメント型細長形状などを有する粒子が挙げられるが、これらに限定されないあらゆる非球状３次元形状を指す。
用語「有機化合物」は、少なくとも１つの炭素−炭素及び／又は炭素−水素結合を含む任意の化合物を指す。
用語「粒径」は、球状の粒子における直径である粒子の最長寸法を指す。
シリカナノ粒子及びシリカゾルに関連して用いられる用語「シリカ」は、分子式ＳｉＯ２・（Ｈ２Ｏ）ｎで表される化合物を指し、式中ｎは０以上の数である。
本明細書で使用するとき、用語「球状」とは、その全ての点が固定点から等距離である三次元形状を意味する。
用語「実質的に光透過性」は、４００〜８００ナノメートルの波長範囲の少なくとも８０％が、０．０１〜１００マイクロメートルの厚さを有する本開示のコーティング（又は物品）を通過することを指す。例えば、この波長の光の少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、又は更には少なくとも９８％が、コーティング（又は物品）を透過する。
【００１１】
上記の本開示の概要は、本発明の各実施形態を説明することを意図したものではない。本発明の１つ又は複数の実施形態の詳細は、以下の記述で更に説明する。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び特許請求の範囲から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の例示的な物品１００の概略側面図である。
【００１３】
多くのその他の変更例及び実施形態が当業者によって考案され得ることを理解されたく、それは本開示の原理の範囲及び趣旨の範囲内に含まれる。図面は、縮尺どおりに描かれていない場合がある。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書で使用するとき、「含む」、「有する」、及び「包含する」と言う単語の形態は、法律的に同義であり、かつ非限定的である。それゆえ、列挙されている要素、機能、工程、又は制限に加えて、更なる要素、機能、工程、又は制限が存在し得る。
【００１５】
いくつかの粘土コーティング、例えば、帯電防止コーティングが有用であり得るが、耐久性が重要となるコーティング用途の場合、粘土コーティングはいくつかのタイプの結合剤又はオーバーコート層の添加なしでは耐久性が十分でない場合がある。その一方で、シリカコーティングは、コーティング耐久性が重要なコーティング用途に用いられ得る。驚くべきことに、少量の粘土をナノシリカに添加することで、良好な帯電防止特性及び良好な耐久性を有するコーティングが提供され得ることが見出された。
【００１６】
本開示のナノシリカ／粘土コーティング組成物は、４以下、３以下、２以下、１以下、又は更には０．５以下のｐＨを有する、水性液体媒体に分散したシリカナノ粒子、及び水性液体媒体に分散した粘土粒子を有する。
【００１７】
最長寸法について、シリカナノ粒子の平均粒径は、２ｎｍ〜２００ｎｍ、又はより好ましくは２ｎｍ〜１００ｎｍである。当然ながら、粒径が２００ｎｍを超える（例えば、最大粒径が２マイクロメートルの）シリカ粒子も含まれ得るが、典型的には少量である。シリカナノ粒子は多分散又は単分散され得る。多分散されるときは、ナノシリカは最大で１００ｎｍの平均粒径を有し得る。単分散されるときは、ナノシリカは好ましくは４５ｎｍ以下、又はより好ましくは２５ｎｍ以下の平均粒径を有する。平均一次粒径は、例えば、透過電子顕微鏡法を用いて測定され得る。
【００１８】
コーティング組成物に含まれるナノ粒子（例えば、シリカナノ粒子）は、任意の所望のアスペクト比を有する球状又は非球状であり得る。アスペクト比は、ナノ粒子の平均最長寸法とそれらの平均最短寸法との比を指す。非球状ナノ粒子のアスペクト比は、多くの場合、少なくとも２：１、少なくとも３：１、少なくとも５：１、又は少なくとも１０：１である。非球状ナノ粒子は、例えば、棒、楕円、及び／又は針形状を有し得る。ナノ粒子の形状は、規則的であっても又は不規則的であってもよい。コーティングの多孔率は、典型的には、コーティング組成物中の規則的及び不規則的な形状のナノ粒子の量を変更することによって、及び／又はコーティング組成物中の球状及び非球状ナノ粒子の量を変更することによって変化し得る。
【００１９】
上述のシリカナノ粒子の平均粒形の制限が達成されるのであれば、針状のシリカナノ粒子が用いられ得る。
【００２０】
いくつかの実施形態では、シリカナノ粒子は１５０ｍ２／ｇ超、２００ｍ２／ｇ超、又は更には４００ｍ２／ｇより大きい表面積を有する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物におけるシリカナノ粒子の総重量は、少なくとも０．１重量％、典型的には少なくとも１重量％、より典型的には少なくとも２重量％である。いくつかの実施形態では、組成物におけるシリカナノ粒子の総重量は、５０重量％以下、若しくは４０重量％以下、又はより望ましくは１０重量％以下、及び更により望ましくは７重量％以下である。
【００２２】
本開示のコーティング組成物におけるシリカナノ粒子は、例えば、「初期シリカゾル組成物」から得られ得る。水性液体媒体内のシリカナノ粒子の安定な分散体であるシリカゾルは、当該技術分野において周知であり、かつ市販されている。典型的には、初期シリカゾル組成物は、ヒュームドシリカを含まないか、又は実質的に含まないが、これは必要条件ではない。
【００２３】
水中又は水−アルコール溶液中のシリカナノ粒子分散体（例えば、シリカゾル）は、例えば、商品名「ＬＵＤＯＸ」（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）が販売）、「ＮＹＡＣＯＬ」（Ｎｙａｃｏｌ  Ｃｏ．（Ａｓｈｌａｎｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）が販売）、及び「ＮＡＬＣＯ」（Ｏｎｄｅａ  Ｎａｌｃｏ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｏａｋ  Ｂｒｏｏｋ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ）が販売）で市販されている。１つの有用なシリカゾルが商品名「ＮＡＬＣＯ  ２３２６」で市販されているが、これは平均粒径が５ナノメートル、ｐＨが１０．５、固形分が１５固形分重量％（ｐｅｒｃｅｎｔ  ｓｏｌｉｄｓ  ｂｙ  ｗｅｉｇｈｔ）のシリカゾルとして入手可能である。その他の市販されるシリカナノ粒子としては、商品名「ＮＡＬＣＯ  １１１５」（平均粒径４ｎｍ、１５分散体固形分重量％、ｐＨ＝１０．４）、「ＮＡＬＣＯ  １１３０」（平均粒径８ｎｍ、３０分散体固形分重量％、ｐＨ＝１０．２）、ＮＡＬＣＯ  １０５０」（平均粒径２０ｎｍ、５０分散体固形分重量％、ｐＨ＝９．０）、「ＮＡＬＣＯ  ２３２７」（平均粒径２０ｎｍ、４０分散体固形分重量％、ｐＨ＝９．３）、及び「ＮＡＬＣＯ  １０３０」（平均粒径１３ｎｍ、３０分散体固形分重量％、ｐＨ＝１０．２）で入手可能なものが挙げられる。
【００２４】
有用な針状シリカナノ粒子は、例えば、Ｎｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）からの商品名「ＳＮＯＷＴＥＸ−ＵＰ」の水性懸濁液としてであり得る。混合物は、２０〜２１重量％の針状シリカ、０．３５重量％未満のＮａ２Ｏ、及び水からなる。粒子は、直径約９〜１５ナノメートルであり、長さ４０〜２００ナノメートルである。懸濁液の粘度は、２５℃において＜１００ｍＰａ、ｐＨは約９〜１０．５、及び比重は２０℃において約１．１３である。
【００２５】
他の有用な針状シリカナノ粒子は、例えば、Ｎｉｓｓａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓから商品名「ＳＮＯＷＴＥＸ−ＰＳ−Ｓ」及び「ＳＮＯＷＴＥＸ−ＰＳ−Ｍ」の水性懸濁液として入手可能である。懸濁したＳＮＯＷＴＥＸ−ＰＳ−Ｓ及びＳＮＯＷＴＥＸ−ＰＳ−Ｍ針状シリカナノ粒子は、一連の真珠状の形態を有する。混合物は２０〜２１重量％のシリカ、０．２重量％未満のＮａ２Ｏ、及び水からなる。ＳＮＯＷＴＥＸ−ＰＳ−Ｍの粒子は、直径約１８〜２５ナノメートルであり、長さ８０〜１５０ナノメートルである。動的光散乱法による粒径は、８０〜１５０である。懸濁液は、２５℃にて１００ｍＰａｓ未満の粘度、約９〜１０．５のｐＨ、及び２０℃にて１．１３の比重を有する。ＳＮＯＷＴＥＸ−ＰＳ−Ｓシリカナノ粒子は、粒径１０〜１５ｎｍ及び長さ８０〜１２０ｎｍを有する。
【００２６】
少なくとも８のｐＨを有するシリカゾルが、米国特許第５，９６４，６９３号（Ｂｒｅｋａｕら）に記載される方法に従って更に調製可能である。
【００２７】
初期シリカゾル組成物は、６より大きい、より典型的には７より大きい、より典型的には８より大きい、更により典型的には９より大きいｐＨを有し得る。初期シリカゾル組成物は、ｐＨが４以下、典型的には３未満、又は更には２未満になるまで無機酸を添加することによって酸性化され、それによってコーティング組成物を提供する。初期シリカゾルのｐＨは０．５と等しい、又は更には１と等しい下限を有し得る。有用な無機酸（すなわち、鉱酸）としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、過塩素酸、塩素酸、及びこれらの組み合わせが挙げられる。典型的には、無機酸は２以下、１未満、又は更には０未満のｐＫａを有するように選択されるが、これは必要条件ではない。理論に束縛されるものではないが、本発明者らは、ｐＨが低下すると、シリカナノ粒子間のいくつかの化学結合の形成又は更には厚結合（ｔｈｉｃｋ  ｂｏｎｄ）の形成が発生して、わずかに凝集したナノ粒子を含む分散体をもたらすものと考えている。
【００２８】
４以下のｐＨを有する本開示のコーティング組成物を提供するために、初期シリカゾルの酸性化が、粘土粒子をシリカゾルに添加する前又は後のいずれかで実施し得ることが観察された。
【００２９】
本開示の初期シリカゾルが無機酸を用いて酸性化され、続いて本開示の帯電防止層１３０の調製に用いられるとき、無機酸の残留量が帯電防止層１３０内に存在することが予測され得る。多層帯電防止コーティング１２０内の帯電防止層１３０内における無機酸（又は少なくともそのアニオン要素）の残留量を検出することで、初期シリカゾルの酸性化に用いられた無機酸も更に示すことができる。
【００３０】
最長寸法について、粘土粒子の平均粒径は２０ｎｍ〜１０００ｎｍである。いくつかの実施形態では、最長寸法について粘土粒子の平均粒径は１００ｎｍ〜１０００ｎｍ、又は更には２０ｎｍ〜５０ｎｍであることが望ましい。以下で説明するように、粘土粒子の平均粒径の選択は、一部には特定の粘土の種類に応じて変化し得る。
【００３１】
本開示の組成物、方法、及び物品に用いるのに好適な粘土材料としては、地質学的分類のスメクタイト類、カオリン類、イライト類、緑泥石類、蛇絞石類、アタパルジャイト類、パリゴルスカイト類、バーミキュライト類、海緑石類、海泡石類、及び混合層粘土が挙げられ得る。スメクタイト類には、例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、葉蝋石、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイト、ノントロナイト、滑石、バイデライト、及びボルコンスコイト（ｖｏｌｃｈｏｎｓｋｏｉｔｅ）が含まれ得る。カオリン類には、例えば、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、アンチゴライト、アナウキサイト、ハロイサイト、インデライト、温石綿が含まれ得る。イライト類には、例えば、ブラバイサイト（ｂｒａｖａｉｓｉｔｅ）、白雲母、ソーダ雲母、金雲母、及び黒雲母が含まれる。緑泥石類には、例えば、コレンス石、苦土緑泥石、ドンバサイト、須藤石、ペンニン、及びクリノクロアが含まれ得る。混合層粘土類には、例えば、アレバダイト（ａｌｌｅｖａｒｄｉｔｅ）及びバーミキュライトビオタイト（ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅｂｉｏｔｉｔｅ）が含まれ得る。これらの層状粘土鉱物の異種及び異種同形の代替物は、独特な用途を提供する。
【００３２】
層状粘土鉱物は、天然のものであっても、合成のものであってもよい。コーティング組成物の非限定的な実施形態の例では、天然又は合成の、ヘクトライト、モンモリロナイト、及びベントナイトを使用する。モンモリロナイト及びベントナイト粘土の典型的な例としては、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｇｏｎｚａｌｅｓ，ＴＸ）から商品名「ＣＬＯＩＳＩＴＥ」、「ＭＩＮＥＲＡＬ  ＣＯＬＬＯＩＤ」、「ＮＡＮＯＦＩＬ」、「ＧＥＬＷＨＩＴＥ」、及び「ＯＰＴＩＧＥＬ」（例えば、「ＭＩＮＥＲＡＬ  ＣＯＬＬＯＩＤ  ＢＰ」、「ＣＬＯＩＳＩＴＥ  ＮＡ＋」、「ＮＡＮＯＦＩＬ  １１６」及び「ＯＰＴＩＧＥＬ  ＣＫ」）で入手可能な粘土、Ｒ．Ｔ．Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ（Ｍｕｒｒａｙ，ＫＹ）から商品名「ＶＥＥＧＵＭ」（例えば、「ＶＥＥＧＵＭ  ＰＲＯ」及び「ＶＥＥＧＵＭ  Ｆ」）で入手可能な粘土、並びにＮａｎｏｃｏｒ，Ｉｎｃ．（Ｈｏｆｆｍａｎ  Ｅｓｔａｔｅｓ，ＩＬ）から商品名「ＮＡＮＯＭＥＲ」で入手可能な粘土が挙げられ得る。ヘクトライト粘土の例としてはＳｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｇｏｎｚａｌｅｓ，ＴＸ）から商品名「ＬＡＰＯＮＩＴＥ」で入手可能な市販の粘土が含まれる。別の実施形態では、バーミキュライト粘土、例えば、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｖｅｒｍｉｃｕｌｉｔｅ  Ｃｏｒｐ．（Ｅｎｏｒｅｅ，ＳＣ）から市販される商品名「ＶＥＲＭＩＣＵＬＩＴＥ」、「ＭＩＣＲＯＬＩＴＥ」、「ＶＥＲＸＩＴＥ」、「ＺＯＮＯＬＩＴＥ」を用いる。
【００３３】
典型的には、天然の粘土鉱物は、層状シリケート鉱物、及びそれより少ない頻度ではあるがアモルファス鉱物として存在する。層状シリケート鉱物は、二次元の網目構造に構成されたＳｉＯ４四面体シートを有する。２：１タイプの層状シリケート鉱物は、３層構造（マグネシウム八面体シート又はアルミニウム八面体シートが、２つのシリカ四面体シート間に挟持された構造）を有するシリケートシートが数層〜数十層積層された構造を有する。
【００３４】
本開示の合成粘土は、大部分は、一次粒子の圧密により凝集体を形成していると仮定される。このような凝集体の直径は数千ナノメートルに達する場合があり、粒子のナノスケールという性質に伴う所望の特性が得られない場合がある。粒子の凝集は、例えば、欧州特許第６３７，６１６号Ａに記載されるように粉砕によるか、又は水若しくは水／アルコール、及びこれらの混合物などの適切な基剤媒体中に分散させることにより解くことができる。
【００３５】
層状含水シリケート、層状含水アルミニウムシリケート、フルオロシリケート、雲母モンモリロナイト、ヒドロタルサイト、リチウムマグネシウムシリケート、リチウムマグネシウムフルオロシリケートなどのナノスケールの粉末の製造方法は一般的である。リチウムマグネシウムシリケートの置換された代替変形例は、ヒドロキシル基を部分的にフッ素に置換したものである。リチウムとマグネシウムもまた、アルミニウムによって部分的に置換することができる。実際、リチウムマグネシウムシリケートは、マグネシウム、アルミニウム、リチウム、鉄、クロム、亜鉛、及びこれらの混合物からなる群から選択される任意の部材によって、同型置換することができる。
【００３６】
合成ヘクトライトは１９６０年代初期に初めて合成され、現在ではＳｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃから商品名「ＬＡＰＯＮＩＴＥ」で市販されている。商品名「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｂ」、「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｓ」、「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  ＸＬＳ」、「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  ＲＤ」、「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  ＸＬＧ」、「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｓ４８２」、及び「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  ＲＤＳ」で入手可能な合成ヘクトライトを含む、ＬＡＰＯＮＩＴＥの多くのグレード又は変異体及び同形置換体（ｉｓｏｍｏｒｐｈｏｕｓ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ）が存在する。本開示の１実施形態は、分析（乾燥量基準）ＳｉＯ２  ５９．５％、ＭｇＯ  ２７．５％、Ｎａ２Ｏ  ２．８％、Ｌｉ２Ｏ  ０．８％、構造Ｈ２Ｏ  ８．２％、嵩密度１．０の特性を有する「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  ＲＤ」を用いる。
【００３７】
いくつかの合成ヘクトライトはフッ素を含む。フッ素を有するヒドロキシル基の同形置換体は、ナトリウムマグネシウムリチウムフルオロシリケートと呼ばれる合成粘土を生成する。商品名「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｂ」及び「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｓ」で市販されるこれらのナトリウムマグネシウムリチウムフルオロシリケートは、最大約１０重量％のフッ化物イオンを含み得る。本明細書に記載される組成物に有用なフッ化物イオン含量は、０〜１０％又はそれ以上の任意の整数又は少数のパーセンテージを含み得ることを理解されたい。ナトリウムマグネシウムリチウムフルオロシリケートである「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｂ」は、平坦で円形の板状形状を有し、また、フッ化物イオン含量に応じて変化する約２５〜約１００ナノメートルの範囲内の任意の数（又はより狭い一連の数）の平均粒径を有する直径を有し得る。例えば、非限定的な１実施形態では、「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｂ」は直径が約２５〜約４０ナノメートルで、厚さが約１ナノメートルであり得る。別の変異体である「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｓ」は、約６重量％のピロリン酸四ナトリウムを添加剤として含有する。
【００３８】
粒子の最大寸法対最小寸法の比は、粒子のアスペクト比として知られる。いくつかの場合では、ナノ粒子のアスペクト比は、所望の特性を有するフィルムを形成する際に重要となり得る。「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｂ」の個々の粒子の平均アスペクト比は約２０〜４０である。いくつかの実施形態では、高いアスペクト比はナノサイズの粘土材料を用いるフィルム形成に望ましい場合がある。水のような好適な基剤媒体中に分散している粒子のアスペクト比もまた重要である。媒体中に分散した粒子のアスペクト比は低くなると考えられ、いくつかの粒子は個別になっている場合よりも凝集している。透過電子顕微鏡法（「ＴＥＭ」）によって、分散液のアスペクト比を適切に特徴づけることができる。「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｂ」は、本質的に単一の粘土粒子又は２つの粘土粒子の積層体として分散体内で発生する。したがって、個々の粒子の凝集体がある場合、基剤媒体中に分散している粒子のアスペクト比に影響を与える場合がある。ある非限定的な実施形態では、少なくともいくらか（好ましくは複数）の個別の（凝集していない）血小板型及びディスク型のナノ粒子は、少なくとも１つの寸法が約０．５ナノメートル以上であるとともに、アスペクト比が約１５以上であることが望ましい。「ＬＡＰＯＮＩＴＥ  Ｂ」のアスペクト比は約２０〜４０である。より大きなアスペクト比は、棒状の粒子の場合と比べて、血小板及びディスク状の粒子の場合に、より望ましい場合がある。天然の粘土では、アスペクト比は典型的には２５０より大きいため、ナノサイズの粘土のアスペクト比は、天然の粘土のアスペクト比と比べて非常に小さい。
【００３９】
「ＬＡＰＯＮＩＴＥ」として設計された合成ヘクトライトは、以下の一般式を有するリチウムマグネシウムシリケートとして記載され得る。［ＭｇｗＬｉｘＳｉ８Ｏ２０ＯＨ４−ｙＦｙ］ｚ−（式中ｗ＝３〜６、ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜４、ｚ＝１２〜２ｗ−ｘであり、全体の格子電荷は対イオンによって平衡が保たれ、対イオンはＮａ＋、Ｋ＋、ＮＨ４＋、Ｃｓ＋、Ｌｉ＋、Ｍｇ＋＋、Ｃａ＋＋、Ｂａ＋＋、Ｎ（ＣＨ３）４＋、及びこれらの混合物からなる群から選択される）。「ＬＡＰＯＮＩＴＥ」がカチオン性有機化合物で修飾された場合、続いて対イオンは任意の好適なカチオン性有機基であり得る。
【００４０】
用途に応じて、「ＬＡＰＯＮＩＴＥ」の変異体及び同形置換体は、本開示のコーティング組成物の所望の特性を操作する上で著しい柔軟性を提供する。「ＬＡＰＯＮＩＴＥ」の個々の小板は、これらの面を負荷電されて高い表面結合水濃度を有する。
【００４１】
いくつかの実施形態では、粘土はヘクトライト又はモンモリロナイトなどのスメクタイトであり得る。いくつかの実施形態では、粘土はバーミキュライトを含み得る。
【００４２】
いくつかの実施形態では、粘土粒径の選択は、粘土の種類の選択によって変化し得る。例えば、粘土がヘクトライト（例えば、「ＬＡＰＯＮＩＴＥ」）であるときは、平均粒径は２０ｎｍ〜５０ｎｍであることが望ましい。あるいは、粘土がモンモリロナイトであるときは、平均粒径は１００ｎｍ〜１０００ｎｍであることが望ましい。
【００４３】
本開示のコーティング組成物のいくつかの実施形態では、シリカナノ粒子に対する粘土粒子の重量比は少なくとも０．０１、又は少なくとも０．０２、又は少なくとも０．０５、又は更には少なくとも０．１１である。本開示のコーティング組成物のいくつかの実施形態では、シリカナノ粒子に対する粘土粒子の重量比は０．４３未満、又は最大で０．２５、又は更には最大で０．１１である。本開示のコーティング組成物のいくつかの実施形態では、シリカナノ粒子に対する粘土粒子の重量比は０．０１〜０．２５、又は０．０５〜０．２５、又は更には０．０５〜０．１１である。
【００４４】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物は有機ポリマーを実質的に含まない。いくつかの実施形態では、コーティング組成物は不揮発性有機化合物を実質的に含まない。いくつかの実施形態では、コーティング組成物は有機界面活性剤を実質的に含まない。
【００４５】
コーティング組成物の水性液体媒体は、（水に加えて）少なくとも１つの揮発性有機溶剤を含み得る。好適な揮発性有機溶剤の例としては、例えば，メタノール、エタノール、イソプロパノール、及びこれらの組み合わせなどの、水と混和性である揮発性有機溶剤が挙げられる。しかしながら、多くの用途では、揮発性有機化合物を低減又は排除することが望ましい場合があり、有利には本開示は揮発性有機溶剤を実質的に含まない初期シリカゾル組成物及び／又はコーティング組成物を用いて実施され得る。
【００４６】
いくつかの実施形態では、コーティング組成物内の固形分の総量は、コーティング組成物の全重量の１〜４０重量％であり、より好ましくはコーティング組成物の全重量の５重量％〜１０重量％である。
【００４７】
本開示の乾燥したコーティングは３０〜９９重量％のシリカ、望ましくは６０〜９７．５重量％のシリカ、より望ましくは８０〜９５重量％のシリカを含み得るが、その他の量を用いてもよい。
【００４８】
一旦作られると、コーティング組成物は、典型的には長期間にわたり様々な温度において安定であるが、これは必要条件ではない。コーティング組成物は基材上にコーティングされ、続いて少なくとも部分的に乾燥され、典型的には実質的に完全に乾燥され得る。理論に束縛されるものではないが、乾燥プロセスの間に、接触部分においてシリカナノ粒子及び／又は凝集体間の化学結合が濃縮プロセスによってもたらされ、シリカマトリックスを形成するものと考えられる。
【００４９】
コーティング組成物は基材表面と接触して、少なくとも部分的に乾燥してコーティング物品を形成し得る。いくつかの実施形態では、得られるコーティング物品は望ましい帯電防止特性を有する帯電防止物品である。意外にも、本開示のコーティング組成物は、基材表面と接触してから少なくとも部分的に乾燥すると、驚くほどに良好な帯電防止特性を有する無欠陥の最外層を提供し得ることが判明した。好適なコーティング組成物の乾燥方法には、例えば、およそ室温の空気中で蒸発させる方法、オーブン法、加熱送風機法、赤外線ヒーター法、及び熱缶法が挙げられる。乾燥工程は，典型的には，コーティング組成物が実質的に完全に乾燥するまで実施されるが、これは必要条件ではない。一旦基材と接触して少なくとも部分的に乾燥すると、帯電防止層は、例えば，少なくとも１時間、少なくとも４時間、少なくとも８時間、少なくとも２４時間、少なくとも７２時間、少なくとも１週間、又は更には少なくとも２週間などの期間エージングされ得、この間に帯電防止層の導電率が改善され得る。
【００５０】
コーティング物品の最外帯電防止層は、２５℃及び相対湿度５０％において１０９オーム／スクエア（Ω／スクエア）以下の平均表面抵抗率を有し得るが、いくつかの実施形態では、５×１０８オーム／スクエア以下、２×１０８オーム／スクエア未満、８×１０７オーム／スクエア未満、５×１０７オーム／スクエア未満、２×１０７オーム／スクエア未満、８×１０６オーム／スクエア未満、又は更には４×１０６オーム／スクエア未満の表面抵抗値を有し得る。平均表面抵抗率は、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７−０７「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ＤＣ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｒ  Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」に従って測定し得る。
【００５１】
図１を参照すると、コーティング物品１００は基材層１３０の表面１２０に配置された最外層１１０を備える。本開示の最外層１１０は、シリカナノ粒子及び粘土粒子を含む、本明細書に記載されるコーティング組成物の少なくとも部分的に乾燥したコーティングを含む帯電防止層であり得る。好適なコーティング組成物と基材表面とを接触させる方法の例としては、ロールコーティング法、スプレーコーティング法、グラビアコーティング法、ディップコーティング法、及びカーテンコーティング法が挙げられる。典型的に、最外層１１０は０．０１〜１００マイクロメートル、望ましくは０．０１〜３マイクロメートルの厚さを有するが、これは必要条件ではない。
【００５２】
いくつかの実施形態では、介在層（図示せず）が基材層１３０と最外層１１０との間に含まれ得る。介在層（図示せず）は、例えば、基材層１３０と最外層１１０との間に強化した接着力を提供するために含まれ得る。しかしながら、本開示の他の実施形態では、介在層は必要条件ではない。
【００５３】
典型的に、本開示の最外層１１０は少なくとも実質的に光透過性であるが、これは必要条件ではない。
【００５４】
好適な基材の例としては、実質的にあらゆる寸法安定性材料が挙げられる。例としては、ガラス基材（例えば、鏡、窓、フロントガラス、テーブル、レンズ、及びプリズム）、金属基材、セラミック基材、有機ポリマー基材（例えば、成形ポリマー物品、自動車用塗料及びクリアコート、ポリマーフィルム、再帰反射シート、屋内看板、並びに屋外看板）、並びに布地（例えば、張り生地）が挙げられる。いくつかの実施形態では、基材は少なくとも１つのガラス又は有機ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、有機ポリマーはポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、アリルジグリコールカーボネート、アクリル（例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ））、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ホモエポキシポリマー、ポリジアミン及び／又はポリジチオールを有するエポキシ付加ポリマー、ポリアミド（例えば、ナイロン６、ナイロン６，６）、ポリイミド、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン及びポリプロピレン）、オレフィンコポリマー（例えば、ポリエチレン共重合体）、及びセルロースエステル（例えば、セルロースアセテート及びセルロースブチレート）、並びにこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む。
【００５５】
驚くべきことに、本開示の水性組成物は多くの疎水性表面に容易にコーティングされる。しかしながら、いくつかの疎水性基材の場合、水溶液系からかかる疎水性基材に組成物を均一にコーティングするためには、また更に重要なことに、コーティングと基材との界面接着を強化するためには、基材の表面エネルギーを増加させる及び／又はコーティング組成物の表面張力を低下させることが望ましい場合がある。表面エネルギーは、コーティング前にコロナ放電又は火炎処理法を用いて基材表面を酸化することによって増加し得る。これらの方法も、コーティングの基材に対する接着力を改善し得る。基材の表面エネルギーを増加させ得るその他の方法としては、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）の薄膜コーティングなどのプライマーの使用が挙げられる。あるいは、コーティング組成物の表面張力は、低級アルコール（Ｃ１〜Ｃ８）の添加によって低下し得る。ある特別な場合には、所望の防曇特性に関してコーティング親水性を改善する、及び／又は水性又はヒドロアルコール性溶液からの物品の均一なコーティングを確実にするためには、湿潤剤、典型的には、界面活性剤を添加する（選択される界面活性剤が有機ポリマーでない条件で）ことが有益な場合がある。
【００５６】
本開示の選択された実施形態
本開示は、選択された実施形態として以下の項目を提供する。
項目１．水性媒体と、水性媒体に分散しており、最長寸法について最大１００ｎｍの平均粒径を有するシリカナノ粒子と、水性媒体に分散しており、最長寸法について２０ｎｍ〜１０００ｎｍの平均粒径を有する粘土粒子と、を含み、シリカナノ粒子に対する粘土粒子の重量比が０．０１〜０．２５であり、４以下のｐＨを有する、コーティング組成物。
【００５７】
項目２．コーティング組成物が有機ポリマーを実質的に含まない、項目１に記載のコーティング組成物。
【００５８】
項目３．粘土がスメクタイトである、項目１又は２のコーティング組成物。
【００５９】
項目４．粘土がヘクトライトである、項目１又は２のコーティング組成物。
【００６０】
項目５．粘土がモンモリロナイトである、項目１又は２のコーティング組成物。
【００６１】
項目６．粘土粒子が最長寸法について２０ｎｍ〜５０ｎｍの平均粒径を有する、項目１〜５のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【００６２】
項目７．粘土粒子が最長寸法について１００ｎｍ〜１０００ｎｍの平均粒径を有する、項目１〜５のいずれか一項に記載の組成物。
【００６３】
項目８．シリカナノ粒子が最大で２５ｎｍの平均粒径を有する、項目１〜７のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【００６４】
項目９．シリカナノ粒子が球状である、項目１〜８のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【００６５】
項目１０．シリカナノ粒子が非球状である、項目１〜８のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【００６６】
項目１１．界面活性剤を更に含む、項目１〜１０のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【００６７】
項目１２．コーティング組成物中の固形分の総量が、コーティング組成物の全重量の１〜５０重量％である、項目１〜１１のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【００６８】
項目１３．基材にコーティングを提供する方法であって、ａ）水性媒体と、水性媒体に分散しており、最長寸法について最大１００ｎｍの平均粒径を有するシリカナノ粒子と、水性媒体に分散しており、最長寸法について２０ｎｍ〜１０００ｎｍの平均粒径を有する粘土粒子と、を含み、粘土粒子のシリカナノ粒子に対する重量比が０．０１〜０．２５の範囲であり、コーティング組成物が４以下のｐＨを有するコーティング組成物を提供する工程、ｂ）コーティング組成物を基材表面に接触させる工程、及びｃ）コーティング組成物を少なくとも部分的に乾燥させて、基材表面に非晶質シリカネットワーク内に分散されたシリカナノ粒子及び粘土粒子を含む非晶質シリカネットワークを含む最外層を形成する工程、を含む、方法。
【００６９】
項目１４．コーティング組成物が有機ポリマーを実質的に含まない、項目１３に記載の方法。
【００７０】
項目１５．粘土がスメクタイト、バーミキュライト、又はこれらの組み合わせである、項目１３又は１４に記載の方法。
【００７１】
項目１６．粘土がヘクトライトである、項目１３又は１４に記載の方法。
【００７２】
項目１７．粘土がモンモリロナイトである、項目１３又は１４に記載の方法。
【００７３】
項目１８．コーティング組成物中の固形分の総量が、コーティング組成物の全重量の１〜５０重量％である、項目１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【００７４】
項目１９．基材がガラス又は有機ポリマーを含む、項目１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【００７５】
項目２０．有機ポリマーが、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとのコポリマー、又はこれらの組み合わせのうちのいずれかを含む、項目１９に記載の方法。
【００７６】
項目２１．有機ポリマーがポリエチレンテレフタレートである、項目１９に記載の方法。
【００７７】
項目２２．最外層が光透過性である、項目１３〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【００７８】
項目２３．最外層が０．０１〜３マイクロメートルの厚さを有する、項目１３〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【００７９】
項目２４．２５℃及び相対湿度５０％において最外層が１０９オーム／スクエア以下の平均表面抵抗率を有する、項目１３〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【００８０】
項目２５．４以下のｐＨを有するコーティング組成物を提供する工程が、６より大きいｐＨを有する初期シリカゾルを提供する工程と、無機酸を添加することによって初期シリカゾルを酸性化する工程と、を含む、項目１３〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【００８１】
項目２６．無機酸が、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、過塩素酸、塩素酸、又はこれらの組み合わせのうちのいずれかである、項目２５に記載の方法。
【００８２】
項目２７．項目１３〜２６のいずれか一項の最外層を備える基材を含む物品。
【００８３】
項目２８．項目１〜１２のいずれか一項に記載のコーティング組成物の少なくとも部分的に乾燥した最外層でコーティングされた基材層を含む、コーティング物品。
【００８４】
項目２９．粘土がスメクタイト、バーミキュライト、又はこれらの組み合わせである、項目２８に記載のコーティング物品。
【００８５】
項目３０．粘土がヘクトライトである、項目２８に記載のコーティング組成物。
【００８６】
項目３１．粘土がモンモリロナイトである、項目２８に記載のコーティング組成物。
【００８７】
項目３２．基材がガラス又は有機ポリマーを含む、項目２８〜３１のいずれか一項に記載のコーティング物品。
【００８８】
項目３３．有機ポリマーが、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとのコポリマー、又はこれらの組み合わせのうちのいずれかを含む、項目３２に記載のコーティング物品。
【００８９】
項目３４．有機ポリマーがポリエチレンテレフタレートである、項目３２に記載のコーティング物品。
【００９０】
項目３５．最外層が光透過性である、項目２８〜３４のいずれか一項に記載のコーティング物品。
【００９１】
項目３６．最外層が０．０１マイクロメートル〜３マイクロメートルの厚さを有する、項目２８〜３５のいずれか一項に記載のコーティング物品。
【００９２】
項目３７．２５℃及び相対湿度５０％において、最外層が１０９オーム／スクエア以下の平均表面抵抗率を有する、項目２８〜３６のいずれか一項に記載のコーティング物品。
【００９３】
項目３８．粘土がヘクトライトである、項目４に記載のコーティング組成物。
【００９４】
項目３９．粘土がモンモリロナイトである、項目５に記載のコーティング組成物。
【００９５】
項目４０．粘土がベントナイト、ヘクトライト、モンモリロナイト、又はこれらの混合物である、項目３に記載のコーティング組成物。
【００９６】
以下の非限定的な実施例によって本開示の目的及び利点を更に例示するが、これら実施例で引用される特定の材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を不当に制限するものと解釈されるべきではない。
【実施例】
【００９７】
特に記載がない限り、実施例及びこれ以降の明細書における部、比率（％）、比などはいずれも重量基準である。
【００９８】
材料
塩酸（ＨＣｌ）及び硫酸（Ｈ２ＳＯ４）は、Ｊ．Ｔ．Ｂａｋｅｒ（Ｐｈｉｌｌｉｐｓｂｕｒｇ，ＮＪ）から購入した。硝酸（ＨＮＯ３）はＶＷＲ（Ｗｅｓｔ  Ｃｈｅｓｔｅｒ，ＰＡ）から購入した。リン酸（Ｈ３ＰＯ４）はＡｌｆａ  Ａｅｓａｒ（Ｗａｒｄ  Ｈｉｌｌ，ＭＡ）から購入した。その他の材料を表１に示す。
【００９９】
【表１】
2016523989.tif 000003
【０１００】
コーティング手順
粘土を用いて、脱イオン水中５重量％固形分のコーティング分散体を調製した。各実施例及び比較実施例に対してシリカナノ粒子の重量比を指定した。各実施例及び比較実施例に対して指定された酸類を用いてコーティング溶液のｐＨをｐＨ  ２に調節した。約０．５０〜１．３５ｍｉｌ（１３マイクロメートル〜３４マイクロメートル）の湿潤フィルム厚さに相当するメイヤーロッド６番〜１５番（ＲＤ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｗｅｂｓｔｅｒ，ＮＹ）から入手）を用いてコーティング分散体をＰＥＴ又はフロートガラス基材のいずれかにコーティングした。コーティングをわずか３０秒〜終夜風乾し、続いて１２０℃のオーブン内で１０分間硬化させた。フロートガラス基材のコーティングを５５０℃で１０分間焼結した。
【０１０１】
表面抵抗値評価試験方法
下記の実施例及び比較実施例に従い調製した試料の表面抵抗値を、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７−０７「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ＤＣ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｒ  Ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」に従い、Ｍｏｎｒｏｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２７２Ａポータブル表面抵抗値計測器（Ｍｏｎｒｏｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｃ．（Ｌｙｎｄｏｎｖｉｌｌｅ  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）から購入）を用いて評価した。表面抵抗値を、Ｍｏｎｒｏｅモデル９６１０１Ａ−１ガードリング型電極系を用いて印加電圧１００Ｖで測定した。特に指定のない限り、表面抵抗値を測定する前に、コーティングを２３℃及び５０％ＲＨにおいて温度・湿度制御室で終夜貯蔵した。機器によって測定された表面抵抗値の上限は２×１０１４Ω／スクエアであった。コーティングの表面抵抗値がこの値を超えた場合、２×１０１４Ω／スクエアの値が記録された。平均表面抵抗率を、収集した３つのデータ点の平均として決定した。
【０１０２】
機械的耐久性評価試験方法
１プライ型実験室用洗浄ワイプ（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ−Ｃｌａｒｋ（Ｉｒｖｉｎｇ，ＴＸ）から商品名「ＫＩＭＷＩＰＥ」で入手）を用いた、５回の手による強い摩擦の後に耐摩耗性を定性評価した。２３℃及び５０％  ＲＨで耐摩耗性を実施した。表２に記載の判断基準に従い摩耗領域の外観の評点をつけた。
【０１０３】
【表２】
2016523989.tif 000004
【０１０４】
ＰＥＴの試料を、脱イオン水中５重量％固形分のナノシリカ（ＮＡＬＣＯ  １１１５）／粘土（ＭＣＢＰ）コーティング組成物でコーティングして、表３に示された様々な粘土：ナノシリカ重量比を用いて、ＨＮＯ３、ＨＣｌ、又はＨ３ＰＯ４によってｐＨ  ２にまで酸性化した。コーティングしたＰＥＴ試料を５０％相対湿度に終夜調節し、続いて「ＴＥＳＴ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＥＶＡＬＵＡＴＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＲＥＳＩＳＴＩＶＩＴＹ」に従い平均表面抵抗率値を決定し、結果を表３にまとめた。
【０１０５】
【表３】
2016523989.tif 000005
【０１０６】
表３の各試料に関して、ベアＰＥＴ基材のコーティングに有機ポリマー、界面活性剤、又はその他の浸出する可能性のある小分子若しくはオリゴマーは含まれなかった。
【０１０７】
Ｈ３ＰＯ４で酸性化した溶液（例えば、比較実施例５）から作られた純シリカコーティングは静電気拡散性であった。粘土の添加はこれらのコーティングの表面抵抗値にほとんど影響を及ぼさなかった（実施例９〜１２及び比較実施例６を参照されたい）。
【０１０８】
５０％の相対湿度の代わりに２０％の相対湿度での終夜の調節を用いる更なる研究では、硝酸に対して約１桁の、塩酸に対して約２〜４桁の、及びリン酸に対して約２〜３桁の平均表面抵抗率の増加が一般に示された。硝酸で酸性化した溶液から作られたコーティングは、より乾燥した２０％相対湿度への変化による影響を最も受けなかったことが観察された。２０％相対湿度のデータを表４にまとめた。
【０１０９】
【表４】
2016523989.tif 000006
【０１１０】
つまり、低い粘土：シリカナノ粒子重量比で粘土粒子をナノシリカコーティング組成物に添加することで、酸の種類及び粘土の荷重にいくらか依存するいくつかの場合において、得られるコーティングの表面抵抗値が劇的に低減された。
【０１１１】
ＰＥＴ試料を、脱イオン水中５重量％固形分のナノシリカ（ＮＡＬＣＯ  １１１５）／粘土コーティング組成物によってコーティングして、表５で示した様々な粘土：ナノシリカ重量比を用いて、ＨＮＯ３によってｐＨ  ２にまで酸性化した。ＬａｐＳ４８２を含有するものを除く全ての試料に１５番メイヤーロッドを使用し、ＬａｐＳ４８２を含有するコーティングは７番メイヤーロッドを用いて堆積された。コーティングしたＰＥＴ試料を５０％相対湿度に終夜調節し、続いて「ＴＥＳＴ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＥＶＡＬＵＡＴＩＮＧ  ＴＨＥ  ＳＵＲＦＡＣＥ  ＲＥＳＩＳＴＩＶＩＴＹ」に従い平均表面抵抗率値を決定し、結果を表５にまとめた。コーティングされた試料の耐摩耗性を、ＴＥＳＴ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＡＳＳＥＳＳＩＮＧ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＤＵＲＡＢＩＬＩＴＹに従って測定し、この結果もまた表５にまとめた。
【０１１２】
【表５】
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【０１１３】
表６に示した粘土：シリカ重量比に従って、硝酸でｐＨ  ２に酸性化したナノシリカ（ＮＡＬＣＯ  １１１５）／粘土（ＮＦ１１６）でフロートガラスの試料をコーティングし、コーティングした試料を続いて５５０℃で１０分間焼結した。耐摩耗性試験をＴＥＳＴ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＡＳＳＥＳＳＩＮＧ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＤＵＲＡＢＩＬＩＴＹに従って実施し、結果を表６にまとめた。
【０１１４】
【表６】
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【０１１５】
本開示のその他の修正及び変形は、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく当業者によって実施可能である。様々な実施形態の態様は、様々な実施形態の他の形態と全体的に、若しくは一部的に互換可能、又は結合され得るということが理解される。前述の説明は、請求する開示内容を当業者が実施することを可能にするためのものであり、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、本開示の範囲は特許請求の範囲及びそのすべての等価物によって定義される。
【図１】
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【国際調査報告】
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