特許 5968469 無機酸化物ナノ粒子及び有機塩基を含む塩基性組成物、コーティングされた基材、物品、及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5968469

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月10日

(54)【発明の名称】無機酸化物ナノ粒子及び有機塩基を含む塩基性組成物、コーティングされた基材、物品、及び方法

(51)【国際特許分類】

   B05D 7/24 20060101AFI20160728BHJP

   C09D 1/00 20060101ALI20160728BHJP

   C09D 201/00 20060101ALI20160728BHJP

   C09D 7/12 20060101ALI20160728BHJP

   C09D 5/02 20060101ALI20160728BHJP

【ＦＩ】

   B05D7/24 301Z

   B05D7/24 303Z

   C09D1/00

   C09D201/00

   C09D7/12

   C09D5/02

【請求項の数】6

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2014-557959(P2014-557959)

(86)(22)【出願日】2012年2月27日

(65)【公表番号】特表2015-511639(P2015-511639A)

(43)【公表日】2015年4月20日

(86)【国際出願番号】CN2012071667

(87)【国際公開番号】WO2013127054

(87)【国際公開日】20130906

【審査請求日】2014年12月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】505005049

【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(72)【発明者】

【氏名】チェン， シュエ−ホア

(72)【発明者】

【氏名】ヤン， ユ

(72)【発明者】

【氏名】ジュ， ドン−ウェイ

(72)【発明者】

【氏名】ジョウ， ピン

(72)【発明者】

【氏名】ユ， ビン

【審査官】 菅野 芳男

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４８１２９０２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００９−１５４４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４３１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８７００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１５５４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４３４４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５９０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−１４９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−９２８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３０１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５３１０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｄ ７／２４

Ｃ０９Ｄ １／００

Ｃ０９Ｄ ５／０２

Ｃ０９Ｄ ７／１２

Ｃ０９Ｄ ２０１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材の表面に、４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子及び無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して０．１〜２０重量％の有機塩基を含むコーティング組成物を接触させる工程と、
前記コーティング組成物を前記基材上で乾燥させ、濃縮した無機酸化物ナノ粒子を提供する工程と、を含み、基材にコーティングする方法。

【請求項2】

基材の表面に、水、４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子、及び有機塩基を含む水性コーティング組成物を接触させる工程であって、
前記コーティング組成物は、８を超えるｐＨを有する水性分散液であり、
界面活性剤が、水性コーティング組成物中に存在する、基材を水性コーティング組成物と接触させる前に基材表面上に配置される、又は界面活性剤が水性コーティング組成物中に存在し、かつ基材を水性コーティング組成物と接触する前に基材表面上に配置される、
工程と、
前記水性コーティング組成物を前記基材上で乾燥させて、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングを提供する工程と、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

基材と、
前記基材上に設けられている濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングと、を含み、
前記コーティングが、４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子及びの無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して０．１〜２０重量％の有機塩基を含むコーティング組成物の乾燥物である、コーティングされた基材。

【請求項4】

前記コーティングは、３０°未満又は９０°を超える静的水接触角を有する、請求項３に記載のコーティングされた基材。

【請求項5】

前記濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングは、有機バインダー又は塗膜形成剤を含まない、請求項３又は４に記載のコーティングされた基材。

【請求項6】

請求項３〜５のいずれか一項に記載のコーティングされた基材を含む、物品。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

無機酸化物ナノ粒子コーティング（すなわち、フィルム）を含む表面を有する基材は、幅広い用途において使用され得る。かかる酸化物コーティングは、典型的には連続コーティングであり、かかるコーティングは通常、ポリエステル及びポリカーボネートなどの有機ポリマーよりも硬いため、有機ポリマー基材を保護するのに役立ち得る。かかるコーティングはまた、表面に、それらの基材よりも低い又は高い表面エネルギーを付与し、それによって所望の表面特性が提供され得る。例えば、かかるコーティングは、水を拡散し（表面エネルギーが高い場合）、それによって、霧がかった又は湿気のある環境において使用される透明プラスチック、温室のガラス窓、再帰反射シートを用いる交通標識などの物品の表面上に水滴が形成されるのを阻止することができる。一方、表面エネルギーが低い場合、水及び他の液体は表面を濡らさないため、落書き防止及び／又は易洗浄特性を有する。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

本開示は、無機酸化物ナノ粒子及び有機塩基を含む塩基性フィルム形成コーティング組成物、並びに方法及びコーティングされた基材に関する。好ましくは、これらの処方物は水性組成物である。好ましくは、これは、有機ポリマーバインダーも塗膜形成剤も含まない。これらの有機材料（バインダー及び塗膜形成剤）を除外することで、好ましくは、本開示のコーティング組成物から形成されるコーティング（すなわち、フィルム）を過酷な屋外の気象条件下において耐久性のあるものとする。

【0003】

１つの実施形態では、本開示は、４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子と有機塩基とを含む、コーティング組成物（好ましくは、水性コーティング組成物）を提供する。特定の実施形態は、界面活性剤も含む。特定の実施形態は、水も含む。コーティング組成物は、好ましくは、８を超えるｐＨを有する水性分散液である。

【0004】

他の実施形態では、本開示は、組成物の全重量に対して、０．５〜９９重量％の水と、組成物の全重量に対して、４０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する、０．１〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子と、乾燥無機酸化物ナノ粒子の全重量に対して、０．１重量％〜２０重量％の有機塩基と、無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、０〜１０重量％の界面活性剤と、を含む、水性コーティング組成物を提供する。コーティング組成物は、好ましくは８を超えるｐＨを有する。

【0005】

さらに他の実施形態では、本開示は、組成物の全重量に対して、０．５〜９９重量％の水と、組成物の全重量に対して、４０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する、０．１〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子と、４０ｎｍ以上の平均一次粒径を有する０〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子（無機酸化物ナノ粒子の全量は、コーティング組成物の全重量に対して、０．１〜４０重量％である）と、乾燥無機酸化物ナノ粒子の全重量に対して、０．１重量％〜２０重量％の有機塩基と、無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、０．１重量％〜１０重量％の界面活性剤と、を含む、水性コーティング組成物を提供する。コーティング組成物は、好ましくは８を超えるｐＨを有する。

【0006】

本開示はまた、コーティング方法を提供する。１つの実施形態では、基材をコーティングする方法が提供されるが、この方法は、基材の表面に、４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子、及び有機塩基を含むコーティング組成物を接触させる工程を含む。この方法は更に、コーティング組成物を基材上で乾燥させ、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングを提供する工程を含む。

【0007】

上述のように、コーティング組成物は更に水を含み得る。かかる組成物において、好ましくは、コーティング組成物は、８を超えるｐＨを有する水性分散液である。水性組成物をコーティングする方法において、方法は、基材の表面に、本明細書で記載される水性コーティング組成物を接触させる工程であって、界面活性剤が水性コーティング組成物中に存在する、基材を水性コーティング組成物と接触させる前に基材表面上に配置される、又は界面活性剤が水性コーティング組成物中に存在し、かつ基材を水性コーティング組成物と接触する前に基材表面上に配置される、工程と、水性コーティング組成物を基材上で乾燥させて、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングを提供する工程、を含む。

【0008】

本開示は、コーティングされた基材、及び無機酸化物ナノ粒子コーティングを有する基材、特に高分子基材、を含む物品を更に提供する。コーティングは、４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する濃縮した（すなわち、凝集した）無機酸化物ナノ粒子の連続コーティングを含む。コーティングは、厚さにおいて実質的に均一であり、基材に対して耐久的に接着する。

【0009】

用語「含む」及びその変化形は、これらの用語が、本明細書本文及び特許請求の範囲に現れる場合、限定する意味を有するものではない。

【0010】

「好ましい」及び「好ましくは」という語は、特定の状況下で、特定の効果をもたらし得る本開示の実施形態のことを指す。しかしながら、他の実施形態もまた、同じ状況又は他の状況下で、好ましい場合がある。更に、１つ以上の好ましい実施形態の説明は、他の実施形態が有用ではないことを示唆するものではなく、本開示の範囲から他の実施形態を除外することを目的としたものではない。

【0011】

本明細書で使用するとき、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」、及び「１つ以上の」は、互換可能に使用される。したがって、「（ａ）塩基」を含む水性コーティング組成物は、「（１つ以上の）塩基」を含む水性コーティング組成物を意味すると解釈され得る。同様に、「（ａ）界面活性剤」を含む水性コーティング組成物は、「（１つ以上の）界面活性剤」を含む水性コーティング組成物を意味すると解釈され得る。

【0012】

本明細書で使用するとき、用語「又は」は、内容が明確にそれ以外を指図しないかぎり、一般的に「及び／又は」を含む意味で使用される。用語「及び／又は」は、列挙された要素の１つ又は全てを、若しくは列挙された要素の任意の２つ以上の組み合わせを意味する。

【0013】

また、本明細書においては、全ての数は「約」という用語で修正されたとみなされ、好ましくは「厳密に」という用語で修正されたとみなされる。本明細書で使用するとき、測定した量との関連において、用語「約」は、測定を行い、測定の目的及び使用される測定機器の精度に見合う水準の注意を払う当業者によって期待されるような測定量の変化を指す。

【0014】

本明細書ではまた、端点による数値範囲の列挙には、範囲並びに端点内に含まれる全ての数が包含される（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５、などを含む）。

【0015】

本明細書で使用するとき、用語「室温」又は「周囲温度」は、２０℃〜２５℃又は２２℃〜２５℃の温度を指す。

【0016】

本開示の上記の「課題を解決するための手段」は、本開示の開示される各実施形態又は全ての実施を説明しようとするものではない。以下の説明は、例示的な実施形態をより具体的に例示するものである。本出願の全体にわたるいくつかの箇所で、実施例の列挙を通じて指針が提供されるが、それらの実施例は、様々に組み合わせて使用することができる。いずれの場合も、記載される列挙は、あくまで代表的な群としてのみの役割を果たすものであって、排他的な列挙として解釈するべきではない。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】比較例Ｋと実施例１との間での波長範囲における透過パーセントの比較である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本開示は、４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子と、有機塩基と、を含む、コーティング組成物を提供する。特定の実施形態はまた、界面活性剤も含む。本開示のコーティング組成物の特定の実施形態は、水を含む。本開示のコーティング組成物の特定の実施形態は、８を超える、又は８．５を超える、又は９を超えるｐＨを有する水性分散液である。かかるコーティング組成物は、様々な用途で様々な物品において有用であるコーティングされた（好ましくは連続コーティングされた）基材を作製する方法において使用され得る。

【0019】

本開示のコーティング組成物は、水、有機溶媒、又はこれらの組み合わせを含み得る。有機溶媒は、通常、水に対して相溶性があるものが選択される。典型的な有機溶媒は、アルコールを含む。特定の実施形態では、コーティング組成物は水性組成物であり、好ましくは水性分散液である。この文脈においては、「水性」組成物又は「水性」分散液は、水及び任意で１つ以上の有機溶媒（例えば、アルコール）を含むものである。かかる有機溶媒は、コーティング組成物中に存在する場合、幅広い量で存在し得る。特定の実施形態において、水性組成物は、水／有機溶媒混合物の重量に対して、１０重量％以下の有機溶媒を有する。かかる実施形態において、水／有機溶媒混合物の重量に対して、好ましくは５重量％以下の有機溶媒、より好ましくは２重量％以下の有機溶媒、更により好ましくは１重量％以下の有機溶媒が存在する。

【0020】

本開示のコーティング組成物に使用される塩基は、有機塩基である。本開示のコーティング組成物に使用される界面活性剤は、非イオン性、アニオン性、双極性、又はこれらの組み合わせであり得る。

【0021】

有機塩基
本開示のコーティング組成物に使用される塩基は、有機塩基である。基材にコーティング組成物を適用し、乾燥させる際に、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングが形成されるのに十分量の有機塩基が使用される。

【0022】

特定の実施形態では、この量は、乾燥無機酸化物ナノ粒子の全重量に対して、好ましくは少なくとも０．１重量％、より好ましくは少なくとも１重量％、及び更により好ましくは２重量％である。特定の実施形態では、この量は、乾燥無機酸化物ナノ粒子の総重量に対して、好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１０重量％以下、及び更により好ましくは５重量％以下である。

【0023】

特定の実施形態では、本開示の水性コーティング組成物は、８を超えるｐＨ、好ましくは８．５を超えるｐＨ、及びより好ましくは９を超えるｐＨをもたらすのに十分な有機塩基を含む。意義深いことに、有機塩基は、無機塩基ほど著しくｐＨを上昇させず、更に驚くべきことに、コーティング組成物を十分に架橋及び／又は硬化させる。また、典型的には、かかるｐＨ及び効果的な架橋を得るために、非常に少量の有機塩基しか必要としない。

【0024】

コーティング（好ましくは、連続コーティング）は、無機酸化物ナノ粒子の濃縮によって形成される。この濃縮反応は、酸（特に強酸）によって開始することが既知である。しかしながら、強酸の腐食効果によって、工業的なコーティングラインでの実施が制限されている。弱酸を使用する場合、最終的なコーティング性能が損なわれる。あるいは、酸が望ましくない場合、連続コーティングは、高温下（例えば、１５０℃超）でのみ形成され得る。有機塩基は、酸又は高温を使用する際の欠点を克服する。有機塩基は、強酸のように工業的なコーティングラインにおける腐食がないため、有機塩基を使用することで、製造において優れた柔軟性がもたらされる。

【0025】

望ましくは、有機塩基は、コーティング組成物が低温（例えば、周囲温度程度）及び／又は高速（例えば、数分）で硬化できるほど十分な活性を有している。低温で硬化することで、コーティング速度が向上するだけでなく、有機ポリマー基材上の応力が削減される（基材の多くは、１２０℃を超える温度において操作が容易でない）。周囲温度で硬化することで、加熱工程を追加することなく、コーティング組成物を適用できる。

【0026】

限定する意図はないが、有機塩基は、触媒として機能すると考えられる。無機酸化物ナノ粒子は、ヒドロキシ基を表面に有するが、これは、濃縮して好ましくは連続コーティングであるコーティングを形成する。この濃縮反応は、塩基が存在しないだけでなく、高温においても起こり得る。触媒量の有機塩基が存在することで濃縮反応がより速くなり、周囲温度で起こり得る。

【0027】

本明細書で開示されるように、有機塩基は、既知の酸と比較される際、以下の利点のうち１つ以上を提供する：コーティング装置に対する腐食がほとんど又は全くない；少量の有機塩基（例えば、１重量％の少ないシリカ）の存在による高効率；安定した水系処方物（例えば、本開示のコーティング組成物は、ポットライフ問題を有さず、いかなる凝集溶剤も加えることなく安定している）；基材に対する良好な接着性（例えば、生成されるコーティングは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、セラミック、ガラス、及び金属などの有機材料及び無機材料を含む幅広い基材に対して良好な接着性を有する）；及びポリカーボネート上のより高いコーティングの耐久性。

【0028】

本開示の組成物に使用するのに好適な有機塩基としては、アミジン、グアニジン（ビグアニドなどの置換グアニジンを含む）、ホスファゼン、プロアザホスファトラン（Ｖｅｒｋａｄｅ塩基としても既知である）、水酸化アルキルアンモニウム、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。自己プロトン化可能な形態の塩基（例えば、アルギニンなどのアミノ酸）は、少なくとも部分的に自己中和されやすい形態であるものとして、通常、より好適ではないため、除外される。好ましい塩基としては、アミジン、グアニジン、及びこれらの組み合わせ（より好ましくはアミジン及びこれらの組み合わせ、最も好ましくは環状アミジン及びこれらの組み合わせ）が挙げられる。

【0029】

有機塩基は、硬化性組成物中で単独で（個別に）又は１つ以上の異なる塩基の混合物（異なる構造種からの塩基を含む）の形態で使用され得る。所望であれば、塩基は、感光性形態で（例えば、放射線又は熱に曝露するとその場で塩基を生じる活性化可能組成物の形態で）存在し得る。

【0030】

有用なアミジンとしては、以下の一般式によって表すことができるものが挙げられる：

【0031】

【化1】

式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４は、それぞれ独立して、水素、一価の有機基、一価のヘテロ有機基（例えば、炭素原子を通して結合され、カルボキシル又はスルホンなどの酸官能基を含有しない基又は部分の形態で、窒素、酸素、リン又はイオウを含む）、及びこれらの組み合わせから選択され；及び、式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のうちの任意の２つ以上は、任意で互いに結合して環構造（好ましくは、５員環、６員環、又は７員環、より好ましくは６員環又は７員環）を形成し得る。有機基及びヘテロ有機基は、好ましくは１〜２０個の炭素原子（より好ましくは１〜１０個の炭素原子、最も好ましくは１〜６個の炭素原子）を有する。

【0032】

少なくとも１つの環構造を含むアミジン（すなわち、環式アミジン）が一般的には好ましい。２つの環構造を含む環式アミジン（すなわち、二環式アミジン）がより好ましい。

【0033】

有用なアミジン化合物の代表例としては、１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１−エチル−２−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１，２−ジエチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１−ｎ−プロピル−２−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１−イソプロピル−２−メチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１−エチル−２−ｎ−プロピル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、１−エチル−２−イソプロピル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、ＤＢＵ（すなわち、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン）、ＤＢＮ（すなわち、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン）など、並びにこれらの組み合わせが挙げられる。好ましいアミジンとしては、１，２−ジメチル−１，４，５，６−テトラヒドロピリミジン、ＤＢＵ（すなわち、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン）、ＤＢＮ（すなわち、１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］−５−ノネン）、及びこれらの組み合わせが挙げられ、ＤＢＵ、ＤＢＮ、及びこれらの組み合わせがより好ましく、ＤＢＵが最も好ましい。

【0034】

有用なグアニジンとしては、以下の一般式によって表すことができるものが挙げられる：

【0035】

【化2】

式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５は、それぞれ独立して、水素、一価の有機基、一価のヘテロ有機基（例えば、炭素原子を通して結合され、カルボキシル又はスルホンなどの酸官能基を含有しない基又は部分の形態で、窒素、酸素、リン又はイオウを含む）、及びこれらの組み合わせから選択され；式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及びＲ５のうちの任意の２つ以上は、任意で互いに結合して環構造（好ましくは、５員環、６員環、又は７員環、より好ましくは５員環又は６員環、最も好ましくは６員環）を形成する。有機基及びヘテロ有機基は、好ましくは１〜２０個の炭素原子（より好ましくは１〜１０個の炭素原子、最も好ましくは１〜６個の炭素原子）を有する。

【0036】

少なくとも１つの環構造を含むグアニジン（すなわち、環式グアニジン）が一般的には好ましい。２つの環構造を含む環式グアニジン（すなわち、二環式グアニジン）がより好ましい。

【0037】

有用なグアニジン化合物の代表例としては、１−メチルグアニジン、１−ｎ−ブチルグアニジン、１，１−ジメチルグアニジン、１，１−ジエチルグアニジン、１，１，２−トリメチルグアニジン、１，２，３−トリメチルグアニジン、１，３−ジフェニルグアニジン、１，１，２，３，３−ペンタメチルグアニジン、２−エチル−１，１，３，３−テトラメチルグアニジン、１，１，３，３−テトラメチル−２−ｎ−プロピルグアニジン、１，１，３，３−テトラメチル−２−イソプロピルグアニジン、２−ｎ−ブチル−１，１，３，３−テトラメチルグアニジン、２−ｔｅｒｔ−ブチル−１，１，３，３−テトラメチルグアニジン、１，２，３−トリシクロヘキシルグアニジン、ＴＢＤ（すなわち、１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン）、ＭＴＢＤ（すなわち、７−メチル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン）、７−エチル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−ｎ−プロピル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−イソプロピル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−ｎ−ブチル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−イソブチル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−ｔｅｒｔ−ブチル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−シクロヘキシル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−ｎ−オクチル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−２−エチルヘキシル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、７−デシル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン、ビグアニド、１−メチルビグアニド、１−ｎ−ブチルビグアニド、１−（２−エチルヘキシル）ビグアニド、１−ｎ−オクタデシルビグアニド、１，１−ジメチルビグアニド、１，１−ジエチルビグアニド、１−シクロヘキシルビグアニド、１−アリルビグアニド、１−ｎ−ブチル−Ｎ２−エチルビグアニド、１，１’−エチレンビスグアニド、１−［３−（ジエチルアミノ）プロピル］ビグアニド、１−［３−（ジブチルアミノ）プロピル］ビグアニド、Ｎ’，Ｎ”−ジヘキシル−３，１２−ジイミノ−２，４，１１，１３−テトラアザテトラデカンジアミンなど、及びこれらの組み合わせが挙げられる。好ましいグアニジンとしては、ＴＢＤ（すなわち、１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン）、ＭＴＢＤ（すなわち、７−メチル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン）、２−ｔｅｒｔ−ブチル−１，１，３，３−テトラメチルグアニジン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。ＴＢＤ、ＭＴＢＤ、及びこれらの組み合わせが最も好ましい。

【0038】

所望であれば、アミジン及びグアニジンは、ＪＩＳ Ｚ ８８０２に従って測定したときに１３．４未満のｐＨ値を示すもの（例えば、１，３−ジフェニルグアニジン、ＤＢＵ、ＤＢＮ、又はこれらの組み合わせ、好ましくはＤＢＵ、ＤＢＮ、又はこれらの組み合わせ）から選択することができる。水溶液のｐＨを決定するための参照方法ＪＩＳ Ｚ ８８０２は、まず、重量比１０：３のイソプロピルアルコールと水の混合溶媒１００ｇに５ミリモルの塩基を加えることにより、塩基の水溶液を調製することで実行される。次に、生じた溶液のｐＨを２３℃にてｐＨメーター（例えば、Ｈｏｒｉｂａ Ｓｅｉｓａｋｕｓｈｏ Ｍｏｄｅｌ Ｆ−２２のｐＨメーター）を使用して測定する。

【0039】

有用なホスファゼンとしては、以下の一般式によって表すことができるものが挙げられる：

【0040】

【化3】

式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７は、それぞれ独立して、水素、一価の有機基、一価のヘテロ有機基（例えば、炭素原子を通して結合され、カルボキシル又はスルホンなどの酸官能基を含有しない基又は部分の形態で、窒素、酸素、リン、又はイオウを含む）、及びこれらの組み合わせから選択され；式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、及びＲ７のうちの任意の２つ以上は、任意で互いに結合して環構造（好ましくは、５員環、６員環、又は７員環、より好ましくは５員環又は６員環、最も好ましくは６員環）を形成する。有機基及びヘテロ有機基は、好ましくは１〜２０個の炭素原子（より好ましくは１〜１０個の炭素原子、最も好ましくは１〜６個の炭素原子）を有する。

【0041】

有用なホスファゼン化合物の代表例としては、以下のものが挙げられる：

【0042】

【表1-1】

【0043】

【表1-2】

【0044】

【表1-3】

など、及びこれらの組み合わせ。好ましいホスファゼンとしては、２−ｔｅｒｔ−ブチルイミノ−２−ジエチルアミノ−１，３−ジメチルペルヒドロ−１，３，２−ジアザホスホリン、ホスファゼン塩基Ｐ_１−ｔ−Ｂｕ−トリス（テトラメチレン）、ホスファゼン塩基Ｐ_４−ｔ−Ｂｕ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。上述の化学構造中、丸印は高分子材料を表す。すなわち、有機塩基は、高分子材料に結合する基であり得る。

【0045】

有用なプロアザホスファトラン塩基（Ｖｅｒｋａｄｅ塩基）としては、以下の一般式により表すことができるものが挙げられる：

【0046】

【化4】

式中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３はそれぞれ独立して、水素、一価の有機基、一価のヘテロ有機基（例えば、炭素原子を通して結合され、カルボキシル又はスルホンなどの酸官能基を含有しない基又は部分の形態で、窒素、酸素、リン、又はイオウを含む）、及びこれらの組み合わせから選択され；式中、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３のうちの任意の２つ以上は、任意で互いに結合して環構造を形成する。有機基及びヘテロ有機基は、好ましくは１〜２０個の炭素原子（より好ましくは１〜１０個の炭素原子、最も好ましくは１〜６個の炭素原子）を有する。

【0047】

有用なプロアザホスファトラン化合物の代表例としては、以下のものが挙げられる：

【0048】

【表2】

など、及びこれらの組み合わせ。２，８，９−トリイソプロピル−２，５，８，９−テトラアザ−１−ホスファビシクロ［３．３．３］ウンデカンは、特に好ましいプロアザホスファトラン化合物である。

【0049】

アルキルアンモニウム化合物の具体例としては、テトラメチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）、テトラ−エチル水酸化アンモニウム（ＴＥＡＨ）、テトラプロピル水酸化アンモニウム（ＴＰＡＨ）、テトラブチル水酸化アンモニウム（ＴＢＡＨ）、トリブチルメチル水酸化アンモニウム（ＴＢＭＡＨ）、などが挙げられる。

【0050】

界面活性剤
いくつかの実施形態では、本開示のコーティング組成物は、１つ以上の界面活性剤を含み得る。水系処方物において、多くの場合、１つ以上の界面活性剤の存在が必要であり、表面張力を削減し、有機ポリマー基材を濡らすのを助ける。あるいは又は加えて、界面活性剤は、コーティング組成物が適用される基材上にコーティングされ得る。有用な界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又は双極性界面活性剤が挙げられるが、これらは、コーティング組成物の表面張力を削減し、生じたコーティングの均一性を向上させることができる。

【0051】

無機酸化物ナノ粒子の典型的な濃度（例えば、全コーティング組成物に対して０．２〜１５重量パーセント）において、ほとんどの界面活性剤は、無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、好ましくは１０重量％以下（ｗｔ％）、より好ましくは５重量％以下、及び更により好ましくは１重量％以下の量で存在する。好ましくは、無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、少なくとも０．１重量％の界面活性剤がコーティング組成物中に存在する。

【0052】

有用な非イオン性界面活性剤としては、ポリエトキシレート化アルキルアルコール（例えば、ＢＲＩＪ ３０、及びＢＲＩＪ ３５（ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａｓ，Ｉｎｃ．から市販）、及びＴＥＲＧＩＴＯＬ ＴＭＮ−６ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌから市販）、ポリエトキシレート化アルキルフェノール（例えば、ＴＲＩＴＯＮ Ｘ−１００（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ製）、ＩＣＯＮＯＬ ＮＰ−７０（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．製））、及びポリエチレングリコール／ポリプロピレングリコールブロックコポリマー（ＴＥＴＲＯＮＩＣ １５０２ブロックコポリマー界面活性剤、ＴＥＴＲＯＮＩＣ ９０８ブロックコポリマー界面活性剤及びＰＬＵＲＯＮＩＣ Ｆ３８ブロックコポリマー界面活性剤として全てＢＡＳＦ，Ｃｏｒｐ．から市販）などの湿潤剤が挙げられるが、これらに限定されない。他の市販の非イオン性界面活性剤としては、商品名ＳＵＲＦＹＮＯＬ ４６５（１分子当たり１０単位のエチレンオキシドを含有するエトキシル化２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール）、ＳＵＲＦＹＮＯＬ ４８５Ｗ（水中エトキシル化２，４，７，９−テトラメチル５デシン−４，７−ジオール）、及びＳＵＲＦＹＮＯＬ ５０４（水中で２５重量％を超えるエトキシル化２，４，７，９−テトラメチル５デシン−４，７−ジオール及び２５重量％を超える２−スルホ琥珀酸１，４−ビス（２−エチルヘキシル）２−ナトリウム）で、Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なものが挙げられる。

【0053】

有用なアニオン性界面活性剤としては、（１）Ｃ_６〜Ｃ_２０のアルキル、アルキルアリール、及び／又はアルケニル基などの少なくとも１つの疎水性部分、（２）サルフェート、スルホネート、ホスフェート、ポリオキシエチレンサルフェート、ポリオキシエチレンスルホネート、ポリオキシエチレンホスフェートなどの少なくとも１つのアニオン性基、及び／又は（３）これらのアニオン性基の塩であって、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、第３級アミノ塩などを含むもの、を含む、分子構造を有するものが挙げられるが、これらに限定されない。有用なアニオン性界面活性剤の代表的な市販の例としては、商品名ＴＥＸＡＰＯＮ Ｌ−１００（Ｈｅｎｋｅｌ Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ））、又は商品名ＰＯＬＹＳＴＥＰ Ｂ−３（Ｓｔｅｐａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ（Ｎｏｒｔｈｆｉｅｌｄ，ＩＬ）から入手可能なラウリル硫酸ナトリウム）；商品名ＰＯＬＹＳＴＥＰ Ｂ−１２（Ｓｔｅｐａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｎｏｒｔｈｆｉｅｌｄ，ＩＬ）から入手可能なラウリルエーテル硫酸ナトリウム）；商品名ＳＴＡＮＤＡＰＯＬ Ａ（Ｈｅｎｋｅｌ Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から入手可能なラウリル硫酸アンモニウム）；及び商品名ＳＩＰＯＮＡＴＥ ＤＳ−１０（Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ，Ｉｎｃ．（Ｃｒａｎｂｅｒｒｙ，ＮＪ）から入手可能なドデシルベンゼンナトリウム）が挙げられる。

【0054】

有用な双極性イオン界面活性剤としては、Ｃｌａｒｉａｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＧｅｎａｇｅｎ ＫＢ（アルキルメチルベタインの３０重量％水溶液）及びＧｅｎｅｇｅｎ ＣＡＢ（ココアミドプロピルベタイン）などのベタイン；及びＲｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃ製のＭＩＲＡＴＡＩＮＥ ＡＰ−Ｃなどのココアミノプロピオン酸が挙げられるが、これらに限定されない。

【0055】

無機酸化物ナノ粒子
本組成物に使用される無機酸化物ナノ粒子は、サブミクロンサイズの無機酸化物ナノ粒子であり、これは、金属酸化物ナノ粒子又は非金属酸化物ナノ粒子であり得る。好適な無機酸化物ナノ粒子は、４０ナノメートル（ｎｍ）以下の平均一次粒径を有する。特定の実施形態では、無機酸化物ナノ粒子は、２０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する。特定の実施形態では、無機酸化物ナノ粒子は、１０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する。平均一次粒径は、透過型電子顕微鏡を用いて測定することができる。ここで、粒径は、粒子の最長寸法であって、球形の粒子においては直径である。

【0056】

粒子は、好ましくは、狭い粒径分布、すなわち２．０以下、好ましくは１．５以下の多分散性を有する。更に、ナノ粒子は、一般的に、約１５０平方メートル毎グラム（ｍ^２／ｇ）を超え、好ましくは２００ｍ^２／ｇを超え、及びより好ましくは４００ｍ^２／ｇを超える表面積を有する。

【0057】

特定の実施形態では、４０ｎｍ以下の平均一次粒径（好ましくは、直径）を有する無機酸化物ナノ粒子の濃度は、コーティング組成物の全重量に対して、少なくとも０．１重量％、及び好ましくは少なくとも０．２重量％である。特定の実施形態では、４０ｎｍ以下の平均一次粒径（好ましくは、直径）を有する無機酸化物ナノ粒子の濃度は、コーティング組成物の全重量に対して、２０重量％以下、及び好ましくは１５重量％以下である。

【0058】

所望であれば、透過率の値及び／又は防曇特性を低下させない量で、より大きな無機酸化物ナノ粒子を添加してもよい。これらの追加無機酸化物ナノ粒子は、一般的には、４０ｎｍを超える、及び好ましくは５０ｎｍを超える平均一次粒径（最長寸法）を有する。これらの追加の無機酸化物ナノ粒子は、一般的には、１００ｎｍ以下の平均一次粒径を有する。これらのより大きな粒子は、４０ｎｍ以下の無機酸化物ナノ粒子の重量に対して、０．２：９９．８〜９９．８：０．２の比率で使用され得る。使用する場合、これらのより大きな粒子は、４０ｎｍ以下の無機酸化物ナノ粒子の重量に対して、１：９〜９：１の比率で使用され得る。

【0059】

特定の実施形態では、組成物中の無機酸化物ナノ粒子の全重量（すなわち、４０ｎｍ以下及びそれより大きな無機酸化物ナノ粒子の全重量）は、少なくとも０．１重量％、好ましくは少なくとも１重量％、及びより好ましくは少なくとも２重量％である。特定の実施形態では、組成物中の無機酸化物ナノ粒子の全重量は、４０重量％以下、好ましくは１０重量％以下、及びより好ましくは７重量％以下である。

【0060】

無機酸化物ナノ粒子は、非金属酸化物ナノ粒子、好ましくはシリカナノ粒子を含み得る。水性媒体中の無機シリカゾルは、当該技術分野において周知であり、市販されている。非水性シリカゾル（シリカオルガノゾルとも呼ばれる）を使用してもよく、非水性シリカゾルはシリカゾル分散液であり、液相は有機溶媒であるか、又は有機溶媒を含有する水性混合物である。本開示の実施において、シリカゾルは、液相が分散物と相溶性があり、典型的には水性溶媒であり、任意で有機溶媒を含むように選択される。無機酸化物ナノ粒子は、典型的には、ヒュームドシリカを含まない。

【0061】

水中又は水−アルコール溶液中のシリカゾルは、ＬＵＤＯＸ（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）製造）、ＮＹＡＣＯＬ（Ｎｙａｃｏｌ Ｃｏ．（Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡ）より入手可能）、又はＮＡＬＣＯ（Ｏｎｄｅａ Ｎａｌｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．（Ｏａｋ Ｂｒｏｏｋ，ＩＬ）製造）などの商品名で市販されている。有用なシリカゾルの１つとして、平均粒径が５ナノメートル、ｐＨ １０．５、及び固形分が１５重量％のシリカゾルとして入手可能なＮＡＬＣＯ ２３２６がある。他の市販のシリカナノ粒子としては、商品名ＮＡＬＣＯ １１１５（球状、４ｎｍ、１５重量％分散液）、ＮＡＬＣＯ １１３０（球状、８ｎｍ、３０重量％分散液）、ＮＡＬＣＯ １０５０（球状、２０ｎｍ、５０重量％分散液）、ＮＡＬＣＯ ２３２７（球状、２０ｎｍ、４０重量％分散液）、ＮＡＬＣＯ ８６９９（球状、２ｎｍ、１５重量％分散液）、ＮＡＬＣＯ １０３０（球状、１３ｎｍ、３０重量％分散液）、ＮＡＬＣＯ １０６０（球状、６０ｎｍ、５０重量％分散液）、ＮＡＬＣＯ ２３２９（球状、７５ｎｍ、４０重量％分散液）、及びＤＶＳＺＮ００４（球状、４５ｎｍ、４２重量％分散液）で、Ｎａｌｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手可能なものが挙げられる。他の市販のシリカナノ粒子としては、次のシリカナノ粒子分散液、商品名ＳＴ−ＯＵＰ（細長状、４０〜１００ｎｍ、１５重量％、ｐＨ＝２〜４）、ＳＴ−ＵＰ（細長状、４０〜１００ｎｍ、２０重量％、ｐＨ＝９．０〜１０．５）、ＳＴ−ＺＬ（球状、７０〜１００ｎｍ、４０〜４１重量％）、及びＳＴ−ＰＳ−Ｓ（１００ｎｍ、１９．２重量％）（Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙから入手可能）、並びにＲＥＭＡＳＯＬ ＳＰ３０（Ｒｅｍｅｔ Ｃｏｒｐ．から市販）、及びＬＵＤＯＸ ＳＭ（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ Ｃｏ．Ｉｎｃ．から市販）、が挙げられる。粒径は、最長寸法の平均粒径である。

【0062】

無機酸化物ナノ粒子としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化アンチモン、アンチモンドープ酸化スズ、酸化インジウム、スズドープ酸化インジウム、酸化亜鉛、などの金属酸化物ナノ粒子が挙げられる。好ましくは、金属酸化物ナノ粒子は、アルミナ（すなわち、酸化アルミニウム）ナノ粒子である。

【0063】

アルミナナノ粒子水性分散液は、商品名ＶＫ−Ｌ１０Ｂ（ガンマＡｌ_２Ｏ_３、球状、１０ｎｍ、２０重量％分散液、ｐＨ＝９）で、Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｗａｎｊｉｎｇ Ｎｅｗ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｃｈｉｎａ）から市販されている。

【0064】

コーティング方法
本開示の水性コーティング組成物は、好ましくは、バー、ロール、カーテン、輪転グラビア、スプレー、又はディップコーティング技術などの従来の技術を使用して、基材上にコーティングされる。好ましい方法としては、バー及びロールコーティング、又はエアナイフコーティングが挙げられ、厚さを調整する。基材を均一にコーティング及び湿潤するために、コロナ放電法又は火炎処理法を使用して、コーティング前に基材表面を酸化させることが望ましいことがある。物品の表面エネルギーを増加させることができる他の方法としては、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）などのプライマーの使用が挙げられる。

【0065】

本開示のコーティングは、コーティングにおける可視干渉色の変化を避けるために、２００Å未満、より好ましくは１００Å未満で変動する均一な平均厚さで適用されることが好ましい。最適な平均乾燥コーティングの厚さは、具体的なコーティング組成物に応じて変動するが、一般的には、コーティングの平均厚さは、Ｇａｅｒｔｎｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｃｏｒｐ Ｍｏｄｅｌ Ｎｏ．Ｌ１１５Ｃなどの楕円偏光計を用いて測定される際に、５００Å〜２５００Å、好ましくは７５０Å〜２０００Å、より好ましくは１０００Å〜１５００Åである。この範囲を上回る場合及び下回る場合、コーティングの反射防止特性が著しく低下する場合がある。しかしながら、平均コーティングの厚さは均一であることが好ましいが、実際のコーティングの厚さは、コーティング上のある特定の点から別の点までで大幅に変動し得ることに留意すべきである。かかる厚さの変動は、視覚的に区別できる領域と相関関係にある際、コーティングに広帯域の反射防止特性をもたらすことにより、実際は有益である場合もある。

【0066】

コーティングされると、物品は、１２０℃以下（所望であればより高温も可能であるが、典型的には、本開示のコーティング組成物においては必要がない）、及びより好ましくは２０℃〜１２０℃の温度で乾燥される。これは、例えば、再循環炉において実行され得る。所望であれば、不活性ガスが循環され得る。乾燥プロセスを加速させるために更に温度を上げてよいが、基材への損傷を避けるために注意を払うのが好ましい。

【0067】

コーティングされた基材及び物品
本開示のコーティング組成物から形成されるコーティングは、コーティング上に４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子の凝集体を含む。すなわち、無機酸化物ナノ粒子は、濃縮反応によって互いに結合する。凝集体は、無機酸化物ナノ粒子の３次元の多孔質ネットワークを含み、無機酸化物ナノ粒子は、無機酸化物ナノ粒子の凝集体のネットワークを形成する隣接する無機酸化物ナノ粒子と結合する。好ましくは、このネットワークは連続している。本明細書で使用するとき、「連続」という用語は、ゲル状ネットワークが適用される領域に実質的に不連続又は間隙を有することなく基材の表面を被覆することを指す。用語「ネットワーク」は、濃縮反応又は多孔質３次元ネットワークを形成するための引力又は結合による他の形態によって互いに結合したナノ粒子の凝結体又は凝集体を指す。用語「平均一次粒径」は、ナノ粒子の凝集していない単一粒子の平均寸法を指す。好ましくは、粒子は球状であり、粒径は粒子の直径である。

【0068】

用語「多孔質」は、ナノ粒子が連続コーティングを形成する際に、無機酸化物ナノ粒子間にできる空隙の存在を示す。単層コーティングでは、光学的に透明な基材を通過する空気中の光透過率を最大化し、基材による反射を最小化するために、コーティングの屈折率は、基材の屈折率の平方根にできる限り近くあるべきであり、コーティングの厚さは、入射光線の光学波長の４分の１（１／４）であるべきである。コーティング中の空隙は、屈折率（ＲＩ）が空気の屈折率（ＲＩ＝１）から金属酸化物ナノ粒子の屈折率（例えば、シリカの場合、ＲＩ＝１．４４）に突然変化した場合、ナノ粒子間に多数のサブ波長の隙間をもたらす。多孔性を調整することにより、基材の屈折率の平方根に非常に近い、算出された屈折率を有するコーティング（米国特許第４，８１６，３３３号（Ｌａｎｇｅら）に示される）を作製することができる。最適屈折率を有するコーティングを利用することにより、入射光線の光学波長の約４分の１に等しいコーティングの厚さで、コーティングされた基材を通過する光の透過率パーセントは最大化され、反射は最小化される。

【0069】

好ましくは、ネットワークは、乾燥したとき、２５〜４５体積パーセント、より好ましくは３０〜４０体積パーセントの多孔性を有する。いくつかの実施形態では、多孔性はより高くてもよい。多孔性は、Ｗ．Ｌ．Ｂｒａｇｇ、Ａ．Ｂ．Ｐｉｐｐａｒｄ、Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃａ，ｖｏｌｕｍｅ ６，ｐａｇｅ ８６５（１９５３）などに公表されている手順に従って、コーティングの屈折率から算出され得る。シリカナノ粒子では、この多孔性は、ポリエステル、ポリカーボネート、又はポリ（メチルメタクリレート）基材の屈折率の平方根におおよそ等しい、１．２〜１．４、好ましくは１．２５〜１．３６の屈折率を有するコーティングを提供する。例えば、１．２５〜１．３６の屈折率を有する多孔質シリカナノ粒子コーティングは、ポリエチレンテレフタレート基材（ＲＩ＝１．６４）上に１０００〜２０００Åの厚さでコーティングされる際、高い反射防止性を表面にもたらすことができる。コーティングの厚さは、反射防止性ではなく、不必要な粒子の易洗浄性又は易除去性などの用途に応じて、数マイクロメートル又は数ミルの厚さで増加され得る。機械的特性は、コーティングの厚さが増加したとき向上すると予測することができる。

【0070】

本開示の物品は、平坦形状、湾曲形状、又は複合した形状を有し、高光沢（２０度において９０を超える）又は低光沢（２０度において１０未満）であり、基材上に濃縮した無機酸化物ナノ粒子のネットワーク（好ましくは連続ネットワーク）が形成された、透明から不透明の、ポリマー性、ガラス、セラミック、又は金属である、実質上任意の構造であり得る。

【0071】

代表的な基材は、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリメチルメタクリレートなどのポリアクリレート、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、ポリジアミンとのエポキシ付加ポリマー、ポリジチオール、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレンコポリマー及びポリプロピレンコポリマー、ポリ塩化ビニル、フッ素化表面、アセテート及びブチラートなどのセルロースエステル、ガラス、セラミック、有機及び無機複合材表面など（これらのブレンド及び積層体を含む）から作成される。

【0072】

典型的には、基材は、フィルム、シート、パネル又はシート状材料の形態であり、眼科用レンズ、建築用ガラス、装飾用ガラスフレーム、自動車の窓及びフロントガラス、並びに手術用マスク及び顔面防護器具などの保護メガネなどの物品の一部であってよい。所望により、任意で、コーティングは、物品の一部のみを覆うことができ、例えば、顔面防護器具の目に直接隣接する部分のみをコーティングし得る。基材は、平坦形状、湾曲形状、又は複合形状であり得る。コーティングされる物品はブロー成形、鋳造、押出し成形、又は射出成形によって製造することができる。

【0073】

いくつかの実施形態では、基材は、グラフィック及び標識に使用されるもの及び自動車及び電気通信などに使用される塗装鋼板様ポリウレタン又はポリエステルなどの可撓性フィルムである。可撓性フィルムは、ＰＥＴなどのポリエステル、ＰＰ（ポリプロピレン）及びＰＥ（ポリエチレン）などのポリオレフィン、又はＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）から作成され得る。基材は、基材樹脂をフィルムに押し出し、任意で、押し出されたフィルムを一軸又は二軸配向するなどの、従来のフィルム作成技術を使用してフィルムに形成され得る。基材とコーティングとの間の接着を向上するために、例えば、化学処理、空気又は窒素コロナなどのコロナ処理、プラズマ、火炎、又は化学放射線を使用して基材が処理され得る。所望であれば、任意の結合層を基材とコーティング組成物との間に適用して、層間接着を向上することもできる。基材の他の側も上記処理を使用して処理し、基材と接着剤との間の接着を向上することもできる。基材は、当該技術分野で既知であるような言葉又は記号等のグラフィックスが提供され得る。

【0074】

特定の実施形態では、本開示のコーティング組成物が適用され得る基材は、好ましくは可視光に対して透明又は半透明である。他の実施形態では、基材は透明である必要はない。用語「透明」は、可視スペクトルの選択された部分（約４００〜７００ｎｍの波長）において入射光線の少なくとも８５％が透過することを意味する。基材は、着色されているか、無色であり得る。

【0075】

光透過率（すなわち、透過率）を高めるためにコーティングを透明な基材に適用する際、コーティングされた物品は、好ましくは、４００〜７００ｎｍに及ぶ波長の範囲にわたって、コーティングされた基材に応じて、垂直入射光線の透過率において、（コーティングされていない基材に対して）総平均が増加（好ましくは、少なくとも２パーセントから１０パーセント以上まで）する。透過率の増加はまた、スペクトルの紫外線及び／又は近赤外領域の波長でも見られる。光透過性基材の少なくとも片側に適用される特定の好ましいコーティング組成物は、５５０ｎｍで測定したとき、基材の透過率パーセントを少なくとも５パーセント、好ましくは１０パーセント増加させる。ＵＶ領域及び近赤外領域の透明性も増加し得る。

【0076】

本開示の組成物から生じたコーティングは更に、ガラス及びＰＥＴ基材などの表面に耐水性及び機械的耐久性親水性表面を提供し、様々な温度及び高湿度条件下で優れた防曇性を提供することができる。

【0077】

コーティングは、物品が直接、人の呼吸に繰り返し曝された及び／又は「蒸気」ジェットの上に物品を保持した後に、十分に透視することができないほど、コーティングされた基材の透明性を著しく低下させるに十分な密度の濃縮した小さな水滴が形成することに、コーティングされた基材が抵抗する場合、防曇であると見なされる。コーティング組成物は、コーティングされた基材の透明性が、容易に透視することができないほど著しく低下していなければ、コーティングされた基材に均一の水膜又は少数の大きな水滴が生じても、防曇であると見なされ得る。多くの場合、基材が「蒸気」ジェットに曝された後に、基材の透明性を著しく低下させない水膜が残る。

【0078】

更に、コーティングは、保護層を提供し、向上した洗浄性を示し、コーティングのナノ多孔性構造がオリゴマー及びポリマー分子による浸透を防ぐ傾向があるため、食用油及び機械油、塗料、ほこり及び汚れなどの有機汚染物質を濯ぎ落として除去し得る。「洗浄可能」とは、コーティング組成物が、硬化したとき、油及び汚れ耐性を提供して、油又は偶発的なほこりなどの汚染物質への曝露による汚れからコーティングされた物品を保護するのを補助することを意味する。特定の実施形態では、本開示のコーティング組成物によるコーティングは、汚れた際にも洗浄しやすいため、汚染物質を除去する必要がある場合も水中で濯ぐのみである。

【0079】

本開示のコーティングは、帯電に曝される高分子フィルム及びシート材料に帯電防止特性も提供し得る。例えば、好ましいコーティングされた基材は、１０^１２オーム／平方以下の表面抵抗を有する。

【0080】

本開示のコーティングはまた、好ましくは、フィルム及びシート材料などの高分子材料に耐摩耗性及び滑り特性を提供し、それにより取扱性を改善することができる。

【0081】

物品が光散乱又はグレアを引き起こす、又は物品の表面上の曇りの形成によりぼんやりとする傾向が低下し得る場合、光学的に透明な物品の価値が高まる例は多数存在する。例えば、保護メガネ（ゴーグル、顔面防護器具、ヘルメットなど）、眼科用レンズ、建築用ガラス、装飾用ガラスフレーム、自動車の窓、及びフロントガラスは、全て、不快で邪魔なグレアを引き起こす方法で光を散乱させ得る。かかる物品の使用はまた、物品の表面上の水蒸気の曇りの形成によっても有害な影響を受け得る。理想的には、好ましい実施形態では、本開示のコーティングされた物品は、非常に優れた防曇特性を有しながら、別に５５０ｎｍの光の９０パーセント超の透過率を有する。

【0082】

コーティングは、親水性表面又は疎水性表面を提供し得る。

【0083】

本明細書で使用するとき、「親水性」は、コーティングの表面特徴、すなわち、水溶液により湿潤されることを指すためだけに用いられ、コーティングが水溶液を吸収するかどうかを表さない。したがって、コーティングは、コーティングが水溶液に対して非透過性であっても透過性であっても親水性であると言うことができる。５０°未満の静的水接触角を示す水滴又は水溶液の滴を有する表面は、「親水性」と呼ばれる。疎水性基材は、５０°以上の水接触角を有する。本明細書に記載されるコーティングは、少なくとも１０°、好ましくは少なくとも２０°、基材の親水性を増加させ得る。

【0084】

好ましくは、親水性コーティングである場合、本開示のコーティングされた基材のコーティングは、３０°未満の静的水接触角を有する。好ましくは、疎水性コーティングである場合、本開示のコーティングされた基材のコーティングは、９０°を超える静的水接触角を有する。

【0085】

疎水性コーティングは、例えば、コーティング組成物にフルオロシラン又は長鎖アルカンシランを組み込むことで調製され得る。かかる化合物の例としては、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリエトキシシラン、（ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシル）トリメトキシシラン、（３−ヘプタフルオロイソプロポキシ）プロピルトリメトキシシラン、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、などが挙げられる。使用する場合、１つ以上のかかる化合物は、無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、少なくとも０．００１重量％、及び典型的には２０重量％以下の量で使用される。

【0086】

水性系から疎水性基材上に組成物を均一にコーティングするために、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、コロナ放電又は火炎処理法を用いてコーティングする前に、基材表面を酸化させることにより増加させることができる。これらの方法はまた、コーティングの基材への接着を向上させることができる。物品の表面エネルギーを増加させることができる他の方法としては、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）の薄いコーティング等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（Ｃ_１〜Ｃ_８）を加えることにより低下させることができる。

【0087】

代表的な実施形態
実施形態１は、ａ）４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子、及びｂ）有機塩基、を含むコーティング組成物である。

【0088】

実施形態２は、更に水を含む実施形態１に記載のコーティング組成物である。

【0089】

実施形態３は、コーティング組成物が、８を超えるｐＨを有する水性分散液である、実施形態２に記載のコーティング組成物である。

【0090】

実施形態４は、水性分散液が８．５を超えるｐＨを有する、実施形態３に記載のコーティング組成物である。

【0091】

実施形態５は、水性分散液が９を超えるｐＨを有する、実施形態４に記載のコーティング組成物である。

【0092】

実施形態６は、有機塩基が、アミジン、グアニジン、ホスファゼン、プロアザホスファトラン、水酸化アルキルアンモニウム、及びこれらの組み合わせから選択される、実施形態１〜５のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0093】

実施形態７は、更に界面活性剤を含む、実施形態１〜６のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0094】

実施形態８は、界面活性剤が、無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、少なくとも０．１重量％で存在する、実施形態７に記載のコーティング組成物である。

【0095】

実施形態９は、界面活性剤が、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、双極性界面活性剤、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態７又は実施形態８に記載のコーティング組成物である。

【0096】

実施形態１０は、無機酸化物ナノ粒子が、コーティング組成物の全重量に対して、少なくとも０．１重量％で存在する、実施形態１〜９のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0097】

実施形態１１は、無機酸化物ナノ粒子が、２０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する、実施形態１〜１０のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0098】

実施形態１２は、無機酸化物ナノ粒子が、１０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する、実施形態１１に記載のコーティング組成物である。

【0099】

実施形態１３は、無機酸化物ナノ粒子が非金属酸化物ナノ粒子を含む、実施形態１〜１２のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0100】

実施形態１４は、非金属酸化物ナノ粒子がシリカナノ粒子を含む、実施形態１３に記載のコーティング組成物である。

【0101】

実施形態１５は、無機酸化物ナノ粒子が金属酸化物ナノ粒子を含む、実施形態１〜１２のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0102】

実施形態１６は、金属酸化物ナノ粒子がアルミナナノ粒子を含む、実施形態１５に記載のコーティング組成物である。

【0103】

実施形態１７は、有機塩基が、乾燥無機酸化物ナノ粒子の全重量に対して、少なくとも０．１重量％の量で存在する、実施形態１〜１６のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0104】

実施形態１８は、
組成物の全重量に対して、０．５〜９９重量％の水と、
組成物の全重量に対して、４０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する０．１〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子と、
４０ｎｍ以上の平均一次粒径を有する、０〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子
（無機酸化物の全量は、組成物の全重量に対して、０．１〜４０重量％である）と、
乾燥無機酸化物ナノ粒子の全重量に対して、０．１重量％〜２０重量％有機塩基と、
無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、０．１重量％〜１０重量％の界面活性剤と、を含む、実施形態１〜１７のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0105】

実施形態１９は、コーティング組成物のｐＨが８を超える、実施形態１８に記載のコーティング組成物である。

【0106】

実施形態２０は、
組成物の全重量に対して、０．５〜９９重量％の水と、
組成物の全重量に対して、４０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する０．１〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子と、
乾燥無機酸化物ナノ粒子の全重量に対して、０．１重量％〜２０重量％の有機塩基と、
無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、０〜１０重量％の界面活性剤と、を含む、実施形態１〜１８のいずれか一項に記載のコーティング組成物である。

【0107】

実施形態２１は、コーティング組成物のｐＨが８を超える、実施形態２０に記載のコーティング組成物である。

【0108】

実施形態２２は、コーティング組成物が、無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、０．１重量％〜１０重量％の界面活性剤を含有する、実施形態２０又は２１に記載のコーティング組成物である。

【0109】

実施形態２３は、基材をコーティングする方法であり、この方法は、基材表面とコーティング組成物を接触させ、基材上でコーティング組成物を乾燥して、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングを提供する工程を含む。このコーティング組成物は、４０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子、及び有機塩基を含む。

【0110】

実施形態２４は、コーティング組成物が更に水を含む、実施形態２３に記載の方法である。

【0111】

実施形態２５は、方法が、
基材表面に、
水、
４０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する無機酸化物ナノ粒子、及び
有機塩基を含む水性コーティング組成物を接触させる工程であって、
コーティング組成物は、８を超えるｐＨを有する水性分散液であり、
界面活性剤が、水性コーティング組成物中に存在するか、基材を水性コーティング組成物と接触させる前に基材表面上に配置される、又は界面活性剤が水性コーティング組成物中に存在し、かつ基材を水性コーティング組成物と接触する前に基材表面上に配置される、工程と、
水性コーティング組成物を基材上で乾燥させて、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングを提供する工程、を含む、実施形態２３又は２４に記載の方法である。

【0112】

実施形態２６は、コーティング組成物が界面活性剤を含む、実施形態２５に記載の方法である。

【0113】

実施形態２７は、基材が、水性コーティング組成物と接触する前に、表面上に配置される界面活性剤を含む、実施形態２５に記載の方法である。

【0114】

実施形態２８は、界面活性剤が、非イオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、双極性界面活性剤、又はこれらの組み合わせを含む、実施形態２３〜２７のいずれか一項に記載の方法である。

【0115】

実施形態２９は、有機塩基が、アミジン、グアニジン、ホスファゼン、プロアザホスファトラン、水酸化アルキルアンモニウム、及びこれらの組み合わせから選択される、実施形態２３〜２８のいずれか一項に記載の方法である。

【0116】

実施形態３０は、無機酸化物ナノ粒子が、コーティング組成物の全重量に対して、少なくとも０．１重量％の量で存在する、実施形態２３〜２９のいずれか一項に記載の方法である。

【0117】

実施形態３１は、無機酸化物ナノ粒子が、２０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する、実施形態２３〜３０のいずれか一項に記載の方法である。

【0118】

実施形態３２は、無機酸化物ナノ粒子が、１０ナノメートル以下の平均一次粒径を有する、実施形態３１に記載の方法である。

【0119】

実施形態３３は、無機酸化物ナノ粒子が非金属酸化物ナノ粒子を含む、実施形態２３〜３２のいずれか一項に記載の方法である。

【0120】

実施形態３４は、非金属酸化物ナノ粒子がシリカナノ粒子を含む、実施形態３３に記載の方法である。

【0121】

実施形態３５は、無機酸化物ナノ粒子が金属酸化物ナノ粒子を含む、実施形態２３〜３２のいずれか一項に記載の方法である。

【0122】

実施形態３６は、金属酸化物ナノ粒子がアルミナナノ粒子を含む、実施形態３５に記載の方法である。

【0123】

実施形態３７は、コーティング組成物が、
組成物の全重量に対して、０．５〜９９重量％の水と、
組成物の全重量に対して、４０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する０．１〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子と、
４０ｎｍ以上の平均一次粒径を有する０〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子
（無機酸化物ナノ粒子の全量は、組成物の全重量に対して、０．１〜４０重量％である）と、
乾燥無機酸化物ナノ粒子の全重量に対して、少なくとも０．１重量％の有機塩基と、
乾燥無機酸化物ナノ粒子の全量に対して、少なくとも０．１重量％の界面活性剤と、を含む、実施形態２０に従属する実施形態２３〜３６のいずれか一項に記載の方法である。

【0124】

実施形態３８は、コーティング組成物のｐＨが８を超える、実施形態３７に記載の方法である。

【0125】

実施形態３９は、コーティング組成物が、
組成物の全重量に対して、０．５〜９９重量％の水と、
組成物の全重量に対して、４０ｎｍ以下の平均一次粒径を有する０．１〜２０重量％の無機酸化物ナノ粒子と、
乾燥無機酸化物ナノ粒子の全量に対して、０．１重量％〜２０重量％の有機塩基と、
無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、０〜１０重量％の界面活性剤と、を含む、実施形態２３〜３６のいずれか一項に記載の方法である。

【0126】

実施形態４０は、コーティング組成物のｐＨが８を超える、実施形態３９に記載の方法である。

【0127】

実施形態４１は、コーティング組成物が、無機酸化物ナノ粒子の乾燥重量に対して、０．１重量％〜１０重量％の界面活性剤を含有する、実施形態３９又は４０に記載の方法である。

【0128】

実施形態４２は、乾燥させ、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングを提供する工程は、１２０℃以下の温度で、水性コーティング組成物を基材上で乾燥させる工程を含む、実施形態２３〜４１のいずれか一項である。

【0129】

実施形態４３は、乾燥させ、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングを提供する工程は、２０℃〜１２０℃の温度で、水性コーティング組成物を基材上で乾燥させる工程を含む、実施形態４２に記載の方法である。

【0130】

実施形態４４は、実施形態２３〜４３のいずれか一項に記載の方法によって作製されるコーティングされた基材である。

【0131】

実施形態４５は、コーティングが３０°未満の静的水接触角を有する、実施形態４４に記載のコーティングされた基材である。

【0132】

実施形態４６は、コーティングが９０°を超える静的水接触角を有する、実施形態４４に記載のコーティングされた基材である。

【0133】

実施形態４７は、濃縮した無機酸化物ナノ粒子が、有機バインダーも塗膜形成剤も含まない、実施形態４４〜４６のいずれか一項に記載のコーティングされた基材である。

【0134】

実施形態４８は、濃縮した無機酸化物ナノ粒子コーティングが、５００Å〜２５００Åの厚さである、実施形態４４〜４７のいずれか一項に記載のコーティングされた基材である。

【0135】

実施形態４９は、基材が透明である、実施形態４４〜４８のいずれか一項に記載のコーティングされた基材である。

【0136】

実施形態５０は、４００〜７００ｎｍの波長範囲における垂直入射光線の平均透過率が、コーティングされていない基材よりも高いことを示す、実施形態４４〜４９のいずれか一項に記載のコーティングされた基材である。

【0137】

実施形態５１は、平均透過率が、コーティングされていない基材の平均透過率よりも少なくとも２パーセント高い、実施形態５０に記載のコーティングされた基材である。

【0138】

実施形態５２は、無機金属酸化物がアルミナを含む、実施形態５１に記載のコーティングされた基材である。

【0139】

実施形態５３は、１０^１２オーム／平方以下の表面抵抗を有する、実施形態５２に記載のコーティングされた基材である。

【0140】

実施形態５４は、実施形態４４〜５３のいずれか一項に記載のコーティングされた基材を含む物品である。

【実施例】

【0141】

本発明の目的及び利点を、以下の実施例によって更に例示するが、これらの実施例において列挙される特定の材料及びその量、並びに他の諸条件及び詳細によって、本開示を不当に制限するものではないと解釈すべきである。以下の実施例を通して、「Ｎ／Ｍ」は、測定が行われなかったことを意味する。

【0142】

透過率測定
透過率データは、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に記載される手順に従って、Ｈａｚｅ−Ｇａｒｄ Ｐｌｕｓヘイズ計（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｉｎｅｒ（Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｐｒｉｎｇｓ，ＭＤ）から入手可能）を使用して測定された。全データは、３回の測定の平均である。この機械の波長範囲は、４００〜７００ナノメートルである。

【0143】

接触角の測定
接触角は、濾過システム（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）から入手）を通して濾過した脱イオン水を使用して、ビデオ接触角分析計（ＡＳＴ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）から製品番号ＶＣＡ−２５００ＸＥとして入手可能）により測定を行った。

【0144】

防曇特性測定
本開示によるコーティングの防曇特性は、コーティングに息を吹きかけることで判定した。コーティング上の曇りの有無及び量に応じて、コーティングの防曇特性を、不良、良、及び優良と評価した。不良＝試験サンプルの外観は乳状であった。良＝試験サンプルの外観は若干不明瞭であった。優良＝試験サンプルの外観は明瞭であった。

【0145】

ヘイズ測定
本明細書で開示されるヘイズ値は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３で記載される手順に従って、Ｈａｚｅ−Ｇａｒｄ Ｐｌｕｓヘイズ計（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｉｎｅｒ（Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｐｒｉｎｇｓ，ＭＤ）から入手可能）を使用して測定された。全データは、３回の測定の平均である。

【0146】

層間接着試験（クロス−ハッチ試験）
（プラスチック）基材へのコーティングの接着を、クロスハッチ／テープ接着試験によって判定した。本試験において、カミソリ刃を使用してコーティング上にいくつかのスクライブマークを（３ミリメートル離して）作成した。次に、第２のスクライブセットを第１のセットに対して直角に作成した。接着面を下にして、接着フィルム（「ＳＣＯＴＣＨ ＰＲＥＭＩＵＭ ＣＥＬＬＯＰＨＡＮＥ ＴＡＰＥ ６１０」（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ））をスクライブフィルム上に載置した後、すぐに取り除いた。フィルム及び接着フィルムを、コーティングに対する損傷に関して試験した。次に、フィルムの損傷率が０〜１０％である場合、コーティングを「良好」又は「合格」耐久性と呼び、さもなければ「悪い」又は「不合格」耐久性と呼んだ。

【0147】

テーバー磨耗試験
コーティングされた基材を乾式若しくは湿式（水による）のいずれかで線状研磨試験にかけることで、コーティングの機械的耐久性を判定した。以下で記載するコーティング組成物を使用して作成したコーティングを使用して、研磨媒体としてＷＹＰＡＬＬ Ｌ１５工業用クリーンペーパー（Ｋｉｍｂｅｒｌｙ Ｃｌａｒｋ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｄａｌｌａｓ，ＴＸ）から入手）を用い、７５０グラム／ｃｍ^２（７．３５Ｎ／ｃｍ^２）の一定力下でワイピングすることで、テーパー摩耗試験（ＳＤＬＡＴＬＡＳ ＣＭ−５ Ａ．Ａ．Ｔ．Ｃ．Ｃ．Ｃｒｏｃｋｍｅｔｅｒ（ＳＤＬＡＴＬＡＳ（Ｏｎｔａｒｉｏ，Ｃａｎａｄａ）から入手））を実行した。摩耗試験を開始し、２０、５０、１００及び２００サイクル後に、摩耗したコーティングの水接触角を試験した。試験を停止し、親水性コーティングにおいて、摩耗したコーティングの接触角が３０°を超えたとき、読み取り前のサイクル数を記録した。

【0148】

防塵試験
本試験において、ガラスプレートなどの硬表面基材上にコーティングされたサンプルを取り付けた後、ガラスビーズ：汚染物質を５００：１の割合で含有する９００グラムの汚染物質をコーティングされたサンプル上に載置した。次に、アセンブリを容器中の振とう器（ＩＫＡ−ＫＳ−４０００ＩＣモデル（ＩＫＡＷｅｒｋｅ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ（Ｓｔａｕｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手））上に載置し、２５０ｒｐｍで１分間振とうした。振とうの完了後、サンプルを容器から取り出し、離れた塵をやさしく叩いて除去した。次に、本明細書に記載の方法に従って、平均ヘイズ及び透過率を測定した。ヘイズが低く透過率が高いものは、防塵特性がより優れていた。

【0149】

帯電防止試験（表面抵抗測定）
コーティングの表面抵抗測定は、ＡＣＬ Ｓｔａｔｉｃｉｄｅ ３８５モデル抵抗計（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｔａｉｂｅｉ，Ｔａｉｗａｎ））によって行った。表面抵抗が高いと、帯電防止特性は低い。

【0150】

ｐＨ測定
コーティング処方物のｐＨは、ｐＨ測定器（３４０モデル（Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｃｏｒｎｉｎｇ，ＮＹ １４８３１，ＵＳＡ）））を使用して、これらの分散液を測定して得た。

【0151】

材料
以下の材料の一覧及びこれらの供給源は、実施例全体を通して使用される。

【0152】

【表3-1】

【0153】

【表3-2】

【0154】

コーティング溶液Ｓ１
Ｓ１は、２０ｍＬのガラスジャー中でＮＡＬＣＯ ２３２６（３．３３グラム）を脱イオン（ＤＩ）水（６．６７グラム）で希釈して、５重量％の水性シリカ分散液を形成することで調製した。この分散液にＤＢＵ（０．０２５グラム）を加え、続けて、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム溶液（０．１２グラム）の５重量％水溶液を加えた。Ｓ１コーティング溶液は、９．５のｐＨを有する５重量％の水性シリカ分散液となった。

【0155】

コーティング溶液Ｓ２〜Ｓ８及び対照溶液ＣＳ１〜ＣＳ３
Ｓ２〜Ｓ８コーティング溶液及びＣＳ１〜ＣＳ３対照溶液は、塩基の種類及び重量％を以下で記載する表１のように変化させる以外は、Ｓ１と同じ方法で調製した。全サンプルを、最終コーティング溶液中、５重量％のシリカ分散液及び１．２重量％のシリカ固形分を有するドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムとなるように作成した。

【0156】

【表4】

【0157】

混合シリカコーティング溶液Ｓ９
Ｓ９コーティング溶液は、２０ｍＬのガラスジャー中でＳＴ−ＯＵＰ（９．００グラムの２．８重量％の水性分散液）とＮＡＬＣＯ １１１５（１．００グラムの２．８重量％の水性分散液）とを混合することで調製した。この混合物に、更にＤＢＵ（０．０１４グラム）及びドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム溶液（０．１２グラム）の５重量％水溶液を加えた。Ｓ９コーティング溶液のｐＨは８．９であった。

【0158】

コーティング溶液Ｓ１０〜Ｓ１２及び対照溶液ＣＳ４
Ｓ１０〜Ｓ１２コーティング溶液は、シリカ分散液の重量％及び塩基の種類を以下で記載する表２のように変化させる以外は、上述のＳ９と同じ方法で調製した。「Ｎ／Ｍ」は「測定してない」ことを意味することに留意されたい。

【0159】

ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの量を、最終コーティング溶液中のシリカ固形分が常に２．１重量％となるように維持した。塩基の量は、最終コーティング溶液中のシリカ固形分が５重量％となるように維持した。

【0160】

ＣＳ４対照溶液は、コーティング溶液のｐＨを２．３に調整するのに十分なＨ_３ＰＯ_４を使用する以外は、上述のＳ９と同じ方法で調製した。

【0161】

【表5】

【0162】

コーティング溶液Ｓ１３
Ｓ１３コーティング溶液は、まず、２０ｍＬのガラスジャー中で、ＮＡＬＣＯ １０３４Ａ（１．４７グラム）を脱イオン（ＤＩ）水（８．５３グラム）で希釈して５重量％の分散液を形成し、続けて、ＤＢＵ（５重量％水溶液を０．５０グラム）及びドデシルベンゼンスルホネートナトリウム（５重量％水溶液を０．２０グラム）を加えることで調製した。最終処方物は、ｐＨが１１．１の透明溶液であった。

【0163】

コーティング溶液Ｓ１４〜Ｓ１６及び対照溶液ＣＳ５
Ｓ１４〜Ｓ１６コーティング溶液及びＣＳ５対照溶液は、加えるＤＢＵ（５重量％水溶液）の量をそれぞれ０．３０グラム、０．１０グラム、０．２０グラム及び０グラムにした以外は、Ｓ１３と同じ方法で調製した。界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの量を、乾燥シリカ固形分が常に２％になるように維持した。生じた溶液のｐＨは、それぞれ１０．３、８．９、９．７、及び６．８であった。

【0164】

コーティング溶液Ｓ１７
Ｓ１７コーティング溶液は、２０ｍＬのガラスジャー中で、ＮＡＬＣＯ ８６９９（２．００グラム）を脱イオン（ＤＩ）水（６．６７グラム）で希釈して３．５重量％のシリカ分散液を形成することで、Ｓ１７を調製した。この分散液にＤＢＵ（０．０１５グラム）を加え、続けて、ＢＥＲＥＳＯＬ ＥＣ（１．００グラム）及びＢＹＫ−３４６（０．０２０グラム）の５重量％水溶液を加えた。

【0165】

コーティング溶液（Ｓ１Ｆ）
シリカＩＰＡ溶液（ＩＰＡ−ＳＴ−ＭＳ（Ｎｉｓｓａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製）、３０％固形分、１０．０ｇ）をＩＰＡ（５０．０ｇ）で希釈して、ＩＰＡ中５％のシリカ溶液を調製した。１０ｇの本溶液にＮ−メチル−Ｎ−（トリメトキシシリルプロピル）ペルフルオロオクチルスルファミド（０．１００ｇ）を加え、続けてＤＢＵ（０．０２５ｇ）を加えた。この処方物は、透明な溶液であった。

【0166】

【化5】

【0167】

実施例１
実施例１は、上述で調製された溶液Ｓ１をポリカーボネートフィルム（（Ｃｏｒｏｎａ ＰＣ）、ＤＹ−２モデルコロナ処理器、Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｈａｏｃｕｉ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ））上に３番（＃３）メイヤーバーを用いてコーティングして調製した。１．５ｋＷのパワー設定において２メートル／分の速度で、手でフィルムを処理器に通してフィルムを処理した。厚さ（理論上湿潤厚さ）は、７．７マイクロメートルであった。このコーティングを１２０℃の炉で５分間硬化して、透明フィルムにした。

【0168】

実施例２〜２１及び比較例Ａ〜Ｋ
実施例２〜２１及び比較例Ａ〜Ｋサンプルは、以下の表３に示すように、コーティング基材、湿式コーティング基材、及び硬化条件を変更した以外、実施例１と同じ方法で調製した。比較サンプルＪ及びＫは、コーティングを含まないそのままの基材である。

【0169】

図１は、波長範囲３８０〜８００ナノメートルにおける比較例Ｋと実施例１との間の透過パーセントの比較である。データは、３回測定した平均である全データを使用して得られたものである。透過スペクトルは、Ｌａｍｄａ９００ ＵＶ／ＶＩＳ／ＮＩＲスペクトロメーター（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，ＵＳＡ））を使用して得た。

【0170】

表３は、テーパー摩耗及び層間接着のデータを要約している。「Ｎ／Ｍ」は「測定してない」ことを意味することに留意されたい。

【0171】

以下の表４は、実施例２１及び比較例Ｉ及びＪにおける、テーパー摩耗乾式試験の試験前及び４０サイクル後の平均透過率（平均Ｔ）及び平均ヘイズを要約している。

【0172】

【表6】

【0173】

【表7】

【0174】

実施例２２及び比較例Ｌ
実施例２２は、コーティング溶液Ｓ１Ｆをガラス基材上にコーティングした以外、実施例１と同じ方法で調製した。コーティングは７．７マイクロメートルの湿潤厚さを有し、１２０℃で５分間硬化した。比較例Ｌは、そのままのガラス基材であった。実施例２２及び比較例Ｌの水接触角は、それぞれ１１５．０°及び４９．５°であった。

【0175】

コーティング溶液１８、１９及び対照溶液ＣＳ６〜ＣＳ７（Ｓ１８、Ｓ１９、ＣＳ６及びＣＳ７）
Ｓ１８は、まず、２０ｍＬのガラスジャー中で、２．５グラムのＶＫ−Ｌ１０Ｂアルミナゾルを７．５グラムの脱イオン（ＤＩ）水で希釈して、５重量％アルミナゾルを形成することで調製した。希釈したアルミナゾルに、０．５０グラムの５％ ＤＢＵ水溶液を加えた。ＤＢＵは、最終コーティング溶液中で５重量％アルミナ固形分である量で存在していた。生じた溶液のｐＨは、１０．５であった。

【0176】

Ｓ１９は、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（１．２重量％のアルミナ固形分）をコーティング溶液Ｓ１８に加えることで調製した。ＣＳ６〜ＣＳ７は、塩基を変更した以外はＳ１８と同じ方法で調製した。ＣＳ７は、最終コーティング溶液のｐＨが２．０になるような量で、Ｈ_３ＰＯ_４酸を有していた。

【0177】

実施例２３〜２７及び比較例Ｍ〜Ｐ
実施例２３は、上述で調製した溶液Ｓ１８を、番号１（＃１）のメイヤーロッドを使用して、ＰＶＤＣ−下塗りＰＥＴ（ＰＶＤＣ−ＰＥＴ）上にコーティングすることで調製した。厚さ（理論的には湿潤厚さ）は６．０マイクロメートルであった。生じたコーティングを１２０℃の炉で５分間硬化した。

【0178】

実施例２４〜２７及び比較例Ｍ〜Ｐは、以下の表５で記載されるようにコーティング溶液、コーティングの厚さ、基材及び硬化条件を変更した以外は、実施例２３と同じ用法で調製した。以下の表は、実施例及び比較例Ｊ及びＭ〜Ｐに対応する特性を要約したものでもある。

【0179】

【表8】

【0180】

表５の全サンプルは、１０°未満（未満）の水接触角を有する親水性コーティングである。表５のテーパー摩耗データにおいて、「合格」は、１００サイクルの摩耗の終了時点の水接触角がまだ３０°未満であることを意味する。さもなければ、「不合格」と評価した。「Ｎ／Ｍ」は、「試験していない」ことを意味する。表６は、実施例１、２７、及び比較例Ｐにおける防塵試験の前後における平均透過パーセント（平均Ｔ（％））及びヘイズ、並びに防曇性能を要約したものである。

【0181】

【表9】

【0182】

実施例２８
片面をポリエステルでコーティングし、もう片方の面をポリウレタン（Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｙｕｔａｉ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｓｈａｎｇｈａｉ，Ｃｈｉｎａ））でコーティングした２枚の鋼板を溶液Ｓ１７でコーティング（カーテンコーティング）した。湿潤コーティングをスポンジでやさしく拭って、コーティングを均一なものとした。室温で４８時間、コーティングを乾燥させた。推定平均コーティングの厚さは４００ｎｍであった。コーティングした板を３０日間埃っぽい環境で屋外に放置した。防塵性能に関して、板を目視し、コーティングのない対照サンプルよりもより明瞭であることを見出した。

【0183】

本明細書中に引用される特許、特許文献、及び刊行物の完全な開示内容を、あたかもそれぞれが個々に組み込まれたのと同様に、それらの全体を組み込むものである。本開示の範囲及び趣旨を逸脱することなく本開示に対する様々な改変及び変更が可能であることは当業者には明らかであろう。本開示は本明細書に記載される説明的実施形態及び実施例によって不要に限定されるものではない点、更にこうした実施例及び実施形態はあくまで一例として示されるものであって本開示の範囲は以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである点は、理解されるはずである。

【図1】