JP2015535870A - 超疎水性粉末コーティング - Google Patents

超疎水性粉末コーティング Download PDF

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Abstract

超疎水性コーティングは、細孔を規定する三次元ナノ構造表面トポロジを有する超疎水性粒子を含む超疎水性粉末と、樹脂と、を含む。前記超疎水性粒子は前記樹脂内に埋め込まれ、超疎水性粒子の前記三次元表面トポロジが維持されるように、前記樹脂は前記埋め込まれた超疎水性粒子の細孔を充填しない。超疎水性コーティング用の前駆体粉末と、超疎水性コーティングを表面に塗布する方法もまた、開示されている。【選択図】図１

Description

本発明は超疎水性材料、特に超疎水性コーティングに関連する。
超疎水性コーティングとは一般的に、コーティングの外表面においてのみ超疎水性である。ひとたび前記外表面が摩耗しきると、前記表面はもはや超疎水性ではない。この超疎水性の喪失は、前記表面から取り去られる超疎水性粒子、或いは構造が原因である。前記表面のすぐ下にある粒子は一般に、基礎をなしているコーティング材料で目詰まりしているナノオーダーの細孔とナノテクスチャ表面を有する。
標準的な静電粉末スプレー処理において、乾燥樹脂粉末は、与えられた電気的に接地された基材に静電スプレーされる。帯電した前記乾燥樹脂粉末は、前記接地された基材に静電力で付着する。前記乾燥樹脂粉末が硬化するときに、前記基材に良好に結合されるようになる。
超疎水性コーティングは、細孔を規定する三次元ナノ構造表面トポロジを有する超疎水性粒子を含む超疎水性粉末と、樹脂とを包含してもよい。前記超疎水性粒子は前記樹脂内に埋め込まれてもよい。ある実施例によれば、前記樹脂は前記超疎水性粒子の前記細孔を完全には埋めない、そのため、前記超疎水性粒子の前記三次元表面トポロジは維持される。
前記超疎水性粒子は、疎水性コーティングを含有してもよい。前記疎水性コーティングは、前記粒子の前記ナノ構造表面トポロジを維持するように、前記超疎水性粒子の表面に適応してもよい。前記超疎水性粒子は、珪藻土粒子を含有してもよい。珪藻土粒子はナノ構造表面トポロジを有する。さまざまな実施例によれば、珪藻土粒子が疎水性コーティングでコーティングされるとき、前記珪藻土粒子は、前記疎水性コーティングでコーティングされた後でさえ、ナノ構造表面トポロジを維持してもよい。さまざまな実施例によれば、前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全てが多孔質コアを有してもよい。前記超疎水性粒子の前記多孔質コアは親水性であってもよい。珪藻土は天然の親水性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ってもよい。前記ケイ酸塩は、前記ナノ構造表面トポロジを備えるようにエッチングされてもよい。
前記超疎水性粒子が埋め込まれる前記樹脂は、疎水性あってもよい。前記樹脂として様々な重合体が使用されてもよい。本明細書で使用されるように、“樹脂”という用語は、固体の或いは液体の、合成の或いは天然起源の有機重合体を意味し、ある植物からの天然起源の滲出液から得られる材料に限定されるものではない。
前記超疎水性粒子の前記細孔の容積は、50％未満が前記樹脂によって充填されていてもよい。前記超疎水性粒子の直径は、0.1から20μｍの間、或いは1から20μｍの間であってもよい。前記超疎水性粒子の直径は、10から20μｍの間であってもよい。本出願の目的のために、“細孔の容積”という用語は、粒子の総体積全体中のわずかな空隙の容積を参照する。本明細書で使用される“細孔の容積”という用語は、“空隙率”或いは“空隙回折”と同様のことを意味する。前記細孔の容積は0と1の間の比率か、0と100％の間のパーセンテージのどちらかとして表現される。粒子の前記細孔の容積は、直接的方法、光学的方法、コンピュータ断層式方法、吸水式方法、水蒸発式方法、水銀圧入法、ガス膨張式方法、サーモポロメトリ、およびクライオポロメトリを含む、いずれの既知の方法で測定されてもよい。
超疎水性粒子の樹脂に対する比率は、体積で1:4と1:20の間、体積で1:5と1:7の間、体積で1:1と1:4の間、或いは体積で1:1.5と1:2.5の間であってもよい。例えば、超疎水性粒子の樹脂に対する比率は、体積で約1:6、或いは体積で約1:2であってもよい。
超疎水性コーティングの前駆体粉末は、超疎水性粒子と複数の樹脂粒子を含む超疎水性粉末を包含してもよい。前記超疎水性粒子は細孔を備える三次元表面トポロジを有する。前記樹脂粒子は樹脂材料を含有し、当該樹脂材料は硬化時に、前記超疎水性粒子を囲み、そして埋めることができる。その一方で、前記超疎水性粒粒子の前記細孔を完全には充填しない。
前記樹脂粒子の直径は1から100μｍの間であってもよい。ある実施例によれば、前記樹脂粒子の直径は前記超疎水性粒子の細孔の寸法よりも大きく、しかし一般的に前記超疎水性粒子の直径の20倍以下である場合がある。ある実施例によれば、前記樹脂粒子の直径は前記超疎水性粒子の細孔の寸法よりも大きく、しかし一般的に前記超疎水性粒子の直径の4倍以下である場合がある。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よりも大きく、しかし一般的に前記超疎水性粒子の直径の10倍以下である場合がある。別の実施例によれば、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よりも大きく、しかし一般的に前記超疎水性粒子の直径の2倍以下である場合がある。
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準備するステップを備える場合がある。前記前駆体粉末は複数の超疎水性粒子を含んでいてもよい。前記超疎水性粒子は、細孔を備える三次元表面トポロジを有してもよい。前記前駆体粉末はまた複数の樹脂粒子を含有してもよい。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包み込み、埋め込むが、前記超疎水性粒子の細孔を完全には充填しない。前記前駆体粉末は前記表面に塗布されてもよい。前記樹脂を前記表面に結合するために、そして前記超疎水性粒子を前記樹脂で包み込み、および／または前記樹脂に埋め込むために、前記樹脂が硬化されてもよい。
前記樹脂は疎水性であってもよい。前記超疎水性粒子は多孔質コア材料と疎水性コーティングを含有していてもよい。前記疎水性コーティングは、前記ナノ構造表面トポロジを維持するように、前記多孔質コア材料の表面に適応してもよい。前記多孔質コア材料は親水性であってもよい。
前記多孔質コア材料はケイ酸塩を含んでいてもよい。前記ケイ酸塩は、前記ナノ構造表面トポロジを備えるようにエッチングされてもよい。前記多孔質コア材料は珪藻土を含有していてもよい。前記超疎水性粒子の前記細孔の容積は、50％未満が前記樹脂に充填されていてもよい。前記超疎水性粒子の直径は、0.1から20μｍの間、或いは約1μｍであってもよい。前記超疎水性粒子の直径は、10から20μｍの間であってもよい。超疎水性粒子の樹脂に対する比率は、体積で1:4と1:20の間、或いは体積で1:1と1:4の間であってもよい。超疎水性粒子の樹脂に対する比率は、体積で1:5と1:7の間、或いは体積で1:1.5と1:2.5の間であってもよい。超疎水性粒子の樹脂に対する比率は、体積で約1:6、或いは体積で約1:2であってもよい。前記表面に前記前駆体粉末を塗布するより前に、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スプレー処理によって前記表面に塗布されてもよい。
本発明が示された設備および器具に限定されないことが理解される、好適な実施例が図面に示されている。
図１ａ〜１ｆは本発明の１つの実施例のコーティングされたアルミニウム動力線の超疎水性を証明している動画からの画像である。
さまざまな実施例によれば、超疎水性コーティングは、超疎水性粒子と樹脂を有する疎水性粉末を含んでいてもよい。前記超疎水性粒子は、細孔を規定する三次元ナノ構造表面トポロジを有してもよい。前記超疎水性粒子は、少なくともいくつかが完全に前記樹脂に包まれるか或いは囲まれるように、前記樹脂内に埋め込まれてもよい。本明細書で使用されるところの、“埋め込まれる”という用語は周囲の固まりでしっかりと取り囲まれることを意味する。それゆえに、前記“埋め込まれる”という用語は完全に前記樹脂に包まれているか或いは囲まれている粒子だけでなく、囲んでいる前記樹脂内で、一部だけが包まれているか、囲まれているか、或いは取り囲まれている粒子も含む。さまざまな実施例によれば、超疎水性コーティングは、いくつかの完全に埋め込まれている粒子と、いくつかの部分的に埋め込まれている粒子と、を含有している複数の超疎水性粒子を含んでいてもよい。前記完全に埋め込まれている粒子は完全に樹脂層内にあり、そのため全方向を樹脂によって囲まれる。前記部分的に埋め込まれている粒子は、前記樹脂層の範囲を越えて突き出ている表面領域の部分を有する。前記突き出て、部分的に埋め込まれている粒子は、前記コーティングの表面に超疎水性を与える。前記完全に埋め込まれている粒子は、前記コーティングの前記表面が摩耗した、或いは紙やすりをかけられた後でさえ、コーティングが超疎水性であり続けさせる。前記コーティングの表面が摩耗する、或いは紙やすりをかけられるとき、前記部分的に埋め込まれている粒子のいくつか、或いは全ては取り去られる。しかし、前記完全に埋め込まれている粒子のいくつか、或いは全てが前記コーティングの表面に露出し得る。露出した前記粒子は、それから、前記コーティングの表面に超疎水性を与えるように機能してもよい。
紙やすりがけ或いは摩耗の後に、ひとたび表面に露出すると、前記完全に埋め込まれている粒子が超疎水性を維持する１つの理由は、前記樹脂内に完全に埋め込まれているかどうかにかかわらず、前記樹脂が前記細孔を完全には埋めない、或いは前記超疎水性粒子を完全には覆わないことである。前記樹脂が前記細孔を完全には埋めない、或いは前記超疎水性粒子を完全には覆わないので、前記超疎水性粒子の前記三次元表面トポロジが維持される。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、および／または前記超疎水性粒子のナノテクスチャ表面を完全に覆うことなく、溶解する、或いは前記超疎水性（ＳＨ）粒子と混合することができてもよい。ある実施例によれば、前記超疎水性粒子は、それぞれの超疎水性粒子の多孔質コア内の空気の量を維持するように、前記樹脂をはじくことができる。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埋める度合いを、より詳細に明らかにする。
さまざまな実施例で、現在の静電スプレー粉末コーティング技術を、結果として生じるコーティングが良好に結合され、もちがよく、超疎水性（ＳＨ）であるように変更する方法を描写する。さまざまな実施例で、表面において超疎水性で、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、良好に結合される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非晶質シリカ粉末と結び付ける。
追加の実施例は、超疎水性粒子と樹脂粒子を含有する前駆体粉末に関連する。
超疎水性粒子
それぞれの前記超疎水性粒子は疎水性コーティングを含有してもよい。前記疎水性コーティングは、前記ナノ構造表面トポロジを維持するように、それぞれの前記超疎水性粒子の表面に適応してもよい。
前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全てが多孔質コア、および／または多孔質コア材料を包含してもよい。前記多孔質コア、および／また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、および／また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を提供するためにエッチングされてもよい。いくつかの実施例によれば、前記超疎水性粒子は１つ以上の珪藻土粒子を含有してもよい。前記多孔質コア、および／または前記多孔質コア材料の表面の化学的性質は、疎水性コーティングの応用によって、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を維持するように、前記多孔質コア材料の表面に適応してもよい。
前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての直径、および／または前記超疎水性粒子の平均直径は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および25μｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての直径、および／または前記超疎水性粒子の平均直径は、0.1から20μｍ、1から20μｍ、或いは10から20μｍであってもよい。
前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての細孔の容積、および／または前記超疎水性粒子の平均細孔の容積は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および0.5ｍｌ/ｇから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての細孔の容積、および／または前記超疎水性粒子の平均細孔の容積は、0.1から0.3ｍｌ/ｇであってもよい。
前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての表面積、および／または前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての平均表面積は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および120ｍ2/ｇｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての表面積、および／または前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての表面積の平均は、1から100ｍ2/ｇｍであってもよい。
差別的にエッチングされたスピノーダル超疎水性粉末は２００７年８月２１日付で交付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、全体が引用により本明細書に取り込まれ、そして、ナノオーダーの細孔とナノテクスチャのシリカ（一度ホウ酸塩をエッチング除去している）からなる。さまざまな実施例によれば、そのような差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。
超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）は２０１２年７月１０日付で交付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、全体が引用により本明細書に取り込まれている。さまざまな実施例によれば、そのような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。
樹脂
さまざまな実施例によれば、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素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）である。別の実施例は紫外線（ＵＶ）硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、および熱可塑性プラスチックを用いてもよい。ＵＶ硬化性樹脂はある目的に対して特に好適である。なぜなら、プラスチック、ワックス、或いは別の樹脂に使用される硬化温度において溶ける、或いは柔らかくなるかもしれないあらゆる材料等の、さまざまな感熱基材のコーティングを可能にすることができるからである。特定の実施例によれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、およびＵＶ硬化性樹脂を包含する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かもしれない。また、さまざまなタイプの樹脂の組合せも用いてもよい。
制限はされないが、樹脂にはポリプロピレン、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”）によってテフロンＡＦの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、アクリル系共重合体、ローム・アンド・ハース社によってファストラックＸＳＲの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、および共重合体とその混合物を含んでもよい。
前記樹脂は、粘着剤、可塑剤、および他の成分を含む成分をさらに含有していてもよい。
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。しかしながら、特定の実施例によれば、前記樹脂の粒径が小さすぎる（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。
前記超疎水性粉末粒は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および25000ｎｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記超疎水性粉末粒は、20ｎｍから20ミクロン、或いは100ｎｍから15ミクロンの範囲内の直径であってもよい。
前記樹脂粒子の直径は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および120μｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記樹脂粒子の直径は1から100μｍの間であってもよい。
前記樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の細孔の寸法よりも、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および5000から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、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。
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、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および4.5から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、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から4の範囲内の倍率の大きさであってもよい。
いくつかの実施例によれば、前記樹脂粒子の直径は、前記超疎水性粒子の細孔の寸法よりも大きく、しかし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。別の実施例によれば、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よりも大きく、しかし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。
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、樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、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，および1:15から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、超疎水性コーティング内の樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、体積で1:1と1:10の間であってもよい。樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、体積でおよそ1:4であってもよい。
前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての前記樹脂によって充填された細孔の容積は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および60％から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記超疎水性粒子のいくつか、或いは全ての細孔の容積は、前記樹脂によって50％未満が充填されていてもよい。
超疎水性珪藻土のような、超疎水性粉末粒は、超疎水性粉末粒の高多孔性と大表面領域のために、一般に同等のサイズの樹脂粒よりも大幅に軽い。加えて、この発明に記載されている超疎水性珪藻土粉末粒は、代表的な樹脂粒よりも大幅に小さい。例えば、樹脂粒のサイズは一般的に直径で約30ミクロンから100ミクロンまでである。その一方で、超疎水性珪藻土は一般的に直径で約0.5ミクロンから15ミクロンまでである。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、そして、重量でもっと多くの樹脂を包含しているであろうことを意味する。
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、超疎水性粒子と複数の樹脂粒子を含む超疎水性粉末粒を含有する。前記超疎水性粒子は、それぞれが細孔を備える三次元表面トポロジを有してもよい。前記樹脂粒子は樹脂材料を含有し、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。
超疎水性二酸化ケイ素（シリカ）ナノ粒子は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および125ｎｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記疎水性シリカナノ粒子は、1ｎｍから100ｎｍの直径であってもよい。前記疎水性シリカナノ粒子は、概して球形、或いはほぼ球状で、100ｎｍ以下のサイズの直径である。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。
前記粒子集塊の直径は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および5500ｎｍから選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記粒子集塊の直径は200ｎｍから5ミクロンであってもよい。
ひとたび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ぜ合わされると、前記前駆体粉末は基材（通常は金属）上に直接に（静電）スプレーされてもよい。
前記基材はその後、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および300度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記基材はその後、華氏100から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。
ひとたび前記基材が硬化温度である華氏1，2，3，4，5，6，7，8，9，或いは10度内になると、温度は標準の硬化温度範囲に上げられ、当該硬化温度範囲は下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および500度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、ひとたび前記基材が硬化温度である華氏10度内になると、温度は標準の硬化温度範囲に上げられ、当該標準の硬化温度範囲は華氏250から450度であってもよい。ひとたび硬化範囲になると、温度は一定時間保持される。前記一定時間は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および30分から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記一定時間は、約10から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充分に結合できる。
前記超疎水性粉末は前記樹脂に機械的に結合される。なぜなら、硬化処理中に、前記樹脂は多孔性のナノテクスチャ表面に部分的に染み込むからである。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とすれば、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だろう。結果として、前記基材から簡単にはがれる非結合超疎水性樹脂フィルムとなるだろう。
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準備するステップを備える場合がある。前記前駆体粉末は複数の超疎水性粒子を有してもよい。前記超疎水性粒子は、細孔を備える三次元表面トポロジを有してもよい。前記前駆体粉末はまた複数の樹脂粒子を含有してもよい。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めるが、前記超疎水性粒子の細孔を充填したり、或いは前記粒子の表面を完全に覆ったりしない、樹脂材料を含有してもよい。前記前駆体粉末は前記表面に塗布される。前記樹脂を前記表面に結合させるために、そして前記超疎水性粒子を前記樹脂に埋め込むために、前記樹脂は硬化される。
前記前駆体粉末はスプレー処理によって塗布されてもよい。
前記前駆体粉末は、熱い基材を混ぜ合わされた樹脂／超疎水性粉末に浸すことによって塗布されてもよい。前記熱い基材は下限、および／または上限を有する範囲内の温度を維持されてもよい。前記範囲は前記下限、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および450度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記熱い基材は華氏200から400度の範囲内の温度を一定時間維持されてもよい。前記一定時間は、下限、および／また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、および／または上限を含めても除外してもよい。前記下限、および／または上限は、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，および30分から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記一定時間は、約10から15分であってもよい。
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起因して、重要であるかもしれない。前記乾燥粉末混合物が断熱シリカ粉末（例えば、ＳＨＤＥ）を含んでいる事実は、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シリカ粉末混合物が理由で）割り当てられた硬化時間内に前記硬化温度に到達するのを妨げられる場合は、その後前記コーティングは前記基材に適切に結合しないかもしれない。
同じタイプのコーティング／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。この実施例では、前記熱い基材は下限、および／または上限を有する範囲内の温度を維持されてもよい。前記下限、および／または上限は、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，および450度から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記熱い基材は華氏200から400度の範囲内の温度を維持されてもよい。
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回だけ有する処理においては、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、作動エッチングスピノーダル分解されたガラス粉末等の別のナノ構造超疎水性粉末が使用されてもよい。別のタイプの超疎水性粒子の混合物もまた可能である。
前記表面に前記前駆体粉末を塗布するより前に、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スプレー処理によって前記表面に塗布されてもよい。
再生処理
様々な実施例が超疎水性表面の再生方法に関連する。前記超疎水性表面は前述の実施例のいくつかに記載の表面であってもよい。前記超疎水性表面は実施例のいくつかに従って準備されてもよい。例えば、前記超疎水性表面は樹脂と複数の超疎水性粒子を備えていてもよい。それぞれの超疎水性粒子は、複数の細孔を規定する、三次元ナノ構造表面トポロジを有してもよい。前記超疎水性粒子の少なくとも一部分は、前記樹脂によって囲まれるように、前記樹脂内に埋め込まれるか、或いは前記樹脂に化学結合されてもよい。様々な実施例によれば、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。そのため、前記超疎水性粒子の前記三次元ナノ構造表面トポロジは維持される。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研磨することだけからなってもよい。
再度、超疎水性珪藻土のような、超疎水性粉末粒は、超疎水性粉末粒の高多孔性と表面領域がゆえに、一般に同等のサイズの樹脂粒よりも大幅に軽い。加えて、この発明に記載されている超疎水性珪藻土粉末粒は、代表的な樹脂粒よりも大幅に小さい。例えば、樹脂粒のサイズは一般的に直径で約30ミクロンから100ミクロンまでである。その一方で、超疎水性珪藻土は一般的に直径で約0.5ミクロンから15ミクロンまでである。このことは、同じ量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、そして、重量でもっと多くの樹脂を包含しているであろうことを意味する。
水滴が超疎水性シリカ粉末によって囲まれるとき、非常に小さな粉末粒は前記水滴に多少粘着してもよく、そして、前記水滴の表面に、そのような粉末粒の薄膜を生じてもよい。そのようなＳＨシリカで覆われた水滴は“ウォーターマーブル”と呼ばれる。これらのウォーターマーブルは、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。樹脂マーブルを形成するための様々な実施例によれば、同じ効果は前記硬化粉末樹脂に発生する。それぞれの樹脂マーブルは複数の超疎水性粒子に覆われていてもよい。いくつかのケースにおいて、樹脂マーブル構造は好ましい。樹脂マーブルは通常、前記基材に或いは別の樹脂マーブルと結合できない。別の用途のためには、樹脂マーブル構造は、前記樹脂と混ぜ合わされた超疎水性粒子（例えばシリカ粉末）の総量制限によって回避されるべきである。
樹脂マーブル構造を回避する、或いは減少させるためには、前記超疎水性コーティング内における、樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、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，および1:25から選択されてもよい。例えば、ある好適な実施例によれば、前記超疎水性コーティング内の樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、重量での1:3と1:10に相当する、体積での1:8と1:15の間であってもよい。樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、体積で1:1.5と1:5の間、或いは約1:4であってもよい。
前記超疎水性コーティング内における、樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、重量で表現されてもよい。樹脂マーブル構造を回避する、或いは最小化するためには、前記超疎水性コーティング内における、樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、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，および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樹脂に対する超疎水性粒子の比率は、重量で約1:3から約1:9であってもよい。
好適な比率は、前記樹脂粒径と前記超疎水性粉末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れば、樹脂に対する超疎水性粒子の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より小さければ、例えば、直径が1.0ミクロンで、前記樹脂が50ミクロンであれば、樹脂に対する超疎水性粒子の好適な比率は重量で1:20であるだろう。言い換えれば、前記超疎水性粒子が、直径がより小さければ、樹脂マーブル構造を回避するか、或いは減少させるためには、重量ベースか体積ベースのどちらかで超疎水性粒子をより減らすことが必要であるだろう。
デュポンのバルカンブラックサーマルセット乾燥樹脂粉末は、超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）粒子と混ぜ合わされている。この混合物はその後、電気的に接地された基材（通常は金属）に静電スプレーされている。シリカベースの粉末は、非常に良好に、前記乾燥樹脂粉末よりも良好に、静電荷を受け入れ、そして保持する。ひとたび前記混ぜ合わされた粉末が前記接地された基材に静電的に付着すれば、前記基材は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る。前記サーマルセットバルカンブラック樹脂では、硬化温度は華氏320度であり、当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の華氏で20度下であってもよい。
ＳＨＤＥはちょっとした断熱材の機能を果たす。混ぜ合わされた前記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。それゆえに、サーマルセット或い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より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の華氏で20度下の温度が使用されている。バルカンブラック（ＶＢ）のケースにおいては、華氏320度の予熱温度が使用される。前記予熱温度は10分間等の適切な時間の間保持される。ひとたび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る（ＶＢに対して、20分間華氏400度で）。
前記基材と前駆体粉末の加熱は、あらゆる適切な方法によって行うことができる。放射加熱、マイクロ波（ＲＦ）加熱のように、伝導性の、或いは伝達性の加熱が可能であり、そして中でも、ことによると核加熱もまた使用されてもよい。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、そして、前記樹脂を前記基材に充分に結合することができる。
第２の変形例においては、二粉末塗布ステップ処理が使用されている。
実施例１における前記乾燥樹脂粉末は、標準的な静電粉末コーティング処理で、前記基材に静電スプレーされている。次に、ＳＨＤＥ／乾燥樹脂前駆体粉末混合物が前記基材にスプレーされている。ひとたび両方の粉末層が前記基材に静電結合すると、前記層は既述のように同じやり方で一緒に硬化されている。この第２の方法は、良好な結合を前記基材に与え、総体的なコーティング耐久性を高め、その一方で、高品質な超疎水性表面と多少の摩擦抵抗を維持する。
これらの２つの塗布バリエーションおよび関連するステップのセットは、現行の処理ステップを反映している一方で、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、多くの別のコーティング処理に使用され、組み入れられてもよい。
前記基材が、前記コーティングをさらす前には、前記硬化温度に予熱されないならば、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、前記基材を加熱から適切な硬化温度へと抑制するだろう。結果として、前記基材から簡単にはがれるＳＨＰ／樹脂フィルムとなるだろう。
この処理の重要な特徴は、前記ＳＨＰは硬化している樹脂に実際に化学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“濡らす”わけではない。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を、全体として詰まっていなくて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いくつかは、細孔等の多孔性のナノテクスチャ構造に流れ込む。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。
実施例１と２の結果
実施例１と２に記載されている混合超疎水性粉末コーティング技術を使用すると、アルミニウムと鋼の板の両方が、小さな送電線部分と共にうまくコーティングされる。
これらの結果に基づいて、あらゆる金属（特に導電性の金属）がコーティングされ得ることを明確にすべきである。加えて、
伝導性下塗りコーティングを塗布する標準的な粉末コーティング技術の使用によって、紙、木、布、プラスチック等が粉末コーティングされ、それゆえに、そのような粉末コーティングの我々の拡張で超疎水性になり得る。
超疎水性珪藻土（ＳＨＤＥ）は、動力船部分を静電コーティングするために、
それに対して（重量で）３倍のデュポン社製のサーマルセット樹脂バルカンブラック（ＶＢ）と混ぜ合わされている。最初に、前記動力線がＶＢで静電スプレーされる。それから、3:1の体積比のＶＢとＳＨＤＥの混合物が前記動力線に静電スプレーされる。
前記混合コーティングは摂氏200度で30分間硬化される。結果として、前記外側層が摩耗しきったときでさえ、超疎水性が維持される、良好に結合されている超疎水性表面となる。ＡＳＴＭ規格 Ｄ４０６０のテーバー摩耗試験は、４００回程度の（全負荷での）テーバーサイクル後の超疎水性を示す。
前記テーバー摩耗試験の結果を表１に要約する。
Figure 2015535870
図１ａから１ｆは、コーティングされた動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、前記動力線がうまく超疎水性を付与されていることを証明している。
樹脂と複数の超疎水性粒子を含有する、様々な粉末混合物の組合せが、うまく作られてきた。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）、およ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社製でＡＡＭＡ規格２６０５のＰＤ８０００１２粉末デュラナーと、を含有している。
これらの樹脂の全てがＳＨＤＥと混ぜ合わされ、超疎水性のテストが行われる。上記の樹脂の全てとＳＨＤＥの関連混合物は、様々な基材（ガラス、木、およびアルミニウム）に結合され、150度を超過する接触角を示す。テーバー摩耗試験は、ほとんど全てが樹脂／ＳＨＤＥの混合物でコーティングされているアルミニウム板上で行われる。超疎水性は、100サイクルを越えるテーバーサイクルの間ずっと、これらの板上で維持されている。
ある粉末混合物の組合せでは、デュポンのサーマルセット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の比率で含有している。樹脂:ＳＨＤＥの比率が増大する（すなわち、ＳＨＤＥの濃度がより低い）のにつれて、撥水度（すなわち、接触角）が減少するが、いくぶん高められた撥水度（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。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）において、ＳＨＤＥ粉末の大部分は、前記ＳＨＤＥ層と前記第１樹脂塗布層の境界面を除いては、コーティングに結合されない。結果は、高い耐久性を有しない非常に超疎水性の表面である。つまり、わずかな摩耗が前記表面結合ＳＨＤＥを取り去る。ひとたびそれらが取り去られると、前記表面はもはや超疎水性ではない。
これらの結果に基づいて、体積で5％程度のＳＨＤＥを含有する混合物が、良好な超疎水性（150度より大きい接触角）に帰着すると結論付けられてもよい。ＳＨＤＥの混合比率が増大するにつれて、撥水度が増大する。多少のコーティング材料が、軽度の摩耗によって、新規の（完全には目詰まりしていない）ＳＨＤＥ材料が露出し、そしてそれによって、摩耗した表面が引き続きＳＨ性を示すままであるという点で、樹脂を含むＳＨＤＥの前記混合物もまたＳＨ効果を生じる。
良好な超疎水性に帰着する混合物は、重量で1から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％から30％のＳＨＤＥ、或いは重量で10％から20％のＳＨＰを含有してもよい。この実施例の目的で、“良好な超疎水性”という用語は、様々な実施例にしたがって、前記混合物が基材に塗布されるとき、結果として生じる超疎水性コーティングが、水滴との接触角が150度から175度の範囲で、ロールオフ角が0.1度から15度の範囲であることを意味する。
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ＵＶ放射を使用することを除いて、サーマルセット樹脂や熱可塑性樹脂と同じやり方で、塗布され、混ぜ合わされてもよい。様々な実施例によれば、シリカベースの超疎水性粉末は、紫外線放射を容易に伝導するので、ＳＨＤＥをＵＶ硬化粉末と混ぜ合わせるときは、硬化効率悪化に遭遇しないだろう。ＵＶ硬化は、ＵＶ放射がスプレーされた前記樹脂層を、前記樹脂層全体を硬化するのに充分に遠くまで貫通することを必要とする。様々な実施例によれば、前記超疎水性粉末はＵＶ放射を伝導する（すなわち、吸収しない）ので、超疎水性粉末を包含しないこれらの樹脂層を硬化するＵＶ放射が、超疎水性粉末を包含する樹脂層も同様に硬化するだろう。
本発明の好適な実施例の前述の記載は、例証の目的で示されている。記載されている実施例の変更と変種は可能で発明の範囲内である。

Claims (33)

  1. 樹脂と、複数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、
    それぞれの前記超疎水性粒子は、複数の細孔を規定する三次元ナノ構造表面トポロジを有し、
    前記樹脂によって囲まれるように、前記超疎水性粒子の少なくとも一部は前記樹脂内に埋め込まれ、
    前記超疎水性粒子の前記三次元表面トポロジが維持されるように、前記樹脂が前記埋め込まれた超疎水性粒子の細孔を充填しないことを特徴とする超疎水性コーティング。
  2. 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。
  3. 前記超疎水性粒子が疎水性コーティングを含有し、前記疎水性コーティングは、前記粒子の前記ナノ構造表面トポロジを維持するように、前記超疎水性粒子の表面に適応す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。
  4. 前記超疎水性粒子が珪藻土粒子を含有することを特徴とする請求項３に記載の超疎水性コーティング。
  5. 前記多孔質コアが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。
  6. 前記多孔質コアがケイ酸塩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。
  7. 前記ケイ酸塩が前記ナノ構造表面トポロジを備えるようにエッチングされることを特徴とする請求項６に記載の超疎水性コーティング。
  8. 前記超疎水性粒子の前記細孔の容積は、50％未満が前記樹脂に充填されてい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。
  9. 前記超疎水性粒子の直径が1から20μｍの間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。
  10. 前記超疎水性粒子の直径が10から20μｍの間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。
  11. 超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で1:1と1:10の間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。
  12. 超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で1:1.5と1:5の間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。
  13. 超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で1:4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。
  14. 超疎水性コーティング用の前駆体粉末であって、
    細孔を備える三次元表面トポロジを有する、複数の超疎水性粒子と、
    複数の樹脂粒子であって、前記樹脂は、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完全には充填しない樹脂粒子と、
    を含むことを特徴とする超疎水性コーティング用の前駆体粉末。
  15. 前記樹脂粒子が1から100μｍの間であることを特徴とする請求項１４に記載の超疎水性コーティング用の前駆体粉末。
  16. 前記樹脂粒子の直径が前記超疎水性粒子の前記細孔の寸法より大きく、しかし前記超疎水性粒子の直径の４倍以下であることを特徴とする請求項１４に記載の超疎水性コーティング用の前駆体粉末。
  17. 前記樹脂粒子の直径が前記超疎水性粒子の前記細孔の平均寸法より大きく、しかし前記超疎水性粒子の直径の２倍以下であることを特徴とする請求項１４に記載の超疎水性コーティング用の前駆体粉末。
  18. 超疎水性コーティングを表面に塗布する方法であって、
    細孔を備える三次元表面トポロジを有する、複数の超疎水性粒子と、複数の樹脂粒子であって、前記樹脂は、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ない樹脂粒子と、を含む超疎水性粉末を包含する超疎水性コーティング用の前駆体粉末を準備するステップと、
    前記前駆体粉末を表面に塗布するステップと、
    前記樹脂を前記表面に結合し、前記超疎水性粒子を前記樹脂に埋め込むために、前記樹脂を硬化するステップと、
    を備えることを特徴とする超疎水性コーティングを表面に塗布する方法。
  19. 前記樹脂が疎水性であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  20. 前記超疎水性粒子が多孔質コア材料と疎水性コーティングを含有し、前記疎水性コーティングは、前記粒子の前記ナノ構造表面トポロジを維持するように、前記多孔質コア材料の表面に適応することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  21. 前記多孔質コア材料が親水性であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  22. 前記多孔質コア材料がケイ酸塩を含有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  23. 前記ケイ酸塩が前記ナノ構造表面トポロジを備えるようにエッチングされることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
  24. 前記多孔質コア材料が珪藻土を含有することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  25. 前記超疎水性粒子の前記細孔の容積は、50％未満が前記樹脂に充填されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  26. 前記超疎水性粒子の直径が1から20μｍの間であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  27. 前記超疎水性粒子の直径が10から20μｍの間であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  28. 超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で1:1と1:4の間であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  29. 超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で1:1.5と1:2.5の間であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  30. 超疎水性粒子の樹脂に対する比が、体積で1:2であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  31. 前記表面に前記前駆体粉末を塗布するより前に、樹脂粒子の層が前記表面に塗布されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  32. 前記前駆体粉末が静電スプレー処理によって前記表面に塗布されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
  33. 樹脂と複数の超疎水性粒子を含有する超疎水性表面の再生方法であって、
    それぞれの前記超疎水性粒子は、複数の細孔を規定する三次元ナノ構造表面トポロジを有し、
    前記樹脂によって囲まれるように、前記超疎水性粒子の少なくとも一部は樹脂内に埋め込まれ、
    前記超疎水性粒子の前記三次元ナノ構造表面トポロジが維持されるように、前記樹脂が前記埋め込まれた超疎水性粒子の細孔を充填せず、
    前記埋め込まれた超疎水性粒子を露出させるために、前記超疎水性表面を研磨するステップを含むことを特徴とする超疎水性表面の再生方法。
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