基板上に耐摩耗性被覆を施すための組成物
【課題】 改善された安定性を有し、基板に塗布されて硬化した時に基板上に耐摩耗性被覆を形成する組成物を提供する。
【解決手段】 エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物、並びに多官能化合物、を含む水−有機溶媒混合物を含み、前記多官能化合物は、多官能カルボン酸、多官能無水物、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、前記エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が約０．１：１から５：１の間で存在し、かつ、前記エポキシ官能シランと前記四官能シランを加水分解するのに十分な量の水を含むことを特徴とする組成物である。
【解決手段】 エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物、並びに多官能化合物、を含む水−有機溶媒混合物を含み、前記多官能化合物は、多官能カルボン酸、多官能無水物、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、前記エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が約０．１：１から５：１の間で存在し、かつ、前記エポキシ官能シランと前記四官能シランを加水分解するのに十分な量の水を含むことを特徴とする組成物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆組成物に関し、それに限定するものでは無いが特に、硬化した時に高い耐摩耗性を有する実質的に透明な被覆を提供する被覆組成物に関する。１つの観点では、本発明は改善された安定性を有する被覆組成物に関し、その被覆組成物は、有効な量のエポキシ官能シランと、四官能シランと、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの混合物などの多官能化合物と、を含む水−有機溶媒混合物から得られる。
【背景技術】
【０００２】
従来技術には、基板に塗布され硬化した時に、基板に対して透明な耐摩耗性被覆を提供する多くの組成物が存在する。そのような被覆は、基板に耐摩耗性表面を提供することが非常に望まれ、究極的にはガラスに匹敵する耐摩耗性表面を提供するという究極の目標を伴う高分子基板についてとりわけ有用である。従来技術の組成物は改善された耐摩耗性を有する透明な被覆組成物を提供してきたが、そのような従来技術の組成物は一般的にガラスに比べると劣っている。従って、改善された安定性を有すると共に、高分子基板などの基板に塗布されて硬化した時に透明で高い耐摩耗性を有する被覆を提供する改善された組成物について長期にわたる要求が存在してきた。本発明は、そのような組成物、及びそのような組成物を製造して基板に塗布するプロセスに向けられている。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、種々の基板に塗布され硬化した時に優秀な耐摩耗性を有する透明被覆を形成する、改善された安定性を有する組成物を提供する。広く、本発明の被覆組成物は、その組成物の全固形分に基づいて約１０〜約９９．９重量パーセントのエポキシ官能シラン及び四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物の混合物、並びに、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されたその組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約３０重量パーセントの多官能化合物を含む水−有機溶媒混合物を含む。エポキシ官能シランと四官能シランは、約０．１：１〜約５：１のモル比で水−有機溶媒混合物中に存在する。本発明の被覆組成物はさらに、その組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約５０重量パーセントの１つ以上のシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物の混合物と、及び／又は、その組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約５０重量パーセントの固体と等価なある量のコロイドシリカ又は金属酸化物又はそれらの組み合わせを含むことができる。
【０００４】
本発明の目的は、硬化時に透明な被覆を形成する改善された安定性の被覆組成物を提供することにある。本発明の更なる目的は、硬化時に改善された耐摩耗性を有する透明な被覆を提供する安定的な被覆組成物を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的、長所及び特徴は、添付の請求の範囲との関連で以下の詳細な説明を読むことにより明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、種々の基板に塗布し、硬化した時に実質的に透明な耐摩耗性被覆を形成する改善された安定性の被覆組成物に関し、その耐摩耗性被覆は、後に説明する振動砂試験（Oscillating Sand Test）(ASTM F735-81)の変形に従って試験した時にバイエル数（Bayer number）が少なくとも５である。
【０００７】
被覆した基板の耐摩耗性試験については、テイバー（Taber）試験（ASTM D-4060）、タンブル（Tumble）試験、及び振動砂試験（ASTM F735-81）を含む多数の定量的試験方法のいずれをも使用することができる。さらに、耐摩耗性測定に使用可能な、スチールウール試験及びイレイサー（Eraser）試験を含む多数の定性的試験が存在する。スチールウール試験及びイレイサー試験では、サンプルが被覆された基板を再現可能な条件下（一定の負荷、周波数、その他）でスクラッチする。次に、スクラッチされた試験用サンプルを標準サンプルと比較及び評価する。これらの試験方法の半定量的応用は、被覆された基板上のスクラッチをヘーズゲインとして測定するための分光光度計又は比色計などの機器の使用を伴う。
【０００８】
バイエル試験、テイバー試験、スチールウール試験、イレイサー試験、タンブル試験、その他のいずれにより測定されたにせよ、基板上の硬化した被覆の測定された耐摩耗性は、部分的に硬化温度及び硬化時間の関数である。一般的に、より高い温度とより長い硬化時間がより高い測定耐摩耗性を生じる。時にはプロセス及び／又は機器の制限により最適な硬化温度と硬化時間未満が使用されるものの、通常は硬化温度と硬化時間は基板との適合性について選択される。被覆厚さ及び基板の性質などの他の変量も測定される耐摩耗性に影響を与えることは当業者に理解されるであろう。一般的に、各種の基板及び各被覆組成物について、最適な被覆厚さが存在するであろう。最適な硬化温度、硬化時間、被覆厚さ、その他は、当業者が容易に経験的に決定できる。
【０００９】
眼の産業においては、振動砂試験が現在では最も広く使用されかつ受け入れられている耐摩耗性測定方法である。振動砂試験の最初のASTM適用は平らな高分子シートの試験であったので、その試験は眼のレンズへの使用のために必然的に修正された。現在は眼のレンズに塗布した場合にこの試験についてASTMにより認められた基準（又は他の産業の基準）は存在しないので、実際上は振動砂試験の多数の基礎的な変更が存在する。
【００１０】
振動砂試験の１つの特定の変更においては、被覆されたサンプルレンズと被覆されていない基準レンズとを受容するようにサンドクレードルが変形される。典型的には、基準レンズとして、以下ＡＤＣレンズと呼ぶポリ（ジエチルグリコール−ビスアリルカーボネイト）レンズが使用される。そのレンズは、固定のストローク、周波数及び継続時間でクレ一ドルが前後に振動する時に、砂又は合成的に作られた金属酸化物のいずれかである研磨材のベッドがレンズを横切って前後に流れるようにクレードル内に配置される。
【００１１】
本発明の被覆組成物の耐摩耗性を決定するために使用される試験方法中では、研磨材として、ＰＡ、ベンサレム（Bemsalem）フォードロード１４６３のＣＧＭ社が販売する商業的に入手可能な砂を使用した。この試験では、４つのレンズに適合した９ 5/16インチ（約２３．６ｃｍ）×６ 3/4インチ（約１７．１ｃｍ）のクレードル内に８７７グラムのふるいにかけた砂（体積６００ｍｌ）を入れた。砂は＃５のメッシュのふるい（A.S.T.M.E.-11仕様）にかけられ、＃６のメッシュのふるい上に収集された。典型的には２つのＡＤＣレンズと２つの被覆レンズである４つのレンズの各セットが、毎分３００ストロークの周波数で４インチのストローク（ストロークの方向はクレードルの９ 5/16インチの長さと一致する）に合計３分間かけられた。次に、レンズのクレードルを１８０度回転してし再配置し、さらに３分間の試験を行った。クレードルの再配置は、振動メカニズム中のあらゆる不整合性の影響を減少させるために使用された。使用されたＡＤＣ基準レンズは、フロリダ州セントピータースバーグのエッシラー（Essilor）オブアメリカ社を通じて購入したサイラー（Silor）７０mmプラノＦＳＶレンズであった。
【００１２】
次に、ガードナー（Gardner）XL-835比色計でレンズ上に生じたヘーズを測定した。各レンズについてのヘーズゲインは、レンズ上の初期ヘーズと試験後のヘーズとの差として決定された。次に、被覆したサンプルレンズのヘーズゲインに対するＡＤＣ基準レンズのヘーズゲインの比を、結果として得られる被覆材料の耐摩耗性として報告した。１を超える比は、被覆していないＡＤＣ基準レンズより大きい耐摩耗性を提供する被覆を示す。この比は一般的にバイエル比、数、又は値と呼ばれる。バイエル数が大きいほど、被覆の耐摩耗性は高い。上述の振動砂試験方法を使用して試験した時に、ポリカーボネート又はＡＤＣレンズ上に被覆された本発明の被覆組成物を硬化させることにより作られた被覆は、５を超えるバイエル数を生じることが示された。被覆されたサンプルを試験するために、ＡＤＣレンズ上に被覆されたサンプル被覆は１２０℃で３時間で硬化された。ポリカーボネートレンズ上に被覆されたサンプルは１２９℃で４時間で硬化された。
【００１３】
当業者は以下のことを理解するであろう：（ａ）エポキシ官能シラン、四官能シラン、エポキシ官能基を含まないシラン添加物、及び多官能成分を含むここに記述する被覆システムは、初期（incipient）シラン及び被覆システムが形成される多官能成分を指す。（ｂ）エポキシ官能シラン、四官能シラン、及びエポキシ官能基を含まないシラン添加物が水−溶媒混合物と組み合わせられると、部分的又は完全に加水分解した種が生じる。（ｃ）結果として生じる、完全に又は部分的に加水分解した種は組み合わさって、多官能オリゴマーシロキサン種の混合物を形成する。（ｄ）これらのオリゴマーは、ペンダントヒドロキシ及びペンダントアルコキシを含むことも含まないこともあり、酸化シリコンシロキサン結合及び酸化シリコン多官能成分結合を含む酸化シリコン系からなるであろう。（ｅ）これらは、温度、ｐＨ、含水率、触媒濃度、その他を含む多くの因子に依存する構造的変化を受ける動的オリゴマー懸濁液である。
【００１４】
本発明の被覆組成物は、その組成物の全固形分に基づいて約１０〜約９９．９重量パーセントのエポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物の混合物、並びに、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されたその組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約３０重量パーセントの多官能化合物を含む水−有機溶媒混合物を含む。エポキシ多官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物の混合物を提供するために使用されるエポキシ官能シランの量と四官能シランの量は大きく変化し、一般的に被覆組成物、被覆組成物を硬化することにより形成される被覆、並びに被覆組成物が塗布される基板の最終用途において望まれる性質に依存する。しかし、一般的に、水−溶媒混合物中に約０．１：１〜約５：１のモル比でエポキシ官能シランと四官能シランが存在する場合に望ましい結果が得られる。より望ましくは、エポキシ官能シラン及び四官能シランが約０．１：１〜約３：１のモル比で水−溶媒混合物中に存在する。
【００１５】
水−有機溶媒混合物中の水の存在が、その混合物のシラン成分の加水分解生成物を生成するために必要であるが、その実際の量は大きく変化しうる。本質的には、ある物に塗布し硬化した時に、先に説明した方法を使用した場合に少なくとも５のバイエル数を有する実質的に透明な被覆を提供するような、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物の実質的に均質な被覆混合物を提供するために、十分な水が必要である。この水の量は経験的に決定出来ることが当業者には理解されるであろう。
【００１６】
本発明の被覆組成物の水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物と適応性を有するあらゆる溶媒又は溶媒の組み合わせとすることができる。例えば、水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、アルコール、エーテル、グリコール又はグリコールエーテル、ケトン、エステル、グリコールエーテルアセテート、及びそれらの混合物とすることができる。適切なアルコールは式ＲＯＨで示すことができ、ここでＲは約１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基である。本発明の適用において有用なアルコールの例は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリブタノール、ターシャルブタノール、シクロヘキサノール、ペンタノール、オクタノール、デカノール、及びそれらの混合物である。
【００１７】
適切なグリコール、エーテル、グリコールエーテルは、式Ｒ3−（ＯＲ2）x−ＯＲ1で示され、ここでｘは０、１、２、３又は４であり、Ｒ1は水素又は１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１〜約１０の炭素原子を含むアルキレン基又はその組み合わせである。
【００１８】
上に定義した式を有し、本発明の被覆組成物の水−有機溶媒混合物の溶媒成分として使用可能なグリコール、エーテル、及びグリコールエーテルの例は、ジ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール、及び、それらの混合物である。上記に加えて、テトラヒドロフラン及びジオキサンなどの環状エーテルが水−有機溶媒混合物のために適切なエーテルである。
【００１９】
水−有機溶媒混合物に適切なケトンの例は、アセトン、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、及びそれらの混合物である。
水−有機溶媒混合物に適切なエステルの例は、エチルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、及びそれらの組み合わせである。
【００２０】
水−有機溶媒混合物に適切なグリコールエーテルアセテートの例は、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、エチル３−エトキシプロピオナート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、及びそれらの組み合わせである。
【００２１】
本発明の被覆組成物の形成に有用なエポキシ官能シランは、被覆組成物の四官能シランと多官能成分に適合性を有し、かつ、先に説明した試験方法を使用した場合、硬化時に少なくとも約５のバイエル数を有する実質的に透明な耐摩耗性被覆を作る被覆組成物を提供するあらゆるエポキシ官能シランとすることができる。
【００２２】
一般的に、そのようなエポキシ官能シランは、式Ｒ3Ｓｉ（ＯＲ4）4-xで示される。ここで、ｘは１、２又は３である整数である。Ｈ、または、１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものである。Ｒ4は、Ｈ、１〜約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、又はそれらの組み合わせであり、ｙは０、１、２、又は３の整数である。Ｒ5は、Ｈ、１〜約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、又はそれらの組み合わせである。Ｒ6は、Ｈ、または、１から約１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、またＲ６はエポキシ基を有し得るものである。
【００２３】
そのようなエポキシ官能シランの例は、グリシドオキシ（glycidoxy）−メチルトリメトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリヒドロキシシラン、３−グリシドオキシプロピルジメチルヒドロキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルジメトキシメチルシラン、３−グリシドオキシプロピルジメチルメトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリブトキシシラン、１，３−ビス（グリシドオキシプロピル）テトラメチルジシロキサン、１，３−ビス（グリシドオキシプロピル）テトラメトキシジシロキサン、１，３−ビス（グリシドオキシプロピル）−１，３−ジメチル−１，３−ジメトキシジシロキサン、２，３−エポキシプロピルトリメトキシシラン、３，４−エポキシブチルトリメトキシシラン、６，７−エポキシヘプチルトリメトキシシラン、９，１０−エポキシデシルトリメトキシシラン、１，３−ビス（２，３−エポキシプロピル）テトラメトキシジシロキサン、１，３−ビス（６，７−エポキシヘプチル）テトラメトキシジシロキサン、２−（３，４−エポキシシタロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、その他である。
【００２４】
本発明の被覆組成物の形成に有用な四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4により示され、Ｒ7は、Ｈ、１〜約５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）カルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基であってＲ8がＨ、１〜約５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテルであるもの、（ＯＲ7）カルボキシル酸塩、又は他の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示される四官能シランの例は、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、テトライソプロピルオルトシリケート、テトラブチルオルトシリケート、テトライソブチルオルトシリケート、テトラキス（メトキシエトキシ）シラン、テトラキス（メトキシプロポキシ）シラン、テトラキス（エトキシエトキシ）シラン、テトラキス（メトキシエトキシエトキシ）シラン、トリメトキシエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリエトキシメトキシシラン、ポリ（ジメトキシシロキサン）、ポリ（ジエトキシシロキサン）、ポリ（ジメトキシジエトキシシロキサン）、テトラキス（トリメトキシシロキシ）シラン、テトラキス（トリエトキシシロキシ）シラン、その他である。四官能シランのための上述のＲ7及びＲ8置換基に加えて、Ｒ7及びＲ8を酸素と共に得る（ＯＲ7）及び（ＯＲ6）をカルボキシレート基とすることができる。カルボキシレート基を伴う四官能シランの例は、シリコンテトラセテート（silicontetracetate）、シリコンテトラプロピオナート、及びシリコンテトラブチラートである。
【００２５】
本発明の被覆組成物の形成において使用可能な多官能化合物は、あらゆる多官能カルボン酸、多官能無水物、及びそれらの組み合わせであって、被覆組成物のエポキシ官能シラン及び四官能シランと適合性を有し、かつ、エポキシ官能シラン及び四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物とに相互作用して、先に説明した試験方法を使用した場合、硬化した時に少なくとも５のバイエル数を有する実質的に透明な耐摩耗性被覆を作る被覆組成物を提供することができるものである。
【００２６】
本発明の組成物中の多官能化合物として使用可能な多官能カルボン酸は、オキシコハク酸、アコニット酸（シス、トランス）、イタコン酸、エチレンコハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジビン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキシルエチレンコハク酸、１，３，５ベンゼントリカルボン酸、１，２，４，５ベンゼンテトラカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、１，１シクロヘキサンジ酢酸、１，３−シクロヘキサンジ酢酸、１，３，５−シクロヘキサントリカルボン酸、及び、フマル酸及びマレイン酸などの不飽和二塩基酸、並びにそれらの組み合わせを含む。
【００２７】
本発明の被覆組成物中の多官能化合物として使用可能な多官能無水物は、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水グルタル酸、無水トリメリト酸、無水ピロメリト酸、無水フタル酸、及び無水マレイン酸、並びにそれらの組み合わせなどの上述の二塩基酸の環状無水物を含む。
【００２８】
エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物の間の相互作用の性質、並びにそのような相互作用が硬化した被覆の耐摩耗性に与える影響は完全に理解されているわけではない。しかし、多官能化合物がシランに対して単なる加水分解触媒以上の働きを有すると考えられる。この点、多官能化合物がシランへのエポキシ多官能性に対して特定の働きを有することを提案することができる。エポキシ基のカルボン酸との反応は周知であり、酸性条件下でも塩基性条件下でも生じる。また、多官能化合物のカルボキシル基はマトリクス中のケイ素原子に対してある働きを有する可能性が高く、そのような相互作用は残余のアルコキシド基及び水酸基との正常な交換反応により、又はその代わりに、ケイ素原子のある超原子価状態による場合がある。多官能化合物に伴う実際の相互作用は、現実には、上述の可能性の全ての組み合わせでありえ、その結果は高度な橋かけマトリクス（crosslinked matrix）であろう。そうして、そのマトリクスは、多官能化合物に伴う延びた結合を通じて促進される。
【００２９】
これらの可能な相互作用、例えば酢酸などの非多官能化合物により作られた被覆は、多官能化合物を通じて得られる同様の高い安定性及び耐摩耗性を示さない。この場合、非多官能性の酸は、被覆組成物中でシランについての加水分解触媒として同様の有用性を有するであろうが、多官能化合物で可能となると予測される延びた結合を提供することはできないであろう。
【００３０】
また、本発明の被覆組成物は、性能と溶液の安定性の両面において、エージングに関して非常に安定的である。被覆組成物のエージングは、粘性の段階的な増加により特徴付けることができ、それはいずれは処理の制限により被覆組成物を使用不能とする。エージングの研究により、本発明の被覆組成物は、５℃又はそれ以下で保存されると、３〜４ヶ月の使用可能な保管寿命を有することが示されている。この期間中に、硬化した被覆の耐摩耗性は時間が経つにつれて大きく劣化することはない。さらに、そのような研究により、被覆組成物の安定性は、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物の相対的濃度に依存することが示されている。一般的に、エポキシ官能シランと多官能化合物の高い濃度が被覆混合物の安定性の増加に寄与している。よって、硬化した被覆に高い耐摩耗性を提供することに加え、多官能化合物は被覆組成物の全体的な安定性に寄与している。
エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物の特徴的な組み合わせが作る被覆組成物はそのような被覆組成物を硬化させることにより得られる高い耐摩耗性の被覆の主たる基礎となるが、被覆組成物はさらに、（ａ）被覆組成物の安定性を高め、（ｂ）被覆組成物により得られる硬化した被覆の耐摩耗性を増加させ、（ｃ）被覆組成物の処理を促進させ、及び、（ｄ）被覆組成物から得られる硬化した被覆の他の望ましい性質を提供する、他の物質を含むことができる。
【００３１】
本発明の被覆組成物は、さらに、被覆組成物の全固形分の重量に基づいて約０．１〜約５０重量パーセントの１つ以上のシラン添加物（即ち、三官能シラン、二官能シラン、一官能シラン、及びそれらの混合物）の加水分解生成物と部分縮合物の混合物を含むことができる。本発明の被覆被覆化合物に取り入れることが可能なシラン添加物は、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xを有し、ここでｘは１、２又は３の数であり、Ｒ9は、Ｈ、１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基、多官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキエーテル（alky ether）基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、及びそれらの組み合わせである。上に定義した式により示されるシラン添加物の例は、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルメチルトリメトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、２−（３−シクロヘキセニル）エチルトリメトキシシラン、３−シアノプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、３−イソシアノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、４−(２−アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリメトシキシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、クロロヘキシルメチルトリエトキシシラン、３−メタクリルオキシ−プロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、［２−（３−シクロヘキセニル）エチルトリエトキシシラン、３−シアノプロピルトリエトキシシラン、３−メトキシプロピルトリメトキシシラン、３−エトキシプロピルトリメトキシシラン、３−プロポキシプロピルトリメトキシシラン、３−メトキシエチルトリメトキシシラン、３−エトキシエチルトリメトキシシラン、３−プロポキシエチルトリメトキシシラン、２−［メトキシ−（ポリエチレンオキシ）プロピル］ヘプタメチルトリシロキサン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］トリメトキシシラン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）エチル］トリエトキシシラン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）エチル］トリメトキシシラン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］トリメトキシシラン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）エチル］トリエトキシシランである。
【００３２】
シラン添加物の選択、及び被覆組成物に取り入れるそのようなシラン添加物の量は、促進し、若しくは被覆組成物又は硬化した被覆組成物に加えたい特定の性質に依存する。例えば、二官能シランジメチル−ジメトキシシランをシラン添加物として使用し、その組成物の全固形分に基づいて約１０％又はそれ未満の量を被覆組成物に入れた場合、結果として生じる硬化した被覆の耐摩耗性に大きな影響を与えることなく、被覆組成物のエージング中の粘性の増加を大きく減少させることができる。
【００３３】
ある特定の応用では、コロイドシリカを被覆組成物に加えることが有益である。コロイドシリカは、Nalcoag（登録商標、イリノイ州ネイパービル、ナルコケミカル社）、Nyacol（登録商標、マサチュセッツ州、アッシュランド、Nyacolプロダクト社）、Snowtex（登録商標、日本、東京、ニッサンケミカル工業）、Ludox（登録商標、デラウェア、ウィルミントン、デュポン社）、及びHighlink OG（登録商標、ノースカロライナ州、シャーロット・ヘキストセラネーズ（Heochst Celanese）を含む異なる多数の商標名称のもとに商業的に入手可能である。
【００３４】
コロイドシリカは粒子状シリカの水又は有機溶媒分散体であり、種々の製品は主として粒子サイズ、シリカ濃度、ｐＨ、安定化イオンの有無、溶媒の構造（makeup）、その他において異なる。異なるコロイドシリカの選択により、実質的に異なる製品性質が得られることが当業者には理解されるであろう。
【００３５】
被覆組成物に添加されると、コロイドシリカは反応性物質と考えられる。シリカの表面はシリコンが結合したヒドロキシルにより覆われ、それらのいくつかはデプロトネート（deprotonate）され、それらは被覆組成物中の物質と相互作用可能になる。これらの相互作用の範囲は、溶媒構造、ｐＨ、濃度、及びイオン強度を含む種々の要因により規定される。製造プロセスはさらにこれらの相互作用に影響を与える。従って、コロイドシリカを被覆の形成に異なる方法で加え、異なる結果を得ることができることが当業者に理解される。
【００３６】
本発明の被覆組成物においては、種々の異なる方法によりコロイドシリカを被覆組成物に加えることができる。ある例では、反応シーケンスの最終工程でコロイドシリカを加えることが望ましい。別の例では、反応シーケンスの最初の工程でコロイドシリカを加える。さらに別の例では、シーケンスの中間工程でコロイドシリカを加えることができる。
本発明の被覆組成物へのコロイドシリカの添加は、硬化した被覆組成物の耐摩耗性をさらに高めることができ、被覆組成物の全体の安定性にさらに寄与することができることがわかった。最も重要な結果は、水性塩基性コロイドシリカ、即ち、ｐＨが７より大きいコロイドシリカの水性混合物の使用により達成された。
【００３７】
その場合、高いｐＨはナトリウム陽イオンなどの安定化対イオンの高い濃度により達成される。塩基性コロイドシリカを含む本発明の被覆組成物から形成された硬化した被覆は、本発明の触媒作用を与えた被覆組成物（即ち、加水分解生成物と、エポキシ官能シラン、四官能シラン、多官能化合物と、水酸化ナトリウムなどの触媒の組成物）のそれに匹敵する耐摩耗性を示したが、コロイドシリカを含む被覆組成物は、コロイドシリカを含まない触媒作用を与えた組成物に対して高い安定性を有する。
【００３８】
同様に、本発明の被覆組成物に金属酸化物を添加することもできる。そのような添加は、あらゆるコロイドシリカの添加の代わりに、又はそれに加えて行うことができる。金属酸化物は、耐摩耗性、屈折率、帯電防止、反射防止、耐候性、その他の硬化した被覆の特定の性質を提供し又は高めるために本発明の被覆に添加することができる。コロイドシリカに当てはまるのと同種の考察が金属酸化物の添加により一般的に当てはまるであろうことが当業者に理解されるであろう。
【００３９】
本発明の被覆組成物において使用可能な金属酸化物の例は、シリカ、酸化ジルコニウム、チタニア、セリア、酸化スズ、及びそれらの混合物である。
【００４０】
本発明の被覆組成物に入れられるコロイドシリカの量は、大きく変化し、一般的には被覆組成物により作られた硬化した被覆の望ましい性質、並びに被覆組成物の望ましい安定性に依存するであろう。同様に、本発明の被覆組成物に入れられる金属酸化物の量も、大きく変化し、一般的に被覆組成物により作られた硬化した被覆の望ましい性質、並びに被覆組成物の望ましい安定性に依存するであろう。
【００４１】
コロイドシリカ及び／又は金属酸化物を添加した時、組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約５０重量パーセントのコロイドシリカ及び／又は金属酸化物の固体を本発明の被覆組成物に添加することが望ましい。コロイドシリカ及び／又は金属酸化物は一般的に直径２〜１５０ミリミクロンの範囲内の粒子サイズ、より望ましくは約２〜５０ミリミクロンの範囲内の粒子サイズを有するであろう。
【００４２】
触媒は本発明の不可欠な成分では無いが、触媒の添加は、耐摩耗性、並びに安定性、着色容量、装飾（cosmetics）、耐腐食性、耐水性、その他を含む被覆の他の性質に影響しうる。使用される触媒の量は広く変化するが、それが存在するときは、一般的に組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約１０重量パーセントを提供するのに十分な量であろう。
【００４３】
本発明の被覆組成物に入れることができる触媒の例は、（i）金属アセチルアセトネート（acetylacetonate）、（ii）ジアミド、（iii）イミダゾール、（iv）アミン及びアンモニウム塩、（v）有機スルホン酸及びそれらのアミン塩、（vi）カルボン酸のアルカリ金属塩、（vii）アルカリ金属水酸化物、及び、（viii）フッ化物塩である。よって、そのような触媒の例は、群（i）としてアルミニウム、亜鉛、鉄及びコバルトアセチルアセトナートなどの化合物；群（ii）としてジシアンジアミド；群（iii）として２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、及び、１−シアノエチル−２−プロピルイミダゾールなどの化合物；群（iv）としてベンジルジメチルアミン及び１，２−ジアミノシクロヘキサンなどの化合物；群（v）としてトリフロロメタンスルホン酸などの化合物；群（vi）として酢酸ナトリウムなどの化合物；群（vii）として水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの化合物；群（viii）としてテトラｎ−ブチルアンモニウムフッ化物、その他である。
【００４４】
効果的な量の平滑（leveling）剤又は流量制御剤を組成物に入れて、基板表面上で組成物をより均一に広げ又は水平にし、基板と実質的に均一な接触を提供することができる。平滑剤又は流量制御剤の量は広く変化することができるが、一般的には平滑剤又は流量制御剤の約１０〜約５，０００ppmを組成物に提供するのに十分な量である。被覆組成物及び基板と適合性を有し、基板上の被覆組成物を水平にすることができ、被覆成物と基板の間の湿潤を促進するあらゆる従来から商業的に入手可能な平滑剤又は流量制御剤を使用することができる。平滑剤及び流量制御剤の使用は従来技術において良く知られており、“被覆添加剤ハンドブック”のページ１１９〜１４５（レオナルドＪカルボ編、マルセルデッカー発行）に記載されている。
【００４５】
本発明の被覆組成物に入れることができるそのような平滑剤又は流量制御剤の例は、ロームアンドハース（Rohm and Haas）のTRITON X-100、X-405、N-57などの有機ポリエステル、Dow CorningのPaint Additive 3、Paint Additive 29、Paint Additive 57、又はOsi SpecialitiesのSILWET L-77及びSILWET L-7600などのシリコン、並びに３Ｍ社のFLUORAD FC-171、FLUORAD FC-430及びFLUORAD FC-431などのフッ素表面活性剤を含む。
【００４６】
加えて、被覆組成物又は被覆組成物を硬化させることにより作られる被覆の有用性を高めるために、本発明の被覆組成物に他の添加物を添加することもできる。例えば、必要であれば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、その他を本発明の被覆組成物に入れることができる。本発明の被覆組成物は、硬化した時に、高い耐摩耗性を有する実質的に透明な被覆を作る安定的な被覆組成物を提供する種々のプロセスにより作ることができる。例えば、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物を水−有機溶媒溶液中に加え、改善された安定性を有する被覆組成物を作るのに有効なある時間にわたり攪拌することができる。硬化した時、そのような被覆組成物は、先に説明した試験方法を使用した時に約６〜約８の範囲内のバイエル数を有する。
【００４７】
しかし、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物を含む水−有機溶媒混合物に触媒を入れることにより、そのような被覆組成物から作られる硬化した被覆のバイエル数は増加し、先に説明した試験方法を使用した場合に約８〜約１５の範囲内となる。
エポキシ官能シランの水性水解物を多官能化合物の溶液に混ぜ、四官能シランと組み合わせると、硬化した時に、既に説明した試験方法を使用した場合に約７のバイエル数を有する被覆組成物が生成される。
【００４８】
多官能化合物又は他の酸及び水−有機混合物の存在中で四官能シラン水解物を生成し、エポキシ官能成分をこの混合物に加える時、硬化した時に、既に説明した試験方法を使用した場合に約７のバイエル値を提供する被覆組成物が得られる。
四官能シランと多官能化合物の混合物を加水分解し、有効な量の水酸化ナトリウムで処理し、次にエポキシ官能シランの水性水解物と混ぜると、その結果得られる硬化した被覆組成物は、先に説明した試験方法を使用した時に約１４のバイエル数を有する。
【００４９】
上記より、本発明の被覆組成物を作るために種々の方法を使用することができ、そのような組成物は硬化した時に改善された耐摩耗性を有することが当業者には明らかである。さらに、その被覆組成物は、その有用性を高める望ましい安定性を有する。しかし、そのような組成物の製造方法を変更することにより、例えば安定性及び耐摩耗性、即ちバイエル数、などの製品の性質が影響を受ける。
【００５０】
本発明の組成物は、連続的な表面フィルムを形成する従来の方法、例えば、流し塗り、スプレー塗装、カーテン被覆、浸し塗り、スピン被覆、ロール被覆、その他により固体基板に塗布することができる。組成物と適合性を有する、プラスチック材料、木、紙、金属、印刷面、皮、ガラス、セラミクス、ガラスセラミクス、鉱物ベースの材料、及び織物などのあらゆる基板に組成物で被覆することができる。その組成物は、アクリルポリマー、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル−スチレンのコポリマー、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー、塩化ポリビニル、ブチラート、ポリエチレン、その他などのシート又はフィルム状の合成有機ポリマー基板のための被覆として特に有用である。これらの組成物で被覆した透明ポリマー材料は、窓、天窓及びウィンドシールドなどの平坦又は湾曲したクロージャーに、特に運送設備に有用である。アクリル又はポリカーボネートの眼のレンズなどのプラスチックレンズも本発明の組成物により被覆することができる。
【００５１】
適切な形成、塗布条件及び基板の前処理（プライマーの使用を含む）の選択により、本発明の被覆組成物を実質的に全ての固体表面に接着することができる。
【００５２】
先に説明した試験方法を使用して少なくとも５のバイエル数を有する耐摩耗性被覆は、５０℃〜２００℃の範囲内の温度で、約５分〜約１８時間の加熱硬化により得ることができる。被覆厚さは特定の適用手法により変化させることができるが、約０．３５〜２０ミクロン、より望ましくは約１〜１０ミクロンの厚さを有する被覆が一般的に使用される。
【実施例】
【００５３】
本発明をさらに説明するために、以下の例を挙げる。しかし、それらの例は説明目的のみのものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【００５４】
以下の例に従って作られた被覆組成物を硬化させることにより作られた被覆の耐摩耗性は、先に示したように振動砂試験方法（ASTM F735-81）を使用して決定された。
【００５５】
例
手順
Ａ．エッチングしたポリ（ジエチレングリコール−ビス−アリルカーボネート）レンズ（ＡＤＣレンズと呼ぶ）を被覆及び試験に使用した。ＡＤＣレンズを、プロピレングリコールメチルエーテル及び水を含む１０％の水酸化カリウム水溶液に約１０分間の間接触させてエッチングした。プロピレングリコールメチルエーテル及び水は、体積比１：１で水酸化カリウム水溶液中に存在した。被覆組成物によるレンズの被覆は、毎分６インチ（約１５．２ｃｍ）の引き出し速度（withdrawal rate）で浸漬被覆によりレンズをエッチングして達成した。次に、被覆されたレンズを１２０℃で３時間硬化させた。先に説明した振動砂試験の変形を使用してレンズを試験し、各被覆についてバイエル数を決定した。
【００５６】
Ｂ．下塗りしたポリカーボネートレンズ（ＰＣレンズと呼ぶ）を被覆及び試験に使用した。ＰＣレンズは、ＳＤＣプライマーXF-1107（カリフォルニア、アナハイムＳＤＣ被覆社から商業的に入手可能）により毎分２インチ（約５．１ｃｍ）の引き出し速度で下塗りし、次に３０分空気乾燥して約０．５ミクロンの下塗りを施した。被覆組成物によるレンズの被覆は、毎分１８インチ（約４５．７ｃｍ）の引き出し速度で下塗りしたレンズを浸漬被覆することにより達成した。次に被覆されたレンズを１３０℃で４時間硬化させた。先に説明した振動砂試験方法の変形を使用してレンズを試験し、各被覆についてバイエル数を決定した。
【００５７】
例１Ａ
４６４グラムの３−グリシドオキシ（glycidoxy）プロピルトリメトキシシランを７６７グラムの脱イオン水に攪拌しながらゆっくりと加えた。水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。次に、７６７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中に溶解した６９．６グラムのイタコン酸を水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に流し加えた。次にその混合物を３０分攪拌し、次に１０２１グラムのテトラエチルオルソシリケートをゆっくりと加えて結果としての添加剤を作り、それを一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【００５８】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約６．７のバイエル数を有すると決定した。
【００５９】
例１Ｂ
例１Ａからの３８０グラムの被覆組成物を０．９グラムのベンジルジメチルアミンで処理し、約２時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００６０】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．３ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．３のバイエル数を有すると決定した。
【００６１】
例１Ｃ
例１Ａからの３８０グラムの被覆組成物を、１．２グラムの水酸化ナトリウムの１９％水溶液で処理し、被覆組成物を作った。
【００６２】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．４ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．５のバイエル数を有すると決定した。
【００６３】
例１Ｂ〜１Ｃは、例１Ａの被覆組成物での、触媒の任意的使用を示し、触媒を被覆組成物に入れた場合、耐摩耗性が改善された。
【００６４】
例２Ａ
Ａ）４９６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを８２０グラムの脱イオン水に加えた。水−３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。
【００６５】
Ｂ）上記のステップＡからの３１９グラムの水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に、２００グラムのプロピレングリコールメチルエーテルと１８．２グラムのグルタル酸を加え、約１５分間攪拌して添加剤を作った。２６４．５グラムのテトラエチルオルソシリケートをこの添加剤に加え、約１７時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００６６】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約７．９のバイエル数を有すると決定した。
【００６７】
例２Ｂ
例２Ａからの４００グラムの被覆組成物を０．９グラムのベンジルジメチルアミンで処理し、約６時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００６８】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１２．２のバイエル数を有すると決定した。
【００６９】
例３Ａ
２００グラムのプロピレングリコールメチルエーテルと１３．７グラムの無水コハク酸を、例２Ａ（ステップＡ）の３１９グラムの水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に加え、約１５分間攪拌させて添加剤を作った。その添加剤に、２６４．５グラムのテトラエチルオルソシリケートを加え、約１７時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００７０】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約６．２のバイエル数を有すると決定した。
【００７１】
例３Ｂ
例３Ａからの４００グラムの被覆組成物を０．９グラムのベンジルジメチルアミンで処理し、約６時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００７２】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１４．４のバイエル数を有すると決定した。
【００７３】
例４Ａ（比較例）
１１６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを１９１．８グラムの脱イオン水にゆっくりと加えた。次に水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。次に、１９１．８グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の１６グラムの酢酸を、水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に流し加えた。次に混合物を約１５分間攪拌し、２５５．３グラムのテトラエチルオルソシリケートをゆっくりと加えて結果物の添加剤を作り、それを約１７時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００７４】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約４．４のバイエル数を有すると決定した。
【００７５】
例１Ａ、２Ａ及び３Ａに対して例４Ａを比較すると、被覆組成物を先に説明した振動砂試験の変形を使用して試験した時に少なくとも５のバイエル数を得るために、多官能化合物が重要であることがわかる。
【００７６】
例５
３７８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを６５３グラムの脱イオン水に加え、約１８時間攪拌した。プロピレングリコールメチルエーテル中のイタコン酸の１２重量パーセント溶液３０．８グラムを、９８．５グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に攪拌しながら加えた。次に１００．８グラムのテトラ−ｎ−プロピルオルソシリケートを加えた。
【００７７】
その混合物を１２時間攪拌し、１９グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを加えて被覆組成物を作った。被覆組成物を５℃で７日間エージングした。
【００７８】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．６のバイエル数を有すると決定した。
【００７９】
例５は、テトラエチルオルソシリケート以外の四官能シランの使用を示し、四官能シランについての本発明の一般性を示した。
【００８０】
例６Ａ（比較例）
１１６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを１９１．８グラムの脱イオン水に加えた。水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。１９１．８グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の１７．４グラムのイタコン酸を流し加え、約１５分間攪拌して添加物を作った。２１６．６グラムのNalco N-1042コロイドシリカを加え、約１７時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００８１】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約３．０のバイエル数を有すると決定した。
【００８２】
例６Ｂ（比較例）
０．９グラムのベンジルジメチルアミンを３８０グラムの例６Ａの被覆組成物に加え、約２時間攪拌させて被覆組成物を作った。
【００８３】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約２．４のバイエル数を有すると決定した。
【００８４】
例６Ａ及び６Ｂは、先に説明した振動砂試験の変形を使用して被覆組成物を試験した場合、硬化した被覆で少なくとも５のバイエル数を得ることに関して、本発明の被覆組成物中における四官能シランの存在の重要性を示している。
【００８５】
例７
１１８．５グラムのテトラエチルオルソシリケートを、攪拌中の９．１グラムのイタコン酸、１００．９グラムの水及び１００．９グラムのプロピレングリコールメチルエーテルに滴下して加え、水−有機溶媒混合物を作った。その水−有機溶媒混合物を４時間攪拌した。６７．２グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを滴下して加え、約１４時間攪拌して添加剤を作った。０．２７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の０．０３グラムのシリコン平滑剤（ミシガン州ミッドランドのDow CorningからのPA-57）を加え、被覆組成物を作った。
【００８６】
手順Ｂに従って、下塗りされたＰＣレンズに被覆組成物を塗布し、硬化した被覆を得た。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、下塗りしたＰＣレンズが約６．４のバイエル数を有すると決定した。
【００８７】
例８
８６．１グラムのテトラエチルオルソシリケートを、攪拌中の１０．６グラムのイタコン酸、１１２．５グラムの水及び１１２．５グラムのプロピレングリコールメチルエーテルに滴下して加え、水−有機溶媒混合物を作った。その水−有機溶媒混合物を４時間攪拌した。７８．３グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを滴下して加え、約１４時間攪拌して添加剤を作った。０．２７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の０．０３グラムのシリコン平滑剤（PA-57）を加え、被覆組成物を作った。
【００８８】
手順Ｂに従って、下塗りされたＰＣレンズに被覆組成物を塗布し、厚さ約５．３ミクロンの硬化した被覆を得た。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、下塗りしたＰＣレンズが約５．３のバイエル数を有すると決定した。
【００８９】
例９
７４．８グラムのテトラエチルオルソシリケートを、攪拌中の９．１グラムのイタコン酸、１１４．６グラムの水及び１１４．６グラムのプロピレングリコールメチルエーテルに滴下して加え、水−有機溶媒混合物を作った。その水−有機溶媒混合物を４時間攪拌した。８４．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを滴下して加え、約１４時間攪拌して添加剤を作った。０．２７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の０．０３グラムのシリコン平滑剤（PA-57）を加え、被覆組成物を作った。
【００９０】
手順Ｂに従って、下塗りされたＰＣレンズに被覆組成物を塗布し、硬化した被覆を得た。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、下塗りしたＰＣレンズが約５．４のバイエル数を有すると決定した。
【００９１】
以下の例１０Ａ〜１２Ｅは、改善された耐摩耗性を有する本発明の組成物の形成中に使用できるプロセスの変形を示す。
【００９２】
例１０Ａ
１１６．０グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、２５５．３グラムのテトラエチルオルソシリケート、１７．４グラムのイタコン酸、及び１９１．８グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを、攪拌しつつ１つの混合物に結合した。１９１．８グラムの水を加えて結果物としての混合物を作った。次にその混合物を１７時間攪拌し、被覆組成物を作った。
【００９３】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約７．５のバイエル数を有すると決定した。
【００９４】
例１０Ｂ
例１０Ａからの３８０グラムの被覆組成物に０．９グラムのベンジルジメチルアミンを加え、約６時間攪拌した。
【００９５】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．７のバイエル数を有すると決定した。
【００９６】
例１１
４５．４グラムのイタコン酸、７２３．１グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを攪拌しつつ結合し、結果物としての混合物を作った。次に３７５．４グラムの脱イオン水を加えて水−有機溶媒添加物を作った。７２６．１グラムのテトラエチルオルソシリケートを添加物に加え、２４時間攪拌した。次に３２９．６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを加えて被覆組成物を作った。
【００９７】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．５ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約７．４のバイエル数を有すると決定した。
【００９８】
例１２Ａ
Ａ） １８８．９グラムのテトラエチルオルソシリケートを、２１２グラムの脱イオン水、８６．７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル及び１１．８グラムのイタコン酸の混合物に加え、結果物としての混合物を１８時間攪拌して５℃で貯蔵した。
【００９９】
Ｂ）４７６．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを２７３．７グラムの脱イオン水に加え、結果物としての混合物を１８時間攪拌して５℃で貯蔵した。
【０１００】
Ｃ）上記ステップＢで作った混合物６７．４グラムを、上記ステップＡで作った混合物２５０グラムに加えて被覆組成物を作った。その被覆組成物を２４時間攪拌した。
【０１０１】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．３ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約９．３のバイエル数を有すると決定した。
【０１０２】
例１２Ｂ
１０．３４ｍｌの０．１０５モル水酸化ナトリウム水溶液を、上記の例１２Ａからの混合物Ａ２５０グラムに加え、最終的なｐＨを３．４とした。その混合物を１８時間攪拌した。次に６７．４グラムの混合物Ｂ（例１２Ａ）をこの混合物に加えて添加剤を作った。その添加剤を２４時間攪拌した。次にその添加剤の１６３．９グラムのアリコートを３７．３グラムのプロピレングリコールメチルエーテルで希釈して被覆組成物を作った。
【０１０３】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．４ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１３．９のバイエル数を有すると決定した。
【０１０４】
例１２Ｃ
１３１２．１グラムのテトラエチルオルソシリケートを、８２．１グラムのイタコン酸、６３９．１グラムの水及び１００５グラムのプロピレングリコールメチルエーテルの混合物に加え、水−有機溶媒混合物を作った。この混合物を１８時間攪拌した。例１２Ａの混合物Ｂ１１５．４グラムを３６４．６グラムのその水−有機溶媒混合物に加えた。その混合物を１８時間攪拌して被覆組成物を作った。
【０１０５】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．７のバイエル数を有すると決定した。
【０１０６】
例１２Ｄ
ベンジルジメチルアミンを、例１２Ｃに記載した被覆組成物に滴下して加え、ｐＨ値４．２の被覆組成物を得た。
【０１０７】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．８ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．１のバイエル数を有すると決定した。
【０１０８】
例１２Ｅ
１モルの水酸化ナトリウム水溶液を、例１２Ｃに記載した被覆組成物に滴下して加え、ｐＨ値３．６の被覆組成物を得た。
【０１０９】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．７ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．３のバイエル数を有すると決定した。
【０１１０】
例１２Ｄ〜１２Ｅは、例１２Ｃの完全に形成された被覆に伴う触媒の使用を示す。
【０１１１】
例１３
例１に記載された手順に続いて、６１．４グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、９６．４グラムの水、８８．７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、９．２グラムのイタコン酸、及び１２８．３グラムのテトラエチルオルソシリケートを混ぜて１つの添加剤とした。この添加剤に、１３グラムのNalco1115コロイドシリカを注ぎ加え、一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１１２】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．９ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約９．８のバイエル数を有すると決定した。
【０１１３】
例１４
例１に記載された手順に続いて、６１．９グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、８７．２グラムの水、８７．１グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、９．３グラムのイタコン酸、及び１１６．１グラムのテトラエチルオルソシリケートを混ぜて１つの添加剤とした。この添加剤に、３８．７グラムのNalco 1115コロイドシリカを注ぎ加え、一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１１４】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．０ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１２．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１１５】
例１５
例１に記載された手順に続いて、６１．２グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、７５．８グラムの水、８３．７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、９．２グラムのイタコン酸、及び１０１グラムのテトラエチルオルソシリケートを混ぜて１つの添加剤とした。この添加剤に、６４．７グラムのNalco 1115コロイドシリカを注ぎ加え、一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１１６】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１１のバイエル数を有すると決定した。
【０１１７】
例１６
１７．４グラムのイタコン酸、１０６グラムの水、及び２２５．９グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを合わせて混合物を作った。２２３．３グラムのテトラエチルオルソシリケートを、攪拌しながらその混合物に滴下して加え、第１の添加剤を作った。次に第１の添加剤を約２時間攪拌した。６１．４グラムのNalco 1115コロイドシリカを注ぐことにより迅速に加え、第２の添加剤を作った。次に第２の添加剤を約１５分攪拌し、１１６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを滴下して加え、結果としての第３の添加剤を作り、それを約１４時間攪拌した。０．５グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の０．０６グラムのシリコン平滑剤（PA−57）を加えて被覆組成物を作った。
【０１１８】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１１．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１１９】
例１７
１５３．１グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌している１８１．１グラムのNalco 1115コロイドシリカ、１００．５グラムの水、及び５グアムのイタコン酸にゆっくりと加えた。次に水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を１時間攪拌した。３２４．４グラムのプロピレングリコールメチルエーテルと、追加の１６グラムのイタコン酸を加えた。次に２２０グラムのテトラエチルオルソシリケートをその混合物に加え、続いて別の５０グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを加え、次に一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１２０】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．４ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１３．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１２１】
例１８
１５３．１グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌している９０．５グラムのLudox HS-30コロイドシリカ（デラウェア州、ウィルミンストン、デュポン社）、１９０グラムの水、及び５グラムのイタコン酸の混合物にゆっくりと加えた。次に３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約２時間攪拌した。次に３２５．４グラムのプロピレングリコールメチルエーテルと追加の１６グラムのイタコン酸を３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に加え、さらに１時間攪拌して添加剤を作った。その添加物の３９０グラムのアリコートに、一定速度で攪拌しつつ１１０グラムのテトラエチルオルソシリケートを加えた。結果としての混合物を一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１２２】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．４ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．４のバイエル数を有すると決定した。
【０１２３】
例１９
１３２．０グラムのテトラエチルオルソシリケートを、１１４．０グラムのイソプロパノールと１１４グラムの脱イオン水の混合物中の１２．６グラムのイタコン酸溶液に加えた。その混合物を３時間攪拌した。５４．３グラムのLudox HS-30コロイドシリカを加え、追加の８０グラムのイソプロパノールを加えた。次に９１．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランをこの混合物に加え、約１８時間攪拌した。７５ppmのシリコン平滑剤（PA-57）を加えて被覆組成物を作った。
【０１２４】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．０ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約７．９のバイエル数を有すると決定した。
【０１２５】
例１３〜１９は、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物から形成される本発明の組成物にコロイドシリカを加え、硬化時に改善された耐摩耗性を有する組成物を作ることを示した。
【０１２６】
また、例１６〜１９は、異なる２種類の塩基性コロイドシリカの使用、及び混合シーケンスにおける可能な変形を示した。
【０１２７】
例２０
１８．９グラムのメチルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌中の５６．３グラムの水に加えた。次に１９．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランをこの溶液にゆっくりと加え、約１時間攪拌した。５６．３グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中に予め溶解された４．５グラムのイタコン酸を混合物に加え、さらに１時間攪拌した。８１．３グラムのテトラエチルオルソシリケートをゆっくり加え、さらに２時間攪拌し、次にその混合物を常温で一晩放置した。次に１．４グラムのベンジルジメチルアミンを結果物としての生成物に加え、被覆組成物を作った。
【０１２８】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．４ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．８のバイエル数を有すると決定した。
【０１２９】
例２０は、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物から形成される本発明の組成物にシラン添加物を加えることを示す。
【０１３０】
例２１
１８．９グラムのメチルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌中の３３．５グラムのNalco 1042コロイドシリカにゆっくりと加えた。１９．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランをこの溶液にゆっくりと加え、約１時間攪拌した。５６．３グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中に予め溶解された４．５グラムのイタコン酸をこの混合物に加えた。この混合物を、さらに１時間攪拌して、４０．７グラムのテトラエチルオルソシリケートをゆっくりと加えて添加剤を作り、それを追加の２時間攪拌し、次に常温で一晩放置した。１．４グラムのベンジルジメチルアミンをその添加剤に加え、被覆組成物を作った。
【０１３１】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．３ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約６．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１３２】
例２２
例２１に概説した手順に続いて、１６．８グラムのNalco 1042コロイドシリカ、１８．９グラムのメチルトリメトキシシラン、１９．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、４．５グラムのイタコン酸、５６．３グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、６１．０グラムのテトラエチルオルソシリケート、及び１．４グラムのベンジルジメチルアミンを合わせて被覆組成物を作った。
【０１３３】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．１ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約９．９のバイエル数を有すると決定した。
【０１３４】
例２３
３７．７グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌中の８２．１グラムの水にゆっくりと加えた。
【０１３５】
次に水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。９６．６グラムのプロピレンメチルグリコールエーテル中に予め溶解した５．２グラムのイタコン酸をその混合物に加えた。次にその溶液をさらに２時間攪拌し、０．５４グラムのジメチルジメトキシシランを加えた。次にこの混合物を３０分攪拌し、７７．４グラムのテトラエチルオルソシリケートをその混合物に加えて添加剤を作り、次にさらに２時間攪拌し、常温で一晩放置した。０．６グラムのベンジルジメチルアミンをその添加剤に加え、被覆組成物を作った。
【０１３６】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．１ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１１．５のバイエル数を有すると決定した。
【０１３７】
例２４
例２３に概説した手順に続いて、３７．７グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、８２．１グラムの水、５．２グラムのイタコン酸、９６．６グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、２．７グラムのジメチルジメトキシシラン、７７．４グラムのテトラメチルオルソシリケート、及び０．６グラムのベンジルジメチルアミンを合わせて被覆組成物を作った。
【０１３８】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．６ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１３９】
請求の範囲によって規定される本発明の精神及び視野から外れることなく、ここに記載した種々の成分、要素及びアセンブリの構成及び動作において変更が可能であり、個々に記載された方法のステップ又はステップのシーケンスにおける変更が可能である。
【０１４０】
本発明は以下のものを含むものである。
１．改善された安定性を有し、基板に塗布されて硬化した時に基板上に耐摩耗性被覆を提供する組成物において、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物、並びに多官能化合物、を含む水−有機溶媒混合物を含み、 多官能化合物は、多官能カルボン酸、多官能無水物、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、 エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が約０.１：１から約５：１の間で存在する組成物。
２．エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物は、水−有機溶媒混合物中に、被覆組成物の全固形分に基づいて約１０から約９９．９重量パーセントの量で存在し、 多官能化合物は、水−有機溶媒混合物中に、被覆組成物の全固形分に基づいて約０．１から約３０重量パーセントの量で存在する上記１に記載の組成物。
３．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、アルコール、エーテル、グリコール、グリコールエーテル、エステル、ケトン、グリコールエーテルアセテート、及びそれらの混合物からなるグループから選択される上記１又は２に記載の組成物。
４．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、一般式ＲＯＨを有するアルコールであり、Ｒは１から約１０の炭素原子を有するアルキル基である上記１乃至３のいずれかに記載の組成物。
５．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、式Ｒ1−（ＯＲ2）x−ＯＲ1（式中、ｘは０、１、２、３、又は４の整数であり、Ｒ1はＨ又は１から１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１から１０の炭素原子を有するアルキレン基及びその組み合わせである。）を有するグリコール、エーテル、グリコールエーテル、及びそれらの混合物からなるグループから選択されるものである上記１又は２に記載の組成物。
６．エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が、約０．１：１から約３：１で存在する上記１乃至５のいずれかに記載の組成物。
７．エポキシ官能シランは、式Ｒ3xＳｉ(ＯＲ4)4-xで示され、ｘは１、２又は３の整数であり、 Ｒ3は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものであり、 Ｒ4は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びそれらの組み合わせであり、 ｙは、０、１、２又は３の整数であり、 Ｒ5は、Ｈ、または、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びその組み合わせであり、 Ｒ6は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせである上記１乃至６のいずれかに記載の組成物。
８．四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示され、Ｒ7は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）としてのカルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基（ここでＲ8はＨ、１から５の炭素数を有するアルキル基及びそれらのエーテル、（ＯＲ8）としてのカルボキシル酸塩、別の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。）及びそれらの組み合わせである上記１乃至７のいずれかに記載の組成物。
９．水−有機溶媒混合物中に存在する水の量は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物との実質的に均質な混合物を提供するのに十分な量である上記１乃至８のいずれかに記載の組成物。
１０．水−有機溶媒混合物の溶媒成分の少なくとも一部は、エポキシ官能シランと四官能シランの加水分解中に生成される上記１乃至９のいずれかに記載の組成物。
１１．組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む上記１乃至１０のいずれかに記載の組成物。
１２．有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約１０重量パーセントである上記１１に記載の組成物。
１３．水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである上記１乃至１２のいずれかに記載の組成物。
１４．水−有機溶媒混合物は、さらに、水成−有機溶媒混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む上記１乃至１３のいずれかに記載の組成物。
１５．水−有機溶媒混合物は、さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて約０．１から約５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む上記１乃至１４のいずれかに記載の組成物。
１６．基板と、 基板の少なくとも１つの表面上に形成される実質的に透明な耐摩耗性被覆であって、被覆は、基板表面上に塗布された、水−有機溶媒混合物を含む被覆組成物を硬化することにより形成され、水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約１０から約９９．９重量パーセントのエポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物であって、エポキシ官能シランは四官能シランに対して０．１：１から５：１のモル比で存在する、加水分解生成物及び部分縮合物と、エポキシ官能シラン及び四官能シランと適合性を有する水−有機溶媒混合物の有機溶媒成分と、組成物の全固形分に基づいて０．１から３０重量パーセントの多官能化合物であって、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの混合物からなるグループから選択される多官能化合物と、を含む物品。
１７．エポキシ官能シランは、四官能シランに対して、約０．１：１から約３：１のモル比で存在する上記１６に記載の物品。
１８．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、アルコール、エーテル、グリコール、グリコールエーテル、エステル、ケトン、グリコールエーテルアセテート、及びそれらの混合物からなるグループから選択される上記１６又は１７に記載の物品。
１９．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、一般式ＲＯＨを有するアルコールであり、Ｒは１から約１０の炭素原子を有するアルキル基である上記１６乃至１８のいずれかに記載の物品。
２０．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、、式Ｒ1−（ＯＲ2）x−ＯＲ1（式中、ｘは０、１、２、３、又は４の整数であり、Ｒ1はＨ又は１から１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１から１０の炭素原子を有するアルキレン基及びその組み合わせである。）を有するグリコール、エーテル、グリコールエーテル、及びそれらの混合物からなるグループから選択されるものである上記１６又は１７に記載の物品。
２１．エポキシ官能シランは、式Ｒ3xＳｉ(ＯＲ4)4-xで示され、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ3は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものであり、 Ｒ4は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びそれらの組み合わせであり、 ｙは、０、１、２又は３の整数であり、 Ｒ5は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びその組み合わせであり、 Ｒ6は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせである上記１６乃至２０のいずれかに記載の物品。
２２．四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示され、Ｒ7は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）としてのカルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基（ここでＲ8はＨ、１から５の炭素数を有するアルキル基及びそれらのエーテル、（ＯＲ8）としてのカルボキシル酸塩、別の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。）及びそれらの組み合わせである上記１６乃至２１のいずれかに記載の物品。
２３．水−有機溶媒混合物中に存在する水の量は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物との実質的に均質な混合物を提供するのに十分な量である上記１６乃至２２のいずれかに記載の物品。
２４．水−有機溶媒混合物の溶媒成分の少なくとも一部は、エポキシ官能シランと四官能シランの加水分解中に生成される上記１６乃至２３のいずれかに記載の物品。
２５．組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む上記１６乃至２４のいずれかに記載の物品。
２６．有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約１０重量パーセントである上記２５に記載の物品。
２７．水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである上記１６乃至２６のいずれかに記載の物品。
２８．水−有機溶媒混合物は、さらに、水成−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む上記１６乃至２７のいずれかに記載の物品。
２９．水一有機溶媒混合物は、さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて約０．１から約５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む上記１６乃至２８のいずれかに記載の物品。
３０．基板は、プラスチック、木、セラミクス、ガラスセラミクス、ガラス、鉱物ベースの材料、皮、紙、織物、及び金属材料から作られる上記１６乃至２９のいずれかに記載の物品。
３１．基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法において、基板の少なくとも１つの表面に、水−有機溶媒混合物を含む有効な量の被覆組成物を塗布して基板上に実質的に均一な被覆を設ける工程であって、水−有機溶媒混合物は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物、並びに多官能化合物を含み、、多官能化合物は、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、エポキシ官能シランは四官能シランに対して約０．１：１から約５：１のモル比で存在する工程と、及び被覆組成物を硬化させて、実質的に透明な耐摩耗性被覆を基板に設ける工程と、を有する方法。
３２．エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物は、被覆組成物の全固形分に基づいて約１０から約９９．９重量パーセントの量で水−有機溶媒混合物中に存在し、多官能化合物は被覆組成物の全固形分に基づいて約０．１から約３０重量パーセントで水−有機溶媒混合物中に存在する上記３１に記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３３．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、一般式ＲＯＨを有するアルコールであり、Ｒは１から約１０の炭素原子を有するアルキル基である上記３１又は３２に記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３４．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、式Ｒ1−（ＯＲ2）x−ＯＲ1（式中、ｘは０、１、２、３、又は４の整数であり、Ｒ1はＨ又は１から１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１から１０の炭素原子を有するアルキレン基及びその組み合わせである。）を有するグリコール、エーテル、グリコールエーテル、及びそれらの混合物からなるグループから選択されるものである上記３１又は３２に記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３５．エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が、約０．１：１から約３：１で水−有機溶媒混合物中に存在する上記３１乃至３４のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３６．水−有機溶媒混合物中のエポキシ官能シランは、式Ｒ3xＳｉ(ＯＲ4)4-xで示され、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ3は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものであり、 Ｒ4は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びそれらの組み合わせであり、 ｙは、０、１、２又は３の整数であり、 Ｒ5は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びその組み合わせであり、 Ｒ6は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせである上記３１乃至３５のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３７．水−有機溶媒混合物中の四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示され、Ｒ7は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）としてのカルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基（ここでＲ8はＨ、１から５の炭素数を有するアルキル基及びそれらのエーテル、（ＯＲ8）としてのカルボキシル酸塩、別の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。）及びそれらの組み合わせである上記３１乃至３６のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３８．水−有機溶媒混合物中に存在する水の量は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物との実質的に均質な混合物を提供するのに十分な量である上記３１乃至３７のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３９．水−有機溶媒混合物の溶媒成分の少なくとも一部は、エポキシ官能シランと四官能シランの加水分解中に生成される上記３１乃至３８のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４０．水−有機溶媒混合物は、組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む上記３１乃至３９のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４１．有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約１０重量パーセントである上記４０に記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４２．水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである上記３１乃至４１のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４３．水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む上記３１乃至４２のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４４．水−有機溶媒混合物は、さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて約０．１から約５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む上記３１乃至４３のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４５．基板は、プラスチック、木、セラミクス、ガラスセラミクス、ガラス、鉱物ベースの材料、皮、紙、織物、及び金属材料から作られる上記３１乃至４４のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４６．実質的に透明な耐摩耗性被覆の基板への接着を促進するために基板を処理する工程をさらに有する上記３１乃至４５のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４７．実質的に透明な耐摩耗性被覆を基板上に設けるために水−有機溶媒混合物を硬化させる工程は、水−有機溶媒混合物の被覆を塗布された基板を、被覆を硬化させるのに有効な時間にわたり約５０℃から約２００℃度の温度に加熱することにより達成され、少なくとも５のバイエル数を有する実質的に透明で実質的に均一な耐摩耗性被覆を基板に設ける上記３１乃至４６のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４８．改善された安定性を有し、基板上に塗布され硬化した時に基板に耐摩耗性被覆を提供する組成物であって、水−有機溶媒混合物を含む組成物。
４９．基板と、基板の少なくとも１つの表面上に形成された実質的に透明な耐摩耗性被覆であって、基板の表面に塗布された、水−有機溶媒混合物を含む被覆組成物を硬化させることにより形成される被覆と、を有する物品。
５０．実質的に透明な耐摩耗性被覆を基板に設ける方法であって、水−有機溶媒混合物を含む有効な量の被覆組成物を基板の少なくとも１つの表面に塗布して基板上に被覆を設ける工程を有する方法。
５１．実質的に透明な耐摩耗性被覆を基板に設ける方法であって、 水−有機溶媒混合物を含む有効な量の被覆組成物を基板の少なくとも１つの表面上に硬化させて基板上に被覆を設ける工程を有する方法。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆組成物に関し、それに限定するものでは無いが特に、硬化した時に高い耐摩耗性を有する実質的に透明な被覆を提供する被覆組成物に関する。１つの観点では、本発明は改善された安定性を有する被覆組成物に関し、その被覆組成物は、有効な量のエポキシ官能シランと、四官能シランと、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの混合物などの多官能化合物と、を含む水−有機溶媒混合物から得られる。
【背景技術】
【０００２】
従来技術には、基板に塗布され硬化した時に、基板に対して透明な耐摩耗性被覆を提供する多くの組成物が存在する。そのような被覆は、基板に耐摩耗性表面を提供することが非常に望まれ、究極的にはガラスに匹敵する耐摩耗性表面を提供するという究極の目標を伴う高分子基板についてとりわけ有用である。従来技術の組成物は改善された耐摩耗性を有する透明な被覆組成物を提供してきたが、そのような従来技術の組成物は一般的にガラスに比べると劣っている。従って、改善された安定性を有すると共に、高分子基板などの基板に塗布されて硬化した時に透明で高い耐摩耗性を有する被覆を提供する改善された組成物について長期にわたる要求が存在してきた。本発明は、そのような組成物、及びそのような組成物を製造して基板に塗布するプロセスに向けられている。
【発明の開示】
【０００３】
本発明は、種々の基板に塗布され硬化した時に優秀な耐摩耗性を有する透明被覆を形成する、改善された安定性を有する組成物を提供する。広く、本発明の被覆組成物は、その組成物の全固形分に基づいて約１０〜約９９．９重量パーセントのエポキシ官能シラン及び四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物の混合物、並びに、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されたその組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約３０重量パーセントの多官能化合物を含む水−有機溶媒混合物を含む。エポキシ官能シランと四官能シランは、約０．１：１〜約５：１のモル比で水−有機溶媒混合物中に存在する。本発明の被覆組成物はさらに、その組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約５０重量パーセントの１つ以上のシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物の混合物と、及び／又は、その組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約５０重量パーセントの固体と等価なある量のコロイドシリカ又は金属酸化物又はそれらの組み合わせを含むことができる。
【０００４】
本発明の目的は、硬化時に透明な被覆を形成する改善された安定性の被覆組成物を提供することにある。本発明の更なる目的は、硬化時に改善された耐摩耗性を有する透明な被覆を提供する安定的な被覆組成物を提供することにある。
【０００５】
本発明の他の目的、長所及び特徴は、添付の請求の範囲との関連で以下の詳細な説明を読むことにより明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、種々の基板に塗布し、硬化した時に実質的に透明な耐摩耗性被覆を形成する改善された安定性の被覆組成物に関し、その耐摩耗性被覆は、後に説明する振動砂試験（Oscillating Sand Test）(ASTM F735-81)の変形に従って試験した時にバイエル数（Bayer number）が少なくとも５である。
【０００７】
被覆した基板の耐摩耗性試験については、テイバー（Taber）試験（ASTM D-4060）、タンブル（Tumble）試験、及び振動砂試験（ASTM F735-81）を含む多数の定量的試験方法のいずれをも使用することができる。さらに、耐摩耗性測定に使用可能な、スチールウール試験及びイレイサー（Eraser）試験を含む多数の定性的試験が存在する。スチールウール試験及びイレイサー試験では、サンプルが被覆された基板を再現可能な条件下（一定の負荷、周波数、その他）でスクラッチする。次に、スクラッチされた試験用サンプルを標準サンプルと比較及び評価する。これらの試験方法の半定量的応用は、被覆された基板上のスクラッチをヘーズゲインとして測定するための分光光度計又は比色計などの機器の使用を伴う。
【０００８】
バイエル試験、テイバー試験、スチールウール試験、イレイサー試験、タンブル試験、その他のいずれにより測定されたにせよ、基板上の硬化した被覆の測定された耐摩耗性は、部分的に硬化温度及び硬化時間の関数である。一般的に、より高い温度とより長い硬化時間がより高い測定耐摩耗性を生じる。時にはプロセス及び／又は機器の制限により最適な硬化温度と硬化時間未満が使用されるものの、通常は硬化温度と硬化時間は基板との適合性について選択される。被覆厚さ及び基板の性質などの他の変量も測定される耐摩耗性に影響を与えることは当業者に理解されるであろう。一般的に、各種の基板及び各被覆組成物について、最適な被覆厚さが存在するであろう。最適な硬化温度、硬化時間、被覆厚さ、その他は、当業者が容易に経験的に決定できる。
【０００９】
眼の産業においては、振動砂試験が現在では最も広く使用されかつ受け入れられている耐摩耗性測定方法である。振動砂試験の最初のASTM適用は平らな高分子シートの試験であったので、その試験は眼のレンズへの使用のために必然的に修正された。現在は眼のレンズに塗布した場合にこの試験についてASTMにより認められた基準（又は他の産業の基準）は存在しないので、実際上は振動砂試験の多数の基礎的な変更が存在する。
【００１０】
振動砂試験の１つの特定の変更においては、被覆されたサンプルレンズと被覆されていない基準レンズとを受容するようにサンドクレードルが変形される。典型的には、基準レンズとして、以下ＡＤＣレンズと呼ぶポリ（ジエチルグリコール−ビスアリルカーボネイト）レンズが使用される。そのレンズは、固定のストローク、周波数及び継続時間でクレ一ドルが前後に振動する時に、砂又は合成的に作られた金属酸化物のいずれかである研磨材のベッドがレンズを横切って前後に流れるようにクレードル内に配置される。
【００１１】
本発明の被覆組成物の耐摩耗性を決定するために使用される試験方法中では、研磨材として、ＰＡ、ベンサレム（Bemsalem）フォードロード１４６３のＣＧＭ社が販売する商業的に入手可能な砂を使用した。この試験では、４つのレンズに適合した９ 5/16インチ（約２３．６ｃｍ）×６ 3/4インチ（約１７．１ｃｍ）のクレードル内に８７７グラムのふるいにかけた砂（体積６００ｍｌ）を入れた。砂は＃５のメッシュのふるい（A.S.T.M.E.-11仕様）にかけられ、＃６のメッシュのふるい上に収集された。典型的には２つのＡＤＣレンズと２つの被覆レンズである４つのレンズの各セットが、毎分３００ストロークの周波数で４インチのストローク（ストロークの方向はクレードルの９ 5/16インチの長さと一致する）に合計３分間かけられた。次に、レンズのクレードルを１８０度回転してし再配置し、さらに３分間の試験を行った。クレードルの再配置は、振動メカニズム中のあらゆる不整合性の影響を減少させるために使用された。使用されたＡＤＣ基準レンズは、フロリダ州セントピータースバーグのエッシラー（Essilor）オブアメリカ社を通じて購入したサイラー（Silor）７０mmプラノＦＳＶレンズであった。
【００１２】
次に、ガードナー（Gardner）XL-835比色計でレンズ上に生じたヘーズを測定した。各レンズについてのヘーズゲインは、レンズ上の初期ヘーズと試験後のヘーズとの差として決定された。次に、被覆したサンプルレンズのヘーズゲインに対するＡＤＣ基準レンズのヘーズゲインの比を、結果として得られる被覆材料の耐摩耗性として報告した。１を超える比は、被覆していないＡＤＣ基準レンズより大きい耐摩耗性を提供する被覆を示す。この比は一般的にバイエル比、数、又は値と呼ばれる。バイエル数が大きいほど、被覆の耐摩耗性は高い。上述の振動砂試験方法を使用して試験した時に、ポリカーボネート又はＡＤＣレンズ上に被覆された本発明の被覆組成物を硬化させることにより作られた被覆は、５を超えるバイエル数を生じることが示された。被覆されたサンプルを試験するために、ＡＤＣレンズ上に被覆されたサンプル被覆は１２０℃で３時間で硬化された。ポリカーボネートレンズ上に被覆されたサンプルは１２９℃で４時間で硬化された。
【００１３】
当業者は以下のことを理解するであろう：（ａ）エポキシ官能シラン、四官能シラン、エポキシ官能基を含まないシラン添加物、及び多官能成分を含むここに記述する被覆システムは、初期（incipient）シラン及び被覆システムが形成される多官能成分を指す。（ｂ）エポキシ官能シラン、四官能シラン、及びエポキシ官能基を含まないシラン添加物が水−溶媒混合物と組み合わせられると、部分的又は完全に加水分解した種が生じる。（ｃ）結果として生じる、完全に又は部分的に加水分解した種は組み合わさって、多官能オリゴマーシロキサン種の混合物を形成する。（ｄ）これらのオリゴマーは、ペンダントヒドロキシ及びペンダントアルコキシを含むことも含まないこともあり、酸化シリコンシロキサン結合及び酸化シリコン多官能成分結合を含む酸化シリコン系からなるであろう。（ｅ）これらは、温度、ｐＨ、含水率、触媒濃度、その他を含む多くの因子に依存する構造的変化を受ける動的オリゴマー懸濁液である。
【００１４】
本発明の被覆組成物は、その組成物の全固形分に基づいて約１０〜約９９．９重量パーセントのエポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物の混合物、並びに、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの組み合わせからなるグループから選択されたその組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約３０重量パーセントの多官能化合物を含む水−有機溶媒混合物を含む。エポキシ多官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物の混合物を提供するために使用されるエポキシ官能シランの量と四官能シランの量は大きく変化し、一般的に被覆組成物、被覆組成物を硬化することにより形成される被覆、並びに被覆組成物が塗布される基板の最終用途において望まれる性質に依存する。しかし、一般的に、水−溶媒混合物中に約０．１：１〜約５：１のモル比でエポキシ官能シランと四官能シランが存在する場合に望ましい結果が得られる。より望ましくは、エポキシ官能シラン及び四官能シランが約０．１：１〜約３：１のモル比で水−溶媒混合物中に存在する。
【００１５】
水−有機溶媒混合物中の水の存在が、その混合物のシラン成分の加水分解生成物を生成するために必要であるが、その実際の量は大きく変化しうる。本質的には、ある物に塗布し硬化した時に、先に説明した方法を使用した場合に少なくとも５のバイエル数を有する実質的に透明な被覆を提供するような、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物の実質的に均質な被覆混合物を提供するために、十分な水が必要である。この水の量は経験的に決定出来ることが当業者には理解されるであろう。
【００１６】
本発明の被覆組成物の水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物と適応性を有するあらゆる溶媒又は溶媒の組み合わせとすることができる。例えば、水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、アルコール、エーテル、グリコール又はグリコールエーテル、ケトン、エステル、グリコールエーテルアセテート、及びそれらの混合物とすることができる。適切なアルコールは式ＲＯＨで示すことができ、ここでＲは約１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基である。本発明の適用において有用なアルコールの例は、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリブタノール、ターシャルブタノール、シクロヘキサノール、ペンタノール、オクタノール、デカノール、及びそれらの混合物である。
【００１７】
適切なグリコール、エーテル、グリコールエーテルは、式Ｒ3−（ＯＲ2）x−ＯＲ1で示され、ここでｘは０、１、２、３又は４であり、Ｒ1は水素又は１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１〜約１０の炭素原子を含むアルキレン基又はその組み合わせである。
【００１８】
上に定義した式を有し、本発明の被覆組成物の水−有機溶媒混合物の溶媒成分として使用可能なグリコール、エーテル、及びグリコールエーテルの例は、ジ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール、及び、それらの混合物である。上記に加えて、テトラヒドロフラン及びジオキサンなどの環状エーテルが水−有機溶媒混合物のために適切なエーテルである。
【００１９】
水−有機溶媒混合物に適切なケトンの例は、アセトン、ジアセトンアルコール、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトン、及びそれらの混合物である。
水−有機溶媒混合物に適切なエステルの例は、エチルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、ｎ−ブチルアセテート、及びそれらの組み合わせである。
【００２０】
水−有機溶媒混合物に適切なグリコールエーテルアセテートの例は、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、エチル３−エトキシプロピオナート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、及びそれらの組み合わせである。
【００２１】
本発明の被覆組成物の形成に有用なエポキシ官能シランは、被覆組成物の四官能シランと多官能成分に適合性を有し、かつ、先に説明した試験方法を使用した場合、硬化時に少なくとも約５のバイエル数を有する実質的に透明な耐摩耗性被覆を作る被覆組成物を提供するあらゆるエポキシ官能シランとすることができる。
【００２２】
一般的に、そのようなエポキシ官能シランは、式Ｒ3Ｓｉ（ＯＲ4）4-xで示される。ここで、ｘは１、２又は３である整数である。Ｈ、または、１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものである。Ｒ4は、Ｈ、１〜約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、又はそれらの組み合わせであり、ｙは０、１、２、又は３の整数である。Ｒ5は、Ｈ、１〜約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、又はそれらの組み合わせである。Ｒ6は、Ｈ、または、１から約１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、またＲ６はエポキシ基を有し得るものである。
【００２３】
そのようなエポキシ官能シランの例は、グリシドオキシ（glycidoxy）−メチルトリメトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリヒドロキシシラン、３−グリシドオキシプロピルジメチルヒドロキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルジメトキシメチルシラン、３−グリシドオキシプロピルジメチルメトキシシラン、３−グリシドオキシプロピルトリブトキシシラン、１，３−ビス（グリシドオキシプロピル）テトラメチルジシロキサン、１，３−ビス（グリシドオキシプロピル）テトラメトキシジシロキサン、１，３−ビス（グリシドオキシプロピル）−１，３−ジメチル−１，３−ジメトキシジシロキサン、２，３−エポキシプロピルトリメトキシシラン、３，４−エポキシブチルトリメトキシシラン、６，７−エポキシヘプチルトリメトキシシラン、９，１０−エポキシデシルトリメトキシシラン、１，３−ビス（２，３−エポキシプロピル）テトラメトキシジシロキサン、１，３−ビス（６，７−エポキシヘプチル）テトラメトキシジシロキサン、２−（３，４−エポキシシタロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、その他である。
【００２４】
本発明の被覆組成物の形成に有用な四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4により示され、Ｒ7は、Ｈ、１〜約５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）カルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基であってＲ8がＨ、１〜約５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテルであるもの、（ＯＲ7）カルボキシル酸塩、又は他の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示される四官能シランの例は、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、テトラプロピルオルトシリケート、テトライソプロピルオルトシリケート、テトラブチルオルトシリケート、テトライソブチルオルトシリケート、テトラキス（メトキシエトキシ）シラン、テトラキス（メトキシプロポキシ）シラン、テトラキス（エトキシエトキシ）シラン、テトラキス（メトキシエトキシエトキシ）シラン、トリメトキシエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリエトキシメトキシシラン、ポリ（ジメトキシシロキサン）、ポリ（ジエトキシシロキサン）、ポリ（ジメトキシジエトキシシロキサン）、テトラキス（トリメトキシシロキシ）シラン、テトラキス（トリエトキシシロキシ）シラン、その他である。四官能シランのための上述のＲ7及びＲ8置換基に加えて、Ｒ7及びＲ8を酸素と共に得る（ＯＲ7）及び（ＯＲ6）をカルボキシレート基とすることができる。カルボキシレート基を伴う四官能シランの例は、シリコンテトラセテート（silicontetracetate）、シリコンテトラプロピオナート、及びシリコンテトラブチラートである。
【００２５】
本発明の被覆組成物の形成において使用可能な多官能化合物は、あらゆる多官能カルボン酸、多官能無水物、及びそれらの組み合わせであって、被覆組成物のエポキシ官能シラン及び四官能シランと適合性を有し、かつ、エポキシ官能シラン及び四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物とに相互作用して、先に説明した試験方法を使用した場合、硬化した時に少なくとも５のバイエル数を有する実質的に透明な耐摩耗性被覆を作る被覆組成物を提供することができるものである。
【００２６】
本発明の組成物中の多官能化合物として使用可能な多官能カルボン酸は、オキシコハク酸、アコニット酸（シス、トランス）、イタコン酸、エチレンコハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジビン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキシルエチレンコハク酸、１，３，５ベンゼントリカルボン酸、１，２，４，５ベンゼンテトラカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、１，１シクロヘキサンジ酢酸、１，３−シクロヘキサンジ酢酸、１，３，５−シクロヘキサントリカルボン酸、及び、フマル酸及びマレイン酸などの不飽和二塩基酸、並びにそれらの組み合わせを含む。
【００２７】
本発明の被覆組成物中の多官能化合物として使用可能な多官能無水物は、無水コハク酸、無水イタコン酸、無水グルタル酸、無水トリメリト酸、無水ピロメリト酸、無水フタル酸、及び無水マレイン酸、並びにそれらの組み合わせなどの上述の二塩基酸の環状無水物を含む。
【００２８】
エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物の間の相互作用の性質、並びにそのような相互作用が硬化した被覆の耐摩耗性に与える影響は完全に理解されているわけではない。しかし、多官能化合物がシランに対して単なる加水分解触媒以上の働きを有すると考えられる。この点、多官能化合物がシランへのエポキシ多官能性に対して特定の働きを有することを提案することができる。エポキシ基のカルボン酸との反応は周知であり、酸性条件下でも塩基性条件下でも生じる。また、多官能化合物のカルボキシル基はマトリクス中のケイ素原子に対してある働きを有する可能性が高く、そのような相互作用は残余のアルコキシド基及び水酸基との正常な交換反応により、又はその代わりに、ケイ素原子のある超原子価状態による場合がある。多官能化合物に伴う実際の相互作用は、現実には、上述の可能性の全ての組み合わせでありえ、その結果は高度な橋かけマトリクス（crosslinked matrix）であろう。そうして、そのマトリクスは、多官能化合物に伴う延びた結合を通じて促進される。
【００２９】
これらの可能な相互作用、例えば酢酸などの非多官能化合物により作られた被覆は、多官能化合物を通じて得られる同様の高い安定性及び耐摩耗性を示さない。この場合、非多官能性の酸は、被覆組成物中でシランについての加水分解触媒として同様の有用性を有するであろうが、多官能化合物で可能となると予測される延びた結合を提供することはできないであろう。
【００３０】
また、本発明の被覆組成物は、性能と溶液の安定性の両面において、エージングに関して非常に安定的である。被覆組成物のエージングは、粘性の段階的な増加により特徴付けることができ、それはいずれは処理の制限により被覆組成物を使用不能とする。エージングの研究により、本発明の被覆組成物は、５℃又はそれ以下で保存されると、３〜４ヶ月の使用可能な保管寿命を有することが示されている。この期間中に、硬化した被覆の耐摩耗性は時間が経つにつれて大きく劣化することはない。さらに、そのような研究により、被覆組成物の安定性は、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物の相対的濃度に依存することが示されている。一般的に、エポキシ官能シランと多官能化合物の高い濃度が被覆混合物の安定性の増加に寄与している。よって、硬化した被覆に高い耐摩耗性を提供することに加え、多官能化合物は被覆組成物の全体的な安定性に寄与している。
エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物の特徴的な組み合わせが作る被覆組成物はそのような被覆組成物を硬化させることにより得られる高い耐摩耗性の被覆の主たる基礎となるが、被覆組成物はさらに、（ａ）被覆組成物の安定性を高め、（ｂ）被覆組成物により得られる硬化した被覆の耐摩耗性を増加させ、（ｃ）被覆組成物の処理を促進させ、及び、（ｄ）被覆組成物から得られる硬化した被覆の他の望ましい性質を提供する、他の物質を含むことができる。
【００３１】
本発明の被覆組成物は、さらに、被覆組成物の全固形分の重量に基づいて約０．１〜約５０重量パーセントの１つ以上のシラン添加物（即ち、三官能シラン、二官能シラン、一官能シラン、及びそれらの混合物）の加水分解生成物と部分縮合物の混合物を含むことができる。本発明の被覆被覆化合物に取り入れることが可能なシラン添加物は、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xを有し、ここでｘは１、２又は３の数であり、Ｒ9は、Ｈ、１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基、多官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキエーテル（alky ether）基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１〜約１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、及びそれらの組み合わせである。上に定義した式により示されるシラン添加物の例は、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルメチルトリメトキシシラン、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、２−（３−シクロヘキセニル）エチルトリメトキシシラン、３−シアノプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、３−イソシアノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、４−(２−アミノエチルアミノメチル)フェネチルトリメトシキシラン、クロロメチルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、クロロヘキシルメチルトリエトキシシラン、３−メタクリルオキシ−プロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、［２−（３−シクロヘキセニル）エチルトリエトキシシラン、３−シアノプロピルトリエトキシシラン、３−メトキシプロピルトリメトキシシラン、３−エトキシプロピルトリメトキシシラン、３−プロポキシプロピルトリメトキシシラン、３−メトキシエチルトリメトキシシラン、３−エトキシエチルトリメトキシシラン、３−プロポキシエチルトリメトキシシラン、２−［メトキシ−（ポリエチレンオキシ）プロピル］ヘプタメチルトリシロキサン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］トリメトキシシラン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）エチル］トリエトキシシラン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）エチル］トリメトキシシラン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）プロピル］トリメトキシシラン、［メトキシ（ポリエチレンオキシ）エチル］トリエトキシシランである。
【００３２】
シラン添加物の選択、及び被覆組成物に取り入れるそのようなシラン添加物の量は、促進し、若しくは被覆組成物又は硬化した被覆組成物に加えたい特定の性質に依存する。例えば、二官能シランジメチル−ジメトキシシランをシラン添加物として使用し、その組成物の全固形分に基づいて約１０％又はそれ未満の量を被覆組成物に入れた場合、結果として生じる硬化した被覆の耐摩耗性に大きな影響を与えることなく、被覆組成物のエージング中の粘性の増加を大きく減少させることができる。
【００３３】
ある特定の応用では、コロイドシリカを被覆組成物に加えることが有益である。コロイドシリカは、Nalcoag（登録商標、イリノイ州ネイパービル、ナルコケミカル社）、Nyacol（登録商標、マサチュセッツ州、アッシュランド、Nyacolプロダクト社）、Snowtex（登録商標、日本、東京、ニッサンケミカル工業）、Ludox（登録商標、デラウェア、ウィルミントン、デュポン社）、及びHighlink OG（登録商標、ノースカロライナ州、シャーロット・ヘキストセラネーズ（Heochst Celanese）を含む異なる多数の商標名称のもとに商業的に入手可能である。
【００３４】
コロイドシリカは粒子状シリカの水又は有機溶媒分散体であり、種々の製品は主として粒子サイズ、シリカ濃度、ｐＨ、安定化イオンの有無、溶媒の構造（makeup）、その他において異なる。異なるコロイドシリカの選択により、実質的に異なる製品性質が得られることが当業者には理解されるであろう。
【００３５】
被覆組成物に添加されると、コロイドシリカは反応性物質と考えられる。シリカの表面はシリコンが結合したヒドロキシルにより覆われ、それらのいくつかはデプロトネート（deprotonate）され、それらは被覆組成物中の物質と相互作用可能になる。これらの相互作用の範囲は、溶媒構造、ｐＨ、濃度、及びイオン強度を含む種々の要因により規定される。製造プロセスはさらにこれらの相互作用に影響を与える。従って、コロイドシリカを被覆の形成に異なる方法で加え、異なる結果を得ることができることが当業者に理解される。
【００３６】
本発明の被覆組成物においては、種々の異なる方法によりコロイドシリカを被覆組成物に加えることができる。ある例では、反応シーケンスの最終工程でコロイドシリカを加えることが望ましい。別の例では、反応シーケンスの最初の工程でコロイドシリカを加える。さらに別の例では、シーケンスの中間工程でコロイドシリカを加えることができる。
本発明の被覆組成物へのコロイドシリカの添加は、硬化した被覆組成物の耐摩耗性をさらに高めることができ、被覆組成物の全体の安定性にさらに寄与することができることがわかった。最も重要な結果は、水性塩基性コロイドシリカ、即ち、ｐＨが７より大きいコロイドシリカの水性混合物の使用により達成された。
【００３７】
その場合、高いｐＨはナトリウム陽イオンなどの安定化対イオンの高い濃度により達成される。塩基性コロイドシリカを含む本発明の被覆組成物から形成された硬化した被覆は、本発明の触媒作用を与えた被覆組成物（即ち、加水分解生成物と、エポキシ官能シラン、四官能シラン、多官能化合物と、水酸化ナトリウムなどの触媒の組成物）のそれに匹敵する耐摩耗性を示したが、コロイドシリカを含む被覆組成物は、コロイドシリカを含まない触媒作用を与えた組成物に対して高い安定性を有する。
【００３８】
同様に、本発明の被覆組成物に金属酸化物を添加することもできる。そのような添加は、あらゆるコロイドシリカの添加の代わりに、又はそれに加えて行うことができる。金属酸化物は、耐摩耗性、屈折率、帯電防止、反射防止、耐候性、その他の硬化した被覆の特定の性質を提供し又は高めるために本発明の被覆に添加することができる。コロイドシリカに当てはまるのと同種の考察が金属酸化物の添加により一般的に当てはまるであろうことが当業者に理解されるであろう。
【００３９】
本発明の被覆組成物において使用可能な金属酸化物の例は、シリカ、酸化ジルコニウム、チタニア、セリア、酸化スズ、及びそれらの混合物である。
【００４０】
本発明の被覆組成物に入れられるコロイドシリカの量は、大きく変化し、一般的には被覆組成物により作られた硬化した被覆の望ましい性質、並びに被覆組成物の望ましい安定性に依存するであろう。同様に、本発明の被覆組成物に入れられる金属酸化物の量も、大きく変化し、一般的に被覆組成物により作られた硬化した被覆の望ましい性質、並びに被覆組成物の望ましい安定性に依存するであろう。
【００４１】
コロイドシリカ及び／又は金属酸化物を添加した時、組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約５０重量パーセントのコロイドシリカ及び／又は金属酸化物の固体を本発明の被覆組成物に添加することが望ましい。コロイドシリカ及び／又は金属酸化物は一般的に直径２〜１５０ミリミクロンの範囲内の粒子サイズ、より望ましくは約２〜５０ミリミクロンの範囲内の粒子サイズを有するであろう。
【００４２】
触媒は本発明の不可欠な成分では無いが、触媒の添加は、耐摩耗性、並びに安定性、着色容量、装飾（cosmetics）、耐腐食性、耐水性、その他を含む被覆の他の性質に影響しうる。使用される触媒の量は広く変化するが、それが存在するときは、一般的に組成物の全固形分に基づいて約０．１〜約１０重量パーセントを提供するのに十分な量であろう。
【００４３】
本発明の被覆組成物に入れることができる触媒の例は、（i）金属アセチルアセトネート（acetylacetonate）、（ii）ジアミド、（iii）イミダゾール、（iv）アミン及びアンモニウム塩、（v）有機スルホン酸及びそれらのアミン塩、（vi）カルボン酸のアルカリ金属塩、（vii）アルカリ金属水酸化物、及び、（viii）フッ化物塩である。よって、そのような触媒の例は、群（i）としてアルミニウム、亜鉛、鉄及びコバルトアセチルアセトナートなどの化合物；群（ii）としてジシアンジアミド；群（iii）として２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、及び、１−シアノエチル−２−プロピルイミダゾールなどの化合物；群（iv）としてベンジルジメチルアミン及び１，２−ジアミノシクロヘキサンなどの化合物；群（v）としてトリフロロメタンスルホン酸などの化合物；群（vi）として酢酸ナトリウムなどの化合物；群（vii）として水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの化合物；群（viii）としてテトラｎ−ブチルアンモニウムフッ化物、その他である。
【００４４】
効果的な量の平滑（leveling）剤又は流量制御剤を組成物に入れて、基板表面上で組成物をより均一に広げ又は水平にし、基板と実質的に均一な接触を提供することができる。平滑剤又は流量制御剤の量は広く変化することができるが、一般的には平滑剤又は流量制御剤の約１０〜約５，０００ppmを組成物に提供するのに十分な量である。被覆組成物及び基板と適合性を有し、基板上の被覆組成物を水平にすることができ、被覆成物と基板の間の湿潤を促進するあらゆる従来から商業的に入手可能な平滑剤又は流量制御剤を使用することができる。平滑剤及び流量制御剤の使用は従来技術において良く知られており、“被覆添加剤ハンドブック”のページ１１９〜１４５（レオナルドＪカルボ編、マルセルデッカー発行）に記載されている。
【００４５】
本発明の被覆組成物に入れることができるそのような平滑剤又は流量制御剤の例は、ロームアンドハース（Rohm and Haas）のTRITON X-100、X-405、N-57などの有機ポリエステル、Dow CorningのPaint Additive 3、Paint Additive 29、Paint Additive 57、又はOsi SpecialitiesのSILWET L-77及びSILWET L-7600などのシリコン、並びに３Ｍ社のFLUORAD FC-171、FLUORAD FC-430及びFLUORAD FC-431などのフッ素表面活性剤を含む。
【００４６】
加えて、被覆組成物又は被覆組成物を硬化させることにより作られる被覆の有用性を高めるために、本発明の被覆組成物に他の添加物を添加することもできる。例えば、必要であれば、紫外線吸収剤、酸化防止剤、その他を本発明の被覆組成物に入れることができる。本発明の被覆組成物は、硬化した時に、高い耐摩耗性を有する実質的に透明な被覆を作る安定的な被覆組成物を提供する種々のプロセスにより作ることができる。例えば、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物を水−有機溶媒溶液中に加え、改善された安定性を有する被覆組成物を作るのに有効なある時間にわたり攪拌することができる。硬化した時、そのような被覆組成物は、先に説明した試験方法を使用した時に約６〜約８の範囲内のバイエル数を有する。
【００４７】
しかし、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物を含む水−有機溶媒混合物に触媒を入れることにより、そのような被覆組成物から作られる硬化した被覆のバイエル数は増加し、先に説明した試験方法を使用した場合に約８〜約１５の範囲内となる。
エポキシ官能シランの水性水解物を多官能化合物の溶液に混ぜ、四官能シランと組み合わせると、硬化した時に、既に説明した試験方法を使用した場合に約７のバイエル数を有する被覆組成物が生成される。
【００４８】
多官能化合物又は他の酸及び水−有機混合物の存在中で四官能シラン水解物を生成し、エポキシ官能成分をこの混合物に加える時、硬化した時に、既に説明した試験方法を使用した場合に約７のバイエル値を提供する被覆組成物が得られる。
四官能シランと多官能化合物の混合物を加水分解し、有効な量の水酸化ナトリウムで処理し、次にエポキシ官能シランの水性水解物と混ぜると、その結果得られる硬化した被覆組成物は、先に説明した試験方法を使用した時に約１４のバイエル数を有する。
【００４９】
上記より、本発明の被覆組成物を作るために種々の方法を使用することができ、そのような組成物は硬化した時に改善された耐摩耗性を有することが当業者には明らかである。さらに、その被覆組成物は、その有用性を高める望ましい安定性を有する。しかし、そのような組成物の製造方法を変更することにより、例えば安定性及び耐摩耗性、即ちバイエル数、などの製品の性質が影響を受ける。
【００５０】
本発明の組成物は、連続的な表面フィルムを形成する従来の方法、例えば、流し塗り、スプレー塗装、カーテン被覆、浸し塗り、スピン被覆、ロール被覆、その他により固体基板に塗布することができる。組成物と適合性を有する、プラスチック材料、木、紙、金属、印刷面、皮、ガラス、セラミクス、ガラスセラミクス、鉱物ベースの材料、及び織物などのあらゆる基板に組成物で被覆することができる。その組成物は、アクリルポリマー、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、アクリロニトリル−スチレンのコポリマー、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエンコポリマー、塩化ポリビニル、ブチラート、ポリエチレン、その他などのシート又はフィルム状の合成有機ポリマー基板のための被覆として特に有用である。これらの組成物で被覆した透明ポリマー材料は、窓、天窓及びウィンドシールドなどの平坦又は湾曲したクロージャーに、特に運送設備に有用である。アクリル又はポリカーボネートの眼のレンズなどのプラスチックレンズも本発明の組成物により被覆することができる。
【００５１】
適切な形成、塗布条件及び基板の前処理（プライマーの使用を含む）の選択により、本発明の被覆組成物を実質的に全ての固体表面に接着することができる。
【００５２】
先に説明した試験方法を使用して少なくとも５のバイエル数を有する耐摩耗性被覆は、５０℃〜２００℃の範囲内の温度で、約５分〜約１８時間の加熱硬化により得ることができる。被覆厚さは特定の適用手法により変化させることができるが、約０．３５〜２０ミクロン、より望ましくは約１〜１０ミクロンの厚さを有する被覆が一般的に使用される。
【実施例】
【００５３】
本発明をさらに説明するために、以下の例を挙げる。しかし、それらの例は説明目的のみのものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【００５４】
以下の例に従って作られた被覆組成物を硬化させることにより作られた被覆の耐摩耗性は、先に示したように振動砂試験方法（ASTM F735-81）を使用して決定された。
【００５５】
例
手順
Ａ．エッチングしたポリ（ジエチレングリコール−ビス−アリルカーボネート）レンズ（ＡＤＣレンズと呼ぶ）を被覆及び試験に使用した。ＡＤＣレンズを、プロピレングリコールメチルエーテル及び水を含む１０％の水酸化カリウム水溶液に約１０分間の間接触させてエッチングした。プロピレングリコールメチルエーテル及び水は、体積比１：１で水酸化カリウム水溶液中に存在した。被覆組成物によるレンズの被覆は、毎分６インチ（約１５．２ｃｍ）の引き出し速度（withdrawal rate）で浸漬被覆によりレンズをエッチングして達成した。次に、被覆されたレンズを１２０℃で３時間硬化させた。先に説明した振動砂試験の変形を使用してレンズを試験し、各被覆についてバイエル数を決定した。
【００５６】
Ｂ．下塗りしたポリカーボネートレンズ（ＰＣレンズと呼ぶ）を被覆及び試験に使用した。ＰＣレンズは、ＳＤＣプライマーXF-1107（カリフォルニア、アナハイムＳＤＣ被覆社から商業的に入手可能）により毎分２インチ（約５．１ｃｍ）の引き出し速度で下塗りし、次に３０分空気乾燥して約０．５ミクロンの下塗りを施した。被覆組成物によるレンズの被覆は、毎分１８インチ（約４５．７ｃｍ）の引き出し速度で下塗りしたレンズを浸漬被覆することにより達成した。次に被覆されたレンズを１３０℃で４時間硬化させた。先に説明した振動砂試験方法の変形を使用してレンズを試験し、各被覆についてバイエル数を決定した。
【００５７】
例１Ａ
４６４グラムの３−グリシドオキシ（glycidoxy）プロピルトリメトキシシランを７６７グラムの脱イオン水に攪拌しながらゆっくりと加えた。水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。次に、７６７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中に溶解した６９．６グラムのイタコン酸を水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に流し加えた。次にその混合物を３０分攪拌し、次に１０２１グラムのテトラエチルオルソシリケートをゆっくりと加えて結果としての添加剤を作り、それを一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【００５８】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約６．７のバイエル数を有すると決定した。
【００５９】
例１Ｂ
例１Ａからの３８０グラムの被覆組成物を０．９グラムのベンジルジメチルアミンで処理し、約２時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００６０】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．３ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．３のバイエル数を有すると決定した。
【００６１】
例１Ｃ
例１Ａからの３８０グラムの被覆組成物を、１．２グラムの水酸化ナトリウムの１９％水溶液で処理し、被覆組成物を作った。
【００６２】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．４ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．５のバイエル数を有すると決定した。
【００６３】
例１Ｂ〜１Ｃは、例１Ａの被覆組成物での、触媒の任意的使用を示し、触媒を被覆組成物に入れた場合、耐摩耗性が改善された。
【００６４】
例２Ａ
Ａ）４９６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを８２０グラムの脱イオン水に加えた。水−３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。
【００６５】
Ｂ）上記のステップＡからの３１９グラムの水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に、２００グラムのプロピレングリコールメチルエーテルと１８．２グラムのグルタル酸を加え、約１５分間攪拌して添加剤を作った。２６４．５グラムのテトラエチルオルソシリケートをこの添加剤に加え、約１７時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００６６】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約７．９のバイエル数を有すると決定した。
【００６７】
例２Ｂ
例２Ａからの４００グラムの被覆組成物を０．９グラムのベンジルジメチルアミンで処理し、約６時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００６８】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１２．２のバイエル数を有すると決定した。
【００６９】
例３Ａ
２００グラムのプロピレングリコールメチルエーテルと１３．７グラムの無水コハク酸を、例２Ａ（ステップＡ）の３１９グラムの水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に加え、約１５分間攪拌させて添加剤を作った。その添加剤に、２６４．５グラムのテトラエチルオルソシリケートを加え、約１７時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００７０】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約６．２のバイエル数を有すると決定した。
【００７１】
例３Ｂ
例３Ａからの４００グラムの被覆組成物を０．９グラムのベンジルジメチルアミンで処理し、約６時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００７２】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１４．４のバイエル数を有すると決定した。
【００７３】
例４Ａ（比較例）
１１６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを１９１．８グラムの脱イオン水にゆっくりと加えた。次に水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。次に、１９１．８グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の１６グラムの酢酸を、水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に流し加えた。次に混合物を約１５分間攪拌し、２５５．３グラムのテトラエチルオルソシリケートをゆっくりと加えて結果物の添加剤を作り、それを約１７時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００７４】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約４．４のバイエル数を有すると決定した。
【００７５】
例１Ａ、２Ａ及び３Ａに対して例４Ａを比較すると、被覆組成物を先に説明した振動砂試験の変形を使用して試験した時に少なくとも５のバイエル数を得るために、多官能化合物が重要であることがわかる。
【００７６】
例５
３７８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを６５３グラムの脱イオン水に加え、約１８時間攪拌した。プロピレングリコールメチルエーテル中のイタコン酸の１２重量パーセント溶液３０．８グラムを、９８．５グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に攪拌しながら加えた。次に１００．８グラムのテトラ−ｎ−プロピルオルソシリケートを加えた。
【００７７】
その混合物を１２時間攪拌し、１９グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを加えて被覆組成物を作った。被覆組成物を５℃で７日間エージングした。
【００７８】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．６のバイエル数を有すると決定した。
【００７９】
例５は、テトラエチルオルソシリケート以外の四官能シランの使用を示し、四官能シランについての本発明の一般性を示した。
【００８０】
例６Ａ（比較例）
１１６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを１９１．８グラムの脱イオン水に加えた。水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。１９１．８グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の１７．４グラムのイタコン酸を流し加え、約１５分間攪拌して添加物を作った。２１６．６グラムのNalco N-1042コロイドシリカを加え、約１７時間攪拌して被覆組成物を作った。
【００８１】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約３．０のバイエル数を有すると決定した。
【００８２】
例６Ｂ（比較例）
０．９グラムのベンジルジメチルアミンを３８０グラムの例６Ａの被覆組成物に加え、約２時間攪拌させて被覆組成物を作った。
【００８３】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約２．４のバイエル数を有すると決定した。
【００８４】
例６Ａ及び６Ｂは、先に説明した振動砂試験の変形を使用して被覆組成物を試験した場合、硬化した被覆で少なくとも５のバイエル数を得ることに関して、本発明の被覆組成物中における四官能シランの存在の重要性を示している。
【００８５】
例７
１１８．５グラムのテトラエチルオルソシリケートを、攪拌中の９．１グラムのイタコン酸、１００．９グラムの水及び１００．９グラムのプロピレングリコールメチルエーテルに滴下して加え、水−有機溶媒混合物を作った。その水−有機溶媒混合物を４時間攪拌した。６７．２グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを滴下して加え、約１４時間攪拌して添加剤を作った。０．２７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の０．０３グラムのシリコン平滑剤（ミシガン州ミッドランドのDow CorningからのPA-57）を加え、被覆組成物を作った。
【００８６】
手順Ｂに従って、下塗りされたＰＣレンズに被覆組成物を塗布し、硬化した被覆を得た。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、下塗りしたＰＣレンズが約６．４のバイエル数を有すると決定した。
【００８７】
例８
８６．１グラムのテトラエチルオルソシリケートを、攪拌中の１０．６グラムのイタコン酸、１１２．５グラムの水及び１１２．５グラムのプロピレングリコールメチルエーテルに滴下して加え、水−有機溶媒混合物を作った。その水−有機溶媒混合物を４時間攪拌した。７８．３グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを滴下して加え、約１４時間攪拌して添加剤を作った。０．２７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の０．０３グラムのシリコン平滑剤（PA-57）を加え、被覆組成物を作った。
【００８８】
手順Ｂに従って、下塗りされたＰＣレンズに被覆組成物を塗布し、厚さ約５．３ミクロンの硬化した被覆を得た。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、下塗りしたＰＣレンズが約５．３のバイエル数を有すると決定した。
【００８９】
例９
７４．８グラムのテトラエチルオルソシリケートを、攪拌中の９．１グラムのイタコン酸、１１４．６グラムの水及び１１４．６グラムのプロピレングリコールメチルエーテルに滴下して加え、水−有機溶媒混合物を作った。その水−有機溶媒混合物を４時間攪拌した。８４．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを滴下して加え、約１４時間攪拌して添加剤を作った。０．２７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の０．０３グラムのシリコン平滑剤（PA-57）を加え、被覆組成物を作った。
【００９０】
手順Ｂに従って、下塗りされたＰＣレンズに被覆組成物を塗布し、硬化した被覆を得た。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、下塗りしたＰＣレンズが約５．４のバイエル数を有すると決定した。
【００９１】
以下の例１０Ａ〜１２Ｅは、改善された耐摩耗性を有する本発明の組成物の形成中に使用できるプロセスの変形を示す。
【００９２】
例１０Ａ
１１６．０グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、２５５．３グラムのテトラエチルオルソシリケート、１７．４グラムのイタコン酸、及び１９１．８グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを、攪拌しつつ１つの混合物に結合した。１９１．８グラムの水を加えて結果物としての混合物を作った。次にその混合物を１７時間攪拌し、被覆組成物を作った。
【００９３】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約７．５のバイエル数を有すると決定した。
【００９４】
例１０Ｂ
例１０Ａからの３８０グラムの被覆組成物に０．９グラムのベンジルジメチルアミンを加え、約６時間攪拌した。
【００９５】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．７のバイエル数を有すると決定した。
【００９６】
例１１
４５．４グラムのイタコン酸、７２３．１グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを攪拌しつつ結合し、結果物としての混合物を作った。次に３７５．４グラムの脱イオン水を加えて水−有機溶媒添加物を作った。７２６．１グラムのテトラエチルオルソシリケートを添加物に加え、２４時間攪拌した。次に３２９．６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを加えて被覆組成物を作った。
【００９７】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．５ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約７．４のバイエル数を有すると決定した。
【００９８】
例１２Ａ
Ａ） １８８．９グラムのテトラエチルオルソシリケートを、２１２グラムの脱イオン水、８６．７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル及び１１．８グラムのイタコン酸の混合物に加え、結果物としての混合物を１８時間攪拌して５℃で貯蔵した。
【００９９】
Ｂ）４７６．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを２７３．７グラムの脱イオン水に加え、結果物としての混合物を１８時間攪拌して５℃で貯蔵した。
【０１００】
Ｃ）上記ステップＢで作った混合物６７．４グラムを、上記ステップＡで作った混合物２５０グラムに加えて被覆組成物を作った。その被覆組成物を２４時間攪拌した。
【０１０１】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．３ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約９．３のバイエル数を有すると決定した。
【０１０２】
例１２Ｂ
１０．３４ｍｌの０．１０５モル水酸化ナトリウム水溶液を、上記の例１２Ａからの混合物Ａ２５０グラムに加え、最終的なｐＨを３．４とした。その混合物を１８時間攪拌した。次に６７．４グラムの混合物Ｂ（例１２Ａ）をこの混合物に加えて添加剤を作った。その添加剤を２４時間攪拌した。次にその添加剤の１６３．９グラムのアリコートを３７．３グラムのプロピレングリコールメチルエーテルで希釈して被覆組成物を作った。
【０１０３】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．４ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１３．９のバイエル数を有すると決定した。
【０１０４】
例１２Ｃ
１３１２．１グラムのテトラエチルオルソシリケートを、８２．１グラムのイタコン酸、６３９．１グラムの水及び１００５グラムのプロピレングリコールメチルエーテルの混合物に加え、水−有機溶媒混合物を作った。この混合物を１８時間攪拌した。例１２Ａの混合物Ｂ１１５．４グラムを３６４．６グラムのその水−有機溶媒混合物に加えた。その混合物を１８時間攪拌して被覆組成物を作った。
【０１０５】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．７のバイエル数を有すると決定した。
【０１０６】
例１２Ｄ
ベンジルジメチルアミンを、例１２Ｃに記載した被覆組成物に滴下して加え、ｐＨ値４．２の被覆組成物を得た。
【０１０７】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．８ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．１のバイエル数を有すると決定した。
【０１０８】
例１２Ｅ
１モルの水酸化ナトリウム水溶液を、例１２Ｃに記載した被覆組成物に滴下して加え、ｐＨ値３．６の被覆組成物を得た。
【０１０９】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．７ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．３のバイエル数を有すると決定した。
【０１１０】
例１２Ｄ〜１２Ｅは、例１２Ｃの完全に形成された被覆に伴う触媒の使用を示す。
【０１１１】
例１３
例１に記載された手順に続いて、６１．４グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、９６．４グラムの水、８８．７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、９．２グラムのイタコン酸、及び１２８．３グラムのテトラエチルオルソシリケートを混ぜて１つの添加剤とした。この添加剤に、１３グラムのNalco1115コロイドシリカを注ぎ加え、一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１１２】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約１．９ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約９．８のバイエル数を有すると決定した。
【０１１３】
例１４
例１に記載された手順に続いて、６１．９グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、８７．２グラムの水、８７．１グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、９．３グラムのイタコン酸、及び１１６．１グラムのテトラエチルオルソシリケートを混ぜて１つの添加剤とした。この添加剤に、３８．７グラムのNalco 1115コロイドシリカを注ぎ加え、一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１１４】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．０ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１２．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１１５】
例１５
例１に記載された手順に続いて、６１．２グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、７５．８グラムの水、８３．７グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、９．２グラムのイタコン酸、及び１０１グラムのテトラエチルオルソシリケートを混ぜて１つの添加剤とした。この添加剤に、６４．７グラムのNalco 1115コロイドシリカを注ぎ加え、一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１１６】
手順Ａに従って、エッチングされたＡＤＣレンズに被覆組成物を塗布し、約２．１ミクロンの厚さの硬化した被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１１のバイエル数を有すると決定した。
【０１１７】
例１６
１７．４グラムのイタコン酸、１０６グラムの水、及び２２５．９グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを合わせて混合物を作った。２２３．３グラムのテトラエチルオルソシリケートを、攪拌しながらその混合物に滴下して加え、第１の添加剤を作った。次に第１の添加剤を約２時間攪拌した。６１．４グラムのNalco 1115コロイドシリカを注ぐことにより迅速に加え、第２の添加剤を作った。次に第２の添加剤を約１５分攪拌し、１１６グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを滴下して加え、結果としての第３の添加剤を作り、それを約１４時間攪拌した。０．５グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中の０．０６グラムのシリコン平滑剤（PA−57）を加えて被覆組成物を作った。
【０１１８】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１１．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１１９】
例１７
１５３．１グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌している１８１．１グラムのNalco 1115コロイドシリカ、１００．５グラムの水、及び５グアムのイタコン酸にゆっくりと加えた。次に水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を１時間攪拌した。３２４．４グラムのプロピレングリコールメチルエーテルと、追加の１６グラムのイタコン酸を加えた。次に２２０グラムのテトラエチルオルソシリケートをその混合物に加え、続いて別の５０グラムのプロピレングリコールメチルエーテルを加え、次に一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１２０】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．４ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１３．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１２１】
例１８
１５３．１グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌している９０．５グラムのLudox HS-30コロイドシリカ（デラウェア州、ウィルミンストン、デュポン社）、１９０グラムの水、及び５グラムのイタコン酸の混合物にゆっくりと加えた。次に３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約２時間攪拌した。次に３２５．４グラムのプロピレングリコールメチルエーテルと追加の１６グラムのイタコン酸を３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物に加え、さらに１時間攪拌して添加剤を作った。その添加物の３９０グラムのアリコートに、一定速度で攪拌しつつ１１０グラムのテトラエチルオルソシリケートを加えた。結果としての混合物を一晩攪拌して被覆組成物を作った。
【０１２２】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．４ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．４のバイエル数を有すると決定した。
【０１２３】
例１９
１３２．０グラムのテトラエチルオルソシリケートを、１１４．０グラムのイソプロパノールと１１４グラムの脱イオン水の混合物中の１２．６グラムのイタコン酸溶液に加えた。その混合物を３時間攪拌した。５４．３グラムのLudox HS-30コロイドシリカを加え、追加の８０グラムのイソプロパノールを加えた。次に９１．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランをこの混合物に加え、約１８時間攪拌した。７５ppmのシリコン平滑剤（PA-57）を加えて被覆組成物を作った。
【０１２４】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．０ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約７．９のバイエル数を有すると決定した。
【０１２５】
例１３〜１９は、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物から形成される本発明の組成物にコロイドシリカを加え、硬化時に改善された耐摩耗性を有する組成物を作ることを示した。
【０１２６】
また、例１６〜１９は、異なる２種類の塩基性コロイドシリカの使用、及び混合シーケンスにおける可能な変形を示した。
【０１２７】
例２０
１８．９グラムのメチルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌中の５６．３グラムの水に加えた。次に１９．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランをこの溶液にゆっくりと加え、約１時間攪拌した。５６．３グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中に予め溶解された４．５グラムのイタコン酸を混合物に加え、さらに１時間攪拌した。８１．３グラムのテトラエチルオルソシリケートをゆっくり加え、さらに２時間攪拌し、次にその混合物を常温で一晩放置した。次に１．４グラムのベンジルジメチルアミンを結果物としての生成物に加え、被覆組成物を作った。
【０１２８】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．４ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１０．８のバイエル数を有すると決定した。
【０１２９】
例２０は、エポキシ官能シラン、四官能シラン及び多官能化合物から形成される本発明の組成物にシラン添加物を加えることを示す。
【０１３０】
例２１
１８．９グラムのメチルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌中の３３．５グラムのNalco 1042コロイドシリカにゆっくりと加えた。１９．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランをこの溶液にゆっくりと加え、約１時間攪拌した。５６．３グラムのプロピレングリコールメチルエーテル中に予め溶解された４．５グラムのイタコン酸をこの混合物に加えた。この混合物を、さらに１時間攪拌して、４０．７グラムのテトラエチルオルソシリケートをゆっくりと加えて添加剤を作り、それを追加の２時間攪拌し、次に常温で一晩放置した。１．４グラムのベンジルジメチルアミンをその添加剤に加え、被覆組成物を作った。
【０１３１】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．３ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約６．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１３２】
例２２
例２１に概説した手順に続いて、１６．８グラムのNalco 1042コロイドシリカ、１８．９グラムのメチルトリメトキシシラン、１９．８グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、４．５グラムのイタコン酸、５６．３グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、６１．０グラムのテトラエチルオルソシリケート、及び１．４グラムのベンジルジメチルアミンを合わせて被覆組成物を作った。
【０１３３】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．１ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約９．９のバイエル数を有すると決定した。
【０１３４】
例２３
３７．７グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシランを、一定速度で攪拌中の８２．１グラムの水にゆっくりと加えた。
【０１３５】
次に水−３-グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン混合物を約１時間攪拌した。９６．６グラムのプロピレンメチルグリコールエーテル中に予め溶解した５．２グラムのイタコン酸をその混合物に加えた。次にその溶液をさらに２時間攪拌し、０．５４グラムのジメチルジメトキシシランを加えた。次にこの混合物を３０分攪拌し、７７．４グラムのテトラエチルオルソシリケートをその混合物に加えて添加剤を作り、次にさらに２時間攪拌し、常温で一晩放置した。０．６グラムのベンジルジメチルアミンをその添加剤に加え、被覆組成物を作った。
【０１３６】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約３．１ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約１１．５のバイエル数を有すると決定した。
【０１３７】
例２４
例２３に概説した手順に続いて、３７．７グラムの３−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、８２．１グラムの水、５．２グラムのイタコン酸、９６．６グラムのプロピレングリコールメチルエーテル、２．７グラムのジメチルジメトキシシラン、７７．４グラムのテトラメチルオルソシリケート、及び０．６グラムのベンジルジメチルアミンを合わせて被覆組成物を作った。
【０１３８】
手順Ａに従って被覆組成物をエッチングされたＡＤＣレンズに塗布し、約２．６ミクロンの厚さの硬化被覆を作った。次に被覆したレンズを先に説明した振動砂試験方法の変形に供し、この例に示す手順を使用して作った被覆組成物を被覆した、エッチングしたＡＤＣレンズが約８．６のバイエル数を有すると決定した。
【０１３９】
請求の範囲によって規定される本発明の精神及び視野から外れることなく、ここに記載した種々の成分、要素及びアセンブリの構成及び動作において変更が可能であり、個々に記載された方法のステップ又はステップのシーケンスにおける変更が可能である。
【０１４０】
本発明は以下のものを含むものである。
１．改善された安定性を有し、基板に塗布されて硬化した時に基板上に耐摩耗性被覆を提供する組成物において、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物、並びに多官能化合物、を含む水−有機溶媒混合物を含み、 多官能化合物は、多官能カルボン酸、多官能無水物、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、 エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が約０.１：１から約５：１の間で存在する組成物。
２．エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物は、水−有機溶媒混合物中に、被覆組成物の全固形分に基づいて約１０から約９９．９重量パーセントの量で存在し、 多官能化合物は、水−有機溶媒混合物中に、被覆組成物の全固形分に基づいて約０．１から約３０重量パーセントの量で存在する上記１に記載の組成物。
３．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、アルコール、エーテル、グリコール、グリコールエーテル、エステル、ケトン、グリコールエーテルアセテート、及びそれらの混合物からなるグループから選択される上記１又は２に記載の組成物。
４．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、一般式ＲＯＨを有するアルコールであり、Ｒは１から約１０の炭素原子を有するアルキル基である上記１乃至３のいずれかに記載の組成物。
５．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、式Ｒ1−（ＯＲ2）x−ＯＲ1（式中、ｘは０、１、２、３、又は４の整数であり、Ｒ1はＨ又は１から１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１から１０の炭素原子を有するアルキレン基及びその組み合わせである。）を有するグリコール、エーテル、グリコールエーテル、及びそれらの混合物からなるグループから選択されるものである上記１又は２に記載の組成物。
６．エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が、約０．１：１から約３：１で存在する上記１乃至５のいずれかに記載の組成物。
７．エポキシ官能シランは、式Ｒ3xＳｉ(ＯＲ4)4-xで示され、ｘは１、２又は３の整数であり、 Ｒ3は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものであり、 Ｒ4は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びそれらの組み合わせであり、 ｙは、０、１、２又は３の整数であり、 Ｒ5は、Ｈ、または、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びその組み合わせであり、 Ｒ6は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせである上記１乃至６のいずれかに記載の組成物。
８．四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示され、Ｒ7は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）としてのカルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基（ここでＲ8はＨ、１から５の炭素数を有するアルキル基及びそれらのエーテル、（ＯＲ8）としてのカルボキシル酸塩、別の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。）及びそれらの組み合わせである上記１乃至７のいずれかに記載の組成物。
９．水−有機溶媒混合物中に存在する水の量は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物との実質的に均質な混合物を提供するのに十分な量である上記１乃至８のいずれかに記載の組成物。
１０．水−有機溶媒混合物の溶媒成分の少なくとも一部は、エポキシ官能シランと四官能シランの加水分解中に生成される上記１乃至９のいずれかに記載の組成物。
１１．組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む上記１乃至１０のいずれかに記載の組成物。
１２．有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約１０重量パーセントである上記１１に記載の組成物。
１３．水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである上記１乃至１２のいずれかに記載の組成物。
１４．水−有機溶媒混合物は、さらに、水成−有機溶媒混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む上記１乃至１３のいずれかに記載の組成物。
１５．水−有機溶媒混合物は、さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて約０．１から約５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む上記１乃至１４のいずれかに記載の組成物。
１６．基板と、 基板の少なくとも１つの表面上に形成される実質的に透明な耐摩耗性被覆であって、被覆は、基板表面上に塗布された、水−有機溶媒混合物を含む被覆組成物を硬化することにより形成され、水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約１０から約９９．９重量パーセントのエポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物であって、エポキシ官能シランは四官能シランに対して０．１：１から５：１のモル比で存在する、加水分解生成物及び部分縮合物と、エポキシ官能シラン及び四官能シランと適合性を有する水−有機溶媒混合物の有機溶媒成分と、組成物の全固形分に基づいて０．１から３０重量パーセントの多官能化合物であって、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの混合物からなるグループから選択される多官能化合物と、を含む物品。
１７．エポキシ官能シランは、四官能シランに対して、約０．１：１から約３：１のモル比で存在する上記１６に記載の物品。
１８．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、アルコール、エーテル、グリコール、グリコールエーテル、エステル、ケトン、グリコールエーテルアセテート、及びそれらの混合物からなるグループから選択される上記１６又は１７に記載の物品。
１９．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、一般式ＲＯＨを有するアルコールであり、Ｒは１から約１０の炭素原子を有するアルキル基である上記１６乃至１８のいずれかに記載の物品。
２０．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、、式Ｒ1−（ＯＲ2）x−ＯＲ1（式中、ｘは０、１、２、３、又は４の整数であり、Ｒ1はＨ又は１から１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１から１０の炭素原子を有するアルキレン基及びその組み合わせである。）を有するグリコール、エーテル、グリコールエーテル、及びそれらの混合物からなるグループから選択されるものである上記１６又は１７に記載の物品。
２１．エポキシ官能シランは、式Ｒ3xＳｉ(ＯＲ4)4-xで示され、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ3は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものであり、 Ｒ4は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びそれらの組み合わせであり、 ｙは、０、１、２又は３の整数であり、 Ｒ5は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びその組み合わせであり、 Ｒ6は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせである上記１６乃至２０のいずれかに記載の物品。
２２．四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示され、Ｒ7は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）としてのカルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基（ここでＲ8はＨ、１から５の炭素数を有するアルキル基及びそれらのエーテル、（ＯＲ8）としてのカルボキシル酸塩、別の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。）及びそれらの組み合わせである上記１６乃至２１のいずれかに記載の物品。
２３．水−有機溶媒混合物中に存在する水の量は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物との実質的に均質な混合物を提供するのに十分な量である上記１６乃至２２のいずれかに記載の物品。
２４．水−有機溶媒混合物の溶媒成分の少なくとも一部は、エポキシ官能シランと四官能シランの加水分解中に生成される上記１６乃至２３のいずれかに記載の物品。
２５．組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む上記１６乃至２４のいずれかに記載の物品。
２６．有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約１０重量パーセントである上記２５に記載の物品。
２７．水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである上記１６乃至２６のいずれかに記載の物品。
２８．水−有機溶媒混合物は、さらに、水成−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む上記１６乃至２７のいずれかに記載の物品。
２９．水一有機溶媒混合物は、さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて約０．１から約５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む上記１６乃至２８のいずれかに記載の物品。
３０．基板は、プラスチック、木、セラミクス、ガラスセラミクス、ガラス、鉱物ベースの材料、皮、紙、織物、及び金属材料から作られる上記１６乃至２９のいずれかに記載の物品。
３１．基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法において、基板の少なくとも１つの表面に、水−有機溶媒混合物を含む有効な量の被覆組成物を塗布して基板上に実質的に均一な被覆を設ける工程であって、水−有機溶媒混合物は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物、並びに多官能化合物を含み、、多官能化合物は、多官能カルボン酸、多官能無水物及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、エポキシ官能シランは四官能シランに対して約０．１：１から約５：１のモル比で存在する工程と、及び被覆組成物を硬化させて、実質的に透明な耐摩耗性被覆を基板に設ける工程と、を有する方法。
３２．エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物は、被覆組成物の全固形分に基づいて約１０から約９９．９重量パーセントの量で水−有機溶媒混合物中に存在し、多官能化合物は被覆組成物の全固形分に基づいて約０．１から約３０重量パーセントで水−有機溶媒混合物中に存在する上記３１に記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３３．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、一般式ＲＯＨを有するアルコールであり、Ｒは１から約１０の炭素原子を有するアルキル基である上記３１又は３２に記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３４．水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、式Ｒ1−（ＯＲ2）x−ＯＲ1（式中、ｘは０、１、２、３、又は４の整数であり、Ｒ1はＨ又は１から１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１から１０の炭素原子を有するアルキレン基及びその組み合わせである。）を有するグリコール、エーテル、グリコールエーテル、及びそれらの混合物からなるグループから選択されるものである上記３１又は３２に記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３５．エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が、約０．１：１から約３：１で水−有機溶媒混合物中に存在する上記３１乃至３４のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３６．水−有機溶媒混合物中のエポキシ官能シランは、式Ｒ3xＳｉ(ＯＲ4)4-xで示され、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ3は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものであり、 Ｒ4は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びそれらの組み合わせであり、 ｙは、０、１、２又は３の整数であり、 Ｒ5は、Ｈ、１から約５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びその組み合わせであり、 Ｒ6は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせである上記３１乃至３５のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３７．水−有機溶媒混合物中の四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示され、Ｒ7は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）としてのカルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基（ここでＲ8はＨ、１から５の炭素数を有するアルキル基及びそれらのエーテル、（ＯＲ8）としてのカルボキシル酸塩、別の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。）及びそれらの組み合わせである上記３１乃至３６のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３８．水−有機溶媒混合物中に存在する水の量は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物との実質的に均質な混合物を提供するのに十分な量である上記３１乃至３７のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
３９．水−有機溶媒混合物の溶媒成分の少なくとも一部は、エポキシ官能シランと四官能シランの加水分解中に生成される上記３１乃至３８のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４０．水−有機溶媒混合物は、組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む上記３１乃至３９のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４１．有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約１０重量パーセントである上記４０に記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４２．水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである上記３１乃至４１のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４３．水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む上記３１乃至４２のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４４．水−有機溶媒混合物は、さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて約０．１から約５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む上記３１乃至４３のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４５．基板は、プラスチック、木、セラミクス、ガラスセラミクス、ガラス、鉱物ベースの材料、皮、紙、織物、及び金属材料から作られる上記３１乃至４４のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４６．実質的に透明な耐摩耗性被覆の基板への接着を促進するために基板を処理する工程をさらに有する上記３１乃至４５のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４７．実質的に透明な耐摩耗性被覆を基板上に設けるために水−有機溶媒混合物を硬化させる工程は、水−有機溶媒混合物の被覆を塗布された基板を、被覆を硬化させるのに有効な時間にわたり約５０℃から約２００℃度の温度に加熱することにより達成され、少なくとも５のバイエル数を有する実質的に透明で実質的に均一な耐摩耗性被覆を基板に設ける上記３１乃至４６のいずれかに記載の基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法。
４８．改善された安定性を有し、基板上に塗布され硬化した時に基板に耐摩耗性被覆を提供する組成物であって、水−有機溶媒混合物を含む組成物。
４９．基板と、基板の少なくとも１つの表面上に形成された実質的に透明な耐摩耗性被覆であって、基板の表面に塗布された、水−有機溶媒混合物を含む被覆組成物を硬化させることにより形成される被覆と、を有する物品。
５０．実質的に透明な耐摩耗性被覆を基板に設ける方法であって、水−有機溶媒混合物を含む有効な量の被覆組成物を基板の少なくとも１つの表面に塗布して基板上に被覆を設ける工程を有する方法。
５１．実質的に透明な耐摩耗性被覆を基板に設ける方法であって、 水−有機溶媒混合物を含む有効な量の被覆組成物を基板の少なくとも１つの表面上に硬化させて基板上に被覆を設ける工程を有する方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改善された安定性を有し、基板に塗布されて硬化した時に基板上に耐摩耗性被覆を提供する組成物であって、当該組成物は
エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物、並びに多官能化合物、を含む水−有機溶媒混合物を含み、
前記多官能化合物は、多官能カルボン酸、多官能無水物、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、
前記エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が約０．１：１から５：１の間で存在し、かつ、
前記エポキシ官能シランと前記四官能シランを加水分解するのに十分な量の水を含み、
さらに、必要に応じて、以下の（ｉ）〜（ｖｉｉ）の１ないしそれ以上を含むことを特徴とする、組成物：
（ｉ） 触媒；
（ii） 前記水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物（式中、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである。）の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含む；
（iii） 前記水−有機溶媒混合物は、平滑剤をさらに含む；
（iv） 前記水−有機溶媒混合物は組成物中の全固形分組成物に基づいて０．１から５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカをさらに含む；
（v） シリカ、ジルコニア、セリア、酸化スズおよびこれらの混合物から選択されてなる金属酸化物；
（vi） 紫外線吸収剤；および
（vii） 酸化防止剤。
【請求項２】
エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物は、水−有機溶媒混合物中に、被覆組成物の全固形分に基づいて１０から９９．９重量パーセントの量で存在し、
多官能化合物は、水−有機溶媒混合物中に、被覆組成物の全固形分に基づいて０．１から３０重量パーセントの量で存在する請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、アルコール、エーテル、グリコール、グリコールエーテル、エステル、ケトン、グリコールエーテルアセテート、及びそれらの混合物からなるグループから選択される請求項１又は２に記載の組成物。
【請求項４】
水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、一般式ＲＯＨを有するアルコールであり、Ｒは１から１０の炭素原子を有するアルキル基である請求項１乃至３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、式Ｒ1−（ＯＲ2）x−ＯＲ1（式中、ｘは０、１、２、３、又は４の整数であり、Ｒ1はＨ又は１から１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１から１０の炭素原子を有するアルキレン基及びその組み合わせである。）を有するグリコール、エーテル、グリコールエーテル、及びそれらの混合物からなるグループから選択されるものである請求項１乃至３のいずれかに記載の組成物。
【請求項６】
エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が、約０．１：１から約３：１で存在する請求項１乃至５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
エポキシ官能シランは、式Ｒ3xＳｉ(ＯＲ4)4-xで示され、
ｘは１、２又は３の整数であり、
Ｒ3は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものであり、
Ｒ4は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びそれらの組み合わせであり、
ｙは、０、１、２又は３の整数であり、
Ｒ5は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びその組み合わせであり、
Ｒ6は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせである請求項１乃至６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示され、Ｒ7は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）としてのカルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基（ここでＲ8はＨ、１から５の炭素数を有するアルキル基及びそれらのエーテル、（ＯＲ8）としてのカルボキシル酸塩、別の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。）及びそれらの組み合わせである請求項１乃至７のいずれかに記載の組成物。
【請求項９】
水−有機溶媒混合物中に存在する水の量は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物との実質的に均質な混合物を提供するのに十分な量である上記１乃至８のいずれかに記載の組成物。
【請求項１０】
水−有機溶媒混合物の溶媒成分の少なくとも一部は、エポキシ官能シランと四官能シランの加水分解中に生成される請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約１０重量パーセントである請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて０．１から５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示される加水分解生成物とシラン添加物の部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである請求項１１又は１２に記載の組成物。
【請求項１４】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項１１乃至１３のいずれかに記載の組成物。
【請求項１５】
水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物を含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせであり、
さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて約０．１から約５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて０．１から１０重量パーセントである請求項１８に記載の組成物。
【請求項２０】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項１７乃至１９のいずれかに記載の組成物。
【請求項２１】
水−有機溶媒混合物は、さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて０．１から５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む請求項１に記載の組成物。
【請求項２２】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項２１に記載の組成物。
【請求項２３】
組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む請求項２２または２３に記載の組成物。
【請求項２４】
有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて０．１から１０重量パーセントである請求項２３に記載の組成物。
【請求項２５】
水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物を含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである請求項２３または２４に記載の組成物。
【請求項２６】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項２７】
基板と、
基板の少なくとも１つの表面上に形成される実質的に透明な耐摩耗性被覆であって、基板表面上に塗布された請求項１〜２６のいずれかに記載の組成物を硬化することにより形成されてなる被覆とを含む物品。
【請求項２８】
基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法であって、
基板の少なくとも１つの表面に、請求項1〜２６のいずれかに記載の組成物の有効量を適用し、そして、この被覆組成物を硬化させて、実質的に透明な耐摩耗性の被覆を基板に設けることを特徴とする方法。
【請求項１】
改善された安定性を有し、基板に塗布されて硬化した時に基板上に耐摩耗性被覆を提供する組成物であって、当該組成物は
エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物、並びに多官能化合物、を含む水−有機溶媒混合物を含み、
前記多官能化合物は、多官能カルボン酸、多官能無水物、及びそれらの組み合わせからなるグループから選択され、
前記エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が約０．１：１から５：１の間で存在し、かつ、
前記エポキシ官能シランと前記四官能シランを加水分解するのに十分な量の水を含み、
さらに、必要に応じて、以下の（ｉ）〜（ｖｉｉ）の１ないしそれ以上を含むことを特徴とする、組成物：
（ｉ） 触媒；
（ii） 前記水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物（式中、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から約１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである。）の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含む；
（iii） 前記水−有機溶媒混合物は、平滑剤をさらに含む；
（iv） 前記水−有機溶媒混合物は組成物中の全固形分組成物に基づいて０．１から５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカをさらに含む；
（v） シリカ、ジルコニア、セリア、酸化スズおよびこれらの混合物から選択されてなる金属酸化物；
（vi） 紫外線吸収剤；および
（vii） 酸化防止剤。
【請求項２】
エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物は、水−有機溶媒混合物中に、被覆組成物の全固形分に基づいて１０から９９．９重量パーセントの量で存在し、
多官能化合物は、水−有機溶媒混合物中に、被覆組成物の全固形分に基づいて０．１から３０重量パーセントの量で存在する請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、アルコール、エーテル、グリコール、グリコールエーテル、エステル、ケトン、グリコールエーテルアセテート、及びそれらの混合物からなるグループから選択される請求項１又は２に記載の組成物。
【請求項４】
水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、一般式ＲＯＨを有するアルコールであり、Ｒは１から１０の炭素原子を有するアルキル基である請求項１乃至３のいずれかに記載の組成物。
【請求項５】
水−有機溶媒混合物の溶媒成分は、式Ｒ1−（ＯＲ2）x−ＯＲ1（式中、ｘは０、１、２、３、又は４の整数であり、Ｒ1はＨ又は１から１０の炭素原子を含むアルキル基であり、Ｒ2は１から１０の炭素原子を有するアルキレン基及びその組み合わせである。）を有するグリコール、エーテル、グリコールエーテル、及びそれらの混合物からなるグループから選択されるものである請求項１乃至３のいずれかに記載の組成物。
【請求項６】
エポキシ官能シランは、四官能シランに対するモル比が、約０．１：１から約３：１で存在する請求項１乃至５のいずれかに記載の組成物。
【請求項７】
エポキシ官能シランは、式Ｒ3xＳｉ(ＯＲ4)4-xで示され、
ｘは１、２又は３の整数であり、
Ｒ3は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせであって、かつ少なくともＲ3の１つはエポキシ基を有するものであり、
Ｒ4は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びそれらの組み合わせであり、
ｙは、０、１、２又は３の整数であり、
Ｒ5は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基、別の−Ｓｉ（ＯＲ5）3-yＲ6y基、及びその組み合わせであり、
Ｒ6は、Ｈ、または、１から１０の炭素原子を有するアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、若しくはアルキルエーテル、あるいはそれらの組み合わせである請求項１乃至６のいずれかに記載の組成物。
【請求項８】
四官能シランは、式Ｓｉ（ＯＲ7）4で示され、Ｒ7は、Ｈ、１から５の炭素原子を含むアルキル基及びそのエーテル、（ＯＲ7）としてのカルボキシル酸塩、−Ｓｉ（ＯＲ8）3基（ここでＲ8はＨ、１から５の炭素数を有するアルキル基及びそれらのエーテル、（ＯＲ8）としてのカルボキシル酸塩、別の−Ｓｉ（ＯＲ8）3基、及びそれらの組み合わせである。）及びそれらの組み合わせである請求項１乃至７のいずれかに記載の組成物。
【請求項９】
水−有機溶媒混合物中に存在する水の量は、エポキシ官能シランおよび四官能シランの加水分解生成物と部分縮合物との実質的に均質な混合物を提供するのに十分な量である上記１乃至８のいずれかに記載の組成物。
【請求項１０】
水−有機溶媒混合物の溶媒成分の少なくとも一部は、エポキシ官能シランと四官能シランの加水分解中に生成される請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約１０重量パーセントである請求項１１に記載の組成物。
【請求項１３】
水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて０．１から５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示される加水分解生成物とシラン添加物の部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである請求項１１又は１２に記載の組成物。
【請求項１４】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項１１乃至１３のいずれかに記載の組成物。
【請求項１５】
水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物をさらに含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項１５に記載の組成物。
【請求項１７】
水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物を含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせであり、
さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて約０．１から約５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む請求項１に記載の組成物。
【請求項１８】
組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む請求項１７に記載の組成物。
【請求項１９】
有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて０．１から１０重量パーセントである請求項１８に記載の組成物。
【請求項２０】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項１７乃至１９のいずれかに記載の組成物。
【請求項２１】
水−有機溶媒混合物は、さらに、組成物中の全固形分組成物に基づいて０．１から５０重量パーセントのシリカを組成物に提供するための有効な量のコロイドシリカを含む請求項１に記載の組成物。
【請求項２２】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項２１に記載の組成物。
【請求項２３】
組成物を硬化させることにより作られる被覆に高められた耐摩耗性を与えるための有効な量の触媒をさらに含む請求項２２または２３に記載の組成物。
【請求項２４】
有効な量の触媒は、組成物の全固形分に基づいて０．１から１０重量パーセントである請求項２３に記載の組成物。
【請求項２５】
水−有機溶媒混合物は、組成物の全固形分に基づいて約０．１から約５０重量パーセントの、式Ｒ9xＳｉ（ＯＲ10）4-xで示されるシラン添加物の加水分解生成物と部分縮合物との混合物を含み、ｘは１、２又は３の整数であり、Ｒ9はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、官能性アルキル基、アルキレン基、アリール基、アルキルエーテル基及びそれらの組み合わせであり、Ｒ10はＨ、１から１０の炭素原子を含むアルキル基、アセチル基及びそれらの組み合わせである請求項２３または２４に記載の組成物。
【請求項２６】
水−有機溶媒混合物は、さらに、水−有機混合物を基板上に広げると共に水−有機溶媒混合物と基板との実質的に均一な接触を提供するための有効な量の平滑剤を含む請求項１に記載の組成物。
【請求項２７】
基板と、
基板の少なくとも１つの表面上に形成される実質的に透明な耐摩耗性被覆であって、基板表面上に塗布された請求項１〜２６のいずれかに記載の組成物を硬化することにより形成されてなる被覆とを含む物品。
【請求項２８】
基板上に実質的に透明な耐摩耗性の被覆を設ける方法であって、
基板の少なくとも１つの表面に、請求項1〜２６のいずれかに記載の組成物の有効量を適用し、そして、この被覆組成物を硬化させて、実質的に透明な耐摩耗性の被覆を基板に設けることを特徴とする方法。
【公開番号】特開２００８−２０８３７９（Ｐ２００８−２０８３７９Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３３６６０（Ｐ２００８−１３３６６０）
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【分割の表示】特願平１０−５４４３８３の分割
【原出願日】平成１０年４月１６日（１９９８．４．１６）
【出願人】（５０８１５２４２３）エスディーシー コーティングス，インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２１日（２００８．５．２１）
【分割の表示】特願平１０−５４４３８３の分割
【原出願日】平成１０年４月１６日（１９９８．４．１６）
【出願人】（５０８１５２４２３）エスディーシー コーティングス，インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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