JP2018525240A - 高性能テクスチャコーティング - Google Patents

Abstract

テクスチャ表面を有する被覆物品をもたらすためにコーティング組成物が塗布された基材を含む被覆物品について記載する。一態様では、この被覆物品は、コンクリートの補強に使用される鋼鉄筋である。テクスチャ表面は最適な表面粗さをもたらし、非被覆標準と比較して優れた引き抜き強度を示す。

Description

関連出願の相互参照

[001]
本願は、全体が参照によって本明細書に組み込まれる、２０１５年５月１日出願の米国特許仮出願第６２／１５５，９１１号の優先権を主張する。

発明の背景

[002]
例えばコンクリートなど骨材は、安価であり、腐食及び圧縮力に対して耐性を示すために、様々な土木構造物及び建築物で一般に使用される。しかしながら、多くの骨材は引張強度について知られておらず、著しい引張荷重、つまり横方向加振力を受けると破損するであろう。したがって、骨材に剛性構造インサート部材を組み入れるか、組み込むことによって骨材を補強することが一般的である。

[003]
鉄筋コンクリートは、構造インサート部材（典型的に鋼鉄で作製され、一般に「鉄筋」と呼ばれる）と、コンクリートと、を含む骨材である。鉄筋コンクリートは、鋼鉄が十分にコンクリートに接合されるときに最も効果的に機能する。

[004]
腐食環境で使用される高性能鉄筋コンクリートの場合、耐食性をもたらすコーティング組成物でコーティングすることが従来続けられている。しかしながら、かかる被覆鉄筋は、低接着強度（すなわち、コンクリートへの接合不良）に悩まされることが多い。腐食が深刻な問題ではない場合、非被覆鉄筋、つまり黒鉄筋を使用して、コンクリートを補強してよい。この種の鉄筋は、通常、相当な引張荷重に耐え得るが、例えば、地震から生じる力など著しい横力を受けるときに破損する傾向にある。

[005]
コンクリートなど補強骨材の接着強度を向上させる試みとしては、構造インサート部材をコンクリートに埋め込む前に、インサート部材をサンドブラストすることが挙げられる。ブラスト処理は、さび及び他の混入物質など表面不純物を除去し、接着強度を微増させ得る。構造インサート部材はまた、コンクリートが付着し得る表層を形成することによって接着強度及び耐食性を向上させるための前処理として、数日間水に浸されてよい。しかしながら、長期的には、前処理を施された構造インサート部材であっても、鉄筋コンクリートから剥離する傾向にある。

[006]
鉄筋コンクリートの低接着強度に対処する別の方法は、所定量のコンクリートに対して、構造インサート部材の数及びサイズを増加させることである。これは、例えば、建物の角部及び橋面などで典型的である。しかしながら、構造インサート部材の数を増やすとコンクリート詰まりが生じ、コンクリートが圧縮不良であるか、又は全く浸透しないかのいずれかとなる。これにより、接着強度の問題が解決されることなく、コンクリートの設計不良、コンクリートの配置不良、及び鉄筋コンクリートのコストの著しい増加が生じる。

[007]
したがって、地震活動中の著しい張力、つまり横力に耐えることができ、コンクリート詰まりを回避する最適量で使用できる構造インサート部材に対する必要性が存在する。本明細書では、被覆構造インサート部材、コーティング組成物、及びこれらの作製方法を開示する。

[008] テクスチャコーティングを塗布し、コンクリートから引き抜いた金属製試験棒と、コンクリートから引き抜いた、平滑表面を有する試験棒との写真の比較である。 [009] テクスチャコーティングを塗布し、コンクリートから引き抜いた金属製試験棒と、平滑表面を有する試験棒との顕微鏡画像の比較である。 [010] 異なる方法で作製されたテクスチャコーティングの写真の比較である。

[011]
一実施形態では、本明細書は、構造インサート部材と、その上に塗布されたテクスチャコーティングと、を含む被覆物品を提供し、この被覆物品は、少なくとも約１５０μｍの表面粗さ（Ｓｚ）を有する。

[012]
一実施形態では、本明細書は、構造インサート部材と、その上に塗布された少なくとも１種類の粉末コーティング組成物と、を含む被覆物品を提供する。この粉末コーティングは、バインダ樹脂成分と、テクスチャ化添加剤及び少なくとも１種類の官能性充填剤を含む凝集体と、を含む。この被覆物品は、テクスチャ表面を有する。

[013]
別の実施形態では、本明細書は、粉末コーティング組成物が塗布された、被覆構造インサート部材を提供する。この組成物は、約４０〜７０重量％のエポキシ官能性バインダと、約０．５〜５重量％のテクスチャ化添加剤と、約０．５〜２０重量％の少なくとも１種類の官能性充填剤と、を含む。このテクスチャコーティングは、試験棒に塗布されたたときに、本明細書に記載するように非被覆試験棒と比較して少なくとも約１０％の引き抜き強度の増加を示す。

[014]
ある実施形態では、物品のコーティング方法を本明細書に記載する。この方法は、基材として構造インサート部材を準備する工程と、約２００℃〜３００℃の温度に基材を加熱する工程と、を含む。この方法は、第１粉末コーティング組成物を加熱したインサート部材に塗布する工程と、次いで、第１コーティング組成物の上にテクスチャコーティングを塗布する工程と、を更に含む。テクスチャコーティングは、バインダ樹脂成分と、テクスチャ化添加剤と、少なくとも１種類の官能性充填と、を含む、粉末コーティング組成物である。この方法は、塗布した粉末コーティング組成物を硬化させる工程を更に含む。

[015]
本発明の上記の「発明の概要」は、本発明のそれぞれ開示された実施形態又は全ての実施を説明することを意図したものではない。以下の説明により、例示的な実施形態をより具体的に例示する。明細書全体にわたっていくつかの箇所で、実施例の一覧を通して指針を提供するが、実施例は各種組み合わせにて使用することが可能である。いずれの場合にも、記載した一覧は、代表的な群としてのみ役立つものであり、排他的な一覧として解釈されるべきではない。

[016]
本発明の１つ以上の実施形態の詳細を以下に説明する。本発明のその他の特徴、目的、及び利点は、「発明を実施するための形態」及び「特許請求の範囲」により明らかとなるであろう。

選択された定義
[017]
特に明記しない限り、以下の用語は、本明細書で使用するとき、以下に提示する意味を有する。

[018]
「上に（on）」という用語は、表面又は基材上に（on）塗布されたコーティングに関連して使用するとき、表面又は基材に直接又は間接的に塗布された両コーティングを含む。したがって、例えば、基材を覆っている下塗り層に塗布されたコーティングは、基材上に塗布されたコーティングを構成する。

[019]
特に指定のない限り、用語「ポリマー」は、ホモポリマー及びコポリマー（すなわち、２つ以上の異なるモノマーのポリマー）の両方を含む。

[020]
「含む（comprises）」という用語及びその変形は、これら用語が明細書及び特許請求の範囲に出現する箇所において、限定的な意味を有するものではない。

[021]
「好ましい」及び「好ましくは」という用語は、特定の状況下で特定の利点をもたらし得る本発明の実施形態を指す。しかし、同一の又は他の状況下において、他の実施形態が好ましい場合もある。更に、１つ以上の好ましい実施形態の詳細説明は、他の実施形態が有用でないことを意味するものではなく、本発明の範囲から他の実施形態を排除することを意図するものでもない。

[022]
本明細書において使用される「１つの（a）」、「１つの（an）」、「その（the）」、「少なくとも１つの（at least one）」、及び「１つ以上の（one or more）」は、互換的に使用される。したがって、例えば「１つの（an）」添加剤を含むコーティング組成物は、コーティング組成物が、「１つ以上の」添加剤を含むことを意味すると解釈し得る。

[023]
また、本明細書では、端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に包含される全ての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５等を含む）。更に、範囲の開示は、より広い範囲内に含まれる全ての部分範囲の開示を含む（例えば、１〜５は、１〜４、１．５〜４．５、１〜２等を開示する）。

[024]
本明細書は、例えば構造インサート部材など内部に存在する被覆物品を特徴とする。本明細書で使用するとき、用語「構造インサート部材」は、第１材料が組み込まれる、挿入される、又は埋め込まれる第２材料を補強するために使用される第１材料を指す。構造インサート部材は、鉄筋、だぼ、メッシュ、プレートを含むが、これらに限定されない、様々な形状又は構成を有してよい。構造インサート部材は、金属（例えば、鋼鉄）、ガラス、ポリマー材料、セラミック、及びこれらの混合物又は組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない、様々な異なる材料で作製されてよい。第２材料は、通常、及び好ましくは、コンクリート、アスファルト、土壌など骨材である。

[025]
いくつかの実施形態では、本明細書に記載の構造インサート部材は、好ましくは金属物品、より好ましくは鋼鉄物品である。一態様では、鋼鉄物品は鉄筋である。本明細書で使用するとき、用語「鉄筋」は、骨材又は他の材料に埋め込まれて、挿入されて、又は組み入れられて引張強度をもたらす鋼鉄を指す。例えば、コンクリートは、安価であり、腐食性であり、圧縮に強いため、建材によく使用される。しかしながら、コンクリートは強い張力に抵抗することができず、かかる張力に抵抗するためには補強が必要である。コンクリートの補強に使用される補強鋼材又は補強鋼棒は、一般に「鉄筋」と呼ばれる。複合体の最適な引張強度を得るためには、鋼鉄筋及びコンクリートを十分に接合することが有益である。鉄筋は、通常、鉄筋表面とコンクリートとの接着性を最大化するように成形されている、又は構成されている。例えば、業界で標準的な鉄筋は、非被覆鋼鉄筋であり、引張荷重が加えられたときに、鉄筋がコンクリートから引き抜かれないように機械的に抵抗するのに役立つリブ付き、つまり「撚り縄」螺旋設計である。

[026]
一実施形態では、本明細書は、被覆構造インサート部材を提供する。この構造インサート部材は、被覆部材が、好ましくは平滑な構造インサート部材と比較してより優れた接着強度を示す表面を有するように、コーティング組成物が塗布された基材を含む。理論に束縛されるものではないが、特定の実施形態では、本明細書に記載の被覆部材は、接着強度を増加させるように鋼鉄筋とコンクリートとの微小機械的な相互作用を向上させる表面を有する。これにより、増加した引張強度が鉄筋コンクリートにもたらされる。特定の実施形態では、被覆部材は、接着強度を増加させるように鋼鉄筋とコンクリートとの化学的接着性を向上させる表面を有してよい。好ましくは、被覆部材の表面は、コンクリートに対する最適な微小機械的かつ化学的接着性を示す。

[027]
一実施形態では、被覆構造インサート部材は、テクスチャ表面、つまりテクスチャ化表面を有する。本明細書で使用するとき、用語「テクスチャ」又は「テクスチャ化」は、最小限の表面粗度を特徴とするコーティングを指す。コーティングの表面粗さは、光学顕微鏡を使用して表面をプロファイリングすることにより判定され、表面の最高点と表面の最低点との間の距離（マイクロメートル（μｍ）単位）で示すパラメータである、Ｓｚとして表現される。平滑コーティング、つまり平滑表面を有する基材は、例えば、３０μｍ未満、２０μｍ未満、又は１０μｍ未満などゼロに近いＳｚ値を有するであろう。

[028]
理論に束縛されるものではないが、被覆部材及び骨材の接着性を著しく向上させるように部材が配置されるテクスチャ表面は、被覆構造インサート部材と骨材との微小機械的な相互作用を変更させ得るため、有益であると考えられている。例えば、コンクリートを補強するために使用される鋼鉄筋との関連において、鉄筋とコンクリートとの接合面は、鉄筋の表面状態の影響を受けてよい。平滑表面を有する鉄筋は、鋼鉄及びコンクリートが接合面での弱い引力によってのみ結合され、鉄筋がコンクリートから容易に引き抜かれ得る、つまり剥離され得るように平滑接合面を提供してよい。しかしながら、テクスチャ表面、つまり粗面を有する鉄筋は、鋼鉄とコンクリートとの間に強力な微小機械的咬合をもたらしてよく、したがって、鉄筋は、コンクリートから容易に引き抜かれない。したがって、テクスチャ鉄筋を使用することにより、鉄筋とコンクリートとの接着性を著しく向上させ、それによって増加した引張強度をもたらすことが期待されよう。

[029]
したがって、一実施形態では、本明細書に記載の被覆物品は、少なくとも約１５０μｍ、好ましくは少なくとも約２００μｍ、より好ましくは少なくとも約３００μｍの表面粗さ（Ｓｚ）を有するテクスチャ化表面、つまりテクスチャ表面を備える、構造インサート部材である。一態様では、本明細書に記載のテクスチャコーティングの表面粗さは、平滑、つまり非テクスチャコーティングの表面粗さの、好ましくは少なくとも２倍、より好ましくは少なくとも３倍、更により好ましくは少なくとも４倍である。

[030]
本明細書に記載のテクスチャコーティングは、様々な方法で得られてよい。例えば、テクスチャ表面は、粉末組成物の表面張力を制御することにより、又は粉末組成物に対して不適合、つまり不溶性である添加剤を使用することにより得られてよい。したがって、本明細書に記載の粉末組成物は、好ましくは、低流量をもたらす、つまり不溶性である、ないしは別の方法で粉末組成物のバインダ成分に対して不適合である作用剤であるテクスチャ添加剤、つまりテクスチャ化添加剤を含む。好適なテクスチャ化添加剤の例としては、合成フルオロポリマー（例えば、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦなど）、ポリビニルハロゲン化物（例えば、ＰＶＣ）、ポリオレフィン材料（例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンワックス）、ポリアリールスルフィド（例えば、ＰＰＳ）、アクリルエラストマー、脂肪族又は芳香族ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリアリールエーテルケトン（例えば、ＰＥＥＫ）、シリコーン、他の高融点エンジニアリングプラスチックなどポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。添加剤はまた、コーティング組成物に直接添加される液体組成物、又は個体担体に吸着される液体であってよい。好ましい態様では、テクスチャ化添加剤は、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＰＳ、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）；テトラフルオロエチレンペルフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、パラ系アラミド繊維（ＫＥＶＬＡＲ）、及びこれらの混合物又は組み合わせである。ＰＴＦＥが特に好ましい。

[031]
テクスチャ化添加剤が使用される場合、被覆物品のテクスチャ度は、テクスチャ添加剤の粒径（Ｄ５０）の影響を受けてよい。一態様では、所望の表面粗さを有するテクスチャ被覆物品を製造するためには、テクスチャ添加剤は、約１〜３００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは２５〜７５μｍ、更により好ましくは２０〜５０μｍの粒径（コーティング組成物での含有又は組み込み前に測定する）を有する。

[032]
一実施形態では、少なくとも１種類のテクスチャ添加剤が、コーティング組成物の総重量を基準として、約０．１〜１０重量％、より好ましくは０．５〜５重量％、更により好ましくは１〜３重量％の量で存在する。

[033]
テクスチャコーティングの表面粗さは、少なくとも１種類の更なる添加剤を含ませることによって増加してよい。一態様では、本明細書に記載のコーティング組成物は、少なくとも１種類の添加剤を含んで、コーティング組成物のレオロジー（流動及び平準化）を変更する。添加剤は充填剤であり、好適な充填剤（例えば、チキソトロープ剤）としては、例えばシリカ粉末、ベントン粘土、ガラス繊維、陶土、タルク、マイカ、珪灰石などが挙げられる。好ましい態様では、充填剤は官能性充填剤であり、好ましくは、シラン官能性又はシラン化珪灰石材である。

[034]
一実施形態では、少なくとも１種類の官能性充填剤が、コーティング組成物の総重量を基準として、約０．５〜２０重量％、好ましくは１〜１５重量％、より好ましくは２〜１０重量％の量で存在する。

[035]
一実施形態では、本明細書に記載の組成物は、テクスチャ添加剤のみ、又は官能性充填剤のみを含んでよい。これは、両方の添加剤が、構造インサート部材のテクスチャ度、つまり表面粗度を独立して増加させるようにそれぞれ作用して、したがって、コンクリートに対する接着性を増加させ得るためである。しかしながら、好ましい態様では、本明細書に記載の組成物は、好ましくは、少なくとも１種類のテクスチャ添加剤及び少なくとも１種類の官能性充填剤の両方を含んでよく、この２つが相補的に作用して、充填剤のみ又はテクスチャ添加剤のみを含む組成剤よりも大きい程度まで鋼鉄筋とコンクリートとの間での接着性を増加させる。

[036]
理論に束縛されるものではないが、テクスチャ添加剤、好ましくはＰＴＦＥと、官能性充填剤、好ましくはシラン化珪灰石と、を結合させると、凝集粒子が生成されると考えられる。この凝集体は、珪灰石及びＰＴＦＥの粒子を含み、バインダ樹脂成分及び組成物の他の成分の粒子を更に含んでよい。特定の実施形態では、この凝集体は、好ましくは、少なくとも約１５０μｍの表面粗さ（Ｓｚ）をもたらすのに十分な総粒径を有する。この凝集体粒子は、好ましくは、１００μｍ超、より好ましくは１５０μｍ超、更により好ましくは２００μｍ超の平均粒径を有してよい。

[037]
一実施形態では、本明細書に記載の組成物は、テクスチャ添加剤、官能性充填剤、又は両方を含んで、構造インサート部材のテクスチャ度、つまり表面粗度を増加させ、したがって、コンクリートに対する接着性を増加させてよい。一態様では、所望の増加した接着度をもたらすために、テクスチャ添加剤及び充填剤の粒子、又はテクスチャ添加剤及び充填剤によって形成された凝集体の粒子は、好ましくは、粒子がコーティングの一部であり、表面テクスチャ層としてコーティングの表面に単に存在するだけではないように、少なくとも部分的にコーティングに埋め込まれる。理論に束縛されるものではないが、表面テクスチャ層は、コーティングの完全性をもたらさず、そしてまた、表面テクスチャ層の粒子は、試験中、製造中、又は使用中に失われると考えられる。別の実施形態では、テクスチャ添加剤、充填剤、及び／又はこれらから形成された凝集体の粒子は、コーティング組成物によって少なくとも部分的に封入され、したがって、表面に単に物理的に配設されるのではなく、コーティングの一体部分になってよい。

[038]
テクスチャ表面は、構造インサート部材の表面に不連続コーティングを形成することによって得られてよい。例えば、一実施形態では、不連続コーティングは、例えば、塗布中又は硬化中に（又は塗布後プロセスにおいて）消失するか、溶解して膜に空隙又は孔を残す、塩などの材料をコーティング組成物に含ませることによって形成されてよい。別の実施形態では、不連続コーティングは、例えば、コーティングが構造インサート部材の表面に塗布された後に、粗粒材料又は砂粒（例えば、砂、シリカなど）をコーティングに埋め込むことによって形成されてよい。これにより、そうでなければ平滑コーティングである表面に粗粒材料の層が形成される。更に別の実施形態では、コーティングの塗布前に構造インサート部材の一部をマスクし、マスクした部材にコーティングを塗布し、次いで被覆部材からマスクを除去することにより不連続膜が形成されてよい。これにより、インサート部材の表面を完全には被覆しない膜が形成される。

[039]
テクスチャコーティングをもたらすために、様々な方法が使用されてよい。しかしながら、テクスチャコーティングをもたらすために使用される方法にかかわらず、本明細書に記載のテクスチャコーティングは、好ましくは、最適な表面粗さ、並びに構造インサート部材の表面へのコーティングの最適な密着性及び最適な接着性など最適な機械的特性を示す。例えば、コーティングは著しい表面粗さを示してよいが、コーティングがインサート部材から剥離するか、密着状態で破損する場合、本明細書に記載の理想的なテクスチャコーティングではない。したがって、一実施形態では、本明細書に記載のテクスチャコーティングは、最適な表面粗さと、最適な機械的特性と、を有する。

[040]
本明細書に記載のテクスチャコーティングは、最適な微小機械的かつ化学的接着性をコンクリートに対して示す。したがって、一実施形態では、テクスチャコーティングは接着促進剤を含む。効果的な接着促進剤は、基材及び基材に塗布される任意のコーティングの両方、又は基材が埋め込まれるか、挿入される任意の材料に対する親和性を有する。鉄筋コンクリートに関しては、有効な接着促進剤は、コンクリートに対する構造インサート部材の接着性を増加させ、構造インサート部材に対するテクスチャコーティングの接着性も促進する。

[041]
好適な接着促進剤としては、例えば、シラン、シリコーン、触媒金属などが挙げられる。これらの中では、シラン接着促進剤又はカップリング剤が好ましい。理論に束縛されるものではないが、シラン接着促進剤は、加水分解時のシラノール形成を介して作用すると考えられる。シラノール基は、基材、並びに基材と接触する他の材料と反応してよい。好適なシラン接着促進剤の例としては、アルコシシラン（例えば、メトキシシラン、エトキシランなど）、ハロシラン（例えば、クロロシラン）、ヒンダードシラン（例えば、ジソプロピル変性シラン、アミノプロピル変性シランなど）、不飽和シラン（例えば、ビニルシラン）、並びにこれらの組み合わせ及び混合物が挙げられるが、これらに限定されない。

[042]
一実施形態では、少なくとも１種類の接着促進剤が、組成物の総重量を基準として、約０．５〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％、より好ましくは２〜３重量％の量で存在する。

[043]
一実施形態では、本明細書は、例えば、コーティング組成物を塗布された構造インサート部材など金属物品を提供する。コーティングは、任意の種類の有機、無機、又はハイブリッドコーティング、及び任意の種類の液体コーティング組成物、粉末コーティング組成物、又はこれらの組み合わせであってよい。コーティング組成物は、膜形成樹脂、又はバインダ樹脂成分、及び任意に、樹脂の硬化剤又は架橋剤を概ね含む。バインダ樹脂成分は、所望の膜特性をもたらす任意の樹脂又は樹脂の組み合わせから選択されてよい。ポリマーバインダの好適な例としては、熱硬化性及び／又は熱可塑性材料が挙げられ、エポキシ、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、アクリル、ポリ塩化ビニル、ナイロン、フルオロポリマー、シリコーン、他の樹脂類、又はこれらの組み合わせから作製され得る。エポキシ、ポリエステル、及びアクリルが特に好ましい。

[044]
好ましい態様では、ポリマーバインダとしては、少なくとも１種のエポキシ樹脂組成物又はポリエポキシドが挙げられる。好適なポリエポキシドとしては、１分子当たり少なくとも２個の１，２−エポキシド基を含むことが好ましい。一態様では、エポキシ当量は、ポリエポキシドの総固形分を基準として、好ましくは約１００〜約４０００、更に好ましくは約５００〜１０００である。ポリエポキシドは、脂肪族、脂環式、芳香族又は複素環式であってもよい。一態様では、ポリエポキシドは、例えば、ハロゲン、ヒドロキシル基、エーテル基及び同様物などの置換基を含んでもよい。

[045]
本明細書に記載の組成物及び方法で使用される好適なエポキシ樹脂組成物又はポリエポキシドとしては、例えば、エピクロロヒドリンなどのエピハロヒドリンと、典型的に、かつ、好ましくは、アルカリ存在下で、ポリフェノールとの反応によって形成されるエポキシエーテルが挙げられるが、これらに限定されない。好適なポリフェノールとしては、例えば、カテコール、ハイドロキノン、レソルシノール、ビス（４−ヒドロキシフェニル）−２，２−プロパン（ビスフェノールＡ）、ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１，１−イソブタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１，１−エタン、ビス（２−ヒドロキシフェニル）−メタン、４，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、１，５−ヒドロキシナフタレンなどが挙げられる。ビスフェノールＡ及びビスフェノールＡのジグリシジルエーテルが好ましい。

[046]
好適なエポキシ樹脂組成物又はポリエポキシドとしては、多価アルコールのポリグリシジルエーテル（polyglicydyl ethers）も挙げられる。これらの化合物は、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、１，６−ヘキシレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びその同様物などの多価アルコールから誘導されたものであってもよい。他の好適なエポキシド又はポリエポキシドとしては、エピハロヒドリン又は他のエポキシ組成物と、例えば、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、トリメリット酸など脂肪族又は芳香族ポリカルボン酸との反応によって形成されたポリカルボン酸のポリグリシジルエステルが挙げられる。一態様では、二量化不飽和脂肪酸及びポリマーポリカルボン酸も反応して、ポリカルボン酸のポリグリシジルエステルを生成し得る。

[047]
一実施形態では、本明細書に記載のエポキシ樹脂組成物又はポリエポキシドは、エチレン性不飽和脂環式化合物の酸化により誘導される。エチレン性不飽和脂環式化合物は、酸素、過安息香酸、酸−アルデヒドモノペルアセテート、過酢酸などとの反応によってエポキシ化されてよい。かかる反応により生成されたポリエポキシドは、当業者に既知であり、これに限定するものではないが、エポキシ脂環式エーテル及びエポキシ脂環式エステルが挙げられる。

[048]
一実施形態では、本明細書に記載のエポキシ樹脂組成物又はポリエポキシドとしては、エピハロヒドリンをアルデヒドと一価フェノール又は多価フェノールとの縮合生成物とを反応させることによって得られるエポキシノボラック樹脂が挙げられる。例えば、これに限定されないが、ホルムアルデヒドと、例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、ブチルメチルフェノール、フェニルフェノール、ビフェノール、ナフトール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ及びその同様物などの様々なフェノールとの縮合生成物とエピクロロヒドリンとの反応生成物が挙げられる。

[049]
一実施形態では、構造インサート部材に塗布されたコーティング組成物は、粉末コーティング組成物である。熱硬化性材料は、粉末コーティング用途でポリマーとして使用するのに概ね好ましい。本明細書に記載の粉末組成物は、少なくとも１種類の硬化剤を含む硬化性組成物である。一実施形態では、本明細書に記載の硬化剤は、固体、可撓性、エポキシ官能性粉末組成物の実現に役立つ。好適な硬化剤としては、例えば、エポキシド官能性化合物（例えば、トリグリシジルイソシアヌレート）、ヒドロキシアルキルアミド（例えば、商業的にＰＲＩＭＩＤとして知られるβ−ヒドロキシアルキルアミド）、ブロックイソシアネート又はウレトジオン、アミン（例えば、ジシアンジアミド）、ジヒドラジド（例えば、アジピン酸ジヒドラジド（ＡＤＨ）、イソフタルジヒドラジド（ＩＤＨ）、セバシンジヒドラジド（ＳＤＨ）など）、フェノール官能性樹脂、カルボキシル官能性硬化剤などが挙げられる。硬化反応は、熱的に、又は放射線（例えば、ＵＶ、ＵＶ可視、可視光線、ＩＲ、近ＩＲ、及びｅビーム）への曝露によって誘導され得る。

[050]
一態様では、硬化剤は、エポキシ樹脂組成物と適合し、粉末組成物の硬化及び塗布に使用される温度で粉末組成物を硬化させるように作用するように選択する。したがって、本明細書に記載の粉末組成物の場合、硬化剤は、好ましくは、本明細書に記載の塗布温度の範囲内、すなわち、好ましくは約１５０℃〜３００℃、より好ましくは約２２０℃〜２６０℃の融点又は軟化点を有するように選択される。

[051]
したがって、好ましい実施形態では、本明細書に記載の粉末組成物は、溶着エポキシ（ＦＢＥ）組成物である。好ましい組成物としては、ジヒドラジド又はジシアンジアミド硬化剤と共に多価フェノールのポリグリシジルエーテルの均一混合物から調製されたエポキシ樹脂が挙げられる。一態様では、溶着エポキシ組成物は、粉末組成物の総重量を基準として、約２０〜９０重量％、好ましくは約３０〜８０重量％、より好ましくは約４０〜７０重量％、及び最も好ましくは約５０〜６０重量％の量で存在する。

[052]
いくつかの実施形態では、本明細書に記載のテクスチャコーティングは液体コーティングであり、好ましくは液体エポキシコーティングである。これらのコーティングは、好ましくは熱硬化性であり、高固形分を有する。一実施形態では、本明細書に記載の硬化剤は、固体、可撓性、エポキシ官能性粉末組成物の実現に役立つ。本明細書に記載の液体組成物は、少なくとも１種類の硬化剤を含んでよい硬化性組成物である。好適な硬化剤としては、例えば、脂肪族アミン、環状脂肪族アミン、ポリアミン、アミド、ポリアミド、並びにこれらの混合物及び組み合わせが挙げられる。硬化反応は、熱的に、又は放射線（例えば、ＵＶ、ＵＶ可視、可視光線、ＩＲ、近ＩＲ、及びｅビーム）への曝露によって誘導され得る。好ましい態様では、エポキシコーティングは２成分系であり、硬化は周囲温度で生じる。

[053]
一態様では、液体エポキシ組成物は、粉末組成物の総重量を基準として、約２０〜９０重量％、好ましくは約３０〜８０重量％、より好ましくは約４０〜７０重量％、及び最も好ましくは約５０〜６０重量％の量で存在する。

[054]
本明細書に記載の組成物は、他の添加剤を含んでよい。これらの他の添加剤は、コーティングの塗布性、コーティングの融解性及び／若しくは硬化性、又は最終コーティングの性能若しくは外観を改善できる。組成物中で有用であり得る任意の添加剤の例としては、硬化触媒、酸化防止剤、着色安定剤、スリップ及び擦傷添加剤、ＵＶ吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、光開始剤、導電性添加剤、摩擦帯電添加剤、防食添加剤、充填剤、質感剤、脱ガス添加剤、流動性調整剤、並びに縁部被覆添加剤が挙げられる。

[055]
本明細書に記載の組成物が粉末コーティングである実施形態では、ポリマーバインダは、テクスチャ化添加剤、官能性充填剤など任意の添加剤と乾式混合され、次いで、通常、押出機を通過することによって溶融ブレンドされる。得られる押出物を冷却することによって凝固し、続いて粉砕又は微粉砕して粉体を形成する。あるいは、本明細書に記載の添加剤は、押出後に顔料又は他の組成物と組み合わされて、粉末組成物に添加されてよい。添加剤粒子は、粉末組成物の表面に存在してよい、あるいは、添加剤粒子は粉末組成物とブレンドされてよい。好ましい態様では、テクスチャ化添加剤及び官能性充填剤は、押出前にポリマーバインダに添加される。

[056]
他の方法を使用してもよい。例えば、１つの代替法では、液体二酸化炭素に可溶性のバインダを用いる。この方法では、乾燥した成分を液体二酸化炭素中に混合し、噴霧して粉体粒子を形成する。必要に応じて、粉体を選別、つまりふるい分けして、所望の粒径及び／又は粒径分布を得てよい。更に別の方法では、粉末組成物は、コーティング組成物で一般に使用される溶媒に溶解され、次いで、液体コーティングとして塗布されてよい。

[057]
任意に、本発明において他の添加剤を使用してよい。上記のように、添加剤は、押出前に添加され、押出粉末組成物の一部であってよく、又は押出後に添加してもよい。押出後に添加するのに好適な添加剤としては、押出前に添加されると良好に作用しない材料、押出装置又は他の添加剤に更なる摩耗を生じさせるであろう材料が挙げられる。

[058]
更に、任意の添加剤として、押出プロセス中に添加可能であるが、後に加えてもよい材料が挙げられる。添加剤は、単独で、又は他の添加剤と組み合わせて添加され、粉体最終物、つまり粉体組成物への所望の影響をもたらすことができる。これら他の添加剤は、粉体の塗布性、融解性及び／若しくは硬化性、又は最終性能若しくは外観を改善できる。有用であり得る任意の添加剤の例としては、顔料、硬化触媒、酸化防止剤、着色安定剤、スリップ及び擦傷添加剤、ＵＶ吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、光開始剤、導電性添加剤、摩擦帯電添加剤、防食添加剤、脱ガス添加剤、流動性調整剤などが挙げられる。

[059]
一態様では、本明細書に記載のテクスチャコーティングは、基材（すなわち、鉄筋）に塗布されると、基材と、基材が配置される媒体（すなわち、コンクリート）との接着性を向上させる。この接着度を評価するための１つの可能な方法は、鉄筋の引き抜き強度を測定することである。本明細書で使用するとき、用語「引き抜き強度」は、コンクリートから鉄筋を引き抜くために必要な力量を指し、構造インサート部材とインサート部材が組み込まれる骨材との接着強度に相関する。鉄筋コンクリートに関しては、引き抜き強度が大きいほど、鉄筋とコンクリートとの結合は強い。鋼鉄筋の場合、引き抜き強度は、ＡＳＴＭ Ａ９４４−１０（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ Ｂｏｎｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｂａｒｓ ｔｏ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｕｓｉｎｇ Ｂｅａｍ−ＥｎＤ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ）に示される手順に従って測定される。引き抜き強度はまた、接着強度の実験室規模の評価を提供するように設計されたＡＳＴＭ Ａ９４４−１０の修正版を使用して測定してよい。鋼鉄試験サンプルは、生コンクリートの小容器に埋め込む。埋め込み及びコンクリートの硬化後、鋼鉄試験サンプルに張力を加え、コンクリートから引き抜く。この試験で測定したピーク応力は、鋼鉄及びコンクリートの接着強度と相関する。

[060]
慣例的に、工事で使用される鉄筋コンクリートは、２種類の鉄筋を使用する。コンクリートが腐食を経験する傾向にある状況（例えば、橋、道路など）では、鋼鉄筋をコーティングして平滑な防食表面を設け、それによって鉄筋コンクリートの寿命を増加させることが従来続けられている。しかしながら、平滑被覆鉄筋で補強されたコンクリートは、より低い引張強度を示し、例えば、高層建築で経験する張力など強い張力に耐えることはできない。高い引張強度が必要とされる、又は防食性が不要である（例えば、高層建築など）用途の場合、「黒棒（black bar）」としても知られる標準的な非被覆鉄筋が使用される。黒棒は、通常、平滑鋼鉄筋と比較して鉄筋とコンクリートとの相互作用を増加させることができるように構成されているリブ付き、つまり撚り縄（すなわち、螺旋）構成を有する。

[061]
驚くことに、本明細書に記載のテクスチャコーティングを施した鉄筋は、テクスチャ表面が鉄筋とコンクリートとの接着性を増加させるため、平滑被覆棒と比較して優れた引き抜き強度を示す。これもまた驚くことに、テクスチャコーティングを施した鉄筋は、コーティングを施していない標準的な鉄筋、つまり黒棒と比較して、優れた引き抜き強度を示す。一態様では、テクスチャコーティングを施した鉄筋は、標準的な黒棒、つまり平滑な棒よりも少なくとも５％高い、好ましくは１０％高い、より好ましくは１５％高い、最も好ましくは２０％高い、及び最適には少なくとも３０％高い引き抜き強度を示す。

[062]
本明細書に記載のテクスチャコーティングは、単層として、すなわち、非被覆鋼鉄筋など基材の表面に直接塗布され得る。あるいは、テクスチャコーティングは、鋼鉄筋に既に塗布された第１コーティングの上に第２粉末コーティングとして塗布されてよい。一実施形態では、第１コーティングは、コーティング組成物であり、好ましくは、エポキシコーティング、より好ましくは、平滑な防食エポキシコーティングである。第２コーティングは、粉末コーティング組成物であり、好ましくは、溶着エポキシコーティング、より好ましくは、少なくとも１５０μｍの表面粗さ（Ｓｚ）をもたらすテクスチャコーティングである。一実施形態では、第１及び第２コーティング組成物が塗布されるとき、基材は、第２コーティングの塗布前に少なくとも部分的に第１コーティングを硬化又はゲル化できるように加熱される。別の実施形態では、第２コーティング組成物は、実質的に硬化又はゲル化されていない第１コーティングの上に塗布されてよい。

[063]
単層テクスチャコーティングは、被覆されていない標準的な鉄筋と比較して増加した引張強度をもたらし、防食性が向上した引張強度よりも重要ではない建築及び他の用途において特に有用である。例えば、著しい地震活動を伴う世界の地域では、鉄筋コンクリートは、著しい力に耐え得ることが必要であり、単層テクスチャコーティングは、従来の非被覆鉄筋と比較して、かかる力に対する優れた抵抗力をもたらす。単層テクスチャコーティングはまた、既製鉄筋、すなわち、製造段階において、コーティングの塗布前に所望の形状に折り曲げられる鉄筋で使用されてよい。単層テクスチャコーティングはまた、防食コーティングとして機能してよい。

[064]
単層テクスチャコーティングは防食性をもたらし得るものの、理論に束縛されるものではないが、粗面、つまりテクスチャ表面は不連続であり、コーティング組成物によって完全に被覆され得ない微細な孔及び／又は隙間を含み得ると考えられる。これらの孔及び／又は隙間に水が浸透する場合、鉄筋コンクリートが腐食環境に曝露される領域において腐食が生じることがある。

[065]
したがって、防食性及び増加した引張強度が必要な場合、第１コーティングが鋼鉄基材に塗布されて耐食性をもたらし、続いて、基材にテクスチャ表面をもたらす第２コーティングが塗布される、２層テクスチャコーティングが使用されてよい。かかる２層コーティングは、テクスチャ表面のおかげで増加した引張強度をもたらし、第１コーティングが腐食に耐えるのに十分な膜連続性を有するために腐食耐性をもたらす。更に、２層テクスチャコーティングはより高い可撓性を有してよく、したがって、既製鉄筋及び製造後鉄筋、すなわち、製造段階後かつコーティング塗布後に所望の形状に折り曲げられる被覆鉄筋の両方で有用である。

[066]
一実施形態では、本明細書に記載のテクスチャコーティングは、鉄筋の埋め込み長さに影響する。本明細書で使用するとき、用語「埋め込み長さ」は、必要強度をもたらすためにコンクリートに入れる必要がある、鋼鉄の最小長を意味する。本明細書に記載のテクスチャコーティングは、鉄筋とコンクリートとの相互作用を向上させることによって鉄筋コンクリートの強度を向上させ、結果として、同一の強度をもたらすためにコンクリートに入れる必要がある鉄筋の長さを低減してよい。標準的な非被覆棒よりも小さい直径を有するテクスチャ鉄筋で同一の引張強度を達成することも可能であってよい。

[067]
一実施形態では、本明細書に記載のテクスチャコーティングは、鉄筋の接合長さに影響する。慣例的に、鋼鉄筋を使用してコンクリートを補強する場合、コンクリート中で鉄筋の連続ラインを形成するために２片の鉄筋を重ね合わせる。重なり部の接合長さ（すなわち、重なり部の距離）は、鉄筋の寸法及び間隔など多数の変数に依存する。本明細書に記載のテクスチャコーティングは、鉄筋とコンクリートとの相互作用、そしてまた２片の鉄筋間の相互作用を向上させる。結果として、同一の強度をもたらすために必要な鉄筋の接合長さが低減されてよい。

[068]
したがって、一実施形態では、本明細書は、被覆物品、すなわち、テクスチャ表面を備える鋼鉄筋を提供し、テクスチャコーティングは、同一径の鉄筋に対して長さが少なくとも５％大きい、好ましくは１０％大きい、より好ましくは１５％大きい、更により好ましくは２０％大きい、最適には少なくとも３０％大きい非被覆標準体と比較して、向上した引き抜き強度をもたらす。別の実施形態では、本明細書は、同一長の鉄筋に対して直径が少なくとも５％大きい、好ましくは１０％大きい、より好ましくは１５％大きい、更により好ましくは２０％大きい、最適には少なくとも３０％大きい非被覆標準と同等の引き抜き強度を示す被覆物品を提供する。

[069]
あるいは、増加した引張強度が提供される結果として、所定量の鉄筋コンクリートに必要な補強棒の数（又は棒の直径）が低減し得る。鉄筋のコストは、コンクリートのコストよりも著しく高いため、必要な鉄筋の総量の低減は、鉄筋コンクリートのコストの著しい低減を示す。これはまた、コンクリート詰まり及び建築に伴う高コストを回避するのに役立つであろう。

[070]
本明細書は、被覆物品を作製するための方法を提供する。この方法は、基材を準備する工程と、この基材にコーティング組成物を塗布する工程と、を含む。このコーティング組成物は、液体組成物、粉末組成物、溶媒に溶解した粉末組成物などであってよい。液体組成物は、噴霧、ロールコーティング、ディップコーティング、ブラシコーティングなど当該技術分野において既知の様々な方法で基材に塗布されてよい。２層液体コーティングが塗布される一態様では、第１コーティングの乾燥後又は硬化後に、第２コーティングが第１コーティングの上に塗布される。別の態様では、２層コーティングは、粉末コーティング及び液体コーティング組成物の両方を含むハイブリッドコーティングであってよい。例えば、第１液体コーティングは構造インサート部材に塗布されてよく、粉末テクスチャコーティングは、液体コーティングの乾燥膜又は硬化膜の上に塗布される。あるいは、第１粉末コーティングは構造インサート部材に塗布されてよく、液体テクスチャコーティングは、粉末コーティングのゲル化膜又は硬化膜の上に塗布される。

[071]
一態様では、被覆物品は、単層粉末コーティングが塗布されたテクスチャ鉄筋である。この方法は、基材を準備する工程と、この上に粉末コーティング組成物を塗布する工程と、を含む。この基材は、最初に約１５０℃〜３００℃、好ましくは約２２０℃〜２６０℃の温度に加熱され、粉末コーティング組成物をこの基材に塗布することにより、基材の上にテクスチャコーティングが形成される。一態様では、基材は、加熱及びコーティング組成物の塗布前に、洗浄されてよい、又は例えば、サンドブラストによって表面不純物を除去する処理が行われてよい。

[072]
本明細書はまた、２層コーティングを施した被覆物品を作製するための方法を提供する。この方法は、基材、すなわち、鋼鉄筋を準備する工程を含む。この工程には、約１５０℃〜３００℃、好ましくは約２２０℃〜２６０℃の温度に基材を加熱する工程が続く。第１コーティングは、基材に第１組成物を塗布して耐食性を付与することにより基材上に形成される。第１コーティングは、粉末コーティング、液体コーティング、又はハイブリッドコーティングであってよい。テクスチャコーティングは、第１組成物の上に粉末コーティング組成物を塗布することによって、第１コーティングの上に形成される。一態様では、テクスチャコーティングは、第１コーティングの上に直ちに、すなわち、第１コーティングが実質的に硬化していないときに塗布される。別の態様では、テクスチャコーティングは、第１コーティングの硬化後に、第１コーティングの上に塗布される。一態様では、基材は、加熱及び第１コーティング組成物の塗布前に、最初に洗浄されてよい、又は例えば、サンドブラストによって表面不純物を除去する処理が行われてよい。

[073]
本明細書に記載の粉末組成物は、流動床及び噴霧塗布器の使用など様々な手段で、例えば鋼鉄筋など基材に塗布されてよい。最も一般的には、静電塗装プロセスが用いられ、粉体粒子が物品に引き寄せられてくっつくように、粒子を静電気的に帯電させて、下地塗り済み物品上に噴霧する。次いでコーティングは硬化する。かかる硬化は、連続的な加熱、後続の加熱、又は基材中の残留熱によって起こり得る。例えば、コーティングは、硬化が連続的に生じるように加熱した基材に塗布されてよい。

[074]
本明細書に記載される組成物及び方法を、様々な基材と共に使用できる。通常、かつ好ましくは、本明細書に記載のコーティング組成物は、プライマー塗布されていない金属、洗浄された、又はサンドブラストされた金属、及び前処理された金属（めっき基材、及び電着処理した金属基材など）が挙げられるが、これらに限定されない、金属基材をコーティングするために使用される粉末コーティング組成物である。金属基材の典型的な前処理として、例えば、リン酸鉄、リン酸亜鉛等での処理が挙げられる。金属基材は、当該技術分野において既知の様々な標準的プロセスを用いて洗浄、かつ前処理できる。例として、基材上に清潔な汚染物質を含まない表面をもたらす、リン酸鉄処理、リン酸亜鉛処理、ナノセラミック処理、様々な周囲温度による前処理、ジルコニウムを含む前処理、酸洗い、又は当該技術分野において既知の任意のその他方法が挙げられるが、これらに限定されない。好ましい金属基材は、コーティングの塗布前にサンドブラスト洗浄された鋼鉄筋である。

[075]
コーティングは、特定の基材及びその用途によって必要な任意の膜厚で塗布されてよい。通常、単層コーティングの最終膜コーティングは、好ましくは約１２５〜７００マイクロメートル、より好ましくは２００〜５７５マイクロメートル、更により好ましくは２５０〜４２５マイクロメートルの厚さを有するであろう。コーティングが２層コーティングの場合、第１コーティングは、１００〜５００マイクロメートル、より好ましくは１５０〜４００マイクロメートル、更により好ましくは１７５〜３００マイクロメートルの厚さを有し、第２コーティングは、２５〜２００マイクロメートル、より好ましくは５０〜１７５マイクロメートル、更により好ましくは７５〜１２５マイクロメートルの厚さを有する。

[076]
本発明を以下の実施例によって例示する。特定の実施例、材料、量、及び手順は、本明細書で記載の本発明の範囲及び趣旨に従って広く解釈されるべきであることが理解される。特に指示しない限り、全ての部及びパーセントは重量基準であり、全ての分子量は重量平均分子量である。特に指定しない限り、使用する全ての化学物質は、市販されている。

試験方法
[077]
別途記載のない限り、以下の試験方法を以下の実施例で用いた。

鉄筋引き抜き強度試験
[078]
引き抜き強度試験を使用して、鋼鉄筋とコンクリートとの相互作用度を評価する。この試験は、ＡＳＴＭ Ａ９４４−１０（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ Ｂｏｎｄ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｓｔｅｅｌ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ Ｂａｒｓ ｔｏ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｕｓｉｎｇ Ｂｅａｍ−ＥｎＤ Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓ）に従って実行する。簡潔に、試験棒を鉄筋コンクリート塊に投入し、試験棒に引張荷重を加える。初期及び最大荷重測定値と共に、棒の変位距離をモニタする。

棒／ワイヤ引き抜き強度試験
[079]
引き抜き強度試験も、金属試験棒又はワイヤとコンクリートとの相互作用の実験室規模、つまりベンチ規模評価として使用してよい。かかる試験のために、生コンクリート（ＱＵＩＫＲＥＴＥ）からいくつかの湿潤コンクリート群を調製し、２５０ｍＬのコンクリートを個別のプラスチック容器に注入する。次いで、被覆金属試験棒（０．６４ｃｍ×２，５４ｃｍ×２０．３２ｃｍ）を約１．９ｃｍの深さまで各コンクリートカップに埋め込む。埋め込み後、コンクリートを３日間硬化させ、Ｉｎｓｔｒｏｎ ３３４５装置を使用してコンクリートの上面を支持しつつ、５ｋＮの引張荷重を各試験棒に加え、１ｍｍ／分の速度でコンクリートから試験棒を引き抜く。測定したピーク応力は、各被覆試験棒の引き抜き強度の測定値をもたらす。

表面粗さの測定
[080]
テクスチャ度は、Ｋｅｙｅｎｃｅ光学顕微鏡を使用して被覆金属試験棒の表面粗さを測定することにより決定する。顕微鏡のオプティカルプロファイラは、山と谷として表される表面の画像を生成する。表面粗さは、表面の最高点と表面の最低点との間の距離を示すパラメータである、Ｓｚとして報告する。

実施例１．引き抜き強度試験
[081]
表１に示すように粉末組成物を調製し、表示した膜厚で試験標本をコーティングした。ＡＳＴＭ Ａ９４４−１０に従って引き抜き強度試験を行った。結果を表１に示す。

実施例２．引き抜き強度に対する表面粗さの効果
[082]
引き抜き強度に対する表面粗さの効果を判定するために、図２に示す処方１番〜４番で金属試験棒をコーティングした。各試験棒について、光学顕微鏡を使用して表面粗さを測定した。テクスチャコーティングが塗布された試験棒表面の顕微鏡画像を示す図２Ａに示すように表面を撮像した。図２Ｂは、非被覆表面の顕微鏡画像を示す。

[083]
引き抜き強度試験については、引き抜き試験のために各試験棒をコンクリートに埋め込んだ。引張荷重を加え、一定速度でコンクリートから試験棒を引き抜いた。各棒のピーク応力を測定し、結果を表２に報告する。表面粗さとピーク応力との間には、正相関が認められた。

実施例３．コンクリートに対する接着性に対する表面粗さの効果
[084]
コンクリートに対する被覆金属棒の接着性に対する表面粗さの効果を実証するために、粉末コーティング処方１番〜４番（表２に示す）を金属試験棒に塗布し、次いで棒をコンクリートに埋め込んだ。埋め込み及びコンクリートの硬化後に、引張荷重を加え、一定速度でコンクリートから試験棒を引き抜いた。図１Ａは、テクスチャコーティングで被覆した試験棒を示し、図１Ｂは、平滑表面を有する試験棒を示す。コンクリートは、試験棒のテクスチャコーティングに付着したままであるのに対して、平滑表面を有する試験棒はコンクリートから容易に引き抜けた。

実施例４．引き抜き強度に対するテクスチャ化添加剤の効果
[085]
表面粗さ及び対応する引き抜き強度に対する様々なテクスチャ化添加剤の効果を評価するために、表３に示すテクスチャ添加剤を使用して、粉末コーティング処方５番〜８番を金属試験棒に塗布した。各試験棒について表面粗さ値を測定し、次いで、棒をコンクリートに埋め込んだ。埋め込み及びコンクリートの硬化後に、引張荷重を加え、一定速度でコンクリートから試験棒を引き抜いた。各試験棒についてピーク応力を測定した。結果は表３に示すとおりであった。ＰＴＦＥ粒子を含有する処方は、他のテクスチャ化添加剤を使用した処方と比較して、増加した表面粗さ及び引き抜き強度を示した。

実施例５．表面粗さに対するチキソトロープ剤の効果
[086]
表面粗さ及び対応する引き抜き強度に対する特定のチキソトロープ剤及びテクスチャ添加剤の効果を測定するために、粉末コーティング処方９番及び１０番を金属試験棒に塗布した。各処方は、表４に示すように、同一のテクスチャ化添加剤を含むが、チキソトロープ剤は異なる。各試験棒について、光学顕微鏡を使用して表面粗さ値を測定した。結果を表４に示す。ＰＴＦＥ及び官能性充填剤材料の組み合わせは、増加した表面粗さを示した。

実施例６．表面粗さに対する様々な種類のテクスチャの効果
[087]
表面粗さとテクスチャの相関を判定するために、従来のエポキシコーティングで金属試験棒をコーティングし、表５に示す様々な方法でテクスチャを導入した。図３は、様々な種類のテクスチャの可視描画像を提供する。比較するために、本発明のテクスチャコーティングを施した試験棒も使用した。各試験棒の表面粗さを測定し、コンクリートにサンプルを埋め込んだ。埋め込み及びコンクリートの硬化後、引張荷重を加え、一定速度でコンクリートから試験棒を引き抜いた。各試験についてピーク応力を測定した。結果を表５に示す。

[088]
一部のテクスチャ法は、著しい表面粗さをもたらしたが、非被覆対照と比較して、接着性の対応する増加はもたらさなかった。これは、凝集レベルでのコーティングの失敗によるものである、又は粒子がコーティングに適切に付着しなかったためである、又は粒子がコーティングで適切に封入されなかったためである。ワイヤによって生成されたテクスチャに関しては、粗さは、比較的狭いマスク領域に限定された。

[089]
本明細書で引用された全ての特許、特許出願、及び刊行物、並びに電子的に入手可能な資料の完全な開示は、参考によって組み込まれる。上記の詳細な説明及び実施例は、あくまで理解を助けるために示したものである。これらによって不要な限定をするものと理解されるべきではない。本発明は、示され記載された厳密な詳細事項に限定されるべきではないが、当業者に対して明らかな変形が特許請求の範囲において規定される本発明の範囲に包含される。いくつかの実施形態では、本明細書に例示的に開示された本発明は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素の不在下で好適に実行されてもよい。

[089]
本明細書で引用された全ての特許、特許出願、及び刊行物、並びに電子的に入手可能な資料の完全な開示は、参考によって組み込まれる。上記の詳細な説明及び実施例は、あくまで理解を助けるために示したものである。これらによって不要な限定をするものと理解されるべきではない。本発明は、示され記載された厳密な詳細事項に限定されるべきではないが、当業者に対して明らかな変形が特許請求の範囲において規定される本発明の範囲に包含される。いくつかの実施形態では、本明細書に例示的に開示された本発明は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素の不在下で好適に実行されてもよい。
以下、出願時の特許請求の範囲の内容を記載する。
［１］
被覆物品であって、
構造インサート部材と、
前記構造インサート部材に塗布されたテクスチャコーティングと、を含み、
前記被覆物品が、少なくとも１５０μｍの表面粗さ（Ｓｚ）を有するテクスチャ表面を有する前記物品。
［２］
構造インサート部材と、
少なくとも１種類の粉末コーティング組成物と、を含み、前記組成物が
バインダ樹脂成分と、
テクスチャ化添加剤と、
少なくとも１種類の官能性充填剤と、を有する前記１に記載の物品。
［３］
前記構造インサート部材に塗布された第１コーティングと、
前記第１コーティングの上に塗布された前記テクスチャコーティングと、を含み、前記テクスチャコーティングが、
バインダ樹脂成分と、
テクスチャ化添加剤と、
少なくとも１種類の官能性充填剤と、
を含む粉末コーティング組成物を含む、
前記１又は２に記載の物品。
［４］
被覆物品であって、
構造インサート部材と、
前記構造インサート部材に塗布された少なくとも１種の粉末コーティング組成物と、を含み、前記組成物が、
バインダ樹脂成分と、
テクスチャ化添加剤と、
少なくとも１種類の官能性充填剤と、
を含む凝集体と、を含み、
前記被覆物品がテクスチャ表面を有する、
前記物品。
［５］
被覆構造インサート部材であって、
前記構造インサート部材に塗布された粉末コーティング組成物を含み、前記粉末コーティング組成物が、
約４０〜７０重量％のバインダ樹脂成分と、
約０．５〜５重量％のテクスチャ化添加剤と、
約０．５〜２０重量％の官能性充填剤と、を含み、
前記粉末コーティングが、試験棒に塗布されたときに、非被覆試験棒と比較して少なくとも１０％の引き抜き強度の増加を示す、前記被覆構造インサート部材。
［６］
構造インサート部材のコーティング方法であって、
構造インサート部材を準備することと、
前記構造インサート部材を約１５０℃〜３００℃の温度に加熱することと、
前記加熱したインサート部材に粉末コーティング組成物を塗布することと、
前記塗布された粉末コーティング組成物を硬化させることと、を含み
前記粉末コーティング組成物が、
バインダ樹脂成分と、
テクスチャ化添加剤と、
官能性充填剤と、を含む、
前記構造インサート部材のコーティング方法。
［７］
物品をコーティングするための方法であって、
基材を準備することと、
前記基材を約１５０℃〜３００℃の温度に加熱することと、
第１コーティング組成物を前記基材に塗布することと、
前記第１コーティング組成物の上にテクスチャコーティングを塗布することと、を含み、前記テクスチャコーティングが、
バインダ樹脂成分と、
テクスチャ化添加剤と、
少なくとも１種類の官能性充填剤と、を含む粉末コーティング組成物である、
前記物品をコーティングするための方法。
［８］
テクスチャ粉末コーティング組成物の作製方法であって、
バインダ樹脂成分を準備することと、
テクスチャ化添加剤を準備することと、
官能性充填剤を準備することと、
前記バインダ樹脂成分、前記テクスチャ化添加剤、及び前記官能性充填剤を組み合わせて、溶融ブレンドを形成することと、
前記溶解ブレンドを押出して、テクスチャ粉末コーティング組成物を形成することと、を含む前記テクスチャ粉末コーティング組成物の作製方法。
［９］
前記テクスチャ表面が、前記粉末コーティング組成物にテクスチャ化添加剤を含ませることによって生成される、前記１に記載の物品。
［１０］
前記テクスチャ表面が、前記構造インサート部材に塗布された前記粉末コーティング組成物から不連続硬化膜を形成することによって生成される、前記１に記載の物品。
［１１］
前記バインダ樹脂成分が、エポキシ、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、アクリル、ポリ塩化ビニル、ナイロン、フルオロポリマー、シリコーン、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択される、前記１〜１０のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［１２］
前記バインダ樹脂成分がエポキシ官能性樹脂である、前記１〜１１のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［１３］
前記バインダ樹脂成分が溶着エポキシ樹脂である、前記１〜１２のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［１４］
前記構造インサート部材が、金属、ガラス、ポリマー材料、セラミック、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択される材料で作製される、前記１〜１３のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［１５］
前記構造インサート部材が、鉄筋、だぼ、繊維、メッシュ、プレート、及びこれらの組み合わせから選択される物品である、前記１〜１４のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［１６］
前記構造インサート部材が第１材料で作製され、第２材料に組み込まれて前記第２材料を補強する、前記１〜１５のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［１７］
前記第２材料が、コンクリート、セメント、アスファルト、土壌、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択される骨材である、前記１８に記載の物品又は方法。
［１８］
前記構造インサート部材が、コンクリートの補強に使用される鋼鉄筋である、前記１〜１７のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［１９］
前記第１コーティング組成物及び前記第２コーティング組成物が、それぞれ独立して粉末コーティング組成物である、前記１〜１８のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２０］
前記テクスチャ化添加剤が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）；テトラフルオロエチレンペルフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、パラ系アラミド繊維（ＫＥＶＬＡＲ）、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択される、前記１〜１９のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２１］
前記テクスチャ化添加剤がＰＴＦＥである、前記１〜２０のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２２］
前記テクスチャ化添加剤が、前記コーティング組成物の総重量を基準として、約０．０５〜５重量％の量で存在する、前記１〜２１のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２３］
前記テクスチャ化添加剤が、前記粉末コーティング組成物の前記バインダ樹脂成分との押出前に、約７５〜３００マイクロメートルのメジアン粒径（Ｄ５０）を有する、前記１〜２２のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２４］
前記官能性充填剤が、粘土、マイカ、タルク、珪灰石、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択されるシラン化材料である、前記１〜２３のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２５］
前記官能性充填剤がシラン化珪灰石である、前記１〜２４のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２６］
前記官能性充填剤及び前記テクスチャ化添加剤を結合させて凝集体を形成する、前記１〜２５のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２７］
前記テクスチャ化添加剤が、前記構造インサート部材に塗布される前記コーティング組成物によって少なくとも部分的に封入される、前記１〜２６のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２８］
前記官能性充填剤及び前記テクスチャ化添加剤を結合させて、前記構造インサート部材に塗布される前記コーティング組成物によって少なくとも部分的に封入される凝集体を形成する、前記１〜２７のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［２９］
前記コーティング組成物の前記引き抜き強度が、構造インサート部材に塗布され、ＡＳＴＭ Ａ９４４−１０によって試験されたときに、非被覆構造インサート部材よりも少なくとも２０％大きい、前記１〜２８のいずれか一項に記載の物品又は方法。
［３０］
前記コーティング組成物の前記引き抜き強度が、構造インサート部材に塗布され、ＡＳＴＭ Ａ９４４−１０によって試験されたときに、非被覆構造インサート部材よりも少なくとも約３０％大きい、前記１〜２９のいずれか一項に記載の物品又は方法。

Claims (30)

1. 被覆物品であって、
   構造インサート部材と、
   前記構造インサート部材に塗布されたテクスチャコーティングと、を含み、
   前記被覆物品が、少なくとも１５０μｍの表面粗さ（Ｓｚ）を有するテクスチャ表面を有する前記物品。
2. 構造インサート部材と、
   少なくとも１種類の粉末コーティング組成物と、を含み、前記組成物が
   バインダ樹脂成分と、
   テクスチャ化添加剤と、
   少なくとも１種類の官能性充填剤と、を有する請求項１に記載の物品。
3. 前記構造インサート部材に塗布された第１コーティングと、
   前記第１コーティングの上に塗布された前記テクスチャコーティングと、を含み、前記テクスチャコーティングが、
   バインダ樹脂成分と、
   テクスチャ化添加剤と、
   少なくとも１種類の官能性充填剤と、
   を含む粉末コーティング組成物を含む、
   請求項１又は２に記載の物品。
4. 被覆物品であって、
   構造インサート部材と、
   前記構造インサート部材に塗布された少なくとも１種の粉末コーティング組成物と、を含み、前記組成物が、
   バインダ樹脂成分と、
   テクスチャ化添加剤と、
   少なくとも１種類の官能性充填剤と、
   を含む凝集体と、を含み、
   前記被覆物品がテクスチャ表面を有する、
   前記物品。
5. 被覆構造インサート部材であって、
   前記構造インサート部材に塗布された粉末コーティング組成物を含み、前記粉末コーティング組成物が、
   約４０〜７０重量％のバインダ樹脂成分と、
   約０．５〜５重量％のテクスチャ化添加剤と、
   約０．５〜２０重量％の官能性充填剤と、を含み、
   前記粉末コーティングが、試験棒に塗布されたときに、非被覆試験棒と比較して少なくとも１０％の引き抜き強度の増加を示す、前記被覆構造インサート部材。
6. 構造インサート部材のコーティング方法であって、
   構造インサート部材を準備することと、
   前記構造インサート部材を約１５０℃〜３００℃の温度に加熱することと、
   前記加熱したインサート部材に粉末コーティング組成物を塗布することと、
   前記塗布された粉末コーティング組成物を硬化させることと、を含み
   前記粉末コーティング組成物が、
   バインダ樹脂成分と、
   テクスチャ化添加剤と、
   官能性充填剤と、を含む、
   前記構造インサート部材のコーティング方法。
7. 物品をコーティングするための方法であって、
   基材を準備することと、
   前記基材を約１５０℃〜３００℃の温度に加熱することと、
   第１コーティング組成物を前記基材に塗布することと、
   前記第１コーティング組成物の上にテクスチャコーティングを塗布することと、を含み、前記テクスチャコーティングが、
   バインダ樹脂成分と、
   テクスチャ化添加剤と、
   少なくとも１種類の官能性充填剤と、を含む粉末コーティング組成物である、
   前記物品をコーティングするための方法。
8. テクスチャ粉末コーティング組成物の作製方法であって、
   バインダ樹脂成分を準備することと、
   テクスチャ化添加剤を準備することと、
   官能性充填剤を準備することと、
   前記バインダ樹脂成分、前記テクスチャ化添加剤、及び前記官能性充填剤を組み合わせて、溶融ブレンドを形成することと、
   前記溶解ブレンドを押出して、テクスチャ粉末コーティング組成物を形成することと、を含む前記テクスチャ粉末コーティング組成物の作製方法。
9. 前記テクスチャ表面が、前記粉末コーティング組成物にテクスチャ化添加剤を含ませることによって生成される、請求項１に記載の物品。
10. 前記テクスチャ表面が、前記構造インサート部材に塗布された前記粉末コーティング組成物から不連続硬化膜を形成することによって生成される、請求項１に記載の物品。
11. 前記バインダ樹脂成分が、エポキシ、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、アクリル、ポリ塩化ビニル、ナイロン、フルオロポリマー、シリコーン、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の物品又は方法。
12. 前記バインダ樹脂成分がエポキシ官能性樹脂である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の物品又は方法。
13. 前記バインダ樹脂成分が溶着エポキシ樹脂である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の物品又は方法。
14. 前記構造インサート部材が、金属、ガラス、ポリマー材料、セラミック、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択される材料で作製される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の物品又は方法。
15. 前記構造インサート部材が、鉄筋、だぼ、繊維、メッシュ、プレート、及びこれらの組み合わせから選択される物品である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の物品又は方法。
16. 前記構造インサート部材が第１材料で作製され、第２材料に組み込まれて前記第２材料を補強する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の物品又は方法。
17. 前記第２材料が、コンクリート、セメント、アスファルト、土壌、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択される骨材である、請求項１８に記載の物品又は方法。
18. 前記構造インサート部材が、コンクリートの補強に使用される鋼鉄筋である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の物品又は方法。
19. 前記第１コーティング組成物及び前記第２コーティング組成物が、それぞれ独立して粉末コーティング組成物である、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の物品又は方法。
20. 前記テクスチャ化添加剤が、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）；テトラフルオロエチレンペルフルオロプロピレン（ＦＥＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、パラ系アラミド繊維（ＫＥＶＬＡＲ）、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択される、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の物品又は方法。
21. 前記テクスチャ化添加剤がＰＴＦＥである、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の物品又は方法。
22. 前記テクスチャ化添加剤が、前記コーティング組成物の総重量を基準として、約０．０５〜５重量％の量で存在する、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の物品又は方法。
23. 前記テクスチャ化添加剤が、前記粉末コーティング組成物の前記バインダ樹脂成分との押出前に、約７５〜３００マイクロメートルのメジアン粒径（Ｄ５０）を有する、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の物品又は方法。
24. 前記官能性充填剤が、粘土、マイカ、タルク、珪灰石、及びこれらの混合物又は組み合わせから選択されるシラン化材料である、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の物品又は方法。
25. 前記官能性充填剤がシラン化珪灰石である、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の物品又は方法。
26. 前記官能性充填剤及び前記テクスチャ化添加剤を結合させて凝集体を形成する、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の物品又は方法。
27. 前記テクスチャ化添加剤が、前記構造インサート部材に塗布される前記コーティング組成物によって少なくとも部分的に封入される、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の物品又は方法。
28. 前記官能性充填剤及び前記テクスチャ化添加剤を結合させて、前記構造インサート部材に塗布される前記コーティング組成物によって少なくとも部分的に封入される凝集体を形成する、請求項１〜２７のいずれか一項に記載の物品又は方法。
29. 前記コーティング組成物の前記引き抜き強度が、構造インサート部材に塗布され、ＡＳＴＭ Ａ９４４−１０によって試験されたときに、非被覆構造インサート部材よりも少なくとも２０％大きい、請求項１〜２８のいずれか一項に記載の物品又は方法。
30. 前記コーティング組成物の前記引き抜き強度が、構造インサート部材に塗布され、ＡＳＴＭ Ａ９４４−１０によって試験されたときに、非被覆構造インサート部材よりも少なくとも約３０％大きい、請求項１〜２９のいずれか一項に記載の物品又は方法。