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公開番号2025010164
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2024179290,2022576031
出願日2024-10-11,2021-06-09
発明の名称金属基材に接合した前処理組成物及びその製造方法
出願人ノベリス・インコーポレイテッド,NOVELIS INC.
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類C09D 151/00 20060101AFI20250109BHJP(染料;ペイント;つや出し剤;天然樹脂;接着剤;他に分類されない組成物;他に分類されない材料の応用)
要約【課題】前処理されていない金属表面と比較して、金属(例えば、アルミニウム合金)に対して、向上した耐食性、向上した接着性能、潤滑性、向上したコーティング性能(例えば、強化された保湿性)、及び/または向上した溶接性及び/または及び/または溶接耐久性を付与するグラフトコポリマー前処理組成物を記載する。また、開示するグラフトコポリマー前処理組成物でコーティングしたアルミニウム合金、及び開示するグラフトコポリマー前処理組成物をアルミニウム合金に塗布する方法を提供する。
【解決手段】ポリマー主鎖、少なくとも1つの表面結合または接合部分、少なくとも1つの機能部分、及び少なくとも1つの第2の機能部分を含み、少なくとも1つの機能部分及び少なくとも1つの第2の機能部分が、多機能表面コーティングを提供する、グラフトコポリマー前処理組成物とする。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ポリマー主鎖；
前記ポリマー主鎖に結合し、前記ポリマー主鎖を金属製品の第１の表面に結合または接合するように構成された少なくとも１つの表面結合または接合部分；
前記ポリマー主鎖に結合し、前記金属製品の前記第１の表面に少なくとも第１の表面機能化を提供するように構成された少なくとも１つの機能部分；及び
前記ポリマー主鎖に結合し、前記金属製品の前記第１の表面に少なくとも第２の表面機能化を提供するように構成された少なくとも１つの第２の機能部分
を含み、前記少なくとも１つの機能部分及び前記少なくとも１つの第２の機能部分が、多機能表面コーティングを提供する、グラフトコポリマー前処理組成物。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ポリマー主鎖が、アクリルクラスの鎖状ポリマー構造、メタクリルクラスの鎖状ポリマー構造、ビニルクラスの鎖状ポリマー構造、ジエンクラスの鎖状ポリマー構造、ビニリデンクラスの鎖状ポリマー構造、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
【請求項３】
前記ポリマー主鎖が、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（エチルアクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、またはそれらの任意の組み合わせである、請求項１または２に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
【請求項４】
前記少なくとも１つの表面結合または接合部分が、ホスホネート基、カルボキシル基、カテコール基、またはトリアルコキシシリル基を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
【請求項５】
前記ホスホネート基が、ポリ（ビニルホスホネート）を含む、請求項４に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
【請求項６】
前記少なくとも１つの機能部分が接着促進剤を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
【請求項７】
前記接着促進剤が、ヒドロキシル基、アミド基、チオール基、エポキシド基、ビニル基、ジオール基、接着剤組成物、共有結合基、またはイオン結合基を含む、請求項６に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
【請求項８】
前記少なくとも１つの機能部分が、潤滑機能を提供するポリマー側鎖を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
【請求項９】
前記潤滑機能を提供するポリマー側鎖が、ポリエチレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリイソブテン、ポリシリコーン、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項８に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの機能部分が、保湿剤を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載のグラフトコポリマー前処理組成物。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２０年６月１０日に出願された米国仮特許出願第６２／７０５，０９４号の優先権及び出願利益を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に援用される。
続きを表示（約 3,000 文字）【０００２】
本開示は、材料科学、材料化学、表面科学、金属製造、アルミニウム合金、及びアルミニウム製造の分野に関する。本明細書において、自動車、輸送、エレクトロニクス、産業、及び他の用途に使用することができる組成物及び方法を開示する。本明細書に開示する組成物及び方法は、自動車での使用に特に適している。
【背景技術】
【０００３】
アルミニウム合金は、多くの場合、アルミニウム合金の表面、または表面の少なくとも一部に悪影響を与え得る環境で使用される。そのため、アルミニウム合金は、腐食しやすく、接着耐久性が低く、積み重ねられたアルミニウム合金製品の分離が困難であり、コーティングが不均一であり、溶接性及び／または溶接の耐久性が低い場合がある。多くの前処理組成物は、単一の表面関連の問題に対処する機能を提供する。したがって、複数の表面機能性を組み込んだ前処理組成物が望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
包含される本発明の実施形態は、本概要ではなく、特許請求の範囲によって定義される。この発明の概要は、本発明の様々な態様の高次の概要であり、以下の発明を実施するための形態のセクションでさらに説明される概念の一部を紹介する。この発明の概要は、特許請求される主題の主要なまたは本質的な特徴を特定することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を決定するために単独で使用されることも意図していない。主題は、明細書全体、図面の一部またはすべて、及び各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
【０００５】
本明細書において、ポリマー主鎖、ポリマー主鎖に結合し、ポリマー主鎖を金属製品の第１の表面に結合するか、または接合するように構成された少なくとも１つの表面結合または接合部分（例えば、アンカー基）、ポリマー主鎖に結合し、金属製品の第１の表面に少なくとも第１の表面機能化を提供するように構成された少なくとも１つの機能部分、及びポリマー主鎖に結合し、金属製品の第１の表面に少なくとも第２の表面機能化を提供するように構成された少なくとも１つの第２の機能部分を含む、グラフトコポリマー前処理組成物を記載し、その場合、少なくとも１つの機能部分及び少なくとも１つの第２の機能部分は、多機能表面コーティングを提供する。
【０００６】
いくつかの例では、ポリマー主鎖は、アクリルクラスの鎖状ポリマー構造、メタクリルクラスの鎖状ポリマー構造、ビニルクラスの鎖状ポリマー構造、ジエンクラスの鎖状ポリマー構造、ビニリデンクラスの鎖状ポリマー構造、またはそれらの任意の組み合わせを含む。例えば、ポリマー主鎖は、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（エチルアクリレート）、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ（塩化ビニル）、ポリ（酢酸ビニル）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。
【０００７】
特定の態様では、少なくとも１つの表面結合または接合部分は、ホスホネート基、カルボキシル基、カテコール基、またはトリアルコキシシリル基を含む。例えば、ホスホネート基は、ポリ（ビニルホスホネート）であり得る。さらに、少なくとも１つの機能部分は、接着促進剤（例えば、ヒドロキシル基、アミド基、チオール基、エポキシド基、ビニル基、ジオール基、接着剤組成物、共有結合基、またはイオン結合基）を含み得る。いくつかの場合では、少なくとも１つの機能部分は、潤滑機能を提供するポリマー側鎖（例えば、ポリエチレングリコール、ポリテトラヒドロフラン、ポリイソブテン、ポリシリコーン、またはそれらの任意の組み合わせ）を含む。いくつかのさらなる場合において、少なくとも１つの機能部分は、保湿剤（例えば、ポリプロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ブチレングリコール、乳酸、ヘキサメタリン酸ナトリウム、グリセロール、ソルビトール、キシリトール、マルチトール、尿素、またはそれらの任意の組み合わせ）を含む。いくつかの例では、少なくとも１つの機能部分は、溶接促進剤を含む。
【０００８】
特定の場合では、少なくとも１つの機能部分は、腐食防止剤（例えば、無機腐食防止剤、無機バリア型腐食防止剤、有機腐食防止剤、有機バリア型腐食防止剤、またはそれらの任意の組み合わせ）を含む。例えば、無機腐食防止剤は、遷移金属、遷移金属塩、希土類金属、または希土類金属塩を含み得る。いくつかの場合では、遷移金属には、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、または金（Ａｕ）及び／またはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、またはＡｕの塩が含まれる。特定の例では、希土類金属には、セリウム（Ｃｅ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、またはルテチウム（Ｌｕ）及び／またはＣｅ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、またはＬｕの塩が含まれる。いくつかの態様では、腐食防止剤には、メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール、サリチルアルドキシム、ジチオオキサミド、キナルジン酸、チオアセトアミド、または８－ヒドロキシキノリンなどの有機腐食防止剤が含まれる。特定の例では、少なくとも１つの第２の機能部分は、接着促進剤、潤滑機能を提供するポリマー側鎖、保湿剤、溶接促進剤、または腐食防止剤を含む。
【０００９】
特定の態様では、グラフトコポリマー前処理組成物は、架橋剤（例えば、ジルコニウム塩またはジルコニウム錯体）で架橋される。任意選択で、架橋剤は、ジルコニウム塩またはジルコニウム錯体の水溶液である。
【００１０】
金属表面の少なくとも一部にグラフトコポリマー前処理組成物を塗布することを含む、金属表面の少なくとも一部を前処理する方法も本明細書に記載する。いくつかの場合では、グラフトコポリマー前処理組成物の塗布は、金属表面の少なくとも一部を溶液コーティングすること（例えば、金属表面の少なくとも一部をロールコーティング、浸漬コーティング、エンロービング、スピンコーティング、またはスプレーコーティングすること）を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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