JP7345058B2 - 接合性能を改善する金属表面コーティング及びその作製方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2019年9月18日に出願された米国仮特許出願第62/901,966号に対する優先権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組み込まれる。
式中、n及びyはそれぞれ独立して1~10の整数であり、Lは-S-、-SO2-、-O-、-NR-または-N-(CH2)p-OP(OH)2-であり、式中、Rは、H、置換アルキルまたは無置換アルキルであり、pは、1~10であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキル及び置換フェニルまたは無置換フェニルから選択されて、式中、R4は、H、置換アルキルまたは無置換アルキルである。任意で、n及びyはそれぞれ1であり、及び/またはLはNHである。任意で、R1及びR3は、それぞれHであり、さらにR2は、OHである。いくつかの実施例において、この化合物は、
nは0~10の整数であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4と置換アルキルまたは無置換アルキルと置換フェニルまたは無置換フェニルとから選択され、式中、R4は、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択される。任意で、式IIにおいて、nが1である場合、R1、R2及びR3は、同時にエチルではない。
式中、n及びyはそれぞれ独立して1~10の整数であり、Lは-S-、-SO2-、-O-、-NR-または-N-(CH2)p-OP(OH)2-であり、式中、Rは、H、置換アルキルまたは無置換アルキルであり、pは、1~10であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキル及び置換フェニルまたは無置換フェニルから選択されて、式中、R4は、H、置換アルキルまたは無置換アルキルである。任意で、n及びyはそれぞれ1であり、及び/またはLはNHである。任意で、R1及びR3は、それぞれHであり、さらにR2は、OHである。いくつかの実施例において、この化合物は、
式中、nは0~10の整数であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4と置換アルキルまたは無置換アルキルと置換フェニルまたは無置換フェニルとから選択され、式中、R4は、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択される。任意で、nは1であり、及び/またはR1、R2及びR3が、それぞれ置換アルキルまたは無置換アルキル(エチルなど)である。いくつかの実施例において、化合物は、
式中、n及びyはそれぞれ独立して1~10の整数であり、Lは-S-、-SO2-、-O-、-NR-または-N-(CH2)p-OP(OH)2-であり、式中、Rは、H、置換アルキルまたは無置換アルキルであり、pは、1~10であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキル及び置換フェニルまたは無置換フェニルから選択されて、式中、R4は、H、置換アルキルまたは無置換アルキルである。場合によって、このコーティング層は、式IIの化合物:
式中、nは0~10の整数であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキルと、置換フェニルまたは無置換フェニルとから選択され、式中、R4は、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択される。
本明細書で使用される「発明(invention)」、「本発明(the invention)」、「本発明(this invention)」及び「本発明(the present invention)」という用語は、本特許出願の主題の全て及び以下の特許請求の範囲を広く指すことを意図している。これらの用語を含む記述は、本明細書に記載の主題を限定する、または以下の特許請求の範囲の意味または範囲を限定しないことが理解されるべきである。
本明細書では、アルミニウム合金などの金属基材をコーティングする際に使用するコーティング組成物を記載する。本明細書に記載のコーティング組成物は、金属基材に塗布することで、コーティングされた金属基材を形成し得る。コーティング組成物は、水系担体または溶媒系担体などの担体を含む。コーティング組成物は、少なくとも1つのリン含有部分及び少なくとも1つのシリコン含有部分を含み得るコーティング化合物も含む。リン含有部分(例えば、ホスホネートまたはホスホン酸の部分)は、金属と反応して、耐食性を改善し得る。例えば、このリン含有部分はアルミニウムと反応し得る。シリコン含有部分は、疎水性である傾向がある金属表面(例えば、アルミニウム表面)上に酸化ケイ素ネットワークを形成し得る。したがって、コーティング化合物は、金属表面をより疎水性にし得る。さらに、シリコン含有部分及び/またはリン含有部分は、接着剤と反応して接着性能を改善し得るヒドロキシル基を含むことができる。任意に、本明細書に記載のコーティング化合物は、少なくとも1つのアミン含有部分も含み得る。アミン含有部分は、エポキシ系接着剤などの接着剤への接合性能を向上させることができる。
任意で、式IIにおいて、nが1である場合、R1、R2及びR3は、同時にエチルではない。言い換えれば、いくつかの実施例において、式IIは、化合物2ではない。
本明細書に記載のコーティング組成物は、金属基材をコーティングするために使用され得る。開示されている方法で使用するために好適な金属基材は、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン系材料、銅、銅系材料、鋼、鋼系材料、青銅、青銅系材料、真鍮、真鍮系材料、複合材料、複合材料に使用されるシート、もしくはその他の好適な金属または材料の組み合わせが含まれる。金属基材は、モノリシック材料、ならびにロール圧接材料、クラッド材料、複合材料(炭素繊維含有材料などだがこれに限定されない)または様々な材料などの非モノリシック材料を含み得る。いくつかの実施例において、金属基材は、金属コイル、金属ストリップ、金属プレート、金属シート、金属ビレット、金属インゴット、金属押出品などである。
記載した方法は、中でも自動車製造、トラック製造、船舶及びボートの製造、列車の製造、飛行機及び宇宙船の製造を含むが、これらに限定されない輸送及び自動車産業において有利に用いられ得る。自動車部品のいくつかの非限定的な実施例には、フロアパネル、後壁部、ロッカー、モータフード、フェンダー、ルーフ、ドアパネル、Bピラー、ロンジロン、ボディ側面、ロッカー部材またはクラッシュ部材が含まれる。本明細書で使用される「自動車」という用語及び関連用語は、自動車に限定されず、自動車、車、バス、バイク、海上船舶、オフハイウェイ自動車、軽トラック、トラック、または貨物自動車などの様々な車両分類を含む。
例示1は、式Iの化合物:
式中、n及びyはそれぞれ独立して1~10の整数であり、Lは-S-、-SO2-、-O-、-NR-または-N-(CH2)p-OP(OH)2-であり、式中、Rは、H、置換アルキルまたは無置換アルキルであり、pは、1~10であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキル及び置換フェニルまたは無置換フェニルから選択されて、式中、R4は、H、置換アルキルまたは無置換アルキルである、前記化合物である。
nは0~10の整数であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4と置換アルキルまたは無置換アルキルと置換フェニルまたは無置換フェニルとから選択され、式中、R4は、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択され、式中、nが1である場合、R1、R2及びR3が同時にエチルではない、前記化合物である。
式中、n及びyはそれぞれ独立して1~10の整数であり、Lは-S-、-SO2-、-O-、-NR-または-N-(CH2)p-OP(OH)2-であり、式中、Rは、H、置換アルキルまたは無置換アルキルであり、pは、1~10であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキル及び置換フェニルまたは無置換フェニルから選択されて、式中、R4は、H、置換アルキルまたは無置換アルキルである、前記方法である。
nは0~10の整数であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4と置換アルキルまたは無置換アルキルと置換フェニルまたは無置換フェニルとから選択され、式中、R4は、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択される、前記方法である。
式中、n及びyはそれぞれ独立して1~10の整数であり、Lは-S-、-SO2-、-O-、-NR-または-N-(CH2)p-OP(OH)2-であり、式中、Rは、H、置換アルキルまたは無置換アルキルであり、pは、1~10であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキル及び置換フェニルまたは無置換フェニルから選択されて、式中、R4は、H、置換アルキルまたは無置換アルキルである、前記コーティングされた金属基材である。
nは0~10の整数であり、R1及びR3は、Hと置換アルキルまたは無置換アルキルとからそれぞれ独立して選択され、さらにR2は、OR4と置換アルキルまたは無置換アルキルと置換フェニルまたは無置換フェニルとから選択され、式中、R4は、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択される、前記コーティングされた金属基材である。
以下のスキーム1及び2に示される方法に従い化合物1を調製した。
図1は、本明細書に記載の方法に従って調製された5xxxシリーズのアルミニウム合金(例えば、AA5754)及び6xxxシリーズのアルミニウム合金(例えば、6111)の接合耐久性の結果を示すグラフである。アルミニウム合金を試験片に切断し、酸エッチング手順により洗浄し、任意で、本明細書に記載のコーティング組成物でコーティングした。各合金は、対照サンプル(「エッチングのみ」という)、化合物1のコーティング組成物層を加えたサンプル及び化合物2のコーティング組成物層を加えたサンプルを使用した。次に、同様に前処理した試験片を市販の接着剤配合物BM4601(Dow Automotive Systems,Wilmington,DEから供給)と一緒に接合させ、潤滑剤配合物DC-290(Quaker Chemical B.V.;Uithoorn,The Netherlandsから供給)でコーティングした。次に、接合した試験片に2400Nの張力を加える接合耐久性試験を実施したが、そこでは、接合した試験片を塩水溶液へ浸漬した後に、高湿度(例えば、少なくとも約75%相対湿度(RH))及び高温(例えば、少なくとも約30°C)の雰囲気への曝露を続けるサイクルを行った。接合耐久性試験で少なくとも20サイクルを完了したサンプルを合格と見なした。
Claims (18)
- n及びyがそれぞれ1である、請求項1に記載の化合物。
- Lが-NHである、請求項1または2に記載の化合物。
- R1及びR3は、それぞれHであり、かつR2がOHである、請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物。
- 金属基材表面をコーティングする方法であって、式Iの化合物:
n及びyがそれぞれ独立して1~10の整数であり、
Lは-S-、-SO2-、-O-、-NR-または-N-(CH2)p-OP(OH)2-であり、式中、Rは、H、置換アルキルまたは無置換アルキルであり、pは、1~10であり、
R1及びR3は、それぞれ独立して、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択され、さらに
R2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキル、及び置換フェニルまたは無置換フェニルから選択され、式中、R4は、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択される、前記方法。 - n及びyがそれぞれ1である、請求項6に記載の方法。
- Lが-NHである、請求項6または7に記載の方法。
- R1及びR3は、それぞれHであり、さらにR2はOHである、請求項6~8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記塗布が、ローラーコーティング、スプレーコーティングまたはディップコーティングにより実施される、請求項6~10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記コーティング組成物を硬化させて、コーティングされた金属基材を提供することをさらに含む、請求項6~11のいずれか1項に記載の方法。
- コーティングされた金属基材であって、
少なくとも第1の表面を含む金属基材と、
前記第1の表面に接着されたコーティング層とを含み、前記コーティング層は、式Iの化合物:
n及びyがそれぞれ独立して1~10の整数であり、
Lは-S-、-SO2-、-O-、-NR-または-N-(CH2)p-OP(OH)2-であり、式中、Rは、H、置換アルキルまたは無置換アルキルであり、pは、1~10であり、
R1及びR3は、それぞれ独立して、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択され、さらに
R2は、OR4、置換アルキルまたは無置換アルキル、及び置換フェニルまたは無置換フェニルから選択され、式中、R4は、Hと、置換アルキルまたは無置換アルキルとから選択される、前記コーティングされた金属基材。 - 前記金属基材がアルミニウム合金基材を含む、請求項13に記載のコーティングされた金属基材。
- 前記アルミニウム合金基材が、1xxxシリーズのアルミニウム合金、2xxxシリーズのアルミニウム合金、3xxxシリーズのアルミニウム合金、4xxxシリーズのアルミニウム合金、5xxxシリーズのアルミニウム合金、6xxxシリーズのアルミニウム合金、7xxxシリーズのアルミニウム合金、または8xxxシリーズのアルミニウム合金を含む、請求項14に記載のコーティングされた金属基材。
- 請求項13~15のいずれか1項に記載のコーティングされた金属基材と、前記コーティングされた金属基材に接着された第2の金属基材とを含む、接合金属構造体。
- 前記第2の金属基材が、前記コーティングされた金属基材の第1の表面に接着されている、請求項16に記載の接合金属構造体。
- 前記接合金属構造体が、輸送用構造部品、輸送用美的部品、電子デバイスハウジング、建築用構造部品、建築用美的部品、消費者用製品容器または消費者用製品である、請求項16または17に記載の接合金属構造体。
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