JPH08259808A

JPH08259808A - ポリアミド樹脂製振動溶着中空体成形品

Info

Publication number: JPH08259808A
Application number: JP7087721A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Urabe; 宏浦部; Hajime Oyama; 一大山; Tatsuya Hitomi; 達也人見
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】反りが少なく、溶着強度が低下せず、しかも
外観のよいポリアミド樹脂製振動溶着中空体成形品の提
供。【構成】（ａ）相対粘度２．５〜４．０のポリアミド
樹脂５０〜８０重量％、（ｂ）長さ方向に直角の断面に
おいて長径と短径の比が１．３〜１０である非円形断面
のガラス繊維２０〜５０重量％および（ｃ）板状フィラ
ー０〜３０重量％からなり、（ｂ）および（ｃ）の合計
量が２０〜５０重量％であるポリアミド樹脂組成物を用
いて一次成形した複数の中空品を振動溶着してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一次成形で複数の中空
体部品を成形し、振動溶着により接合したポリアミド樹
脂製中空体成形品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラスチックの用途が拡大され、
その特性を生かし、例えば自動車エンジンのインテーク
マニホールドなども振動溶着により樹脂化が試みられて
いる。材料としては、ガラス繊維強化６６ナイロンまた
は６ナイロンなど、ポリアミド樹脂が主に用いられてい
るが、そりが大きく組付けなどで不具合が生じることが
多かった。そりの低減のために、ガラスフレークやマイ
カなどの板状フィラーが有効であることは、例えば特開
昭５３−１２１８４３によって知られているが、その添
加により溶着強度の低下が認められた。インテークマニ
ホールドの用途においては、溶着強度の低下は、エンジ
ンのバックファイアなどによって、内圧が増大したとき
に、破裂に結びつく危険性がある。また、機械的強度を
損なうことなく、そりを改善するために、ポリエステ
ル、ポリカーボネートおよびポリアセタール樹脂に、非
円形断面のガラス繊維を配合することも、例えば特開平
２−１７３０４７によって提案されている。しかし、こ
れらもポリエステルは耐加水分解性が、ポリカーボネー
トは耐薬品性、耐オイル性が悪く、ポリアセタールは低
融点であり、いまだ十分な解決策にはなっていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、溶着強度を低
下させることなく、そりを改良し、さらに良外観である
ポリアミド樹脂製の振動溶着成形品を得ることのでき
る、解決策が望まれていた。特に、自動車エンジンのイ
ンテークマニホールドの場合、ガソリンと空気の混合ガ
スが成形品内部の中空部を流れる際に、その内表面の外
観が悪い（平滑性が悪い）と、混合ガスの流れが乱さ
れ、自動車エンジンの燃費低下が起こる。近時、特に外
観の重要性が高くなっている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
鋭意検討の結果、長さ方向に直角の断面において長径と
短径の比が１．３〜１０である非円形断面のガラス繊維
を配合した、特定のポリアミド樹脂組成物を使用し、適
切な振動溶着条件を選択することにより、溶着強度を低
下させることなく、そりを改良し、さらに良外観である
振動溶着成形品が得られることを見いだし、本発明に到
達した。

【０００５】すなわち、本発明は、（ａ）相対粘度２．
５〜４．０のポリアミド樹脂５０〜８０重量％、（ｂ）
長さ方向に直角の断面において長径と短径の比が１．３
〜１０である非円形断面のガラス繊維２０〜５０重量％
および（ｃ）板状フィラー０〜３０重量％からなり、
（ｂ）および（ｃ）の合計量が２０〜５０重量％である
ポリアミド樹脂組成物を用いて一次成形した複数の中空
体部品を振動溶着してなるポリアミド樹脂製振動溶着中
空体成形品にある。

【０００６】本発明に使用されるポリアミド樹脂は、重
合可能なω−アミノ酸類若しくはそのラクタム類、好ま
しくは３員環以上のラクタム、または二塩基酸類とジア
ミン類などを原料とし、これらの重縮合によって得られ
るポリアミド樹脂である。具体的には、原料のω−アミ
ノ酸類としては、６−アミノカプロン酸、７−アミノヘ
プタン酸、９−アミノノナン酸、１１−アミノウンデカ
ン酸が挙げられる。ラクタム類としては、ε−カプロラ
クタム、エナントラクタム、カプリルラクタム、ラウリ
ルラクタム、α−ピロリドン、α−ピペリドンが挙げら
れる。二塩基酸類としては、アジピン酸、グルタル酸、
ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、
ウンデカンジオン酸、ドデカジオン酸、ヘキサデカジオ
ン酸、ヘキサデセンジオン酸、エイコサンジオン酸、エ
イコサジエンジオン酸、ジグリコール酸、２，２，４−
トリメチルアジピン酸、キシリレンジカルボン酸、１，
４−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソ
フタル酸が挙げられる。また、ジアミン類としては、ヘ
キサメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ノナ
メチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカ
メチレンジアミン、２，２，４（または２，４，４）−
トリメチルヘキサメチレンジアミン、ビス−（４，４’
−アミノシクロヘキシル）メタン、メタキシリレンジア
ミンが挙げられる。

【０００７】本発明で使用されるポリアミド樹脂の中で
は、ポリ−ε−カプロラクタムが好ましい。これは、ε
−カプロラクタムを単独で重縮合し、またはε−カプロ
ラクタムを主とし、他の原料、例えば上に例示したラク
タム類、ω−アミノ酸類、二塩基酸類とジアミン類と共
に重縮合して得られる。後者の共重縮合の場合、ε−カ
プロラクタムを少なくとも５重量％含有した、ポリアミ
ド樹脂を選択するのがよい。

【０００８】本発明で使用されるポリアミド樹脂は、あ
る範囲内の重合度、すなわち粘度を有するものが好まし
い。好ましい相対粘度は、ＪＩＳＫ６８１０に従っ
て、９８％硫酸中濃度１％、温度２５℃で測定した値
で、２．５〜４．０、特に好ましくは２．８〜３．７の
範囲から選ばれる。相対粘度が低いと、溶着強度が小さ
くなり、逆に高すぎると、流動性を損ない外観不良とな
るので好ましくない。

【０００９】また、本発明で使用されるポリアミド樹脂
の末端は、カルボン酸またはアミンで封止されていても
よく、特に炭素数６〜２２のカルボン酸またはアミンで
封止されたポリアミド樹脂が望ましい。具体的に、封止
に用いるカルボン酸としては、カプロン酸、カプリル
酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチ
ン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸などの脂肪族モノカル
ボン酸が挙げられる。また、アミンとしては、ヘキシル
アミン、オクチルアミン、デシルアミン、ラウリルアミ
ン、ミリスチルアミン、パルミチルアミン、ステアリル
アミン、ベヘニルアミンなどの脂肪族第一級アミンが挙
げられる。封止に使用するカルボン酸またはアミンの量
は、３０μｅｑ／ｇ程度がよい。

【００１０】本発明で使用される非円形断面のガラス繊
維は、長さ方向に直角の断面において長径と短径の比が
１．３〜１０であることが必要である。この比が、１．
５〜６のものが好ましく、１．７〜４．５のものが特に
好ましい。ここで、長径とは、断面図形上の任意の２点
間の直線距離が最大になったときの、その距離をとり、
短径とは、該長径と直交する直線のうち断面図形と交差
する２点間の距離が最大のものをとる。

【００１１】非円形断面のガラス繊維は、所定の長径と
短径の比を有するものであれば、断面形状に特に制限は
ないが、通常、まゆ形、長円形、半円形、円弧形、長方
形、平行四辺形またはこれらの類似形のものが用いられ
る。実用上は、まゆ形に属するものが好ましい。繊維長
は、通常１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍである。
また、ガラス繊維の配合量は、ポリアミド樹脂組成物の
全重量に対し、２０〜５０重量％、好ましくは３０〜４
５重量％に相当する量が用いられる。配合量が少なすぎ
ると溶着強度が低下し、多すぎると外観が悪くなる。

【００１２】本発明においては、そりを改善するため
に、ポリアミド樹脂組成物の配合に際して、上記の非円
形断面のガラス繊維とともに、板状の無機フィラーを併
用することもできる。板状の無機フィラーとしては、通
常、ガラスフレーク、マイカ、金属箔などが挙げられ
る。その配合量は、０〜３０重量％、好ましくは０〜１
５重量％である。多すぎるとそりは小さくなるものの、
溶着強度が低下し好ましくない。また、併用した場合
の、非円形断面のガラス繊維と板状の無機フィラーを併
せた、フィラーの全配合量は、ポリアミド樹脂組成物の
全重量に対し、２０〜５０重量％となるのがよい。少な
すぎると、溶着強度が低下し、また多すぎると外観が悪
化するので好ましくない。さらに、これら両フィラー
は、必要に応じて、アミノシランカップリング剤、エポ
キシシランカップリング剤などにより表面処理されたも
のを用いてもよい。

【００１３】本発明においては、また、ポリアミド樹脂
組成物の配合に際して、上記フィラーの外に、離型剤、
滑剤、熱安定剤、展着剤、可塑剤、着色剤など種々の添
加剤を用いることもできる。また、これらの配合は、重
合から成形までの任意の工程で行うことができ、通常、
押出機を用いて溶融混練するのがよい。

【００１４】本発明においては、これらの樹脂組成物を
用いて、まず複数の中空体部品を一次成形する。次に、
一次成形された複数の中空体部品を、振動溶着により接
合し、目的の中空体成形品を得る。従って、一段の成形
では成形できないような、複雑な構造の中空体成形品で
あっても、製造することができる。中空体成形品のそり
が大きいと、組み付け時に不具合を生じる。さらに、一
次成形品のそりが大きいと、振動溶着が困難になり、ま
た振動溶着時の押圧力が不均一になり、目的の成形品の
溶着強度が低下する。それゆえ、後記する測定法による
溶着強度で表現して、少なくとも２０ｋｇｆ以上になる
ように、諸条件を選択することが肝要である。

【００１５】振動溶着に使用する機械は、特に制限はな
く、市販のものを用いることができる。すなわち、振動
溶着機を用いて、接合すべき複数の中空体部品に、必要
な周波数と振幅を有する振動を加え、所定の圧力下に所
定時間保持すると、押圧接合面で発生する摩擦熱によ
り、中空体部品の表面が溶融し、溶着される。押圧面に
加える振動の周波数は、使用する樹脂組成物の硬さにも
よるが、通常１００〜３００Ｈｚ程度、また振幅は０．
５〜２．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．６ｍｍ程度が
よい。溶着圧力は、５〜１００ｋｇ／ｃｍ²、好ましく
は１０〜６０ｋｇ／ｃｍ²、特に好ましくは１５〜４５
ｋｇ／ｃｍ²が選ばれる。溶着圧力は、大きすぎても小
さすぎても、溶着強度が低下する。所定の押圧下にある
べき溶着時間は、目標とする溶け代が得られるように設
定し、押圧を解放した後の保持時間は、溶着部が十分固
化するように設定する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を、実施例、試験例１〜７およ
び比較例１〜１１によって説明するが、これらはいささ
かも、本発明を制限するものではない。なお、物性評価
は、以下の手順により行った。

【００１７】１）溶着強度ａ）試験片：厚さ３ｍｍ、１００ｍｍ角のシート（以
下、「１００角シート」という。）を、後記実施例と同
一の条件で一次成形し、これから図３（ａ）のように切
り出し、加工した２つの部品（１）（１’）（Ｌ字部分
の幅は３ｍｍ、部品（１）のＬ字の底辺のみ４ｍｍ増、
Ｌ字の内部角はＲ２、底辺の角はＲ１）を、後記実施例
と同一の条件で振動溶着して、図３（ｂ）に示す試験片
（２）を得る。ｂ）測定法：この試験片を、オリエンテック株式会社製
テンシロンＵＴＭ−ＩＩＩ−１００型引張試験機を使用
し、引っ張り速度５ｍｍ／ｓｅｃ、図３（ｂ）に示すチ
ャック（３）（３’）間距離６０ｍｍの条件で引っ張
り、その破断時の強度を測定し、その大きさをｋｇｆで
表しこれを溶着強度とした。値が大きい方が、溶着が良
好であると評価できる。

【００１８】２）円板そり量ａ）試験片：厚さ１６ｍｍ、直径１００ｍｍの円板（以
下、「１００φ円板」という。）を、後記実施例と同一
の条件で一次成形して、試験片を得る。ｂ）測定法：この円板試験片を、水平な定盤上に載置
し、東京精密株式会社製三次元寸法測定機を使用し、該
円板の円周を等分する四ヶ所における、試験片底面の定
盤表面からの高さを測定し、四ヶ所の高さの平均値（単
位ｍｍ）をもって、円板そり量とした。値が小さい方
が、良好であると評価できる。

【００１９】３）外観上記の両試験のために準備した、１００角シートおよび
１００φ円板試験片について、表面平滑性（使用したガ
ラス繊維の浮き具合）を目視で観察した。評価は、比較
例１の表面平滑性を標準とし、これと同程度のものを記
号○で示し、これより優れたものを◎、劣るものを△、
著しく劣るものを×で示した。

【００２０】以下の実施例等において、使用される用語
および略号は、下記の意味を有する。（用語又は略号）（意味）６６ナイロン６６６６ナイロンまゆ形ＧＦ日東紡績株式会社製、商品名ＣＳＨ３ＰＡ８７０。まゆ形断面形状のガラス繊維、長径と短径の比２．０ ±０．３。繊維長３ｍｍ。ＧＦ日本電気硝子株式会社製、商品名Ｔ２８３Ｈ。断面形状円形の硝子繊維、長径と短径の比１。繊維長１０μｍフレカ日本板硝子株式会社製、商品名フレカ１０１。ガラスフレーク。マイカ山口雲母株式会社製、商品名マイカＢ−９２。

【００２１】実施例相対粘度（ηrel ）３．０の６ナイロンに、３５重量％
の「まゆ形ＧＦ」を配合した。配合には、日本製鋼株式
会社製のＴＥＸ３０ーＨＣＴ型２軸混練機を用い、設定
温度は、６ナイロンでは２６０℃、６６ナイロンでは２
８０℃とした。

【００２２】このようにして混練されたポリアミド樹脂
組成物を、日本製鋼株式会社製のＪ−１００ＳＡ型射出
成形機を用いて、一次成形を行い、図２（ａ）および
（ｂ）に示す一対の一次成形品を得た。設定シリンダー
温度は、６ナイロンでは２６０℃、６６ナイロンでは２
８０℃とした。また、設定金型温度はいずれも８０℃と
した。なお、一次成形品の接合面には、図２（ａ）およ
び（ｂ）に示すように、一方には、接合に際して溶融さ
れるべき中央突出部（５）を、他方には、溶融物の中空
体表面への流出を防止するための周縁突出部（６）を設
けた。

【００２３】次に、この一次成形品の一対を、日本エマ
ソン株式会社製のミニ・バイブレイション・ウエルダー
という商品名の振動溶着機を使用して、加圧力３０ｋｇ
ｆ、成形品の溶着圧力５８．８ｋｇ／ｃｍ²、振幅０．
８ｍｍで溶着して、図１に示す中空体成形品（４）を得
た。溶着時間４．０秒、保持時間３．０秒であった。

【００２４】試験例１〜７および比較例１〜１１実施例と同一の条件で、６ナイロンまたは６６ナイロン
に、それぞれ表１に示した量のまゆ形断面形状のガラス
繊維、円形断面のガラス繊維、ガラスフレークおよび／
またはマイカを配合し、一次成形し、振動溶着を行い、
前記各試験片を得た。各試験例および比較例における、
試験片についての物性評価結果も、併せて、表１に示し
た。

【００２５】

【表１】

【００２６】各試験例と比較例を比較すると、本発明に
おいては、２０ｋｇｆ以上の溶着強度、１ｍｍ以下の円
板そり量および◎〜○で示される優れた外観を、併せ備
えた結果が得られていることが分かる。また、ポリアミ
ド樹脂の相対粘度、非円形断面のガラス繊維、その使用
量およびフィラー総量の選択によって、初めて所期の目
的が達成されることも明らかである。

【００２７】

【発明の効果】以上、発明の詳細な説明、実施例等から
明らかなように、本発明によれば、溶着強度を低下させ
ることなく、そりを改良し、さらに良外観であるポリア
ミド樹脂製振動溶着中空成形体を、効率的且つ経済的に
製造することができる。また、成形体がインテークマニ
ホールドである場合には、エンジンのバックファイア時
の安全性を高め、混合ガスの流れも円滑なものとなり、
工業的な意義の極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空体成形品の一例を示す概念的斜視
図。

【図２】一対の一次成形品の一例を示す正面図。

【図３】溶着強度測定のために使用する試験片および溶
着試験片の平面図。

【符号の説明】

１、１’ 試験片の部品２溶着試験片３、３’ 引張試験用チャック４中空体成形品５中央突出部６周縁突出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者人見達也神奈川県平塚市東八幡五丁目６番２号三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社技術センター茅ヶ崎内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）相対粘度２．５〜４．０のポリアミ
ド樹脂５０〜８０重量％、（ｂ）長さ方向に直角の断面において長径と短径の比が
１．３〜１０である非円形断面のガラス繊維２０〜５０
重量％および（ｃ）板状フィラー０〜３０重量％からな
り、（ｂ）および（ｃ）の合計量が２０〜５０重量％で
あるポリアミド樹脂組成物を用いて一次成形した複数の
中空体部品を振動溶着してなるポリアミド樹脂製振動溶
着中空体成形品。
【請求項２】ポリアミド樹脂が６ナイロンである請求項
１記載のポリアミド樹脂製振動溶着中空体成形品。
【請求項３】中空体成形品が自動車エンジンのインテー
クマニホールドである請求項１〜２記載のポリアミド樹
脂製振動溶着中空体成形品。
【請求項４】振動溶着が、振幅０．５〜２．０ｍｍの振
動により、溶着圧力５〜１００ｋｇ／ｃｍ²で行われる
請求項１〜３記載のポリアミド樹脂製振動溶着中空体成
形品の製造方法。