JPH10292108A

JPH10292108A - 溶着用ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物

Info

Publication number: JPH10292108A
Application number: JP9115047A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nakajima; 志朗中島; Sadayuki Yakabe; 貞行矢ケ部
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-04-18
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】複雑形状を有する部材の溶着加工することに
より、高い溶着部強度を有する成形品が得られ、溶着部
の耐久性などの物性に優れたガラス繊維強化ポリアミド
樹脂組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）ポリアミド樹脂と（Ｂ）ガラス繊
維からなるガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物であっ
て、（Ａ）と（Ｂ）の量をそれぞれＡ重量％と、Ｂ重量
％としたとき、Ａ＋Ｂ＝１００、４０≦Ａ≦９０、１０
≦Ｂ≦６０を満足し、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂の
溶融粘度が融点＋２０℃の温度で剪断速度が１０００ｓ
ｅｃ^-1もとで１００〜１０００Ｐａ・ｓであることを特
徴とする溶着用ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス繊維強化ポ
リアミド樹脂組成物に関するものであり、更に詳しく
は、高い溶着部強度を有する成形品が得られるガラス繊
維強化ポリアミド樹脂組成物、及びその中空体成形品に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物は
優れた機械的強度、耐熱性、耐薬品性などの特徴を有す
るエンジニアリング樹脂として有用であり、幅広い分野
に使用されている。特に最近は、燃費向上の為の軽量
化、コスト低減、組立工程合理化の観点から、従来金属
が使用されている自動車部品をガラス繊維強化ポリアミ
ド樹脂に変える動きが顕著である。

【０００３】しかしながら、従来、金属が使用されてい
る部品をプラスチックに代替するためには、これまでの
用途以上に材料としての信頼性が要求されている。特に
ガラス繊維強化ポリアミド樹脂はその機械的特性、耐熱
性の観点から自動車のエンジンルーム内のアンダー部品
材料としての用途に用いられるが、中空部、アンダーカ
ット等を有する部品、特にインテークマニホールド、サ
ージタンク等の複雑な形状のエンジン吸気系部品に用い
るに際しては、溶融中子成形方法により成形された部品
としていた。当該成形方法で得られた樹脂製部品は、通
常の射出成形工程の他に溶融中子成形、溶融除去、回収
といった複雑な工程を経て得られるため、コストが高い
という問題があり、この為、これに代わる複雑部品の部
品製造方法として、２個以上の部材を成形後これらの部
材を振動溶着し、一体化して部品とする溶着方法が注目
されている。

【０００４】溶着方法によってガラス繊維強化ポリアミ
ド樹脂を用いて複雑な形状の自動車部品を得るに際し、
例えば、自動車のインテークマニホールドを樹脂化する
際、振動溶着によって部品化されているが、エンジンの
バックファイヤーなどによって内圧が増大したとき、溶
着部の強度が低いと得られた部品が溶着部から選択的に
割れる恐れがあった。上記欠点を回避する為に、溶着部
を部品の強度上重要でないところに持って行く工夫や、
溶着部の肉厚を他の部位より厚くする工夫が従来行われ
てきたが、樹脂部品の用途や形状によっては上記対策で
は対応できない場合があり、その用途が著しく制約さ
れ、溶着部強度の著しく高い溶着成形品が得られるガラ
ス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の提供が強く渇望され
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な問題点がなく、優れた機械的強度、耐熱性に加えて、
高い溶着部強度を有する成形品が得られるガラス繊維強
化ポリアミド樹脂組成物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、溶着部強
度の著しく改良された成形品を与えてくれるガラス繊維
強化ポリアミド樹脂組成物を得るべく鋭意検討した結
果、溶融粘度が特定範囲にあるガラス繊維強化ポリアミ
ド樹脂組成物が上記目的を効果的に達成できることを見
いだし、この知見に基づき本発明に到達したものであ
る。

【０００７】すなわち、本発明は下記の通りである。（１）（Ａ）ポリアミド樹脂と（Ｂ）ガラス繊維からな
るガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物であって、
（Ａ）と（Ｂ）の量をそれぞれＡ重量％とＢ重量％とし
たとき、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００、４０≦Ａ≦９０、１
０≦Ｂ≦６０を満足し、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂
の溶融粘度が融点＋２０℃の温度で剪断速度が１０００
ｓｅｃ^-1もとで１００〜１０００Ｐａ・ｓであることを
特徴とする溶着用ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成
物。（２）（Ｂ）ガラス繊維が、数平均繊維径５〜２５μ
ｍ、重量平均繊維長さ２５０〜４５０μｍであることを
特徴とする上記（１）記載の溶着用ガラス繊維強化ポリ
アミド樹脂組成物。（３）上記（１）又は（２）記載の溶着用ガラス繊維強
化ポリアミド樹脂組成物からなる成形品であって、少な
くとも２個の部材が溶着されてなる中空体成形品。

【０００８】ところで溶融粘度が特定範囲にあるガラス
繊維強化ポリアミド樹脂組成物から得られた成形品の溶
着部以外の一般部の強度は、溶融粘度がこの範囲以外の
ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の一般部強度と大
きな違いは認められない。ところが驚くべきことに、こ
れを成形して得た少なくとも２個の成形部材を振動溶着
したときにのみ溶着部強度が著しく向上し、このような
顕著な効果は従来全く予想し得なかったことである。

【０００９】以下に本発明を詳しく説明する。本発明の
ポリアミド樹脂（Ａ）としては、ジアミンとジカルボン
酸との重縮合で得られるポリアミド樹脂、ラクタムの開
環重合で得られるポリアミド樹脂、ωーアミノカルボン
酸の自己重縮合で得られるポリアミド樹脂、またこれら
の共重合体ポリアミド樹脂、及びこれらのブレンド物な
どが挙げられる。具体的には、ジアミンとジカルボン酸
との重縮合で得られるポリアミド樹脂としてはナイロン
６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン４
６、ナイロン１２１２があげられ、ラクタムの開環重合
で得られるポリアミド樹脂としてはナイロン６、ナイロ
ン１２が挙げられ、ωーアミノカルボン酸の自己重縮合
で得られるポリアミド樹脂としてはナイロン１１、また
共重合体ポリアミド樹脂としてはナイロン６／６６、ナ
イロン６６／６１０、ナイロン６６／６１２、ナイロン
６６／６Ｔ（Ｔはテレフタル酸成分）、ナイロン６６／
６Ｉ（Ｉはイソフタル酸成分）、ナイロン６Ｔ／６Ｉ等
が挙げられ、ブレンド物からなるポリアミド樹脂として
はナイロン６／ナイロン６６、ナイロン６６／ナイロン
６１２、ナイロン６６／ナイロン６１０、ナイロン６６
／ナイロン６Ｉ、ナイロン６６／ナイロン６Ｔなどが挙
げられる。

【００１０】特に耐熱性、機械的特性の点でアジピン酸
とヘキサメチレンジアミンの等モル塩（以下、ＡＨ塩と
もいう）を重縮合して得られるナイロン６６、εカプロ
ラクタムを単独で重縮合して得られるナイロン６、ＡＨ
塩とεカプロラクタムを共重合して得られるナイロン６
／６６、イソフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モ
ル塩とＡＨ塩を共重合して得られるナイロン６６／６Ｉ
が好ましい。これらのポリアミド樹脂は溶融重合、界面
重合、溶液重合、塊状重合、固相重合、ベント式押出機
による溶融重合などの重合方法によって得られるが、こ
れらの方法には特に限定されない。本発明の溶着用ガラ
ス繊維強化ポリアミド樹脂組成物中に於けるポリアミド
樹脂（Ａ）の量は、４０重量％以上である。４０重量％
未満では溶着部強度が低下する。

【００１１】本発明に用いるガラス繊維（Ｂ）は通常ポ
リアミド樹脂に用いられるものであって、特に制限はな
い。溶着用ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物中のガ
ラス繊維としては、重量平均繊維長さ（以下「Ｌ」とも
いう）が５μｍ以上、数平均繊維径（以下「Ｄ」ともい
う）が０．２μｍ以上のもので、ＬとＤの比（以下「Ｌ
／Ｄ」ともいう）が１以上のものである。特に、重量平
均繊維長さ１０〜５００μｍ、数平均繊維径が５〜２５
μｍの場合に溶着部強度が更に高くなる。またガラス繊
維長さは成形品の反り変形性や溶着時のバリの発生状態
に影響するため、短い方が好ましいが、成形品物性を考
慮すると特に好ましいのは重量平均繊維長さ２５０〜４
５０μｍ、Ｌ／Ｄ１０〜４０の範囲のものである。

【００１２】ガラス繊維（Ｂ）の配合量は、溶着用ガラ
ス繊維強化ポリアミド樹脂組成物１００重量％中、１０
重量％〜６０重量％の範囲である。１０重量％未満では
機械的強度への改良効果がなく、６０重量％を越えると
却って溶着部強度を低下させる。特に好ましい配合量は
１５重量％〜４５重量％の範囲である。本発明のポリア
ミド樹脂（Ａ）とガラス繊維（Ｂ）から構成され、最終
的に得られるガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、
融点＋２０℃の温度での剪断速度が１０００ｓｅｃ^-1の
もとでの溶融粘度が１００〜１０００Ｐａ・ｓの範囲で
あることが必要である。

【００１３】ここでいう融点とは、ガラス繊維強化ポリ
アミド樹脂組成物を示差走査熱量計（ＰｅｒｋｉｎＥ
ｌｍｅｒ社製ＤＳＣ−７型）を用いて窒素雰囲気下にて
２０℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温し、吸熱ピークの頂点
を融点という。溶融粘度が１００Ｐａ．ｓ未満では、振
動溶着時に振動摩擦により溶融した樹脂が溶着部よりバ
リとして流出し、充分な溶融接着が進まず高い溶着部強
度が得られない。溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓ以上では
流動性を損ない好ましくない。好ましくは１５０〜６０
０Ｐａ・ｓの範囲である。

【００１４】更に、本発明のガラス繊維強化ポリアミド
樹脂組成物には、必要に応じて、耐熱剤であるヨウ化
銅、臭化第一銅、臭化第二銅、塩化第一銅、酢酸銅、プ
ロピオン酸銅、安息香酸銅、アジピン酸銅、テレフタル
酸銅、イソフタル酸銅等の銅化合物、キレート剤に配位
した銅錯塩等、耐熱性改良剤としても作用するヨウ化カ
リウム、臭化カリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム
などのハロゲン化アルカリ、無機フィラー、リン化合物
などの酸化劣化防止剤、可塑剤、核剤、滑剤、離形剤、
帯電防止剤、顔料、染料等の着色剤などを本発明の目的
を損なわない範囲で添加ることができる。

【００１５】本発明の溶融粘度が特定範囲のガラス繊維
強化ポリアミド樹脂組成物を得る方法には特に限定な
く、あらかじめ溶融粘度を高めたポリアミド樹脂（Ａ）
とガラス繊維（Ｂ）を押出し機を用いて同時に溶融混練
して得る方法やまたは該ガラス繊維強化ポリアミド樹脂
ペレットを固相重合して得る方法が挙げられるが、本発
明で規定した溶融粘度範囲を維持する方法であればどの
ような方法でもよい。本発明のガラス繊維強化ポリアミ
ド組成物は、射出成形、押出し成形、ブロー成形などの
公知の成形方法によって各種成形品に成形される。特に
本発明組成物から得られた複数の成形部材を振動溶着、
超音波溶着等の溶着法で溶着して一体化した部品、例え
ば、インテークマニホールド、サージタンク、オイルタ
ンク、キャニスター、各種シリンダー等の自動車アンダ
ー部品は溶着部の溶着部強度が高く、非常に信頼性の高
い部品となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、実施例、比較例により本
発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれにより何ら
限定されるものでない。なお、測定方法は次の通りであ
る。（１）融点：示差走査熱量計（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅ
ｒ社製ＤＳＣ−７型）を用い、窒素雰囲気下にて２０℃
／ｍｉｎの昇温速度で昇温しながら測定した吸熱ピーク
の頂点を融点とした。（２）溶融粘度：キャピラリー粘度計（東洋精機社製）
を用い、成形品の絶乾時（０．１〜０．１５％の水分を
含む）、キャピラリー径０．５ｍｍφ、キャピラリー長
さ５ｍｍ、融点＋２０℃の温度、剪断速度１０００ｓｅ
ｃ^-1のもとでの溶融粘度を測定した。

【００１７】（３）溶着部強度：射出成形機（東芝機械
社製：ＩＳ１５０Ｅ）を用い、シリンダー温度２９０
℃、金型温度８０℃で、長さ１１４×高さ３３×厚み３
ｍｍの平板と長さ１１４×高さ３３×幅１０ｍｍ平板の
幅の異なる平板を成形した。得られた平板を振動溶着機
（ブランソン社製：ＶＩＢＲＡＴＩＯＮーＷＥＬＤＥ
Ｒ，Ｍｏｄｅｌ２８００）を用いて、周波数２４０Ｈ
ｚ、圧力６．４ＭＰａ、振幅１．７ｍｍ、溶け代２ｍｍ
の条件下で図１に示す様に平板の幅方向（ａ方向）に振
動溶着加工して溶着部（ｂ）を有する平板を得た。得ら
れた平板を長さ方向に５ｍｍ間隔で切り出し、図２に示
す試験片（長さ６４ｍｍ、溶着部断面積１５ｍｍ²）を
得た後、引張り速度５ｍｍ／ｓｅｃで引張り試験を実施
し、破断時の引張り強度を求め溶着部強度とした。

【００１８】（４）一般部引張り強度：ＡＳＴＭＤ６
３８に準じて測定した。（５）ガラス繊維の重量平均繊維長さと数平均繊維径：
溶着用ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物を蟻酸中
で、ポリアミドを溶解し、ガラスを沈殿させる。得られ
た沈殿物を光学顕微鏡下で観察し、無作為に選んだ３０
０〜１０００本のガラス繊維の長さ及び直径を旭化成工
業（株）製画像解析装置ＩＰ−１０００を用いて重量平
均繊維長さ及び数平均繊維径を求めた。

【００１９】（実施例１）４００ｌのオートクレーブ中
に４０％ＡＨ塩（アジピン酸／ヘキサメチレンジアミン
の等モル塩）水溶液を仕込み、１．８ＭＰａ加圧下で加
熱溶融重合を行い、冷却固化、造粒してポリアミド樹脂
ペレットを得た。得られた該ペレットを窒素雰囲気下、
１８０℃で固相重合し、該ペレット１００重量部に対し
てガラス繊維（旭ファイバーグラス製ＪＡＦＴ２Ａ）５
０重量部とを２９０℃の温度で２軸押出し機（東芝機械
社製ＴＥＭ３５）を用いて溶融混練してガラス繊維濃度
３３重量％の強化ポリアミド樹脂組成物ペレットを得
た。得られたペレットの諸特性を測定し、その結果を表
１に示す。

【００２０】（実施例２）４００ｌのオートクレーブ中
に表１の成分組成になる様に、４０％ＡＨ塩（アジピン
酸／ヘキサメチレンジアミンの等モル塩）水溶液、εー
カプロラクタムを仕込み、１．８ＭＰａ加圧下で加熱溶
融重合を行い、冷却固化、造粒して共重合ポリアミド樹
脂ペレットを得た。得られた該ペレットを用いて実施例
１と同じ方法でガラス繊維強化ポリアミド樹脂を得た。
得られた該ペレットを窒素雰囲気下、１８０℃で固相重
合を行いガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物ペレット
を得た。得られたペレットの諸特性を測定し、その結果
を表１に示す。

【００２１】（実施例３）εーカプロラクタムに代えて
４０％６Ｉ塩（イソフタル酸／ヘキサメチレンジミン等
モル塩）水溶液を用いた以外は実施例２と同じ方法で重
合を行い、共重合ポリアミド樹脂ペレットを得た。得ら
れた該ペレットを用いて実施例１と同じ方法でガラス繊
維強化ポリアミド樹脂ペレットを得た。得られたペレッ
トの諸特性を測定し。その結果を表１に示す。

【００２２】（比較例１）表１に示す組成で固相重合し
ない以外は実施例１と同じ方法で行い、諸特性を測定し
た。その結果を表１に示す。（比較例２）比較例１のガラス繊維強化ペレットを窒素
雰囲気下、１８０℃で固相重合を行い、諸特性を測定し
た。その結果を表１に示す。（比較例３）表１に示す溶融粘度になるように重合した
以外は実施例３と同じ方法で行い、ガラス繊維強化ポリ
アミド樹脂ペレットを得た。得られたペレットの諸特性
を測定した。その結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明により、樹脂本来の性質を損なう
ことなく溶着部強度特性と溶着部の耐久性などの物性に
優れたガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶着強度そ測定するために幅の異なる平板を振
動溶解した概略図である。

【図２】溶着後の平板を長さ方向に５ｍｍ間隔で切り出
した試験片の概略図である。

【符号の説明】

ａ平板の幅方向ｂ溶着部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 77:00 105:06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）ポリアミド樹脂と（Ｂ）ガラス繊
維からなるガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物であっ
て、（Ａ）と（Ｂ）の量をそれぞれＡ重量％とＢ重量％
としたとき、Ａ＋Ｂ＝１００、４０≦Ａ≦９０、１０≦
Ｂ≦６０を満足し、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂の溶
融粘度が融点＋２０℃の温度で剪断速度が１０００ｓｅ
ｃ^-1もとで１００〜１０００Ｐａ・ｓであることを特徴
とする溶着用ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項２】（Ｂ）ガラス繊維が、数平均繊維径５〜
２５μｍ、重量平均繊維長さ２５０〜４５０μｍである
ことを特徴とする請求項１記載の溶着用ガラス繊維強化
ポリアミド樹脂組成物。
【請求項３】請求項１又は２記載の溶着用ガラス繊維
強化ポリアミド樹脂組成物からなる成形品であって、少
なくとも２個の部材が溶着されてなる中空体成形品。