DE69707484T2

DE69707484T2 - Polyamidharz zusammensetzung

Info

Publication number: DE69707484T2
Application number: DE69707484T
Authority: DE
Inventors: John Palmer
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1997-03-06
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-03-07
Also published as: EP0925331A1; JP2001500186A; JP2006089760A; BR9711976A; CA2264907A1; WO1998011164A1; EP0925331B1; DE69707484D1; CA2264907C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG:

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Polyamidharzzusammensetzung, die 0,1 bis 20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung einschließt, und formgepreßte Hohlkörper, die verbesserte Festigkeit, d. h. Berstdruck, zeigen, welche durch Zusammenschweißen gesonderter Teile, umfassend die Polyamidharzzusammensetzung, hergestellt werden.

BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK:

Es ist auf dem Fachgebiet bekannt, Polyamid enthaltende Harzzusammensetzungen herzustellen, aus denen Formkörper angefertigt werden können. Manchmal übertreffen die Anforderungen an die geometrische Gestalt der Formkörper die technischen Möglichkeiten, einen derartigen Gegenstand in einem Stück formzupressen, oder das Formpressen kann nur unter Verwendung eines relativ kostspieligen und langsamen Formpreßverfahrens mit verlorenem Kern ausgeführt werden. Folglich wurden alternative Fertigungsverfahren entwickelt, um zu ermöglichen, daß relativ komplex geformte Gegenstände hergestellt werden, indem zuerst Teile des Gegenstands, zum Beispiel zwei Halbschalen eines Hohlkörpers, formgepreßt werden und in einem zweiten Schritt die Schalen zusammengeschweißt werden, um den gewünschten Gegenstand zu erzeugen.
Schwierigkeiten wurde jedoch manchmal bei der Anfertigung von Gegenständen begegnet, die eine ausreichende Festigkeit haben, um den Kräften zu widerstehen, denen bei der Nutzung solcher geschweißter Gegenstände begegnet wird. Ein typisches Beispiel sind Lufteinlaßkrümmer für die Automobilindustrie. Insbesondere kann Versagen der Schweißverbindung ein Problem in Anwendungen sein, bei denen der geschweißte Gegenstand einem erhöhten Innendruck ausgesetzt wird. Dies kann sich zum Beispiel ereignen, wenn der Gegenstand ein Luftansaugkrümmer an einem Verbrennungsmotor ist und der Motor Fehlzündungen hat.
Ein zusätzliches Problem, das neben dem des Versagens der Schweißverbindung zu überwinden ist, ist es, daß in vielen Fällen der Zusatz von Verbindungen zu der thermoplastischen Harzzusammensetzung, der die Festigkeit einer Schweißverbindung in dem fertigen Gegenstand erhöhen soll, statt dessen zu einer Herabsetzung irgendeiner anderen wichtigen Eigenschaft des Formkörpers führen kann.
Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, daß das Einschließen eines speziellen Gewichtsprozentsatzes einer weichmachenden Verbindung in Polyamidharzzusammensetzungen, die für schweißbare Formkörper verwendet werden, eine bedeutend erhöhte Festigkeit (wie nachstehend definiert) mit minimaler Wirkung auf andere Eigenschaften ergibt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Polyamidharzzusammensetzung für schweißbare Formkörper, speziell Hohlkörper, welche umfaßt:
(a) von 99,9-30 Gew.-% einer Polyamid enthaltenden Verbindung,
(b) von 0,1-20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)
(I)
R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R
wobei R eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)
(II)
HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-OR'-OH
wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist, und
(c) den Rest der Zusammensetzung bis zu 100%, ausgewählt aus einer oder mehreren zusätzlichen Verbindungen.
Gemäß einem anderen Aspekt ist die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Polyamid enthaltenden Harzzusammensetzung für schweißbare Formkörper, wobei die Verbesserung das Einbringen in die Polyamid enthaltende Harzzusammensetzung von 0,1-20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)
(I)
R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R
wobei R eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)
(II)
HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH
wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist,
umfaßt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Schweißfestigkeit von Formstücken, und die aus zusammengeschweißten gesonderten Teilen erzeugt sind und die Teile im wesentlichen aus einer Polyamidharzzusammensetzung bestehen, welche 0,1-20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)
(I)
R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R
wobei R eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)
(II)
HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH
wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist.
Gemäß noch einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Gegenstand, bestehend im wesentlichen aus einem Polyamidharz, wobei der Gegenstand vorzugsweise aus zwei oder mehreren gesonderten zusammengeschweißten Formteilen besteht, wobei das Polyamidharz 0,1 bis 20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)
(I)
R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R
wobei R eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)
(II)
HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH
wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Polyamidharzzusammensetzung Polyamid 6/6 und ist die weichmachende Verbindung in einem Anteil von 0,5 bis 5 Gew.-% vorhanden und ist ein mit 2-Ethylhexansäure abgeschlossenes Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht, d. h., n. = 9, oder ein Polyester, erzeugt aus der Reaktion einer C&sub3;&sub6;-Dicarbonsäure und eines Glycols.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG

Der Zusatz von Weichmachern zu Polyamiden zur Verbesserung von Eigenschaften ist auf dem Fachgebiet seit langer Zeit bekannt. Ein Weichmacher ist ein Material, das eine Verringerung der Glasübergangstemperatur (Tg) des Polyamids bewirkt. Wenn die Tg unter die Temperatur, bei der der Modul gemessen wird, verringert wird, dann ist der Modul bedeutend verringert. Wasser ist ein wirksamer Weichmacher für Polyamide, aber organische Weichmachermoleküle können während der Fertigung hinzugegeben werden, um Feuchtigkeitskonditionierung zu vermeiden oder eine größere weichmachende Wirkung zu ergeben. Weichmacher werden typischerweise mit einem Anteil von 5% oder mehr hinzugegeben, um eine wesentliche Zunahme der Flexibilität zu ergeben. Diese Zunahme der Flexibilität (Verringerung der Energie, die notwendig ist, um das Material zu deformieren) ergibt eine Verringerung der Festigkeit des Produkts (Energie, die notwendig ist, um das Material bis zum Zerreißpunkt zu deformieren).
Typischerweise wird die Festigkeit eines formgepreßten thermoplastischen Gegenstands nach einem Verfahren als "Zugfestigkeit" gemessen; diese ist ein Maß der maximalen spezifischen Energie, die auf ein geeignet formgepreßtes Teststück angewendet werden kann, bevor es zerreißt oder nachgibt.
Es ist zu erwarten, daß für Weichmacher enthaltende Polyamidzusammensetzungen mit erhöhter Flexibilität die Zugfestigkeit aus den vorstehend gegebenen Gründen verringert sein wird.
Dieses erwartete Verhalten würde höchstwahrscheinlich eine negative Wirkung auf andere Verfahren zur Messung der Festigkeit, insbesondere für geschweißte thermoplastische hohle Objekte den Berstdruck, haben.
Der Berstdruck wird bestimmt, indem die Teile eines Gegenstands mit einer thermoplastischen Harzzusammensetzung formgepreßt werden und dann die Teile, gewöhnlich zwei Stücke, zusammengeschweißt werden, wobei so ein geschlossener Hohlkörper, wie beispielsweise in der Gestalt eines Luftansaug- oder -einlaßkrümmers, erzeugt wird. Der so erhaltene Gegenstand wird verschlossen und dann unter Druck gesetzt, bis an der Schweißstelle ein Versagen auftritt, der Versagensdruck wird in Bar aufgezeichnet. Der Test wurde in der Automobilindustrie als Kriterium der Materialauswahl für geschweißte thermoplastische Gegenstände akzeptiert und soll die LEISTUNG eines Materials in einer geschweißten Automobilkomponente, wie beispielsweise ein Lufteinlaßkrümmer, anzeigen, wenn es einem plötzlichen und starken Innendruck unterworfen wird, wie er während einer Fehlzündung in einem Verbrennungsmotor vorkommt. Dieser Test beinhaltet eine Zugspannung auf das Teil, die bis zum Versagen zunimmt, und es würde zu erwarten sein, daß sie sich in ähnlicher Weise wie die Zugfestigkeit verändert.
Überraschenderweise wurde jetzt gefunden, daß der Berstdruck geschweißter Hohlkörper, die aus den Polyamid enthaltenden Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung formgepreßt sind, bedeutend erhöht ist, wenn eine sogar relativ kleine Menge weichmachender Verbindung in der Harzzusammensetzung vorhanden ist.
Das unerwartete Verhalten derartiger Zusammensetzungen stellt eine technische Lösung für die vorstehend erwähnten Probleme bereit, welche die Verwendung thermoplastischer Harze in Umgebungen, in denen strenge Anforderungen an das Verhalten komplex geformter geschweißter Gegenstände gestellt werden, bedeutend erweitern könnte.
Die Polyamid enthaltende Verbindung kann Polyamide, Copolymere von Amiden und/oder anderen Monomeren, Mischungen verschiedener Polyamide, Mischungen von Polyamiden mit anderen thermoplastischen Polymeren und/oder Mischungen der vorstehend erwähnten Copolymere mit einem Polyamid und/oder Mischungen verschiedener Copolymere mit oder ohne andere thermoplastische Polymere umfassen.
Vorzugsweise wird die Polyamid enthaltende Verbindung aus der Gruppe, bestehend aus den Polyamiden 6, 6/6, 4/6, halbaromatischen oder aromatischen Polyamiden, Copolymeren, die derartige Polyamide enthalten, und Mischungen, die derartige Polyamide enthalten, ausgewählt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polyamid Polyamid 6/6, weil der Zusatz einer relativ kleinen Menge Weichmacher eine thermoplastische Harzzusammensetzung mit einer wesentlich erhöhten Festigkeit, gemessen als Berstdruck, ergibt. Polyamid 6/6 ist aufgrund seiner Ausgewogenheit der Eigenschaften einschließlich Temperatur- und chemischer Stabilität für die Verwendung in Anwendungen wie Luftansaugkrümmern in Automobilen besonders vorteilhaft.
Die außergewöhnliche Schweißfestigkeit formgepreßter Zusammensetzungen, die sowohl Weichmacher als auch Verstärkungsfasern (insbesondere Glasfasern) umfassen, ist um so mehr überraschend im Hinblick auf die Tatsache, daß eine derartig bedeutende Zunahme erreicht werden kann, wenn eine relativ kleine Menge einer weichmachenden Verbindung vorhanden ist, die andererseits sehr geringe Änderung auf die Eigenschaften des Materials überträgt. In einem derartigen Fall werden Zugfestigkeit ebenso wie andere charakteristische Eigenschaften wie beispielsweise Dehnbarkeit (Reißdehnung) im Vergleich zu der Zunahme des Berstdrucks wenig verändert.
Die weichmachende Verbindung der vorliegenden Erfindung ist aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)
(I)
R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R
wobei Reine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)
(II)
HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH
wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist,
ausgewählt.
Zu einer besonders bevorzugten Klasse weichmachender Verbindungen gehören mit 2- Ethylhexansäure abgeschlossenes Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht, d. h. wobei n = 9, und langkettige Alkylpolyester, insbesondere der aus der Reaktion einer C&sub3;&sub6;-Dicarbonsäure und eines Glycols erzeugte Polyester.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Polyamid enthaltenden Harzzusammensetzung, speziell eine Polyamid-6/6-Zusammensetzung, für schweißbare Formkörper, wobei die Verbesserung das Einbringen in die Polyamid enthaltende Harzzusammensetzung von 0,1-20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)
(I)
R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R
wobei R eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)
(II)
HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH
wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist,
umfaßt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Schweißfestigkeit von Formstücken, wobei die Gegenstände hohl und aus gesonderten zusammengeschweißten Teilen erzeugt sind und die Teile im wesentlichen aus einer Polyamidharzzusammensetzung bestehen, die 0,1 bis 20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)
(I)
R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R
wobei R eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)
(II)
HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH
wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist,
enthält.
Gemäß noch einem anderen Aspekt ist die vorliegende Erfindung ein Hohlkörper, bestehend im wesentlichen aus einem Polyamidharz, wobei sich der Gegenstand aus zwei oder mehreren gesonderten zusammengeschweißten Formteilen zusammensetzt, wobei das Polyamidharz 0,1 bis 20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (II)
(I)
R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R
wobei R eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)
(II)
HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH
wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist,
enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Formkörper ein Luftansaugkrümmer ihr einen Verbrennungsmotor, ist die Polyamidharzzusammensetzung Polyamid 6/6 und ist die weichmachende Verbindung in einem Anteil von 0,5 bis 5 Gew.-% vorhanden und ist ein mit 2- Ethylhexansäure abgeschlossenes Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht, d. h., wobei n = 9, welches im Handel als Plasthall® 809 (C. P. Hall) und Uniplex® 809 (Unitex) erhältlich ist. Die weichmachende Verbindung kann auch ein Polyester, erzeugt aus der Reaktion einer C&sub3;&sub6;-Dicarbonsäure und eines Glycols, sein, ein Beispiel davon ist im Handel als Priplast® 3155 (Unichema International) erhältlich. Zu anderen Formkörpern, die aus der Polyamid enthaltenden Zusammensetzung der Erfindung hergestellt werden können, gehören Automobilkomponenten, elektrische und elektronische Komponenten, Raumfahrtkomponenten, Anwendungen in Sport- und Freizeitartikeln, in Haushalts- und technischen Anwendungen und in der Bauindustrie.
Vorzugsweise bestehen die Polyamidharzzusammensetzungen gemäß der Erfindung im wesentlichen aus:
(a) von 99,5-60 Gew.-% Polyamid 6/6,
(b) von 0,5-10 Gew.% einer weichmachenden Verbindung, ausgewählt aus einem mit 2- Ethylhexansäure abgeschlossenen Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht, wobei n = 9, und einem Polyester, erzeugt aus der Reaktion einer C&sub3;&sub6;-Dicarbonsäure und eines Glycols, und gegebenenfalls
(c) von 20-40 Gew.-% einer verstärkenden Verbindung, und
(d) von 1-30 Gew.-% einer oder mehrerer zusätzlicher Verbindungen.
Am meisten bevorzugt ist die weichmachende Verbindung in der Zusammensetzung in einem Anteil von 0,5-5 Gew.-% vorhanden, insbesondere wenn die Zusammensetzung Polyamid 6/6 als mindestens die Hauptkomponente der Polyamid enthaltenden Verbindung umfaßt.
Ein Anteil von weniger als 0,5 Gew.-% der weichmachenden Verbindung in dem Harz ergibt in vielen Fällen keine technisch annehmbare Festigkeit geschweißter Gegenstände, die mit der Verwendung eines derartigen Harzes formgepreßt sind, obgleich kleinere Anteile zu einer Vergrößerung der Festigkeit (gemessen als Berstdruck) führen können.
Ein Anteil von mehr als 5 Gew.-% der weichmachenden Verbindung kann zu unerwünschten Änderungen der Eigenschaften der thermoplastischen Harzzusammensetzung führen, insbesondere für technisch anspruchsvolle Anwendungen wie Lufteinlaßkrümmer, wo die korrekte Ausgewogenheit der Eigenschaften geschweißter thermoplastischer Formteile besonders kritisch ist.
Verschiedene Arten von verstärkenden Verbindungen können in den thermoplastischen Harzzusammensetzungen gemäß der Erfindung verwendet werden, z. B. Mineralien (wie Talk, Wollastonit, Kaolin) und Fasern. Eine breite Vielfalt von Fasern kann verwendet werden, sowohl hinsichtlich ihrer Abmessungen als auch ihrer chemischen Zusammensetzung.
Geeignete Abmessungen für die Fasern hängen in starkem Maße von der Art der Anwendung des Harzes ab. Jedoch sind in vielen Anwendungen Fasern mit einem mittleren Seitenverhältnis (Verhältnis von Länge zu Durchmesser) in dem Preßharz zwischen 5 und 100 und einem Durchmesser zwischen 1 und 20 Mikrometern geeignet.
Zu geeigneten Arten von Fasern gehören sowohl Natur- als auch Kunstfasern, wie beispielsweise Kohlenstoff-, Mineral-, Polymer- und Glasfasern. Geeignete Polymerfasern sind Polyaramidfasern.
Besonders bevorzugte Fasern für geschweißte Gegenstände mit einer hohen Festigkeit sind Glasfasern. Die Fasern können mit z. B. einer Silanverbindung beschichtet werden, um ihre Haftung an der Harzzusammensetzung zu verbessern.
Die zusätzlichen Verbindungen, auf die unter (d) in Bezug genommen wird, einer bevorzugten thermoplastischen Harzzusammensetzung gemäß der Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben sind; können eine oder mehrere optionale Verbindungen sein, ausgewählt aus einer breiten Vielfalt von Verbindungen, die für verschiedene Anwendungen der Harzzusammensetzungen maßgeschneidert sind.
Typischerweise können zu zusätzlichen Verbindungen Flammverzögerungsmittel, schlagzähmachende Zusatzstoffe, Pigmente, Schmiermittel, Antioxidantien und UV- und andere Stabilisatoren gehören.
Es gibt verschiedene Schweißtechniken für Formkörper, die aus weichgemachten Polyamidharzen der hier beschriebenen Art hergestellt sind, wie Heizplatten-, Induktions- (Emaschweißen), Widerstands- (Bandschweißen), Rotations-, Winkel-, Ultraschall- und Vibrationsschweißen. Obwohl alle diese Schweißtechniken ihre Vorteile (und Nachteile) haben, wurde gefunden, daß komplex geformte Formteile, die aus einer weichgemachten Polyamidharzzusammensetzung gemäß der Erfindung hergestellt sind, sehr wirksam geschweißt werden, indem eine Vibrationsschweißtechnik verwendet wird.
Die Erfindung betrifft deshalb auch vibrationsgeschweißte Gegenstände, umfassend mindestens zwei Teile, die aus einer wie vorstehend beschriebenen thermoplastischen Harzzusammensetzung formgepreßt sind.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.

BEISPIEL 1

Die thermoplastische Harzzusammensetzung A (gemäß der Erfindung) umfaßt 66,96 Gew.-% Polyamid 6/6, 2,0 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung (mit 2-Ethylhexansäure abgeschlossenes Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht, wobei n = 9), 30 Gew.-% Glasfasern mit einer mittleren Länge von 3 mm und einem mittleren Durchmesser von 10 Mikrometern, 0,54 Gew.-% Stabilisator und 2,0 Gew.-% eines schwarzen Farbstoff enthaltenden Konzentrats.
Die thermoplastische Harzzusammensetzung B (Vergleichsbeispiel; nicht gemäß der Erfindung) umfaßt 68,96 Gew.-% der gleichen Art von Polyamid 6/6, das in Beispiel A vorhanden ist, keinen Weichmacher, 30 Gew.-% der gleichen Art von Glasfasern, 0,54 Gew.-% Stabilisator und 2,0 Gew.-% eines schwarzen Farbstoff enthaltenden Konzentrats.
Die thermoplastischen Harzzusammensetzungen A und B wurden beide zu zwei Teilen eines identischen Testgehäuses formgepreßt, welche Teile anschließend durch Vibrationsschweißen miteinander vereinigt wurden.
Druck wurde innen auf das Testgehäuse ausgeübt, indem ein Loch gebohrt wurde, ein Verbindungsstück eingesetzt wurde und mit Öl unter Druck gesetzt wurde, wobei eine Pumpe verwendet wurde, die mit einer Druckmeßeinrichtung verbunden war. Der Druck, bei welchem die Anordnung zerbarst, wurde aufgezeichnet.
Die Gehäuse wurden nach dem Formpressen trocken geschweißt und wurden einen Tag stehen gelassen, um vor dem Bersttest ins Gleichgewicht zu kommen.
Die folgende Tabelle stellt die Ergebnisse der Tests bereit. TABELLE 1
Wie in der Tabelle gezeigt ist, ist die Standardabweichung für den Berstdrucktest bedeutend niedriger als die beträchtliche Differenz der Berstdruckfestigkeit zwischen dem Versuch 1 gemäß der Erfindung und dem Vergleichsversuch 2.
Die Versuchsergebnisse zeigen weiterhin, daß weder die Testergebnisse für "Zugfestigkeit" noch für "Reißdehnung" in praktischer Hinsicht ein geeignetes Anzeichen der bedeutend erhöhten Festigkeit für Anwendungen sind, bei denen plötzliche Druckzunahmen in geschweißten Gegenständen gemäß der Erfindung erfolgen können, insbesondere Lufteinlaßkrümmern für Verbrennungsmotoren.

BEISPIEL 2

Zubereitungen wie für Beispiel 1, außer daß der Weichmacher in Zusammensetzung C (gemäß der Erfindung) 2% eines Polyesters, erzeugt aus der Reaktion einer C&sub3;&sub6;-Dicarbonsäure und eines Glycols, sind. TABELLE 2

BEISPIEL 3

Ähnliche Zubereitungen wie für Beispiel 1 werden verwendet, wobei die gleiche Art von Weichmacher, aber mit kleineren Gehalten an Weichmacher, angewendet wird und wobei die Zusammensetzungen D und E gemäß der Erfindung sind. TABELLE 3

BEISPIEL 4

Zusammensetzung F (gemäß der Erfindung) umfaßt 53,21 Gew.-% eines Copolymers von Polyamid 6/6 und Polyamid 6 (Gewichtsverhältnis 85 : 15), 15,0 Gew.-% Polyamid 6, 2,0 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung (mit 2-Ethylhexansäure abgeschlossenes Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht, wobei n = 9), 30 Gew.-% der gleichen Art von Glasfasern wie vorstehend, 1,25% eines schwarzen Farbstoff enthaltenden Konzentrats und 0,54% Stabilisator.
Zusammensetzung G (Vergleichsbeispiel; nicht gemäß der Erfindung) umfaßt 51,21 Gew.-% des gleichen Copolymers wie F, 15,0 Gew.-% der gleichen Art von Polyamid 6, keinen Weichmacher, 30 Gew.- % der gleichen Art von Glasfasern, 1,25% eines schwarzen Farbstoff enthaltenden Konzentrats und 0,54% Stabilisator. TABELLE 4

BEISPIEL 5

Zusammensetzung H (gemäß der Erfindung) umfaßt 95,46 Gew.-% Polyamid 6/6, 2,0 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung (mit 2-Ethylhexansäure abgeschlossenes Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht, wobei n = 9), 0,54 Gew.-% Stabilisator und 2,0 Gew.-% eines schwarzen Farbstoff enthaltenden Konzentrats.
Zusammensetzung I (Vergleichsbeispiel; nicht gemäß der Erfindung) umfaßt 97,46 Gew.-% der gleichen Art von Polyamid 6/6, keinen Weichmacher, 0,54 Gew.-% Stabilisator und 2,0 Gew.-% eines schwarzen Farbstoff enthaltenden Konzentrats.
Die Zusammensetzungen H und I enthalten keine verstärkenden Verbindungen wie beispielsweise Glasfaser. TABELLE 5
Man beachte, daß in diesem Beispiel Zugdehnung bereitgestellt wird, während in den Beispielen 1-4 Reißdehnung bereitgestellt wird. Für Eigenschaften nichtverstärkter Harzzusammensetzungen wie H und I wird gewöhnlich die erstere genannt, während für verstärkte Materialien normalerweise die letztere verwendet wird.

Claims

1. Verbesserte Polyamidharzzusammensetzung, welche umfaßt:

(a) 99,9-30 Gew.-% einer Polyamid enthaltenden Verbindung;

(b) 0,1-20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I),

(I)

R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R

wobei R eine verzweigte oder geradkettige Alkylgruppe mit 1 bis 40 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 20 ist; oder einem langkettigen Alkylpolyester der Formel (II)

(II)

HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH

wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist, und

(c) den Rest der Zusammensetzung bis 100%, ausgewählt aus einer oder mehreren zusätzlichen Verbindungen.

2. Verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Polyamidharzzusammensetzung, wobei die Verbesserung umfaßt:

Einbringen in die Polyamid enthaltende Harzzusammensetzung von 0,1-20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estem von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)

(I)

R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R

(II)

HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH

wobei R Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist, R' Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, oder wobei R ein Alkyl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen ist, R' ein Alkyl mit 16 bis 45 Kohlenstoffatomen ist und n 2 bis 50 ist.

3. Verfahren zur Verbesserung der Schweißfestigkeit von Formstücken, wobei die Gegenstände aus einer Polyamidharzzusammensetzung erzeugt werden, welche 0,1-20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Estem von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)

(I)

R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R

(II)

HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH

4. Gegenstand, umfassend eine Komponente, erzeugt aus einer Polyamidharzzusammensetzung, wobei das Polyamidharz 0,1-20 Gew.-% einer weichmachenden Verbindung enthält, ausgewählt aus der Grippe, bestehend aus Estern von Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht mit der Formel (I)

(I)

R-COO-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-OC-R

(II)

HOOC-R-CO-(O-R'-O-CO-R-CO)n-O-R'-OH

5. Gegenstand nach Anspruch 4, wobei:

a. das Polyamid Polyamid 6/6 ist, und

b. die weichmachende Verbindung in einem Anteil von 0,5 bis 5 Gew.-% vorhanden ist und mit 2-Ethylhexansäure abgeschlossenes Poly(ethylenglycol) mit niedrigem Molekulargewicht ist.

6. Gegenstand nach Anspruch 4, wobei:

a. das Polyamid Polyamd 6/6 ist, und

b. die weichmachende Verbindung in einem Anteil von 0,5 bis 5 Gew.-% vorhanden ist und ein Polyester, erzeugt aus der Reaktion einer C&sub3;&sub6;-Dicarbonsäure und eines Glycols, ist.

7. Formstücke, umfassend eine Polyamidharzzusammensetzung, hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 2.

8. Formstücke, hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 3.