DE69930076T2

DE69930076T2 - Verschweissbare Polyamidzusammensetzungen, deren Herstellung und Formteile daraus

Info

Publication number: DE69930076T2
Application number: DE69930076T
Authority: DE
Inventors: Hideo Nagoya-shi Matsuoka; Shigeru Kawasaki-shi Okita
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1999-10-25
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2019-10-26
Also published as: KR20000029290A; EP0997496A1; DE69930076D1; CN1153816C; KR100640714B1; CN1253971A; US20010018485A1; EP0997496B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine schweißbare Harzzusammensetzung, die Formteile mit besserer Hitzebeständigkeit, Formbeständigkeit, einheitlicher Schweißbarkeit und überlegenem äußeren Erscheinungsbild ergibt. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung eine schweißbare Harzzusammensetzung, ein Verfahren zur Herstellung derselben und ein Formteil daraus, wobei sich die Harzzusammensetzung zur Herstellung eines hohlen Objekts durch Verschweißen von zwei oder mehr schmelzgeformten Gegenständen eignet.
Aufgrund der guten Verformbarkeit, Hitzebeständigkeit, Härte, Öl- und Benzinbeständigkeit sowie Verschleißbeständigkeit findet Nylonharz breite Anwendung bei Auto- und Maschinenteilen. Die Entwicklung von Nylonharz auf diesem Gebiet ist hauptsächlich auf den Ersatz metallischer Werkstoffe zurückzuführen. Der Ersatz geht eigentlich von jenen Teilen aus, bei denen die Vorteile von Nylonharz, wie z.B. Gewichtsreduktion und Korrosionsschutz, zum Tragen kommen. Durch jüngste Verbesserungen hinsichtlich Materialleistung und Formverfahren ist Nylonharz in eine Phase getreten, in der an seiner Anwendung für große, komplizierte Teile, deren Ersatz bisher als schwierig erachtet worden ist, geforscht wird.
Die Herstellung solcher Teile aus Nylonharz erfordert nicht nur entsprechende Formverfahren (wie z.B. Spritzgussverfahren, Extrusions- und Blasformverfahren), sondern auch eine Kombination mit Nachbearbeitungsverfahren (wie z.B. Schneiden, Kleben und Schweißen). Leider werden herkömmliche Nylonharzzusammensetzungen ohne Rücksicht auf die Nachbearbeitung formuliert. Wenn zwei oder mehr Teile aus glasverstärktem Nylonharz (durch Vibrationsschweißen oder Spritzschweißen) zur Bildung eines Verbundteils mit gewünschter Form verschweißt werden sollen, ist es schwierig, eine gewünschte Festigkeit im Schweißbereich zu erzielen. Dies gilt insbesondere für große Teile. Folglich ist die Verwendung von Nylonharz bisher eingeschränkt gewesen.
Ein erstes von den Erfindern der vorliegenden Erfindung in Angriff genommenes Problem betrifft die Bereitstellung einer schweißbaren Nylonharzzusammensetzung, die Formteile ergibt, ohne dass es dabei zu Problemen mit der Schweißnahtfestigkeit kommt, und ein zweites Problem ist die Bereitstellung einer schweißbaren Nylonharzzusammensetzung zur Herstellung von Formteilen mit kompliziert gekrümmten Schweißoberflächen, insbesondere bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer hohen Schweißnahtfestigkeit.
Ein drittes von den Erfindern der vorliegenden Erfindung behandeltes Problem betrifft die Bereitstellung einer schweißbaren Nylonharzzusammensetzung, die Formteile mit hoher Schweißnahtfestigkeit bei gleichzeitiger Beibehaltung der Nylon eigenen Eigenschaften, wie z.B. gute Verformbarkeit, Hitzebeständigkeit, Härte, Öl- und Benzinbeständigkeit, Verschleißbeständigkeit sowie Oberflächenglätte, ergibt.
Gemäß einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine schweißbare Harzzusammensetzung zur Herstellung von Gegenständen bereit, die durch Vibrationsschweißen schweißverklebt werden können, wobei die Harzzusammensetzung 100 Gewichtsteile eines Nylonharzes als Komponente (A), 0,1–50 Gewichtsteile eines Polyolefinharzes als Komponente (B) und 10–150 Gewichtsteile Glasfasern als Komponente (C) umfasst, die vermischt sind, wobei die Harzzusammensetzung eine Schmelzviskosität aufweist, deren Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient höher als 1,05 ist,
worin der Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient definiert ist als:
Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei einer geringeren Schergeschwindigkeit/Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei einer höheren Schergeschwindigkeit; und
worin das Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei einer geringeren Schergeschwindigkeit definiert ist als:
Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung bei einer geringen Schergeschwindigkeit/Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung ohne Komponente (B) bei einer geringen Schergeschwindigkeit; und
worin das Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei einer höheren Schergeschwindigkeit definiert ist als:
Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung bei einer hohen Schergeschwindigkeit/Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung ohne Komponente (B) bei einer hohen Schergeschwindigkeit, worin die geringe Schergeschwindigkeit 60 s^–1 beträgt, die höhere Schergeschwindigkeit 6.000 s^–1 beträgt und die Schmelzviskosität (Poise) bei 20 °C über dem Schmelzpunkt des Nylonharzes (A) gemessen wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer schweißbaren Harzzusammensetzung bereit, wobei das Verfahren das Schmelzmischen von 100 Gewichtsteilen Nylonharz als Komponente (A), 0,1–50 Gewichtsteilen Polyolefinharz als Komponente (B), 10–150 Gewichtsteilen Glasfasern als Komponente (C), 0–3 Gewichtsteilen einer Kupferverbindung als Komponente (D) und 0–5 Gewichtsteilen einer Siliconverbindung als Komponente (E) umfasst. Diese Ausführungsform kann jedoch so modifiziert werden, dass die Komponenten (A), (C), (D) und (E) schmelzgemischt werden und in die resultierende Zusammensetzung anschließend die Komponente (B) aufgenommen wird.
Zusätzliche Aspekte der vorliegenden Erfindung umfassen ein Formteil, das aus der schweißbaren Harzzusammensetzung besteht, ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils durch Verschweißen von zwei oder mehr Formstücken, die aus einer der schweißbaren Harzzusammensetzungen gebildet sind, sowie ein durch das Verfahren hergestelltes Formteil.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben.
In der nachfolgenden Beschreibung steht "Gewicht" für "Masse". Unter der Bezeichnung "Verschweißen" wird ein Vorgang verstanden, bei dem die jeweiligen Kontaktoberflächen der Formteile so angeschmolzen werden, dass die geschmolzenen Oberflächen zusammenkleben. Das Verschweißen erfolgt mittels Vibrationsschweißen. Vibrationsschweißen wird bevorzugt, weil dadurch ein guter Ausgleich zwischen hoher Festigkeit und einfacher Verarbeitung gewährleistet wird.
Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete Komponente (A) ist ein Nylonharz, das ein Polyamid ist, das zumindest hauptsächlich aus Dicarbonsäure und einem beliebigen von Aminosäure, Lactam und Diamin herrührt.
Typische Beispiele für die Hauptbestandteile sind nachstehend angeführt.

– Aminosäuren, wie z.B. 6-Aminocapronsäure, 11-Aminoundecansäure, 12-Aminododecansäure und p-Aminomethylbenzoesäure.
– Lactame, wie z.B. ε-Caprolactam und ω-Laurolactam.
– Aliphatische, alizyklische und aromatische Diamine, wie z.B. Tetramethylendiamin, Hexamethylendiamin, 2-Methylpentamethylendiamin, Nonamethylendiamin, Undecamethylendiamin, Dodecamethylendiamin, 2,2,4- und/oder 2,4,4-Trimethylhexamethylendiamin, 5-Methylnonamethylendiamin, m-Xylylendiamin, p-Xylylendiamin, 1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexan, 1,4-Bis(aminomethyl)cyclohexan, 1-Amino-3-aminomethyl-3,5,5-trimethylcyclohexan, Bis(4-aminocyclohexyl)methan, Bis(3-methyl-4-aminocyclohexyl)methan, 2,2-Bis(4-aminocyclohexyl)propan, Bis(aminopropyl)piperazin und Aminoethylpiperazin.
– Aliphatische, alizyklische und aromatische Dicarbonsäuren, wie z.B. Adipinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecansäure, Terephthalsäure, Isophthalsäure, 2-Chlorterephthalsäure, 2-Methylterephthalsäure, 5-Methylisophthalsäure, 5-Natriumsulfoisophthalsäure, Hexahydroterephthalsäure und Hexahydroisophthalsäure.

Das in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete Nylonharz kann ein aus diesen Rohmaterialien hergestelltes Homopolymer oder Copolymer sein. Solche Polymere können allein oder in Kombination miteinander verwendet werden.
Das Nylonharz weist vorzugsweise einen Schmelzpunkt von über 200 °C auf, wodurch es eine gute Hitzebeständigkeit und hohe Festigkeit aufweist. Typische Beispiele für das Nylonharz sind nachstehend angeführt.
Polycapronamid (Nylon 6), Polyhexamethylenadipinsäureamid (Nylon 66), Polycapronamid/Polyhexamethylenadipinsäureamid-Copolymer (Nylon 6/66), Polytetramethylenadipinsäureamid (Nylon 46), Polyhexamethylensebacinsäureamid (Nylon 610), Polyhexamethylendodecamid (Nylon 612), Polyhexamethylenterephthalamid/Polycapronamid-Copolymer (Nylon 6T/6), Polyhexamethylenadipinsäureamid/Polyhexamethylenterephthalamid-Copolymer (Nylon 66/6T), Polyhexamethylenadipinsäureamid/Polyhexamethylenisophthalamid-Copolymer (Nylon 66/6I), Polyhexamethylenadipinsäureamid/Polyhexamethylenterephthalamid/Polyhexamethylenisophthalamid-Copolymer (Nylon 66/6T/6I), Polyhexamethylenterephthalamid/Polyhexamethylenisophthalamid-Copolymer (Nylon 6T/6I), Polyhexamethylenterephthalamid/Polydodecanamid-Copolymer (Nylon 6T/12), Polyhexamethylenterephthalamid/Poly(2-methylpentamethylen)terephthalamid-Copolymer (Nylon 6T/MST), Polyxylylenadipinsäureamid (Nylon XD6) und Polynonamethylenterephthalamin (Nylon 9T). Diese können als Blends oder Copolymere eingesetzt werden.
Unter diesen Beispielen werden Nylon 6, Nylon 66, Nylon 6/66-Copolymer, Copolymer-Nylon, das hauptsächlich (zumindest zu 50 Gew.-%) aus Nylon 6 oder Nylon 66 besteht, Nylon 610 und Copolymere (wie z.B. Nylon 6T/66-Copolymer, Nylon 6T/61-Copolymer und Nylon 6T/6-Copolymer) mit Hexamethylenterephthalamid-Einheiten bevorzugt. Nylon 6, Nylon 66 und Copolymere davon sind besonders bevorzugt.
Von diesen Nylonharzarten können zwei oder mehr verwendet werden, wodurch ihre charakteristischen Eigenschaften, wie z.B. Verformbarkeit, Hitzebeständigkeit und Verschweißbarkeit, verliehen werden. Eine gewünschte Nylonharzzusammensetzung besteht, in Gewichtsprozent des gesamten Nylonharzes, zu 99-50 Gew.-% aus Komponente (a) und zu 1–50 Gew.-% (vorzugsweise 15–30 Gew.-%) aus Komponente (b), wobei Komponente (a) zumindest eine aus Nylon 66, Nylon 6 und hauptsächlich daraus bestehendem Nylon-Copolymer ausgewählte Art von Nylonharz ist und Komponente (b) zumindest eine andere als die oben angeführten Arten von Nylonharz ist (ausgewählt aus höheren Nylons, wie z.B. Nylon 610 und Nylon 612 und halbaromatischen Nylons, wie z.B. 6T/6, Nylon 6T/12, Nylon 6T/66, Nylon 66/6T, Nylon 66/6T/6I, Nylon 6T/6I und Nylon 6T/MST). Eine solche Zusammensetzung ist hinsichtlich verbesserter Verschweißbarkeit wünschenswert.
Diese Nylonharze weisen vorzugsweise einen solchen Polymerisationsgrad auf, dass eine relative Viskosität von 1,5–5,0, insbesondere 2,0–4,0 (gemessen bei 25 °C mit einer 1%igen Lösung in 98%iger konzentrierter Schwefelsäure) bereitgestellt wird.
Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendete Komponente (B) weist ein Polyolefinskelett in der Hauptkette auf. Diese kann so gewählt sein, dass damit die Schmelzviskosität der resultierenden Harzzusammensetzung entsprechend gesteuert wird. Sie kann beispielsweise kristallin, amorph oder ein Gemisch daraus sein. Sie kann ein Homopolymer eines ungesättigten Monomers oder ein Copolymer aus mehr als einem Monomer oder ein Gemisch daraus sein. Das Copolymer kann ein statistisches Copolymer oder ein Blockcopolymer oder ein Gemisch daraus sein.
Beispiele für das Polyolefinharz als Komponente (B) sind nachstehend angeführt.

– Homopolymere, wie z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyacrylester, Polymethacrylester, Poly-1-buten, Poly-1-penten und Polymethylpenten.
– Ethylen-α-Olefin-Copolymere.
– Homopolymere von Vinylalkoholestern.
– Polymere, die durch partielle oder vollständige Hydrolyse von Homopolymeren von Vinylalkoholestern erhalten werden [Polymer, das durch partielle oder vollständige Hydrolyse von Copolymeren von (Ethylen und/oder Propylen) und Vinylalkoholestern erhalten wird].
– Copolymere von (Ethylen und/oder Propylen) mit (ungesättigter Carbonsäure und/oder ungesättigtem Carbonsäureester), wie z.B. Copolymere von Ethylen mit (Meth)acrylsäure und Copolymere von Ethylen, (Meth)acrylsäure und (Meth)acrylsäureester.
– Copolymere von (Ethylen und/oder Propylen) mit (ungesättigter Carbonsäure und/oder ungesättigtem Carbonsäureester), wobei dessen Carbonsäuregruppen zumindest teilweise neutralisiert sind, um ein Metallsalz zu bilden, wie z.B. Ethylen-(Meth) acrylsäure-Copolymer, dessen Carbonsäuregruppen zumindest teilweise neutralisiert sind, um ein Metallsalz zu bilden, und Ethylen-(Meth)acrylsäure-(Meth)acrylsäureester-Copolymer, dessen Carbonsäuregruppen zumindest teilweise neutralisiert sind, um ein Metallsalz zu bilden.
– Blockcopolymere von konjugierten Dienen mit Vinylaromaten.
– Hydrierte Produkte solcher Blockcopolymere.

Von diesen Beispielen bevorzugt sind Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylatester, Polymethacrylatester, Ethylen-α-Olefin-Copolymere, Copolymere von (Ethylen und/oder Propylen) mit (ungesättigter Carbonsäure und/oder ungesättigtem Carbonsäureester), wobei deren Carbonsäuregruppen zumindest teilweise neutralisiert sind, um ein Metallsalz zu bilden, Blockcopolymere konjugierter Diene mit Vinylaromaten sowie hydrierte Produkte solcher Blockcopolymere. Polyethylen und Ethylen-α-Olefin-Copolymere sind besonders erwünscht.
Das Ethylen-α-Olefin-Copolymer rührt vorzugsweise von Ethylen und zumindest einer Art von α-Olefin mit 3–20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise von Ethylen und zumindest einer Art von α-Olefin mit 3–12 Kohlenstoffatomen, her. Dieses Copolymer leistet einen wirksamen Beitrag zur mechanischen Festigkeit und Modifizierung.
Beispiele für das α-Olefin mit 3–20 Kohlenstoffen umfassen Propylen, 1-Buten, 1-Penten, 1-Hexen, 1-Hepten, 1-Octen, 1-Nonen, 1-Decen, 1-Undecen, 1-Dodecen, 1-Tridecen, 1-Tetradecen, 1-Pentadecen, 1-Hexadecen, 1-Heptadecen, 1-Octadecen, 1-Nonadecen, 1-Eicosen, 3-Methyl-1-buten, 3-Methyl-1-penten, 3-Ethyl-1-penten, 4-Methyl-1-penten, 4-Methyl-1-hexen, 4,4-Dimethyl-1-hexen, 4,4-Dimethyl-1-penten, 4-Ethyl-1-hexen, 3-Ethyl-1-hexen, 9-Methyl-1-decen, 11-Methyl-1-dodecen und 12-Ethyl-1-tetradecen. Diese können alleine oder als Kombination untereinander eingesetzt werden.
Das Ethylen-α-Olefin-Copolymer enthält vorzugsweise α-Olefin-Comonomer in einer Menge von 1–30 Mol-%, noch bevorzugter 2–25 Mol-%, insbesondere 3–20 Mol-%.
Das Copolymer kann zudem zumindest ein Comonomer, wie z.B. 1,4-Hexadien, Dicyclopentadien, 2,5-Norbornadien, 5-Ethylidennorbornan, 5-Ethyl-2,5-norbornadien und 5-(1'-Propenyl)-2-norbornen, umfassen.
Das Copolymer von (Ethylen und/oder Propylen) mit (ungesättigter Carbonsäure und/oder ungesättigtem Carbonsäureester) kann als ungesättigte Carbonsäure entweder Acrylsäure oder Methacrylsäure oder ein Gemisch davon enthalten und zudem als ungesättigten Carbonsäureester deren Methylester, Ethylester, Propylester, Butylester, Pentylester, Hexylester, Heptylester, Octylester, Nonylester oder Decylester oder Gemische davon enthalten. Von diesen Copolymeren werden Ethylen-Methacrylsäure-Copolymere und Ethylen-Methacrylsäure-Acrylsäureester-Copolymere bevorzugt.
Bezüglich des Copolymers von (Ethylen und/oder Propylen) mit (ungesättigter Carbonsäure und/oder ungesättigtem Carbonsäureester), dessen Carbonsäuregruppen zumindest teilweise neutralisiert sind, um ein Metallsalz zu bilden, umfasst die Spezies des verwendbaren Metalls Alkalimetalle (wie z.B. Li, Na, K, Mg, Ca, Sr und Ba) sowie Erdalkalimetalle (wie z.B. Al, Sn, Sb, Ti, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn und Cd). Davon wird Zn besonders bevorzugt.
Das Blockcopolymer von konjugierten Dienen und Vinylaromaten bezeichnet beliebige Blockcopolymerelastomere vom A-B-Typ oder A-B-A'-Typ, wobei die Endblöcke A und A' gleich oder unterschiedlich und die Aromateneinheiten monozyklisch oder polyzyklisch sind. Es handelt sich dabei um ein thermoplastisches Homopolymer oder Copolymer, das von einem Vinylaromaten herrührt, der durch Styrol, α-Methylstyrol, Vinyltoluol, Vinylxylol, Ethylvinylxylol und Vinylnaphthalin sowie Gemischen daraus veranschaulicht wird. Block B ist ein Polymer, das aus einem konjugierten Dien besteht, das durch 1,3-Butadien, 2,3-Dimethylbutadien, Isopren und 1,3-Pentadien sowie Gemischen davon veranschaulicht wird. Alternativ dazu kann Block B ein hydriertes Produkt sein.
Das Polyolefinharz als Komponente (B) in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist vorzugsweise ein modifiziertes Polyolefinharz, das erhalten wird, indem das oben angeführte Polyolefinharz mit zumindest einer aus ungesättigten Carbonsäuren und Derivaten davon ausgewählten Verbindung modifiziert wird. Ein so modifiziertes Polyolefinharz ist dadurch gekennzeichnet, das es verbesserte Verträglichkeit und Fähigkeit zur Erhöhung der Schweißnahtfestigkeit durch Zugabe einer geringen Menge aufweist.
Der Modifikator kann ein Derivat einer ungesättigten Carbonsäure in Form eines Metallsalzes, Esters, Imids oder Säureanhydrids sein.
Beispiele für die ungesättigte Carbonsäure und Derivate davon sind nachstehend angeführt.

– Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Methylmaleinsäure, Methylfumarsäure, Mesaconsäure, Citraconsäure und Glutaconsäure sowie Metallsalze davon.
– Methylhydrogenmaleat, Methylhydrogenitaconat, Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Hydroxyethylacrylat, Methylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat, Hydroxyethylmethacrylat, Aminoethylmethacrylat, Dimethylmaleat und Dimethylitaconat.
– Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Endobicyclo-(2,2,1)-5-hepten-2,3-dicarbonsäure und Endobicyclo-(2,2,1)-5-hepten-2,3-dicarbonsäureanhydrid.
– Maleimid N-Ethylmaleimid, N-Butylmaleimid und N-Phenylmaleimid.
– Glycidylacrylat, Glycidylmethacrylat, Glycidylethacrylat, Glycidylitaconat und Glycidylcitraconat.
– 5-Norbornen-2,3-dicarbonsäure.

Davon werden ungesättigte Dicarbonsäuren und Säureanhydride davon bevorzugt. Maleinsäure und Maleinsäureanhydrid sind dabei besonders geeignet.
Die Komponente, welche die funktionelle Gruppe enthält, kann beispielsweise durch Copolymerisation einer Olefinverbindung (als Hauptbestandteil) mit einer Olefinverbindung, die eine funktionelle Gruppe aufweist, in die Olefinverbindung eingebaut werden. Das Pfropfen eines nichtmodifizierten Polyolefins mit einer Olefinverbindung, die eine funktionelle Gruppe enthält, mithilfe eines radikalischen Initiators stellt eine weitere Möglichkeit dar. Die Menge der Komponente, die eine funktionelle Gruppe aufweist, beträgt vorzugsweise 0,001–40 Mol-%, noch bevorzugter 0,01–35 Mol-%, der Gesamtmenge des Olefinmonomers im modifizierten Polyolefin.
Das Polyolefinharz als Komponente (B) in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann beispielsweise durch radikalische Polymerisation, Koordinationspolymerisation mithilfe eines Ziegler-Natta-Katalysators, anionische Polymerisation oder Koordinationspolymerisation mittels eines Metallocenkatalysators hergestellt werden.
Die Menge des Polyolefinharzes als Komponente (B) beträgt pro 100 Gewichtsteile des Nylonharzes als Komponente (A) 0,1–50 Gewichtsteile, vorzugsweise 0,1–30 Gewichtsteile, insbesondere 0,5–30 Gewichtsteile. Bei einer Menge von weniger als 0,1 Gewichtsteilen trägt das Polyolefinharz nicht zur Verbesserung der Schweißbarkeit der Harzzusammensetzung bei. Bei einer Menge von mehr als 50 Gewichtsteilen treten negative Effekte des Polyolefinharzes auf, wie z.B. Verringerung der Fließfähigkeit beim Schmelzformen und Abnahme der Hitzebeständigkeit sowie der mechanischen Festigkeit.
Die Glasfaser als Komponente (C) in der vorliegenden Erfindung kann eine sein, die herkömmlichlerweise zur Harzverstärkung eingesetzt wird. Diese kann die Form von Langfasern, Kurzfasern (Stapelglasseide) oder geschnittenen Fasern aufweisen. Die Glasfaser unterliegt bezüglich ihres Durchmessers keinen besonderen Einschränkungen. Jedenfalls beträgt der Faserdurchmesser 5 bis 15 μm. Die Glasfaser kann oder kann nicht mit einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer oder einem wärmehärtbaren Harz beschichtet oder als Schlichte versehen sein. Die Glasfaser ist vorzugsweise mit einem Oberflächenbehandlungsmittel, wie z.B. einem Silanhaftmittel und einem Titanhaftmittel, beschichtet. Die Menge der Glasfaser in der Harzzusammen setzung pro 100 Gewichtsteile der Nylonharze beträgt 10–150 Gewichtsteile, vorzugsweise 20–80 Gewichtsteile, noch bevorzugter 20–60 Gewichtsteile.
Die Kupferverbindung als Komponente (D), die in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorliegen kann, umfasst beispielsweise Kupfer(I)-chlorid, Kupfer(II)-chlorid, Kupfer(I)-bromid, Kupfer(II)-bromid, Kupfer(I)-Iodid, Kupfer(II)-iodid, Kupfer(II)-sulfat, Kupfer(II)-Nitrat, Kupferphosphat, Kupfer(I)-acetat, Kupfer(II)-acetat, Kupfer(II)-salicylat, Kupfer(II)-stearat und Kupfer(II)-benzoat. Das oben erwähnte anorganische Kupferhalogenid kann zusammen mit beispielsweise Xylylendiamin, 2-Mercaptobenzimidazol oder Benzimidazol eine Komplexverbindung bilden. Davon werden Kupfer(I)-Verbindungen bevorzugt, Kupfer(I)-halogenide noch mehr bevorzugt und Kupfer(I)-acetat sowie Kupfer(I)-iodid besonders bevorzugt.
Die Kupferverbindung trägt zur Festigkeit der Schweißzone bei, wenn Formteile miteinander verbunden werden und das Schweißprodukt abgekühlt wird. Die Menge der Kupferverbindung pro 100 Gewichtsteile des Nylonharzes beträgt vorzugsweise weniger als 3 Gewichtsteile, beispielsweise 0,1–3 Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,015–2 Gewichtsteile, insbesondere 0,02–2 Gewichtsteile. Bei einer Menge von weniger als 0,01 Gewichtsteilen kann die Kupferverbindung nicht ihre ganze Wirksamkeit entfalten. Im Gegensatz dazu kann die Kupferverbindung bei einer Menge von mehr als 3 Gewichtsteilen zum Zeitpunkt des Schmelzformens Kupfermetall freisetzen, was zu Verfärbung führt und den Wert des Produkts schmälert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Kupferverbindung zusammen mit einer Alkalimetallhalogenidverbindung verwendet werden. Beispiele für die Alkalimetallhalogenidverbindung umfassen Lithiumchlorid, Kaliumbromid, Kaliumiodid, Natriumbromid und Natriumiodid. Davon sind Kaliumiodid und Natriumiodid insbesondere erwünscht. Die Menge der Alkalimetallhalogenidverbindung pro 100 Gewichtsteile des Nylonharzes beträgt vorzugsweise weniger als 5 Gewichtsteile, beispielsweise 0,01–5 Gewichtsteile, noch bevorzugter 0,05–3 Gewichtsteile.
Die Siliconverbindung als Komponente (E), die in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorliegen kann, ist eine Organosiliciumverbindung, deren Hauptkette eine Siloxanverbindung ist, die direkt auf den Siliciumatomen organische Gruppen aufweist. Beispiele für die organischen Gruppen umfassen Methylgruppen, Ethylgruppen, Phenylgruppen, Vinylgruppen und Trifluorpropylgruppen. Es können alle bekannten Siliconverbindungen eingesetzt werden. Die organische Gruppe kann teilweise mit Epoxygruppen, Aminogruppen, Polyethergruppen, Carboxylgruppen, Mercaptogruppen, Estergruppen, Chloralkylgruppen, Hydroxylgruppen oder Alkylgruppen mit 3 oder mehr Kohlenstoffatomen substituiert sein.
Siliconverbindungen werden gemäß dem Vernetzungsgrad (siehe "Silicon Material Handbook" von Toray-Dow Corning Co., Ltd. (August 1993)) in Siliconöl, Siliconelastomer und Siliconharz eingeteilt. Diese können allesamt in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden.
Bevorzugte Beispiele für die Siliconverbindung umfassen Dimethylsiliconöl, Phenylmethylsiliconöl, Alkyl-modifiziertes Siliconöl, Fluorsiliconöl, Polyether-modifiziertes Siliconöl, mit aliphatischem Ester modifiziertes Siliconöl, Amino-modifiziertes Siliconöl, Epoxy-modifiziertes Siliconöl und Mercapto-modifiziertes Siliconöl. Weitere Beispiele umfassen Polyethylenglykol-modifiziertes Siliconöl und Polypropylenglykol-modifiziertes Siliconöl, die zur Schweißnahtfestigkeit beitragen. Diese Siliconverbindungen können alleine oder als Kombinationen untereinander eingesetzt werden.
Die Menge der Siliconverbindung als Komponente (E) beträgt pro 100 Gewichtsteile des Nylonharzes als Komponente (A) vorzugsweise weniger als 5 Gewichtsteile, beispielsweise 0,1–5 Gewichtsteile, noch bevorzugter 1–3 Gewichtsteile.
Die oben beschriebene Glasfaser kann zusammen mit anderen faserförmigen oder nichtfaserförmigen Füllstoffen verwendet werden. Beispiele dafür sind nachstehend angeführt.

– Faserförmige Füllstoffe, wie z.B. Kohlefasern, Kaliumtitanat-Whiskers, Zinkoxid-Whiskers, Aluminiumborat-Whiskers, Aramidfasern, Aluminiumoxidfasern, Siliciumcarbidfasern, Keramikfasern, Asbestfasern, Gipsfasern und Metallfasern.
– Silicate, wie z.B. Wollastonit, Zeolit, Sericit, Kaolin, Glimmer, Tonerde, Pyrophyllit, Bentonit, Asbest, Talk und Aluminiumoxidsilicat.
– Metallverbindungen, wie z.B. Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Magnesiumoxid, Zirconiumoxid, Titanoxid und Eisenoxid.
– Carbonate, wie z.B. Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat und Dolomit.
– Sulfate, wie z.B. Calciumsulfat und Bariumsulfat.
– Hydroxide, wie z.B. Magnesiumhydroxid, Calciumhydroxid und Aluminiumhydroxid.
– Nichtfaserförmige Füllstoffe, wie z.B. Glasperlen, Keramikperlen, Bornitrid, Siliciumcarbid und Silica, die hohl sein können.

Diese können als Kombinationen untereinander eingesetzt werden. Diese faserförmigen oder nichtfaserförmigen Füllstoffe können mit einer Isocyanatverbindung, Organosilanverbindung, Organotitanatverbindung, Organoboranverbindung oder Epoxyverbindung vorbehandelt werden, so dass sie größere mechanische Festigkeit verleihen.
Eine erfindungsgemäße Nylonharzzusammensetzung kann mehrere nachstehend veranschaulichte Additive enthalten.

– Keimbildner, wie z.B. Talk, Kaolin, organische Phosphorverbindungen und Polyetheretherketon.
– Verfärbungshemmer, wie z.B. Hypophosphit.
– Antioxidanzien, wie z.B. sterisch gehinderte Phenole und sterisch gehinderte Amine.
– Gleitmittel, wie z.B. Polyalkylenglykol.
– Wärmestabilisatoren, UV-Lichtstabilisatoren und Färbemittel.

Eine erfindungsgemäße Nylonharzzusammensetzung kann beispielsweise auf besonders effektive Art und Weise hergestellt werden, indem sämtliche Rohmaterialien (wie z.B. Nylonharz, Polyolefinharz und Glasfaser sowie gegebenenfalls Kupferver bindung und Siliconverbindung) in einem bekannten Schmelzmischer (wie z.B. einem Ein- oder Doppelschneckenextruder, Banbury-Mischer, einer Knetmaschine und Walzenmischer) bei einer Temperatur von etwa 220–330 °C, die dem Schmelzpunkt des Nylonharzes entsprechend gewählt wird, schmelzvermischt werden. Dieses Verfahren kann so modifiziert werden, dass die Zusammensetzung mit der Ausnahme von Polyolefinharz, das (in Form von Pellets) im Nachhinein zur Zusammensetzung zugesetzt wird, aus sämtlichen Rohmaterialien hergestellt wird.
Auf diese Weise ist eine erfindungsgemäße schweißbare Harzzusammensetzung mit einer Schmelzviskosität erhältlich, deren Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient höher als 1,05 ist und die ausgezeichnete Schweißbarkeit aufweisen kann.
Der Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient ist ein Wert, der definiert ist als: "Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei niedriger Schergeschwindigkeit" durch "Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei hoher Schergeschwindigkeit". Das "Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei niedriger Schergeschwindigkeit" ist definiert als: "Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung bei niedriger Schergeschwindigkeit" durch "Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung ohne Komponente (B) bei niedriger Schergeschwindigkeit". Das "Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei hoher Schergeschwindigkeit ist definiert als: "Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung hoher Schergeschwindigkeit" durch die "Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung ohne Komponente (B) bei hoher Schergeschwindigkeit". Die niedrige Schergeschwindigkeit beträgt 60 s^–1, die hohe Schergeschwindigkeit 6.000 s^–1, und die Schmelzviskosität (Poise) wird unter folgenden Bedingungen gemessen:
Messinstrument: Capillograph B1 von Toyo Seiki
Temperatur: 20 °C über dem Schmelzpunkt des Nylonharzes (über dem höheren Wert, wenn zwei oder mehr Nylonharze verwendet werden)
Verweilzeit: 5 Minuten
Kolbengeschwindigkeit: 5 mm/min (bei einer Schergeschwindigkeit von 60 s^–1) oder 500 mm/min (bei einer Schergeschwindigkeit von 6000 s^–1).
Die "schweißbare Harzzusammensetzung ohne Komponente (B)" steht für eine Harzzusammensetzung, die aus Komponente (A) und Komponente (C) und anderen optionalen Komponenten besteht.
Wenn die Harzzusammensetzung eine Schmelzviskosität aufweist, deren Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient hoch ist, weist sie gutes Fließvermögen und folglich gute Verarbeitbarkeit bei hoher Schergeschwindigkeit (wie bei Spritzgussverfahren üblich) auf, und ihre Viskosität nimmt auch bei niedriger Schergeschwindigkeit (wie bei Schweißvorgängen üblich) zu, und sie verfügt folglich über gute Schweißnahtfestigkeit. Deshalb weist die Harzzusammensetzung einen Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient auf, der höher als 1,05, noch bevorzugter höher als 1,08, insbesondere höher als 1,10 ist, so dass sie eine besonders gute praktische Schweißbarkeit aufweist.
Eine schweißbare erfindungsgemäße Nylonharzzusammensetzung kann durch übliche Formverfahren (wie z.B. Spritzgussverfahren, Extrusions- und Blasformverfahren) unter üblichen Formbedingungen zu schweißbaren Formteilen geformt werden. Die schweißbaren Formteile können miteinander verbunden werden, um ein Formprodukt mit gewünschter Form zu bilden. Diese können Rippen auf ihrer Schweißfläche aufweisen, damit das Vibrationsschweißen, Ultraschallschweißen oder Mikrowellenschweißen erleichtert wird.
Das Schweißen der schweißbaren Formteile kann auf folgende Weise erfolgen:

– Vibrationsschweißen: Zwei Formteile werden vertikal so zusammengehalten, dass ihre Kontaktflächen aneinander gedrückt werden, und diese werden horizontal verlaufenden Vibrationen ausgesetzt, so dass an den Kontaktflächen Reibungswärme zum Verschweißen entsteht. Die Vibrationsfrequenz beträgt 100–300 Hz und die Vibrationsamplitude 0,5–2,0 mm.
– Injektionsschweißen: Formteile werden in eine Form eingebracht und in der der Form bewegt, und die Harzzusamensetzung wird in den Raum injiziert, in dem die Verbindung ausgebildet wird. Letzteres Verfahren wird als Gleitdüsenformen oder Düsenrotationsformen bezeichnet.
– Ultraschallschweißen: Zwei Formteile werden vertikal so zusammengehalten, dass ihre Kontaktflächen aneinander gedrückt werden, und diese werden vertikal verlaufenden Ultraschallschwingungen ausgesetzt, so dass an den Kontaktflächen Reibungswärme zum Verschweißen entsteht. Die Schwingungsfrequenz beträgt 100–300 Hz und die Schwingungsamplitude 0,5–2,0 mm.
– Mikrowellenschweißen: Zwei Formteile werden so zusammengehalten, dass ihre Kontaktflächen aneinander gedrückt werden, und diese werden elektrischen Hochfrequenzfeldern ausgesetzt, so dass ein Induktionsverlust (aufgrund von Reibung zwischen Molekülen) und somit Reibungswärme zum Verschweißen entsteht.

Unter Anwendung eines oben angeführten Schweißverfahrens ist es möglich, Schweißprodukte aus erfindungsgemäßen Harzzusammensetzungen herzustellen. Die resultierenden Schweißprodukte weisen bessere Schweißnahtfestigkeit, Hitzebeständigkeit, Formbeständigkeit, einheitliche Schweißbarkeit und ein besseres äußeres Erscheinungsbild auf. Die reproduzierbare, hohe Schweißnahtfestigkeit stellt den Hauptvorteil dar. Aufgrund dieses Vorteils finden die Schweißprodukte Anwendung auf dem Gebiet von Kraftfahrzeugteilen, wie z.B. als Ansaugkrümmer (für Ansaugsysteme), Wassereinlass und -auslass (für Kühlsysteme), Kraftstoffeinspritzung und Kraftstoffförderungsrohre (für Kraftstoffsysteme) und Öltanks sowie andere Behälter.
Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen und der nachstehenden Beispiele bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
Von den beigefügten Zeichnungen ist 1 eine grafische Darstellung, die die Form eines Teststücks zeigt, das verwendet wurde, um die Festigkeit der Vibrationsschweißung in den Beispielen zu bewerten. Bei den Teilen A, B, C und D handelt es sich um eine Draufsicht, Vorderansicht, rechte Seitenansicht bzw. eine Unteransicht.
2 ist eine grafische Darstellung, die die Form eines weiteren Teststücks zeigt, das verwendet wurde, um die Festigkeit der Vibrationsschweißung in den Beispielen zu bewerten. Bei den Teilen A, B und C handelt es sich um eine Draufsicht, Vorderansicht bzw. eine rechte Seitenansicht.
3 ist eine grafische Darstellung, die die Form eines hohlen Formprodukts zeigt, das aus den jeweils in den 1 und 2 dargestellten Teststücken durch Vibrationsschweißen erhalten wurde. Bei den Teiler A, B und C handelt es sich um eine Draufsicht, Vorderansicht bzw. eine rechte Seitenansicht.
4 ist eine Draufsicht, die die Form eins Teststücks zeigt, das zur Bewertung des Injektionsschweißens in den Beispielen verwendet wurde.
5 ist eine Draufsicht, die die Form ein es Formprodukts zeigt, das aus den in 4 dargestellten Teststücken geformt ist und das zur Bewertung des Injektionsschweißens in den Beispielen verwendet wurde.
In den Beispielen und Vergleichsbeispielen sind Mengen als Gewichtsteile (Gt) angegeben.
Materialfestigkeit, Fließvermögen und Schweißnahtfestigkeit wurden durch nachstehend erläuterte Verfahren gemessen.
(1) Materialfestigkeit:

Zugfestigkeit: gemäß ASTM D638
Biegemodul: gemäß ASTM D790

(2) Fließfähigkeit:
Eine Materialprobe wird zur Wendelströmungsmessung unter nachstehend beschriebenen Bedingungen in eine Form (10 mm breit, 2 mm dick und 60 mm lang) eingespritzt.
Einspritztemperatur: 20 °C über dem Schmelzpunkt des Nylons (über dem höheren Wert, wenn zwei oder mehr Nylonharze verwendet werden)
Einspritzdruck: 30 kp/cm²
Formtemperatur: 80 °C
Das Fließvermögen wird als Distanzlänge, über die die eingespritzte Schmelze in die Form geflossen ist, ausgedrückt. Je länger die Distanz, desto besser das Fließvermögen.
(3) Schweißnahtfestigkeit (beim Vibrationsschweißen)
Zwei Teststücke mit jeweils einer 1,5 mm breiten Kontaktfläche und einer 2,5 mm hohen Perle 1 werden unter herkömmlichen, in den 1 und 2 veranschaulichten Bedingungen spritzgegossen. Diese werden an der Schweißzone "a" mittels Vibrationsschweißen unter nachstehenden Bedingungen unter Verwendung des Vibrationsschweißgeräts Modell 2850 von Branson Co., Ltd. miteinander verbunden. Die durch Vibrationsschweißen erzeugte Reibungswärme führt dazu, dass die Perle schmilzt, wodurch ein in 3 dargestelltes hohles Schweißprodukt erhalten wird.
Klemmendruck: 100 kp
Frequenz: 240 Hz
Amplitude: 1,5 mm
Einschmelzung: 1,5 mm
Das so erhaltene, geschweißte, hohle Produkt wird mit Wasser gefüllt und dem Innendruck in einem Wassertank ausgesetzt. Der Druck, der zum Bruch führt, wird als Schweißnahtfestigkeit angesehen.
Das hohle Schweißprodukt wird 10 Stunden lang bei 150 °C in einem Heizofen gehalten und anschließend auf gleiche Weise wie oben erläutert auf Schweißnahtfestigkeit gemessen, wobei die Beibehaltung der Schweißnahtfestigkeit berechnet wird.
(4) Schweißnahtfestigkeit (beim Injektionsschweißen)
Zwei Teststücke (mit 10 mm Dicke) werden unter den in 4 angeführten, herkömmlichen Bedingungen spritzgegossen. Diese werden in eine Form für Ermüdungstestproben eingeführt und mittels Injektionsschweißen so miteinander verbunden, dass die Seite 'a' die Schweißzone darstellt. Das so erhaltene Schweißprodukt wird (bei einer Ziehgeschwindigkeit von 5 mm/s und einer Messspanne von 50 mm) einem Zugfestigkeitstest unterzogen. Die zum Bruch der Schweißzone 'a' erforderliche Kraft wird als Schweißnahtfestigkeit angesehen.
Im Folgenden werden das in den Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendete Nylonharz und Polyolefinharz beschrieben.
Nylonharz

N6: Nylon-6-Harz mit einem Schmelzpunkt von 225 °C und einer relativen Viskosität von 2,70.
N6/66: Nylon-6/66-Copolymer (Molverhältnis 97:3) mit einem Schmelzpunkt von 217 °C und einer relativen Viskosität von 2,65.
N66: Nylon-66-Harz mit einem Schmelzpunkt von 265 °C und einer relativen Viskosität von 2,90.
N610: Nylon-610-Harz mit einem Schmelzpunkt von 225 °C und einer relativen Viskosität von 2,70.
6T/12: Nylon-6T/12-Copolymer (Molverhältnis 60:40) mit einem Schmelzpunkt von 300 °C und einer relativen Viskosität von 2,50.

Polyolefinharz

B-1: Polypropylen (MFR = 1,5)
B-2: modifiziertes Polypropylen, das aus 100 Gewichtsteilen B-1, 1 Gewichtsteil Maleinsäureanhydrid und 0,1 Gewichtsteilen 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan mittels Schmelzextrudieren durch einen Doppelschneckenextruder bei einer Zylindertemperatur von 220 °C erhalten wird.
B-3: Ionomer von Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer, wobei dessen Carbonsäuregruppierung teilweise ein Zinksalz bildet.
B-4: modifiziertes Ethylen-1-Buten-Copoylmer, das aus 100 Gewichtsteilen Ethylen-1-Buten-Copolymer, 1 Gewichtsteil Maleinsäureanhydrid und 0,1 Gewichtsteilen 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan mittels Schmelzextrudieren durch einen Doppelschneckenextruder bei einer Zylindertemperatur von 230 °C erhalten wird.
B-5: modifiziertes Polyethylen mit geringer Dichte, das aus 100 Gewichtsteilen Polyethylen mit geringer Dichte (mit einer Dichte von 0,905, hergestellt mittels Metallocenkatalysator), 1 Gewichtsteil Maleinsäureanhydrid und 0,1 Gewichtsteilen 2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexan mittels Schmelzextrudieren durch einen Doppelschneckenextruder bei einer Zylindertemperatur von 230 °C erhalten wird.

Beispiele 1 bis 16 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4
Aus Nylonharz, Polyolefinharz, Glasfasern (13 μm Durchmesser) und Kupferverbindung gemäß den in den Tabellen 1 bis 5 angeführten Formulierungen wurden mehrere Zusammensetzungen hergestellt. Jede dieser Zusammensetzungen wurde mittels Schmelzvermischen durch einen Doppelschneckenextruder (Modell TEX30, von Japan Steel Works, Ltd.) bei einer Zylindertemperatur von 250–280 °C und einer Schneckendrehzahl von 150 U/min pelletiert. Die resultierenden Pellets wurden getrocknet und anschließend (bei einer Temperatur von 80 °C) zu verschiedenen Teststücken spritzgussgeformt. Die Pelletproben und Teststücke wurden auf Schmelzviskosität, Fließvermögen und Festigkeit gemessen. Aus Teststücken wurden mittels Vibrationsschweißen hohle Produkte gebildet und diese auf Schweißnahtfestigkeit getestet. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 bis 5 angeführt.
In Vergleichsbeispiel 2 steht MAH-PPE für Polyphenylenetherharz, das mit Maleinsäureanhydrid modifiziert ist. Die als hitzebeständiges Material verwendete Verbindung ist CuI (Kupfer(I)-iodid) oder KI (Kalium(I)-iodid). Die Siliconverbindung ist mit Polypropylenglykol modifiziertes Siliconöl.
Die Baispiele 1 bis 16 zeigen, dass die erfindungsgemäße schweißbare Harzzusammensetzung gutes Fließvermögen und gute Materialfestigkeit, die gut aufeinander abgestimmt sind, sowie eine Schmelzviskosität aufweist, deren Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient hoch ist. Die Harzzusammensetzung ergab mittels Vibrationsschweißen hohle Produkte mit hoher Schweißnahtfestigkeit.
Im Gegensatz dazu, ergaben die Harzzusammensetzungen in den Vergleichsbeispielen 1 bis 4, die kein Polyolefinharz enthielten, hohle Produkte, die geringe Schweißnahtfestigkeit und Festigkeitsbeibehaltung nach dem Abkühlen aufwiesen.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3
Tabelle 4
Tabelle 5
Beispiele 17 und 18 sowie Vergleichsbeispiele 5 und 6
Es wurde der gleiche Vorgang wie in den Beispielen 1 bis 16 wiederholt, mit der Ausnahme, dass die Formulierungen wie in Tabelle 6 angeführt verändert wurden und das Vibrationsschweißen durch Injektionsschweißen ersetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 6 angeführt. Im Vergleichsbeispiel 6 steht MAH-PPE für Polyphenylenetherharz, das mit Maleinsäureanhydrid modifiziert ist.
Die Beispiele 17 und 18 zeigen, dass die erfindungsgemäßen schweißbaren Harzzusammensetzungen gutes Fließvermögen und gute Materialfestigkeit, die gut aufeinander abgestimmt sind, sowie eine Schmelzviskosität aufweisen, deren Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient hoch ist. Die Harzzusammensetzung ergab mittels Injektionsschweißen hohle Produkte mit hoher Schweißnahtfestigkeit.
Im Gegensatz dazu, ergaben die Harzzusammensetzungen in den Vergleichsbeispielen 5 und 6, die kein Polyolefinharz enthielten, hohle Produkte mit geringer Schweißnahtfestigkeit.
Tabelle 6

Claims

Schweißbare Harzzusammensetzung zur Herstellung von Gegenständen, die durch Vibrationsschweißen schweißverklebt werden können, wobei die Harzzusammensetzung 100 Gewichtsteile eines Nylonharzes als Komponente (A), 0,1–50 Gewichtsteile eines Polyolefinharzes als Komponente (B) und 10–150 Gewichtsteile Glasfasern als Komponente (C) umfasst, die vermischt sind, wobei die Harzzusammensetzung eine Schmelzviskosität aufweist, deren Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient höher als 1,05 ist, worin der Schergeschwindigkeitsabhängigkeitskoeffizient definiert ist als: Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei einer geringeren Schergeschwindigkeit/Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei einer höheren Schergeschwindigkeit; und worin das Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei einer geringeren Schergeschwindigkeit definiert ist als: Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung bei einer geringen Schergeschwindigkeit/Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung ohne Komponente (B) bei einer geringen Schergeschwindigkeit; und worin das Steigerungsverhältnis der Schmelzviskosität bei einer höheren Schergeschwindigkeit definiert ist als: Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung bei einer hohen Schergeschwindigkeit/Schmelzviskosität der schweißbaren Harzzusammensetzung ohne Komponente (B) bei einer hohen Schergeschwindigkeit, worin die geringe Schergeschwindigkeit 60 s^–1 beträgt, die höhere Schergeschwindigkeit 6.000 s^–1 beträgt und die Schmelzviskosität (Poise) bei 20 °C über dem Schmelzpunkt des Nylonharzes (A) gemessen wird.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das als Komponente (B) verwendete Polyolefinharz ein Polyolefinskelett in der Hauptkette aufweist und zumindest eine aus Polyethylen, Polypropylen, Polyacrylester, Polymethacrylester, Ethylen-α-Olefin-Copolymer, Copolymer von (Ethylen und/oder Propylen) mit (ungesättigter Carbonsäure und/oder ungesättigtem Carbonsäureester), wobei die Carbonsäure teilweise neutralisiert ist, um ein Metallsalz zu bilden, Blockcopolymer von konjugiertem Dien mit Vinylaromatenkohlenwasserstoff und hydrierten Produkten des Blockcopolymers ausgewählte Spezies umfasst.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 2, worin das als Komponente (B) verwendete Polyolefinharz Polyethylen und/oder ein Ethylen-α-Olefin-Copolymer ist.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 3, worin das als Komponente (B) verwendete Polyolefinharz ein Ethylen-α-Olefin-Copolymer ist, worin die α-Olefin-Gruppierung zumindest eine aus α-Olefinen mit 3–20 Kohlenstoffatomen ausgewählte Spezies ist und die Comonomermenge 1–30 Mol-% beträgt.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das als Komponente (B) verwendete Polyolefinharz ein modifiziertes Polyolefinharz ist, worin der Modifikator zumindest eine aus ungesättigten Carbonsäuren und Derivaten davon ausgewählte Verbindung ist.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 5, worin der Modifikator im modifizierten Polyolefin zumindest eine aus ungesättigten Carbonsäuren, Metallsalzen davon, Estern davon, Amiden davon und Säureanhydriden davon ausgewählte Verbindung ist.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner 0,01–3 Gewichtsteile einer Kupferverbindung als Komponente (D) pro 100 Gewichtsteile Nylonharz umfasst.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 7, worin die Kupferverbindung eine Kupfer(I)-Verbindung ist.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 8, worin die Kupfer(I)-Verbindung ein Kupfer(I)-halogenid ist.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die ferner 0,1–5 Gewichtsteile einer Siliconverbindung als Komponente (E) pro 100 Gewichtsteile Nylonharz umfasst.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das Nylonharz zumindest eine aus Nylon 66, Nylon 6 und davon abgeleiteten Copolymeren ausgewählte Spezies ist.
Schweißbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 11, worin das als Komponente (A) verwendete Nylonharz aus (a) 99-50 Gew.-% zumindest einer aus Nylon 66, Nylon 6 und Copolymeren, die hauptsächlichen aus diesen bestehen, ausgewählten Spezies und (b) 1–50 Gew.-% zumindest einer aus anderen Nylonharzen als oben unter (a) definiert ausgewählten Spezies besteht.
Verfahren zur Herstellung einer schweißbaren Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren das Schmelzmischen von 100 Gewichtsteilen Nylonharz als Komponente (A), 0,1–50 Gewichtsteilen Polyolefinharz als Komponente (B), 10–150 Gewichtsteilen Glasfasern als Komponente (C), 0–3 Gewichtsteilen einer Kupferverbindung als Komponente (D) und 0–5 Gewichtsteilen einer Siliconverbindung als Komponente (E) umfasst, wobei das Verfahren das Schmelzmischen von 100 Gewichtsteilen Nylonharz als Komponente (A), 10–150 Gewichtsteilen Glasfasern als Komponente (C), 0–3 Gewichtsteilen einer Kupferverbindung als Komponente (D) und 0–5 Gewichtsteilen einer Siliconverbindung als Komponente (E) und dann das Schmelzmischen der resultierenden Zusammensetzung mit 0,1–50 Gewichtsteilen Polyolefinharz als Komponente (B) umfasst.
Formteil aus einer schweißbaren Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Verfahren zur Herstellung eines Formteils durch Verschweißen von zwei oder mehr Formstücken, die jeweils aus einer schweißbaren Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 15, worin der Formteil hohl ist.
Formteil, hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 15 oder 16.