JP2005537160A - ポリ（エチレンテレフタレート）をレーザー溶接する方法 - Google Patents

Abstract

核形成ポリ（エチレンテレフタレート）ホモポリマーおよび／またはコポリマーを含有する組成物から形成された対象物をレーザー溶接するための方法。使用される核剤は、水中でその重量の７％以下を吸収し、その組成物は１０５℃で２０分未満の結晶化ハーフタイムを有する。

Description

本発明は、ポリ（エチレンテレフタレート）と、低レベルの吸湿性を有する１種または複数種の核剤とを含む部品をレーザー溶接するための改良された方法に関する。

さらに複雑な部品へと機械的に組立てることができるプラスチック成形品を製造することが望まれることが多い。従来から、プラスチック部品は、それらを互いに接着またはボルト締めすることによって、またはスナップ嵌め連接を用いることによって組立てられている。これらの方法は、その他の複雑な工程が組立プロセスに追加されるという欠点がある。スナップ嵌め連接は気密性および液密性ではない場合が多く、複雑な設計が必要である。それより新しい技術は振動および超音波溶接であるが、これらにも、複雑な部品設計および溶接装置が必要である。さらに、プロセスからの摩擦によって、部品の内部に混入し得る塵が発生する可能性がある。ダメージを受けやすい電気または電子部品が関与する場合には、このことは特に問題である。

つい最近開発された技術がレーザー溶接である。この方法では、接合される２つのポリマー対象物は、用いられるレーザーの波長で異なるレベルの光透過率を有する。一方の対象物はレーザー光の波長に少なくとも部分的に透明であり（かつ「比較的透明な」対象物と呼ばれる）、第２部品は入射光の大部分を吸収する（「比較的不透明な」対象物と呼ばれる）。対象物のそれぞれが接合面を提供し、比較的透明な対象物は、その接合面の反対側に衝突（ｉｍｐｉｎｇｉｎｇ）面を提供する。接合面を接触させると、接合部が形成される。レーザービームが第１対象物を通過し、第２対象物の接合面を照射し、その結果、第１対象物と第２対象物が接合面の接合部で接合されるように、レーザービームは比較的透明な対象物の衝突面に向けられる。一般に、参照により本明細書に援用される米国特許公報（特許文献１）を参照のこと。このプロセスは、非常に清浄な、単純な、かつ速いプロセスであり、非常に強い、容易に再現可能な溶接部およびかなりの設計柔軟性を提供する。

レーザー入射光を透過するであろう程度は、材料の成分の化学組成だけでなく、材料内の成分の取合わせの関数である。例えば、材料が、十分大きな平均粒径を有する分散添加剤を含有するポリマーマトリックスである場合、たとえ材料の成分が入射光を吸収しないとしても、これらの粒子は入射光を散乱させ、そのため光透過率が低くなるだろう。

溶接部を強くするために、２つの対象物は熱可塑性材料から製造することが好ましい。半結晶性ポリエステルは、その物理的性質が優れていることから、上述の様々な方法によって組立用部品を製造するのに使用されることが多い。レーザー溶接用途ではポリエステルを使用することもまた望ましいだろう；しかしながら、そうするためには、レーザー溶接に適した波長で、レーザー光の高い透過度を有するポリエステル組成物を入手可能である必要がある。

ポリ（エチレンテレフタレート）ホモポリマーおよびその半結晶性コポリマー（総称して、「ＰＥＴ」と呼ばれる）は結晶化するのが遅く、したがって成形するのが難しい。それらには長い成形サイクル時間が必要であり、そのため著しい経済的不利益が生じる。結果として、結晶化の速度を上げ、サイクル時間を短縮するために、ポリマーに核剤がしばしば添加される。

半結晶性ポリエステルの他の利点は、低いレベルの吸湿性を有する点であり、それは、ＰＥＴで製造された部品は、加熱した場合または長期にわたり使用した場合に表面ブリスタリングを生じる問題がほとんどないということを意味する。しかしながら、特定の添加剤をポリエステルとブレンドすると、かなりの量の水分を吸収し、その結果、時間が経つにつれて表面ブリスタリングおよび劣化が生じ得る。このブリスタリングおよび劣化は溶接部の外観および／または機械的結着性（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を損なうことから、これはレーザー溶接用途において特に問題である。

米国特許第５，８９３，９５９号明細書 米国再発行特許第３２，３３４号明細書 Ｒ．Ｌｅｇｒａｓ，Ｃ．Ｂａｉｌｌｙ，Ｍ．Ｄａｕｍｅｒｉｅ，Ｊ．Ｍ．Ｄｅｋｏｎｉｎｃｋ，Ｊ．Ｐ．Ｍｅｒｃｉｅｒ，Ｖ．Ｚｉｃｈｙ，Ｅ．Ｎｉｅｌｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ １９８４，２５，８３５ Ｊ．Ｗ．Ｇｌｉｍｅｒ；Ｒ．Ｐ．Ｎｅｕ；Ｙ．Ｊ．Ｌｉｕ；Ａ．Ｋ．−Ｙ．Ｊｅｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｓｃｉｅｎｃｅ １９９５，３５，１４０７ Ｄ．Ｇａｒｃｉａ Ｊ．Ｐｏｌｙ．Ｓｃｉ．Ｐｏｌｙ．Ｐｈｙｓ．Ｅｄ．１９８４，２２，２０６３

このように、優れた成形性、優れた溶接性を有し、かつ吸湿に対して高い耐性のあるＰＥＴ組成物を得ることが非常に望まれているだろう。

本発明者は、ＰＥＴと組み合わせて使用される核剤の種類、例えば、水中でそれらの重量の７％以下を吸収する特定の核剤を限定することによって、優れた成形性および優れたレーザー溶接性を有するＰＥＴ組成物を得ることができることを発見した。

本発明に従って、レーザー放射線を利用して、第１ポリマー対象物を第２ポリマー対象物に溶接するための溶接方法における改良が開示され、前記第１ポリマー対象物は、前記レーザー放射線に対して比較的透明であり、前記第２対象物は、前記レーザー放射線に対して比較的不透明であり、前記第１および第２対象物それぞれが接合面を提供し、前記第１対象物は、その前記接合面の反対側に衝突面を提供し；前記方法は、その間に接合部が形成されるように、前記第１対象物および第２対象物の接合面を物理的に接触させる工程と、前記レーザー放射線が衝突面に当たり、前記第１対象物を通過し、前記第２対象物の前記接合面を照射するように、前記第１および第２対象物に前記レーザー放射線を照射し、前記第１および第２対象物が接合面の接合部で溶接される工程とを含み、その改良が：
前記第１ポリマー対象物が：
（ｉ）ポリ（エチレンテレフタレート）；および
（ｉｉ）１種または複数種の核剤；
を含むポリマー成分から形成され、
前記１種または複数種の核剤それぞれが、水中でそれらの重量の７％以下を吸収するという事実において特徴付けられ；
前記１種または複数種の核剤が、前記ポリマー成分が、示差走査熱分析によって測定した場合に、温度１０５℃で２０分未満の結晶化ハーフタイム（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｈａｌｆ ｔｉｍｅ）を有するのに十分な量で前記ポリマー成分中に存在し；
前記第１ポリマー対象物が、前記第１対象物の前記接合面と前記衝突面との間の厚さを通して、前記レーザー放射線の少なくとも１５％の拡散透過率を示すことを含む。

本発明の方法から製造されるレーザー溶接物品もまた、本明細書に開示されている。

本発明に従ってレーザー溶接可能な部品の形成に使用されるＰＥＴ組成物は、適切な核剤、つまりＰＥＴに容易に分散し、かつ雰囲気からほとんど水分を吸収しない核剤と、ＰＥＴを溶融ブレンドした場合に得ることができることが発見された。

本明細書において、「ポリ（エチレンテレフタレート）」または「ＰＥＴ」とは、ポリ（エチレンテレフタレート）ホモポリマー、１種または複数種の更なるモノマーから誘導されたポリ（エチレンテレフタレート）のコポリマー、１種または複数種のかかるコポリマーとホモポリマーとのブレンド、または２種類以上のかかるコポリマーのブレンドを意味する。このコポリマーは、コポリマーが半結晶性であるように１種または複数種の更なるモノマーを約１５モル％まで含有し得る。半結晶性であるとみなされるためには、そのコポリマーは、少なくとも５Ｊ／ｇの融解熱を持たなければならない。本明細書において、融解熱は、加熱速度２０℃／分にて、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８２によって決定される。融解吸熱のピークは、融点と解釈される。融解熱は、融解吸熱の下の領域として解釈される。これらのすべては第２熱で測定され、どちらがより高いとしても、融点および／またはガラス転移点を超えるまで、試料を２０℃／分で加熱し、次いで試料を２０℃／分で３０℃に冷却するという意味である。加熱サイクルが再び開始され、次いで測定は第２熱で行われ、また２０℃／分で行われる。適切なコモノマーとしては、限定されないが、イソフタル酸およびその機能的同等物、ナフタレンジカルボン酸およびその機能的同等物、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ジ（エチレングリコール）、およびエトキシ化ビスフェノールＡが挙げられる。イソフタル酸が好ましい。

以下の参考文献およびそれに含まれる参考文献：（非特許文献１）；（非特許文献２）；（非特許文献３）；米国特許公報（特許文献２）；に教示されているように、広範な材料がＰＥＴに対する核剤としての使用に適している。ＰＥＴに対する有効な核剤は一般に、ナトリウムイオンをＰＥＴに移動することができる材料である。

本発明で使用される核剤は、以下に記載の方法によって決定される、低レベルの吸湿性を有する。核剤は、かかる条件下にて、その重量の７％未満、または好ましくは５％未満、またはさらに好ましくは４％未満、またはまたさらに好ましくは３％未満、またはいっそうさらに好ましくは２％未満、またはなおいっそう好ましくは１％未満を増量するだろう。

核剤は都合のよいことには、ポリマーによく分散することができることも好ましい。それが大きすぎるドメインを形成した場合には、それらは非常に多くの入射光を散乱することができるため、得られた材料は、レーザー溶接の目的には透明ではないだろう。材料の透明性は、ブレンドの試料の所定の厚さの拡散透過率を測定することによって決定される。所定の厚さの試料がレーザーの周波数で少なくとも１５％の拡散透過率を有するならば、それは通常、その周波数および厚さでレーザー溶接に適している。

適切な核剤は、溶融混合条件下にて溶融し、したがって完全に分散することが好ましく、かつ低レベルの水分を吸収する、約５０００未満、好ましくは約２０００未満の数平均分子量を有する化合物、例えばモンタン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ ｍｏｎｔａｎａｔｅ）、ステアリン酸ナトリウム、および炭素原子１２〜４０個を有する他のナトリウムで中和された脂肪族カルボン酸である。「ナトリウムで中和された脂肪族カルボン酸」とは、脂肪族カルボン酸のナトリウム塩を意味する。

リン酸三ナトリウムは、レーザー溶接を妨げるのに十分な光を散乱しない小さな粒子によく分散することができるが、相当な量の水分を吸収し、それによって、レーザー溶接部のブリスタリングおよび／または劣化が生じるため、本発明で使用するのに不適切である。

大部分のポリマー核剤は、光を散乱させる大きなドメインを形成する傾向があることから有用ではない。例えば、ＰＥＴに対する通常の汎用核剤は、米国特許公報（特許文献２）に教示されている、ナトリウムで中和されたエチレン／メタクリル酸コポリマーである。しかしながら、ナトリウムで中和されたエチレン／メタクリル酸コポリマーは、ＰＥＴと相溶性ではなく、かつ核剤として有効であるのに十分に高い添加量で使用した場合に、透明なレーザー溶接部品の成分として、それらが不適切となるのに十分な光を散乱する大きなドメインを形成する。

許容可能なポリマー核剤はナトリウムＰＥＴであり、ここで「ナトリウムＰＥＴ」とは、酸末端基の一部の陽子がナトリウムイオンと置き換えられたＰＥＴを意味する。ナトリウムは通常、ＰＥＴの重量に対して約０．１０〜約０．４０重量％で、ナトリウムＰＥＴ中に存在する。

本発明の核剤は、優れた成形性を付与するのに有効な量で存在することが好ましい。特定の量が有効量であるかどうかを決定するために、本発明の組成物のブレンドの結晶化ハーフタイムが以下に記載の方法を用いて決定される。この試験において１０５℃で２０分未満の結晶化ハーフタイムを有する試料が、有効に核形成されるとみなされる。

本発明で使用される組成物は、これらの更なるポリマーの存在によって、レーザー溶接が実行不可能であるポイントまで材料の光透過率が低下しない限り、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリ（エチレンナフタレート）、ポリ（ブチレンテレフタレート）、およびポリ（ブチレンテレフタレート）コポリマーなどの１種または複数種の更なるポリマーを、ポリマーの総量に対して５０重量％まで含有することもできる。

本発明で使用される組成物は、エピクロロヒドリンおよびビスフェノールＡの縮合生成物など、２個以上のエポキシ基を含有する化合物または樹脂を３重量％まで含有することもできる。

さらに、本発明で使用される組成物は、これらの更なる添加剤の存在によって、レーザー溶接が実行不可能であるポイントまで材料の光透過率が低下しない限り、無機充填剤および補強剤、例えばガラス繊維、中空球、ビーズ、フレーク、またはミルドグラス；難燃剤；顔料；染料；他の着色剤；可塑剤；耐衝撃性改良剤；潤滑剤；離型剤；熱安定剤；酸化防止剤；粘度調整剤；紫外線安定剤；などの更なる添加剤を含有することができる。好ましい添加剤はチョップトガラス繊維であり、全組成物に対して約５〜約５０重量％で存在し得る。

本発明で使用される組成物はブレンドの形をとり、非ポリマー成分のすべてがポリマーマトリックス中に均一に分散され、ポリマーマトリックスによって結合され、その結果、ブレンドは一体化されたまとまりを形成する。ブレンドは、いずれかの溶融混合法を用いて構成材料を合わせることによって得られる。構成材料は、一軸または二軸スクリュー押出機、ブレンダー、ニーダー、バンバリーミキサー等の溶融混合機を使用して、均一に混合し、樹脂組成物を得ることができる。あるいは、材料の一部を溶融混合機で混合し、次いで材料の残りを添加し、さらに均一になるまで溶融混合してもよい。

レーザー溶接用の部品への、本発明で使用されるポリエステル組成物の成形は、当業者に公知の方法に従って行うことができる。通常使用される溶融成形法、例えば射出成形、押出し成形、吹込み成形、および射出吹込み成形が好ましい。

本発明は、本発明の方法から製造されるレーザー溶接物品も含む。有用な物品は、ハウジングであり、電気および電子センサー、自動車用取付具およびヘッドランプハウジング、ポンプ、モーター、バルブ、ディスプレイ、コネクター、継手、およびインクジェットカートリッジに用いられるハウジングが挙げられる。

（一般手順）
（核剤の吸湿性試験）
ゆっくりと窒素を抜きながら、核剤の試料５ｇを１５０℃の真空オーブン内で約５６０トルにて４時間乾燥させる。次いで、その試料をデシケーター内で冷却し、計量し、相対湿度（ＲＨ）５０％および２３℃で２４時間保持した。次いで、試料を再度計量し、乾燥試料に対する水分吸収の重量％を決定する。

（配合および成形）
３０ｍｍワーナー・フライダー（Ｗｅｒｎｅｒ ａｎｄ Ｐｆｌｅｉｄｅｒｅｒ）二軸スクリュー押出機において、速度５０ポンド／時間および３００ＲＰＭで配合することによって、樹脂混合物を調製した。ガラス繊維を側方供給し、当業者には理解されるように、そのスクリューデザインは、ガラス繊維強化ポリエステルの製造に使用される代表的なデザインである。バレル温度を２８０℃に設定し、溶融温度は通常約３２０℃であった。押出機を出ると、ポリマーはダイを通り、ストランドが形成され、それを急冷水槽で凍結し、続いて切り刻んでペレットを製造した。

配合生成物を乾燥させ、次いで実験室規模の射出成形機を使用して、通常のＡＳＴＭ試験片ならびに以下に説明されるレーザー溶接試験に必要な試験片に成形した。バレル温度を２８０℃に設定し、金型温度は１１０℃であった。

（機械的性質）
ＡＳＴＭ法Ｄ−６３８を用いて、引張り強さ（ＴＳ）および破断点伸び％を決定した。

（光透過率）
バリアン（Ｖａｒｉａｎ）（登録商標）Ｃａｒｙ（登録商標）５分光光度計を用いて、光透過率を決定した。９４０ｎｍ光源を厚さ２ｍｍの成形試料に向け、拡散光透過率を直径１５０ｍｍ積分球内で測定した。代替方法としては、直径１２０ｍｍ積分球を用いた島津（Ｓｈｉｍａｄｚｕ）（登録商標）ＵＶ−３１００分光光度計を使用して、拡散光透過率を決定した。これらの２つの装置から得られた結果は約１％以内の誤差で一致している。

（レーザー溶接強度）
ここで図面、特に図１〜３を参照すると、本明細書で報告される溶接強度を測定するために使用される試験片１１の幾何構造が開示されている。試験片１１は一般に長方形の形状であり、７０ｍｍ×１８ｍｍ×３ｍｍの寸法および一方の端が深さ２０ｍｍの重ね継ぎを有する。その重ね継ぎは、接合面１３およびショルダー１５を定義する。

ここで図４を参照すると、それぞれ、比較的透明なポリマー対象物および比較的不透明なポリマー対象物である、１組の試験片、１１’および１１”が示されている。その間に片１１’および１１”の接合面１３’および１３”を接触させて、接合部１７を形成した。比較的透明な片１１’は、矢印Ａの方向に移動するレーザー放射線１９が当たる、衝突面１４’を定義する。レーザー放射線１９は、比較的透明な片１１’を通過し、比較的不透明な片１１”の接合面１３”を照射し、その結果、片１１’および１１”が接合部１７で互いに溶接され、その結果、一般に２１で示される試験片が形成される。

本発明に従って、比較的透明な組成物（実施例２〜９で開示される）を乾燥させ、試験片に成形し、それを２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングした。比較のために（比較例Ｂ〜Ｇで開示されているように）、本発明の範囲外の組成物もまた、試験片１１に成形した。本願特許出願人により製造されているライナイト（Ｒｙｎｉｔｅ）（登録商標）５３０ ＢＫ、カーボンブラックを含有する３０％ガラス繊維強化ＰＥＴから製造された、比較的不透明な組成物を同様に乾燥させ、試験片１１”に成形した。次いで、試験片１１’と１１”および試験片１１と１１”をその間にクランプ圧力０．３ＭＰａをかけて、上述のように互いに溶接し、試験片２１を形成した。５０Ｗで動作するロフィンシナール・レーザー社（Ｒｏｆｉｎ−Ｓｉｎａｒ Ｌａｓｅｒ ＧｍｂＨ）製の９４０ｎｍダイオードレーザーを用いて、試験片１１’および１１の幅にわたって、レーザー放射線を５００ｃｍ／分にてワンパスで走査した。その試験片をさらに、２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングした。試験片のショルダーで締め付けられたインストロン（Ｉｎｓｔｒｏｎ）（登録商標）試験機を用いて、試験片２１の長手方向に引張力をかけ、試験片１１’と１１”および１１と１１”を分離するために必要な力を決定した。表２、３および５において、少なくとも１０ＭＰａの値は、優れたレーザー溶接部を示す。

（結晶化ハーフタイム）
本発明の組成物の溶融ブレンドの結晶化ハーフタイムは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を使用して決定する。成形試験片の中央部分から切断された試料６〜８ｍｇをＤＳＣにおいて５０℃／分で２９０℃に加熱し、３分間維持し、次いで液体窒素中で急冷する。次いで、パーキンエルマー（Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ）（登録商標）ＤＳＣ−７のセル、または設定温度に非常に急速に加熱し、著しい温度のオーバーシュートなく、その温度を維持することができる他のＤＳＣのセルに、試料を移す。ＤＳＣの初期温度はゼロに設定され、試料を添加したら、セルを２００℃／分で１０５℃に加熱し、１０５℃に維持する。結晶化に相当する発熱は、時間の関数としてＤＳＣによって測定される。発熱の最高値に相当する時間は、結晶化ハーフタイムであると対応付けられる。試験において１０５℃で２０分未満の結晶化ハーフタイムを有する試料は、有効に核形成されるとみなされる。実施例２、３、および６ならびに比較例Ｂの結果を表４に示す。実施例２、３、および６からの試料は２通りで実施した。

（成形性）
表２において、成形性のレベルは、実験室規模の成形機を使用して標準ＡＳＴＭ引張り試験片を成形する間に、４５秒以下のサイクル時間を達成することができた場合には良好であると考えられた。

（使用された材料）
実施例を説明する表で使用される材料は以下のように特定される：
クリスター（Ｃｒｙｓｔａｒ）（登録商標）３９３４は、本願特許出願人によって製造されている、インヘレント粘度０．６７のＰＥＴホモポリマーである。
クリスター（Ｃｒｙｓｔａｒ）（登録商標）３９３１は、本願特許出願人によって製造されている、イソフタル酸３モル％を含有するＰＥＴコポリマーである。
ＩＰＡを有するＰＥＴは、イソフタル酸１．６モル％を含有する、インヘレント粘度０．９のＰＥＴコポリマーである。
ＨｉＰＥＲＴＵＦ（登録商標）９２００４は、テキサス州ヒューストンのＭ＆Ｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ＵＳＡ，ＬＬＣ．によって製造されているポリ（エチレンナフタレート）である。
クラスティン（Ｃｒａｓｔｉｎ）（登録商標）６１５０は、本願特許出願人によって製造されているポリ（ブチレンテレフタレート）コポリマーであり、イリノイ州シカゴのアクゾ・ノベル・ケミカルズ社（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ）製のエトキシ化ビスフェノールＡ、ジアノール（Ｄｉａｎｏｌ）（登録商標）２２０ ７．５モル％を含有する。
ＰＴＳは、テトラステアリン酸ペンタエリトリトールである。
エポン（ＥＰＯＮ）（登録商標）１００９Ｆは、テキサス州ヒューストン（Ｈｏｕｓｔｏｎ，ＴＸ）のＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社によって製造されているエピクロロヒドリン／ビスフェノールＡ縮合生成物である。
ＮＡＶ １０１は、ノースカロライナ州シャーロットのクラリアント社（Ｃｌａｒｉａｎｔ，Ｉｎｃ．，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ）によって製造されているモンタン酸ナトリウムである。
サーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）（登録商標）８９２０は、本願特許出願人によって製造されているナトリウムで中和されたエチレン／メタクリル酸コポリマーである。
イルガノックス（Ｉｒｇａｎｏｘ）（登録商標）１０１０は、ニューヨーク州タリータウンのチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社（Ｃｉｂａ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，Ｔａｒｒｙｔｏｗｎ，ＮＹ）によって製造されている酸化防止剤である。
ＰＰＧ３５６３は、ペンシルバニア州ピッツバーグのＰＰＧインダストリーズ社（ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，ＰＡ）によって製造されているガラス繊維である。

（実施例の考察）
（実施例１および比較例Ａ）
モンタン酸ナトリウム（ＮＡＶ １０１）（実施例１）およびリン酸三ナトリウム（比較例Ａ）を上述のように吸湿性について試験した。その結果を表１に示す。これらの結果から、リン酸三ナトリウムは本発明で使用するのに適しておらず、モンタン酸ナトリウムは適していることがはっきりと実証されている。

（実施例２〜７および比較例Ｂ〜Ｅ）
実施例２〜７および比較例Ｂ〜Ｅの組成物を調製し、成形し、上述のように試験した。その結果を表２〜４に列挙する。実施例２〜７によって、ＰＥＴを核剤のモンタン酸ナトリウムおよびステアリン酸ナトリウムと溶融ブレンドした場合には、得られた組成物は容易に成形することができ、かつ有効にレーザー溶接することができることが実証されている。表４で示される結晶化ハーフタイムから、実施例２、３、および６の組成物は有効に核形成されることが実証されている。

比較例Ｂ〜Ｅから、不十分な分散のポリマー核剤、サーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）（登録商標）８９２０によって、容易に成形およびレーザー溶接可能ではない組成物が提供されることが実証されている。比較例Ｂで使用された低いレベルのサーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）（登録商標）によって、良好なレーザー溶接性を有する組成物が提供されるが、表４で示される長い結晶化ハーフタイムによって実証されているように、ＰＥＴを適切に核形成するのに十分ではない。実施例２と比較すると、比較例Ｂのサーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）（登録商標）の代わりに、実施例２の等量のモンタン酸ナトリウムを使用することによって、有効に核形成され、かつ良好なレーザー溶接性を有する組成物が得られることが示されている。より高いレベルのサーリン（Ｓｕｒｌｙｎ）（登録商標）が比較例Ｃ〜Ｅで使用されており、その結果、良好な成形性を有する材料が得られる。しかしながら、その材料は、有効なレーザー溶接を可能にするのに十分に高い程度の光を透過しない。

（実施例８および９ならびに比較例ＦおよびＧ）
上記の手順を用いて、表５に示される成分を配合することによって、実施例８および９ならびに比較例ＦおよびＧの組成物を調製した。その組成物を上述のようにレーザー溶接用の試験片に成形した。５つの試験片を各実験のために作製した。表５に示す結果は、５つの試験片それぞれの結果の平均である。実施例８および比較例Ｆの場合には、初期光透過率は、２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングされた試験片で決定し、表５に示す。次いで、これらの試験片をさらに処理することなく、ライナイト（Ｒｙｎｉｔｅ）（登録商標）５３０ ＢＫ（最初に、２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングされた）から作製された試験片にレーザー溶接し、実施例８および比較例Ｆの組成物それぞれに対して１０個の試験片を作製した。５つの試験片を２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングした。溶接強度を上述のように決定し、「初期溶接強度」として表５に示す。５つの溶接された試験片を８０℃および相対湿度９５％で１０００時間コンディショニングし、次いで、２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングした。その試験片の溶接強度を決定し、「コンディショニング後の溶接強度」として平均値で表５に示す。本発明の核剤、モンタン酸ナトリウムを使用した、実施例８の組成物を組み込んだレーザー溶接試験片は、１０００時間コンディショニングしていない試験片の溶接強度の大部分を維持し、得られた溶接強度はまだ許容可能であった。本発明の範囲外の核剤、リン酸三ナトリウムを使用した、比較例Ｆの組成物を組み込んだレーザー溶接試験片は、１０００時間コンディショニングしていない試験片の溶接強度のかなりの部分を失い、得られた溶接強度は許容不可能であった。

実施例９および比較例Ｇの場合には、初期光透過率は、８０℃および相対湿度９５％で１０００時間コンディショニングし、次いで２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングされた試験片で決定し、表５に示す。次いで、これらの試験片を、上述のようにライナイト（Ｒｙｎｉｔｅ）（登録商標）５３０ ＢＫ（最初に、２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングされた）から作製された試験片にレーザー溶接した。溶接後、試験片を２３℃および相対湿度６５％で２４時間コンディショニングした。次いで、溶接強度を上述のように決定し、「初期溶接強度」として表５に示す。本発明の核剤、モンタン酸ナトリウムを使用した、実施例９の組成物を組み込んだレーザー溶接試験片は、実施例９の組成物から製造された試験片が、成形前にかなりの湿気に長時間さらされたという事実にもかかわらず、許容可能な溶接強度を有した。本発明の範囲外の核剤、リン酸三ナトリウムを使用した、比較例Ｇの組成物を組み込んだレーザー溶接試験片は、比較例Ｇの組成物から製造された試験片がかなりの湿気に長時間さらされた結果として、許容不可能な溶接強度を有した。

本明細書において報告される溶接強度を測定するための試験片１１の側面図である。 本明細書において報告される溶接強度を測定するための試験片１１の平面図である。 本明細書において報告される溶接強度を測定するための試験片１１の斜視図である。 それらのそれぞれの接合面が接触しており、かつレーザー溶接のために所定の位置に位置付けられている、比較的透明な対象物の試験片１１’および比較的不透明な対象物の試験片１１”の斜視図である。

Claims (5)

1. レーザー放射線を利用して、第１ポリマー対象物を第２ポリマー対象物に溶接する方法において、前記第１ポリマー対象物は前記レーザー放射線に対して比較的透明であり、前記第２対象物は前記レーザー放射線に対して比較的不透明であり、前記第１および第２対象物それぞれが接合面を提供し、前記第１対象物は、その前記接合面の反対側に衝突面を提供し；前記方法が、その間に接合部が形成されるように、前記第１対象物および第２対象物の接合面を物理的に接触させる工程と、前記レーザー放射線が衝突面に当たり、前記第１対象物を通過し、前記第２対象物の前記接合面を照射するように、前記第１および第２対象物に前記レーザー放射線を照射し、前記第１および第２対象物が接合面の接合部で溶接される工程とを含み、その改良が：
   前記第１ポリマー対象物が：
   （ｉ）ポリ（エチレンテレフタレート）；および
   （ｉｉ）１種または複数種の核剤；
   を含むポリマー成分から形成され、
   前記１種または複数種の核剤それぞれが、水中でそれらの重量の７％以下を吸収することを特徴とし；
   前記１種または複数種の核剤が、前記ポリマー成分が、示差走査熱分析によって測定した場合に、温度１０５℃で２０分未満の結晶化ハーフタイムを有するのに十分な量で前記ポリマー成分中に存在し；
   前記第１ポリマー対象物が、前記第１対象物の前記接合面と前記衝突面との間の厚さを通して、前記レーザー放射線の少なくとも１５％の拡散透過率を示すことを含むことを特徴とする方法。
2. モンタン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、炭素原子１２〜４０個を有するナトリウムで中和された脂肪族カルボン酸およびナトリウムＰＥＴからなる群から選択される前記の１種または複数種の核剤をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の改良。
3. 前記１種または複数種の核剤が、約５，０００未満の数平均分子量を有することを特徴とする請求項１に記載の改良。
4. 請求項１に記載の改良された溶接方法によって溶接される製品。
5. 電気および電子センサーおよびヘッドランプ、ポンプ、モーター、バルブ、ディスプレイ、およびインクジェットカートリッジおよびコネクターおよび継手に用いられるハウジングを含むハウジングからなる群から選択される請求項４に記載の製品。
   

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