JP2018162412A - Thermoplastic polyimide resin composition, ultrasonic welded article, office equipment component, automobile component, and aircraft component - Google Patents

Thermoplastic polyimide resin composition, ultrasonic welded article, office equipment component, automobile component, and aircraft component Download PDF

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友章 佐藤
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弘一 佐野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermoplastic polyimide resin composition that ensures excellent weld strength when ultrasonic-welding the thermoplastic polyimide resin composition to metal.SOLUTION: A thermoplastic polyimide resin composition contains thermoplastic polyimide resin, fluorine resin, and graphite, with an MFR of 3 g/10 min or more and a linear expansion coefficient in TD direction of 10×10/K-40×10/K.SELECTED DRAWING: None

Description

本開示は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物、超音波溶着物、事務機器部品、自動車部品、及び航空機部品に関する。   The present disclosure relates to a thermoplastic polyimide resin composition, an ultrasonic weld, an office equipment part, an automobile part, and an aircraft part.

樹脂部材と金属部材とを接合させた材料は、例えば、事務機器、自動車、航空機、産業機器などに使用されている部品に用いられている。また、各種の部品は軽量化が進められており、各種部品の金属部材には、例えば、軽量かつ強度の優れた金属材料(例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など)が使用されている。   A material in which a resin member and a metal member are joined is used for parts used in office equipment, automobiles, aircraft, industrial equipment, and the like. In addition, various parts are being reduced in weight, and for example, a metal material (for example, aluminum, aluminum alloy, etc.) that is lightweight and excellent in strength is used as a metal member of the various parts.

金属部材と接合する樹脂部材には、例えば、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物(以下、熱可塑性樹脂組成物とも称する。)が適用されている。熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物が耐熱性を求められる場合、例えば、耐熱性の高い熱可塑性ポリイミド樹脂を含む樹脂組成物(以下、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物とも称する)などが用いられることがある。
熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、優れた耐熱性、自己潤滑性等の特性を有していることから、例えば、様々な金属部材との摺動部に適用されることがある。そのため、使用条件に合わせて、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を材料として形成された摺動部材が開発されている(例えば、特許文献1参照)。
このような摺動部材は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材を基材とし、この基材上に接合されて、使用に供される場合がある。
For example, a resin composition containing a thermoplastic resin (hereinafter also referred to as a thermoplastic resin composition) is applied to the resin member to be joined to the metal member. When a resin composition containing a thermoplastic resin is required to have heat resistance, for example, a resin composition containing a thermoplastic polyimide resin having high heat resistance (hereinafter also referred to as a thermoplastic polyimide resin composition) may be used. .
The thermoplastic polyimide resin composition has excellent characteristics such as heat resistance and self-lubricity, and thus may be applied to sliding portions with various metal members, for example. Therefore, a sliding member formed using a thermoplastic polyimide resin composition as a material has been developed in accordance with use conditions (for example, see Patent Document 1).
Such a sliding member has a metal member such as aluminum or an aluminum alloy as a base material, and may be joined to the base material for use.

特開2007−192242号公報JP 2007-192242 A

ところで、熱可塑性樹脂組成物を用いた樹脂部材と金属部材(例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など)とを接合させる方法としては、樹脂組成物の表面を、なるべく低温とした状態で、溶着される部材の表面近傍に、溶着に必要な温度を短時間で付与することで溶着する試みがなされている。このような溶着方法としては、例えば、超音波溶着法による超音波溶着が挙げられる。   By the way, as a method of joining a resin member using a thermoplastic resin composition and a metal member (for example, aluminum, aluminum alloy, etc.), a member to be welded in a state where the surface of the resin composition is as low as possible. Attempts have been made to perform welding by applying a temperature necessary for welding in a short time in the vicinity of the surface. Examples of such a welding method include ultrasonic welding by an ultrasonic welding method.

超音波溶着法は、超音波発振器より発生した超音波エネルギーが機械振動エネルギーに変換され、変換された機械振動エネルギーが、熱可塑性樹脂組成物を用いた樹脂部材と金属部材との接合面(溶着面)に伝達される。そして、伝達された振動エネルギーが、溶着される樹脂部材と金属部材との表面近傍に摩擦熱を発生させ、熱可塑性樹脂組成物を溶融させることで溶着する方法である。   In the ultrasonic welding method, ultrasonic energy generated from an ultrasonic oscillator is converted into mechanical vibration energy, and the converted mechanical vibration energy is applied to the bonding surface (welding between the resin member and the metal member using the thermoplastic resin composition). Surface). The transmitted vibrational energy is generated by generating frictional heat in the vicinity of the surfaces of the resin member and metal member to be welded to melt the thermoplastic resin composition.

しかし、樹脂部材を形成するための熱可塑性樹脂組成物として、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を用いた場合、樹脂部材と金属部材と超音波溶着させると、樹脂部材と金属部材との溶着強度が低くなることがあった。そのため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成した樹脂部材と金属部材とを超音波溶着させた場合の溶着強度を向上させるために、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物には、さらなる改善が要求されている。   However, when a thermoplastic polyimide resin composition is used as the thermoplastic resin composition for forming the resin member, when the resin member and the metal member are ultrasonically welded, the welding strength between the resin member and the metal member is low. There was. Therefore, further improvement is required for the thermoplastic polyimide resin composition in order to improve the welding strength when the resin member and the metal member formed using the thermoplastic polyimide resin composition are ultrasonically welded. Yes.

本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、本開示の目的は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物と金属とを超音波溶着させた場合において、優れた溶着強度が得られる熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を提供することにある。   The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a thermoplastic polyimide resin composition that provides excellent welding strength when ultrasonically welding a thermoplastic polyimide resin composition and a metal. To provide things.

本発明者らは、上記の課題を達成するために鋭意検討した結果、熱可塑性ポリイミド樹脂と、フッ素樹脂と、グラファイトを含み、線膨張係数を特定の範囲に制御することで、上記課題を解決し得ることを見出した。   As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have solved the above-mentioned problems by including a thermoplastic polyimide resin, a fluororesin, and graphite, and controlling the linear expansion coefficient within a specific range. I found out that I could do it.

即ち、上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。   That is, the following aspects are included in the means for solving the above problems.

<1> 熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、MFRが3g/10min以上であり、TD方向の線膨張係数が10×10−6/K〜40×10−6/Kである熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。 <1> thermoplastic polyimide resin include fluororesin, and the graphite, and a MFR of 3 g / 10min or higher, the thermal linear expansion coefficient in the TD direction is 10 × 10 -6 / K~40 × 10 -6 / K Plastic polyimide resin composition.

<2> 前記熱可塑性ポリイミド樹脂を40質量部〜80質量部、前記フッ素樹脂を5質量部〜30質量部、前記グラファイトを15質量部〜30質量部で含む<1>に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。 <2> The thermoplastic polyimide according to <1>, comprising 40 to 80 parts by mass of the thermoplastic polyimide resin, 5 to 30 parts by mass of the fluororesin, and 15 to 30 parts by mass of the graphite. Resin composition.

<3> 前記グラファイトの平均粒径が5μm〜20μmである<1>又は<2>に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。 <3> The thermoplastic polyimide resin composition according to <1> or <2>, wherein the graphite has an average particle size of 5 μm to 20 μm.

<4> <1>〜<3>のいずれか1項に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体と、アルミニウム又はアルミニウム合金との超音波溶着物。 <4> An ultrasonic welded product of the resin molded body of the thermoplastic polyimide resin composition according to any one of <1> to <3> and aluminum or an aluminum alloy.

<5> <4>に記載の超音波溶着物を備える事務機器部品。 <5> An office equipment part comprising the ultrasonic weld described in <4>.

<6> <4>に記載の超音波溶着物を備える自動車部品。 <6> Automobile parts provided with the ultrasonic weld according to <4>.

<7> <4>に記載の超音波溶着物を備える航空機部品。 <7> An aircraft part provided with the ultrasonic weld according to <4>.

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物によれば、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物と金属とを超音波溶着させた場合において、優れた溶着強度が得られる熱可塑性ポリイミド樹脂組成物が提供される。   According to the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, there is provided a thermoplastic polyimide resin composition capable of obtaining excellent welding strength when the thermoplastic polyimide resin composition and a metal are ultrasonically welded.

以下、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の実施形態の一例について詳細に説明する。
なお、本明細書中において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
Hereinafter, an example of an embodiment of the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure will be described in detail.
In addition, the numerical range shown using "to" in this specification shows the range which includes the numerical value described before and behind "to" as a minimum value and a maximum value, respectively.

<熱可塑性ポリイミド樹脂組成物>
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、熱可塑性ポリイミド樹脂に、フッ素樹脂、及びグラファイトを配合する。そして、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、TD方向の線膨張係数およびMFRが下記に示す特定の値を有することにより、可塑性ポリイミド樹脂組成物と金属とを超音波溶着させた場合の溶着強度が優れたものとなる。
<Thermoplastic polyimide resin composition>
The thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure contains a fluororesin and graphite in the thermoplastic polyimide resin. And when the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure has the specific values shown below for the linear expansion coefficient and MFR in the TD direction, the thermoplastic polyimide resin composition and the metal are ultrasonically welded. The welding strength is excellent.

(熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の線膨張係数)
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、TD方向の線膨張係数が10×10−6/K〜40×10−6/Kである。
熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のTD方向における線膨張係数が10×10−6/K〜40×10−6/Kの範囲であることで、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材とを超音波溶着した場合の溶着強度が優れる。これは、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のTD方向における線膨張係数と、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材における線膨張係数とが近似することで、溶着強度が高まるためと考えられる。
(Linear expansion coefficient of thermoplastic polyimide resin composition)
Thermoplastic polyimide resin composition of the present disclosure, the linear expansion coefficient in the TD direction is 10 × 10 -6 / K~40 × 10 -6 / K.
By linear expansion coefficient in the TD direction of the thermoplastic polyimide resin composition is in the range of 10 × 10 -6 / K~40 × 10 -6 / K, a thermoplastic polyimide resin composition and the aluminum, a metal such as aluminum alloy The welding strength when the member is ultrasonically welded is excellent. This is thought to be because the welding strength increases because the linear expansion coefficient in the TD direction of the thermoplastic polyimide resin composition approximates the linear expansion coefficient of a metal member such as aluminum or aluminum alloy.

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のTD方向における線膨張係数の好ましい範囲は、20×10−6/K〜40×10−6/Kである。
また、金属部材と超音波溶着させた溶着物の溶着強度に優れる点で、MD方向における線膨張係数が10×10−6/K〜40×10−6/Kであることがよく、20×10−6/K〜40×10−6/Kであることが好ましい。
ここで、本明細書中において、MD方向とは、樹脂組成物を成形する場合に、樹脂組成物が流動する方向を表す。また、TD方向とは、樹脂組成物を成形する場合に、樹脂組成物が流動する方向と直交する方向を表す。
A preferred range of the linear expansion coefficient in the TD direction of the thermoplastic polyimide resin composition of the present disclosure is a 20 × 10 -6 / K~40 × 10 -6 / K.
Further, from the viewpoint of excellent welding strength of the metal member welded product obtained by ultrasonic welding, often linear expansion coefficient in the MD direction is 10 × 10 -6 / K~40 × 10 -6 / K, 20 × it is preferably 10 -6 / K~40 × 10 -6 / K.
Here, in this specification, the MD direction represents the direction in which the resin composition flows when the resin composition is molded. The TD direction represents a direction orthogonal to the direction in which the resin composition flows when the resin composition is molded.

なお、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物に、例えば、PAN系等の炭素繊維を含ませても、TD方向における線膨張係数を上記範囲に制御することは難しい。また、PAN系等の炭素繊維を含ませた場合、TD方向とMD方向との線膨張係数に差が生じ、線膨張係数に異方性が生じやすい。
これに対し、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、グラファイトを用いることで、TD方向における線膨張係数を上記範囲に制御することが可能であるため、金属部材と超音波溶着させた溶着物の溶着強度が優れると考えられる。
さらに、TD方向における線膨張係数だけでなく、MD方向の線膨張係数も同様に上記範囲に制御することができる。そのため、グラファイトを用いることにより、線膨張係数に異方性が生じ難いため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形した樹脂成形体とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材とを超音波溶着した溶着物の溶着強度が優れると考えられる。
したがって、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物においては、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトとの組み合わせによって、TD方向における線膨張係数が上記範囲となるため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形した樹脂成形体とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材とを超音波溶着した溶着物の溶着強度が優れると考えられる。
Note that it is difficult to control the linear expansion coefficient in the TD direction to the above range even if the thermoplastic polyimide resin composition includes, for example, PAN-based carbon fibers. In addition, when carbon fibers such as PAN are included, a difference occurs in the linear expansion coefficient between the TD direction and the MD direction, and anisotropy tends to occur in the linear expansion coefficient.
On the other hand, since the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure can control the linear expansion coefficient in the TD direction to the above range by using graphite, it is welded by ultrasonic welding with a metal member. It is considered that the welding strength of the object is excellent.
Furthermore, not only the linear expansion coefficient in the TD direction but also the linear expansion coefficient in the MD direction can be similarly controlled within the above range. For this reason, the use of graphite makes it difficult for anisotropy to occur in the coefficient of linear expansion. It is considered that the welding strength is excellent.
Therefore, in the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, the linear expansion coefficient in the TD direction falls within the above range depending on the combination of the thermoplastic polyimide resin, the fluororesin, and the graphite. It is considered that the weld strength of the welded product obtained by ultrasonically welding the molded resin molded body and a metal member such as aluminum or aluminum alloy is excellent.

(熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のMFR)
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、MFRが3g/10min以上である。MFRが3g/10min未満である場合、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の流動性が低すぎるため、成形性が低下する。また、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の流動性が低い場合、樹脂組成物の線膨張係数が前述の範囲であっても、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物中でのグラファイトの分散性が低下すると考えられる。そのため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のMFRを3g/10min以上とすることで、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物中でのグラファイトの分散性が高まり、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材とを超音波溶着した場合の溶着強度が優れると考えられる。
熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のMFRは5g/10min以上であることが好ましい。MFRの上限は特に限定されないが、例えば、40g/10min以下であることが挙げられる。
(MFR of thermoplastic polyimide resin composition)
The thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure has an MFR of 3 g / 10 min or more. If the MFR is less than 3 g / 10 min, the flowability of the thermoplastic polyimide resin composition is too low, so that the moldability is lowered. Moreover, when the fluidity | liquidity of a thermoplastic polyimide resin composition is low, even if the linear expansion coefficient of a resin composition is the above-mentioned range, it is thought that the dispersibility of the graphite in a thermoplastic polyimide resin composition falls. Therefore, by setting the MFR of the thermoplastic polyimide resin composition to 3 g / 10 min or more, the dispersibility of graphite in the thermoplastic polyimide resin composition is increased, and the thermoplastic polyimide resin composition and a metal such as aluminum or aluminum alloy are increased. It is considered that the welding strength when the member is ultrasonically welded is excellent.
The MFR of the thermoplastic polyimide resin composition is preferably 5 g / 10 min or more. Although the upper limit of MFR is not specifically limited, For example, it is mentioned that it is 40 g / 10min or less.

以下、本開示に係るポリイミド樹脂組成物の各成分について説明する。   Hereinafter, each component of the polyimide resin composition according to the present disclosure will be described.

(熱可塑性ポリイミド樹脂)
本明細書中において、熱可塑性ポリイミド樹脂とは、ポリイミド結合を繰り返し単位として持つ樹脂であり、加重たわみ温度200℃以上を有するポリイミド樹脂のことを表す。
(Thermoplastic polyimide resin)
In this specification, a thermoplastic polyimide resin is a resin having a polyimide bond as a repeating unit, and represents a polyimide resin having a weighted deflection temperature of 200 ° C. or higher.

熱可塑性ポリイミド樹脂は、上記条件を満たせば特に限定されるものではない。熱可塑性ポリイミド樹脂は、好ましい例として、下記化学式(1)で表される繰り返し単位を有するポリイミド樹脂が挙げられる。   The thermoplastic polyimide resin is not particularly limited as long as the above conditions are satisfied. A preferable example of the thermoplastic polyimide resin is a polyimide resin having a repeating unit represented by the following chemical formula (1).

化学式(1)において、Xは直接結合、−SO−、−CO―、−C(CH−、−C(CF−、または−S―を示し、R、R、R、Rはそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、またはハロゲン原子を示し、Yは、下記化学式(2)の(A)、(B)、(C)、及び(D)からなる群より選ばれる基を示す。 In the chemical formula (1), X represents a direct bond, —SO 2 —, —CO—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, or —S—, and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogenated alkyl group, a halogenated alkoxy group, or a halogen atom, and Y represents (A) in the following chemical formula (2), A group selected from the group consisting of (B), (C), and (D) is shown.

上記、化学式(1)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂は、下記化学式(7)で表される芳香族エーテルジアミンと下記化学式(8)で表される芳香族テトラカルボン酸二無水物とを原料として、有機溶媒の存在下または非存在下で反応させ、得られたポリアミド酸を化学的にまたは熱的にイミド化して製造できる。これらの具体的な製造方法は、公知であるポリイミド樹脂の製造方法の条件を利用することができる。   The thermoplastic polyimide resin having a repeating unit represented by the chemical formula (1) is an aromatic ether diamine represented by the following chemical formula (7) and an aromatic tetracarboxylic dianhydride represented by the following chemical formula (8). The product can be produced by reacting the product with a raw material in the presence or absence of an organic solvent and imidizing the resulting polyamic acid chemically or thermally. These specific production methods can utilize the conditions of known polyimide resin production methods.

ただし、化学式(7)において、Xは前記化学式(1)のXと同じ意味を示す。   However, in the chemical formula (7), X has the same meaning as X in the chemical formula (1).

化学式(8)において、Yは前記化学式(2)の(A)、(B)、(C)、及び(D)からなる群より選ばれる基を示す。   In the chemical formula (8), Y represents a group selected from the group consisting of (A), (B), (C), and (D) in the chemical formula (2).

化学式(1)及び化学式(7)中、R、R、R、Rが示す基は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、またはハロゲン原子である。これらの中でも、水素原子が好ましい。 In chemical formula (1) and chemical formula (7), the groups represented by R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, a halogenated alkyl group, a halogenated alkoxy group, or a halogen atom. is there. Among these, a hydrogen atom is preferable.

、R、R、Rが示すアルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基などのアルキル基が挙げられる。
、R、R、Rが示すアルコキシ基としては、炭素数1〜4のアルコキシ基が挙げられる。具体的には、メトキシ基、エトキシ基などのアルキル基が挙げられる。
、R、R、Rが示すハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜4のアルキル基に、ハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が置換した基が挙げられる。具体的には、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。
、R、R、Rが示すハロゲン化アルコキシ基としては、炭素数1〜4のアルコキシ基に、ハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が置換した基が挙げられる。具体的には、フルオロメトキシ基などが挙げられる。
、R、R、Rが示すハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
Examples of the alkyl group represented by R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 include an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples include alkyl groups such as a methyl group and an ethyl group.
Examples of the alkoxy group represented by R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 include an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples include alkyl groups such as methoxy group and ethoxy group.
The halogenated alkyl group represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 is a group in which a halogen atom (a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc.) is substituted on an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Is mentioned. Specific examples include a fluoromethyl group and a trifluoromethyl group.
The halogenated alkoxy group represented by R 1 , R 2 , R 3 , or R 4 is a group in which a halogen atom (a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom, or the like) is substituted on an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms. Is mentioned. Specific examples include a fluoromethoxy group.
Examples of the halogen atom represented by R 1 , R 2 , R 3 , or R 4 include a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.

化学式(1)及び化学式(7)中、Xは、直接結合、−SO−、−CO―、―C(CH−、−C(CF−または−S−を示す。これらの中でも、Xは、直接結合、−SO−、−CO−、−C(CH−であることが好ましい。 In chemical formula (1) and chemical formula (7), X represents a direct bond, —SO 2 —, —CO—, —C (CH 3 ) 2 —, —C (CF 3 ) 2 — or —S—. Among these, X is preferably a direct bond, —SO 2 —, —CO—, or —C (CH 3 ) 2 —.

化学式(1)及び化学式(8)中、Yは、化学式(2)の(A)、(B)、(C)、及び(D)からなる群より選ばれる4価の芳香族基である。これらの中でも、Yは、化学式(2)の(A)が好ましい。つまり、芳香族テトラカルボン酸二無水物としてピロメリット酸二無水物を使用することが好ましい。   In chemical formula (1) and chemical formula (8), Y is a tetravalent aromatic group selected from the group consisting of (A), (B), (C), and (D) in chemical formula (2). Among these, Y is preferably (A) in the chemical formula (2). That is, it is preferable to use pyromellitic dianhydride as the aromatic tetracarboxylic dianhydride.

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、熱可塑性ポリイミド樹脂として、下記化学式(3)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂を用いることがより好ましい。   It is more preferable that the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure uses a thermoplastic polyimide resin having a repeating unit represented by the following chemical formula (3) as the thermoplastic polyimide resin.

なお、上記式(3)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂は、三井化学株式会社製:商品名AURUM(登録商標)として購入可能なものである。   In addition, the thermoplastic polyimide resin which has a repeating unit represented by the said Formula (3) can be purchased as Mitsui Chemicals, Inc. make: brand name AURUM (trademark).

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物においては、熱可塑性ポリイミド樹脂の原料となる芳香族エーテルジアミンや芳香族テトラカルボン酸二無水物は、一種または複数を組み合わせて用いることができ、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の目的を害さない範囲で、他の共重合成分を含んでいてもよい。また異なるモノマーから得られた複数のポリイミド樹脂を、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の目的を害さない範囲で、任意にポリマーブレンドして用いてもよい。   In the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, the aromatic ether diamine or aromatic tetracarboxylic dianhydride that is a raw material of the thermoplastic polyimide resin can be used singly or in combination. Other copolymer components may be included as long as the purpose of the thermoplastic polyimide resin composition is not impaired. In addition, a plurality of polyimide resins obtained from different monomers may be arbitrarily polymer blended within a range that does not impair the purpose of the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure.

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、熱可塑性組成ポリイミド樹脂が、下記化学式(4)及び下記化学式(5)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂も好ましい例として挙げられる。   In the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, a thermoplastic polyimide resin in which the thermoplastic composition polyimide resin has repeating units represented by the following chemical formula (4) and the following chemical formula (5) is also preferable.

ただし、m、nは共重合体のモル比であり、m/n=4〜99(モル%/モル%)の範囲である。m/nは、好ましくは5〜99、より好ましくは6〜99である。
m、nはそれぞれ1以上を示す。
However, m and n are molar ratios of the copolymer, and m / n = 4 to 99 (mol% / mol%). m / n is preferably 5 to 99, more preferably 6 to 99.
m and n each represents 1 or more.

上記の化学式(4)及び化学式(5)で表される繰り返し構造単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂は、それぞれ対応する芳香族エーテルジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを原料として、有機溶媒の存在下または非存在下で反応させ、得られたポリアミド酸を化学的にまたは熱的にイミド化して製造できる。これらの具体的な製造方法は、公知であるポリイミドの製造方法の条件を利用することができる。   The thermoplastic polyimide resin having a repeating structural unit represented by the above chemical formula (4) and chemical formula (5) is prepared by using an aromatic solvent such as an aromatic ether diamine and an aromatic tetracarboxylic dianhydride as raw materials. The reaction can be performed in the presence or absence, and the resulting polyamic acid can be chemically or thermally imidized for production. These specific production methods can utilize the known conditions for producing polyimide.

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、熱可塑性ポリイミド樹脂が下記化学式(6)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂も、好ましい例として挙げられる。   In the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, a thermoplastic polyimide resin in which the thermoplastic polyimide resin has a repeating unit represented by the following chemical formula (6) is also given as a preferred example.

上記の化学式(6)で表される繰り返し構造単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂は、それぞれ対応する芳香族エーテルジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを原料として、有機溶媒の存在下または非存在下で反応させ、得られたポリアミド酸を化学的にまたは熱的にイミド化して製造できる。これらの具体的な製造方法は、公知であるポリイミドの製造方法の条件を利用することができる。   The thermoplastic polyimide resin having a repeating structural unit represented by the above chemical formula (6) is obtained by using the corresponding aromatic ether diamine and aromatic tetracarboxylic dianhydride as raw materials in the presence or absence of an organic solvent. The resulting polyamic acid can be produced by chemically or thermally imidizing by reacting under the following conditions. These specific production methods can utilize the known conditions for producing polyimide.

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、熱可塑性ポリイミド樹脂は、溶融成形可能な樹脂である。熱可塑性ポリイミド樹脂の対数粘度は特に限定されないが、0.35dl/g〜1.30dl/gの範囲であることがよく、0.40dl/g〜1.20dl/gの範囲であることが好ましい。
対数粘度が0.35dl/g以上であると、熱可塑性ポリイミド樹脂の分子量が小さいことによる機械強度の低下が抑制される傾向がある。また、対数粘度が1.30dl/g以下であると、熱可塑性ポリイミド樹脂の分子量が大きすぎることによる樹脂組成物の流動性の低下が抑制される。特に、本開示の樹脂組成物を用いて、射出成形、押出成形等の成形方法によって樹脂成形体を製造するときに、適度な流動性となり得る。
In the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, the thermoplastic polyimide resin is a melt-moldable resin. The logarithmic viscosity of the thermoplastic polyimide resin is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.35 dl / g to 1.30 dl / g, and preferably in the range of 0.40 dl / g to 1.20 dl / g. .
When the logarithmic viscosity is 0.35 dl / g or more, a decrease in mechanical strength due to a small molecular weight of the thermoplastic polyimide resin tends to be suppressed. Further, when the logarithmic viscosity is 1.30 dl / g or less, a decrease in fluidity of the resin composition due to an excessively high molecular weight of the thermoplastic polyimide resin is suppressed. In particular, when a resin molded body is produced by a molding method such as injection molding or extrusion molding using the resin composition of the present disclosure, it can have appropriate fluidity.

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物におけるポリマーの対数粘度の測定は、パラクロロフェノール/フェノール(90/10質量比)の混合溶媒中、濃度0.5g/100mlの溶媒で200℃に加熱した後、35℃に冷却して測定される。対数粘度については、「高分子ハンドブック」朝倉書店出版、日本分析化学学会編1995年度初版P58に、その定義が記載されている。   The measurement of the logarithmic viscosity of the polymer in the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure was performed by heating to 200 ° C. with a solvent having a concentration of 0.5 g / 100 ml in a mixed solvent of parachlorophenol / phenol (90/10 mass ratio). Thereafter, it is cooled to 35 ° C. and measured. The definition of the logarithmic viscosity is described in “Polymer Handbook” published by Asakura Shoten, edited by the Japan Society for Analytical Chemistry, 1995, first edition, P58.

(フッ素樹脂)
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、フッ素樹脂は、例えば、次の(a)〜(f)からなる群より選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
(a)分子内に、化学式 −(CFCF)−で表される繰り返し構造単位を有する4フッ化エチレン樹脂
(b)分子内に、化学式 −(CFCF)−および、化学式 −〔CF(CF)CF〕−で表される繰り返し構造単位を有する4フッ化エチレン樹脂―六フッ化プロピレン共重合樹脂
(c)分子内に、化学式 −(CFCF)及び化学式 −〔CF(OCF2m+1)CF〕 (式中、mは正の整数)で表される繰り返し構造単位を有する4フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂
(d)分子内に、化学式 −(CFCF)− および 化学式 −(CHCH)−で表される繰り返し構造単位を有する4フッ化エチレンーエチレン共重合樹脂
(e)分子内に、化学式 −(CHCH)− および 化学式 −(CFClCF)− で表される繰り返し構造単位を有する3フッ化塩化エチレン−エチレン共重合樹脂
(f)分子内に、化学式 −(CFCH)−で表される繰り返し構造単位を有するフッ化ビニリデン樹脂
(Fluorine resin)
In the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, examples of the fluororesin include at least one selected from the group consisting of the following (a) to (f).
(A) In the molecule, a tetrafluoroethylene resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula-(CF 2 CF 2 )-(b) In the molecule, chemical formula-(CF 2 CF 2 )-and chemical formula- In the molecule of tetrafluoroethylene resin-hexafluoropropylene copolymer resin (c) having a repeating structural unit represented by [CF (CF 3 ) CF 2 ] —, chemical formula − (CF 2 CF 2 ) and chemical formula − [CF (OC m F2 m + 1 ) CF 2 ] (wherein, m is a positive integer) tetrafluoroethylene having a repeating structural unit represented by - the perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin (d) in the molecule, formula - (CF 2 CF 2) - and the formula - (CH 2 CH 2) - to repeat tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin having a structural unit (e) in the molecule represented by the formula - (C 2 CH 2) - and the formula - (CFClCF 2) - Table with - ethylene copolymer resin (f) in the molecule, the formula - - (CF 2 CH 2) 3 fluorinated ethylene chloride having a repeating structural unit represented by Vinylidene fluoride resin having a repeating structural unit

(グラファイト)
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、グラファイトは、特に限定されず、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛(鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛)が挙げられる。グラファイトは、炭素の純度が高いものが好ましく、固定炭素の純度が95%以上のものがより好ましい。
(Graphite)
In the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, the graphite is not particularly limited, and examples thereof include artificial graphite and natural graphite (flaky graphite, scaly graphite, earthy graphite). The graphite preferably has a high carbon purity, and more preferably has a fixed carbon purity of 95% or more.

グラファイトの平均粒径は、樹脂部材と金属部材とを超音波溶着させた場合の溶着強度に優れる点で、5μm〜20μm(好ましくは10μm〜20μm)であることがよい。
なお、明細書中において、グラファイトの平均粒径は、レーザー回折法で測定したものである。
The average particle diameter of the graphite is preferably 5 μm to 20 μm (preferably 10 μm to 20 μm) in terms of excellent welding strength when the resin member and the metal member are ultrasonically welded.
In the specification, the average particle diameter of graphite is measured by a laser diffraction method.

なお、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの合計含有量は、樹脂組成物全体に対して、95質量%以上であることが好ましく、100質量%であってもよい。   The total content of the thermoplastic polyimide resin, the fluororesin, and the graphite is preferably 95% by mass or more, and may be 100% by mass with respect to the entire resin composition.

(その他添加剤)
本開示に係るポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、本開示に係るポリイミド樹脂組成物の特性を損なわない範囲内(例えば、5質量%以下(0質量%を含む))で、下記の成分を含んでいてもよい。
(Other additives)
In the polyimide resin composition according to the present disclosure, if necessary, within the range that does not impair the characteristics of the polyimide resin composition according to the present disclosure (for example, 5% by mass or less (including 0% by mass)), the following Ingredients may be included.

本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の特性を損なわない範囲内で、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミ繊維、金属繊維、セラミック繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アスベスト繊維、ロックウール繊維、アラミド繊維からなる群より少なくとも1種を含有してもよい。   The thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure includes, as necessary, carbon fiber, glass fiber, potassium titanate fiber, boric acid within a range that does not impair the characteristics of the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure. You may contain at least 1 sort (s) from the group which consists of aluminum fiber, metal fiber, ceramic fiber, boron fiber, silicon carbide fiber, asbestos fiber, rock wool fiber, and aramid fiber.

さらに、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、本開示に係るポリイミド樹脂組成物の特性を損なわない範囲内で、マイカ、合成マイカ、ウォラストナイト、タルク、シリコーンオイル、フッ素系オイル、ガラスビーズ、二硫化モリブデン、クレー、シリカ、アルミナ、ケイソウ、土、水和アルミナ、シラスバルーン、カーボンナノチューブ、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイトなどの充填剤、滑剤、離型剤、安定剤、着色剤、結晶核剤などを、少なくとも1種含有してもよい。   Further, in the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure, if necessary, mica, synthetic mica, wollastonite, talc, silicone oil, as long as the characteristics of the polyimide resin composition according to the present disclosure are not impaired. , Fluorinated oil, glass beads, molybdenum disulfide, clay, silica, alumina, diatomaceous earth, hydrated alumina, shirasu balloon, carbon nanotube, calcium carbonate, hydrotalcite, filler, lubricant, mold release agent, stable You may contain at least 1 sort (s) of a coloring agent, a coloring agent, a crystal nucleating agent, etc.

さらに、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、本開示に係るポリイミド樹脂組成物の特性を損なわない範囲内で、各種液晶ポリマー、熱可塑性樹脂(例えば、ポリエーテルイミド、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリレート及び/又はポリフェニレンスルフィド)、熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリイミド樹脂など)を、少なくとも1種含有してもよい。   Furthermore, the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure may include various liquid crystal polymers and thermoplastic resins (for example, polyetherimide) within a range that does not impair the characteristics of the polyimide resin composition according to the present disclosure. , Polyether nitrile, polyether ketone, polyether ether ketone, polyether ketone ketone, polyether ketone ether ketone ketone, polyamide imide, polyether sulfone, polysulfone, polyarylate and / or polyphenylene sulfide), thermosetting resin (for example, , Epoxy resin, polybenzimidazole resin, polyimide resin, and the like).

(熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の組成比)
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、熱可塑性ポリイミド樹脂と、フッ素樹脂と、グラファイトとを配合する。熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、金属部材と超音波溶着させた場合の溶着強度に優れる点で、以下の組成とすることが好ましい。また、以下の組成とすることで、TD方向における線膨張係数およびMFRが、前述の範囲に制御しやすくなる。
(Composition ratio of thermoplastic polyimide resin composition)
The thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure contains a thermoplastic polyimide resin, a fluororesin, and graphite. The thermoplastic polyimide resin composition preferably has the following composition in that it has excellent welding strength when ultrasonically welded to a metal member. Moreover, by setting it as the following compositions, it becomes easy to control the linear expansion coefficient and MFR in a TD direction to the above-mentioned range.

熱可塑性ポリイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの総量100質量部中に、40質量部〜80質量部の範囲で含むことがよい。熱可塑性ポリイミド樹脂の含有量の好ましい範囲は、50質量部〜75質量部、より好ましくは60質量部〜75質量部である。   The thermoplastic polyimide resin may be contained in the range of 40 parts by mass to 80 parts by mass in 100 parts by mass of the total amount of the thermoplastic polyimide resin, the fluororesin, and the graphite. The preferable range of the content of the thermoplastic polyimide resin is 50 parts by mass to 75 parts by mass, and more preferably 60 parts by mass to 75 parts by mass.

フッ素樹脂は、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの総量100質量部中に、5質量部〜30質量部の範囲で含むことがよい。フッ素樹脂の含有量の好ましい範囲は、10質量部〜20質量部である。   The fluororesin is preferably contained in the range of 5 to 30 parts by mass in 100 parts by mass of the total amount of thermoplastic polyimide resin, fluororesin, and graphite. A preferable range of the content of the fluororesin is 10 parts by mass to 20 parts by mass.

グラファイトは、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの総量100質量部中に、15質量部〜30質量部の範囲で含むことがよい。グラファイトの含有量の好ましい範囲は、15質量部〜20質量部である。   Graphite is preferably contained in a range of 15 to 30 parts by mass in 100 parts by mass of the total amount of thermoplastic polyimide resin, fluororesin, and graphite. A preferred range for the graphite content is 15 to 20 parts by mass.

(熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の製造方法)
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の製造方法は、特に限定されず、公知の製造方法が適用できる。例えば、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含む混合物を、単軸あるいは多軸の押出機を用いて、連続的に溶融混練してもよく、混練ロール、ブラベンダー等のバッチ式によって溶融混練してもよい。
溶融混練の際の温度(シリンダー温度)としては、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物に含まれる樹脂成分の融点等に応じて決定すればよい。
(Method for producing thermoplastic polyimide resin composition)
The manufacturing method of the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure is not particularly limited, and a known manufacturing method can be applied. For example, a mixture containing a thermoplastic polyimide resin, a fluororesin, and graphite may be continuously melted and kneaded using a single-screw or multi-screw extruder, or melted by a batch method such as a kneading roll or Brabender. You may knead.
What is necessary is just to determine as temperature (cylinder temperature) in the case of melt-kneading according to the melting | fusing point etc. of the resin component contained in a thermoplastic polyimide resin composition.

(熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の成形)
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、特に限定されず、公知の成形方法が全て用いることができる。例えば、射出成形により成形加工すること成形方法が挙げられる。射出成形により成形加工することで、各種用途に適用することが可能である。射出成形によって得られた成形品に切削加工を施し、最終形状に仕上げることで使用することも可能である。その他、押出成形、圧縮成形、及びトランスファー成形等の従来から知られる方法で成形加工することも可能である。
例えば、射出成形によって成形する場合、シリンダー温度、射出圧力、金型温度等の書く条件は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物、樹脂成形体の形状等に応じて決定すればよい。
(Molding of thermoplastic polyimide resin composition)
The thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure is not particularly limited, and all known molding methods can be used. For example, a molding method may be mentioned in which molding is performed by injection molding. It can be applied to various uses by molding by injection molding. It can also be used by cutting the molded product obtained by injection molding to finish it into a final shape. In addition, it is also possible to perform molding by a conventionally known method such as extrusion molding, compression molding, and transfer molding.
For example, in the case of molding by injection molding, the writing conditions such as cylinder temperature, injection pressure, mold temperature, etc. may be determined according to the shape of the thermoplastic polyimide resin composition, resin molded body, and the like.

<超音波溶着物>
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属と超音波溶着した場合の溶着強度に優れる。そのため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体とアルミニウム又はアルミニウム合金とを超音波溶着させた溶着物(超音波溶着物)としてもよい。
<Ultrasonic welded material>
The thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure is excellent in welding strength when ultrasonically welded to a metal such as aluminum or an aluminum alloy. Therefore, it is good also as a welded product (ultrasonic welded product) obtained by ultrasonically welding a resin molded body of a thermoplastic polyimide resin composition and aluminum or an aluminum alloy.

超音波溶着は、具体的には、超音波発振器からの電気信号を発振器によって20kHzの正弦波の電気的エネルギーに変換する。この高周波電気エネルギーは機械振動エネルギーに変換され、増幅された後、ホーンと呼ばれる共鳴体を通して、溶着される樹脂成形体と金属の接合部に伝達する。伝達された振動エネルギーと加圧により、樹脂成形体と金属との境界面において摩擦熱を発生させ、樹脂成形体の樹脂成分を溶融させることで溶着を行うものである。このため、超音波溶着は、高温になることなく短時間で溶着できる点で有利である。
超音波溶着するための装置としては、特に限定されるものではないが、例えば、ブランソン社製の2000Xシリーズ等が挙げられる。
Specifically, ultrasonic welding converts an electrical signal from an ultrasonic oscillator into electrical energy of a 20 kHz sine wave by the oscillator. This high-frequency electrical energy is converted into mechanical vibration energy, amplified, and then transmitted to the welded resin molded body and metal joint through a resonator called a horn. Friction heat is generated at the interface between the resin molded body and the metal by the transmitted vibration energy and pressure, and welding is performed by melting the resin component of the resin molded body. For this reason, ultrasonic welding is advantageous in that it can be welded in a short time without becoming high temperature.
The apparatus for ultrasonic welding is not particularly limited, and examples thereof include Branson 2000X series.

熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体とアルミニウム又はアルミニウム合金とを超音波溶着させた溶着物の溶着強度は、50kgf以上であることがよく、60kgfであることが好ましい。なお、溶着強度の測定方法は後述する。   The welding strength of a welded product obtained by ultrasonically welding a resin molded body of a thermoplastic polyimide resin composition and aluminum or an aluminum alloy is preferably 50 kgf or more, and preferably 60 kgf. A method for measuring the welding strength will be described later.

熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形した樹脂成形体と、アルミニウム又はアルミニウム合金との超音波溶着物を得る方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、MFRが3g/10min以上であり、TD方向の線膨張係数が10×10−6/K〜40×10−6/Kである熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形して樹脂成形体を得る工程と、樹脂成形体とアルミニウム又はアルミ合金とを重ね合わせ、樹脂成形体とアルミニウム又はアルミ合金との接合部に超音波振動を与え、樹脂成形体と金属成形体とを溶着する工程と、を有する方法挙げられる。具体的には、まず、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形して樹脂成形体を準備する。また、アルミニウム又はアルミ合金を成形した金属成形体を準備する。次に、これらの樹脂成形体と金属成形体とを重ね合わせ、樹脂成形体と金属成形体との接合部に超音波振動を与えることにより、樹脂成形体と金属成形体との溶着物が得られる。
Examples of a method for obtaining an ultrasonic weld of a resin molded body obtained by molding a thermoplastic polyimide resin composition and aluminum or an aluminum alloy include the following methods.
Thermoplastic polyimide resin include fluororesin, and the graphite, and a MFR of 3 g / 10min or higher, the thermoplastic polyimide resin linear expansion coefficient in the TD direction is 10 × 10 -6 / K~40 × 10 -6 / K A step of obtaining a resin molded body by molding the composition, and superposing the resin molded body and aluminum or aluminum alloy, applying ultrasonic vibration to the joint between the resin molded body and aluminum or aluminum alloy, And a step of welding the metal formed body. Specifically, first, a thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure is molded to prepare a resin molded body. Moreover, the metal molded object which shape | molded aluminum or aluminum alloy is prepared. Next, the resin molded body and the metal molded body are superposed and ultrasonic vibration is applied to the joint between the resin molded body and the metal molded body, thereby obtaining a welded product of the resin molded body and the metal molded body. It is done.

アルミニウム又はアルミニウム合金は、特に限定されるものではなく、公知の材料を用いればよい。アルミニウム又はアルミニウム合金の表面は、例えば、メッキ処理、溶射処理、陽極酸化処理、化成処理、または粗面形成処理などの各種表面処理が施されていてもよい。   Aluminum or aluminum alloy is not particularly limited, and a known material may be used. The surface of aluminum or aluminum alloy may be subjected to various surface treatments such as plating treatment, thermal spraying treatment, anodizing treatment, chemical conversion treatment, or rough surface forming treatment.

(超音波溶着物の用途)
本開示に係る超音波溶着物は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材との超音波溶着性に優れるため、自動車部品、事務機器部品、航空機部品、産業機械部品等の幅広い分野の各種部品に適用可能である。
また、本開示に係る超音波溶着物は、例えば、ギア、スラストワッシャー、シールリング、ピストンリング、ターボシール部品(アブレシール)、ウエアリング、ガイドローラー、リテーナー、ブッシュ、搬送用器具、その他様々の摺動部材に適用可能である。
(Application of ultrasonic weld)
The ultrasonic welded material according to the present disclosure is excellent in ultrasonic weldability between a resin molded body of a thermoplastic polyimide resin composition and a metal member such as aluminum or aluminum alloy, so that it is an automobile part, office equipment part, aircraft part, industrial It can be applied to various parts in a wide range of fields such as machine parts.
The ultrasonic welded material according to the present disclosure includes, for example, a gear, a thrust washer, a seal ring, a piston ring, a turbo seal part (abre seal), a wear ring, a guide roller, a retainer, a bush, a transport device, and various other slides. It can be applied to a moving member.

以下、実施例によって本開示を具体的に説明するが、本開示はこれら実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り「部」は「質量部」を表す。   Hereinafter, the present disclosure will be specifically described by way of examples. However, the present disclosure is not limited to these examples. Note that “part” means “part by mass” unless otherwise specified.

以下の実施例および比較例において、樹脂組成物の評価は以下の要領で実施した。
各評価の結果は表1に示す。
In the following examples and comparative examples, the resin compositions were evaluated in the following manner.
The results of each evaluation are shown in Table 1.

[線膨張係数]
6mm×3mm×70mmの角形射出成型品を用いて、セイコー電子(株)社製TMA/SS120により、流動方向(MD)および直角方向(TD)について、線膨張係数を測定した。
[Linear expansion coefficient]
Using a 6 mm × 3 mm × 70 mm rectangular injection molded product, the linear expansion coefficient was measured in the flow direction (MD) and the right angle direction (TD) by TMA / SS120 manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd.

[引張強度]
ASTM D638に準拠して、ASTM1号ダンベル使用し、試験速度5mm/minで、引張強度の試験を行った。
[Tensile strength]
Based on ASTM D638, ASTM No. 1 dumbbell was used, and a tensile strength test was performed at a test speed of 5 mm / min.

[曲げ強度および曲げ弾性率]
ASTM D790に準拠して、試験速度1.5mm/min、測定温度23℃で曲げ試験を行い、曲げ弾性率を測定した。
[Bending strength and flexural modulus]
Based on ASTM D790, a bending test was performed at a test speed of 1.5 mm / min and a measurement temperature of 23 ° C., and a flexural modulus was measured.

[流動性(MFR)]
JIS K7210(2014)に準拠して、試験温度420℃、荷重2.16kgf条件下で測定した。
[Fluidity (MFR)]
Based on JIS K7210 (2014), the measurement was performed under the conditions of a test temperature of 420 ° C. and a load of 2.16 kgf.

[溶着強度]
後述の射出成形により、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を円筒形状に成形した樹脂成形体サンプル(内径50mm、外形70mm、高さ50mm)を準備した。また、アルミニウム合金(ADC−12)を円筒状の成形したアルミニウム合金成形サンプル(内径70mm、外形110mm、高さ50mm)を準備した。
この樹脂成形体サンプルを、アルミニウム合金成形サンプル内へ、インサートすると共に、樹脂成形体サンプル上部から、超音波溶着試験機(ブランソン社製 2000xdt)により、圧力400kPa、振幅100%の溶着条件で超音波溶着を行った。その後、成形体サンプル下面より荷重をかけ、樹脂成形体サンプルがアルミニウム合金成形サンプルから外れるまでの最大応力を溶着強度とした。
[Weld strength]
A resin molded body sample (inner diameter: 50 mm, outer diameter: 70 mm, height: 50 mm) obtained by molding a thermoplastic polyimide resin composition into a cylindrical shape by injection molding described later was prepared. In addition, an aluminum alloy molded sample (inner diameter 70 mm, outer diameter 110 mm, height 50 mm) in which an aluminum alloy (ADC-12) was formed into a cylindrical shape was prepared.
The resin molded body sample is inserted into the aluminum alloy molded sample, and ultrasonic waves are applied from above the resin molded body sample using ultrasonic welding tester (Branson 2000xdt) under welding conditions of pressure 400 kPa and amplitude 100%. Welding was performed. Thereafter, a load was applied from the lower surface of the molded body sample, and the maximum stress until the resin molded body sample was detached from the aluminum alloy molded sample was defined as the welding strength.

<実施例1>
化学式(3)で示される繰り返し構造単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂(三井化学(株)社製、商品名オーラム(登録商標)PD450)70質量部と、フッ素樹脂(旭硝子フロロポリマーズ(株)社製、商品名アフロンPTFE L−180)10質量部とを、ミキサーを用いてドライブレンドした。その後、2軸押出機を用いてグラファイト(日本黒鉛社製、商品名ACP、平均粒径15μm)20質量部をサイドフィーダーより供給し、400℃〜420℃で押出して造粒してペレットを得た。得られたペレットを、射出成形機(シリンダー温度400℃〜420℃、射出圧力230MPa、金型温度190℃)に供給し、前述した各試験法に定められた試験片を成形した。
<Example 1>
70 parts by mass of a thermoplastic polyimide resin having a repeating structural unit represented by the chemical formula (3) (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., trade name: Aurum (registered trademark) PD450) and fluororesin (Asahi Glass Fluoropolymers, Inc.) , Trade name Aflon PTFE L-180) 10 parts by mass was dry blended using a mixer. Thereafter, using a twin screw extruder, 20 parts by mass of graphite (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd., trade name: ACP, average particle size: 15 μm) is supplied from the side feeder, extruded at 400 ° C. to 420 ° C. and granulated to obtain pellets. It was. The obtained pellets were supplied to an injection molding machine (cylinder temperature of 400 ° C. to 420 ° C., injection pressure of 230 MPa, mold temperature of 190 ° C.), and the test pieces defined in each test method described above were molded.

<比較例1〜4>
熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの組成を表1に示す割合に変更した以外は、実施例1と同様にして試験片を成形した。
<Comparative Examples 1-4>
A test piece was molded in the same manner as in Example 1 except that the compositions of the thermoplastic polyimide resin, the fluororesin, and the graphite were changed to the ratios shown in Table 1.

<比較例5,6>
グラファイトをPAN系炭素繊維(東邦テナックス(株)社製、商品名ベスファイトHTA−C6−UH)に変更し、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びPAN系炭素繊維の組成を表1に示す割合とした以外は、実施例1と同様にして試験片を成形した。
<Comparative Examples 5 and 6>
Graphite was changed to PAN-based carbon fiber (trade name Besfight HTA-C6-UH, manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.), and the ratios of thermoplastic polyimide resin, fluororesin, and PAN-based carbon fiber are shown in Table 1. A test piece was molded in the same manner as in Example 1 except that.

表1に示すように、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の線膨張係数、MFRの少なくとも一方が、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の規定範囲を超える比較例は、溶着強度が劣ることが分かる。また、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のうち、グラファイトに変えて、PAN系炭素繊維を用いた比較例は、溶着強度が劣ることが分かる。   As shown in Table 1, the thermoplastic polyimide resin, fluororesin, and graphite are included, and at least one of the linear expansion coefficient and MFR of the thermoplastic polyimide resin composition is a specified range of the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure. It can be seen that the comparative example exceeding 10 has poor welding strength. Moreover, it turns out that the welding strength is inferior in the comparative example using PAN-based carbon fiber instead of graphite in the thermoplastic polyimide resin composition according to the present disclosure.

Claims (7)

熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、MFRが3g/10min以上であり、TD方向の線膨張係数が10×10−6/K〜40×10−6/Kである熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。 Thermoplastic polyimide resin include fluororesin, and the graphite, and a MFR of 3 g / 10min or higher, the thermoplastic polyimide resin linear expansion coefficient in the TD direction is 10 × 10 -6 / K~40 × 10 -6 / K Composition. 前記熱可塑性ポリイミド樹脂を40質量部〜80質量部、前記フッ素樹脂を5質量部〜30質量部、前記グラファイトを15質量部〜30質量部で含む請求項1に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。   The thermoplastic polyimide resin composition according to claim 1, comprising 40 to 80 parts by mass of the thermoplastic polyimide resin, 5 to 30 parts by mass of the fluororesin, and 15 to 30 parts by mass of the graphite. . 前記グラファイトの平均粒径が5μm〜20μmである請求項1又は請求項2に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。   The thermoplastic polyimide resin composition according to claim 1 or 2, wherein the graphite has an average particle size of 5 µm to 20 µm. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体と、アルミニウム又はアルミニウム合金との超音波溶着物。   The ultrasonic welded product of the resin molded object of the thermoplastic polyimide resin composition of any one of Claims 1-3, and aluminum or aluminum alloy. 請求項4に記載の超音波溶着物を備える事務機器部品。   An office equipment part comprising the ultrasonic weld according to claim 4. 請求項4に記載の超音波溶着物を備える自動車部品。   An automobile part provided with the ultrasonic weld according to claim 4. 請求項4に記載の超音波溶着物を備える航空機部品。   An aircraft part comprising the ultrasonic weld according to claim 4.
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