JP3916309B2

JP3916309B2 - Resin frame assembly and assembly method thereof

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Publication number: JP3916309B2
Application number: JP31029497A
Authority: JP
Inventors: 清志山本; 晃一清水
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1997-11-12
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2017-11-12
Also published as: JPH11138642A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、落下等の衝撃や冷熱サイクルによって破損・変形することが無く、厳しい環境下でも破損・変形することなく使用できる樹脂フレーム組立品およびその組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フレームは組立品における骨格であり、製品形状の保持を主目的とした部品である。組立品においてはフレームを中心にその他各種の機能部品が接合されており、組立後の使用環境下において様々な性能を維持できるように設計されている。したがってフレームには各種機能部品を確実に固定した状態で十分な強度、剛性、耐熱性等が要求されるため、安全性の高さから金属材料が使用されることが多い。
【０００３】
一方、電気、電子、ＯＡ機器用途においては製品の軽量化要請が強いため、金属よりも比重の小さい樹脂フレームの開発が盛んに行われている。特に熱可塑性樹脂は射出成形、押出成形等の溶融成形加工法が適用できるため、比較的複雑な形状を有するフレームでも容易に量産できるメリットがある。フレーム単独はもちろんフレームと筐体の一体成形等、組立工数および組立部品数低減のための様々な検討がなされている。特に発熱性機能部品を組付けたり、寒冷地で使用されたり、輸送用車両に搭載したりする場合には、樹脂フレームの耐熱性、低温強度、耐疲労性での性能不足を補うために、エンジニアリング樹脂、ポリマーアロイ、フィラー強化樹脂等の高性能樹脂が使用される。とりわけ要求物性やコストに応じて比較的自由に樹脂性能を設計できるポリマーアロイは特に有効である。
【０００４】
組立工程においては各機能部品をフレームに接合する必要があり、ネジ締め、カシメ、接着剤、溶接等の接合方法がとられている。しかしフレームが樹脂の場合、ネジ締め、カシメの様に点で接合する方法で接合すると、局所的に応力が集中してフレームが割れやすくなる。これを避けるために接合点数を増やす方法も考えられるが、組立工数や接合用部品点数の増大につながるため得策とはいえない。さらに製品の小型化やデザイン形状の多様化により接合部に空間的制約が生じ、ネジ締めやカシメができない場合も多い。
【０００５】
これに対して接着剤および溶接の場合は面で接合できるために接合部の応力集中は緩和できるが、別の問題を含有する。溶接の場合は各機能部品が必ずしも樹脂フレームと同じ材質ではないので、機能部品側に何らかの細工をしない限り樹脂フレームと直接接合するのは困難である。また、接着剤は異種の材料同士であっても接合できるため状況に応じて様々な用途で利用されているが、接着剤による樹脂のクラック誘発、接着工程での取扱いの煩雑さ、乾燥工程を必要とすること、廃棄時の困難な解体性による機能部品の回収しにくさ等の問題点がある。以上のように、フレームが樹脂である場合には機能部品との接合において何らかの問題を抱えることになる。
【０００６】
そこで熱可塑性樹脂の特性を生かし、フレーム成形時にインサート成形法を適用し、樹脂が各機能部品を包みこむ形でフレームごと一気に組立品を完成する方法が考えられる。これにより組立工程における接合が不要になるため、樹脂フレーム組立法としては理想的といえる。
【０００７】
しかしインサートする各機能部品の材質が金属やセラミクスである場合、組立後に新たな問題が生じる。一つは樹脂とインサートする機能部品の密着性の問題である。密着性が悪いと落下等の衝撃により容易にズレが生じる。対策としては、特開平４−１６９２１４号公報において熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、繊維状充填材等を配合した樹脂材料を用いたインサート成形体が提案されているように、金属やセラミクスとの密着性に優れる樹脂を使用することである。もう一つは金属やセラミクスに比較すると樹脂の線膨張率は著しく大きく、成形後樹脂の収縮により機能部品周囲の樹脂に引張応力が発生し、割れが発生しやすくなる。これらの対策としては、まず機能部品を取り巻く樹脂の肉厚を十分にとり、熱的な収縮差により発生する引張応力に耐えられる設計にする方法と、熱可塑性樹脂に金属または無機の繊維状フィラーを練り込み、樹脂の線膨張率を低下させる方法がある。
【０００８】
以上のような対策を講じることで、製品設計いかんによっては樹脂フレーム組立にインサート成形法を適用し、一度の成形工程ですべての機能部品を樹脂フレームに組みつけて一気に組立品を完成することも可能と思われる。しかし現実には完成品形状や各機能部品のレイアウト等、立体的な制約があるため、汎用性のある組立方法とはいい難い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで組立品をインサート成形可能な単位まで分割することを考える。すなわち各機能部品を１つまたは複数ずつにグループ分けをし、各々の機能部品または機能部品グループに対してインサート成形を行う。そして次の段階でインサートした成形体の樹脂部分と樹脂フレームを接合し、組立品を完成するという方法である。この場合は機能部品と樹脂フレームのような異種材料を接合する場合と異なり、樹脂フレーム同士の接合を考えればよいので熱溶接法が適用できる。したがって熱溶接法により接合することで、点での接合による応力集中や接着剤使用による取扱い上の煩雑さ等の問題を回避することができると考えられる。
【００１０】
また、樹脂フレームは材質の剛性不足を補うために肉厚にしたり、リブを有する形状をとったり、繊維状フィラーを練り混んだりすることが行われる。このような形状および材質のフレームを熱溶接法により接合する場合、外部熱源からの熱伝導により接合する方法では接合面の中心まで均一に加熱できず、十分な接合強度が得られないため不適当である。そこで、接合面の材料自身が発熱し、均一に加熱接合する方法が有効である。しかし、以上のように接合強度の向上が図られても樹脂フレームが破損する部位は接合部であることが多く、接合部は本質的に強度が低い。仮に接合断面を均一に溶接できたとしても、接合部はウエルド、ノッチのようないわゆる欠陥部と考えるべきである。より高い耐熱性の熱可塑性樹脂を使用したり、多量のフィラーを練り混んだりした場合には接合部位の強度低下がますます目立つことになる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点をふまえ、ポリカーボネート樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、および特定のグラフト共重合体から成る熱可塑性樹脂組成物を樹脂フレームとして使用し、機能部品をインサート成形した後の樹脂のインサート成形体の樹脂部分を樹脂フレームに熱溶接法で接合したところ、従来の樹脂材料において破壊しやすい接合部の強度が著しく改良されていることがわかり、本発明に至った。
すなわち本発明は、（Ａ）ポリカーボネート樹脂２０〜８７重量％、（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂１０〜６０重量％、および（Ｃ）ゴム状重合体に、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、メタクリル酸エステルよりなる群から選ばれたビニル系単量体の１種類以上をグラフト共重合したグラフト共重合体３〜３０重量％からなる熱可塑性樹脂組成物を用いて、該熱可塑性樹脂組成物による成形体の樹脂フレーム、および組立品を構成する機能部品をインサート成形した成形体を得、更に樹脂フレームとインサート成形した成形体の樹脂部分を熱溶接法によって接合した樹脂フレーム組立品である。
【００１２】
以下、本発明の熱可塑性樹脂組成物について詳しく説明する。本発明の樹脂フレーム材を構成する（Ａ）ポリカーボネート樹脂とは、芳香族ヒドロキシ化合物を原料とし、ホスゲン法またはエステル交換法によって得られる重合体または共重合体であれば特に限定はしない。上記の芳香族ヒドロキシ化合物としては、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）オクタン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）フェニルメタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−メチルフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシ−３−ｔ−ブチルフェニル）プロパンのようなビス（ヒドロキシアリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサンのようなビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカン類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルエーテルのようなジヒドロキシジアリールエーテル類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルフィドのようなジヒドロキシジアリールスルフィド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホキシド、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホキシドのようなジヒドロキシジアリールスルホキシド類、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホンのようなジヒドロキシジアリールスルホン類等が挙げられる。これらは単独でまたは２種類以上混合して使用されるが、これらの他にピペラジン、ジピペリジル、ハイドロキノン、レゾルシン、４，４’−ジヒドロキシジフェニル等を混合して使用しても良い。これらを原料としたポリカーボネート樹脂の中では、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−プロパン（ビスフェノールＡ型）ポリカーボネートが特に好ましい。
【００１３】
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は、衝撃強度の点から１５，０００以上であることが必要である。一方粘度平均分子量が３０，０００を越えると溶融粘度が高くなるため射出成形しにくくなる。したがって、本発明に用いるポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は１８，０００〜２８，０００の範囲が好適である。
【００１４】
本発明で使用できる（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂は、アルキレンテレフタレート繰り返し単位を主成分とするものであれば特に制限はない。アルキレンテレフタレート繰り返し単位としては、エチレンテレフタレート、テトラメチレンテレフタレート、１，４−シクロヘキシレンテレフタレート等が挙げられ、共重合可能な成分としてはイソフタル酸等のジカルボン酸や１，３−プロパンジオール等のジオールが挙げられる。具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ１，４−シクロヘキシレンテレフタレートであり、特にポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートが好ましい。
【００１５】
ポリエチレンテレフタレートまたはポリブチレンテレフタレートの固有粘度はフェノール／テトラクロロエタン＝６／４（重量比）を溶媒として温度３０℃で測定した値が０．５〜１．５（ｄｌ／ｇ）の範囲のものが用いられ、ポリエチレンテレフタレートの場合は０．６〜１．１（ｄｌ／ｇ）、ポリブチレンテレフタレートの場合は０．８〜１．４（ｄｌ／ｇ）の範囲が特に好ましい。
【００１６】
本発明で使用できる（Ｃ）グラフト共重合体は、ゴム状重合体に、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、メタクリル酸エステルよりなる群から選ばれたビニル系単量体の１種類以上をグラフト共重合したグラフト共重合体である。ゴム状重合体としては、ブタジエン重合体、ブタジエンとこれと共重合可能なビニル単量体との共重合体、アクリル酸−Ｎ−ブチルとアクリル酸エチルとの共重合体、アクリル酸−Ｎ−ブチルとアクリロニトリルとの共重合体、エチレン、プロピレンおよびジエンとの共重合体、ブタジエンと芳香族ビニルとのブロック共重合体等が挙げられる。
グラフト共重合体を構成する芳香族ビニル単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｔ−ブチルスチレン、クロロスチレン等のスチレン単量体およびその置換単量体が挙げられ、特にスチレン、α−メチルスチレンが好ましい。
グラフト共重合体を構成するシアン化ビニル単量体としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロロアクリロニトリル等が挙げられ、特にアクリロニトリルが好ましい。グラフト共重合体を構成するメタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等が挙げられ、特にメタクリル酸メチルが好ましい。
【００１７】
（Ｃ）グラフト共重合体は、芳香族ビニル単量体０〜７０モル％、シアン化ビニル単量体０〜６０モル％およびメタクリル酸エステル０〜１００モル％よりなる群から選ばれたビニル系単量体の１種類以上の単量体混合物２０〜７０重量部をゴム状重合体３０〜８０重量部に対してグラフト率３０〜１００％の範囲で共重合したＡＢＳグラフト共重合体、ＭＢＳグラフト共重合体、ＡＥＳグラフト共重合体、アクリル系グラフト共重合体等の単独または上記共重合体のうち２種類以上の混合物でもよく、特にＡＢＳまたはＭＢＳグラフト共重合体が好ましい。なお、本発明のグラフト共重合体は、ゴム状重合体に単量体をグラフト共重合したものであり、未グラフトの重合体を含有していてもよい。
【００１８】
本発明で用いられる熱可塑性樹脂組成物の割合は、（Ａ）ポリカーボネート樹脂２０〜８７重量％、（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂１０〜６０重量％、および（Ｃ）ゴム状重合体に、芳香族ビニル単量体、シアン化ビニル単量体、メタクリル酸エステルよりなる群から選ばれたビニル系単量体の１種類以上をグラフト共重合したグラフト共重合体３〜３０重量％が好適である。
【００１９】
（Ａ）ポリカーボネート樹脂が２０重量％未満では、当該熱可塑性樹脂組成物の十分な耐熱と耐衝撃強度が得られないため、組立品を使用中に割れや熱変形が発生しやすくなり、８７重量％を越えると成形加工時の流動性が不足するとともに、組立品においてインサートした機能部品との密着性が不足するため機能部品がズレてしまい、最悪の場合はずれてしまう可能性がある。
（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂が１０重量％未満では、やはり当該熱可塑性樹脂組成物を成形する場合成形加工時の流動性が不足するとともに、組立品においてインサートした機能部品との密着性が不足するため機能部品がズレやすくなり、６０重量％を越えると組成物の耐熱性および耐衝撃強度が不足するため、組立品の使用中に割れや熱変形が発生しやすくなる。
（Ｃ）グラフト共重合体が３重量％未満では、当該熱可塑性樹脂組成物の十分な耐衝撃強度が得られないため組立品の使用中に割れが発生しやすくなり、３０重量％を越えると組成物の剛性および耐熱性の不足から組立品が容易に熱変形してしまう。
【００２０】
本発明で用いる熱可塑性樹脂組成物は、一般的な熱可塑性樹脂組成物の製造方法が適用できる。例えば、各成分をタンブラー、スリーハンズミキサー、ヘンシェルミキサー等のブレンダーで予め混合した後、バンバリーミキサー、ブラベンダー、混練ロール、単軸および２軸押出機等によってペレット化したり、定量フィーダー等を用いて各成分を２軸押出機のメインまたはサイドフィード口から供給してペレット化したりする方法が挙げられる。
ペレット化した熱可塑性樹脂組成物は、一般的な射出成形機等によってインサート成形に用いることができる。また、押出機によるペレット化を省き、各成分を予備混合した後、直接射出成形機の可塑化工程で混練し、そのままインサート成形することもできる。
【００２１】
また本発明に用いる熱可塑性樹脂組成物には、さらにその目的に応じ充填材、熱安定剤、酸化防止剤、酸無水物、難燃剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、および着色剤等を添加することも可能である。
【００２２】
特に充填材の添加は樹脂フレーム自体の剛性を上げることに加え、熱可塑性樹脂組成物の線膨張率を低下する目的で使用する場合に有効である。具体的な充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、アルミナ−シリカ系繊維等の無機繊維、アラミド繊維等の有機繊維、ステンレススチール繊維等の金属繊維、カーボン単結晶、チタン酸カリウム単結晶等のウイスカ、ガラスフレーク、ガラスビーズ、マイカ、タルク、およびベントナイト等を挙げることができる。上記充填材に関しては熱可塑性樹脂組成物との接着性向上目的のために表面処理や集束処理することができる。
【００２３】
また熱安定剤の添加は、樹脂フレームを成形する際に、溶融した熱可塑性樹脂組成物の熱劣化を抑制するのに有効であり、ヒンダードフェノール系、リン系等の化合物が使用できる。ヒンダードフェノール系化合物としては、トリエチレングリコール−ビス［３−（３−ｔ−ブチル−５−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサンジオール−ビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、Ｎ，Ｎ’ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド）、３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ベンジルフォスフォネート−ジエチルエステル等が挙げられる。
【００２４】
リン系化合物としては、フォスファイト系およびフォスフェイト系有機化合物が好ましく、トリフェニルフォスファイト、トリクレジルホスファイト、トリスノニルフェニルホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、トリイソデシルホスファイト、トリステアリルホスファイト、トリオレイルホスファイト、ビス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、ビス（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト等の第３級ホスファイト、ジ−２−エチルヘキシルハイドロゼンホスファイト、ジラウリルハイドロゼンホスファイト、ジオレイルハイドロゼンホスファイト等の第２級ホスファイト、エチルアシッドホスフェイト、ブチルアシッドホスフェイト、２−エチルヘキシルアシッドホスフェイト、ラウリルアシッドホスフェイト、ステアリルアシッドホスフェイト、オレイルアシッドホスフェイト、ジ−２−エチルヘキシルホスフェイト等のアシッドホスフェイト等が挙げられる。
【００２５】
次に、本発明の樹脂フレーム組立品について説明する。
本発明の樹脂フレーム組立品は当該熱可塑性樹脂組成物を用いて、該熱可塑性樹脂組成物による成形体の樹脂フレーム、および組立品を構成する機能部品をインサート成形した成形体を得、更に樹脂フレームとインサート成形した成形体の樹脂部分を熱溶接法で接合する方法によって組立てることができる。
【００２６】
本発明におけるインサート成形は、溶融状態にある樹脂を冷却することによって形状付与する際に、インサートする機能部品と樹脂を一体化するものであれば、成形方法を特に限定するものではない。例えば、射出成形において金型のキャビティー内に予めインサートする機能部品をセットしておいた状態で溶融樹脂を金型に射出して作製する方法、押出成形においてはインサートする機能部品を連続的に被覆する形で作製する方法等が挙げられる。
【００２７】
また、本発明における組立品を構成する機能部品は、インサート成形時の溶融樹脂との接触時の温度上昇によって部品の形状および機能が損なわれない限りにおいて特に限定するものではないが、金属またはセラミクス材料で構成されているかまたは金属またはセラミクス材料でパッケージングされていることが好ましい。
【００２８】
本発明における樹脂フレームとインサート成形した成形体の樹脂部分を熱溶接する方法は、加熱により樹脂フレームおよびインサート成形体の樹脂部を溶接する方法であれば特に限定するものではないが、材料自身の発熱による溶接方法が好ましい。具体的には摩擦溶接法、超音波溶接法、高周波溶接法等が挙げられる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例にのみ限定されるものではない。なお特別なことわり書きのない場合、添加量について使用した単位は重量％または重量部を意味する。
【００３０】
実施例１〜３および比較例１〜６
本発明で使用した熱可塑性樹脂組成物を示す。
（１）熱可塑性樹脂組成物の原料
（Ａ）ポリカーボネート樹脂：市販のビスフェノールＡ型ポリカーボネート樹脂「カリバー２００−１３」［住友ダウ（株）製］（粘度平均分子量２１，５００）を用いた。
【００３１】
（Ｂ）熱可塑性ポリエステル樹脂
（Ｂ−１）ポリエチレンテレフタレート樹脂：市販のポリエチレンテレフタレート樹脂「ＮＥＨ−２０５０」［ユニチカ（株）製］を用いた。
（Ｂ−２）ポリブチレンテレフタレート樹脂：市販のポリブチレンテレフタレート樹脂「１２００Ｓ」［東レ（株）製］を用いた。
【００３２】
（Ｃ）スチレン／アクリロニトリル／ブタジエングラフト共重合体：ポリブタジエンラテックス１００部（固形分５０％、平均粒径０．３５μｍ、ゲル含有率９０％）、ステアリン酸ナトリウム１部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート０．１部、ＥＤＴＡテトラナトリウム塩０．０８部、硫酸第一鉄０．００３部および純水２００部を窒素ガスで置換された撹拌機付き反応缶に仕込んだ。温度６５℃に加熱した後、アクリロニトリル２５％およびスチレン７５％よりなる単量体混合物５０部、ｔ−ドデシルメルカプタン０．３部、キュメンハイドロパーオキシド０．２部を４時間で連続添加し、さらに添加終了後６５℃で２時間重合させた。グラフト率は７８％、重合率は９７％であった。得られたラテックスに酸化防止剤を添加した後、塩化カルシウムで塩析し、水洗、乾燥後得られた白色粉末状の共重合体を用いた。
【００３３】
（２）熱可塑性樹脂組成物の製造方法
実施例および比較例における熱可塑性樹脂組成物は、表１および表２に示した原料樹脂を重量部配合比でタンブラーを用いて均一に混合した後、単軸押出機「ＭＳ４０−３２Ｖ」（アイ・ケー・ジー（株）製）を使用し、シリンダー温度２７０℃でペレットを作製した。
作製したペレットを用いて射出成形機「ＩＳ−５５ＥＰＮ」（東芝機械（株）製）により、シリンダー温度２７０℃、金型温度６０℃でテストピースを作製し、物性測定用に用いた。また、このテストピースの一部を樹脂フレーム組立品のフレーム用として用いた。
【００３４】
（３）インサート成形および熱溶接法による組立
上記（２）で作製した熱可塑性樹脂組成物のペレットを用い、外径５０mm×厚さ５mmの金属円盤を機能部品として射出成形機「ネスタール７５」（住友重機械工業（株）製）により、シリンダー温度２７０℃、金型温度６０℃で樹脂肉厚３mmのインサート成形を行った。成形体の平面図を図１に、平面図におけるＡＡ’の縦断面図を図２に示す。成形体には断面形状が一辺１mmの正三角形である溶接用リブを円周状の樹脂部の中心部に設けた。
【００３５】
作製したインサート成形体２個を組み立てるために、２個のインサート成形体の中心点が１２７mmの間隔になるように同種の熱可塑性樹脂組成物で作製した長さ１２７mm、幅１２．７mm、厚さ６．３５mmの成形体を樹脂フレームとして超音波接合により熱溶接し、樹脂フレーム組立品を作製した。組立品の平面図を図３に、平面図におけるＢＢ’の縦断面図を図４に示す。この時使用した超音波ウエルダーは、精電舎電子工業（株）製１２０１Ｂ／Ｐ４６Ａで、圧力２kg/cm²、発振時間０．６秒、保持時間２秒で溶接を行った。
【００３６】
（４）測定および評価
表１および表２における物性の測定方法は次の通りである。
（ａ）高荷重下での耐熱性：ＡＳＴＭＤ−６４８に従い、試験応力１８．６kgf/cm²で、長さ１２７mm、幅１２．７mm、厚さ６．３５mmのテストピースの加熱変形温度を測定した。
（ｂ）ノッチ部の耐衝撃強度：ＡＳＴＭＤ−２５６に従い、厚さ６．３５mmのテストピースを用い、雰囲気温度２３℃、湿度５０％のＪＩＳ標準状態でノッチ付きアイゾット衝撃強度を測定した。
【００３７】
（ｃ）超音波溶接による溶接部強度：引張試験用ＪＩＳ１号形状のダンベル支点間の中点において、ダンベル表面上の片側に引張方向と直角に直線状に溶接用リブを走らせたものを射出成形で作製した。溶接用リブの断面形状は一辺１mmの正三角形である。続いてダンベルを溶接用リブと平行方向にリブから２．５mm離れた位置において切断した。この切断した二つのダンベルを図５のように配置し、リブをはさむ形で重ね合わせ部分を作り、そのまま冶具に固定した。重ね合わせ部分に対してダンベル表面と垂直方向に超音波溶接用ホーンを当てて圧力をかけながら超音波を発振させてリブを中心に溶接を行った。この時使用した超音波ウエルダーは、精電舎電子工業（株）製１２０１Ｂ／Ｐ４６Ａで、圧力２kg/cm²、発振時間０．６秒、保持時間２秒で溶接を行った。溶接後のダンベル試験片をＡＳＴＭＤ−６３８に従って引張試験を行い、溶接部強度を測定した。
【００３８】
（ｄ）組立品テスト
（ｄ−１）落下テスト
上記（２）で作製した熱可塑性樹脂組成物のペレットを用いて作製した樹脂フレーム組立品をコンクリートの床に対して１ｍの高さから自由落下させ、落下時の衝撃による樹脂フレームの破損状況を観察した。また、インサートした機能部品と樹脂の密着性が十分でない場合には落下時の衝撃よって機能部品が樹脂部分からズレてしまうことがあるため、部品のズレ状態も合わせて観察した。
（ｄ−２）ヒートサイクルテスト
上記（２）で作製した熱可塑性樹脂組成物のペレットを用いて作製した樹脂フレーム組立品を、環境温度−４０℃と８５℃において３時間ずつ冷熱サイクルを５回繰り返した後、組立品を観察した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
本発明における組立法で作製された樹脂フレームの落下衝撃強度は、組立品の落下テストで評価できた。また、実際製品レベルの樹脂フレーム組立品においては所望の剛性やデザインを付与するために樹脂フレームを肉厚にしたり、リブを設けたり複雑な形状をとることがあるので熱可塑性樹脂組成物そのもののノッチ部の耐衝撃強度も重要となる。したがって、樹脂フレーム組立品においては組立品落下テスト、溶接部の強度、高荷重下の耐熱性、ノッチ部の耐衝撃性について総合的な性能（物性バランス等）が要求されることとなる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の熱可塑性樹脂組成物の成形体を組立品のフレームに用い、熱溶接法により組み立てた樹脂フレーム組立品は、落下等の衝撃で破損すること無く、厳しい環境下でも破損・変形することなく使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いたインサート成形体の平面図である。
【図２】図１のＡＡ’におけるインサート成形体の縦断面図である。
【図３】本発明の熱可塑性樹脂組成物を用いた樹脂フレームとインサート成形体２個を超音波溶接により接合した樹脂フレーム組立品の平面図である。
【図４】図３のＢＢ’における樹脂フレーム組立品の縦断面図である。
【図５】超音波溶接強度評価用のＪＩＳ１号ダンベルを超音波溶接するための配置図である。
【符号の説明】
１熱可塑性樹脂組成物
２インサート金属円盤
３溶接用リブ（断面形状：一辺１mmの正三角形）
４溶接部
５切断した溶接用リブ付きのＪＩＳ１号ダンベル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin frame assembly that can be used without being damaged or deformed even under a severe environment without being damaged or deformed by an impact such as dropping or a cooling and heating cycle, and an assembling method thereof.
[0002]
[Prior art]
The frame is a skeleton in the assembly, and is a component whose main purpose is to maintain the product shape. In the assembled product, various other functional parts are joined together with the frame as the center, and it is designed so that various performances can be maintained in the use environment after assembly. Therefore, the frame is required to have sufficient strength, rigidity, heat resistance, etc. with various functional parts securely fixed, and therefore metal materials are often used because of its high safety.
[0003]
On the other hand, since there is a strong demand for reducing the weight of products in electrical, electronic, and OA equipment applications, development of resin frames having a specific gravity smaller than that of metals has been actively conducted. In particular, a thermoplastic resin can be applied to a melt molding method such as injection molding or extrusion molding, and thus has an advantage that it can be easily mass-produced even with a frame having a relatively complicated shape. Various studies have been made to reduce the number of assembling steps and the number of assembled parts, such as integral molding of the frame and housing as well as the frame alone. To compensate for the lack of heat resistance, low temperature strength, and fatigue resistance of the resin frame, especially when assembled with heat-generating functional parts, used in cold regions, or mounted in transportation vehicles, High performance resins such as engineering resins, polymer alloys and filler reinforced resins are used. In particular, a polymer alloy that can design resin performance relatively freely according to required physical properties and cost is particularly effective.
[0004]
In the assembly process, it is necessary to join each functional component to the frame, and joining methods such as screw tightening, caulking, adhesive, and welding are used. However, when the frame is made of resin, if the frame is joined by a method such as screw fastening or caulking, stress is concentrated locally and the frame is likely to break. In order to avoid this, a method of increasing the number of joining points is conceivable, but this is not a good solution because it leads to an increase in the number of assembly steps and the number of parts for joining. In addition, there are many cases in which screws cannot be tightened or crimped due to spatial restrictions at the joints due to the miniaturization of products and the diversification of design shapes.
[0005]
On the other hand, in the case of adhesives and welding, the stress concentration at the joint can be mitigated because it can be joined on the surface, but it contains another problem. In the case of welding, each functional component is not necessarily the same material as the resin frame, so it is difficult to directly join the resin frame unless some work is performed on the functional component side. In addition, since adhesives can be joined even if different materials are used, they are used in various applications depending on the situation. There are problems such as the necessity and difficulty in collecting functional parts due to difficult dismantling at the time of disposal. As described above, when the frame is made of resin, it has some problem in joining with functional parts.
[0006]
Therefore, taking advantage of the properties of the thermoplastic resin, an insert molding method can be applied at the time of frame molding, and a method can be considered in which an assembly is completed for each frame in a form in which the resin wraps each functional part. This eliminates the need for joining in the assembly process, which is ideal as a resin frame assembly method.
[0007]
However, when the material of each functional part to be inserted is metal or ceramic, a new problem occurs after assembly. One is a problem of adhesion between the resin and the functional component to be inserted. If the adhesiveness is poor, displacement easily occurs due to impact such as dropping. As a countermeasure, as disclosed in JP-A-4-169214, an insert molded body using a resin material blended with a thermoplastic polyester resin, a polycarbonate resin, a fibrous filler, etc. is proposed. It is to use a resin having excellent properties. The other is that the linear expansion coefficient of the resin is remarkably larger than that of metal or ceramics, and the resin around the functional part is subject to tensile stress due to shrinkage of the resin after molding, and cracking is likely to occur. As countermeasures for this, firstly, the resin surrounding the functional part should be made sufficiently thick so that it can withstand the tensile stress generated by the thermal shrinkage difference, and a thermoplastic resin with a metal or inorganic fibrous filler. There is a method of kneading and reducing the linear expansion coefficient of the resin.
[0008]
By taking the above measures, depending on the product design, the insert molding method can be applied to the resin frame assembly, and all functional parts can be assembled to the resin frame in one molding process to complete the assembly at once. It seems possible. However, in reality, there are three-dimensional restrictions such as the finished product shape and the layout of each functional part, so it is difficult to say that it is a versatile assembly method.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, consider dividing the assembly into units that can be insert-molded. That is, each functional component is grouped into one or more, and insert molding is performed on each functional component or functional component group. Then, the resin part of the molded body inserted in the next stage and the resin frame are joined together to complete the assembly. In this case, unlike the case where different types of materials such as a functional component and a resin frame are bonded, it is only necessary to consider bonding between the resin frames, so that the thermal welding method can be applied. Therefore, it is considered that problems such as stress concentration due to joining at points and complicated handling due to the use of an adhesive can be avoided by joining by thermal welding.
[0010]
In addition, the resin frame is made thick in order to compensate for insufficient rigidity of the material, has a shape having ribs, or is kneaded with a fibrous filler. When joining frames of such shape and material by thermal welding, the method of joining by heat conduction from an external heat source cannot be heated uniformly to the center of the joint surface and is not suitable because sufficient joint strength cannot be obtained. It is. Therefore, a method in which the material of the bonding surface itself generates heat and is uniformly heated and bonded is effective. However, even if the bonding strength is improved as described above, the portion where the resin frame is damaged is often the bonding portion, and the bonding portion is essentially low in strength. Even if the joint cross section can be welded uniformly, the joint should be considered as a so-called defect such as a weld or notch. When a higher heat-resistant thermoplastic resin is used, or when a large amount of filler is kneaded and mixed, the strength reduction of the joint portion becomes more conspicuous.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Based on the above problems, a thermoplastic resin composition comprising a polycarbonate resin, a thermoplastic polyester resin, and a specific graft copolymer is used as a resin frame, and a resin insert molded product after functional parts are insert molded. When the resin part was joined to the resin frame by the heat welding method, it was found that the strength of the joint part which is easily broken in the conventional resin material was remarkably improved, and the present invention was achieved.
That is, the present invention includes (A) 20 to 87% by weight of a polycarbonate resin, (B) 10 to 60% by weight of a thermoplastic polyester resin, and (C) a rubber-like polymer. A thermoplastic resin composition comprising 3 to 30% by weight of a graft copolymer obtained by graft copolymerization of at least one vinyl monomer selected from the group consisting of a monomer and a methacrylate ester. A resin frame of a molded body made of a resin composition and a molded body in which a functional part constituting the assembly is insert-molded, and a resin frame assembly in which the resin frame and the resin portion of the insert-molded body are joined by a thermal welding method It is.
[0012]
Hereinafter, the thermoplastic resin composition of the present invention will be described in detail. The (A) polycarbonate resin constituting the resin frame material of the present invention is not particularly limited as long as it is a polymer or copolymer obtained from an aromatic hydroxy compound as a raw material and obtained by a phosgene method or a transesterification method. Examples of the aromatic hydroxy compound include bis (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis ( 4-hydroxyphenyl) butane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) octane, bis (4-hydroxyphenyl) phenylmethane, 2,2-bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) propane, 1,1 -Bis (hydroxyaryl) alkanes such as bis (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) propane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclopentane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ) Bis (hydroxyaryl) cycloalkanes such as cyclohexane, 4,4'-dihydroxydiphenyl Ethers, dihydroxydiaryl ethers such as 4,4′-dihydroxy-3,3′-dimethyldiphenyl ether, 4,4′-dihydroxydiphenyl sulfide, 4,4′-dihydroxy-3,3′-dimethyldiphenyl sulfide, etc. Dihydroxy diaryl sulfides, 4,4′-dihydroxydiphenyl sulfoxide, dihydroxydiaryl sulfoxides such as 4,4′-dihydroxy-3,3′-dimethyldiphenyl sulfoxide, 4,4′-dihydroxydiphenyl sulfone, 4,4 And dihydroxydiaryl sulfones such as'-dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfone. These may be used alone or as a mixture of two or more thereof. In addition to these, piperazine, dipiperidyl, hydroquinone, resorcin, 4,4′-dihydroxydiphenyl, and the like may be used in combination. Among the polycarbonate resins using these as raw materials, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -propane (bisphenol A type) polycarbonate is particularly preferable.
[0013]
The viscosity average molecular weight of the polycarbonate resin needs to be 15,000 or more from the viewpoint of impact strength. On the other hand, if the viscosity average molecular weight exceeds 30,000, the melt viscosity becomes high and injection molding becomes difficult. Therefore, the viscosity average molecular weight of the polycarbonate resin used in the present invention is preferably in the range of 18,000 to 28,000.
[0014]
The thermoplastic polyester resin (B) that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it has an alkylene terephthalate repeating unit as a main component. Examples of the alkylene terephthalate repeating unit include ethylene terephthalate, tetramethylene terephthalate, and 1,4-cyclohexylene terephthalate. Examples of copolymerizable components include dicarboxylic acids such as isophthalic acid and diols such as 1,3-propanediol. Can be mentioned. Specific examples include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and poly 1,4-cyclohexylene terephthalate, and polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate is particularly preferable.
[0015]
The intrinsic viscosity of polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate has a value measured at a temperature of 30 ° C. using phenol / tetrachloroethane = 6/4 (weight ratio) as a solvent in a range of 0.5 to 1.5 (dl / g). In the case of polyethylene terephthalate, the range of 0.6 to 1.1 (dl / g) and in the case of polybutylene terephthalate are particularly preferably in the range of 0.8 to 1.4 (dl / g).
[0016]
The graft copolymer (C) that can be used in the present invention is a rubber-like polymer made of a vinyl monomer selected from the group consisting of an aromatic vinyl monomer, a vinyl cyanide monomer, and a methacrylate ester. A graft copolymer obtained by graft copolymerizing one or more kinds. Examples of rubber-like polymers include butadiene polymers, copolymers of butadiene and vinyl monomers copolymerizable therewith, copolymers of acrylic acid-N-butyl and ethyl acrylate, acrylic acid-N- Examples thereof include a copolymer of butyl and acrylonitrile, a copolymer of ethylene, propylene and diene, and a block copolymer of butadiene and aromatic vinyl.
Examples of the aromatic vinyl monomer constituting the graft copolymer include styrene monomers such as styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, t-butylstyrene, chlorostyrene, and substituted monomers thereof. In particular, styrene and α-methylstyrene are preferable.
Examples of the vinyl cyanide monomer constituting the graft copolymer include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile and the like, and acrylonitrile is particularly preferable. Examples of the methacrylic acid ester constituting the graft copolymer include methyl methacrylate and ethyl methacrylate, and methyl methacrylate is particularly preferable.
[0017]
(C) Graft copolymer is aromatic vinyl monomer 0-70 mol%, vinyl cyanide monomer 0-60 mol%, and methacrylic acid ester 0-100 mol%. One or more types of vinyl monomers selected from the group consisting of An ABS graft copolymer, an MBS graft copolymer, and an AES graft copolymer obtained by copolymerizing 20 to 70 parts by weight of a monomer mixture in a range of 30 to 100% with respect to 30 to 80 parts by weight of a rubber-like polymer. A polymer, an acrylic graft copolymer or the like alone or a mixture of two or more of the above copolymers may be used, and an ABS or MBS graft copolymer is particularly preferable. The graft copolymer of the present invention is a rubber-like polymer obtained by graft copolymerization of a monomer, and may contain an ungrafted polymer.
[0018]
The ratio of the thermoplastic resin composition used in the present invention is (A) 20 to 87% by weight of the polycarbonate resin, (B) 10 to 60% by weight of the thermoplastic polyester resin, and (C) the rubbery polymer. A graft copolymer of 3 to 30% by weight obtained by graft copolymerizing one or more kinds of vinyl monomers selected from the group consisting of vinyl monomers, vinyl cyanide monomers and methacrylates is preferred.
[0019]
(A) If the polycarbonate resin is less than 20% by weight, sufficient heat resistance and impact strength of the thermoplastic resin composition cannot be obtained. Therefore, cracks and thermal deformation are likely to occur during use of the assembly, and 87% by weight. If it exceeds 50%, the fluidity at the time of molding is insufficient, and the adhesiveness with the inserted functional component in the assembly is insufficient, so that the functional component is displaced, and in the worst case, it may be disengaged.
(B) When the thermoplastic polyester resin is less than 10% by weight, when molding the thermoplastic resin composition, the fluidity at the time of molding is insufficient and the adhesion with the functional part inserted in the assembly is insufficient. For this reason, functional parts are likely to be displaced, and if the amount exceeds 60% by weight, the composition is insufficient in heat resistance and impact strength, so that cracks and thermal deformation are likely to occur during use of the assembly.
(C) If the graft copolymer is less than 3% by weight, sufficient impact strength of the thermoplastic resin composition cannot be obtained, so that cracks are likely to occur during use of the assembly, and if it exceeds 30% by weight. Due to the lack of rigidity and heat resistance of the composition, the assembly is easily thermally deformed.
[0020]
A general method for producing a thermoplastic resin composition can be applied to the thermoplastic resin composition used in the present invention. For example, each component is pre-mixed with a blender such as a tumbler, three-hands mixer, Henschel mixer, etc., and then pelletized with a banbury mixer, brabender, kneading roll, single-screw or twin-screw extruder, or using a quantitative feeder. The method of supplying each component from the main or side feed port of a twin-screw extruder and pelletizing is mentioned.
The pelletized thermoplastic resin composition can be used for insert molding by a general injection molding machine or the like. Moreover, pelletization by an extruder can be omitted, and after each component is premixed, it can be directly kneaded in a plasticizing step of an injection molding machine and directly subjected to insert molding.
[0021]
Further, the thermoplastic resin composition used in the present invention further includes a filler, a heat stabilizer, an antioxidant, an acid anhydride, a flame retardant, an antistatic agent, an ultraviolet absorber, a lubricant, a colorant and the like according to the purpose. It is also possible to add.
[0022]
In particular, the addition of a filler is effective when used for the purpose of lowering the linear expansion coefficient of the thermoplastic resin composition in addition to increasing the rigidity of the resin frame itself. Specific fillers include glass fibers, carbon fibers, silicon carbide fibers, alumina fibers, inorganic fibers such as alumina-silica fibers, organic fibers such as aramid fibers, metal fibers such as stainless steel fibers, carbon single crystals, Examples include whiskers such as potassium titanate single crystal, glass flakes, glass beads, mica, talc, and bentonite. The filler can be subjected to a surface treatment or a bundling treatment for the purpose of improving adhesiveness with the thermoplastic resin composition.
[0023]
The addition of the heat stabilizer is effective in suppressing the thermal deterioration of the molten thermoplastic resin composition when molding the resin frame, and compounds such as hindered phenols and phosphorus can be used. Examples of the hindered phenol compound include triethylene glycol-bis [3- (3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 1,6-hexanediol-bis [3- (3,5 -Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], pentaerythrityl-tetrakis [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], octadecyl-3- (3,5 -Di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, N, N'hexamethylenebis (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-hydrocinnamamide), 3,5-di-t- And butyl-4-hydroxy-benzylphosphonate-diethyl ester.
[0024]
As the phosphorus compound, phosphite and phosphate organic compounds are preferable, and triphenyl phosphite, tricresyl phosphite, trisnonylphenyl phosphite, triisooctyl phosphite, triisodecyl phosphite, tristearyl phosphite. Phyto, trioleyl phosphite, bis (2,4-di-t-butylphenyl) pentaerythritol di-phosphite, bis (2,6-di-t-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol di- Tertiary phosphites such as phosphite, secondary phosphites such as di-2-ethylhexyl hydrogen phosphite, dilauryl hydrogen phosphite, dioleyl hydrogen phosphite, ethyl acid phosphate, butyl acid phosphate , 2-ethylhexyl acid phosphate, lauryl acid phosphate, stearyl acid phosphate, oleyl acid phosphate, acid phosphate such as di-2-ethylhexyl phosphate and the like.
[0025]
Next, the resin frame assembly of the present invention will be described.
The resin frame assembly of the present invention uses the thermoplastic resin composition to obtain a resin frame of a molded body by the thermoplastic resin composition, and a molded body in which the functional parts constituting the assembly are insert-molded. It can be assembled by a method in which the frame and the resin part of the insert-molded molded body are joined by a thermal welding method.
[0026]
In the insert molding in the present invention, the molding method is not particularly limited as long as the functional component to be inserted and the resin are integrated when the shape is imparted by cooling the molten resin. For example, a method of injecting molten resin into a mold in a state where functional parts to be inserted in advance are set in a mold cavity in injection molding, and functional parts to be inserted continuously in extrusion molding. The method of producing in the form which coat | covers is mentioned.
[0027]
The functional parts constituting the assembly in the present invention are not particularly limited as long as the shape and function of the parts are not impaired by the temperature rise at the time of contact with the molten resin at the time of insert molding. It is preferably made of a material or packaged with a metal or ceramic material.
[0028]
The method of thermally welding the resin frame and the resin part of the insert-molded molded body in the present invention is not particularly limited as long as the resin frame and the resin portion of the insert molded body are welded by heating, but the material itself is not limited. A welding method using heat is preferred. Specific examples include friction welding, ultrasonic welding, and high-frequency welding.
[0029]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited only to an Example. Unless otherwise specified, the unit used for the added amount means% by weight or part by weight.
[0030]
Examples 1-3 and Comparative Examples 1-6
The thermoplastic resin composition used by this invention is shown.
(1) Raw material for thermoplastic resin composition
(A) Polycarbonate resin: A commercially available bisphenol A type polycarbonate resin “Caliver 200-13” (manufactured by Sumitomo Dow Co., Ltd.) (viscosity average molecular weight 21,500) was used.
[0031]
(B) Thermoplastic polyester resin
(B-1) Polyethylene terephthalate resin: A commercially available polyethylene terephthalate resin “NEH-2050” [manufactured by Unitika Ltd.] was used.
(B-2) Polybutylene terephthalate resin: A commercially available polybutylene terephthalate resin “1200S” [manufactured by Toray Industries, Inc.] was used.
[0032]
(C) Styrene / acrylonitrile / butadiene graft copolymer: 100 parts of polybutadiene latex (solid content 50%, average particle size 0.35 μm, gel content 90%), sodium stearate 1 part, sodium formaldehyde sulfoxylate 0. 1 part, 0.08 part of EDTA tetrasodium salt, 0.003 part of ferrous sulfate and 200 parts of pure water were charged into a reactor equipped with a stirrer substituted with nitrogen gas. After heating to a temperature of 65 ° C., 50 parts of a monomer mixture consisting of 25% acrylonitrile and 75% styrene, 0.3 part t-dodecyl mercaptan and 0.2 part cumene hydroperoxide were continuously added over 4 hours. After completion of the addition, polymerization was carried out at 65 ° C. for 2 hours. The graft rate was 78% and the polymerization rate was 97%. After adding an antioxidant to the obtained latex, a white powdery copolymer obtained by salting out with calcium chloride, washing with water and drying was used.
[0033]
(2) Method for producing thermoplastic resin composition
The thermoplastic resin compositions in Examples and Comparative Examples were prepared by uniformly mixing the raw material resins shown in Table 1 and Table 2 in a weight part mixing ratio using a tumbler, and then using a single screw extruder “MS40-32V” (eye -Pellets were produced at a cylinder temperature of 270 ° C. using KG Corporation.
A test piece was produced at a cylinder temperature of 270 ° C. and a mold temperature of 60 ° C. with an injection molding machine “IS-55EPN” (manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.) using the produced pellets, and used for measuring physical properties. A part of the test piece was used for the frame of the resin frame assembly.
[0034]
(3) Assembly by insert molding and heat welding
Using the pellets of the thermoplastic resin composition produced in (2) above, an injection molding machine “Nestal 75” (manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) with a metal disc having an outer diameter of 50 mm × thickness of 5 mm as a functional component, Insert molding with a resin wall thickness of 3 mm was performed at a cylinder temperature of 270 ° C. and a mold temperature of 60 ° C. FIG. 1 is a plan view of the molded body, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view of AA ′ in the plan view. The molded body was provided with a welding rib having a cross section of a regular triangle having a side of 1 mm at the center of the circumferential resin portion.
[0035]
In order to assemble the two insert molded bodies, the length of 127 mm, the width of 12.7 mm, and the thickness produced from the same kind of thermoplastic resin composition so that the center points of the two insert molded bodies are 127 mm apart. A 6.35 mm molded body was heat-welded by ultrasonic bonding as a resin frame to produce a resin frame assembly. FIG. 3 is a plan view of the assembly, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view of BB ′ in the plan view. The ultrasonic welder used at this time was 1201B / P46A manufactured by Seidensha Electronics Co., Ltd., and the pressure was 2 kg / cm. ² Welding was performed with an oscillation time of 0.6 seconds and a holding time of 2 seconds.
[0036]
(4) Measurement and evaluation
The measuring method of the physical property in Table 1 and Table 2 is as follows.
(A) Heat resistance under high load: according to ASTM D-648, test stress 18.6kgf / cm ² Then, the heat deformation temperature of a test piece having a length of 127 mm, a width of 12.7 mm, and a thickness of 6.35 mm was measured.
(B) Impact strength of notch portion: Notched Izod impact strength was measured in accordance with ASTM D-256 using a test piece having a thickness of 6.35 mm in a JIS standard state at an ambient temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%.
[0037]
(C) Strength of welded part by ultrasonic welding: At the midpoint between JIS No. 1 dumbbell fulcrum for tensile testing, injection molding is performed by running welding ribs linearly perpendicular to the tensile direction on one side on the dumbbell surface It was made with. The cross-sectional shape of the welding rib is a regular triangle with a side of 1 mm. Subsequently, the dumbbell was cut at a position 2.5 mm away from the rib in a direction parallel to the welding rib. The two dumbbells thus cut were arranged as shown in FIG. 5, and an overlapped portion was formed with a rib sandwiched between them, and was fixed to a jig as it was. An ultrasonic welding horn was applied to the overlapped portion in a direction perpendicular to the surface of the dumbbell and ultrasonic waves were oscillated while applying pressure to perform welding around the rib. The ultrasonic welder used at this time was 1201B / P46A manufactured by Seidensha Electronics Co., Ltd., and the pressure was 2 kg / cm. ² Welding was performed with an oscillation time of 0.6 seconds and a holding time of 2 seconds. The welded dumbbell specimen was subjected to a tensile test according to ASTM D-638, and the weld strength was measured.
[0038]
(D) Assembly test
(D-1) Drop test
The resin frame assembly produced using the thermoplastic resin composition pellets produced in (2) above is dropped freely from a height of 1 m on the concrete floor, and the resin frame is damaged by the impact when dropped. Observed. Further, when the adhesiveness between the inserted functional component and the resin is not sufficient, the functional component may be displaced from the resin portion due to an impact at the time of dropping, and thus the displacement state of the component was also observed.
(D-2) Heat cycle test
The resin frame assembly prepared using the thermoplastic resin composition pellets prepared in (2) above was subjected to a cooling cycle of 5 hours at ambient temperatures of −40 ° C. and 85 ° C. for 5 hours, and the assembly was observed. did.
[0039]
[Table 1]

[0040]
[Table 2]

[0041]
The drop impact strength of the resin frame produced by the assembly method of the present invention could be evaluated by a drop test of the assembly. In addition, in a resin frame assembly at an actual product level, the resin frame may be thickened to provide a desired rigidity and design, ribs may be provided, and a complicated shape may be formed. The impact strength of the notch is also important. Therefore, in the resin frame assembly, comprehensive performance (such as balance of physical properties) is required for the assembly drop test, the strength of the welded portion, the heat resistance under a high load, and the impact resistance of the notch portion.
[0042]
【The invention's effect】
The resin frame assembly assembled by the thermal welding method using the molded body of the thermoplastic resin composition of the present invention for the frame of the assembly can be damaged and deformed even in a severe environment without being damaged by an impact such as dropping. It can be used without.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an insert molded article using a thermoplastic resin composition of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view of an insert molded body taken along AA ′ in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a plan view of a resin frame assembly in which a resin frame using the thermoplastic resin composition of the present invention and two insert molded bodies are joined by ultrasonic welding.
4 is a longitudinal sectional view of a resin frame assembly taken along the line BB ′ of FIG.
FIG. 5 is a layout view for ultrasonic welding of a JIS No. 1 dumbbell for ultrasonic welding strength evaluation.
[Explanation of symbols]
1 Thermoplastic resin composition
2 Insert metal disk
3 Welding ribs (cross-sectional shape: regular triangle with a side of 1 mm)
4 Welded parts
5 JIS No. 1 dumbbell with cut welding ribs

Claims

(A) 20 to 87% by weight of a polycarbonate resin having a viscosity average molecular weight of 15,000 or more and 30,000 or less, and (B) inherently measured at a temperature of 30 ° C. using phenol / tetrachloroethane = 6/4 (weight ratio) as a solvent. 10 to 60% by weight of one or more thermoplastic polyester resins selected from polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate having a viscosity of 0.5 to 1.5 (dl / g), and (C) an aromatic vinyl monomer 20 to 70 parts by weight of a monomer mixture of 0 to 70% by mole and 0 to 60% by mole of vinyl cyanide monomer was used in a graft ratio of 30 to 100% with respect to 30 to 80 parts by weight of the rubber-like polymer. by using a thermoplastic resin composition consisting of ABS graft copolymers 3-30% by weight of polymerized resin frame moldings of thermoplastic resin composition, and a set The functional components constituting the article to obtain an insert molded shaped body, a resin frame assembly, characterized in that obtained by a method of bonding further resin portion of the resin frame and the insert molded shaped body by heat welding.

Using the thermoplastic resin composition according to claim 1, a molded body obtained by insert molding a resin frame of a molded body by the thermoplastic resin composition and functional parts constituting an assembly is obtained, and further, a resin frame and insert molding are obtained. A method for assembling a resin frame assembly, wherein the resin parts of the molded body are assembled by a method of joining by a thermal welding method.

(A) The polycarbonate resin is 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) -propane (bisphenol A type) polycarbonate, (B) the thermoplastic polyester resin is one or more selected from polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, and ( 2. The resin frame assembly according to claim 1, wherein the thermoplastic resin composition comprising C) the graft copolymer is an ABS graft copolymer.