JP4199546B2 - 二つのポリアミド部分の溶接法 - Google Patents
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Description
SMA 28質量%の無水マレイン酸含有量を有するスチレン‐無水マレイン酸コポリマー(タイプ Stapron(商標)SZ28110、DSM、オランダ国);
SAN 28質量%のアクリロニトリル含有量を有するスチレン‐アクリロニトリルコポリマー、MFI(220℃、10kg)50グラム/10分(DSM、オランダ国);
LDPE 低密度ポリエチレン(タイプ Lupolen(商標)1810H、BASF、ドイツ国);
PA-6-I ポリアミド‐6、ηrel=2.2(ギ酸中の1質量%で測定された、25°)(タイプAkulon(商標)K122、DSM、オランダ国);100秒-1及び260℃における溶融せん断粘度140Pa.s
PA-6-II ポリアミド‐6、ηrel=2.2(ギ酸中の1質量%で測定された、25°)(タイプAkulon(商標)C225、DSM、オランダ国); 100秒-1及び260℃における溶融せん断粘度200Pa.s
PA-4,6 ポリアミド‐4,6(タイプ Stanyl(商標)TW200、DSM、オランダ国);
GF-I ポリアミド‐6に使用された標準ポリアミドガラスファイバー(タイプ OCF CS173X-10C、Owens Corning);
GF-II ポリアミド‐4,6において使用された標準ポリアミドガラスファイバー(タイプOCF R73WX1、Owens Corning)
25/25/50の質量比を持つSMA/SAN/LDPEの混合物が、230℃の設定温度及び200rpmの回転速度で押出機タイプZSK 57において押出された。処理量は、85%における運動量に制御されて110キログラム/時間であった。該混合物は容易に押出されかつ規則的な顆粒に切断された。
30重量%のガラスファイバー強化されたPA-6-1-GFが、260℃のバレル温度、スクリュー速度250rpmで二軸押出機タイプZSK 30においてPA-6-1及びGF-Iからコンパウンド化された。該組成物は、100秒-1におけるせん断速度及び260℃で300Pa.sのせん断粘度を有していた。
30重量%のガラスファイバー強化されたPA-6-2-GFが、PA-6-1-GF と同一の条件下でPA-6-2及びGF-Iからコンパウンド化された。該組成物は、100秒-1におけるせん断速度及び260℃で500Pa.sの溶融せん断粘度を有していた。
2.7質量%の分岐剤により変性され、かつ30質量%のガラスファイバーにより強化されたポリアミド‐6の組成物PA-6-2-BA-GFは、PA-6-2、分岐剤SMA/SAN/LDPE(上記で述べた質量比25/25/50)、標準加工助剤及び安定剤並びにガラスファイバーGF‐1をZSK30二軸押出機においてコンパウンド化することにより作られた。温度は270℃で制御され、処理量は約10キログラム/時間であった。該組成物は、100秒-1におけるせん断速度及び260℃で1130Pa.sのせん断粘度を有していた。
30重量%のガラスファイバー強化されたPA-4,6-GF が、300℃のバレル温度、275rpmのスクリュー速度(処理量20キログラム/時間)でZSK 25押出機においてPA-4,6及びGF-IIからコンパウンド化された。
ポリアミド及びポリアミド組成物の溶融せん断粘度は、l/d=30mm/1mmを持つキャピラリーレオメーターにおいて10秒-1のせん断速度においてISO 11443(A1)標準に従って測定された。ポリアミド-6のために、該測定は260℃でなされ、ポリアミド-6,6のために280℃でなされた。
全ての試験された物質のために、120mm×120mm×4mm寸法の板が、下記の条件に従って射出成形された。
ポリアミド-6物質、PA-6-1、PA-6-2、PA-6-GF、PA-6-2-GF及びPA-6-2-BAN-GFの射出成形は、バレル設定温度230〜260℃及び80℃の成形温度でKM 120射出成形機において実行された。
ポリアミド-4,6物質、PA-4,6及びPA-4,6-GFの射出成形が、バレル設定温度300〜310℃及び120℃の成形温度が使用されてKM 120射出成形機において実行された。
溶接試験は、Bielomatik(Neuffen、ドイツ国)振動溶接機、タイプK3210においてなされた。溶接パラメーターは下記のとおりである。即ち、振動数:240Hz;振幅:0.9mm;溶接圧力:2MPa;溶接時間:4秒間;保持時間:7秒間であった。該プロセスは時間制御されて、1.8mmの見積もられた溶接深さを生じた。夫々の物質の組み合わせのために、5回の溶接が実行された。
突合せ溶接された試料は10mm幅の引張用検体に切断され、そして10mm/分のクロスヘッド速度で破断までZwick試験機において負荷をかけられた。引張強度は、4mm×10mmである溶接面積により標準化された破断時の力により得られた。歪は伸び計により測定され、かつ破断時の顕微鏡歪として確立された。真歪は、多くの場合においてより一層高くあり得る。挙げられた値は5個の検体の平均である。相対溶接強度fr *=σweld/σbulkは、溶接の強度対特定の組み合わせで使用されたポリアミド‐6組成物の強度の比である。
上記の方法に従う振動溶接が、表1に掲げられた物質の組み合わせのために行われた。引張試験は、上記の方法に従ってこれらの溶接された物質になされた。試験結果は表1に報告されている。
Claims (20)
- 二つのポリアミド部分の両方が、ポリアミド及び任意的に添加剤を含むポリアミド組成物から作られ、かつ一つの部分(部分L)のポリアミドが、他の部分(部分H)のポリアミドより低い軟化温度を有するところの二つのポリアミド部分を、レーザー溶接、振動溶接又はホットプレート溶接することによりポリアミド溶接物品を製造する方法において、部分Lのポリアミド組成物が、該ポリアミドの溶融せん断粘度と比較して少なくとも30%だけ該ポリアミド組成物の溶融せん断粘度を増加する一つ以上の粘度増加剤を含むことを特徴とする方法(ここで、該溶融せん断粘度は、ISO 11443(A1)標準に従って、l/d=30mm/1mmを持つキャピラリーレオメーターにおいて100秒−1のせん断速度で測定される)。
- 部分Lのポリアミド組成物の溶融せん断粘度が、少なくとも50%増加されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 部分Lのポリアミド組成物の溶融せん断粘度が、少なくとも200Pa.sであることを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
- ポリアミド及び任意的に添加剤を含むポリアミド組成物から作られ、かつ一つの部分(部分L)のポリアミドが、他の部分(部分H)のポリアミドより低い軟化温度を有するところの二つのポリアミド部分をレーザー溶接、振動溶接又はホットプレート溶接することによりポリアミド溶接物品を製造する方法において、部分Lのポリアミド組成物が、高分子量ポリアミド及び/又は粘度増加剤を含み、かつ部分Lのポリアミド組成物が、100秒−1における少なくとも200Pa.sの溶融せん断粘度を有することを特徴とする方法。
- 部分Lのポリアミド組成物が、2.0〜4の相対溶液粘度を有するポリアミド、及び粘度増加剤を含み、該ポリアミドの相対溶液粘度が、25℃において90%ギ酸中の1グラム/100ミリリットルの溶液から測定されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
- 部分Hのポリアミドが280℃を超える軟化温度を有し、かつ部分Lのポリアミドが270℃未満の軟化温度を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
- 部分Hのポリアミドが、ポリアミド‐4,6及び、ポリアミド(6,6/6,T/6,I)、ポリアミド(6,T/4,T)、及び他の半芳香族(コ)ポリアミドの群から選ばれることを特徴とする請求項6記載の方法。
- 部分Hのポリアミドがポリアミド‐4,6であり、かつ部分Lのポリアミドがポリアミド‐6であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
- 部分Lのポリアミド組成物が、ファイバー、連鎖延長剤、分岐剤及びナノフィラーの群から選ばれる一つ以上の粘度増加剤を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の方法。
- 部分Lのポリアミド組成物が、粘度増加剤として、少なくとも10重量%のファイバーを含むことを特徴とする請求項9記載の方法。
- ファイバーがガラスファイバーであることを特徴とする請求項10記載の方法。
- ファイバーが、少なくとも20のアスペクト比L/dを有することを特徴とする請求項10又は11記載の方法。
- 部分Lのポリアミド組成物が、粘度増加剤として、ポリアミドと反応して、該ポリアミド組成物に非ニュートンメルトフロー挙動を与えるところの分岐剤を含むことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の方法。
- 分岐剤が、無水マレイン酸とスチレンとの酸無水物含有コポリマー又は他の酸無水物含有コポリマーであることを特徴とする請求項13記載の方法。
- 分岐剤が、a)スチレン無水マレイン酸コポリマー(SMA)、又は他の、少なくとも一の不飽和ジカルボン酸又はその誘導体とビニル芳香族モノマーとのコポリマー、及びb)スチレン‐アクリロニトリルコポリマー(SMA)、又は他のアクリロニトリルとビニル芳香族モノマーとのコポリマーを含み、ここで、(a)及び(b)は混和性であり、かつ比(a)/(b)が1/3〜3/1であることを特徴とする請求項13又は14記載の方法。
- 部分Lのポリアミド組成物が、粘度増加剤として、カルボニルビスラクタメート又は他の連鎖延長剤を含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
- 請求項1〜16のいずれか一つに記載の方法に従って得られ得る、ポリアミド溶接物品。
- 部分Lのポリアミド組成物が、100秒 −1 における、少なくとも200Pa.sの溶融せん断粘度を有することを特徴とする請求項17記載のポリアミド溶接物品。
- 二つのポリアミド部分の両方が、ポリアミド及び任意的に添加剤を含むポリアミド組成物から作られ、かつ一つの部分(部分L)のポリアミドが、他の部分(部分H)のポリアミドより低い軟化温度を有するところの、レーザー溶接、振動溶接又はホットプレート溶接された二つのポリアミド部分を含む、ポリアミド溶接物品において、部分Lのポリアミド組成物が、高分子量ポリアミド及び/又は粘度増加剤を含み、部分Lのポリアミド組成物が、100秒 −1 における、少なくとも200Pa.sの溶融せん断粘度を有することを特徴とするポリアミド溶接物品。
- 請求項1〜16のいずれか一つに記載の方法により製造された波形管、ベローズ、コンテナ、燃料入口システム、空気入口マニホールド、又は空気ダクト。
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