JP6506167B2 - 成形品の製造方法、射出溶着用材料および成形品 - Google Patents
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Description
〔1〕突き合せた複数の一次成形体を、当該複数の一次成形体の突き合せ部の周縁または内部に、ジカルボン酸単位およびジアミン単位を含むポリアミドを含有する射出溶着用材料を射出して溶着する工程を含む、成形品の製造方法であって、
前記ポリアミドが、さらにトリアミン単位を全ジカルボン酸単位に対して0.05〜1モル%含有する、製造方法;
〔2〕前記射出溶着用材料が、前記ポリアミド100質量部に対してリン原子を0.001〜1.5質量部含有する、上記〔1〕の製造方法;
〔3〕前記ポリアミドの末端アミノ基濃度が5〜130μモル/gである、上記〔1〕または〔2〕の製造方法;
〔4〕前記ポリアミドのジアミン単位が、炭素数4〜18の直鎖状および/または分岐状脂肪族ジアミン単位を50〜100モル%含有する、上記〔1〕〜〔3〕のいずれかの製造方法;
〔5〕前記ポリアミドのジカルボン酸単位が、芳香族ジカルボン酸単位および/または脂環式ジカルボン酸単位を50〜100モル%含有する、上記〔1〕〜〔4〕のいずれかの製造方法;
〔6〕前記ポリアミドの融点が250〜340℃である、上記〔1〕〜〔5〕のいずれかの製造方法;
〔7〕前記射出溶着用材料がさらに無機充填剤を含有する、上記〔1〕〜〔6〕のいずれかの製造方法;
〔8〕前記溶着工程の前に、一対の金型を用いて射出成形により複数の一次成形体を得る工程、および前記金型の一方または両方を移動して、成形された複数の一次成形体を突き合せる工程を含む、上記〔1〕〜〔7〕のいずれかの製造方法;
〔9〕前記成形品が中空体である、上記〔1〕〜〔8〕のいずれかの製造方法;
〔10〕前記成形品が自動車のエンジン冷却系部品である、上記〔1〕〜〔9〕のいずれかの製造方法;
〔11〕前記成形品が自動車のエンジン吸気系部品である、上記〔1〕〜〔9〕のいずれかの製造方法;
〔12〕前記成形品が自動車の燃料系部品である、上記〔1〕〜〔9〕のいずれかの製造方法;
〔13〕ジカルボン酸単位およびジアミン単位を含むポリアミドを含有する射出溶着用材料であって、前記ポリアミドが、さらにトリアミン単位を全ジカルボン酸単位に対して0.05〜1モル%含有する、射出溶着用材料;
〔14〕前記ポリアミド100質量部に対してリン原子を0.001〜1.5質量部含有する、上記〔13〕の射出溶着用材料;
〔15〕さらに無機充填剤を含有する、上記〔13〕または〔14〕の射出溶着用材料;および、
〔16〕複数の一次成形体を含み、前記複数の一次成形体が、上記〔13〕〜〔15〕のいずれかの射出溶着用材料によって接合されてなる、成形品;
に関する。
末端封止率(%)=[(X−Y)/X]×100 (1)
<溶液粘度>
ポリアミドの溶液粘度ηinhは、ポリアミド50mgをメスフラスコ中で98%濃硫酸25mLに溶解させ、ウベローデ型粘度計にて、得られた溶液の30℃での落下時間(t)を計り、濃硫酸の落下時間(t0)から下記数式(2)より算出した。
ηinh(dL/g)={ln(t/t0)}/0.2 (2)
溶媒としてHFIP−d2を用い、ポリアミドの濃度が5質量%となるように試料溶液を調整した。Brukuer社製の核磁気共鳴装置(Advance600)を用いて、測定温度50℃、積算回数1024で1H−NHR測定し、7.5ppm付近のピーク(N,N−ジアルキルアミドに隣接するベンゼン環のオルト位のプロトンに相当)をもとにジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位含有量(モル%)を算出した。
射出溶着用材料を炭酸ソーダ共存下において乾式灰化分解し、リンを正リン酸とした。次いで、1モル/L硫酸溶液中においてモリブデン酸塩を反応させて、リンモリブデン酸とし、これを硫酸ヒドラジンで還元して生ずるヘテロポリ青の830nmの吸光度を吸光光度計(島津製作所社製、UV−150−02)で測定して、ポリアミドのリン原子含有量(質量部)を比色定量した。
メトラー・トレド株式会社製の示差走査熱量分析装置(DSC822)を使用して、試料としてポリアミドを用い、窒素雰囲気下で、30℃から340℃へ10℃/分の速度で加熱し、340℃で2分間保持して試料を完全に融解させた後、10℃/分の速度で30℃まで冷却し30℃で2分間保持した。再び10℃/分の速度で360℃まで昇温した時に現れる融解ピークのピーク温度を融点(℃)とし、耐熱性の指標とした。融解ピークが複数ある場合は最も高温側の融解ピークのピーク温度を融点(℃)とした。
射出溶着用材料のISO多目的試験片A形を作製し、引張強さをISO 527に従って測定した。また、射出溶着用材料のISO多目的試験片A形を別途作製し、これを50%エチレングリコール水溶液中に浸漬し、130℃、500時間浸漬した後の引張強さをISO 527に従って測定した。浸漬する前の試験片の引張強さに対する割合(%)を算出することで、耐薬品性の指標とした。
日本製鋼所社製成形機(J220EII−P−2M、型締力:220トン、主ユニットスクリュー径:Φ53、副ユニットスクリュー径:Φ40)を用いて、直径100mmで肉厚が3mmの球状で、中空体内部に通じる穴を有する中空体をダイスライドインジェクション法にて作製した。貫通穴にホースを接続し、水圧試験により得られた中空体の接着部の破断強度(MPa)を測定し、溶着強度の指標とした。一次成形材料と溶着用樹脂(二次成形材料)には同じポリアミド樹脂組成物を使用した。
テレフタル酸9870.6g(59.42モル)、1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物[前者/後者=80/20(モル比)]9497.4g(60.00モル)、安息香酸142.9g(1.17モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物19.5g(原料の総質量に対して0.1質量%)および蒸留水5リットルを内容積40リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間攪拌し、2時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2MPaまで昇圧した。そのまま2時間反応を続けた後230℃に昇温し、その後2時間、230℃に温度を保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を2MPaに保ちながら反応させた。次に、30分かけて圧力を1MPaまで下げ、さらに1時間反応させてηinhが0.30dL/gのプレポリマーを得た。これをホソカワミクロン株式会社製フレーククラッシャーを使って2mm以下の粒径まで粉砕し、100℃、減圧下で12時間乾燥した。これを230℃、13Pa(0.1mmHg)にて10時間固相重合し、融点が305℃、ηinhが1.30dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が9μモル/g、末端封止率が46%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は0.25モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は0.029gであった。このポリアミドを「PA−1」と略称する。
テレフタル酸9868.1g(59.40モル)、1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物[前者/後者=80/20(モル比)]9598.5g(60.75モル)、安息香酸146.5g(1.20モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物19.7g(原料の総質量に対して0.1質量%)および蒸留水5リットルを内容積40リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間攪拌し、2時間かけてオートクレーブ内部の温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブ内部の圧力は2MPaまで昇圧した。そのまま2時間反応を続けた後230℃に昇温し、その後2時間、230℃に温度を保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を2MPaに保ちながら反応させた。次に、30分かけて圧力を1MPaまで下げ、さらに1時間反応させてηinhが0.30dL/gのプレポリマーを得た。これをホソカワミクロン株式会社製フレーククラッシャーを使い、2mm以下の粒径まで粉砕し、100℃、減圧下で12時間乾燥した。これを230℃、13Pa(0.1mmHg)にて10時間固相重合し、融点が305℃、ηinhが1.20dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が44μモル/g、末端封止率が42%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は0.25モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は0.029gであった。このポリアミドを「PA−2」と略称する。
1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物[前者/後者=80/20(モル比)]の量を9734.8g(61.50モル)に変更した以外はPA−2と同様の製造方法により、融点が305℃、ηinhが1.22dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が80μモル/g、末端封止率が44%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は0.25モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は0.029gであった。このポリアミドを「PA−3」と略称する。
1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物の比率を前者/後者=50/50(モル比)に変更した以外はPA−1と同様の製造方法により、融点が265℃、ηinhが1.19dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が9μモル/g、末端封止率が38%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は0.25モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は0.029gであった。このポリアミドを「PA−4」と略称する。
次亜リン酸ナトリウムを用いない以外はPA−1と同様の製造方法により、融点が305℃、ηinhが1.24dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が11μモル/g、末端封止率が41%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は1.2モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は0gであった。このポリアミドを「PA−5」と略称する。
次亜リン酸ナトリウムの量を1.35gに変更した以外はPA−1と同様の製造方法により、融点が305℃、ηinhが1.22dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が13μモル/g、末端封止率が38%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は0.8モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は0.002gであった。このポリアミドを「PA−6」と略称する。
1,9−ノナンジアミンと2−メチル−1,8−オクタンジアミンの混合物[前者/後者=80/20(モル比)]の量を9811.8g(62.10モル)に変更した以外はPA−2と同様の製造方法により、融点が305℃、ηinhが1.22dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が121μモル/g、末端封止率が44%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は0.25モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は0.029gであった。このポリアミドを「PA−7」と略称する。
次亜リン酸ナトリウムの量を78.8gに変更した以外はPA−7と同様の製造方法により、融点が305℃、ηinhが1.21dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が82μモル/g、末端封止率が38%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は0.25モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は0.12gであった。このポリアミドを「PA−8」と略称する。
次亜リン酸ナトリウムの量を799gに変更した以外はPA−1と同様の製造方法により、融点が305℃、ηinhが1.21dL/g、末端アミノ基濃度([NH2])が10μモル/g、末端封止率が38%である白色のポリアミドを得た。ジカルボン酸単位の全量を100モル%とした場合のトリアミン単位の含有量は0.25モル%であった。このポリアミド100gに対するリン原子含有量は1.2gであった。このポリアミドを「PA−9」と略称する。
ガラス繊維:日東紡績株式会社製「CS−3J−256」(円形横断面形状(異形比=1)、直径11μm、繊維長さ3mm)
PA−1〜PA−9を同方向回転二軸押出機(東芝機械株式会社製「TEM−26SS」)の供給口に一括投入して融点よりも30℃高いシリンダー温度の条件下に溶融混練した後、ストランド状に押出し、冷却、切断してペレット状の射出溶着用材料を製造した。なお、無機充填剤を使用する場合にはポリアミドの供給口よりも下流側から無機充填剤を押出機へ投入し、ペレット状の射出溶着用材料を製造した。得られたペレットを用いて、前記の方法に従って耐薬品性および溶着強度の評価を行った。結果を表1に示す。
2 射出溶着用材料の流路
Claims (16)
- 突き合せた複数の一次成形体を、当該複数の一次成形体の突き合せ部の周縁または内部に、ジカルボン酸単位およびジアミン単位を含むポリアミドを含有する射出溶着用材料を射出して溶着する工程を含む、成形品の製造方法であって、
前記ジカルボン酸単位が芳香族ジカルボン酸単位を60〜100モル%含有し、
前記ポリアミドが、さらにトリアミン単位を全ジカルボン酸単位に対して0.05〜1モル%含有する、製造方法。 - 前記射出溶着用材料が、前記ポリアミド100質量部に対してリン原子を0.001〜1.5質量部含有する、請求項1に記載の製造方法。
- 前記ポリアミドの末端アミノ基濃度が、5〜130μモル/gである、請求項1または2に記載の製造方法。
- 前記ポリアミドのジアミン単位が、炭素数4〜18の直鎖状および/または分岐状脂肪族ジアミン単位を50〜100モル%含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ポリアミドがウンデカンアミド単位及びドデカンアミド単位を含まない、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記ポリアミドの融点が250〜340℃である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記射出溶着用材料がさらに無機充填剤を含有する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記溶着工程の前に、一対の金型を用いて射出成形により複数の一次成形体を得る工程、および前記金型の一方または両方を移動して、成形された複数の一次成形体を突き合せる工程を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記成形品が中空体である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記成形品が自動車のエンジン冷却系部品である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記成形品が自動車のエンジン吸気系部品である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記成形品が自動車の燃料系部品である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 突き合せた複数の一次成形体を、当該複数の一次成形体の突き合せ部の周縁または内部に射出して溶着する、ジカルボン酸単位およびジアミン単位を含む(ウンデカンアミド単位及びドデカンアミド単位を除く)ポリアミドを含有する射出溶着用材料であって、前記ジカルボン酸単位が芳香族ジカルボン酸単位を60〜100モル%含有し、前記ポリアミドが、さらにトリアミン単位を全ジカルボン酸単位に対して0.05〜1モル%含有する、射出溶着用材料。
- 前記ポリアミド100質量部に対してリン原子を0.001〜1.5質量部含有する、請求項13に記載の射出溶着用材料。
- さらに無機充填剤を含有する、請求項13または14に記載の射出溶着用材料。
- 前記ポリアミドが、ジアミンとジカルボン酸を重縮合して得られるポリアミドである、請求項13〜15のいずれか1項に記載の射出溶着用材料。
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