JPH09262905A - 樹脂溶着物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合強度および信頼性が高い樹脂溶着物を得
ること。 【解決手段】 ポリアミド樹脂を含有する複数の樹脂成
形品を加熱溶着する工程、次に熱処理する工程からな
る、ポリアミド樹脂溶着物の製造方法であって、溶着物
のポリアミドの相対粘度ηｒが３．５以上であるポリア
ミド樹脂溶着物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリアミド樹脂溶
着物の製造方法に係わり、特に、溶着部の接合強度が著
しく高く、信頼性の高いポリアミド樹脂溶着物の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリアミド樹脂は、その優れた機械特性
のため、構造部材、機能部品等の材料として広く用いら
れている。近年の産業の発達に伴い、構造部材、機能部
品等の樹脂成形品に要求される形状は複雑化しており、
中空体、管状体等のように、通常の射出成形のみでは形
成できない形状を達成するために、複数のポリアミド樹
脂成形品を射出成形した後に、それらを接合する方法が
行われる。

【０００３】従来のポリアミド樹脂同志の接合方法に
は、接着剤を用いる方法、ボルト等による機械的接合、
加熱溶着する方法などが知られている。この中で、振動
溶着、超音波溶着、スピン溶着、熱板溶着等の加熱溶着
は、接着よりも高い接合強度が得られる上、ボルト等に
よる機械的接合の様に、重量および工数の増加等の問題
がないため、構造部材あるいは機能部品への応用に広く
用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来からの接着剤によ
るポリアミド樹脂の接合方法では、構造部材あるいは機
能部品への応用に対して、接合強度、耐久性などの点で
十分に満足できるものはない。

【０００５】また、ボルト等による機械的接合に関して
は、部品点数、重量および工数の増加によるコストアッ
プ、ねじ部のゆるみによる接合強度の低下等の問題があ
る。さらに、従来の加熱溶着する方法で接合されたポリ
アミド樹脂溶着物においては、使用部品、部位によって
は、接合強度が充分ではなく、接合強度のばらつきが大
きいため信頼性に欠けるなどの問題点があった。特に強
度が要求される用途に対しては、ガラス繊維や炭素繊維
等の繊維状強化材で補強したポリアミド樹脂を用いるこ
とが多いが、繊維状補強材で補強したポリアミド樹脂を
加熱溶着した場合は、溶着面に対して繊維状補強材が水
平に配向するため、溶着面に対して垂直な荷重に対して
は、補強効果が望めないため、所望の強度が得られない
等の問題もあった。また、非強化ポリアミド樹脂の加熱
接合部は、一般に母材と同等の強度が確保されるが、母
材の強度自体が、強化材で補強したポリアミド樹脂と比
較すると低く、設計上十分でない場合がある。発明者ら
は加熱溶着による接合において、加熱溶着部の強度を向
上させる方法として、特願平７−７４７５６号に樹脂成
形品の接合部分を表面処理剤にて処理した後、接合部位
を加熱溶着する方法を提案している。該方法では、樹脂
と表面処理剤の結合基によって、強化系、非強化系を問
わず、溶着部の強度が確保されるが、液体である表面処
理剤の取扱いが面倒な上、塗布量の差異によって強度に
ばらつきが生じる恐れがあった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、これらの問題を
解決し、接合強度を向上させると共に、信頼性の高いポ
リアミド樹脂溶着物を提供する事である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ポ
リアミド樹脂を含有する２以上の樹脂成形品を加熱溶着
する工程、次に熱処理する工程からなる、ポリアミド樹
脂溶着物の製造方法であって、９８％硫酸の１．０％濃
度試料溶液で測定した溶着物におけるポリアミドの相対
粘度ηｒが３．５以上であるポリアミド樹脂溶着物の製
造方法である。

【０００８】本発明の樹脂成形品に含有されるポリアミ
ド樹脂は、アミノ酸、ラクタム、あるいはジアミン、ジ
カルボン酸から得ることができるポリアミドである。原
料成分の具体例を挙げると、ε−カプロラクタム、エナ
ントラクタム、ω−ラウロラクタム等のラクタム、ε−
アミノカプロン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−
アミノドデカン酸等のアミノ酸、テトラメチレンジアミ
ン、ヘキサメレンジアミン、ウンデカメレンジアミン、
ドデカメチレンジアミン、２，２，４−／２，４，４−
トリメチルヘキサメチレンジアミン、５−メチルノナメ
イチレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシ
リレンジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキ
サン、１，４−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス
−ｐ−アミノシクロヘキシルメタン、ビス−ｐ−アミノ
シクロヘキシルプロパン、イソホロンジアミン等のジア
ミン、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸、ドデカン二酸、１，４−シクロヘキサンジカルボ
ン酸、１，３−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタ
ル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ダイマ
−酸等のジカルボン酸がある。これらの構成成分は単独
あるいは２種以上の混合物の形で重合に供され、そうし
て得られるポリアミドホモポリマ、コポリマいずれも本
発明で用いることができる。本発明で特に好ましく用い
られるポリアミドは、ナイロン６、ナイロン６６、ナイ
ロン４６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１
０、ナイロン６１２、ナイロン６６／６Ｔ、そしてこれ
らの混合物、共重合体である。また、ガラス繊維、炭素
繊維、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、硼酸
アルミウィスカ、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化珪
素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石膏繊維、
金属繊維等の繊維状強化材、ワラステナイト、ゼオライ
ト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレ−、パイロフ
ィライト、ベントナイト、アスベスト、タルク、アルミ
ナシリケ−ト等の珪酸塩、アルミナ、酸化珪素、酸化マ
グネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄等
の金属化合物、炭化カルシウム炭酸マグネシウム、ドロ
マイト等の炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の
硫酸塩、ガラスビ−ズ、セラミックビ−ズ、窒化ホウ
素、炭化珪素およびシリカ等の非繊維状強化材、ポリア
ルキレンオキサイドオリゴマ系化合物、チオエ−テル系
化合物、エステル系化合物等の可塑剤、タルク、カオリ
ン、有機リン化合物等の離型剤、酸化防止剤、熱安定
剤、滑剤、紫外線防止剤、着色剤、難燃剤、発泡剤等の
添加材を配合することができる。

【０００９】また、ポリアミド樹脂以外の樹脂も配合で
きるが、溶着前の各成形品において、ポリアミド樹脂成
分が、樹脂成分全体の５０重量％以上、さらに７０重量
％以上、さらに９０重量％以上であることが、本発明の
製造方法の効果が発揮しやすい。

【００１０】この様なポリアミド樹脂を含有するもの成
形して成形品となす。成形方法は任意であり、射出成
形、ブロ−成形、押出し成形、トランスファ成形、圧縮
成形など挙げられる。

【００１１】本発明においては、複数の樹脂成形品を加
熱溶着する。本発明の樹脂溶着物を得るための加熱溶着
方法は特に限定されないが、樹脂成形品の接合部分を加
熱、溶融することにより溶着する方法であり、具体的に
は振動溶着、スピン溶着、超音波溶着、高周波溶着、誘
導加熱溶着、熱板溶着等が挙げられる。

【００１２】加熱溶着の後、熱処理を行う。熱処理を行
う際には、減圧又は不活性ガス中で行うことが望まし
い。真空中で行う際は、３０ｋＰａ以下であることが好
ましく、不活性ガス中で行なう際は、不活性ガスとして
窒素ガスまたはヘリウムガスを用いることが好ましい。
また前記熱処理を行なう温度は、上記ポリアミド樹脂の
融点をＴｍ（℃）とした場合、１／２Ｔｍ（℃）より高
くかつＴｍ−１０（℃）より低い温度で行なうことが好
ましい。溶着される成形品に含有される融点の異なるポ
リアミド樹脂をさらに、前記熱処理を行なう時間ｔ（時
間）は処理温度をＴ（℃）とした時に、ｔ（時間）≧１
０^{（−０．００５５×Ｔ＋２．３）}で行うことが望まし
い。

【００１３】本発明における成形前のポリアミド樹脂の
好ましい相対粘度ηｒは２．０から３．０であるがこれ
に限定されない。また熱処理後の好ましい相対粘度ηｒ
は３．５以上である。また、熱処理前後において、相対
粘度ηｒの差が０．５以上であることが好ましい。

【００１４】本発明におけるポリアミド樹脂溶着物の対
象形状は特に限定されないが、２個あるいは３個以上の
成形品を加熱溶着されてなる中空形状、特に管形状に対
して特に有効である。

【００１５】本発明におけるポリアミド樹脂溶着物の用
途としては特に限定はないが、各種ケ−スおよびハウジ
ング類、各種ダクト等の自動車燃料系パイプ類、オイル
リザ−ブタンク、燃料タンク等の自動車用タンク類、イ
ンテ−クマニホ−ルド等の燃料系機能部品等に好まし
い。

【００１６】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

【００１７】実施例１、２、比較例１、２ 実施例１としてガラス繊維強化ポリアミド６樹脂（ＣＭ
１０１１Ｇ３０ ポリアミドの相対粘度ηｒ＝２．９
東レ株式会社製）および実施例２としてガラス繊維３０
％強化ポリアミド６６樹脂（ＣＭ３００１Ｇ３０ ポリ
アミドの相対粘度ηｒ＝２．８ 東レ株式会社製）のそ
れぞれの樹脂を用いて、図１に示す形状の２個の成形品
（厚み１０ｍｍ）を射出成形によって形成した。その
後、図１に示す１の部分を接合面として振動溶着を実施
し、一体の樹脂溶着物を得た後に、真空中で熱処理を実
施した。具体的熱処理条件としては、圧力が、１０ｋＰ
ａ以下となる減圧状態とし、また熱処理を行った際は、
上記ポリアミド樹脂のそれぞれの融点をＴｍ（℃）とし
た場合、１／２Ｔｍ（℃）より高くかつＴｍ−１０
（℃）より低い温度である１９０℃の処理温度に保ちな
がら行った。本実施例の場合、熱処理時間は２４時間と
した。

【００１８】溶着部位の強度向上の確認のために実施例
１、２のそれぞれについて溶着強度測定を行った。この
場合の溶着強度とは、溶着部の両側から引張荷重をかけ
た際の溶着部の剥離荷重をいう。また比較例として、実
施例と同様の樹脂を用いて、上記と同様にして得たポリ
アミド樹脂溶着物に対して、熱処理を実施しない場合の
溶着部位の強度測定を、比較例１、２として合わせて実
施した。また、９８％硫酸の１．０％濃度試料溶液を用
いて、溶着物のポリアミドの相対粘度ηｒも測定した。

【００１９】各種測定条件を以下に示す。

【００２０】 ＜振動溶着条件＞ 使用試験機 ： ブランソン社製 バイブレ−ションウエルダ−２８５０ サンプル形状 ： 図１参照 振幅 ： １．５ｍｍ 加圧力 ： ２２５０Ｎ 溶け代 ： １．５ｍｍ ＜相対粘度ηｒ測定方法＞ 方法 ：ＪＩＳ Ｋ ６８１０準拠 ＜強度測定条件＞ 使用試験機 ： オリエンテック社製 テンシロンＵＴＮ５Ｔ 試験速度 ： １０ｍｍ／分 試験雰囲気 ： ２３℃、５０％ＲＨ 測定結果を第１表に示す。比較例との対比から明らかな
ように、実施例のポリアミド樹脂溶着物の接合部におい
ては、ηｒ≧３．５が形成されており、その溶着部位の
高靭性かつ高強度が確保されるいる。ただの振動溶着に
よる場合と比較して、良好な溶着強度がえられた。

【００２１】

【表１】

【００２２】実施例３ ガラス繊維３０％強化ポリアミド６６樹脂（ＣＭ３００
１Ｇ３０ ポリアミドの相対粘度ηｒ＝２．８ 東レ株
式会社製）を用いて、φ１０mmの管形状の管の長手方向
に２分割した形状、すなわち断面が半円弧状の形状を有
する成型品２個（長さ１０ｃｍ、肉厚３ｍｍ）を、射出
成形によって形成した後、中空形状を有するように振動
溶着でそれぞれの成形品を接合し、一体の樹脂溶着物を
得た後に、真空中で熱処理を実施した。具体的熱処理条
件としては、圧力１０ｋＰａ以下とし、処理温度は１９
０℃、処理時間は２４時間とした。その結果、良好な溶
着強度が得られた。

【００２３】

【発明の効果】本発明の方法によって、従来の加熱溶着
による樹脂溶着物と比較して接合強度および信頼性が高
い樹脂溶着物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で使用した試験片の平面図であ
る。

【符号の説明】

１：振動溶着時の接合部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリアミド樹脂を含有するとする２以上
   の樹脂成形品を加熱溶着する工程、次に熱処理する工程
   からなるポリアミド樹脂溶着物の製造方法であって、溶
   着物におけるポリアミドの相対粘度ηｒが３．５以上で
   あるポリアミド樹脂溶着物の製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱処理工程の前後におけるポリアミ
   ドの相対粘度ηｒの差が０．５以上であることを特徴と
   する請求項１に記載のポリアミド樹脂溶着物の製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記熱処理を行なう温度が前記ポリアミ
   ド樹脂の融点をＴｍ（℃）とした場合、１／２Ｔｍ
   （℃）より高くかつＴｍ−１０℃より低い温度である請
   求項１または２に記載のポリアミド樹脂溶着物の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記熱処理を行なう時間ｔ（時間）が処
   理温度をＴ（℃）とした時に下記（１）式を満足するこ
   とを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のポリアミ
   ド樹脂溶着物の製造方法。 ｔ≧１０^{（−０．００５５×Ｔ＋２．３）} （１）
5. 【請求項５】 前記熱処理を減圧状態で行うことを特徴
   とする請求項１〜４４いずれかに記載のポリアミド樹脂
   溶着物の製造方法。
6. 【請求項６】 前記熱処理を減圧状態で行う際の圧力３
   ０ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項１〜５いず
   れかに記載のポリアミド樹脂溶着物の製造方法。
7. 【請求項７】 ポリアミド樹脂溶着物が中空形状を有す
   るものである請求項１〜６いずれかに記載のポリアミド
   樹脂溶着物およびその製造方法。