JPH10180876A - 樹脂溶着物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状が複雑であっても、成形可能で、かつ強
度の高い成形品の提供。 【解決手段】 ポリアミド樹脂を主成分とする複数の樹
脂成形品のうち少なくとも１個の樹脂成形品を熱処理
し、次にその複数の樹脂成形品を加熱溶着することを特
徴とす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、溶着面に対して垂直な荷重に対し
ては、補強効果が望めず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。

【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ことである。

【０００７】なお、発明者らは、既に特願平８−７３６
４２号で高い相対粘度を有するポリアミド樹脂溶着物の
製造方法を提案しているが、本発明では、さらに強度の
高いものを提案するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
（１）ポリアミド樹脂を主成分とする複数の樹脂成形品
のうち少なくとも１個の樹脂成形品を熱処理し、次にそ
の複数の樹脂成形品を加熱溶着することを特徴とするポ
リアミド樹脂溶着物の製造方法、（２）ポリアミド樹脂
を主成分とする樹脂成形品複数を加熱溶着するポリアミ
ド樹脂溶着物の製造方法であって、前記樹脂成形品のう
ち少なくともひとつが、成形後熱処理されたものである
ことを特徴とするポリアミド樹脂溶着物の製造方法、
（３） 前記熱処理された成形品の９８％硫酸に対する
溶解成分の相対粘度（９８％硫酸、１．０％溶液で測
定）が３．０以上である前記いずれかに記載のポリアミ
ド樹脂溶着物の製造方法、（４） 前記熱処理工程の前
後における、硫酸に対する溶解成分の相対粘度（９８％
硫酸、１．０％溶液で測定）の差が０．５以上である前
記いずれかに記載のポリアミド樹脂溶着物の製造方法、
（５）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ことを特徴とす
る前記のいずれかに記載のポリアミド樹脂溶着物の製造
方法、（６）前記の熱処理を行なう時間をｔ（時間）、
処理温度をＴ（℃）とした時に、下記（Ｉ）式を満足す
る条件で熱処理することを特徴とする前記１〜４のいず
れかに記載のポリアミド樹脂溶着物の製造方法、 ｔ≧１０^{(-0.0055T+2.3)} …（Ｉ） （７）前記の熱処理を減圧状態で行うことを特徴とする
前記いずれかに記載のポリアミド樹脂溶着物の製造方
法、（８）前記熱処理を減圧状態で行う際の圧力が、３
０ｋＰａ以下であることを特徴とする前記に記載のポリ
アミド樹脂溶着物の製造方法、（９）前記熱処理を不活
性ガス中で行うことを特徴とする前記のいずれかに記載
のポリアミド樹脂溶着物の製造方法、および（１０）加
熱溶着方法が、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、熱板溶着から選ばれる前記い
ずれかに記載のポリアミド溶着物の製造方法からなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の成形品は、樹脂成分のう
ちポリアミド樹脂を主成分とし、樹脂成分において、ポ
リアミド樹脂を好ましくは５０重量％以上、さらに８０
重量％以上含有する。ポリアミド樹脂は、アミノ酸、ラ
クタム、あるいはジアミンとを主たる構成成分とするポ
リアミドである。構成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６１０、ナイロン６１２、ナイロン
６６／６Ｔ、そしてこれらの混合物である。また、成形
品は、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した樹脂組成物か
ら成形して得ることができる。その樹脂組成物において
は、繊維状強化材を１０〜６０重量％含有していること
が、本発明の方法による接着強度向上効果が顕著である
ことから好ましい。

【００１０】成形方法は射出成形、ブロ−成形など挙げ
られるが、これらに限定されるものではないが、本発明
の効果が発揮されるのは、成形品の製造時の流動性が要
求され、一方複雑な形状を製造できる射出成形法であ
る。

【００１１】本発明においては成形の後、熱処理を行
う。熱処理を行うためには、減圧状態又は不活性ガス中
で行うことが望ましい。減圧状態で行う際は、圧力が３
０ｋＰａ以下の減圧状態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、アルゴン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。さらに、前記熱処理を行なう時間をｔ（時間）
とし、処理温度をＴ（℃）とした時に、 ｔ（時間）≧１０^{(-0.0055T+2.3)} の関係の条件で行うことが好ましい。

【００１２】本発明においては、複数の樹脂成形品を加
熱溶着する。そのうち少なくとも一つが熱処理されてい
る成形品である。熱処理される前の成形品の９８％硫酸
可溶成分の相対粘度ηｒが１％（９８％硫酸）溶液で２
以上３．０未満であることが好ましい。また熱処理され
た後の成形品の９８％硫酸可溶成分の相対粘度ηｒが１
％（９８％硫酸）溶液では３．０〜５であることが好ま
しい。ここで相対粘度ηｒは、成形品に存在するポリア
ミド樹脂の分子量の程度を反映する。

【００１３】また熱処理の前後において、そのηｒの差
は０．５以上であることが好ましい。また熱処理しない
で溶着に使用される成形品があるときは、９８％硫酸可
溶成分の相対粘度ηｒが１％（９８％硫酸）溶液で２〜
５、好ましくは２〜３の範囲が好ましい。さらに本発明
の方法では、熱処理された成形品同士を加熱溶着するの
が好ましい。

【００１４】熱処理された成形品を用いて加熱溶着を行
い、樹脂溶着物が得られる。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。

【００１５】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た後、実質的に中空形状あるいは
管形状に対して特に有効である。

【００１６】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、本発明で形状の複雑なも
のが得られること、および溶着面の強度から、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。

【００１７】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

【００１８】＜実施例１、２＞実施例１としてガラス繊
維３０重量％強化ポリアミド６樹脂組成物（濃硫酸可溶
成分の相対粘度ηｒ＝２．４）および実施例２としてガ
ラス繊維３０％強化ポリアミド６６樹脂組成物（濃硫酸
可溶成分の相対粘度ηｒ＝２．４）のそれぞれの樹脂を
用いて、図１に示す形状の２個の成形品を射出成形によ
って形成した。その後、減圧状態で熱処理を実施した。
具体的熱処理条件としては、圧力が１０ｋＭＰａの以下
の減圧状態とし、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、処理時間は２４時間とした。その後、図
１に示す接合面１の部分に対して、別の成形品の振動溶
着を実施し、樹脂溶着物を得た。

【００１９】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。

【００２０】＜比較例１、２＞（熱処理しない方法） 実施例と同様の樹脂を用いて、図１に示す形状の２個の
成形品を射出成形によって得た後、熱処理を実施せず
に、溶着を行い得たポリアミド樹脂溶着物の溶着部位の
強度測定を実施した。

【００２１】＜比較例３、４＞（溶着後に熱処理する方
法） 実施例と同様の樹脂を用いて、図１に示す形状の２個の
成形品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、樹脂溶着
物を得た後、減圧状態で熱処理を実施した。具体的熱処
理条件としては、圧力が１０ｋＭＰａの以下の減圧状態
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。また、処理
時間は２４時間とした。

【００２２】また、９８％硫酸の１．０％濃度試料溶液
を用いて、溶着物の溶着部位からはなれた部分の相対粘
度ηｒも測定した。

【００２３】＜条件＞振動溶着条件、相対粘度ηｒ測定
方法、および溶着部位の強度測定条件を以下に示す。 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（厚さ１０ｍｍ） 振幅 ： １．５ｍｍ 加圧力 ： ２３０ｋｇ 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Ｕ
ＴＮ５Ｔ 試験速度 ： １０ｍｍ／分 試験雰囲気 ： ２３℃、５０％ＲＨ 測定結果を表１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は、９８％硫酸の
１．０％濃度試料溶液で測定した相対粘度ηｒが３．０
以上となって形成されておりその接合部においては、従
来の振動溶着による場合と比較して、良好な溶着強度が
得られた。

【００２４】

【表１】

【００２５】＜実施例３＞ガラス繊維３０％強化ポリア
ミド６６樹脂（ＣＭ３００１Ｇ３０ 濃硫酸可溶成分の
相対粘度ηｒ＝２．８ 東レ株式会社製）を用いて、φ
５０ｍｍ（長さ１０ｃｍ，肉厚３ｍｍ）の管形状を管の
長手方向に２分割した形状（断面が半円弧）を有する成
形品２個を、射出成形によって形成した後、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１
０ｋＭＰａの以下の減圧状態とし、処理温度は１９０
℃、処理時間は２４時間とした。その後に中空形状を有
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。その結果、良好な溶着強度が得ら
れた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の方法によれば、その溶着部位の
高強度が確保されるため、従来の加熱溶着による樹脂溶
着物と比較して接合強度が高く、その結果信頼性が高い
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 (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリアミド樹脂を主成分とする複数の樹
   脂成形品のうち少なくとも１個の樹脂成形品を熱処理
   し、次にその複数の樹脂成形品を加熱溶着することを特
   徴とするポリアミド樹脂溶着物の製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱処理された成形品の９８％硫酸に
   対する溶解成分の相対粘度（９８％硫酸、１．０％溶液
   で測定）が３．０以上である請求項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】 前記熱処理工程の前後において、硫酸に
   対する溶解成分の相対粘度（９８％硫酸、１．０％溶液
   で測定）の差が０．５以上である請求項１又は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こ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポリア
   ミド樹脂溶着物の製造方法。
5. 【請求項５】 前記熱処理を行なう時間をｔ（時間）、
   処理温度をＴ（℃）とした時に、下記（１）式を満足す
   る条件で熱処理することを特徴とする請求項１〜４のい
   ずれかに記載のポリアミド樹脂溶着物の製造方法。 ｔ≧１０^{(-0.0055T+2.3)} …（Ｉ）
6. 【請求項６】 前記熱処理を減圧状態で行うことを特徴
   とする請求項１〜５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】 前記熱処理を減圧状態で行う際の圧力
   が、３０ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項６に
   記載のポリアミド樹脂溶着物の製造方法。
8. 【請求項８】 前記熱処理を不活性ガス中で行うことを
   特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のポリアミド
   樹脂溶着物の製造方法。
9. 【請求項９】 加熱溶着方法が、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
   から選ばれる請求項１〜８の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。
10. 【請求項１０】ポリアミド樹脂を主成分とする樹脂成形
    品複数を加熱溶着するポリアミド樹脂溶着物の製造方法
    であって、前記樹脂成形品のうち少なくともひとつが、
    成形後熱処理されたものであることを特徴とするポリア
    ミド樹脂溶着物の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記熱処理された成形品の９８％硫酸
    に対する溶解成分の相対粘度（９８％硫酸、１．０％溶
    液で測定）が３．０以上である請求項１０に記載のポリ
    アミド樹脂溶着物の製造方法。