溶着接合用部材および成形品
【課題】
本発明は、機械的特性、耐熱性などを有し、かつ溶着強度に優れ外観が良好である主としてポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材および成形品を提供する。
【解決手段】
主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材であって、前記（Ａ）ポリアミド樹脂が（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする溶着接合用部材。
本発明は、機械的特性、耐熱性などを有し、かつ溶着強度に優れ外観が良好である主としてポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材および成形品を提供する。
【解決手段】
主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材であって、前記（Ａ）ポリアミド樹脂が（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする溶着接合用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶着接合用部材および成形品に関する。特に、溶着加工において優れた溶着強度および外観を有し、複雑な形状の部品、例えば二輪および四輪自動車のオイルタンク、吸気系部品、およびその集積部品、電装品ケース、その他容器類などの製造に適した溶着接合用部材あるいは成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリアミド樹脂は、その優れた機械的特性、耐熱性、耐薬品性を有しており、自動車や電気部品材料として広く使用されている。また、ガラス繊維を配合することにより、更に強度が向上するため、ガラス繊維で強化した状態でも広く使用されている。
【０００３】
ポリアミド樹脂部材の成形方法としては、射出成形法が広く利用されているが、中空の部品や複雑な形状の部品については、射出成形法のみで製造することは困難であり、２つあるいはそれ以上の部品を分割して成形した後、接合することによって製造されることがある。
【０００４】
この様な接合においては、接着剤を用いたり、噛合構造を用いたり、部材を構成する樹脂自身を熱等で流動化させて接合（溶着）する方法が挙げられる。しかし、接着剤を用いる方法は作業が繁雑であり、噛合構造を用いる方法は液体に接触する用途に向かない。一方、溶着法は簡便な方法であるが、近年の部品の大型化や複雑化に伴って、より高い溶着強度が要求されるようになり、溶着部分の強度が不十分であるために使用が制限されるの現状であった。
【０００５】
ポリアミド製の溶着接合用部材にはナイロン６樹脂が主に使用されてきたが、ナイロン６では、耐熱性、耐薬品性に劣るため高温で使用することができなかった。一方、ナイロン６６樹脂は、耐熱性、耐薬品性に優れているものの、溶着強度が低いなどの問題があった。特許文献１においては、ナイロン６６／６の共重合体による溶着接合用部材が提案されているが、それでも溶着強度が不十分であった。また特許文献２においては、ナイロン６６／６Ｉの共重合体による溶着接合部材が提案されており、溶着強度は改善されているが６Ｉ成分の共重合により強度、弾性率が低下し、機械物性の面で満足できるものではなかった。
【特許文献１】特開平８−３３７７１８号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、機械的特性、耐熱性などを有し、かつ溶着強度に優れ外観が良好である主としてポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材および成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリアミド樹脂としてヘキサメチレンセバカミド単位とヘキサメチレンテレフタラミド単位を特定の割合で共重合してなる共重合ポリアミド樹脂を用い、溶着用樹脂部材として、あるいは溶着により接合された接合部を有する成形品とすることにより上記課題が解決されることを見出し本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、
（１）主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材であって、前記（Ａ）ポリアミド樹脂が（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする溶着接合用部材。
（２）前記（Ａ）ポリアミド樹脂の相対粘度が１．９〜３．５であることを特徴とする（１）記載の溶着接合用部材。
（３）前記（Ａ）ポリアミド樹脂１００重量部に対し、（Ｂ）充填材を５〜２００重量部含有することを特徴とする（１）または（２）記載の溶着接合用部材。
（４）前記（Ｂ）充填材が繊維状充填材であることを特徴とする（３）記載の溶着接合用部材。
（５）前記（Ｂ）充填材がガラス繊維であることを特徴とする（３）または（４）記載の溶着接合用部材。
（６）溶着により接合された接合部を有する成形品であって、該接合部を構成する被着材の少なくとも一つが、主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなり、該（Ａ）ポリアミド樹脂は（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする成形品。
（７）二段射出成形法、振動溶着法、レーザー溶着法および／または超音波溶着法により溶着された接合部を有することを特徴とする（６）記載の成形品。
（８）接合部を有する被着材の全てが前記（Ａ）ポリアミド樹脂により構成された（６）または（７）記載の成形品。
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、機械的特性、耐熱性などを有し、かつ溶着強度に優れ外観が良好である主としてポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材および成形品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
本発明の溶着接合用部材あるいは成形体は主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなる。本発明において、主としてとは、後述するように充填材の含有や本発明の目的を損なわない範囲程度に他の成分を含有できることを意味する。
【００１２】
本発明で用いられる（Ａ）ポリアミド樹脂とは（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位（以下ナイロン６１０またはＮ６１０とも称す）と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位（以下ナイロン６ＴまたはＮ６Ｔとも称す）とから構成される共重合ポリアミド樹脂であり、各成分の構成比は、Ｎ６１０が２０〜８０重量％、Ｎ６Ｔが８０〜２０重量％である。好ましい構成比はＮ６１０が３０〜７０重量％、Ｎ６Ｔが７０〜３０重量％である。Ｎ６Ｔが８０重量％より多いと溶着部位の強度が劣る。Ｎ６Ｔが２０重量％より少ないと、結晶性が低くなることから、耐熱性に劣り本発明の目的にそぐわない。
【００１３】
本発明の溶着接合用部材あるいは成形品を構成する（Ａ）ポリアミド樹脂の相対粘度（９８％硫酸法）は、靭性あるいは成形性において充分であれば特に制限されないが、好ましくは１．９〜３．５であり、更に好ましくは２．１〜３．２である。１．９未満では、溶着接合部の耐久性が不充分となる可能性があり、３．５を超えると流動性が優れないために外観に優れた成形品が得られ難くなる。
【００１４】
本発明の溶着接合用部材あるいは成形品を構成する（Ａ）ポリアミド樹脂には（Ｂ）充填材を好ましく含有することができる。かかる（Ｂ）充填材としては有機、無機あるいは繊維状充填材、非繊維状充填材いずれの態様としても用いることができるが、好ましくは繊維状充填材である。繊維状充填材としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、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、石コウ繊維、金属繊維などが挙げられる。特に好ましくはガラス繊維、炭素繊維である。非繊維状充填材としては、例えばタルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、パイロフィライト、アスベスト、アルミノシリケート、珪酸カルシウムなどの非膨潤性珪酸塩、アルミナ、シリカ、珪藻土、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドロマイト、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、セラミックビーズ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化珪素などが挙げられ、こられは中空であってもよい。また、これら繊維状および非繊維状充填材はそれぞれ２種類以上用いることも、繊維状充填材と非繊維状充填材を併用することも可能であり、さらにはこれら充填材とともにイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などのカップリング剤をポリアミド樹脂への配合時同時に配合し、もしくは予め充填材に処理して配合することは、より優れた機械的特性や外観性を得る意味において好ましい。
【００１５】
（Ｂ）充填材の含有量は前記（Ａ）ポリアミド樹脂１００重量部に対して、好ましくは５〜２００重量部である。更に好ましくは１５〜１６０重量部である。５重量部未満では補強効果は充分ではなく、２００重量部を超えると溶着強度の低下や外観が充分とならない。
【００１６】
本発明の溶着接合用部材は射出成形、押出成形やブロー成形などにより成形することができる。また、本発明の成形品は、溶着により接合された接合部を有する成形品であり、該接合部を構成する被着材の少なくともひとつが、前記（Ａ）ポリアミド樹脂により構成されていると、溶着強度において極めて優れるため非常に好ましい。
【００１７】
本発明は、溶着接合法を適用する場合に優れた溶着強度を発現し、また、外観等の特性においても良好である。溶着接合法としては、例えば、振動溶着法、オータビル溶着法、超音波溶着法、レーザー溶着法、熱板溶着法、スピン溶着法、二段射出成形法、二色成形溶着法、高周波溶着法などが挙げられる。好ましくは、二段射出成形法、振動溶着法、レーザー溶着法、オータビル溶着法、超音波溶着法である。
【００１８】
前記二段射出成形法には例えば、一次中空成形品を成形した後に、別の金型に装着して二次成形を実施する通常の二色成形法や、また、ダイスライドインジェクションあるいはダイロータリーインジェクションのように一次成形と二次成形を、金型の一部をスライドさせることにより、同一金型内で実施する方法などが挙げられる。
【００１９】
レーザー溶着法は、重ね合わせた樹脂成形体にレーザー光を照射し、照射した一方を透過させてもう一方で吸収させ溶融、融着させる工法であり、三次元接合が可能、非接触加工、バリ発生が無いなどの利点を利用して、幅広い分野に広がりつつある工法である。当工法において、レーザー光線透過側成形体に適用する樹脂材料においては、レーザー光線を透過する特徴が必須となり、照射したレーザー光線のエネルギーを１００％とした場合、そのレーザー光線透過側成形体の裏側に透過して出てくるエネルギーは、１０％以上は必要であることが本発明者らの検討結果から判明した。１０％未満のレーザー光線透過率の成形体をレーザー光線透過側成形体に用いた場合、レーザー光線入射表面で溶融、発煙するなどの不具合を生じる可能性が十分に考えられる。
【００２０】
また、本発明の溶着接合用部材あるいは成形品を構成する（Ａ）ポリアミド樹脂には本発明の目的を損なわない範囲で、要求される特性に応じて他のポリアミド樹脂や他のポリマー類を含有せしめて構わない。具体的にはポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー（ナイロン６６／６Ｔ）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６６／６Ｔ／６Ｉ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ／６Ｉ）、ポリキシレンアジパミド（ナイロンＸＤ６）およびこれらの混合物ないし共重合体などが挙げられる。とりわけ好ましいものとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６／６６コポリマー、ナイロン６／１２コポリマーなどの例を挙げることができる。
【００２１】
また、本発明で用いられる（Ａ）ポリアミド樹脂には、長期耐熱性を向上させるために銅化合物が好ましく用いられる。銅化合物の具体的な例としては、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第二銅、ヨウ化第一銅、ヨウ化第二銅、硫酸第二銅、硝酸第二銅、リン酸銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅、サリチル酸第二銅、ステアリン酸第二銅、安息香酸第二銅および前記無機ハロゲン化銅とキシリレンジアミン、２−メルカプトベンズイミダゾール、ベンズイミダゾールなどの銅化合物などが挙げられる。なかでも１価のハロゲン化銅化合物が好ましく、酢酸第一銅、ヨウ化第一銅などを特に好適な銅化合物として例示できる。銅化合物の添加量は通常、共重合ポリアミド樹脂１００重量部に対して０．０１〜２重量部であることが好ましく、さらに０．０１５〜１重量部の範囲であることが好ましい。添加量が２重量部よりも多すぎると溶融成形時に金属銅の遊離が起こり、着色により製品の価値を減ずることになり、０．０１重量部より少なすぎると長期耐熱性の向上が不充分となる。本発明では銅化合物と併用する形でハロゲン化アルカリ化合物を添加することも可能である。このハロゲン化アルカリ化合物の例としては、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩化リチウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、臭化ナトリウムおよびヨウ化ナトリウムを挙げることができ、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウムが特に好ましい。
【００２２】
本発明におけるポリアミド樹脂組成物中には本発明の効果を損なわない範囲で他の成分、例えば酸化防止剤や耐熱安定剤（ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、ホスファイト系およびこれらの置換体等）、耐候剤（レゾルシノール系、サリシレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等）、離型剤および滑剤（モンタン酸およびその金属塩、そのエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミド、各種ビスアミド、ビス尿素およびポリエチレンワックス等）、顔料（硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック等）、染料（ニグロシン等）、結晶核剤（タルク、シリカ、カオリン、クレー等）、可塑剤（ｐ−オキシ安息香酸オクチル、Ｎ−ブチルベンゼンスルホンアミド等）、帯電防止剤（アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートのような非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等）、難燃剤（例えば、赤燐、メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれらの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンとの組み合わせ等）、他の重合体を添加することができる。
【００２３】
本発明のポリアミド樹脂組成物を得る方法としては、特に制限はないが、溶融混練において、たとえば２軸押出機で溶融混練する場合に（Ａ）ポリアミド樹脂と（Ｂ）充填材をあらかじめブレンダーを用いてブレンドし、メインフィーダーから供給する方法、メインフィーダーから（Ａ）ポリアミド樹脂を供給し、（Ｂ）充填材を押出機の先端部分のサイドフィーダーから供給する方法や事前に（Ａ）ポリアミド樹脂を溶融混練した後、（Ｂ）充填材と溶融混練する方法などが挙げられる。
【００２４】
本発明の溶着接合用部材および成形品は、耐熱性、成形製品表面外観、寸法安定性が均衡して優れ、加えて溶着接合技術を採用した場合に溶着強度において顕著に優れたものである。この利点を活かして例えば、高度の強度、耐久性が要求される自動車のインテークマニホールドなどの吸気系部品、シリンダーヘッドカバーとインテークマニホールドさらにはエアクリーナーなどを統合した吸気系モジュール部品、ウォーターインレット、ウォーターアウトレットなどの冷却系部品、フューエルインジェクション、フューエルデリバリーパイプなどの燃料系部品、オイルタンクなどの容器類、スイッチなどの電装品ケース類といった中空形状部品用などに好適に用いることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の骨子は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【００２６】
［使用した材料］
ポリアミド樹脂１：セバシン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩７００ｇとテレフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩３００ｇ、安息香酸８ｇとイオン交換水２５０ｍｌを内容積３リットルのオートクレープ中に仕込み、充分窒素置換した後、撹拌しながら温度を室温から２２０℃まで約１時間かけて昇温した。その後、圧力を１８ｋｇ／ｃｍ２に保ちながら水を反応系外に除去しながら約２時間かけて温度を２６０℃まで昇温させた。その後、圧力を解放しながら約２時間かけて温度を３００℃まで昇温し反応を終えた。その後、撹拌を止めオートクレープ底部から差圧１０ｋｇ／ｃｍ２で反応混合物を取り出し、ηｒ＝２．３のポリマーを得た。
【００２７】
ポリアミド樹脂２：セバシン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩５００ｇとテレフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩５００ｇ、安息香酸８ｇとイオン交換水２５０ｍｌを出発原料とした以外は共重合ナイロン１と同様の方法でポリマーを作成した。得られたポリマーのηｒは２．４５であった。
【００２８】
ポリアミド樹脂３：セバシン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩３００ｇとテレフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩７００ｇ、安息香酸８ｇとイオン交換水２５０ｍｌを出発原料とした以外は共重合ナイロン１と同様の方法でポリマーを作成した。得られたポリマーのηｒは２．３５であった。
【００２９】
ポリアミド樹脂４：ナイロン６“アミラン”ＣＭ１０１７（東レ社製）
ポリアミド樹脂５：ナイロン６６“アミラン”ＣＭ３００１Ｎ（東レ社製）
ポリアミド樹脂６：ナイロン６６／６ “アミラン”ＣＭ３３０１（東レ社製）
ポリアミド樹脂７：アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩８５０ｇとイソフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩１５０ｇ、安息香酸８ｇとイオン交換水２５０ｍｌを内容積３リットルのオートクレープ中に仕込み、充分窒素置換した後、撹拌しながら温度を室温から２２０℃まで約１時間かけて昇温した。その後、圧力を１８ｋｇ／ｃｍ２に保ちながら水を反応系外に除去しながら約２時間かけて温度を２６０℃まで昇温させた。その後、圧力を解放しながら約２時間かけて温度を３００℃まで昇温し反応を終えた。その後、撹拌を止めオートクレープ底部から差圧１０ｋｇ／ｃｍ２で反応混合物を取り出し、ηｒ＝２．５のポリマーを得た。
【００３０】
ガラス繊維：Ｔ２８９（日本電気硝子社製）
ワラステナイト：ナイヤード３２５（ＮＹＣＯ社製）
［融点（Ｔｍ）測定］
セイコー電子工業製 ロボットＤＳＣ ＲＤＣ２２０を用い、窒素雰囲気下、試料を約５ｍｇを採取し、溶融状態まで昇温し、２０℃／ｍｉｎの降温速度で３０℃まで降温した後、２０℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温した場合に現れる吸熱ピークの温度を融点（Ｔｍ）とした。
【００３１】
［成形方法］
各特性評価用テストピースは東芝機械ＩＳ８０型射出成形機を用いて成形した。条件はいずれもシリンダー温度：２８０℃、金型温度：８０℃、射出−冷却時間：１０−１０秒、射出速度：７０％、射出圧力：充填下限圧力＋０．９８ＭＰａ（Ｇ）とした。特に記載のない測定項目は、成形後２０時間以上、常温下デシケータ中にて保管後に実施した。
【００３２】
［機械特性］
引張強度 ：ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準じ測定した。
曲げ弾性率：ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準じ測定した。
【００３３】
［二段射出成形］
成形機 ：日本製鋼所製 Ｊ−２２０ＥＩＩ−２Ｍ
樹脂温度 ：ナイロン６ ２９０／２９０／２８０／２７０℃
その他のポリアミド樹脂 ３００／３００／２９０／２８０℃
なお、一次射出、二次射出とも同樹脂温度で実施
金型温度 ：８０（可動）／８０（固定）℃
一次射出速度：１００％
二次射出速度：１００％
一次射出圧力：３０％
二次射出圧力：１８％
一次冷却時間：２０秒
二次冷却時間：２０秒
一次射出により、図１、図２に示す２つの分割片を得た。金型のスライド構造を利用し、２つの分割片を同金型内で対向させ、次いで、前記条件で２次射出を実施、内容積５００ｃｃ、一般部肉厚３ｍｍ、フランジ厚み５ｍｍの図３に示す中空成形品を得た。該成形品に電動式水ポンプ（株式会社イワキ製）で１．１３ｇ／秒の速度の水圧を負荷し、溶着部が破裂する破裂時の圧力を溶着強度とした。
【００３４】
［振動溶着強度測定］
溶着強度評価に用いた試験片の形状は図４、図５に示すとおりである。また、図４に示す試験片の溶着面には、幅１．５ｍｍ、高さ２．５ｍｍのリブを設けてあり、溶着の際には摩擦によりリブが溶融して接合される。図４、図５に示す形状の試験片を成形し、ブランソン社製２８５０型振動溶着装置を用いて以下の条件で溶着した。
振動数 ： ２４０Ｈｚ
加圧力 ： ７０ｋｇｆ
振幅 ： １．５ｍｍ
溶着代 ： １．５ｍｍ
溶着によって得られた中空成形品の形状を図６に示す。得られた中空成形品中に水を充填し、水槽中にて中空成形品に内圧をかけ、溶着部が破裂する破裂時の圧力を溶着強度とした。
【００３５】
［超音波溶着強度測定］
超音波溶着強度評価に用いた試験片の形状は図７に示すとおりである。溶着の際には超音波により接触部が溶融して接合される。図７に示す形状の試験片を成形し、ブランソン社製８４００Ｚ型超音波溶着装置を用いて以下の条件で溶着した。
加圧力 ：１００ｋＰａ
溶着時間 ：０．３秒
溶着によって得られた成形品の形状を図８に示す。得られた成形品のツバを固定し剥離時の力を溶着強さとした。
【００３６】
［レーザー溶着性評価］
試験片は図９のレーザー光線透過性評価試験片５の厚さＤが３ｍｍと５ｍｍと異なる２種類の成形品からそれぞれ切削加工してなる、幅Ｗが２４ｍｍ、長さＬが７０ｍｍ、厚みＤは３ｍｍと５ｍｍのレーザー溶着用試験片６を用いた。
【００３７】
図１０（ａ）は上記切削加工後の試験片の平面図であり、（ｂ）はその側面図である。レーザー溶着機は、ライスター社のＭＯＤＵＬＡＳ Ｃを用いた。該溶着機は半導体レーザー使用の機器であり、レーザー光の波長は９４０ｎｍの近赤外線である。最大出力が３５Ｗ、焦点距離Ｌが３８ｍｍ、焦点径Ｄが０．６ｍｍである。
【００３８】
図１１はレーザー溶着方法の概略を示す概略図である。レーザー溶着方法は図１１に示すように、レーザー光線を透過させる材料を用いたレーザー光線透過側試験片１０を上部に、下部にはレーザー光線を吸収させる材料を用いたレーザー光線吸収側試験片１１を置き、重ね合わせ、上部よりレーザー光線を照射する。レーザー照射はレーザー溶着軌道９に沿って行い、レーザー溶着条件は出力１５〜３５Ｗ範囲および、レーザー走査速度１〜８０ｍｍ／ｓｅｃの範囲で最も良好な溶着強度が得られる条件で行った。尚、焦点距離は３８ｍｍ、焦点径は０．６ｍｍ固定で実施した。
【００３９】
図１２（ａ）は上記方法でレーザー溶着したレーザー溶着強度測定用試験片１２の平面図であり、（ｂ）は同試験片の側面図である。試験片厚みは透過側と吸収側が同じになるようにセットする。レーザー溶着強度測定用試験片１２は図１０に示したレーザー溶着試験片であるレーザー光線透過側試験片１０とレーザー光線吸収側試験片１１とが、重ね合わせ長さＬを３０ｍｍとし、溶着距離Ｙは２０ｍｍとして、重ね合わせて溶着部１３で溶着したものである。溶着強度測定には一般的な引張試験器（ＡＧ−５００Ｂ）を用い、該試験片の両端を固定し、溶着部位には引張剪断応力が発生するように引張試験を行った。強度測定時の引張速度は１ｍｍ／ｍｉｎ、スパンは４０ｍｍである。溶着強度は溶着部位が破断したときの応力とした。尚、レーザー光線透過試料へは本発明のポリアミド樹脂を用い、レーザー光線吸収側試料へは透過試料の樹脂組成物１００重量部に対し、カーボンブラックを０．４部添加した材料を用いた。
【００４０】
実施例１〜３、比較例１〜４
表１に示す各材料の機械物性試験、溶着試験を行い、強度、弾性率、溶着強度の評価を行った。結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
実施例４〜７、比較例５〜８
各材料を表２に示す割合で配合し、日本製鋼所社製二軸押出機ＴＥＸ−４４で溶融混練後ペレット化した。得られたペレットを８０℃、１２時間の条件で真空乾燥した。ついで、種々の試験片を射出成形し、機械物性試験、溶着試験を行い、強度、弾性率、溶着強度の評価を行った。結果を表２に示す。
【００４３】
実施例１〜３と比較例１〜４の比較および実施例４〜７と比較例５〜８の比較により、本発明の溶着接合用部材および成形品においては、機械特性、耐熱性に優れるのみならず、各種溶着接合技術を採用した場合での溶着強度に優れ、実用価値の非常に高いものである。
【００４４】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】二段射出成形で使用した溶着強度測定用試験片の形状を示す平面図である。
【図２】二段射出成形で使用した溶着強度測定用試験片の形状を示す平面図である。
【図３】二段射出成形で使用した試験片を溶着することにより得られた中空成形品の形状を示す平面図である。
【図４】振動溶着試験で使用した溶着強度測定用試験片の形状を示す平面図である。
【図５】振動溶着試験で使用した溶着強度測定用試験片の形状を示す平面図である。
【図６】振動用着試験で使用した試験片を溶着することにより得られた中空成形品の形状を示す平面図。
【図７】超音波溶着強度試験で使用した試験片の形状を示す平面図である。
【図８】超音波溶着強度試験の溶着後の成形体の形状を示す平面図である。
【図９】切削前のレーザー溶着用試験片成形体の形状を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図である。
【図１０】レーザー溶着用試験片切削品の形状を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図である。
【図１１】レーザー溶着方法の概略図である。
【図１２】レーザー溶着強度測定用試験片を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ 上面図
Ｂ 側面図
Ｃ 前面図
Ｄ 底面図
１ 溶着部リブ
２ スプルー
３ ランナー
４ ゲート
５ レーザー光線透過性評価試験片
６ レーザー溶着用試験片
７ レーザー光線照射部
８ レーザー光線
９ レーザー光の軌道
１０ レーザー光線透過側試験片
１１ レーザー光線吸収側試験片
１２ レーザー溶着強度測定用試験片
１３ レーザー溶着部
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶着接合用部材および成形品に関する。特に、溶着加工において優れた溶着強度および外観を有し、複雑な形状の部品、例えば二輪および四輪自動車のオイルタンク、吸気系部品、およびその集積部品、電装品ケース、その他容器類などの製造に適した溶着接合用部材あるいは成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリアミド樹脂は、その優れた機械的特性、耐熱性、耐薬品性を有しており、自動車や電気部品材料として広く使用されている。また、ガラス繊維を配合することにより、更に強度が向上するため、ガラス繊維で強化した状態でも広く使用されている。
【０００３】
ポリアミド樹脂部材の成形方法としては、射出成形法が広く利用されているが、中空の部品や複雑な形状の部品については、射出成形法のみで製造することは困難であり、２つあるいはそれ以上の部品を分割して成形した後、接合することによって製造されることがある。
【０００４】
この様な接合においては、接着剤を用いたり、噛合構造を用いたり、部材を構成する樹脂自身を熱等で流動化させて接合（溶着）する方法が挙げられる。しかし、接着剤を用いる方法は作業が繁雑であり、噛合構造を用いる方法は液体に接触する用途に向かない。一方、溶着法は簡便な方法であるが、近年の部品の大型化や複雑化に伴って、より高い溶着強度が要求されるようになり、溶着部分の強度が不十分であるために使用が制限されるの現状であった。
【０００５】
ポリアミド製の溶着接合用部材にはナイロン６樹脂が主に使用されてきたが、ナイロン６では、耐熱性、耐薬品性に劣るため高温で使用することができなかった。一方、ナイロン６６樹脂は、耐熱性、耐薬品性に優れているものの、溶着強度が低いなどの問題があった。特許文献１においては、ナイロン６６／６の共重合体による溶着接合用部材が提案されているが、それでも溶着強度が不十分であった。また特許文献２においては、ナイロン６６／６Ｉの共重合体による溶着接合部材が提案されており、溶着強度は改善されているが６Ｉ成分の共重合により強度、弾性率が低下し、機械物性の面で満足できるものではなかった。
【特許文献１】特開平８−３３７７１８号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、機械的特性、耐熱性などを有し、かつ溶着強度に優れ外観が良好である主としてポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材および成形品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者らは上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、ポリアミド樹脂としてヘキサメチレンセバカミド単位とヘキサメチレンテレフタラミド単位を特定の割合で共重合してなる共重合ポリアミド樹脂を用い、溶着用樹脂部材として、あるいは溶着により接合された接合部を有する成形品とすることにより上記課題が解決されることを見出し本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、
（１）主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材であって、前記（Ａ）ポリアミド樹脂が（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする溶着接合用部材。
（２）前記（Ａ）ポリアミド樹脂の相対粘度が１．９〜３．５であることを特徴とする（１）記載の溶着接合用部材。
（３）前記（Ａ）ポリアミド樹脂１００重量部に対し、（Ｂ）充填材を５〜２００重量部含有することを特徴とする（１）または（２）記載の溶着接合用部材。
（４）前記（Ｂ）充填材が繊維状充填材であることを特徴とする（３）記載の溶着接合用部材。
（５）前記（Ｂ）充填材がガラス繊維であることを特徴とする（３）または（４）記載の溶着接合用部材。
（６）溶着により接合された接合部を有する成形品であって、該接合部を構成する被着材の少なくとも一つが、主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなり、該（Ａ）ポリアミド樹脂は（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする成形品。
（７）二段射出成形法、振動溶着法、レーザー溶着法および／または超音波溶着法により溶着された接合部を有することを特徴とする（６）記載の成形品。
（８）接合部を有する被着材の全てが前記（Ａ）ポリアミド樹脂により構成された（６）または（７）記載の成形品。
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、機械的特性、耐熱性などを有し、かつ溶着強度に優れ外観が良好である主としてポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材および成形品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
本発明の溶着接合用部材あるいは成形体は主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなる。本発明において、主としてとは、後述するように充填材の含有や本発明の目的を損なわない範囲程度に他の成分を含有できることを意味する。
【００１２】
本発明で用いられる（Ａ）ポリアミド樹脂とは（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位（以下ナイロン６１０またはＮ６１０とも称す）と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位（以下ナイロン６ＴまたはＮ６Ｔとも称す）とから構成される共重合ポリアミド樹脂であり、各成分の構成比は、Ｎ６１０が２０〜８０重量％、Ｎ６Ｔが８０〜２０重量％である。好ましい構成比はＮ６１０が３０〜７０重量％、Ｎ６Ｔが７０〜３０重量％である。Ｎ６Ｔが８０重量％より多いと溶着部位の強度が劣る。Ｎ６Ｔが２０重量％より少ないと、結晶性が低くなることから、耐熱性に劣り本発明の目的にそぐわない。
【００１３】
本発明の溶着接合用部材あるいは成形品を構成する（Ａ）ポリアミド樹脂の相対粘度（９８％硫酸法）は、靭性あるいは成形性において充分であれば特に制限されないが、好ましくは１．９〜３．５であり、更に好ましくは２．１〜３．２である。１．９未満では、溶着接合部の耐久性が不充分となる可能性があり、３．５を超えると流動性が優れないために外観に優れた成形品が得られ難くなる。
【００１４】
本発明の溶着接合用部材あるいは成形品を構成する（Ａ）ポリアミド樹脂には（Ｂ）充填材を好ましく含有することができる。かかる（Ｂ）充填材としては有機、無機あるいは繊維状充填材、非繊維状充填材いずれの態様としても用いることができるが、好ましくは繊維状充填材である。繊維状充填材としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、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、石コウ繊維、金属繊維などが挙げられる。特に好ましくはガラス繊維、炭素繊維である。非繊維状充填材としては、例えばタルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、パイロフィライト、アスベスト、アルミノシリケート、珪酸カルシウムなどの非膨潤性珪酸塩、アルミナ、シリカ、珪藻土、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドロマイト、ハイドロタルサイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、セラミックビーズ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化珪素などが挙げられ、こられは中空であってもよい。また、これら繊維状および非繊維状充填材はそれぞれ２種類以上用いることも、繊維状充填材と非繊維状充填材を併用することも可能であり、さらにはこれら充填材とともにイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などのカップリング剤をポリアミド樹脂への配合時同時に配合し、もしくは予め充填材に処理して配合することは、より優れた機械的特性や外観性を得る意味において好ましい。
【００１５】
（Ｂ）充填材の含有量は前記（Ａ）ポリアミド樹脂１００重量部に対して、好ましくは５〜２００重量部である。更に好ましくは１５〜１６０重量部である。５重量部未満では補強効果は充分ではなく、２００重量部を超えると溶着強度の低下や外観が充分とならない。
【００１６】
本発明の溶着接合用部材は射出成形、押出成形やブロー成形などにより成形することができる。また、本発明の成形品は、溶着により接合された接合部を有する成形品であり、該接合部を構成する被着材の少なくともひとつが、前記（Ａ）ポリアミド樹脂により構成されていると、溶着強度において極めて優れるため非常に好ましい。
【００１７】
本発明は、溶着接合法を適用する場合に優れた溶着強度を発現し、また、外観等の特性においても良好である。溶着接合法としては、例えば、振動溶着法、オータビル溶着法、超音波溶着法、レーザー溶着法、熱板溶着法、スピン溶着法、二段射出成形法、二色成形溶着法、高周波溶着法などが挙げられる。好ましくは、二段射出成形法、振動溶着法、レーザー溶着法、オータビル溶着法、超音波溶着法である。
【００１８】
前記二段射出成形法には例えば、一次中空成形品を成形した後に、別の金型に装着して二次成形を実施する通常の二色成形法や、また、ダイスライドインジェクションあるいはダイロータリーインジェクションのように一次成形と二次成形を、金型の一部をスライドさせることにより、同一金型内で実施する方法などが挙げられる。
【００１９】
レーザー溶着法は、重ね合わせた樹脂成形体にレーザー光を照射し、照射した一方を透過させてもう一方で吸収させ溶融、融着させる工法であり、三次元接合が可能、非接触加工、バリ発生が無いなどの利点を利用して、幅広い分野に広がりつつある工法である。当工法において、レーザー光線透過側成形体に適用する樹脂材料においては、レーザー光線を透過する特徴が必須となり、照射したレーザー光線のエネルギーを１００％とした場合、そのレーザー光線透過側成形体の裏側に透過して出てくるエネルギーは、１０％以上は必要であることが本発明者らの検討結果から判明した。１０％未満のレーザー光線透過率の成形体をレーザー光線透過側成形体に用いた場合、レーザー光線入射表面で溶融、発煙するなどの不具合を生じる可能性が十分に考えられる。
【００２０】
また、本発明の溶着接合用部材あるいは成形品を構成する（Ａ）ポリアミド樹脂には本発明の目的を損なわない範囲で、要求される特性に応じて他のポリアミド樹脂や他のポリマー類を含有せしめて構わない。具体的にはポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリテトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー（ナイロン６６／６Ｔ）、ポリヘキサメチレンアジパミド／ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６６／６Ｔ／６Ｉ）、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド／ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー（ナイロン６Ｔ／６Ｉ）、ポリキシレンアジパミド（ナイロンＸＤ６）およびこれらの混合物ないし共重合体などが挙げられる。とりわけ好ましいものとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６／６６コポリマー、ナイロン６／１２コポリマーなどの例を挙げることができる。
【００２１】
また、本発明で用いられる（Ａ）ポリアミド樹脂には、長期耐熱性を向上させるために銅化合物が好ましく用いられる。銅化合物の具体的な例としては、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第二銅、ヨウ化第一銅、ヨウ化第二銅、硫酸第二銅、硝酸第二銅、リン酸銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅、サリチル酸第二銅、ステアリン酸第二銅、安息香酸第二銅および前記無機ハロゲン化銅とキシリレンジアミン、２−メルカプトベンズイミダゾール、ベンズイミダゾールなどの銅化合物などが挙げられる。なかでも１価のハロゲン化銅化合物が好ましく、酢酸第一銅、ヨウ化第一銅などを特に好適な銅化合物として例示できる。銅化合物の添加量は通常、共重合ポリアミド樹脂１００重量部に対して０．０１〜２重量部であることが好ましく、さらに０．０１５〜１重量部の範囲であることが好ましい。添加量が２重量部よりも多すぎると溶融成形時に金属銅の遊離が起こり、着色により製品の価値を減ずることになり、０．０１重量部より少なすぎると長期耐熱性の向上が不充分となる。本発明では銅化合物と併用する形でハロゲン化アルカリ化合物を添加することも可能である。このハロゲン化アルカリ化合物の例としては、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩化リチウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、臭化ナトリウムおよびヨウ化ナトリウムを挙げることができ、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウムが特に好ましい。
【００２２】
本発明におけるポリアミド樹脂組成物中には本発明の効果を損なわない範囲で他の成分、例えば酸化防止剤や耐熱安定剤（ヒンダードフェノール系、ヒドロキノン系、ホスファイト系およびこれらの置換体等）、耐候剤（レゾルシノール系、サリシレート系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ヒンダードアミン系等）、離型剤および滑剤（モンタン酸およびその金属塩、そのエステル、そのハーフエステル、ステアリルアルコール、ステアラミド、各種ビスアミド、ビス尿素およびポリエチレンワックス等）、顔料（硫化カドミウム、フタロシアニン、カーボンブラック等）、染料（ニグロシン等）、結晶核剤（タルク、シリカ、カオリン、クレー等）、可塑剤（ｐ−オキシ安息香酸オクチル、Ｎ−ブチルベンゼンスルホンアミド等）、帯電防止剤（アルキルサルフェート型アニオン系帯電防止剤、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートのような非イオン系帯電防止剤、ベタイン系両性帯電防止剤等）、難燃剤（例えば、赤燐、メラミンシアヌレート、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の水酸化物、ポリリン酸アンモニウム、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂あるいはこれらの臭素系難燃剤と三酸化アンチモンとの組み合わせ等）、他の重合体を添加することができる。
【００２３】
本発明のポリアミド樹脂組成物を得る方法としては、特に制限はないが、溶融混練において、たとえば２軸押出機で溶融混練する場合に（Ａ）ポリアミド樹脂と（Ｂ）充填材をあらかじめブレンダーを用いてブレンドし、メインフィーダーから供給する方法、メインフィーダーから（Ａ）ポリアミド樹脂を供給し、（Ｂ）充填材を押出機の先端部分のサイドフィーダーから供給する方法や事前に（Ａ）ポリアミド樹脂を溶融混練した後、（Ｂ）充填材と溶融混練する方法などが挙げられる。
【００２４】
本発明の溶着接合用部材および成形品は、耐熱性、成形製品表面外観、寸法安定性が均衡して優れ、加えて溶着接合技術を採用した場合に溶着強度において顕著に優れたものである。この利点を活かして例えば、高度の強度、耐久性が要求される自動車のインテークマニホールドなどの吸気系部品、シリンダーヘッドカバーとインテークマニホールドさらにはエアクリーナーなどを統合した吸気系モジュール部品、ウォーターインレット、ウォーターアウトレットなどの冷却系部品、フューエルインジェクション、フューエルデリバリーパイプなどの燃料系部品、オイルタンクなどの容器類、スイッチなどの電装品ケース類といった中空形状部品用などに好適に用いることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の骨子は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【００２６】
［使用した材料］
ポリアミド樹脂１：セバシン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩７００ｇとテレフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩３００ｇ、安息香酸８ｇとイオン交換水２５０ｍｌを内容積３リットルのオートクレープ中に仕込み、充分窒素置換した後、撹拌しながら温度を室温から２２０℃まで約１時間かけて昇温した。その後、圧力を１８ｋｇ／ｃｍ２に保ちながら水を反応系外に除去しながら約２時間かけて温度を２６０℃まで昇温させた。その後、圧力を解放しながら約２時間かけて温度を３００℃まで昇温し反応を終えた。その後、撹拌を止めオートクレープ底部から差圧１０ｋｇ／ｃｍ２で反応混合物を取り出し、ηｒ＝２．３のポリマーを得た。
【００２７】
ポリアミド樹脂２：セバシン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩５００ｇとテレフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩５００ｇ、安息香酸８ｇとイオン交換水２５０ｍｌを出発原料とした以外は共重合ナイロン１と同様の方法でポリマーを作成した。得られたポリマーのηｒは２．４５であった。
【００２８】
ポリアミド樹脂３：セバシン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩３００ｇとテレフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩７００ｇ、安息香酸８ｇとイオン交換水２５０ｍｌを出発原料とした以外は共重合ナイロン１と同様の方法でポリマーを作成した。得られたポリマーのηｒは２．３５であった。
【００２９】
ポリアミド樹脂４：ナイロン６“アミラン”ＣＭ１０１７（東レ社製）
ポリアミド樹脂５：ナイロン６６“アミラン”ＣＭ３００１Ｎ（東レ社製）
ポリアミド樹脂６：ナイロン６６／６ “アミラン”ＣＭ３３０１（東レ社製）
ポリアミド樹脂７：アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩８５０ｇとイソフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩１５０ｇ、安息香酸８ｇとイオン交換水２５０ｍｌを内容積３リットルのオートクレープ中に仕込み、充分窒素置換した後、撹拌しながら温度を室温から２２０℃まで約１時間かけて昇温した。その後、圧力を１８ｋｇ／ｃｍ２に保ちながら水を反応系外に除去しながら約２時間かけて温度を２６０℃まで昇温させた。その後、圧力を解放しながら約２時間かけて温度を３００℃まで昇温し反応を終えた。その後、撹拌を止めオートクレープ底部から差圧１０ｋｇ／ｃｍ２で反応混合物を取り出し、ηｒ＝２．５のポリマーを得た。
【００３０】
ガラス繊維：Ｔ２８９（日本電気硝子社製）
ワラステナイト：ナイヤード３２５（ＮＹＣＯ社製）
［融点（Ｔｍ）測定］
セイコー電子工業製 ロボットＤＳＣ ＲＤＣ２２０を用い、窒素雰囲気下、試料を約５ｍｇを採取し、溶融状態まで昇温し、２０℃／ｍｉｎの降温速度で３０℃まで降温した後、２０℃／ｍｉｎの昇温速度で昇温した場合に現れる吸熱ピークの温度を融点（Ｔｍ）とした。
【００３１】
［成形方法］
各特性評価用テストピースは東芝機械ＩＳ８０型射出成形機を用いて成形した。条件はいずれもシリンダー温度：２８０℃、金型温度：８０℃、射出−冷却時間：１０−１０秒、射出速度：７０％、射出圧力：充填下限圧力＋０．９８ＭＰａ（Ｇ）とした。特に記載のない測定項目は、成形後２０時間以上、常温下デシケータ中にて保管後に実施した。
【００３２】
［機械特性］
引張強度 ：ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準じ測定した。
曲げ弾性率：ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準じ測定した。
【００３３】
［二段射出成形］
成形機 ：日本製鋼所製 Ｊ−２２０ＥＩＩ−２Ｍ
樹脂温度 ：ナイロン６ ２９０／２９０／２８０／２７０℃
その他のポリアミド樹脂 ３００／３００／２９０／２８０℃
なお、一次射出、二次射出とも同樹脂温度で実施
金型温度 ：８０（可動）／８０（固定）℃
一次射出速度：１００％
二次射出速度：１００％
一次射出圧力：３０％
二次射出圧力：１８％
一次冷却時間：２０秒
二次冷却時間：２０秒
一次射出により、図１、図２に示す２つの分割片を得た。金型のスライド構造を利用し、２つの分割片を同金型内で対向させ、次いで、前記条件で２次射出を実施、内容積５００ｃｃ、一般部肉厚３ｍｍ、フランジ厚み５ｍｍの図３に示す中空成形品を得た。該成形品に電動式水ポンプ（株式会社イワキ製）で１．１３ｇ／秒の速度の水圧を負荷し、溶着部が破裂する破裂時の圧力を溶着強度とした。
【００３４】
［振動溶着強度測定］
溶着強度評価に用いた試験片の形状は図４、図５に示すとおりである。また、図４に示す試験片の溶着面には、幅１．５ｍｍ、高さ２．５ｍｍのリブを設けてあり、溶着の際には摩擦によりリブが溶融して接合される。図４、図５に示す形状の試験片を成形し、ブランソン社製２８５０型振動溶着装置を用いて以下の条件で溶着した。
振動数 ： ２４０Ｈｚ
加圧力 ： ７０ｋｇｆ
振幅 ： １．５ｍｍ
溶着代 ： １．５ｍｍ
溶着によって得られた中空成形品の形状を図６に示す。得られた中空成形品中に水を充填し、水槽中にて中空成形品に内圧をかけ、溶着部が破裂する破裂時の圧力を溶着強度とした。
【００３５】
［超音波溶着強度測定］
超音波溶着強度評価に用いた試験片の形状は図７に示すとおりである。溶着の際には超音波により接触部が溶融して接合される。図７に示す形状の試験片を成形し、ブランソン社製８４００Ｚ型超音波溶着装置を用いて以下の条件で溶着した。
加圧力 ：１００ｋＰａ
溶着時間 ：０．３秒
溶着によって得られた成形品の形状を図８に示す。得られた成形品のツバを固定し剥離時の力を溶着強さとした。
【００３６】
［レーザー溶着性評価］
試験片は図９のレーザー光線透過性評価試験片５の厚さＤが３ｍｍと５ｍｍと異なる２種類の成形品からそれぞれ切削加工してなる、幅Ｗが２４ｍｍ、長さＬが７０ｍｍ、厚みＤは３ｍｍと５ｍｍのレーザー溶着用試験片６を用いた。
【００３７】
図１０（ａ）は上記切削加工後の試験片の平面図であり、（ｂ）はその側面図である。レーザー溶着機は、ライスター社のＭＯＤＵＬＡＳ Ｃを用いた。該溶着機は半導体レーザー使用の機器であり、レーザー光の波長は９４０ｎｍの近赤外線である。最大出力が３５Ｗ、焦点距離Ｌが３８ｍｍ、焦点径Ｄが０．６ｍｍである。
【００３８】
図１１はレーザー溶着方法の概略を示す概略図である。レーザー溶着方法は図１１に示すように、レーザー光線を透過させる材料を用いたレーザー光線透過側試験片１０を上部に、下部にはレーザー光線を吸収させる材料を用いたレーザー光線吸収側試験片１１を置き、重ね合わせ、上部よりレーザー光線を照射する。レーザー照射はレーザー溶着軌道９に沿って行い、レーザー溶着条件は出力１５〜３５Ｗ範囲および、レーザー走査速度１〜８０ｍｍ／ｓｅｃの範囲で最も良好な溶着強度が得られる条件で行った。尚、焦点距離は３８ｍｍ、焦点径は０．６ｍｍ固定で実施した。
【００３９】
図１２（ａ）は上記方法でレーザー溶着したレーザー溶着強度測定用試験片１２の平面図であり、（ｂ）は同試験片の側面図である。試験片厚みは透過側と吸収側が同じになるようにセットする。レーザー溶着強度測定用試験片１２は図１０に示したレーザー溶着試験片であるレーザー光線透過側試験片１０とレーザー光線吸収側試験片１１とが、重ね合わせ長さＬを３０ｍｍとし、溶着距離Ｙは２０ｍｍとして、重ね合わせて溶着部１３で溶着したものである。溶着強度測定には一般的な引張試験器（ＡＧ−５００Ｂ）を用い、該試験片の両端を固定し、溶着部位には引張剪断応力が発生するように引張試験を行った。強度測定時の引張速度は１ｍｍ／ｍｉｎ、スパンは４０ｍｍである。溶着強度は溶着部位が破断したときの応力とした。尚、レーザー光線透過試料へは本発明のポリアミド樹脂を用い、レーザー光線吸収側試料へは透過試料の樹脂組成物１００重量部に対し、カーボンブラックを０．４部添加した材料を用いた。
【００４０】
実施例１〜３、比較例１〜４
表１に示す各材料の機械物性試験、溶着試験を行い、強度、弾性率、溶着強度の評価を行った。結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
実施例４〜７、比較例５〜８
各材料を表２に示す割合で配合し、日本製鋼所社製二軸押出機ＴＥＸ−４４で溶融混練後ペレット化した。得られたペレットを８０℃、１２時間の条件で真空乾燥した。ついで、種々の試験片を射出成形し、機械物性試験、溶着試験を行い、強度、弾性率、溶着強度の評価を行った。結果を表２に示す。
【００４３】
実施例１〜３と比較例１〜４の比較および実施例４〜７と比較例５〜８の比較により、本発明の溶着接合用部材および成形品においては、機械特性、耐熱性に優れるのみならず、各種溶着接合技術を採用した場合での溶着強度に優れ、実用価値の非常に高いものである。
【００４４】
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】二段射出成形で使用した溶着強度測定用試験片の形状を示す平面図である。
【図２】二段射出成形で使用した溶着強度測定用試験片の形状を示す平面図である。
【図３】二段射出成形で使用した試験片を溶着することにより得られた中空成形品の形状を示す平面図である。
【図４】振動溶着試験で使用した溶着強度測定用試験片の形状を示す平面図である。
【図５】振動溶着試験で使用した溶着強度測定用試験片の形状を示す平面図である。
【図６】振動用着試験で使用した試験片を溶着することにより得られた中空成形品の形状を示す平面図。
【図７】超音波溶着強度試験で使用した試験片の形状を示す平面図である。
【図８】超音波溶着強度試験の溶着後の成形体の形状を示す平面図である。
【図９】切削前のレーザー溶着用試験片成形体の形状を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図である。
【図１０】レーザー溶着用試験片切削品の形状を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図である。
【図１１】レーザー溶着方法の概略図である。
【図１２】レーザー溶着強度測定用試験片を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ 上面図
Ｂ 側面図
Ｃ 前面図
Ｄ 底面図
１ 溶着部リブ
２ スプルー
３ ランナー
４ ゲート
５ レーザー光線透過性評価試験片
６ レーザー溶着用試験片
７ レーザー光線照射部
８ レーザー光線
９ レーザー光の軌道
１０ レーザー光線透過側試験片
１１ レーザー光線吸収側試験片
１２ レーザー溶着強度測定用試験片
１３ レーザー溶着部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材であって、前記（Ａ）ポリアミド樹脂が（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする溶着接合用部材。
【請求項２】
前記（Ａ）ポリアミド樹脂の相対粘度が１．９〜３．５であることを特徴とする請求項１記載の溶着接合用部材
【請求項３】
前記（Ａ）ポリアミド樹脂１００重量部に対し、（Ｂ）充填材を５〜２００重量部含有することを特徴とする請求項１または２記載の溶着接合用部材。
【請求項４】
前記（Ｂ）充填材が繊維状充填材であることを特徴とする請求項３記載の溶着接合用部材。
【請求項５】
前記（Ｂ）充填材がガラス繊維であることを特徴とする請求項３または４記載の溶着接合用部材。
【請求項６】
溶着により接合された接合部を有する成形品であって、該接合部を構成する被着材の少なくとも一つが、主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなり、該（Ａ）ポリアミド樹脂は（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする成形品。
【請求項７】
二段射出成形法、振動溶着法、レーザー溶着法および／または超音波溶着法により溶着された接合部を有することを特徴とする請求項６記載の成形品。
【請求項８】
接合部を有する被着材の全てが前記（Ａ）ポリアミド樹脂により構成された請求項６または７記載の成形品。
【請求項１】
主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなる溶着接合用部材であって、前記（Ａ）ポリアミド樹脂が（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする溶着接合用部材。
【請求項２】
前記（Ａ）ポリアミド樹脂の相対粘度が１．９〜３．５であることを特徴とする請求項１記載の溶着接合用部材
【請求項３】
前記（Ａ）ポリアミド樹脂１００重量部に対し、（Ｂ）充填材を５〜２００重量部含有することを特徴とする請求項１または２記載の溶着接合用部材。
【請求項４】
前記（Ｂ）充填材が繊維状充填材であることを特徴とする請求項３記載の溶着接合用部材。
【請求項５】
前記（Ｂ）充填材がガラス繊維であることを特徴とする請求項３または４記載の溶着接合用部材。
【請求項６】
溶着により接合された接合部を有する成形品であって、該接合部を構成する被着材の少なくとも一つが、主として（Ａ）ポリアミド樹脂からなり、該（Ａ）ポリアミド樹脂は（Ａ１）セバシン酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンセバカミド単位２０〜８０重量％と（Ａ２）テレフタル酸及びヘキサメチレンジアミンから得られるヘキサメチレンテレフタラミド単位８０〜２０重量％から構成される共重合ポリアミド樹脂であることを特徴とする成形品。
【請求項７】
二段射出成形法、振動溶着法、レーザー溶着法および／または超音波溶着法により溶着された接合部を有することを特徴とする請求項６記載の成形品。
【請求項８】
接合部を有する被着材の全てが前記（Ａ）ポリアミド樹脂により構成された請求項６または７記載の成形品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−２０４６８３（Ｐ２００７−２０４６８３Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７５５７（Ｐ２００６−２７５５７）
【出願日】平成１８年２月３日（２００６．２．３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月３日（２００６．２．３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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