JPH10219107A

JPH10219107A - 溶着成形用樹脂組成物

Info

Publication number: JPH10219107A
Application number: JP9029415A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Miyamoto; 和樹宮本; Yasuhito Tachibana; 泰人立花; Kazuhiko Kobayashi; 和彦小林
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 1998-08-18

Abstract

(57)【要約】【課題】成形性、耐熱性、強靱性、耐オイル・ガソリン
性、耐磨耗性、成形品表面平滑性などナイロン樹脂本来
の特性にも均衡して優れた溶着成形法に適したナイロン
樹脂組成物を提供する。【解決手段】（Ａ）アミド基１個当たりの炭素原子数が
７以上である高級ナイロン樹脂１００重量部に対して、
（Ｂ）平均繊維径５〜１５μｍのガラス繊維１０〜１５
０重量部および（Ｃ）銅化合物０．０１〜２重量部を含
有してなることを特徴とする溶着成形用樹脂組成物を提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、成形製品
表面外観、寸法安定性、二色成形などの溶着成形をした
際の成形品の接着性が均衡して優れた溶着成形用樹脂組
成物に関し、更には溶着成形によって得られる中空成形
体などに適したナイロン樹脂組成物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ナイロン樹脂は、その優れた射出成形
性、耐熱性、強靱性、耐オイル・ガソリン性、耐磨耗性
などを利して、自動車、機械部品の分野で射出成形品と
して広範に利用されている。上記分野でのナイロン樹脂
の開発経緯は基本的には金属材料からの代替が主体であ
り、軽量化、防錆化などの利点の多い部品から実用化が
進んできた。更に最近はナイロン樹脂材料の高性能化お
よび成形加工技術の進展に伴って、大型且つ複雑形状
で、従来技術では樹脂化が困難とされてきた部品へのナ
イロン樹脂の適用が検討されるようになっている。この
ような難度の高い部品を樹脂化するためには射出成形や
押し出し成形、ブロー成形などの単独成形技術だけでは
不十分で、切削、接着、溶着などの後加工技術をを組み
合わせることが必要となる。しかし、従来のナイロン樹
脂材料の設計はかかる後加工への適用性まで考慮したも
のとは言えず、たとえば２つ以上のパーツからなるガラ
ス繊維強化ナイロン樹脂成形品を二色成形法などに代表
される射出溶着法よって接着して用いる場合には特に部
品が大型の場合、代表的なナイロン樹脂であるナイロン
６６樹脂では接着部分の強度が不十分であり、またナイ
ロン６樹脂では吸水による寸法変化が大きいなどの問題
のために使用が制限されるのが現状であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した従来
のナイロン樹脂における問題点であった溶着成形時の接
着性及び吸水時の溶着部強度の改良を課題とし、更に成
形性、耐熱性、強靱性、耐オイル・ガソリン性、耐磨耗
性、成形品表面平滑性などナイロン樹脂本来の特性にも
均衡して優れた溶着成形法に適したナイロン樹脂組成物
を得ることを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは上記
の課題を解決すべく検討した結果、ガラス繊維強化ナイ
ロン樹脂においてマトリクス樹脂として特定の高級ナイ
ロン樹脂を用い、更に銅化合物を含むことにより目的が
達成されることを見出し本発明に到達した。即ち本発明
は、（１）「（Ａ）アミド基１個当たりの炭素原子数が７以
上である高級ナイロン樹脂１００重量部に対して、
（Ｂ）平均繊維径５〜１５μｍのガラス繊維１０〜１５
０重量部および（Ｃ）銅化合物０．０１〜２重量部を含
有してなることを特徴とする溶着成形用樹脂組成物。」（２）「（Ａ）成分のナイロン樹脂が、ナイロン６９、
ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１０１０、
ナイロン１０１２、ナイロン１２６、ナイロン１２１
０、ナイロン１２１２、ナイロン１１、ナイロン１２の
中から選ばれる少なくとも１種である前記の溶着成形用
樹脂組成物。」（３）「銅化合物が１価の銅化合物である前記いずれか
の溶着成形用樹脂組成物。」（４）「１価の銅化合物がハロゲン化第１銅である請求
項３記載の溶着成形用樹脂組成物。」（５）「（Ａ）アミド基１個当たりの炭素原子数が７以
上である高級ナイロン樹脂１００重量部に対して、
（Ｂ）平均繊維径５〜１５μｍのガラス繊維１０〜１５
０重量部および（Ｃ）銅化合物０．０１〜２重量部を混
合することを特徴とする溶着成形用樹脂組成物の製造方
法。」（６）「前記いずれかに記載の溶着成形用樹脂組成物を
用いて溶着成形することを特徴とする溶着成形品の製造
方法。」（７）「前記いずれかに記載の溶着成形用樹脂組成物を
用いて溶着成形された溶着成形品。」を提供するもので
ある。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明において「重量」とは「質量」を意味す
る。

【０００６】本発明で（Ａ）成分として用いられるナイ
ロン樹脂は、アミド基１個当たりの炭素原子数が７以上
である高級ナイロン樹脂であり、炭素数７以上のラクタ
ムまたはアミノ酸、およびジアミンとジカルボン酸との
組み合わせのうち、上記アミド基濃度の要件を満たす実
質的当モル塩などのポリアミド形成性成分から誘導され
る構造単位を必須成分とする高級ナイロン樹脂である。
これらのポリアミド形成性成分の例としては、１１ーア
ミノウンデカン酸、１２ーアミノドデカン酸、パラアミ
ノメチル安息香酸などのアミノ酸、エナントラクタム、
ωーラウロラクタムなどのラクタム、テトラメチレンジ
アミン、ヘキサメレンジアミン、２ーメチルペンタメチ
レンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレ
ンジアミン、ドデカメチレンジアミン、２，２，４ー／
２，４，４ートリメチルヘキサメチレンジアミン、５ー
メチルノナメチレンジアミン、メタキシレンジアミン、
パラキシリレンジアミン、１，３ービス（アミノメチ
ル）シクロヘキサン、１，４ービス（アミノメチル）シ
クロヘキサン、１ーアミノー３ーアミノメチルー３，
５，５ートリメチルシクロヘキサン、ビス（４ーアミノ
シクロヘキシル）メタン、ビス（３ーメチルー４ーアミ
ノシクロヘキシル）メタン、２，２ービス（４ーアミノ
シクロヘキシル）プロパン、ビス（アミノプロピル）ピ
ペラジン、アミノエチルピペラジンなどの脂肪族、脂環
族、芳香族のジアミン、およびアジピン酸、スペリン
酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テレフ
タル酸、イソフタル酸、２ークロロテレフタル酸、２ー
メチルテレフタル酸、５ーメチルイソフタル酸、５ーナ
トリウムスルホイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル
酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの脂肪族、脂環族、
芳香族のジカルボン酸が挙げられる。この中でも特に有
用な高級ナイロン樹脂の具体的な例としては、ナイロン
６・９、ナイロン６・１０、ナイロン６・１２、ナイロ
ン１０・１０、ナイロン１０・１２、ナイロン１１・
６、ナイロン１１・１０、ナイロン１１・１２、ナイロ
ン１２・６、ナイロン１２・１０、ナイロン１２・１
２、ナイロン１２Ｔ、ナイロン１１、ナイロン１２、ナ
イロン６Ｔ／６Ｉ共重合体、ナイロン６Ｔ／Ｍ−５Ｔ共
重合体およびこれらの混合物、共重合体などを挙げるこ
とができる。

【０００７】ここで用いられるナイロン樹脂の重合度に
は特に制限がなく、１％の濃硫酸溶液中、２５℃で測定
した相対粘度が、１．５〜５．０の範囲、特に２．０〜
４．０の範囲のものが好ましく使用される。

【０００８】本発明においてはマトリクス樹脂として前
記高級ナイロン樹脂を使用することが二色成形などの射
出溶着成形時の接着部強度の高い製品を得る上で、また
溶着成形品が吸水した際の溶着部強度を高く維持する上
で重要である。高級ナイロンの使用によって溶着成形時
の接着部強度の高い製品が得られる理由は明確ではない
が、樹脂組成物の固化・結晶化挙動がナイロン４６樹脂
やナイロン６６樹脂などに比べて緩やかであることが成
形品接着部の混和性が増大に有効に作用するものと推定
される。

【０００９】本発明においては（Ｂ）成分として用いら
れるガラス繊維は平均繊維径５〜１５μｍのガラス繊維
であり、その繊維長には特に制限はない。通常は押し出
し混練作業性の高いストランド長３ｍｍのガラス繊維が
使用できるが、ストランド長１ｍｍ以上のガラス繊維と
繊維長２０〜５００μｍのガラス繊維を混合物として原
料に使用することもできる。また、ストランド長の異な
るガラス繊維を２種以上併用する際には、用いるガラス
繊維の平均径が２μｍ以上異なる種類のものを使用する
ことも好ましい方法である。

【００１０】本発明の樹脂組成物中の全ガラス繊維含有
量はナイロン樹脂１００重量部に対して１０〜１５０重
量部の範囲であり、２０〜８０重量部の範囲が更に好ま
しい。

【００１１】本発明で（Ｃ）成分として用いられる銅化
合物の具体的な例としては、塩化第一銅、塩化第二銅、
臭化第一銅、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ー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との錯化合物などが挙げられる。な
かでも１価の銅化合物とりわけ１価のハロゲン化銅化合
物が好ましく、酢酸第１銅、ヨウ化第１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生
成する樹脂組成物の成形品を二色成形法で接着した際の
溶着部強度を向上せしめるに足る量であるが、これには
通常ナイロン樹脂１００重量部に対して０．０１〜２重
量部が求められ、さらに０．０１５〜１重量部の範囲で
あることが好ましい。銅化合物の添加量が０．０１重量
部に満たないと二色成形などの溶着成形した際の溶着部
強度が不足となる傾向があり、逆に２重量部を越える量
の添加では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
化カリウム、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。

【００１２】本発明においては上記の特定のガラス繊維
以外にも繊維状／非繊維状無機強化材を添加することも
可能であり、それら強化剤の具体例としては、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、石コウ繊維、
金属繊維などの繊維状充填剤、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、ベントナイト、アスベスト、タルク、アル
ミナシリケートなどの珪酸塩、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
鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、ドロマイトなどの炭酸塩、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などの水酸化物、ガラスビ
ーズ、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素および
シリカなどの非繊維状充填剤が挙げられ、これらは中空
であってもよく、さらにはこれら充填剤を２種類以上併
用することも可能である。また、これら繊維状／非繊維
状充填材を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で予備処理して使用
することは、より優れた機械的強度を得る意味において
好ましい。

【００１３】また本発明のナイロン樹脂組成物にエポキ
シ基、アミノ基、イソシアネート基、水酸基、メルカプ
ト基、ウレイド基の中から選ばれた少なくとも１種の官
能基を有するアルコキシシランの添加は、機械的強度、
靱性などの向上に有効である。かかる化合物の具体例と
しては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシシラン、
β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメ
トキシシランなどのエポキシ基含有アルコキシシラン化
合物、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ
−メルカプトプロピルトリエトキシシランなどのメルカ
プト基含有アルコキシシラン化合物、γ−ウレイドプロ
ピルトリエトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリメ
トキシシシラン、γ−（２−ウレイドエチル）アミノプ
ロピルトリメトキシシランなどのウレイド基含有アルコ
キシシラン化合物、γ−イソシアナトプロピルトリエト
キシシラン、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルエチルジメトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルエチルジエトキシシラ
ン、γ−イソシアナトプロピルトリクロロシランなどの
イソシアナト基含有アルコキシシラン化合物、γ−（２
−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラ
ン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメト
キシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランな
どのアミノ基含有アルコキシシラン化合物、γ−ヒドロ
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−ヒドロキシプロ
ピルトリエトキシシランなどの水酸基含有アルコキシシ
ラン化合物などなどが挙げられる。

【００１４】さらに、本発明のナイロン樹脂組成物に
は、タルク、カオリン、有機リン化合物、ポリエーテル
エーテルケトンなどの結晶核剤、次亜リン酸塩などの着
色防止剤、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミンな
どの酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、紫外線防止剤、着色
剤、などの添加剤を添加することができる。

【００１５】本発明のナイロン樹脂組成物の調製方法は
特定の方法に限定されないが、具体的且つ効率的な例と
して原料のナイロン樹脂、ガラス繊維および銅化合物の
混合物を単軸あるいは２軸の押出機、バンバリーミキサ
ー、ニーダーおよびミキシングロールなど公知の溶融混
練機に供給して用いるナイロン樹脂の融点に応じて１８
０〜３３０℃の温度で溶融混練する方法などを挙げるこ
とができる。

【００１６】本発明において溶着成形時の接着強度向上
に効果のある銅化合物の添加は上記溶融混練過程のいず
れでなされても良い。また、原料ナイロン樹脂の重合
時に予め添加されていてもよい。このようにして得られ
た本発明のナイロン樹脂組成物は、耐熱性、成形製品表
面外観、寸法安定性、溶着成形時の接着性が均衡して優
れたものであり、二色成形として通常の２種以上の溶融
樹脂を同時に射出または押し出し成形する成形法におけ
ると同様、射出成形や押し出し成形、ブロー成形で得ら
れた成形品を射出成形金型内にインサートし、次いで新
たに射出成形を行って両者を接着せしめて用いる場合に
特に有用であり、この利点を生かしてたとえば自動車の
インテークマニホールドなどの吸気系部品、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
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。

【００１７】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はこれら実施例の記載に限定される
ものではない。また、実施例及び比較例中に示された配
合割合は全て重量％である。

【００１８】また、以下の実施例において材料強度、流
動性、成形品表面平滑性、溶着強度の評価は、次の方法
により行った。［材料強度］以下の標準方法に従って測定した。引張強度：ＡＳＴＭＤ６３８曲げ弾性率：ＡＳＴＭＤ７９０［表面平滑性］８０ｘ８０ｘ３ｍｍの角板を射出成形
し、得られた成形品表面で蛍光灯の反射像の鮮明度を肉
眼観察し、平滑性の指標とした。 ○：蛍光灯の反射像が不明瞭ながらも観察される。 △：蛍光灯の反射像が観察できない。［接着強度測定］曲げ疲労測定用試験片を半割りした形
であり、図１に示す表面形状で厚さ１０ｍｍの試験片
を、以下説明する方法で得られた樹脂組成物を射出成形
法で成形した。この成形片１つを曲げ疲労試験片用金型
にインサートし、残りの部分を同じ樹脂組成物で新たに
射出成形し、図１の辺Ａが接合部となる図２に示す形状
の成形品を得た。この成形品の引っ張り試験を行い、破
断強度を接着強度１の値とした。

【００１９】別に得られた図１の形状を有する試験片２
個を、辺Ａ同士が接触するように金型にインサートし、
図３に示すように、さらに辺Ａを中心線として、新たに
厚さ１ｍｍ、幅１０ｍｍの帯状部Ｂを、同じ樹脂組成物
を用いて射出成形を行い、帯状部Ｂによって接着された
接着試験片を得た。得られた試験片について曲げ強度を
測定し、その値を接着強度２とした。

【００２０】実施例１ナイロン樹脂、ガラス繊維および銅化合物の溶融混練は
日本製鋼所製ＴＥＸ３０型２軸押し出し機を用いて行っ
た。相対粘度２．８０のナイロン６１０およびナイロン
樹脂１００重量部に対して０．０５重量部のヨウ化第１
銅と０．２重量部のヨウ化カリウムをドライブレンドし
てシリンダー温度２８０℃、スクリュー回転数１５０ｒ
ｐｍの条件で運転中の押し出し機のフィーダーに供給
し、ついで押し出し機先端部のサイドフィーダーから繊
維径１０μｍ、ストランド長３ｍｍのガラス繊維５０重
量部を供給して溶融混練を行い、押し出しガットを冷却
後ペレタイザーでペレット化した。

【００２１】ここで得られた樹脂組成物を種々の試験片
に射出成形および溶着成形して表面平滑性、材料強度、
接着強度などを測定した結果は表１に示すとおりであっ
た。

【００２２】

【表１】

【００２３】比較例１ナイロン樹脂として相対粘度２．８０のナイロン６６を
ナイロン６１０の代わりに用いた以外は実施例１に記載
した方法と全く同様に混練、ペレット化、射出成形、物
性測定を行った。その結果は表１に示すとおりであり、
ここで得られた組成物は接着強度が実施例１に示す本発
明の組成物に比べて不足であった。

【００２４】比較例２ナイロン樹脂として相対粘度２．８０のナイロン６をナ
イロン６１０の代わりに用いた以外は実施例１に記載し
た方法と全く同様に混練、ペレット化、射出成形、物性
測定を行った。その結果は表１に示すとおりであり、こ
こで得られた組成物は特に吸水時の接着強度が実施例１
に示す本発明の組成物に比べて不足であった。

【００２５】比較例３ヨウ化第一銅とヨウ化カリウムを添加しなかった以外は
実施例１に記載した方法と全く同様に混練、ペレット
化、射出成形、物性測定を行った。その結果は表１に示
すとおりであり、ここで得られた組成物は接着強度が実
施例１に示す本発明の組成物に比べて不足であった。

【００２６】実施例２〜４表２に示すように用いるナイロン樹脂、ガラス繊維およ
び銅化合物の種類と配合量を変えた以外は実施例１に記
載した方法と全く同様の方法で溶融混練、ペレット化、
射出成形、物性測定を行い、表１に示す結果を得た。こ
こで得られた組成物も表面平滑性、溶着強度の優れた実
用価値の高いものであった。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のナイロン
樹脂組成物は、耐熱性、成形製品表面外観、寸法安定
性、溶着成形時の接着性が均衡して優れたものであり、
溶着成形として通常の２種以上の溶融樹脂を同時に射出
または押し出し成形する成形法におけると同様、射出成
形や押し出し成形、ブロー成形で得られた成形品を射出
成形金型内にインサートし、次いで新たに射出成形を行
って両者を接着せしめて用いる場合に特に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で使用した二色成形される前の試験片の
形状を示す平面図

【図２】実施例で引っ張り強度測定した試験片の平面図

【図３】実施例で曲げ強度を測定した試験片の平面図お
よび側面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 105:06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）アミド基１個当たりの炭素原子数が
７以上である高級ナイロン樹脂１００重量部に対して、
（Ｂ）平均繊維径５〜１５μｍのガラス繊維１０〜１５
０重量部および（Ｃ）銅化合物０．０１〜２重量部を含
有してなることを特徴とする溶着成形用樹脂組成物。
【請求項２】（Ａ）成分のナイロン樹脂が、ナイロン６
９、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１０１
０、ナイロン１０１２、ナイロン１２６、ナイロン１２
１０、ナイロン１２１２、ナイロン１１、ナイロン１２
の中から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の
溶着成形用樹脂組成物。
【請求項３】銅化合物が１価の銅化合物である請求項１
〜２いずれかに記載の溶着成形用樹脂組成物。
【請求項４】１価の銅化合物がハロゲン化第１銅である
請求項３記載の溶着成形用樹脂組成物。
【請求項５】（Ａ）アミド基１個当たりの炭素原子数が
７以上である高級ナイロン樹脂１００重量部に対して、
（Ｂ）平均繊維径５〜１５μｍのガラス繊維１０〜１５
０重量部および（Ｃ）銅化合物０．０１〜２重量部を混
合することを特徴とする溶着成形用樹脂組成物の製造方
法。
【請求項６】請求項１〜４いずれかに記載の溶着成形用
樹脂組成物を用いて溶着成形することを特徴とする溶着
成形品の製造方法。
【請求項７】請求項１〜４いずれかに記載の溶着成形用
樹脂組成物を用いて溶着成形された溶着成形品。