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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
gegenwärtige
Erfindung bezieht sich auf der Verwendung von Polyamidzusammensetzungen
zum Schweißen,
beispielsweise beim Düsengleitspritzgießen und
beim Spritzgießen.
Diese Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Verwendung von
Polyamidzusammensetzungen zum Schweißen, die aromatische Polyamide
und aliphatische Polyamide enthalten.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Das
Formen von hohl geformten Gegenständen aus Polymeren, wie Polyamiden
und Polyestern, hat traditionell auf Blasformen und Spritzgießen beruht.
In Fällen,
wo dick ummantelte hohl geformte Gegenstände und geformte Gegenstände mit
einer Form mit dick ummantelten Abschnitten und dünn ummantelten
Abschnitten hergestellt werden, wird der herzustellende geformte
Gegenstand durch Spritzgießen
eines Körpers
geformt, der in zwei Abschnitte geteilt worden ist, Anordnen der
zwei Abschnitte, die aus den Formen entfernt worden sind, so daß sie einander
an ihren Trennlinien gegenüberliegen,
dann Erhitzen und Schweißen.
Alternativ können
die zwei Abschnitte, die erhalten worden sind, in einer anderen
Form platziert werden, so daß sie einander
an den Trennlinien gegenüberliegen,
das geschmolzene Harz um die Peripherie der gegenüberliegenden
Seiten eingespritzt werden und Einsatzformen (oder Überlappungsformen)
durchgeführt
werden.
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JP-B-2-38377
offenbart ein Verfahren für
Düsengleitspritzgießen, das
ein Paar von Formen verwendet, umfassend eine Form, versehen mit
einer männlichen
Form und einer weiblichen Form, für Verwendung beim Formen der
zwei Abschnitte eines hohl geformten Gegenstandes, und eine andere
Form, versehen mit einer weiblichen Form und einer männlichen
Form, die der zuvor genannten männlichen
Düse und
weiblichen Düse
gegenüberliegen.
Die Abschnitte werden beide gleichzeitig unter Verwenden dieser
Formen spritzgegossen, wonach eine der Formen dazu gebracht wird,
zu gleiten, um so zu bewirken, daß die Abschnitte, die in den
entsprechenden weiblichen Formen verbleiben, gegenseitig gegenüberliegend
werden. Durch Anordnen der entsprechenden Formen auf diese Weise
läßt man die
Abschnitte gegenseitig aneinanderstoßen, dann wird geschmolzenes
Harz um die Periphere der aneinanderstoßenden Seiten eingespritzt,
somit gegenseitig die Abschnitte schweißend.
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Spritzschweißmaterialien,
die bekannt sind, bei der Herstellung von hohl geformten Gegenständen und
der Herstellung von versiegelten geformten Gegenständen verwendet
zu werden, schließen
Zusammensetzungen ein, die einschließen Copolymere einer Polyamid
6 Komponente mit einer Polyamid 66 Komponente und einem anorganischen
Füllstoff
(JP-B-8-337718), Zusammensetzungen, einschließend Harzmischungen eines Polyamid
6/66 Copolymeren mit Polyamid 12 und einem anorganischen Füllstoff
(JP-A-9-57789) und Harzmischungen von Polyamid 66, Polyamid 12 und
Polyamid 6/66 Copolymer und einem anorganischen Füllstoff
(JP-A-9 57790).
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Verschiedene
andere Entgegenhaltungen beziehen sich auf das allgemeine Gebiet
der Erfindung, siehe allgemein EP-A-0104436, 4. April 1984, EP-A-0580387
Mitsubishi Gas Chemical Company, 26. Januar 1994, EP-A-0458470,
27. November 1991, EP-A-0488335, 3. Juni 1992, EP-A-0532963, 24.
März 1993,
Macromolecules, Band 29, Nr. 5, 26. Februar 1996, Seiten 1836–1838, XP000555560
und Journal of Applied Polymer Science, Band 43, 1991, Seiten 259–269, XP002089900.
Polyamidmischungen mit einem Hauptanteil an aliphatischem Polyamid
und einem Nebenanteil an aromatischem Polyamid sind von der JP-A-06-172643, JP-A-08-281827
und der WO95/26868 bekannt. Jedoch offenbaren diese Entgegenhaltungen nicht
die bestimmten Mischungen der gegenwärtigen Erfindung und ihre zitierten
Nutzen. Es wird jedoch von den Fachleuten geschätzt, daß diese Materialien unzureichend
sowohl im Hinblick auf Schweißbarkeit
wie Wärmebeständigkeit
sind.
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Die
Aufgabe der gegenwärtigen
Erfindung ist es, eine Polyamidzusammensetzung zum Schweißen zur
Verfügung
zu stellen, die ausgezeichnete Schweißbarkeit, Wärmebeständigkeit und Hydrolysebeständigkeit
hat. Genauer, die Aufgabe dieser Erfindung ist es, Polyamidzusammensetzungen
zum Formen zur Verfügung
zu stellen, die hoch geeignet für
derartige Zwecke sind, wie Düsengleitspritzgießen, unter
Herstellen hohl geformter Gegenstände, wie Luftaufnahmeverteiler,
und Spritzgießen
unter Herstellen versiegelter geformter Komponenten, in denen eine
interne Komponente vor äußeren Einflüssen geschützt worden
ist, wie Solenoide, Aspirationslufttemperatursensoren und Radgeschwindigkeitssensoren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
wird hier offenbart und beansprucht die Verwendung einer Polyamidzusammensetzung
zum Schweißen
mindestens zweier Teile, wobei die Zusammensetzung aufweist:
- (A) ein aromatisches Polyamid, das einen Molenbruch
von aromatischen Monomeren unter Monomer-Komponenten des Polyamids
von mindestens 0,2 hat und das eine Carbonsäure-Komponente hat, bestehend aus
Terephthalsäure,
Isophthalsäure
oder einer Mischung von Terephthalsäure und Isophthalsäure und wahlweise
eine aliphatische Säure,
und eine Diamin-Komponente eines aliphatischen Diamins; sowie
- (B) ein vollständig
aliphatisches Polyamid; und
- (C) einen anorganischen Füllstoff;
wobei das Gewichtsverhältnis
von (A) zu (B) von 95:5 bis 80:20 beträgt und der anorganische Füllstoff
in einer Menge von 5 bis 60 Gew.% der Zusammensetzung vorliegt.
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Die
Diaminkomponente ist vorzugsweise Hexamethylendiamin oder eine Mischung
von Hexamethylendiamin und 2-Methylpentamethylendiamin.
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Eine
andere Ausführungsform
der gegenwärtigen
Erfindung ist ein geformter Polyamidgegenstand, bestehend aus zwei
oder mehreren Gliedern, wobei mindestens zwei der Glieder geschweißt worden
sind unter Verwenden der zuvor beschriebenen Polyamidzusammensetzung
für Schweißen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHUNG
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1 ist
ein Teststück
zum Bewerten von Schweißbarkeit.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Polyamidzusammensetzungen verwendet gemäß der gegenwärtigen Erfindung
sind Schweißzusammensetzungen
und können
in irgendwelchen bekannten Schweißtechniken verwendet werden,
wie beispielsweise Spritzschweißen,
Vibrationsschweißen,
Ultraschallschweißen
und Spinschweißen.
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Das
Polyamid (A), geeignet bei dieser Erfindung, ist ein aromatisches
Polyamid, in dem die Molfraktion des aromatischen Monomeren in den
Monomerkomponenten, die das Polyamid bilden, mindestens 0,2 ist.
In anderen Worten, dieses ist ein Polyamid, in dem eine oder mehrere
der Diamin-, Dicarbonsäure-
und/oder Aminocarbonsäuremonomerkomponenten,
die das Polyamid bilden, eine aromatische Verbindung sind, und welches
zusammengesetzt ist aus Monomeren, wobei die Molfraktion von aromatischen
Monomeren, basierend auf allen Monomeren, mindestens 0,2 beträgt.
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Wenn
die Molfraktion der aromatischen Monomeren geringer als 0,2 ist,
können
eine hohe Hitzebeständigkeit
und eine ausgezeichnete Hydrolysebeständigkeit und chemische Beständigkeit
nicht erzielt werden. Ferner werden Eigenschaften wie diese selbst
in Zusammensetzungen nicht ausgeübt.
Die Molfraktion des aromatischen Monomeren ist vorzugsweise von
0,25 bis 0,5, und bevorzugter von 0,4 bis 0,5.
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Beispiele
von aromatischen Monomeren, die als Komponenten in dem aromatischen
Polyamid dienen können,
schließen
aromatische Diamine, wie p-Phenylendiamin, o-Phenylendiamin, m-Phenylendiamin, p-Xyloldiamin
und m-Xyloldiamin, und Terephthalsäure, und Isophthalsäure, ein.
Diese aromatischen Monomere können
einzeln oder als Kombinationen von zwei oder mehreren davon verwendet
werden.
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Monomere
anders als aromatische Monomere, die in dem aromatischen Polyamid
vorhanden sein können,
schließen
aliphatische Dicarbonsäuren,
aliphatische Alkylendiamine, alizyklische Alkylendiamine und aliphatische
Aminocarbonsäuren
ein. Beispielhafte aliphatische Dicarbonsäuren schließen Adipinsäure, Sebazinsäure, Azelainsäure und
Dodekandisäure
ein; diese können
einzeln oder in Kombinationen von zwei oder mehreren davon verwendet
werden. Beispielhaftes aliphatisches Alkylendiamin, das geradkettig
oder verzweigt sein kann, schließen Ethylendiamin, Trimethylendiamin,
Tetramethylendiamin, Pentamethylendiamin, Hexamethyendiamin, 1,7-Diaminoheptan,
1,8-Diaminooctan, 1,9-Diaminononan, 1,10-Diaminodecan, 2-Methylpentamethylendiamin
und 2-Ethyltetramethylendiamin ein. Diese aliphatischen Alkylendiamine
können
einzeln oder als Kombinationen von zwei oder mehreren davon verwendet
werden. Beispielhafte alizyklische Alkylendiamine schließen 1,3-Diaminocyclohexan,
1,4-Diaminocyclohexan, 1,3-Bis(aminomethyl)cyclohexan, Bis(aminomethyl)cyclohexan,
Bis(4-Aminocyclohexyl)methan,
4,4'-Diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethan, Isophorondiamin
und Piperazin ein. Diese alizyklischen Alkylendiamine können einzeln
oder als Kombinationen von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Beispielhafte Aminocarbonsäuren
schließen ε-Aminocapronsäure und ϖ-Aminoundecansäure ein
und können
einzeln oder als Kombinationen von zwei oder mehrerem davon verwendet
werden.
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Das
Polyamid (A) verwendet eine Carbonsäurekomponente, die Terephthalsäure oder
eine Mischung von Terephthalsäure
mit Isophthalsäure
und wahlfrei aliphatischer Säure
ist, und die Diaminkomponente ist vorzugsweise Hexamethylendiamin
oder eine Mischung von Hexamethylendiamin mit 2-Methylpentamethylendiamin.
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Aliphatische
Polyamide (B), geeignet bei der gegenwärtigen Erfindung, schließen Polyamid
66, Polyamid 6, Polyamid 610, Polyamid 612, Polyamid 46, Polyamid
11 und Polyamid 12 ein, und Polyamid 66 ist besonders bevorzugt.
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Die
zuvor beschriebenen Polyamide (A) und (B) werden in einem Gewichtsverhältnis von
95:5 bis 80:20 verwendet.
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Die
Zusammensetzungen verwendet in der Erfindung enthalten auch anorganische
Füllstoffe,
um die mechanischen Eigenschaften zu erhöhen. Beispielhafte anorganische
Füllstoffe
schließen
Glasfasern, Kohlenstofffasern, Kaliumtitanatwhisker, Kaolin, Talk
und Mika ein, wobei die Verwendung von Glasfasern bevorzugt ist.
Die Menge von anorganischem Füllstoff,
gemischt in der Zusammensetzung, basierend auf dem Gewicht der Zusammensetzung,
ist von 5 bis 60 Gew.%, vorzugsweise von 7,5 bis 50 Gew.% und bevorzugter von
10 bis 45 Gew.%. Bei weniger als 5 Gew.% ist der Anstieg an mechanischer
Stärke
unzweichend, wohingegen Mischen in einer größeren Menge von mehr als 60
Gew.% zu einer geringeren Formbarkeit führt.
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Zusätzlich zu
den zuvor genannten Komponenten können Additive, wie Flammverzögerungsmittel, schlagzäh machende
Hilfsstoffe, Hitzestabilisatoren, Weichmacher, Antioxydantien, Keimbildner,
Farbstoffe, Pigmente und Trennmittel auch in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
in einem Bereich gemischt werden, der nicht die Eigenschaften davon
beilegt.
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Die
Polyamidzusammensetzungen verwendet zum Schweißen in der gegenwärtigen Erfindung
können
durch eine Zahl von herkömmlichen
Verfahren hergestellt werden, wie von jenen Fachleuten gewürdigt wird.
Beispiele derartiger Verfahren schließen Verfahren ein, bei dem
zwei Polyamide gemischt werden, dann geknetet und extrudiert werden
unter Verwenden eines Doppelschneckenextruders oder irgendeiner
anderen Schmelzknetvorrichtung und pelletisiert werden; ein Verfahren,
wobei zwei niedrigmolekulargewichtige aromatische Polyamide gemischt
und polymerisiert werden, oder ein Verfahren, bei dem Extrusionspolymerisation gleichzeitig
mit Mischen durchgeführt
wird. Es ist auch möglich,
Schmelzkneten und Zusammenformen unter Verwenden einer Spritzgießvorrichtung
durchzuführen.
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Die
Polyamidzusammensetzung zum Schweißen wird verwendet, geformte
Polyamidgegenstände, zusammengesetzt
aus zwei oder mehreren Gliedern, zu schweißen. Diese Glieder können jeweils
aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die die gleiche Polyamidmischung
enthält
wie die Polyamidmischung in der Polyamidzusammensetzung für Schweißen, die
verwendet wird, sie können
aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die eine Mischung
der gleichen Arten von Polyamiden aber in einem unterschiedlichen
Mischungsverhältnis,
enthält,
oder sie können
aus einer Zusammensetzung hergestellt werden, die eine Mischung
von verschiedenen Polyamiden enthält.
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BEISPIELE
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BEISPIELE 1–2 UND VERGLEICHSBEISPIELE
1–4
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Das
Polyamid, gezeigt in Tabelle 1, und Glasfasern (geschnittene Fasern
von Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) wurden in einem Doppelschneckenextruder
(ZSK-40 von W&P)
schmelzgeknetet, wassergekühlt,
dann pelletisiert. Unter Verwenden der sich ergebenden Pellets wurde
der primär
geformte Gegenstand, gezeigt in 1, spritzgegossen.
Dieser primär
geformte Gegenstand 1 wurde dann in einer Form gehärtet, unter
Verwenden der gleichen Pellets wurde ein Teststück 2 (18 × 100 × 3 mm; überlappender
Teil 3, 18 × 20
mm) durch Überlappungsformen
(sekundäres
Formen) geformt. Die Formtemperatur und Harztemperatur während Formen
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Die
Zugscherfestigkeit wurde unter Verwenden der so erhaltenen Teststücke gemessen.
Messung wurde in Übereinstimmung
mit ASTM D638 bei Raumtemperatur und einer Testgeschwindigkeit von
5 mm/Min durchgeführt.
Die Meßergebnisse
sind in Tabelle 2 gezeigt.
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Die
Hitzebeständigkeit
wurde auch bestimmt, wobei Messung in Übereinstimmung mit ASTM D648 durchgeführt wurde.
Die Temperaturformstabilität
(HDT) wurde bei 18,6 kg/cm2 gemessen. Die
Meßergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt.
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Zusätzlich wurde
die Hydrolysebeständigkeit
getestet. Das Teststück 2 wurde
48 Stunden in eine 50% wäßrige Lösung von
Ethylenglycol bei 150°C
eingetaucht, wonach die Zugfestigkeit gemessen wurde. Der Zugfestigkeits-Wert,
gemessen nach 250 Stunden Eintauchen, wurde als ein Prozentsatz
des ursprünglich
gemessenen Werts berechnet, und dieser Prozentsatz wurde als die
Zugfestigkeitsretention angesehen. Die Ergebnisse sind in Tabelle
2 gezeigt.
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Die
Polyamide in den Tabellen waren wie folgt.
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Polymer
A: Ein Polyamid, in dem die Dicarbonsäurekomponente Terephthalsäure ist,
und die Diaminkomponenten sind Hexamethylendiamin (HMD) und 2-Methylpentamethylendiamin
(MPMD) (HMD:MPMD = 50:50)
Polymer B: Polyamid 6
Polymer
C: Polyamid 66
Polymer D: Polyamid 612
Polymer E: Polyamid
6T66(6T:66 = 55:45) TABELLE
1
TABELLE
2
TABELLE
3
TABELLE
4
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Bei
Vergleichen von Beispielen 1 und 2 mit Vergleichsbeispiel 1 ist
es offenkundig, daß,
obwohl Polyamid 6 gute Schweißbarkeit
hat, die Wärmebeständigkeit
und Hydrolysebeständigkeit
unzureichend sind.
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BEISPIEL 3 UND VERGLEICHSBEISPIELE
5 BIS 7
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Die
Polyamide von Beispiel 3 und Vergleichsbeispiele 5 bis 7 beschrieben
in Tabellen 3 und 4 wurden hergestellt und in der gleichen Weise,
wie zuvor beschrieben, getestet.
TABELLE 3
TABELLE 4
