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Dokumentenidentifikation DE69809960T3 06.09.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001023397
Titel POLYAMID SCHWEISSZUSAMMENSETZUNG
Anmelder E.I. DuPont de Nemours and Co., Wilmington, Del., US
Erfinder NOZAKI, Masahiro, Utsunomiya, Tochigi 321-0932, JP;
KUROE, Tatsuo, Nagoya, Aichi 465-0058, JP
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 69809960
Vertragsstaaten BE, CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 30.09.1998
EP-Aktenzeichen 989496534
WO-Anmeldetag 30.09.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/US98/20499
WO-Veröffentlichungsnummer 1999016829
WO-Veröffentlichungsdatum 08.04.1999
EP-Offenlegungsdatum 02.08.2000
EP date of grant 04.12.2002
EPO date of publication of amended patent 21.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.09.2007
IPC-Hauptklasse C08L 77/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

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.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

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.

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.

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).

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.

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.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

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.

Die Diaminkomponente ist vorzugsweise Hexamethylendiamin oder eine Mischung von Hexamethylendiamin und 2-Methylpentamethylendiamin.

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.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHUNG

1 ist ein Teststück zum Bewerten von Schweißbarkeit.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Polyamidzusammensetzungen verwendet gemäß der gegenwärtigen Erfindung sind Schweißzusammensetzungen und können in irgendwelchen bekannten Schweißtechniken verwendet werden, wie beispielsweise Spritzschweißen, Vibrationsschweißen, Ultraschallschweißen und Spinschweißen.

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.

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.

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.

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 &egr;-Aminocapronsäure und ϖ-Aminoundecansäure ein und können einzeln oder als Kombinationen von zwei oder mehrerem davon verwendet werden.

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.

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.

Die zuvor beschriebenen Polyamide (A) und (B) werden in einem Gewichtsverhältnis von 95:5 bis 80:20 verwendet.

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.

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.

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.

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.

BEISPIELE BEISPIELE 1–2 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1–4

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.

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.

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.

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.

Die Polyamide in den Tabellen waren wie folgt.

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

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.

BEISPIEL 3 UND VERGLEICHSBEISPIELE 5 BIS 7

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.


Anspruch[de]
Verwendung einer Polyamid-Zusammensetzung 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.
Polyamid-Formgegenstand, aufweisend zwei oder mehrere Teile, wobei mindestens zwei der Teile unter Verwendung der Polyamid-Zusammensetzung zum Schweißen nach Anspruch 1 verschweißt worden sind. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Carbonsäure-Komponente Terephthalsäure oder einer Mischung von Terephthalsäure und Isophthalsäure ist und die Diamin-Komponente Hexamethylendiamin oder eine Mischung von Hexamethylendiamin und 2-Methylpentamethylendiamin ist.






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