(57)【要約】【課題】熱可塑性ポリイミド樹脂組成物と金属とを超音波溶着させた場合において、優れた溶着強度が得られる熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の提供。【解決手段】熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、ＭＦＲが３ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、ＴＤ方向の線膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋである熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、ＭＦＲが３ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、ＴＤ方向の線膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋである熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。
【請求項２】
前記熱可塑性ポリイミド樹脂を４０質量部〜８０質量部、前記フッ素樹脂を５質量部〜３０質量部、前記グラファイトを１５質量部〜３０質量部で含む請求項１に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。
【請求項３】
前記グラファイトの平均粒径が５μｍ〜２０μｍである請求項１又は請求項２に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体と、アルミニウム又はアルミニウム合金との超音波溶着物。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波溶着物を備える事務機器部品。
【請求項６】
請求項４に記載の超音波溶着物を備える自動車部品。
【請求項７】
請求項４に記載の超音波溶着物を備える航空機部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物、超音波溶着物、事務機器部品、自動車部品、及び航空機部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂部材と金属部材とを接合させた材料は、例えば、事務機器、自動車、航空機、産業機器などに使用されている部品に用いられている。また、各種の部品は軽量化が進められており、各種部品の金属部材には、例えば、軽量かつ強度の優れた金属材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など）が使用されている。
【０００３】
金属部材と接合する樹脂部材には、例えば、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物（以下、熱可塑性樹脂組成物とも称する。）が適用されている。熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物が耐熱性を求められる場合、例えば、耐熱性の高い熱可塑性ポリイミド樹脂を含む樹脂組成物（以下、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物とも称する）などが用いられることがある。
熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、優れた耐熱性、自己潤滑性等の特性を有していることから、例えば、様々な金属部材との摺動部に適用されることがある。そのため、使用条件に合わせて、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を材料として形成された摺動部材が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
このような摺動部材は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材を基材とし、この基材上に接合されて、使用に供される場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９２２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、熱可塑性樹脂組成物を用いた樹脂部材と金属部材（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金など）とを接合させる方法としては、樹脂組成物の表面を、なるべく低温とした状態で、溶着される部材の表面近傍に、溶着に必要な温度を短時間で付与することで溶着する試みがなされている。このような溶着方法としては、例えば、超音波溶着法による超音波溶着が挙げられる。
【０００６】
超音波溶着法は、超音波発振器より発生した超音波エネルギーが機械振動エネルギーに変換され、変換された機械振動エネルギーが、熱可塑性樹脂組成物を用いた樹脂部材と金属部材との接合面（溶着面）に伝達される。そして、伝達された振動エネルギーが、溶着される樹脂部材と金属部材との表面近傍に摩擦熱を発生させ、熱可塑性樹脂組成物を溶融させることで溶着する方法である。
【０００７】
しかし、樹脂部材を形成するための熱可塑性樹脂組成物として、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を用いた場合、樹脂部材と金属部材と超音波溶着させると、樹脂部材と金属部材との溶着強度が低くなることがあった。そのため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成した樹脂部材と金属部材とを超音波溶着させた場合の溶着強度を向上させるために、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物には、さらなる改善が要求されている。
【０００８】
本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、本開示の目的は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物と金属とを超音波溶着させた場合において、優れた溶着強度が得られる熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を達成するために鋭意検討した結果、熱可塑性ポリイミド樹脂と、フッ素樹脂と、グラファイトを含み、線膨張係数を特定の範囲に制御することで、上記課題を解決し得ることを見出した。
【００１０】
即ち、上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
【００１１】
＜１＞  熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、ＭＦＲが３ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、ＴＤ方向の線膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋである熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。
【００１２】
＜２＞  前記熱可塑性ポリイミド樹脂を４０質量部〜８０質量部、前記フッ素樹脂を５質量部〜３０質量部、前記グラファイトを１５質量部〜３０質量部で含む＜１＞に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。
【００１３】
＜３＞  前記グラファイトの平均粒径が５μｍ〜２０μｍである＜１＞又は＜２＞に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物。
【００１４】
＜４＞  ＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体と、アルミニウム又はアルミニウム合金との超音波溶着物。
【００１５】
＜５＞  ＜４＞に記載の超音波溶着物を備える事務機器部品。
【００１６】
＜６＞  ＜４＞に記載の超音波溶着物を備える自動車部品。
【００１７】
＜７＞  ＜４＞に記載の超音波溶着物を備える航空機部品。
【発明の効果】
【００１８】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物によれば、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物と金属とを超音波溶着させた場合において、優れた溶着強度が得られる熱可塑性ポリイミド樹脂組成物が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の実施形態の一例について詳細に説明する。
なお、本明細書中において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
【００２０】
＜熱可塑性ポリイミド樹脂組成物＞
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、熱可塑性ポリイミド樹脂に、フッ素樹脂、及びグラファイトを配合する。そして、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、ＴＤ方向の線膨張係数およびＭＦＲが下記に示す特定の値を有することにより、可塑性ポリイミド樹脂組成物と金属とを超音波溶着させた場合の溶着強度が優れたものとなる。
【００２１】
（熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の線膨張係数）
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、ＴＤ方向の線膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋである。
熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のＴＤ方向における線膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋの範囲であることで、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材とを超音波溶着した場合の溶着強度が優れる。これは、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のＴＤ方向における線膨張係数と、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材における線膨張係数とが近似することで、溶着強度が高まるためと考えられる。
【００２２】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のＴＤ方向における線膨張係数の好ましい範囲は、２０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋである。
また、金属部材と超音波溶着させた溶着物の溶着強度に優れる点で、ＭＤ方向における線膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋであることがよく、２０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋであることが好ましい。
ここで、本明細書中において、ＭＤ方向とは、樹脂組成物を成形する場合に、樹脂組成物が流動する方向を表す。また、ＴＤ方向とは、樹脂組成物を成形する場合に、樹脂組成物が流動する方向と直交する方向を表す。
【００２３】
なお、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物に、例えば、ＰＡＮ系等の炭素繊維を含ませても、ＴＤ方向における線膨張係数を上記範囲に制御することは難しい。また、ＰＡＮ系等の炭素繊維を含ませた場合、ＴＤ方向とＭＤ方向との線膨張係数に差が生じ、線膨張係数に異方性が生じやすい。
これに対し、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、グラファイトを用いることで、ＴＤ方向における線膨張係数を上記範囲に制御することが可能であるため、金属部材と超音波溶着させた溶着物の溶着強度が優れると考えられる。
さらに、ＴＤ方向における線膨張係数だけでなく、ＭＤ方向の線膨張係数も同様に上記範囲に制御することができる。そのため、グラファイトを用いることにより、線膨張係数に異方性が生じ難いため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形した樹脂成形体とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材とを超音波溶着した溶着物の溶着強度が優れると考えられる。
したがって、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物においては、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトとの組み合わせによって、ＴＤ方向における線膨張係数が上記範囲となるため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形した樹脂成形体とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材とを超音波溶着した溶着物の溶着強度が優れると考えられる。
【００２４】
（熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のＭＦＲ）
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、ＭＦＲが３ｇ／１０ｍｉｎ以上である。ＭＦＲが３ｇ／１０ｍｉｎ未満である場合、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の流動性が低すぎるため、成形性が低下する。また、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の流動性が低い場合、樹脂組成物の線膨張係数が前述の範囲であっても、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物中でのグラファイトの分散性が低下すると考えられる。そのため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のＭＦＲを３ｇ／１０ｍｉｎ以上とすることで、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物中でのグラファイトの分散性が高まり、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材とを超音波溶着した場合の溶着強度が優れると考えられる。
熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のＭＦＲは５ｇ／１０ｍｉｎ以上であることが好ましい。ＭＦＲの上限は特に限定されないが、例えば、４０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが挙げられる。
【００２５】
以下、本開示に係るポリイミド樹脂組成物の各成分について説明する。
【００２６】
（熱可塑性ポリイミド樹脂）
本明細書中において、熱可塑性ポリイミド樹脂とは、ポリイミド結合を繰り返し単位として持つ樹脂であり、加重たわみ温度２００℃以上を有するポリイミド樹脂のことを表す。
【００２７】
熱可塑性ポリイミド樹脂は、上記条件を満たせば特に限定されるものではない。熱可塑性ポリイミド樹脂は、好ましい例として、下記化学式（１）で表される繰り返し単位を有するポリイミド樹脂が挙げられる。
【００２８】
【化１】
2018162412.tif 000002
【００２９】
化学式（１）において、Ｘは直接結合、−ＳＯ２−、−ＣＯ―、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｃ（ＣＦ３）２−、または−Ｓ―を示し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、またはハロゲン原子を示し、Ｙは、下記化学式（２）の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）からなる群より選ばれる基を示す。
【００３０】
【化２】
2018162412.tif 000003
【００３１】
上記、化学式（１）で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂は、下記化学式（７）で表される芳香族エーテルジアミンと下記化学式（８）で表される芳香族テトラカルボン酸二無水物とを原料として、有機溶媒の存在下または非存在下で反応させ、得られたポリアミド酸を化学的にまたは熱的にイミド化して製造できる。これらの具体的な製造方法は、公知であるポリイミド樹脂の製造方法の条件を利用することができる。
【００３２】
【化３】
2018162412.tif 000004
【００３３】
ただし、化学式（７）において、Ｘは前記化学式（１）のＸと同じ意味を示す。
【００３４】
【化４】
2018162412.tif 000005
【００３５】
化学式（８）において、Ｙは前記化学式（２）の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）からなる群より選ばれる基を示す。
【００３６】
化学式（１）及び化学式（７）中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が示す基は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、またはハロゲン原子である。これらの中でも、水素原子が好ましい。
【００３７】
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が示すアルキル基としては、炭素数１〜４のアルキル基が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基などのアルキル基が挙げられる。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が示すアルコキシ基としては、炭素数１〜４のアルコキシ基が挙げられる。具体的には、メトキシ基、エトキシ基などのアルキル基が挙げられる。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が示すハロゲン化アルキル基としては、炭素数１〜４のアルキル基に、ハロゲン原子（塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）が置換した基が挙げられる。具体的には、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基などが挙げられる。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が示すハロゲン化アルコキシ基としては、炭素数１〜４のアルコキシ基に、ハロゲン原子（塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）が置換した基が挙げられる。具体的には、フルオロメトキシ基などが挙げられる。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４が示すハロゲン原子としては、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
【００３８】
化学式（１）及び化学式（７）中、Ｘは、直接結合、−ＳＯ２−、−ＣＯ―、―Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｃ（ＣＦ３）２−または−Ｓ−を示す。これらの中でも、Ｘは、直接結合、−ＳＯ２−、−ＣＯ−、−Ｃ（ＣＨ３）２−であることが好ましい。
【００３９】
化学式（１）及び化学式（８）中、Ｙは、化学式（２）の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）からなる群より選ばれる４価の芳香族基である。これらの中でも、Ｙは、化学式（２）の（Ａ）が好ましい。つまり、芳香族テトラカルボン酸二無水物としてピロメリット酸二無水物を使用することが好ましい。
【００４０】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、熱可塑性ポリイミド樹脂として、下記化学式（３）で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂を用いることがより好ましい。
【００４１】
【化５】
2018162412.tif 000006
【００４２】
なお、上記式（３）で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂は、三井化学株式会社製：商品名ＡＵＲＵＭ（登録商標）として購入可能なものである。
【００４３】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物においては、熱可塑性ポリイミド樹脂の原料となる芳香族エーテルジアミンや芳香族テトラカルボン酸二無水物は、一種または複数を組み合わせて用いることができ、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の目的を害さない範囲で、他の共重合成分を含んでいてもよい。また異なるモノマーから得られた複数のポリイミド樹脂を、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の目的を害さない範囲で、任意にポリマーブレンドして用いてもよい。
【００４４】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、熱可塑性組成ポリイミド樹脂が、下記化学式（４）及び下記化学式（５）で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂も好ましい例として挙げられる。
【００４５】
【化６】
2018162412.tif 000007
【００４６】
【化７】
2018162412.tif 000008
【００４７】
ただし、ｍ、ｎは共重合体のモル比であり、ｍ／ｎ＝４〜９９（モル％／モル％）の範囲である。ｍ／ｎは、好ましくは５〜９９、より好ましくは６〜９９である。
ｍ、ｎはそれぞれ１以上を示す。
【００４８】
上記の化学式（４）及び化学式（５）で表される繰り返し構造単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂は、それぞれ対応する芳香族エーテルジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを原料として、有機溶媒の存在下または非存在下で反応させ、得られたポリアミド酸を化学的にまたは熱的にイミド化して製造できる。これらの具体的な製造方法は、公知であるポリイミドの製造方法の条件を利用することができる。
【００４９】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、熱可塑性ポリイミド樹脂が下記化学式（６）で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂も、好ましい例として挙げられる。
【００５０】
【化８】
2018162412.tif 000009
【００５１】
上記の化学式（６）で表される繰り返し構造単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂は、それぞれ対応する芳香族エーテルジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物とを原料として、有機溶媒の存在下または非存在下で反応させ、得られたポリアミド酸を化学的にまたは熱的にイミド化して製造できる。これらの具体的な製造方法は、公知であるポリイミドの製造方法の条件を利用することができる。
【００５２】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、熱可塑性ポリイミド樹脂は、溶融成形可能な樹脂である。熱可塑性ポリイミド樹脂の対数粘度は特に限定されないが、０．３５ｄｌ／ｇ〜１．３０ｄｌ／ｇの範囲であることがよく、０．４０ｄｌ／ｇ〜１．２０ｄｌ／ｇの範囲であることが好ましい。
対数粘度が０．３５ｄｌ／ｇ以上であると、熱可塑性ポリイミド樹脂の分子量が小さいことによる機械強度の低下が抑制される傾向がある。また、対数粘度が１．３０ｄｌ／ｇ以下であると、熱可塑性ポリイミド樹脂の分子量が大きすぎることによる樹脂組成物の流動性の低下が抑制される。特に、本開示の樹脂組成物を用いて、射出成形、押出成形等の成形方法によって樹脂成形体を製造するときに、適度な流動性となり得る。
【００５３】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物におけるポリマーの対数粘度の測定は、パラクロロフェノール／フェノール（９０／１０質量比）の混合溶媒中、濃度０．５ｇ／１００ｍｌの溶媒で２００℃に加熱した後、３５℃に冷却して測定される。対数粘度については、「高分子ハンドブック」朝倉書店出版、日本分析化学学会編１９９５年度初版Ｐ５８に、その定義が記載されている。
【００５４】
（フッ素樹脂）
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、フッ素樹脂は、例えば、次の（ａ）〜（ｆ）からなる群より選ばれた少なくとも１種が挙げられる。
（ａ）分子内に、化学式  −（ＣＦ２ＣＦ２）−で表される繰り返し構造単位を有する４フッ化エチレン樹脂
（ｂ）分子内に、化学式  −（ＣＦ２ＣＦ２）−および、化学式  −〔ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２〕−で表される繰り返し構造単位を有する４フッ化エチレン樹脂―六フッ化プロピレン共重合樹脂
（ｃ）分子内に、化学式  −（ＣＦ２ＣＦ２）及び化学式  −〔ＣＦ（ＯＣｍＦ２ｍ＋１）ＣＦ２〕  （式中、ｍは正の整数）で表される繰り返し構造単位を有する４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂
（ｄ）分子内に、化学式  −（ＣＦ２ＣＦ２）−  および  化学式  −（ＣＨ２ＣＨ２）−で表される繰り返し構造単位を有する４フッ化エチレンーエチレン共重合樹脂
（ｅ）分子内に、化学式  −（ＣＨ２ＣＨ２）−  および  化学式  −（ＣＦＣｌＣＦ２）−  で表される繰り返し構造単位を有する３フッ化塩化エチレン−エチレン共重合樹脂
（ｆ）分子内に、化学式  −（ＣＦ２ＣＨ２）−で表される繰り返し構造単位を有するフッ化ビニリデン樹脂
【００５５】
（グラファイト）
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物において、グラファイトは、特に限定されず、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛（鱗片状黒鉛、鱗状黒鉛、土状黒鉛）が挙げられる。グラファイトは、炭素の純度が高いものが好ましく、固定炭素の純度が９５％以上のものがより好ましい。
【００５６】
グラファイトの平均粒径は、樹脂部材と金属部材とを超音波溶着させた場合の溶着強度に優れる点で、５μｍ〜２０μｍ（好ましくは１０μｍ〜２０μｍ）であることがよい。
なお、明細書中において、グラファイトの平均粒径は、レーザー回折法で測定したものである。
【００５７】
なお、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの合計含有量は、樹脂組成物全体に対して、９５質量％以上であることが好ましく、１００質量％であってもよい。
【００５８】
（その他添加剤）
本開示に係るポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、本開示に係るポリイミド樹脂組成物の特性を損なわない範囲内（例えば、５質量％以下（０質量％を含む））で、下記の成分を含んでいてもよい。
【００５９】
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の特性を損なわない範囲内で、炭素繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミ繊維、金属繊維、セラミック繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アスベスト繊維、ロックウール繊維、アラミド繊維からなる群より少なくとも１種を含有してもよい。
【００６０】
さらに、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、本開示に係るポリイミド樹脂組成物の特性を損なわない範囲内で、マイカ、合成マイカ、ウォラストナイト、タルク、シリコーンオイル、フッ素系オイル、ガラスビーズ、二硫化モリブデン、クレー、シリカ、アルミナ、ケイソウ、土、水和アルミナ、シラスバルーン、カーボンナノチューブ、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイトなどの充填剤、滑剤、離型剤、安定剤、着色剤、結晶核剤などを、少なくとも１種含有してもよい。
【００６１】
さらに、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物には、必要に応じて、本開示に係るポリイミド樹脂組成物の特性を損なわない範囲内で、各種液晶ポリマー、熱可塑性樹脂（例えば、ポリエーテルイミド、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリレート及び／又はポリフェニレンスルフィド）、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリイミド樹脂など）を、少なくとも１種含有してもよい。
【００６２】
（熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の組成比）
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、熱可塑性ポリイミド樹脂と、フッ素樹脂と、グラファイトとを配合する。熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、金属部材と超音波溶着させた場合の溶着強度に優れる点で、以下の組成とすることが好ましい。また、以下の組成とすることで、ＴＤ方向における線膨張係数およびＭＦＲが、前述の範囲に制御しやすくなる。
【００６３】
熱可塑性ポリイミド樹脂は、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの総量１００質量部中に、４０質量部〜８０質量部の範囲で含むことがよい。熱可塑性ポリイミド樹脂の含有量の好ましい範囲は、５０質量部〜７５質量部、より好ましくは６０質量部〜７５質量部である。
【００６４】
フッ素樹脂は、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの総量１００質量部中に、５質量部〜３０質量部の範囲で含むことがよい。フッ素樹脂の含有量の好ましい範囲は、１０質量部〜２０質量部である。
【００６５】
グラファイトは、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの総量１００質量部中に、１５質量部〜３０質量部の範囲で含むことがよい。グラファイトの含有量の好ましい範囲は、１５質量部〜２０質量部である。
【００６６】
（熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の製造方法）
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の製造方法は、特に限定されず、公知の製造方法が適用できる。例えば、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含む混合物を、単軸あるいは多軸の押出機を用いて、連続的に溶融混練してもよく、混練ロール、ブラベンダー等のバッチ式によって溶融混練してもよい。
溶融混練の際の温度（シリンダー温度）としては、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物に含まれる樹脂成分の融点等に応じて決定すればよい。
【００６７】
（熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の成形）
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、特に限定されず、公知の成形方法が全て用いることができる。例えば、射出成形により成形加工すること成形方法が挙げられる。射出成形により成形加工することで、各種用途に適用することが可能である。射出成形によって得られた成形品に切削加工を施し、最終形状に仕上げることで使用することも可能である。その他、押出成形、圧縮成形、及びトランスファー成形等の従来から知られる方法で成形加工することも可能である。
例えば、射出成形によって成形する場合、シリンダー温度、射出圧力、金型温度等の書く条件は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物、樹脂成形体の形状等に応じて決定すればよい。
【００６８】
＜超音波溶着物＞
本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属と超音波溶着した場合の溶着強度に優れる。そのため、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体とアルミニウム又はアルミニウム合金とを超音波溶着させた溶着物（超音波溶着物）としてもよい。
【００６９】
超音波溶着は、具体的には、超音波発振器からの電気信号を発振器によって２０ｋＨｚの正弦波の電気的エネルギーに変換する。この高周波電気エネルギーは機械振動エネルギーに変換され、増幅された後、ホーンと呼ばれる共鳴体を通して、溶着される樹脂成形体と金属の接合部に伝達する。伝達された振動エネルギーと加圧により、樹脂成形体と金属との境界面において摩擦熱を発生させ、樹脂成形体の樹脂成分を溶融させることで溶着を行うものである。このため、超音波溶着は、高温になることなく短時間で溶着できる点で有利である。
超音波溶着するための装置としては、特に限定されるものではないが、例えば、ブランソン社製の２０００Ｘシリーズ等が挙げられる。
【００７０】
熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体とアルミニウム又はアルミニウム合金とを超音波溶着させた溶着物の溶着強度は、５０ｋｇｆ以上であることがよく、６０ｋｇｆであることが好ましい。なお、溶着強度の測定方法は後述する。
【００７１】
熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形した樹脂成形体と、アルミニウム又はアルミニウム合金との超音波溶着物を得る方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、ＭＦＲが３ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、ＴＤ方向の線膨張係数が１０×１０−６／Ｋ〜４０×１０−６／Ｋである熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形して樹脂成形体を得る工程と、樹脂成形体とアルミニウム又はアルミ合金とを重ね合わせ、樹脂成形体とアルミニウム又はアルミ合金との接合部に超音波振動を与え、樹脂成形体と金属成形体とを溶着する工程と、を有する方法挙げられる。具体的には、まず、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を成形して樹脂成形体を準備する。また、アルミニウム又はアルミ合金を成形した金属成形体を準備する。次に、これらの樹脂成形体と金属成形体とを重ね合わせ、樹脂成形体と金属成形体との接合部に超音波振動を与えることにより、樹脂成形体と金属成形体との溶着物が得られる。
【００７２】
アルミニウム又はアルミニウム合金は、特に限定されるものではなく、公知の材料を用いればよい。アルミニウム又はアルミニウム合金の表面は、例えば、メッキ処理、溶射処理、陽極酸化処理、化成処理、または粗面形成処理などの各種表面処理が施されていてもよい。
【００７３】
（超音波溶着物の用途）
本開示に係る超音波溶着物は、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の樹脂成形体とアルミニウム、アルミニウム合金等の金属部材との超音波溶着性に優れるため、自動車部品、事務機器部品、航空機部品、産業機械部品等の幅広い分野の各種部品に適用可能である。
また、本開示に係る超音波溶着物は、例えば、ギア、スラストワッシャー、シールリング、ピストンリング、ターボシール部品（アブレシール）、ウエアリング、ガイドローラー、リテーナー、ブッシュ、搬送用器具、その他様々の摺動部材に適用可能である。
【実施例】
【００７４】
以下、実施例によって本開示を具体的に説明するが、本開示はこれら実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り「部」は「質量部」を表す。
【００７５】
以下の実施例および比較例において、樹脂組成物の評価は以下の要領で実施した。
各評価の結果は表１に示す。
【００７６】
［線膨張係数］
６ｍｍ×３ｍｍ×７０ｍｍの角形射出成型品を用いて、セイコー電子（株）社製ＴＭＡ／ＳＳ１２０により、流動方向（ＭＤ）および直角方向（ＴＤ）について、線膨張係数を測定した。
【００７７】
［引張強度］
ＡＳＴＭ  Ｄ６３８に準拠して、ＡＳＴＭ１号ダンベル使用し、試験速度５ｍｍ／ｍｉｎで、引張強度の試験を行った。
【００７８】
［曲げ強度および曲げ弾性率］
ＡＳＴＭ  Ｄ７９０に準拠して、試験速度１．５ｍｍ／ｍｉｎ、測定温度２３℃で曲げ試験を行い、曲げ弾性率を測定した。
【００７９】
［流動性（ＭＦＲ）］
ＪＩＳ  Ｋ７２１０（２０１４）に準拠して、試験温度４２０℃、荷重２．１６ｋｇｆ条件下で測定した。
【００８０】
［溶着強度］
後述の射出成形により、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物を円筒形状に成形した樹脂成形体サンプル（内径５０ｍｍ、外形７０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）を準備した。また、アルミニウム合金（ＡＤＣ−１２）を円筒状の成形したアルミニウム合金成形サンプル（内径７０ｍｍ、外形１１０ｍｍ、高さ５０ｍｍ）を準備した。
この樹脂成形体サンプルを、アルミニウム合金成形サンプル内へ、インサートすると共に、樹脂成形体サンプル上部から、超音波溶着試験機（ブランソン社製  ２０００ｘｄｔ）により、圧力４００ｋＰａ、振幅１００％の溶着条件で超音波溶着を行った。その後、成形体サンプル下面より荷重をかけ、樹脂成形体サンプルがアルミニウム合金成形サンプルから外れるまでの最大応力を溶着強度とした。
【００８１】
＜実施例１＞
化学式（３）で示される繰り返し構造単位を有する熱可塑性ポリイミド樹脂（三井化学（株）社製、商品名オーラム（登録商標）ＰＤ４５０）７０質量部と、フッ素樹脂（旭硝子フロロポリマーズ（株）社製、商品名アフロンＰＴＦＥ  Ｌ−１８０）１０質量部とを、ミキサーを用いてドライブレンドした。その後、２軸押出機を用いてグラファイト（日本黒鉛社製、商品名ＡＣＰ、平均粒径１５μｍ）２０質量部をサイドフィーダーより供給し、４００℃〜４２０℃で押出して造粒してペレットを得た。得られたペレットを、射出成形機（シリンダー温度４００℃〜４２０℃、射出圧力２３０ＭＰａ、金型温度１９０℃）に供給し、前述した各試験法に定められた試験片を成形した。
【００８２】
＜比較例１〜４＞
熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトの組成を表１に示す割合に変更した以外は、実施例１と同様にして試験片を成形した。
【００８３】
＜比較例５，６＞
グラファイトをＰＡＮ系炭素繊維（東邦テナックス（株）社製、商品名ベスファイトＨＴＡ−Ｃ６−ＵＨ）に変更し、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びＰＡＮ系炭素繊維の組成を表１に示す割合とした以外は、実施例１と同様にして試験片を成形した。
【００８４】
【表１】
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【００８５】
表１に示すように、熱可塑性ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、及びグラファイトを含み、熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の線膨張係数、ＭＦＲの少なくとも一方が、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物の規定範囲を超える比較例は、溶着強度が劣ることが分かる。また、本開示に係る熱可塑性ポリイミド樹脂組成物のうち、グラファイトに変えて、ＰＡＮ系炭素繊維を用いた比較例は、溶着強度が劣ることが分かる。