JP2003516920A

JP2003516920A - 媒体密のコンタクトブシュ

Info

Publication number: JP2003516920A
Application number: JP2001544843A
Authority: JP
Inventors: オクセンキューンマンフレート; グライナーロベルト; ポレーゼアンジェロ
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2003-05-20
Also published as: US20030138638A1; DE50007570D1; DE19960549A1; US7022423B2; WO2001044361A1; EP1248815B1; EP1248815A1

Abstract

(57)【要約】プラスチック部材における媒体密のコンタクトブシュは、本発明により、熱可塑性プラスチックベースのガラス／プラスチック−配合物からなり、この配合物は、次の組成を有する低融点スルホリン酸塩ガラス：Ｌｉ_２Ｏ４〜１０％、Ｎａ_２Ｏ４〜１０％、Ｋ_２Ｏ４〜８％、ＣａＯ１〜２％、ＺｎＯ３５〜３７％、Ｌａ_２Ｏ_３０〜３％、Ｐ_２Ｏ_５１９〜２２％及びＳＯ_３１９〜２２％並びに高性能熱可塑性プラスチックを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明はプラスチック部材における媒体密のコンタクトブッシュに関する。

【０００２】電気部材及び電子部材、例えば差込接続部材、センサ、オプトエレクトロニク
ス部材及びリレーのケーシング及び被覆における媒体密のコンタクトブシュのた
めに、今まで多様な材料が使用されている。成形された対象物の必要な不透過性
（Dichtigkeit; tightness）及び熱安定性を達成するために、例えばたいていは
熱可塑性材料を付形のために使用し、引き続く注入プロセスにおいて熱硬化性プ
ラスチックを使用する。

【０００３】もう一つの方法は、例えば二成分射出成形技術により製造された熱可塑性の「
硬質−軟質−系」の使用である。この場合、「硬質−成分」を用いて機能表面、
例えばケーシングを製造し、例えば熱可塑性エラストマーである「軟質−成分」
はＯ−リングの原理によるシール機能を担う（例えば："Kunststoffe", Bd. 88
(1998), p. 207-208参照）。さらに、金属ブシュに付着媒体を塗布するか又はプ
ラスチック表面及び金属表面を、例えばプラズマ処理により活性化することによ
りシール機能を達成することも試された。

【０００４】これらの方法の欠点は、多数の方法工程が原因となりプロセスコストが高い点
にある。さらに、多様な材料の使用は、かなりの種類の多様性を引き起こし、こ
のことは製造及び貯蔵における材料のための高いコスト、並びに廃棄のための高
いコストにつながる。この著しい費用にもかからず、不透過性に関してはしばし
ば不十分な結果が達成されるにすぎない。

【０００５】本発明の課題は、プラスチック部材において、安全性と共に不透過性が保証さ
れかつ簡単に安価に製造可能なように媒体密のコンタクトブシュを構成すること
である。

【０００６】前記の課題は、本発明の場合に、次の成分を有する熱可塑性プラスチックベー
スのガラス／プラスチック−配合物からなるコンタクトブシュにより達成される
： − 次の組成（モル％）の低融点スルホリン酸塩ガラス：Ｌｉ_２Ｏ４〜１０％
、Ｎａ_２Ｏ４〜１０％、Ｋ_２Ｏ４〜８％、ＣａＯ１〜２％、ＺｎＯ３５
〜３７％、Ｌａ_２Ｏ_３０〜３％、Ｐ_２Ｏ_５１９〜２２％及びＳＯ_３１９〜
２２％並びに − 高性能熱可塑性プラスチック。

【０００７】低融点スルホリン酸塩ガラス及び高性能熱可塑性プラスチックからなる特別な
ガラス／プラスチック−配合物を使用することにより、コンタクトブシュと配合
物との間に素材結合が生じ、それにより媒体密（mediendicht; media-tight）の
結合が製造される。この場合、この製造は１つの作業工程において行うのが有利
である。この配合物、つまりガラス並びにプラスチックは加工温度で溶融状態に
あるという事実に基づき、ガラス相による金属コンタクト部の良好な濡れが生じ
、かつガラスとコンタクトブシュとの顕著な接着結合が生じる。

【０００８】このガラス溶融物は、その表面特性によっても硬化したガラスとは異なってい
る。硬化したガラスの活性の極性末端基は、例えば周囲空気中に常に存在する水
のヒドロキシル基で飽和され、それによりその活性は失われるが、ガラス溶融物
中ではなお遊離した活性末端基が存在し、この基は例えば金属又はプラスチック
と接触した場合、金属表面及び／又はプラスチック表面と相互作用を起こし、そ
れによりこれらとの良好な濡れ及び／又は結合が達成される。

【０００９】「低融点」スルホリン酸塩ガラスとは、低いガラス転移温度Ｔｇを有するガラ
ス、特にＴｇ＜約５００℃を有するガラスであると解釈される。「高性能熱可塑
性プラスチック」とは高性能樹脂（"high-performance polymer"）、及び本願明
細書の場合、高温安定性プラスチック（"heat-resistant polymer", "high-temp
erature resistant polymer"）である。配合物の製造の際の温度が（配合物の）
加工温度＞３００℃より高いために従ってこのことは重要である。

【００１０】ガラス／プラスチック−配合物中に含まれるスルホリン酸塩ガラスは、２５０
〜２８０℃の範囲内のガラス転移温度を有し、従って、加工温度で流動性状態で
存在する。有利にこの配合物は次の組成のスルホリン酸塩ガラス（モル％）有す
る：Ｌｉ_２Ｏ４．９％、Ｎａ_２Ｏ９．４％、Ｋ_２Ｏ７．１％、ＣａＯ１
．６％、ＺｎＯ３６．６％、Ｐ_２Ｏ_５２０．０％及びＳＯ_３２０．４％。
この種のガラスは２６８℃のガラス転移温度を有する。他のガラスは例えば次の
組成（モル％）を有する：Ｌｉ_２Ｏ９％、Ｎａ_２Ｏ５％、Ｋ_２Ｏ７％、Ｃ
ａＯ１．６％、ＺｎＯ３７％、Ｐ_２Ｏ_５２０．４％及びＳＯ_３２０％（
Ｔｇ＝２８０℃）。他のガラスは例えば次の組成（モル％）を有する：Ｌｉ_２Ｏ
４．８％、Ｎａ_２Ｏ９．２％、Ｋ_２Ｏ６．９％、ＣａＯ１．６％、Ｚｎ
Ｏ３５．９％、Ｌａ_２Ｏ_３２．０％、Ｐ_２Ｏ_５１９．６％及びＳＯ_３２
０．０％（Ｔｇ＝２７５℃）。

【００１１】高性能熱可塑性プラスチックとして、ガラス／プラスチック−配合物は有利に
次のポリマーの一つを含有する：ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポ
リエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、部分芳香
族ポリアミド、例えばポリフタルアミド（ＰＰＡ）、又は液晶性ポリマー（ＬＣ
Ｐ）。このポリマーの場合、ガラス成分のガラス転移温度を熱可塑性プラスチッ
ク材料の加工温度に適合させられる。さらに使用可能な高性能熱可塑性プラスチ
ックはポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、一般に、例えばポリエーテル
ケトン（ＰＥＫ）、並びにポリスルホン（ＰＳＵ）、特にポリエーテルスルホン
（ＰＥＳ）及びポリフェニレンスルフォン（ＰＰＳＵ）である。

【００１２】配合物のガラス成分、つまりスルホリン酸塩ガラスに関する割合は、一般に１
５〜８０質量％、有利に２５〜６０質量％である。配合物の加工温度は、約３２
０〜４２０℃である。ガラス割合が高いにもかかわらず、この配合物は高い流動
性を示すため、従って、コンタクトブシュを備えた複雑でかつ繊細（filigran）
な部材を実現することができる。

【００１３】このガラス／プラスチック−配合物の製造は、例えば２つの成分、つまりスル
ホリン酸塩ガラス及び高性能熱可塑性プラスチックから、まず高めた温度（有利
に約３２０〜４２０℃）でガラス含有量６０〜９０質量％を有するマスターバッ
チを製造するようにして行われる。この場合、意外にも、マスターバッチ中に直
径≦１．５ｍｍを有するガラス粒子（ガラス粒）を使用する場合に、均一に分散
しているμｍ領域及びサブμｍ領域のガラス構造体が得られることが見いだされ
た。

【００１４】継続加工は、高めた温度（例えば約３２０〜４２０℃）で、マスターバッチに
さらに高性能熱可塑性プラスチックを添加することによりガラス含有量が２５〜
６０質量％に減少するようにして行われる。ガラス粒子の構造及び均質な分布は
、この場合影響を受けず、つまり維持される。対照試験において、例えば１５％
のガラス割合を有するバッチから直接出発した場合、記載した種類の構造体サイ
ズ及び構造体分布は維持されないことが意外にも示された。

【００１５】ｎｍ領域で均質に分布したガラス構造体は、むしろ高性能熱可塑性プラスチッ
ク中での特別なスルホリン酸塩ガラスの高い割合を有するマスターバッチから出
発する場合に実現される。

【００１６】前記したように、この配合物は加工温度で流動性の状態で存在する。加工の間
の溶融工程により、常に高い反応性を有する新規の清純なガラス表面が生じる。
溶融した配合物もしくは溶融したガラスは、コンタクトブシュに対して極めて良
好な接着性を示し、かつ（射出成形による）部材の原型の形成の間に、ブシュと
配合物との間に素材結合が生じ、この素材結合は部材の冷却後にも維持される。
この結合は特に優れた温度変化安定性を示す。

【００１７】本発明によるコンタクトブシュにおいて、部材の射出成形（原型形成）の際に
媒体密の結合が生じるため、製造工程は簡略化される。さらに、前処理及び後処
理は必要なく、使用される材料の数は唯一の材料に減少され、それによりかなり
のコスト削減が行われる。さらに、後の作業工程において、不透過性に影響を及
ぼさずに、接続部を密に溶融させかつ位置決めすることができるか又は直接押出
被覆されたブシュを後から位置調整することもできる。

【００１８】本発明による媒体密のコンタクトブシュは、特に次の電気部材もしくは電子部
材のケーシング及び被覆において使用される：リレー基体及びリードフレーム中
の差込接続、センサ、オプトエレクトロニクス部材、リレー、ピン−ブシュ。

【００１９】実施例を用いて本発明をさらに詳説する。この試験の際に使用されたスルホリ
ン酸塩ガラスは例えば次の組成（モル％）を有する：Ｌｉ_２Ｏ４．９％、Ｎａ _２Ｏ９．４％、Ｋ_２Ｏ７．１％、ＣａＯ１．６％、ＺｎＯ３６．６％、
Ｐ_２Ｏ_５２０．０％及びＳＯ_３２０．４％。

【００２０】例１押出被覆した金属インサート部材からなる試験体に関して、不透過性を試験し
た。この場合、ポリフェニレンスルフィドをベースとし、スルホリン酸塩ガラス
６０質量％を有するガラス／プラスチック−配合物（ＰＰＳ＋ＳＰＧ６０）、も
しくはガラス繊維４０質量％を有する市販のポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ
＋ＧＦ４０）もしくはガラス繊維３３質量％を有する市販のポリフタルアミド（
ＰＰＡ＋ＧＦ３３）（これは製造元からすでに金属に対する付着に関して最適化
されている）からなる押出被覆を備えた試験体を比較した。

【００２１】銀メッキした銅からなるインサート部材の試験体を、次の条件で製造した：インサート部材の予熱温度：１６０℃ 金型温度：１５０℃ 材料温度ＰＰＳ＋ＳＰＧ６０：３３５℃ 材料尾温度ＰＰＳ＋ＧＦ４０：３３０℃ 材料温度ＰＰＡ＋ＧＦ３３：３３５℃ 試験のために、試験体を加圧装置中に取り付け、加圧をかけた。圧力伝達媒体
及び試験媒体として水を使用した。

【００２２】次のプログラムにより実施した：試験１：試験体製造の後２４時間１ｂａｒで３分、次いで圧力を高めて２ｂａｒで３分 Dunk試験：１４０℃、３０分 → 冷水２分（５サイクル）試験２：Dunk試験５サイクル後１ｂａｒで３分、次いで圧力を高めて２ｂａｒで３分 Dunk試験：１４０℃、３０分 → 冷水２分（５サイクル）試験３：Dunk試験１０サイクル後１ｂａｒで３分、次いで圧力を高めて２ｂａｒで３分試験４：更に１ｂａｒ−工程で圧力上昇３ｂａｒで３分、次いで圧力を高めて４ｂａｒで、３分１０ｂａｒで３分（最
終）不透過性試験の結果を次の表にまとめた。本発明によるガラス／プラスチック
−配合物を用いて唯一の加工工程で、プラスチック／金属複合系の緊密性の改善
が達成されることが示された（ｄ＝密、ｕ＝漏）。

【００２３】例２リードフレーム−ストリップ（ストリップ材料：銀メッキした銅）を、スルホ
リン酸塩ガラス４０質量％の割合を有するポリフェニレンスルフィドをベースと
するガラス／プラスチック−配合物（ＰＰＳ＋ＳＰＧ４０）で押出被覆した。こ
の試験はライン生産金型で、ライン生産条件下で実施した：リードフレーム−ストリップの予熱温度：１９０℃ 金型温度：１９０℃ 材料温度ＰＰＳ＋ＳＰＧ４０：３３０℃ 不透過性試験のために、押出被覆したストリップを浸透性の液体にさらした（
標準試験）：この場合、リードフレーム−ストリップと押出被覆との間の浸透性
の液体の侵入は観察されなかった。これは材料ＰＰＳ＋ＧＦ４０及びＰＰＡ＋Ｇ
Ｆ３３との比較において明らかな改善を示した。

【００２４】例３リレー基体中のピン−ブシュ（ピン材料：銅）において、基体としてスルホリ
ン酸塩ガラス４０質量％の割合を有するポリフェニレンスルフィドをベースとす
るガラス／プラスチック−配合物（ＰＰＳ＋ＳＰＧ４０）を使用した。この試験
はライン生産金型で、ライン生産条件下で実施した：金型温度：１５０℃ 材料温度ＰＰＳ＋ＳＰＧ４０：３３５℃ 不透過性の試験は標準試験装置中で減圧試験として実施した。この場合、標準
試験条件下で設定された減圧の低下は観察されなかった。それに対して、現在リ
レー基体用に使用されている材料は、標準試験においてピン−ブシュの必要な不
透過性を保証するために、部材を（熱硬化性プラスチック注入樹脂で）後から注
入する必要がある。

【００２５】

【表１】

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年１月９日（２００２．１．９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者アンジェロポレーゼドイツ連邦共和国ベルリンカルヴィンシュトラーセ８Ｆターム(参考） 4G062 AA15 AA18 BB09 DA01 DB01 DC01 DD04 DE05 DF01 EA03 EB03 EC03 ED01 EE03 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FK02 FK03 FL01 GA01 GB04 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM27 MM31 NN32 NN40 PP14 4J002 CF161 CH091 CL031 CL081 CM041 CN011 CN031 DL006 FD016

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック部材における媒体密のコンタクトブシュにおい
て、このプラスチック部材が、熱可塑性プラスチックをベースとするガラス／プ
ラスチック−配合物からなり、この配合物は − 次の組成を有する低融点スルホリン酸塩ガラス：Ｌｉ_２Ｏ４〜１０％、Ｎ
ａ_２Ｏ４〜１０％、Ｋ_２Ｏ４〜８％、ＣａＯ１〜２％、ＺｎＯ３５〜３
７％、Ｌａ_２Ｏ_３０〜３％、Ｐ_２Ｏ_５１９〜２２％及びＳＯ_３１９〜２２
％並びに − 高性能熱可塑性プラスチックを有することを特徴とする、プラスチック部材における媒体密のコンタクトブシ
ュ。
【請求項２】配合物が次の組成：Ｌｉ_２Ｏ４．９％、Ｎａ_２Ｏ９．４
％、Ｋ_２Ｏ７．１％、ＣａＯ１．６％、ＺｎＯ３６．６％、Ｐ_２Ｏ_５２
０．０％及びＳＯ_３２０．４％のスルホリン酸塩ガラスを含有する、請求項１
記載のコンタクトブシュ。
【請求項３】配合物が、高性能熱可塑性プラスチックとしてポリエーテル
エーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、部分芳香族
ポリアミド又は液晶性ポリマーを含有する、請求項１又は２記載のコンタクトブ
シュ。
【請求項４】配合物のスルホリン酸塩ガラスに関する割合が、１５〜８０
質量％、有利に２５〜６０質量％である、請求項１から３までのいずれか１項記
載のコンタクトブシュ。
【請求項５】部材の射出成形の際に媒体密の複合体を製造する、コンタク
トブシュの製造方法。
【請求項６】材料として１つだけの材料を使用する、請求項５記載の方法
。
【請求項７】リレー基体及び／又はリードフレーム中のリレー、センサ、
差込接続、オプトエレクトロニクス部材及び／又はピン−ブシュを製造する、請
求項５又は６記載の方法。