JP2006310009A - 気密性スイッチ部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属端子がインサート成形された成形品1とその金属端子部を密閉保護する成形品2とが溶着して一体となる成形体であり、成形品1、2が、(A)最終樹脂組成物の状態で融点170〜260℃、結晶化温度220℃以下であり、融点と結晶化温度の関係が式Tm(融点)≧Tc(結晶化温度)+20℃を満足する熱可塑性樹脂100重量部に対して、(B)平均繊維径0.1〜50μmの繊維状ガラスフィラー、(C)平均粒径0.1〜1000μmの非繊維状ガラスフィラーの混合比(B)/(C)=0.1〜10である混合物10〜200重量部を配合することを特徴とした樹脂組成物で構成してなるスイッチ部品。
【選択図】図1
Description
この問題を解決するためにポリアミド6I及び/またはポリアミド6Tが配合された半芳香族ポリアミドを使用した提案がされている(例えば、特許文献1参照。)。これにより金型転写不良やヒケの発生はなくなり摺動部における耐磨耗性は改良されたものの、寸法精度を満たすためにGFと併用して配合されているカオリンクレー、炭酸カルシウム等の板状ミネラルフィラーは、ガラスフィラーに比べ機械的特性に劣り、特に溶着性においては溶着部の強度にバラツキが発生しやすい。
本発明においては、金属端子がインサート成形された成形品1と金属端子を密閉保護する成形品2を溶着する場合に相当する。一方、レーザー溶着に関しては熱可塑性樹脂組成物にレーザー光を透過するフィラーを配合した提案(例えば、特許文献2参照。)や更にレーザー光を透過する繊維状ガラスフィラーと非繊維状ガラスフィラーの併用系により低反り性に優れた材料の提案もされているが(例えば、特許文献3参照。)、いずれも本用途に関しては成形流動性や摺動特性の面で課題があった。
すなわち、本発明は、
1.金属端子がインサート成形された樹脂組成物からなる成形品1とその金属端子部を密閉保護する樹脂組成物からなる成形品2とが溶着して一体となる成形体であって、熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、平均繊維径0.1〜50μmの繊維状ガラスフィラー(B)および平均粒径0.1〜1000μmの非繊維状ガラスフィラー(C)の混合比(B)/(C)が0.1〜10である混合物10〜200重量部を配合された樹脂組成物で構成してなることを特徴とするスイッチ部品、
ただし、樹脂組成物(A)は融点(Tm)170〜260℃、結晶化温度(Tc)220℃以下であり、下記式を満足する。
Tm(融点)≧Tc(結晶化温度)+20℃
2.熱可塑性樹脂(A)が、少なくとも1種以上の脂肪族ポリアミドと少なくとも1種以上の芳香族ポリアミドの共重合体及び/または混合物であることを特徴とする上記1記載のスイッチ部品、
3.熱可塑性樹脂(A)が、ポリエステル樹脂であることを特徴とする上記1に記載のスイッチ部品、
4.上記2に記載の脂肪族ポリアミドが、ポリアミド66、ポリアミド6、ポリアミド610およびポリアミド612の中から選ばれる上記1または2のいずれかに記載のスイッチ部品、
5.上記2に記載の芳香族ポリアミドが、ポリアミド6T、ポリアミド6IおよびポリアミドMXD6の中から選ばれる上記1または2のいずれかに記載のスイッチ部品、
6.上記3に記載のポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートの共重合体およびポリエチレンテレフタレートの共重合体から選ばれる1種以上であることを特徴とする上記1または3のいずれかに記載のスイッチ部品、
である。
本発明における成形体は、2つの樹脂組成物からなる成形体が溶着により一体となったものである。樹脂組成物からなる成形品1は金属端子が配された極板であり、可動子がその極板上の接点を摺動することによりスイッチ機能を果たすものである。そのため該成形品1は複雑な金属端子をインサート成形することになり、樹脂材料としては薄肉成形性が要求される。また摺動時の接点の磨耗を抑制するために表面平滑性(金型転写性)や低反り性も重要となってくる。
樹脂組成物からなる成形品2はその極板を外部雰囲気から隔離保護するためのものであり、金属端子を配しない成形品である。該成形品2の形状は機能上限定されるものではないが、該成形品1との溶着性を考慮すると、低反り性に優れた形状が好ましい。樹脂材料としては成形品1との溶着生、低反り性、表面平滑性に優れた材料、好ましくは該成形品1と同一材料である。ただしレーザー溶着の場合においては該成形品1と該成形品2とでレーザー吸収側と透過側に分ける必要がある。その場合目的とする特性を損なわない範囲で、レーザー吸収側および/または透過側材料に各種添加剤、着色剤、可塑剤、核剤、潤滑剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、ミネラルフィラー等を適宜配合することができる。
本発明における(A)成分は、最終樹脂組成物の状態で融点170〜260℃、結晶化温度220℃以下であり、融点と結晶化温度の関係が式Tm(融点)≧Tc(結晶化温度)+20℃を満足する熱可塑性樹脂である。好ましくは融点190〜250℃、結晶化温度210以下、更に好ましくは融点210〜245℃、結晶化温度200〜160℃である熱可塑性樹脂である。本発明に用いられる融点、結晶化温度とは、日本工業規格(JIS)K−7121に準じ、DSCにより300℃で3分間保持した後、20℃/分の降温速度で100℃まで下降させた際に出る結晶化ピークトップ温度を結晶化温度とし、更に100℃で3分間保持した後、20℃/分の昇温速度で300℃まで上昇させた際に出る溶融化ピークトップ温度を融点とする。
本発明における成分(B)と成分(C)の混合比(B)/(C)は0.1〜10である。好ましくは0.2〜5であり、更に好ましくは0.5〜2である。混合比(B)/(C)が0.1未満の場合は、当該スイッチ部品における機械的特性、長期耐熱性等を満足することができない。また混合比(B)/(C)が10を超えた場合は当該スイッチ部品における低反り性が極端に悪くなる。本発明における成分(B)と成分(C)の混合物は本発明に用いられる熱可塑性樹脂100重量部に対して、10〜200重量部、好ましくは20〜150重量部、更に好ましくは30〜100重量部の割合で配合される。成分(B)と成分(C)の混合物の割合が10重量部未満の場合は、当該スイッチ部品における低反り性、寸法安定性、耐薬品性、電気特性、機械的特性、耐熱性等を満足することができず、200重量部を超えた場合は、薄肉成形流動性に悪影響を及ぼし、更に当該スイッチ部品の接点摺動部における磨耗量が増大し、更に該成形品1と該成形品2の溶着部の強度低下を招く。
なお、本発明の樹脂組成物には所望に応じ、種々の添加剤、例えば、難燃剤、ポリアルキレンアルコール又は脂肪酸エステル等の難燃剤の分散剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化劣化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、耐候性改良剤、滑剤、離形剤、充填剤、染料、顔料等や耐衝撃性を向上させるエラストマー、他の熱可塑性樹脂等を本発明の目的を損なわない範囲において添加することができる。
本実施例において測定した融点、結晶化温度は、日本工業規格(JIS)K−7121に準じ、DSCにより300℃で3分間保持した後、20℃/分の降温速度で100℃まで下降させた際に出る結晶化ピークトップ温度を結晶化温度とし、更に100℃で3分間保持した後、20℃/分の昇温速度で300℃まで上昇させた際に出る溶融化ピークトップ温度を融点とした。
◎:完全充填している。シリンダー温度270℃でも完全充填可能。
○:上記条件において完全充填している。
△:条件変更(シリンダー温度のアップ)等により完全充填している。
×:いかなる成形条件においても未充填部がある。
(3)表面平滑性:(1)で得られた成形品1において、(株)東京精密製表面粗さ測定器Surfcom570Aを用い、可動子との摺動部付近の中心線平均粗さRaを測定した。
(4)耐塩化カルシウム性:(1)で得られた成形品1を80℃、95%RHで24時間放置後、23℃の飽和塩化カルシウム水溶液に1分間浸漬した。その後速やかに下記条件を1サイクルとした試験を20サイクル実施した後の表面状態を以下の4段階で評価した。
1サイクル:80℃、95%、1時間放置→23℃、1時間放置→90℃、1時間放置→23℃1時間放置。
◎:表面状態に全く変化なし。
○:表面にやや曇りが確認され、微細クラックはない。
△:表面に曇りが確認され、成形品端面の一部に微細クラックが発生している。
×:成形品全面に渡って微細クラックが発生している。
(6)熱劣化特性:(5)で得られた試験片を150℃の熱風乾燥機の中に1000時間放置後取り出し、23℃、50%RHで1時間放置した後、ASTM D638に準拠して試験を実施した。
(7)摺動特性:(1)で得られた成形品1に、図5で示される可動子を図1のように取り付けた後、可動子の先端付近に0.2kgの重りを載せ、矢印の示す通りに成形品1の銅極板に沿って往復1万回摺動を実施した。その後、図3に示されように可動子の銅版の最大磨耗深さ及び成形品1の樹脂の最大磨耗深さRmaxを、(株)東京精密製表面粗さ測定器Surfcom570Aを用い測定した。
◎:成形品全周に渡って強固に溶着しており容易に破壊できない。
○:成形品全周に渡って溶着しているが、一部破壊が可能である。
△:成形品全周に渡って溶着しているが、容易に破壊が可能である。
×:ほとんど溶着していない。
本実施例に用いられた成分(A)は以下に示す方法で得られるが、これらの製造方法に何ら限定されない。
A−1:アジピン酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩4.0kgとイソフタル酸とヘキサメチレンジアミンの等モル塩1.0kg及びアジピン酸0.2kg、及び純水5.0kgをオートクレーブ中に仕込み充分攪拌した。その後窒素置換し攪拌しながら温度を室温から220℃まで約1時間かけて昇温した。この際オートクレーブ内の水蒸気による自然圧で内圧は1.76MPa−Gになるが、1.76MPa−G以上の圧力にならないよう水を反応系外に除去しながらさらに加熱を続けた。さらに2時間後内温が260℃に到達した後、加熱を止め、オートクレーブの排出バルブを閉止し、約8時間かけて室温まで冷却した。冷却後オートクレーブを開け、約4kgのポリマーを取り出し粉砕した。得られた粉砕ポリマーをエバポレーターに入れ窒素気流下、200℃で10時間固相重合した。固相重合によって得られたポリアミド66/6I共重合体はその比が80/20であった。
A−7:ポリアミド66、商品名レオナ1300S[旭化成ケミカルズ(株)製]
A−8:ポリアミド6、商品名1013B[宇部興産(株)製]
A−9:PBT、商品名ジュラネックス2002[ウィンテックポリマー(株)製]
成分(B):繊維状ガラスフィラー、商品名CS03JA416(平均繊維径10μm)[旭ファイバーグラス(株)製]
成分(C):非繊維状ガラスフィラー、商品名REFG−302[日本板硝子(株)製]
成分(D):タルク、商品名ハイトロン[竹原化学工業(株)製]
成分(E):マイカ、商品名M−325CT[(株)レプコ製]
成分(F):カオリンクレー、商品名トランスリンク445[エンゲルハルト社製]
成分(A)として、A−1を100重量部、成分(C)を35重量部、酸化防止剤として商品名Irgafos168[チバガイギー社製]をポリマー成分に対して2000ppm、滑剤として商品名カルシウムステアレートS[日本油脂(株)製]をポリマー成分に対して1000ppmを予めタンブラー混合機で混合し、東芝機械(株)製TEM35φニ軸押出機(設定280℃、スクリュー回転数300rpm)にフィードホッパーより供給し、更にサイドフィードより成分(B)を35重量部供給し、紡口より押出された溶融混練物をストランド状で水冷し、ペレタイズして実施例1の樹脂組成物を得た。その評価結果を表1に示す。
成分(A)としてA−1の変わりに表1に示すA−2〜A−9を1種または2種使用し、成分(B)〜成分(F)を表1、表2に示すように配合を変えた以外は実施例1と同様の方法で樹脂組成物を得た。その評価結果を表1、表2に示す。
成分(A)としてA−1の変わりにA−7、A−1とA−7の併用、A−2とA−7の併用に変えた以外は実施例1と同様の方法で樹脂組成物を得た。その評価結果を表1に示す。
成分(B)〜成分(F)の配合比を変え、成分(B)を供給する場合はサイドフィードからとし、成分(C)〜成分(F)を供給する場合はフィードホッパーからとする以外は実施例1と同様の方法で樹脂組成物を得た。その評価結果を表2に示す。
実施例1〜15は、当該部品を成立させるための性能である成形流動性、低反り性、表面平滑性、耐塩化カルシウム性、機械的特性、熱劣化特性、摺動特性、レーザー溶着性のバランスに優れている。比較例1〜3は融点及び結晶化温度が高いため、成形流動性、低反り性、表面平滑性、レーザー溶着性等に悪影響を及ぼしている。比較例4は、成分(B)単独であり低反り性が極端に悪くなり、比較例5は、性能バランス上は比較的良いのであるが、コスト面でデメリットがある。比較例6〜9は、成分(D)〜成分(F)を機械的特性や熱劣化特性がやや劣り、更にレーザー溶着性においては極端にレーザー透過率が低くなるため悪影響を及ぼしている。
Claims (6)
- 金属端子がインサート成形された樹脂組成物からなる成形品1とその金属端子部を密閉保護する樹脂組成物からなる成形品2とが溶着して一体となる成形体であって、熱可塑性樹脂(A)100重量部に対して、平均繊維径0.1〜50μmの繊維状ガラスフィラー(B)および平均粒径0.1〜1000μmの非繊維状ガラスフィラー(C)の混合比(B)/(C)が0.1〜10である混合物10〜200重量部を配合された樹脂組成物で構成してなることを特徴とするスイッチ部品。
ただし、樹脂組成物(A)は融点(Tm)170〜260℃、結晶化温度(Tc)220℃以下であり、下記式を満足する。
Tm(融点)≧Tc(結晶化温度)+20℃ - 熱可塑性樹脂(A)が、少なくとも1種以上の脂肪族ポリアミドと少なくとも1種以上の芳香族ポリアミドの共重合体及び/または混合物であることを特徴とする請求項1記載のスイッチ部品。
- 熱可塑性樹脂(A)が、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項1記載のスイッチ部品。
- 請求項2に記載の脂肪族ポリアミドが、ポリアミド66、ポリアミド6、ポリアミド610およびポリアミド612の中から選ばれる請求項1または2のいずれかに記載のスイッチ部品。
- 請求項2に記載の芳香族ポリアミドが、ポリアミド6T、ポリアミド6IおよびポリアミドMXD6の中から選ばれる請求項1または2のいずれかに記載のスイッチ部品。
- 請求項3に記載のポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートの共重合体およびポリエチレンテレフタレートの共重合体から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1または3のいずれかに記載のスイッチ部品。
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