JP2013095897A - 樹脂組成物およびセンサ部品 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＴＴを主成分としガラス繊維を含む樹脂組成物で成形され、センサ部品の厚肉部でのクラックの発生を防止できるセンサ部品を提供する。
【解決手段】モールドＩＣ１０と中空磁石２０との一体化部品を収容するとともに車両用センサ１全体の外形をなすケース３０を、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂を主成分とする樹脂組成物で成形する。このとき用いる樹脂組成物は、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂以外の成分として、樹脂組成物全体に対して、ガラス繊維を２０〜４０重量％含み、オレフィン系エラストマーを所定重量割合以上２０重量％以下含むものとする。所定重量割合は、ガラス繊維の重量割合に応じて定まり、ガラス繊維が２０重量％のとき５重量％であって、ガラス繊維を２０重量％から１重量％増加させる毎に、５重量％に対して０．５重量％ずつ増加したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂組成物およびセンサ部品に関するものである。

従来、回転角センサ等の車両に搭載される車両用センサに用いられる樹脂製ケースは、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴと呼ぶ）樹脂を主成分とする樹脂組成物で構成されていた。

さらに、車両用センサにおいては、ケースの寸法精度の低下が検出精度に影響することから、高い寸法精度を実現するために、ＰＢＴを主成分とする樹脂組成物として、非晶性樹脂が添加されたものが使用されていた。これは、非晶性樹脂を添加することで、添加しない場合と比較して、成形体の反り量を低減できるからである。

一方、ＰＢＴ樹脂の代わりに、ポリトリメチレンテレフタレート（以下、ＰＴＴと呼ぶ）樹脂を用いた樹脂成形品が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。ＰＴＴ樹脂を用いた場合、非晶性樹脂を添加しなくても、成形体の反り量が低減される。

特開２００９−２６２５４８号公報 特開２００３−２０６３５８号公報 特開２００８−１５６５０８号公報 特開２００３−１７６４０３号公報

ところで、ＰＢＴを主成分とする樹脂組成物であって、非晶性樹脂が添加されたものを用いて成形された成形体は、添加された非晶性樹脂の影響により、耐冷熱性が低いという問題があった。

これに対して、ＰＴＴ樹脂とガラス繊維とを含む樹脂組成物を用いて成形された成形体は、本発明者が行った材料評価の結果によると、下記の表１の通り、ＰＢＴを主成分とする樹脂組成物であって、非晶性樹脂が添加されたものを用いた成形体と比較して、同等の低反り性を有しつつ、耐冷熱性が高いことがわかった。

表１において、樹脂組成物１、２、３に用いたＰＢＴ樹脂および樹脂組成物４に用いたＰＴＴ樹脂は一般的なものであり、樹脂組成物１、４は全体に対してガラス繊維を３０重量％含むものである。

また、成形体の反り量の測定条件および耐冷熱性の試験条件は次の通りである。
（反り量の測定条件）
・成形体の形状：７５ｍｍ×７５ｍｍ×所定厚さｔ１の平板
・成形条件：樹脂温度２８０℃、型温８０℃、冷却時間１５秒
・アニール処理：１３０℃×２
（耐冷熱性の試験条件）
金属部品を内部にインサートした成形体を用い、気槽にて−４０℃×１時間と１２０℃×１時間とを繰り返し、成形体の亀裂発生までのサイクル数を評価した。

表１の結果より、ＰＴＴ樹脂とガラス繊維とを含む樹脂組成物を用いて、車両用センサのケースを成形すれば、低反り性と高耐冷熱性を有するケースを製造できることがわかった。

しかし、実際に、ＰＴＴ樹脂とガラス繊維とを含む樹脂組成物を用いて、肉厚が７ｍｍ以上の厚肉部を有する車両用センサのケースを成形したところ、厚肉部に肉眼で確認できる大きさのクラックが発生することがわかった。

なお、この問題は、車両に搭載される車両用センサのケースに限らず、他の用途に用いられるセンサを構成するセンサ部品においても発生するものと考えられる。

本発明は上記点に鑑みて、ＰＴＴを主成分としガラス繊維を含む樹脂組成物で成形され、センサ部品の厚肉部でのクラックの発生を防止できるセンサ部品を提供することを目的とする。また、本発明は、ＰＴＴを主成分としガラス繊維を含む樹脂組成物であって、センサ部品の成形に用いた際に、センサ部品の厚肉部でのクラックの発生を防止できる樹脂組成物を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂を主成分とする樹脂組成物で成形されたセンサ部品であって、
樹脂組成物は、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂以外の成分として、
樹脂組成物全体に対して、
ガラス繊維を２０〜４０重量％含み、
オレフィン系エラストマーを所定重量割合以上２０重量％以下含み、
所定重量割合はガラス繊維の重量割合に応じて定まり、ガラス繊維が２０重量％のとき所定重量割合は５重量％であって、ガラス繊維を２０重量％から１重量％増加させる毎に、所定重量割合は５重量％に対して０．５重量％ずつ増加したものであることを特徴としている。

このような組成の樹脂組成物でセンサ部品を成形することで、後述する実施例の通り、センサ部品の厚肉部でのクラックの発生を防止できる。

請求項１に記載の発明は、請求項２に記載のように、肉厚が７ｍｍ以上２１ｍｍ以下の厚肉部を有するセンサ部品に適用した場合に、特に有効である。

また、請求項１、２に記載の発明は、例えば、請求項３に記載のように、車両に搭載される車両用センサのケースに適用可能である。

上記目的を達成するため、請求項４に記載の発明では、センサ部品の成形に用いられ、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂を主成分とする樹脂組成物であって、
樹脂組成物は、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂以外の成分として、
樹脂組成物全体に対して、
ガラス繊維を２０〜４０重量％含み、
オレフィン系エラストマーを所定重量割合以上２０重量％以下含み、
所定重量割合はガラス繊維の重量割合に応じて定まり、ガラス繊維が２０重量％のとき所定重量割合は５重量％であって、ガラス繊維を２０重量％から１重量％増加させる毎に、所定重量割合は５重量％に対して０．５重量％ずつ増加したものであることを特徴としている。

このような組成の樹脂組成物でセンサ部品を成形することで、後述する実施例の通り、センサ部品の厚肉部でのクラックの発生を防止できる。

本発明の一実施形態における車両用センサの断面図である。 本発明の実施例についてのガラス繊維の組成割合とオレフィン系エラストマーの組成割合との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。図１に本実施形態における車両に搭載される車両用センサ１の全体構成を示す。図１に示す車両用センサ１は、例えば、車両のエンジンのクランク角度を検出するクランク角センサであり、エンジンブロック２の取り付け穴３に挿入固定されるものである。

具体的には、この車両用センサ１は、モールドＩＣ１０と中空磁石２０との一体化部品と、この一体化部品を収容するとともに車両用センサ１全体の外形をなすケース３０とを備えている。このケース３０が本発明のセンサ部品に相当する。

モールドＩＣ１０と中空磁石２０とがクランク角度を検出する検出部を構成している。

ケース３０は、外部端子と接続されるコネクタ部３１と、一体化部品が取り付け穴３に挿入された状態の際に、気密性を保持しながら取り付け穴３に固定される気密性保持部３２とを備えている。

コネクタ部３１は、開口部の内部に接続端子であるターミナル３３が設けられている。このターミナル３３は、コネクタ部３１の内部からモールドＩＣ１０のリードフレーム１１に到達する長さであり、リードフレーム１１と電気的に接続されている。

気密性保持部３２は、その外面に気密性を保持するためのＯリング３４が取り付けられており、このＯリング３４が取り付け穴３の壁面に密着することで、気密性が保持される。このため、気密性保持部３２の外形は、取り付け穴３の大きさに対応した大きさであり、気密性保持部３２の内部でターミナル３３を封止していることから、気密性保持部３２は肉厚がケース３０の他の部分よりも厚い厚肉部となっている。なお、この厚肉部の肉厚は例えば７ｍｍ以上２１ｍｍ以下である。

また、ケース３０は、エンジンブロック２に対してネジ等により固定するための固定部を有しており、この固定部にはネジ等が挿入される金属パイプ３５が取り付けられている。

そして、図１に示される車両用センサは、モールドＩＣ１０と中空磁石２０とを組み付けてキャップ３６に収容して一体化部品とした後、モールドＩＣ１０のリードフレーム１１とターミナル３３とを接合し、これらを成形型のキャビティ内に収容した状態での射出成形により、ケース３０を一体成形することで製造される。

ここで、ケース３０の成形に用いられる樹脂組成物は、ＰＴＴ樹脂を主成分とするものである。ＰＴＴ樹脂を主成分とするとは、樹脂組成物中に有機成分としてＰＴＴ樹脂が最も多く含まれていることを意味する。ＰＴＴ樹脂としては一般的なものが採用可能である。

樹脂組成物は、ＰＴＴ樹脂以外の成分として、ガラス繊維やオレフィン系エラストマーを含むものである。ガラス繊維としては、一般的なガラス繊維強化樹脂に使用されるものが採用可能である。オレフィン系エラストマーとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられ、これらを単独で使用したり、併用したりすることが可能である。

樹脂組成物中に含まれるガラス繊維は、樹脂組成物全体に対して２０〜４０重量％である。この理由は、本発明者の検討結果によれば、成形体の強度向上のためには、２０重量％以上とすることが必要であり、４０重量％以上とすると、成形時の樹脂組成物の流動性が失われ、成形不良が発生するためである。

樹脂組成物中に含まれるオレフィン系エラストマーは、樹脂組成物全体に対して所定重量割合以上２０重量％以下である。２０重量％以下とするのは、オレフィン系エラストマーの含有割合が多くなると、成形不良が生じるからである。例えば、ガラス繊維が４０重量％のとき、オレフィン系エラストマーを２０重量％よりも多くすると、成形不良が生じるからである。

また、所定重量割合とは、ケース３０の成形時において、厚肉部にクラックが発生しないようにできる下限値であり、後述する実施例１〜３より導き出されたものである。具体的には、所定重量割合はガラス繊維の重量割合に応じて定まり、ガラス繊維が２０重量％のとき、所定重量割合は５重量％であって、ガラス繊維を２０重量％から１重量％増加させる毎に、所定重量割合は５重量％に対して０．５重量％ずつ増加したものである。例えば、ガラス繊維が２０重量％のとき、オレフィン系エラストマーは５重量％以上であり、ガラス繊維が３０重量％のとき、オレフィン系エラストマーは１０重量％以上であり、ガラス繊維が４０重量％のとき、オレフィン系エラストマーは１５重量％以上である。

このように、樹脂組成物中に含まれるオレフィン系エラストマーを所定重量割合以上とすることで、厚肉部である気密性保持部３２でのクラックの発生が無いケース３０を成形することができる。

樹脂組成物中に含まれるＰＴＴ樹脂の配合割合は、樹脂組成物全体のうちガラス繊維、オレフィン系エラストマーを除いた残部である。樹脂組成物には、ガラス繊維、オレフィン系エラストマー以外の他の添加物を添加しても良く、この場合、樹脂組成物中に含まれるＰＴＴ樹脂の配合割合は、樹脂組成物全体のうちガラス繊維、オレフィン系エラストマーおよび他の添加物を除いた残部である。添加物としては、ガラス繊維以外の無機系フィラーや、ＰＴＴ樹脂に対する結晶核剤等が挙げられる。

なお、本実施形態では、クランク角センサのケースに本発明を適用したが、クランク角センサに限らず、車両に搭載される他の車両用センサのケースであって厚肉部を有するものに本発明の適用が可能である。他の車両用センサとしては、カム角センサ、車速センサ、車輪速センサ等の回転を行う被検体の回転数もしくは回転方向を検出する回転センサや、流体の流量を検出する流量センサや、加速度を検出する加速度センサ等が挙げられる。また、車両に搭載される車両用センサのケースに限らず、他の用途に用いられるセンサを構成するセンサ部品においても本発明の適用が可能である。

以下、本発明の実施例および比較例を説明する。

下記の表２に示す組成割合の樹脂組成物を用いて、図１のケース３０を射出成形した。用いた樹脂組成物は、ＰＴＴ樹脂とガラス繊維とオレフィン系エラストマーとしてのポリプロピレンとを混合したものである。

そして、厚肉部である気密性保持部３２の内部クラックの発生の有無を、ケース３０を切断して肉眼で調べた。また、成形後のケース３０のウェルド部の割れ、充填不良の発生の有無を調べた。また、各組成の樹脂組成物の溶融粘度を測定した。溶融粘度の測定では、樹脂組成物のペレットを用意し、温度：２６０℃、シェアレート：１０００ｓｅｃ^−１の条件で測定した。これらの結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例１〜４は、内部クラックが発生せず、ウェルド部の割れや充填不良という成形不良が発生しなかったことから、ガラス繊維が２０重量％のときでは、オレフィン系エラストマーは５重量％以上であれば良く、ガラス繊維が３０重量％のときでは、オレフィン系エラストマーは１０重量％以上であれば良く、ガラス繊維が４０重量％のときでは、オレフィン系エラストマーは１５重量％以上であれば良いことがわかる。

また、実施例４のガラス繊維が最も多い４０重量％であって、オレフィン系エラストマーが２０重量％のときでも、内部クラックが発生せず、成形不良が発生しなかったことから、実施例１、２で用いた樹脂組成物中のオレフィン系エラストマーを、ガラス繊維を２０、３０重量％としたまま、２０重量％まで増大させても、内部クラックが発生せず、成形不良が発生しないことが推測される。

これは、オレフィン系エラストマーの組成割合を多くすることで、成形時の樹脂組成物の靱性を向上して内部クラックの発生を抑制でき、その反面、オレフィン系エラストマーの組成割合が多くなりすぎると、成形不良が生じてしまうが、オレフィン系エラストマーの組成割合が同じ場合、ガラス繊維の組成割合が少ない方は成形しやすいからである。

また、図２に、内部クラックが発生せず、成形不良が発生しないときのガラス繊維の組成割合とオレフィン系エラストマーの組成割合との関係を示す。

ガラス繊維の組成割合が２０〜４０重量％のとき、オレフィン系エラストマーの組成割合の下限値は、ガラス繊維の組成割合に応じて定まり、ガラス繊維の組成割合とオレフィン系エラストマーの組成割合の下限値との間には、図２中の直線Ｌ１で示される一定の関係があることがわかる。

したがって、ガラス繊維の組成割合が、２０、３０、４０重量％のときに限らず、２０重量％と３０重量％の間のときや、３０重量％と４０重量％の間のときも、オレフィン系エラストマーの組成割合を直線Ｌ１で示される所定割合以上とすれば良いことが推測される。ここで、直線Ｌ１は一次関数であり、傾き（変化の割合）が、ガラス繊維が１重量％増加する毎に、オレフィン系エラストマーが０．５重量％ずつ増加するというものである。

１ 車両用センサ
１０ モールドＩＣ
１１ リードフレーム
２０ 中空磁石
３０ ケース
３１ コネクタ部
３２ 気密性保持部
３３ ターミナル

Claims (4)

1. ポリトリメチレンテレフタレート樹脂を主成分とする樹脂組成物で成形されたセンサ部品であって、
   前記樹脂組成物は、前記ポリトリメチレンテレフタレート樹脂以外の成分として、
   前記樹脂組成物全体に対して、
   前記ガラス繊維を２０〜４０重量％含み、
   オレフィン系エラストマーを所定重量割合以上２０重量％以下含み、
   前記所定重量割合は前記ガラス繊維の重量割合に応じて定まり、前記ガラス繊維が２０重量％のとき前記所定重量割合は５重量％であって、前記ガラス繊維を２０重量％から１重量％増加させる毎に、前記所定重量割合は５重量％に対して０．５重量％ずつ増加したものであることを特徴とするセンサ部品。
2. 前記センサ部品は、肉厚が７ｍｍ以上２１ｍｍ以下の厚肉部を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ部品。
3. 前記センサ部品は、車両に搭載される車両用センサのケースであることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ部品。
4. センサ部品の成形に用いられ、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂を主成分とする樹脂組成物であって、
   前記樹脂組成物は、前記ポリトリメチレンテレフタレート樹脂以外の成分として、
   前記樹脂組成物全体に対して、
   前記ガラス繊維を２０〜４０重量％含み、
   オレフィン系エラストマーを所定重量割合以上２０重量％以下含み、
   前記所定重量割合は前記ガラス繊維の重量割合に応じて定まり、前記ガラス繊維が２０重量％のとき前記所定重量割合は５重量％であって、前記ガラス繊維を２０重量％から１重量％増加させる毎に、前記所定重量割合は５重量％に対して０．５重量％ずつ増加したものであることを特徴とする樹脂組成物。
   
   

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