JP2017037703A - コネクタ付き電線およびワイヤーハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁体とシール層との界面、コネクタハウジングとシール層との界面の両方において高い接着性を確保することが可能なコネクタ付き電線、これを用いたワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】コネクタ付き電線１は、導体２１と導体２１の外周に被覆されたシリコーンを含む絶縁体２２とを有する絶縁電線２と、絶縁体２２の一部が剥ぎ取られて露出した導体２１に接続されたコネクタ端子３と、絶縁電線２の端末部とコネクタ端子３の一部とが内部に埋設された樹脂製のコネクタハウジング４と、絶縁電線２の端末部における絶縁体２２表面とその外周を覆うコネクタハウジング４との間に設けられたシール層５とを有している。シール層５は、粘着性を有する接着剤より構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、コネクタ付き電線およびワイヤーハーネスに関する。

従来、ハイブリッド自動車や電気自動車などにおけるインバータとモータとの間等を接続するため、ＡＣハーネスと呼ばれるワイヤーハーネスが用いられている。この種のワイヤーハーネスでは、耐熱性の高いシリコーン製の絶縁体を有する絶縁電線の端末部にコネクタが装着されたコネクタ付き電線が用いられている。かかるコネクタ付き電線では、一般に、インサート成形を用いて、コネクタを構成するコネクタハウジング内に絶縁電線の端末部が埋設される。また、絶縁電線の端末部における絶縁体表面とその外周を覆うコネクタハウジングとの間には、止水性を向上させるため、接着剤より構成されるシール層が設けられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２５２７１２号公報

しかしながら、シリコーンは、難接着性である。そのため、インサート成形に適応する一般的な接着剤では、シリコーン製の絶縁体とコネクタハウジングとの間を十分に接着することが難しい。それ故、絶縁体とシール層との界面、コネクタハウジングとシール層との界面における接着強度が十分でなく、これら界面にて剥離が生じやすい。界面剥離が生じると、界面を伝ってコネクタハウジング内に水が浸入しやすくなり、止水性が低下する。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、絶縁体とシール層との界面、コネクタハウジングとシール層との界面の両方において高い接着性を確保することが可能なコネクタ付き電線、これを用いたワイヤーハーネスを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、導体と該導体の外周に被覆されたシリコーンを含む絶縁体とを有する絶縁電線と、上記絶縁体の一部が剥ぎ取られて露出した上記導体に接続されたコネクタ端子と、上記絶縁電線の端末部と上記コネクタ端子の一部とが内部に埋設された樹脂製のコネクタハウジングと、上記絶縁電線の端末部における上記絶縁体表面と該絶縁体表面の外周を覆う上記コネクタハウジングとの間に設けられたシール層とを有しており、
該シール層が、粘着性を有する接着剤より構成されている、コネクタ付き電線にある。

本発明の他の態様は、上記コネクタ付き電線を有する、ワイヤーハーネスにある。

上記コネクタ付き電線は、シール層が、粘着性を有する接着剤より構成されている。そのため、難接着性のシリコーンを含む絶縁体とシール層との界面、コネクタハウジングとシール層との界面の両方において高い接着性を確保することができる。

上記ワイヤーハーネスは、上記コネクタ付き電線を有している。そのため、上記ワイヤーハーネスは、止水性に優れる。

実施例１のコネクタ付き電線を模式的に示した図である。 実験例における止水確認試験を説明するための説明図である。

上記コネクタ付き電線は、シール層が、粘着性を有する接着剤より構成されている。粘着性を有する接着剤は、常温でその表面にべとつきを有している。上記コネクタ付き電線は、粘着性を有しておれば、いずれの接着剤でも用いることができる。

粘着性を有する接着剤としては、例えば、粘着性を有する熱可塑性樹脂系接着剤、粘着性を有する熱硬化性樹脂系接着剤などを用いることができる。粘着性を有する接着剤としては、より具体的には、例えば、粘着性を有するシリコーン系接着剤を好適に用いることができる。粘着性を有さないシリコーン系接着剤は、インサート成形時に、コネクタハウジングを構成するための樹脂材料によって流されないように、絶縁体表面に塗布した後に湿気硬化または熱硬化する必要がある。このように硬化させてしまったシリコーン系接着剤は、インサート成形で用いられる樹脂と十分に接着しない。これに対して、粘着性を有するシリコーン系接着剤は、シリコーンを含む絶縁体およびインサート成形で用いられる樹脂の両方に、安定して接着することができる。これは、絶縁体に含まれるシリコーンとの相溶性がよいため接着剤が絶縁体に滲み込んで硬化することや、インサート成形で用いられる樹脂には接着剤の粘着性によって密着することなどがその理由として考えられる。そのため、粘着性を有する接着剤が、粘着性を有するシリコーン系接着剤である場合には、絶縁体とシール層との界面、コネクタハウジングとシール層との界面の両方において高い接着性を確保しやすい。粘着性を有するシリコーン系接着剤としては、具体的には、東レ・ダウコーニング社製、ＳＤ４５８０、ＳＤ４５８０に白金触媒を混合したものなどを例示することができる。

粘着性を有する接着剤としては、他にも例えば、粘着性を有する合成ゴム系接着剤を好適に用いることができる。粘着性を有さない合成ゴム系接着剤は、接着剤を塗布する前に、シリコーンを含む絶縁体表面に、プラズマ処理やプライマー処理などの前処理を施す必要がある。そのため、多くの手間と時間がかかる。これに対し、粘着性を有する合成ゴム系接着剤は、このような前処理を施すことなく、絶縁体とシール層との界面、コネクタハウジングとシール層との界面の両方において高い接着性を確保することができる。粘着性を有する合成ゴム系接着剤としては、具体的には、横浜ゴム社製、ハマタイトＭ６２８０（粘着性を有するブチルゴム系接着剤）、ヤスハラケミカル社製、ヒロダインＮｏ．５１３２などを例示することができる。なお、粘着性を有する接着剤は、溶剤系、ホットメルト系などのタイプのものを用いることができる。

上記コネクタ付き電線において、シール層の厚みは、接着性の確保、止水性向上などの観点から、好ましくは１〜１５０μｍ、より好ましくは５〜１００μｍ、さらに好ましくは１０〜５０μｍの範囲とすることができる。また、シール層の電線軸方向の長さは、接着性の確保、止水性向上などの観点から、できるだけ長い方が好ましい。但し、コネクタサイズの小型化の観点から、シール層の電線軸方向の長さは、好ましくは１〜１５ｍｍの範囲とすることができる。

上記コネクタ付き電線において、コネクタハウジングを構成する樹脂としては、耐熱性などの観点から、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂などを好適に用いることができる。ポリエステル系樹脂としては、例えば、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などを例示することができる。ポリアミド系樹脂としては、例えば、ポリフタルアミドなどを例示することができる。なお、コネクタハウジングを構成する樹脂は、コネクタハウジングに一般的に用いられる各種の添加剤を含むことができる。

上記コネクタ付き電線において、絶縁電線の絶縁体におけるシリコーンは、耐熱性の向上に有利であるなどの観点から、好ましくは、架橋シリコーンゴム（ゴムにはエラストマーも含まれる、以下省略）であるとよい。なお、絶縁体は、シリコーン以外にも、無機フィラー、架橋剤、架橋助剤、顔料、染料等、絶縁電線の絶縁体に一般的に用いられる各種の添加剤を含むことができる。

上記ワイヤーハーネスは、上記コネクタ付き電線を有している。上記ワイヤーハーネスは、上記コネクタ付き電線を１本または複数本有することができる。

なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。

（実施例１）
実施例１のコネクタ付き電線について、図１を用いて説明する。図１に示されるように、本例のコネクタ付き電線１は、絶縁電線２と、コネクタ端子３と、コネクタハウジング４と、シール層５とを有している。

絶縁電線２は、導体２１と、導体２１の外周に被覆された絶縁体２２とを有している。本例では、導体２１は、銅または銅合金より形成されている。導体２１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等より形成されていてもよい。絶縁体２２は、シリコーンを含んでいる。本例では、具体的には、シリコーンは、架橋シリコーンゴムである。絶縁体２２は、より具体的には、未架橋シリコーンゴム、架橋剤、無機フィラー等を含有するシリコーンゴム組成物を架橋させることによって形成されている。

コネクタ端子３は、絶縁電線２の端末部における絶縁体２２の一部が剥ぎ取られて露出した導体２１に接続されている。図１では、コネクタ端子３は、雄型端子形状を有する例が示されている。コネクタ端子３は、雌型端子に嵌合するタブ状の嵌合部３１と、導体２１に圧着により加締め固定される圧着部３２とを有している。

コネクタハウジング４は、樹脂製である。本例では、具体的には、コネクタハウジング４は、ポリエステル系樹脂であるポリブチレンテレフタレートより形成されている。コネクタハウジング４は、ポリアミド系樹脂であるポリフタルアミドより形成することもできる。絶縁電線２の端末部とコネクタ端子３の一部とは、コネクタハウジング４の内部に埋設されている。本例では、具体的には、露出した導体２１の後方にある絶縁体２２の一部と、露出した導体２１と、コネクタ端子３の圧着部３２とが、コネクタハウジング４内に埋設されている。

シール層５は、絶縁電線２の端末部における絶縁体２２表面と、絶縁体２２表面の外周を覆うコネクタハウジング４との間に設けられている。シール層５は、粘着性を有する接着剤より構成されている。本例では、粘着性を有する接着剤は、粘着性を有するシリコーン系接着剤である。粘着性を有する接着剤は、粘着性を有する合成ゴム系接着剤とすることもできる。なお、本例では、シール層５の厚みは、１０μｍとされている。また、シール層５の電線軸方向の長さは、２．５ｍｍとされている。

本例のコネクタ付き電線１は、例えば、以下のようにして製造することができる。

先ず、準備した絶縁電線２の端末部における絶縁体２２を剥ぎ取って導体２１を露出させる。次いで、露出した導体２１にコネクタ端子３を圧着する。次いで、絶縁電線２の端末部における絶縁体２２表面の所定範囲に、粘着性を有する接着剤を塗布する。この際、粘着性を有する接着剤が溶剤タイプである場合には、絶縁体２２表面に塗布した後、乾燥させればよい。また、粘着性を有する接着剤がホットメルトタイプである場合には、塗布に適した状態となるように接着剤を軟化させた後、絶縁体２２表面に塗布し、冷却すればよい。次いで、コネクタハウジング４をインサート成形により形成する。具体的には、粘着性を有する接着剤が塗布された絶縁電線２を、コネクタハウジング４を形成するための金型の所定位置に配置し、加熱溶融させた樹脂材料を金型内に注入し、成形する。次いで、冷却後、脱型する。これにより、コネクタハウジング４の内部に絶縁電線２の端末部とコネクタ端子３の一部とが埋設されるとともに、絶縁電線２の端末部における絶縁体２２表面と絶縁体２２表面の外周を覆うコネクタハウジング４との間にシール層５が形成される。以上により、本例のコネクタ付き電線１が得られる。

本例のコネクタ付き電線１は、シール層５が、粘着性を有する接着剤より構成されている。そのため、難接着性のシリコーンを含む絶縁体２２とシール層５との界面、コネクタハウジング４とシール層５との界面の両方において高い接着性を確保することができる。

（実施例２）
実施例２のワイヤーハーネスについて説明する。本例のワイヤーハーネス（不図示）は、実施例１のコネクタ付き電線１を有している。本例では、具体的には、ワイヤーハーネスは、実施例１のコネクタ付き電線１が複数本束ねられた電線束（不図示）を有している。また、電線束の外周には、ハーネス保護材（不図示）が設けられている。

本例のワイヤーハーネスは、実施例１のコネクタ付き電線１を有しているため、止水性に優れる。

＜実験例＞
以下、実験例を用いてより具体的に説明する。

（材料の準備）
以下の材料を準備した。
・シリコーンゴム板［クラベ社製、大きさ：縦４０ｍｍ×横１９．５ｍｍ×厚み１．６ｍｍ］
なお、シリコーンゴム板は、絶縁電線の絶縁体を模擬したものである。
・ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）［東レ社製、「５１０１Ｇ−３０Ｕ」］
・ＰＡ６Ｔ（ポリフタルアミド樹脂）［デュポン社製、「ザイテルＨＴＮＦＲ５２Ｇ３０ＮＨＦ」］
なお、ＰＢＴ、ＰＡ６Ｔは、インサート成形用の樹脂である。
・接着剤Ａ（粘着性を有するシリコーン系接着剤）［東レ・ダウコーニング社製「ＳＤ４５８０」と白金触媒（東レ・ダウコーニング社製「ＮＣ−２５ＣＡＴＡＬＹＳＴ」）との混合物］
・接着剤Ｂ（粘着性を有する合成ゴム系接着剤＜ブチルゴム系接着剤＞）［横浜ゴム社製、「ハマタイトＭ６２８０」］
・接着剤Ｃ（粘着性を有する合成ゴム系接着剤）［ヤスハラケミカル社製、「ヒロダインＮｏ．５１３２」］
・接着剤Ｄ（粘着性を有さないシリコーン系接着剤）［モメンティブ社製、「ＴＳＥ３９７５」］
・接着剤Ｅ（粘着性を有さない合成ゴム系接着剤＜ブチルゴム系接着剤＞）［横浜ゴム社製、「ハマタイトＭ１５５」］
なお、接着剤Ａ〜Ｅは、シール層を構成するための接着剤である。また、接着剤Ａは、トルエンに希釈されている溶剤タイプの接着剤である。接着剤Ｂ、接着剤Ｃおよび接着剤Ｅは、ホットメルトタイプの接着剤である。接着剤Ｄは、湿気硬化タイプの接着剤である。

（試料の作製）
−試料１−
シリコーンゴム板の表面に、接着剤Ａを塗布後、室温で１２時間乾燥し、成形樹脂としてＰＢＴを用いてインサート成形（樹脂温度２５０℃）を行うことにより、試料１を作製した。

−試料２−
シリコーンゴム板の表面に、２００℃にて軟化させた接着剤Ｂを塗布後、室温で１時間冷却し、成形樹脂としてＰＢＴを用いてインサート成形（樹脂温度２５０℃）を行うことにより、試料２を作製した。

−試料３−
シリコーンゴム板の表面に、接着剤Ａを塗布後、室温で１２時間乾燥し、成形樹脂としてＰＡ６Ｔを用いてインサート成形（樹脂温度３２５℃）を行うことにより、試料３を作製した。

−試料４−
シリコーンゴム板の表面に、２００℃にて軟化させた接着剤Ｂを塗布後、室温で１時間冷却し、成形樹脂としてＰＡ６Ｔを用いてインサート成形（樹脂温度３２５℃）を行うことにより、試料４を作製した。

−試料５−
シリコーンゴム板の表面に、２００℃にて軟化させた接着剤Ｃを塗布後、室温で１時間冷却し、成形樹脂としてＰＢＴを用いてインサート成形（樹脂温度２５０℃）を行うことにより、試料５を作製した。

−試料１Ｃ−
シリコーンゴム板の表面に、接着剤Ｄを塗布後、室温で２４時間硬化し、成形樹脂としてＰＢＴを用いてインサート成形（樹脂温度２５０℃）を行うことにより、試料１Ｃを作製した。

−試料２Ｃ−
シリコーンゴム板の表面に、接着剤Ｄを塗布後、室温で２４時間硬化し、成形樹脂としてＰＡ６Ｔを用いてインサート成形（樹脂温度３２５℃）を行うことにより、試料２Ｃを作製した。

−試料３Ｃ−
シリコーンゴム板の表面に、２００℃にて軟化させた接着剤Ｅを塗布後、室温で１時間冷却し、成形樹脂としてＰＢＴを用いてインサート成形（樹脂温度２５０℃）を行うことにより、試料３Ｃを作製した。

−試料４Ｃ−
シリコーンゴム板の表面に、２００℃にて軟化させた接着剤Ｅを塗布後、室温で１時間冷却し、成形樹脂としてＰＡ６Ｔを用いてインサート成形（樹脂温度３２５℃）を行うことにより、試料４Ｃを作製した。

なお、各試料において、インサート成形後の成形樹脂体は、コネクタハウジングを模擬したものであり、大きさは、縦３０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚み２ｍｍである。また、シリコーンゴム板と成形樹脂体との重なり部分の長さは２０ｍｍとした。

（評価試験）
−引張せん断接着強さ試験−
作製した各試料を用い、ＪＩＳ Ｓ６０４０に準拠して引張せん断接着強さを測定した。また、引張せん断接着強さ試験後の試料における、破断面の破壊形態を観察した。シール層が界面破壊すると、界面からコネクタハウジング内に水が浸入しやすくなり、止水性が低下する。そのため、シール層の破壊形態が界面破壊ではなく、材料破壊となることが重要である。

−プローブタック試験−
ＡＳＴＭ Ｄ２９７９に準拠し、プローブタック試験を行った。具体的には、ＰＥＴフィルム上に、２０μｍの厚みとなるように所定の接着剤を塗布して接着剤層を形成した後、２ｃｍ×２ｃｍの大きさに成形することにより、試験片を準備した。次いで、この試験片を、接着剤層が下側となるように１０ｇの荷重をかけて、直径φ＝５ｍｍの円柱状のプローブ端面に２３℃（常温）にて５ｃｍ／秒の速度で０．０１秒接触させ、貼り付けた。その後、５ｃｍ／秒の速度でプローブを引き上げ、引き剥がし強度を測定した。なお、このプローブタック試験は、接着剤の粘着性を定量的に評価するために実施したものであり、ここでは、引き剥がし強度が１Ｎ／５ｍｍφ以下の場合を粘着性がないとした。

−止水確認試験−
シリコーン製の絶縁体を有する絶縁電線の端末部における絶縁体の一部を剥ぎ取り、金属製のコネクタ端子を圧着した。この電線の端末部における絶縁体表面に、上述した所定の接着剤を塗布した後、金型にセットし、上述した所定の成形樹脂を用いてインサート成形を行った。そして、以下に示す評価サンプルを構成し、止水確認試験を行った。

すなわち、図２に示されるように、評価サンプル９における、絶縁電線９１のコネクタ端子９２と接続された側と反対側の端部は、熱収縮チューブなどの閉塞材９３により、絶縁体９４の内側へ空気が入らないように密封されている。また、評価サンプル９における、成形樹脂体９５の一部から閉塞材９３で密封された側の絶縁電線９１の端部までの部分は、筒部材９６の内側に挿入された状態で保持されている。また、評価サンプル９における、筒部材９６の一方の開口９６１は、成形樹脂体９５により密閉されている。また、止水確認試験では、評価サンプル９における、先端のコネクタ端子９２から筒部材９６で囲まれた絶縁電線１０の一部までの領域が、水槽９７内に溜められた水９８に浸された状態とされる。また、止水確認試験では、最大１５０ｋＰａの圧力の圧縮空気が、筒部材９６の他方の開口９６２から供給される。以上に示した構成にて、評価サンプル９における成形樹脂体９５とコネクタ端子９２との隙間の部分から気泡の有無を確認した。気泡が生じなかった場合を、止水性が合格であるとし、気泡が生じた場合を、止水性が不合格であるとした。

表１に試料の詳細構成および評価結果をまとめて示す。

試料１Ｃ、２Ｃは、粘着性を有さないシリコーン系接着剤を用いている。そのため、シリコーンには接着するものの、インサート成形樹脂への接着性が悪く、インサート成形樹脂側での界面破壊となった。また、止水性評価でも気泡が見られた。

試料３Ｃ、４Ｃは、粘着性を有さない合成ゴム系接着剤を用いている。そのため、シリコーンへの接着性が悪く、シリコーン側での界面破壊となった。また、止水性評価でも気泡が見られた。

これらに対し、試料１〜試料５は、粘着性を有するシリコーン系接着剤、粘着性を有する合成ゴム系接着剤を用いている。そのため、界面破壊とならず、シール層の材料破壊となり、高い接着性を確保することができた。また、止水性評価でも気泡は見られなかった。

以上、本発明の実施例、実験例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例、実験例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。

１ コネクタ付き電線
２ 絶縁電線
２１ 導体
２２ 絶縁体
３ コネクタ端子
４ コネクタハウジング
５ シール層

Claims (4)

1. 導体と該導体の外周に被覆されたシリコーンを含む絶縁体とを有する絶縁電線と、上記絶縁体の一部が剥ぎ取られて露出した上記導体に接続されたコネクタ端子と、上記絶縁電線の端末部と上記コネクタ端子の一部とが内部に埋設された樹脂製のコネクタハウジングと、上記絶縁電線の端末部における上記絶縁体表面と該絶縁体表面の外周を覆う上記コネクタハウジングとの間に設けられたシール層とを有しており、
   該シール層が、粘着性を有する接着剤より構成されている、コネクタ付き電線。
2. 上記粘着性を有する接着剤が、粘着性を有するシリコーン系接着剤、または、粘着性を有する合成ゴム系接着剤である、請求項１に記載のコネクタ付き電線。
3. 上記コネクタハウジングを構成する樹脂が、ポリエステル系樹脂、または、ポリアミド系樹脂である、請求項１または２に記載のコネクタ付き電線。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ付き電線を有する、ワイヤーハーネス。

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