JP2022071506A - 防食材、端子付き電線及びワイヤーハーネス - Google Patents

防食材、端子付き電線及びワイヤーハーネス Download PDF

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Abstract

【課題】LLCに接触しても着色しにくい端子付き電線が得られる防食材、並びにLLCに接触しても着色しにくい端子付き電線及びそれを用いたワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】防食材は、光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーの少なくとも一方からなる重合性化合物を含む紫外線硬化型樹脂を含み、前記重合性化合物は特定物質を併用してなり、前記光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーは、低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーを含み、前記重合性化合物は、特定の架橋密度向上剤を含み、前記紫外線硬化型樹脂100質量部中に前記架橋密度向上剤が35~100質量部含まれ、JIS Z8803に準拠して測定される25℃での粘度が18900mPa・s以下である。【選択図】図1

Description

本発明は、防食材、端子付き電線及びワイヤーハーネスに関する。
近年、車両の軽量化により燃費を向上させる観点から、ワイヤーハーネスを構成する被覆電線にアルミニウムを用いる例が増加している。このような被覆電線に接続される金属端子としては、一般に電気特性に優れた銅又は銅合金が用いられている。しかし、被覆電線の導体と金属端子との間で材質が異なると、導体と金属端子との接合部で腐食が発生しやすくなることから、上記接合部を防食できる防食材が必要となる。
特許文献1では、熱可塑性ポリアミド樹脂を主成分とし、アルミニウム同士の重ね合わせ引張せん断強度が6N/mm以上、伸び率が100%以上、吸水率が1.0%以下である防食材を用いた端子付き被覆電線が開示されている。熱可塑性ポリアミド樹脂は硬化時間が比較的長いことから、短時間で硬化処理が完了する紫外線硬化型樹脂が注目されている。紫外線硬化型樹脂は、紫外線を照射することにより瞬時に硬化し、さらに洗浄工程や乾燥工程が不要なため、次工程を素早く行うことができ、工程を短縮することが可能である。特許文献1によれば、電線導体と端子金具との接続部分に防食材を流動性の高い塗布することにより、防食材が硬化してなる封止材を備えた端子付き被覆電線が得られる。
特開2011-103266号公報
しかし、特許文献1に開示された端子付き被覆電線は、LLC(ロング・ライフ・クーラント)に接触すると、LLCに含まれる着色剤によりが着色しやすいという問題があった。
本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、LLCに接触しても着色しにくい封止材が得られる防食材、並びにLLCに接触しても着色しにくい端子付き電線及びそれを用いたワイヤーハーネスを提供することにある。
本発明の態様に係る防食材は、光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーの少なくとも一方からなる重合性化合物を含む紫外線硬化型樹脂を含み、前記重合性化合物は、単官能(メタ)アクリレートモノマー及び2官能(メタ)アクリレートモノマーを併用してなるか、又は単官能(メタ)アクリレートモノマー及び2官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方と、3官能(メタ)アクリレートモノマー及び4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方とを併用してなり、前記光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーは、重量平均分子量Mwが1000以下の低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーを含み、前記重合性化合物は、2官能(メタ)アクリレートモノマー、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマー、及び低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーからなる群より選択される1種以上の架橋密度向上剤を含み、前記紫外線硬化型樹脂100質量部中に前記架橋密度向上剤が35~100質量部含まれ、JIS Z8803に準拠して測定される25℃での粘度が18900mPa・s以下である。
本発明によれば、LLCに接触しても着色しにくい端子付き電線が得られる防食材、並びにLLCに接触しても着色しにくい端子付き電線及びそれを用いたワイヤーハーネスを提供することができる。
本実施形態に係る端子付き電線を示す概略図である。 本実施形態に係る端子付き電線において、金属端子に電線を接続する前の状態を示す概略図である。 本実施形態に係る端子付き電線において、金属端子に電線を接続した状態を示す概略図である。 本実施形態に係る端子付き電線において、金属端子と導体との接合部に防食材を塗布して硬化させている状態を示す概略図である。 本実施形態に係るワイヤーハーネスを示す斜視図である。
以下、図面を用いて本実施形態に係る防食材、端子付き電線及びワイヤーハーネスについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。
[防食材]
本実施形態に係る防食材は、硬化することで、図4に示され異なる金属部材からなる接合部60を被覆する封止材30を形成するものである。封止材30は、腐食原因物質の接合部60への浸入を抑制することにより接合部60における腐食を長期に亘り防止するものである。上記防食材は、紫外線硬化型樹脂を含む。
紫外線硬化型樹脂は、光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーの少なくとも一方からなる重合性化合物を含む。ここで、光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーとは、それぞれ、炭素-炭素不飽和結合を備える官能基を有するモノマー及びオリゴマーを意味する。紫外線硬化型樹脂は、少なくとも重合性化合物を含み、必要により、光重合開始剤等を含む。
紫外線硬化型樹脂は、好ましくは、光重合性(メタ)アクリレートモノマーからなる重合性化合物を含む。また、紫外線硬化型樹脂は、好ましくは、光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーの両方からなる重合性化合物を含む。これらの紫外線硬化型樹脂を含む防食材を用いると、硬化して得られる封止材は金属との接着力が高く、さらに優れた耐候性及び耐衝撃性を有するようになる。このため、これらの紫外線硬化型樹脂を含む防食材を用いると、接合部の腐食を効果的に抑制することができる。
(光重合性(メタ)アクリレートモノマー)
重合性化合物を構成する光重合性(メタ)アクリレートモノマーとしては、例えば、単官能(メタ)アクリレートモノマー、2官能(メタ)アクリレートモノマー、3官能(メタ)アクリレートモノマー、及び多官能(メタ)アクリレートモノマーが用いられる。ここで、単官能(メタ)アクリレートモノマーとは、炭素-炭素不飽和結合を備える官能基を1つ有する(メタ)アクリレートモノマーである。2官能(メタ)アクリレートモノマーとは、上記官能基を2つ有する(メタ)アクリレートモノマーである。3官能(メタ)アクリレートモノマーとは、上記官能基を3つ有する(メタ)アクリレートモノマーである。多官能(メタ)アクリレートモノマーとは、上記官能基を4つ以上有する(メタ)アクリレートモノマーである。なお、本実施形態に係る防食材を構成する重合性化合物では、上記光重合性(メタ)アクリレートモノマーを特定の組み合わせで用いる。光重合性(メタ)アクリレートモノマーの特定の組み合わせについては後述する。
(光重合性(メタ)アクリレートオリゴマー)
光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、単官能(メタ)アクリレートオリゴマー、2官能(メタ)アクリレートオリゴマー、3官能(メタ)アクリレートオリゴマー、多官能(メタ)アクリレートオリゴマー等が用いられる。ここで、単官能(メタ)アクリレートオリゴマーとは、炭素-炭素不飽和結合を備える官能基を1つ有する(メタ)アクリレートオリゴマーである。2官能(メタ)アクリレートオリゴマーとは、上記官能基を2つ有する(メタ)アクリレートオリゴマーである。3官能(メタ)アクリレートオリゴマーとは、上記官能基を3つ有する(メタ)アクリレートオリゴマーである。多官能(メタ)アクリレートオリゴマーとは、上記官能基を4つ以上有する(メタ)アクリレートオリゴマーである。
また、光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーは、低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーを含む。ここで、低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーとは、 重量平均分子量Mwが1000以下、好ましくは650以下の(メタ)アクリレートオリゴマーを意味する。なお、 重量平均分子量Mwが低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーよりも大きい(メタ)アクリレートオリゴマーを、以下、高分子量(メタ)アクリレートオリゴマーともいう。
低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、上記単官能(メタ)アクリレートオリゴマー、2官能(メタ)アクリレートオリゴマー、3官能(メタ)アクリレートオリゴマー、及び多官能(メタ)アクリレートオリゴマーのうち、 重量平均分子量Mwが上記範囲内にあるものが用いられる。
(光重合性(メタ)アクリレートモノマーの組み合わせ)
なお、紫外線硬化型樹脂に含まれるモノマーとして、3官能(メタ)アクリレートモノマー及び多官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方のみを用いた場合、紫外線硬化型樹脂の硬化物の架橋密度が非常に高くなる傾向がある。この架橋密度が非常に高い紫外線硬化型樹脂の硬化物では、強度・硬度が向上し、表面硬化性(タック性)が高くなるものの、伸びや深部硬化性が低下し、得られる硬化物が剥離しやすくなる。このため、架橋密度が非常に高い紫外線硬化型樹脂の硬化物を用いた封止材では、長期に亘り腐食を抑制することが困難であった。
このため、本実施形態で用いられる重合性化合物を構成する光重合性(メタ)アクリレートモノマーは、複数種類の(メタ)アクリレートモノマーを特定の組み合わせで用いたものになっている。具体的には、本実施形態で用いられる重合性化合物は、複数種類の(メタ)アクリレートモノマーの、第1の組み合わせ又は第2の組み合わせからなる。第1の組み合わせは、単官能(メタ)アクリレートモノマー及び2官能(メタ)アクリレートモノマーの併用である。第2の組み合わせは、単官能(メタ)アクリレートモノマー及び2官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方と、3官能(メタ)アクリレートモノマー及び4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方との併用である。
第1の組み合わせ及び第2の組み合わせでは、官能基数が少ない(メタ)アクリレート化合物と官能基数が多い(メタ)アクリレート化合物とを混合して用いており、3官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーのみを用いることはない。これにより、本実施形態に係る封止材では、紫外線硬化型樹脂の硬化物の架橋密度が過度に高まることがない。このため、本実施形態に係る封止材によれば、強度・硬度及び表面硬化性に加えて、伸びや深部硬化性も向上させることができ、異種材料からなる接合部での剥離が抑制され、接合部の腐食を長期間抑制することが可能となる。ここで、深部硬化性とは、上部から光照射したときに、どのくらいの深度まで硬化するかを示す指標である。また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートとメタクリレートとを包含する概念である。
(架橋密度向上剤)
重合性化合物は、上記光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーのうち紫外線硬化型樹脂の架橋密度を向上させる物質である架橋密度向上剤を含む。架橋密度向上剤としては、2官能(メタ)アクリレートモノマー、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマー、及び低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーからなる群より選択される1種以上の物質が用いられる。重合性化合物が架橋密度向上剤を含むと、架橋密度が高い紫外線硬化型樹脂の硬化物が得られやすい。
紫外線硬化型樹脂100質量部中に架橋密度向上剤が35~100質量部、好ましくは45~60質量部含まれる。紫外線硬化型樹脂中に架橋密度向上剤が上記範囲内で含まれると、架橋密度が適度に高い紫外線硬化型樹脂の硬化物が得られやすい。
以下、光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーについて具体的に説明する。
(単官能アクリレートモノマー)
単官能アクリレートモノマーとしては、化学式1に示す化合物を用いることができる。具体的には、新中村化学工業株式会社製のエトキシ化o-フェニルフェノールアクリレート((a)参照、粘度:150mPa・s/25℃)、メトキシポリエチレングリコール♯400アクリレート((b)参照、n=9、粘度:28mPa・s/25℃)、メトキシポリエチレングリコール♯550アクリレート((b)参照、n=13)、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート((c)参照、粘度:16mPa・s/25℃)、2-アクリロイルオキシエチルサクシネート((d)参照、粘度:180mPa・s/25℃)、イソステアリルアクリレート((e)参照、粘度:18mPa・s/25℃)を挙げることができる。また、単官能アクリレートモノマーとしては、ダイセル・オルネクス株式会社製のβ-カルボキシエチルアクリレート(粘度:75mPa・s/25℃)、イソボルニルアクリレート(粘度:9.5mPa・s/25℃)、オクチル/デシルアクリレート(粘度:3mPa・s/25℃)、エトキシ化フェニルアクリレート(EO2mol)(粘度:20mPa・s/25℃)、エトキシ化フェニルアクリレート(EO1mol)(粘度:10mPa・s/25℃)も挙げることができる。
Figure 2022071506000002
(2官能アクリレートモノマー)
2官能アクリレートモノマーとしては、化学式2-1~2-3に示す化合物を用いることができる。具体的には、新中村化学工業株式会社製の2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート((a)参照、粘度:44mPa・s/25℃)、ポリエチレングリコール♯200ジアクリレート((b)参照、n=4、粘度:22mPa・s/25℃)、ポリエチレングリコール♯400ジアクリレート((b)参照、n=9、粘度:58mPa・s/25℃)、ポリエチレングリコール♯600ジアクリレート((b)参照、n=14、粘度:106mPa・s/25℃)、ポリエチレングリコール♯1000ジアクリレート((b)参照、n=23、粘度:100mPa・s/40℃)、プロポキシ化エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート((c)参照、粘度:500mPa・s/25℃)、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート((d)参照、粘度:1500mPa・s/25℃)、9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン((e)参照、粘度:91000mPa・s/60℃)、プロポキシ化ビスフェノールAジアクリレート((f)参照、粘度:3000mPa・s/25℃)、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート((g)参照、粘度:120mPa・s/25℃)、1,10-デカンジオールジアクリレート((h)参照、粘度:10mPa・s/25℃)、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート((i)参照、粘度:8mPa・s/25℃)、1,9-ノナンジオールジアクリレート((j)参照、粘度:8mPa・s/25℃)、ジプロピレングリコールジアクリレート((k)参照、粘度:8mPa・s/25℃)、トリプロピレングリコールジアクリレート((l)参照、m+n=3、粘度:12mPa・s/25℃)、ポリプロピレングリコール♯400ジアクリレート((l)参照、m+n=7、粘度:34mPa・s/25℃)、ポリプロピレングリコール♯700ジアクリレート((l)参照、m+n=12、粘度:68mPa・s/25℃)、ポリテトラメチレングリコール♯650ジアクリレート((m)参照、粘度:140mPa・s/25℃)を挙げることができる。また、2官能アクリレートモノマーとしては、ダイセル・オルネクス株式会社製のジプロピレングリコールジアクリレート(粘度:10mPa・s/25℃)、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(粘度:6.5mPa・s/25℃)、トリプロピレングリコールジアクリレート(粘度:12.5mPa・s/25℃)、PO変性ネオペンチルグリコールジアクリレート(粘度:20mPa・s/25℃)、変性ビスフェノールAジアクリレート(粘度:1100mPa・s/25℃)、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(粘度:140mPa・s/25℃)、PEG400ジアクリレート(粘度:60mPa・s/25℃)、PEG600ジアクリレート(粘度:120mPa・s/25℃)、ネオペンチルグリコール・ヒドロキシピバリン酸エステルジアクリレート(粘度:25mPa・s/25℃)も挙げることができる。
Figure 2022071506000003
Figure 2022071506000004
Figure 2022071506000005
(3官能アクリレートモノマー及び多官能アクリレートモノマー)
3官能アクリレートモノマー及び多官能アクリレートモノマーとしては、化学式3-1及び3-2に示す化合物を用いることができる。具体的には、新中村化学工業株式会社製のエトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート((a)参照、粘度:1000mPa・s/50℃)、ε-カプロラクトン変性トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート((b)参照、粘度:3000~4000mPa・s/25℃)、Ethoxylated glycerine triacrylate(EO9mol)((c)参照、l+m+n=9、粘度:190mPa・s/25℃)、Ethoxylated glycerine triacrylate(EO20mol) ((c)参照、l+m+n=20、粘度:110mPa・s/25℃)、ペンタエリスリトールトリアクリレート(トリエステル37%)((d)参照、粘度:790mPa・s/25℃)、ペンタエリスリトールトリアクリレート(トリエステル55%)((d)参照、粘度:490mPa・s/25℃)、ペンタエリスリトールトリアクリレート(トリエステル57%)((d)参照、粘度:730mPa・s/25℃)、トリメチロールプロパントリアクリレート((e)参照、粘度:110mPa・s/25℃)、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート((f)参照、粘度:1000mPa・s/25℃)、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート((g)参照、粘度:350mPa・s/25℃)、ペンタエリスリトールテトラアクリレート((h)参照、粘度:200mPa・s/40℃)、ジペンタエリスリトールポリアクリレート((i)参照、粘度:6500mPa・s/25℃)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート((j)参照、粘度:6600mPa・s/25℃)を挙げることができる。また、多官能アクリレートモノマーとしては、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチルアクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキシド変性ジアクリレートも挙げることができる。
Figure 2022071506000006
Figure 2022071506000007
3官能アクリレートモノマーとしては、ダイセル・オルネクス株式会社製のペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレート(粘度:1100mPa・s/25℃)、トリメチロールプロパントリアクリレート(粘度:100mPa・s/25℃)、トリメチロールプロパンエトキシトリアクリレート(粘度:60mPa・s/25℃)、トリメチロールプロパンプロポキシトリアクリレート(粘度:90mPa・s/25℃)、グリセリンプロポキシトリアクリレート(粘度:100mPa・s/25℃)を挙げることができる。4官能以上の多官能アクリレートモノマーとしては、ダイセル・オルネクス株式会社製のペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート(粘度:160mPa・s/25℃)、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(粘度:1000mPa・s/25℃)、ペンタエリスリトール(トリ/テトラ)アクリレート(粘度:700mPa・s/25℃)、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(粘度:6900mPa・s/25℃)を挙げることができる。
(単官能メタクリレートモノマー)
単官能メタクリレートモノマーとしては、化学式4に示す化合物を用いることができる。具体的には、新中村化学工業株式会社製の2-メタクリロイロキシエチルフタル酸((a)参照、粘度:3400mPa・s/25℃)、メトキシポリエチレングリコール♯400メタクリレート((b)参照、n=9、粘度:23mPa・s/25℃)、メトキシポリエチレングリコール♯1000メタクリレート((b)参照、n=23、粘度:55mPa・s/40℃)、フェノキシエチレングリコールメタクリレート((c)参照、粘度:7mPa・s/25℃)、ステアリルメタクリレート((d)参照、粘度:8mPa・s/30℃)、2-メタクリロイルオキシエチルサクシネート((e)参照、粘度:160mPa・s/25℃)を挙げることができる。
Figure 2022071506000008
(2官能メタクリレートモノマー)
2官能メタクリレートモノマーとしては、化学式5-1及び5-2に示す化合物を用いることができる。具体的には、新中村化学工業株式会社製のエチレングリコールジメタクリレート((a)参照、粘度:3mPa・s/25℃)、ジエチレングリコールジメタクリレート((b)参照、n=2、粘度:5mPa・s/25℃)、トリエチレングリコールジメタクリレート((b)参照、n=3、粘度:9mPa・s/25℃)、ポリエチレングリコール♯200ジメタクリレート((b)参照、n=4、粘度:14mPa・s/25℃)、ポリエチレングリコール♯400ジメタクリレート((b)参照、n=9、粘度:35mPa・s/25℃)、ポリエチレングリコール♯600ジメタクリレート((b)参照、n=14、粘度:64mPa・s/25℃)、ポリエチレングリコール♯1000ジメタクリレート((b)参照、n=23、粘度:80mPa・s/40℃)、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート((c)参照、粘度:1000mPa・s/25℃)、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート((d)参照、粘度:100mPa・s/25℃)、1,10-デカンジオールジメタクリレート((e)参照、粘度:10mPa・s/25℃)、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート((f)参照、粘度:6mPa・s/25℃)、1,9-ノナンジオールジメタクリレート((g)参照、粘度:8mPa・s/25℃)、ネオペンチルグリコールジメタクリレート((h)参照、粘度:5mPa・s/25℃)、エトキシ化ポリプロピレングリコール♯700ジメタクリレート((i)参照、粘度:90mPa・s/25℃)、グリセリンジメタクリレート((j)参照、粘度:40mPa・s/25℃)、ポリプロピレングリコール♯400ジメタクリレート((k)参照、粘度:27mPa・s/25℃)を挙げることができる。
Figure 2022071506000009
Figure 2022071506000010
(3官能メタクリレートモノマー)
3官能メタクリレートモノマーとしては、化学式6に示す化合物を用いることができる。具体的には、新中村化学工業株式会社製のトリメチロールプロパントリメタクリレート(粘度:42mPa・s/25℃)を挙げることができる。
Figure 2022071506000011
((メタ)アクリレートオリゴマー)
また、光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、ダイセル・オルネクス株式会社製の芳香族ウレタンアクリレート、脂肪族ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレートも用いることができる。エポキシアクリレートとしては、ビスフェノールAタイプエポキシアクリレート、エポキシ化大豆油アクリレート、変性エポキシアクリレート、脂肪酸変性エポキシアクリレート、アミン変性ビスフェノールAタイプエポキシアクリレートを挙げることができる。
光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、多塩基酸変性アクリルオリゴマーなどのアクリルアクリレートや、シリコーンアクリレートも挙げることができる。
(低分子量(メタ)アクリレートオリゴマー)
低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ダイセル・オルネクス株式会社製の脂肪族ウレタンアクリレートを用いることができる。具体的には、ダイセル・オルネクス株式会社製の脂肪族ウレタンアクリレートEBECRYL(登録商標) 8210(平均分子量Mw:600)を用いることができる。
(高分子量(メタ)アクリレートオリゴマー)
高分子量(メタ)アクリレートオリゴマーとしては、例えば、ダイセル・オルネクス株式会社製の脂肪族ウレタンアクリレートを用いることができる。具体的には、ダイセル・オルネクス株式会社製の脂肪族ウレタンアクリレートEBECRYL(登録商標) 4513(平均分子量Mw:2000)を用いることができる。
(単官能(メタ)アクリレートモノマー)
単官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、イソボルニルアクリレート及びエトキシ化フェニルアクリレートが好ましい。2官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、2-ヒドロキシ-3-アクリロイロキシプロピルメタクリレート及びジプロピレングリコールジアクリレートが好ましい。3官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、グリセリンプロポキシトリアクリレート及びトリメチロールプロパンプロポキシトリアクリレートが好ましい。4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーとしては、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート及びジトリメチロールプロパンテトラアクリレートが好ましい。
なお、本実施形態の重合性化合物において、単官能(メタ)アクリレートモノマー、2官能(メタ)アクリレートモノマー、3官能(メタ)アクリレートモノマー及び4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーの混合割合は、後述する参考例及び実施例に限定されるわけではなく、本実施形態の効果が得られるように任意に設定することができる。
本実施形態に係る紫外線硬化型樹脂は、上述の重合性化合物に加え、紫外線硬化を促進するための光重合開始剤を含むことが好ましい。光重合開始剤は、光重合性モノマー及び光重合性オリゴマーの重合反応を開始させる働きを持つ化合物で、紫外線から特定波長の光を吸収して励起状態となり、ラジカルを発生する物質である。
このような光重合開始剤としては、例えばベンゾインエーテル系、ケタール系、アセトフェノン系、ベンゾフェノン系、及びチオキサントン系からなる群より選ばれる少なくとも一種を用いることができる。なお、これらの光重合開始剤は一例であり、本実施形態はこれらに限定されない。すなわち、光重合開始剤は、その目的に応じて種々の化合物を用いることができる。
本実施形態の紫外線硬化型樹脂は、上述の重合性化合物を主成分としている。また、本実施形態に係る紫外線硬化型樹脂は、上述の重合性化合物に加え、他のモノマー及びオリゴマーを含むことができる。さらに、紫外線硬化型樹脂は、次のような添加剤の少なくとも一種を含むことができる。添加剤としては、光重合開始助剤、接着防止剤、充填剤、可塑剤、非反応性ポリマー、着色剤、難燃剤、難燃助剤、軟化防止剤、離型剤、乾燥剤、分散剤、湿潤剤、沈殿防止剤、増粘剤、帯電防止剤、静電防止剤、艶消し剤、ブロッキング防止剤、皮張り防止剤、界面活性剤等を用いることができる。
上述のように、本実施形態の防食材は、上述の紫外線硬化型樹脂を含むものである。このため、防食材に紫外線を照射することで瞬時に硬化し、さらに洗浄工程や乾燥工程が不要なため、次工程を素早く行うことができ、工程を短縮することが可能となる。なお、紫外線硬化型樹脂の粘度が高すぎる場合、紫外線硬化型樹脂を含む防食材を接合部60に塗布した際に塗布厚さが大きくなりすぎてしまう。この結果、硬化して得られる被膜(封止材)の厚みが増大する。このため、端子付き電線1の金属端子をコネクタハウジングに収容する際に封止材をコネクタハウジングのキャビティ内に挿入できなくなることにより、既存のコネクタハウジングを使用できなくなるおそれがある。
これに対し、本実施形態の防食材は、JIS Z8803(液体の粘度測定方法)に準拠して測定される25℃での粘度が18900mPa・s以下である。このため、塗布厚さが大きくなりすぎず、硬化して得られる被膜(封止材)の厚みが増大しないことから、既存のコネクタハウジングを用いることが可能となる。なお、防食材の粘度の下限値は特に限定されないが、例えば300mPa・sとすることができる。防食材の粘度がこの値以上であることにより、防食材を接合部60に塗布した際の液ダレが抑制されるため、硬化して得られる被膜の厚さを略均一にし、防食性を高めることが可能となる。
なお、防食材の粘度は、光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーの各粘度、並びに各モノマー及びオリゴマーの添加量に起因して変化するものである。また、重合性化合物は、紫外線が照射されて重合反応が進行しない限り、各モノマー同士、及びモノマーとオリゴマーが重合して粘度が上昇することはない。このため、モノマー及びオリゴマーの粘度及び添加量を調整することにより、得られる防食材の粘度を18900mPa・s以下に設定することができる。
このように、本実施形態の防食材は、光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーの少なくとも一方からなる重合性化合物とを含む紫外線硬化型樹脂を含む。重合性化合物は、単官能(メタ)アクリレートモノマー及び2官能(メタ)アクリレートモノマーを併用してなるか、又は単官能(メタ)アクリレートモノマー及び2官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方と、3官能(メタ)アクリレートモノマー及び4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方とを併用してなる。防食材は、JIS Z8803に準拠して測定される25℃での粘度が18900mPa・s以下である。
本実施形態では、官能基数が少ない(メタ)アクリレートモノマーと官能基数が多い(メタ)アクリレートモノマーとを混合した紫外線硬化型樹脂を、防食材として用いる。このため、得られる硬化物は適度な架橋密度となることから、強度・硬度及び表面硬化性に加えて、伸びも向上させることが可能となる。また、紫外線硬化型樹脂に含まれるモノマーが3官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーのみからなる場合には、深部硬化性が低下し、防食材の内部で樹脂が十分に硬化せずに接合部から剥がれてしまい、防食性が低下する可能性がある。しかし、本実施形態では、紫外線硬化型樹脂は官能基数が少ない(メタ)アクリレート化合物を含むため、深部硬化性の低下を抑制して剥離を防ぎ、防食性を高めることが可能となる。
また、当該防食材は、粘度が所定値以下であるため、塗布厚さが大きくなりすぎず、硬化して得られる被膜の厚みの増大を抑制することができる。さらに、防食材に紫外線を照射することで瞬時に硬化し、さらに洗浄工程や乾燥工程が不要なため、工程を短縮することが可能となる。また、本実施形態では、液状の防食材を接合部60に塗布した後、紫外線照射により硬化するため、如何なる電線及び接合部の形状であっても、防食性に優れた封止材を形成することが可能である。
(発明の効果)
本実施形態に係る防食材によれば、LLCに接触しても着色しにくい端子付き電線が得られる防食材を提供することができる。
[端子付き電線]
次に、本実施形態に係る端子付き電線について説明する。図1から図4に示すように、本実施形態に係る端子付き電線1は、導電性の導体11及び導体11を覆う電線被覆材12を有する電線10と、電線10の導体11に接続する金属端子20とを備える。また、端子付き電線1は、導体11と金属端子20との接合部60を覆い、上述の防食材が硬化してなる封止材30を備える。
端子付き電線1における金属端子20はメス型のものである。金属端子20は、図1中の左側の図示しない端部に、図示しない相手方端子に対して接続する電気接続部21を有する。電気接続部21は、ボックス状の外観を有し、相手方端子に係合するバネ片を内蔵している。また、電気接続部21の図1中の右側には、繋ぎ部23を介して、図2に示す電線接続部22が設けられる。電線接続部22は、加締めることにより電線10の端末部に接続される。金属端子20の電線接続部22が電線10の端末部に接続されると、封止材30を備えない以外は端子付き電線1と同一構成の未封止端子付き電線5が得られる。
電線接続部22について詳細に説明する。電線接続部22は、図1中の左側に位置する導体圧着部24と、図1中の右側に位置する被覆材加締部25とを備える。
導体圧着部24は、電線10の端末部の電線被覆材12を除去して露出させた導体11と直接接触するものであり、底板部26と一対の導体加締片27とを有する。一対の導体加締片27は、底板部26の両側縁から図2中の上方に延長するように形成される。一対の導体加締片27は、電線10の導体11を包み込むように内側に曲げられることで、導体11と底板部26の上面とを密着した状態で加締めるようになっている。導体圧着部24は、底板部26と一対の導体加締片27とにより、断面視略U字状に形成される。
また、被覆材加締部25は、電線10の端末部の電線被覆材12と直接接触するものであり、底板部28と一対の被覆材加締片29とを有する。一対の被覆材加締片29は、底板部28の両側縁から図2中の上方に延長し、電線被覆材12の付いた部分を包み込むように内側に曲げられることで、電線被覆材12と底板部28の上面とを密着した状態で加締めるようになっている。被覆材加締部25は、底板部28と一対の被覆材加締片29とにより、断面視略U字状に形成される。なお、導体圧着部24の底板部26から被覆材加締部25の底板部28までが、共通の底板部として連続して形成される。
本実施形態では、図2及び図3に示すように、金属端子20の電線接続部22に電線10の端末部が挿入される。これにより、導体圧着部24の底板部26の図2中の上面に電線10の導体11が載置されると共に、被覆材加締部25の底板部28の図2中の上面に電線10の電線被覆材12の付いた部分が載置される。その後、電線接続部22と電線10の端末部とが押圧されることにより、導体圧着部24及び被覆材加締部25が変形して加締められる。すなわち、導体圧着部24の一対の導体加締片27が、導体11を包み込むように内側に曲げられることで、導体11が底板部26の上面に密着した状態で加締められる。さらに、被覆材加締部25の一対の被覆材加締片29が、電線被覆材12の付いた部分を包み込むように内側に曲げられることで、電線被覆材12が底板部28の上面に密着した状態で加締められる。これにより、金属端子20と電線10とが圧着した状態で接続され、未封止端子付き電線5が得られる。
図1及び図2に示すように、本実施形態では、繋ぎ部23、電線接続部22及び電線接続部22で覆われた導体11並びに電線被覆材12、の図1中の上部が、封止材30で被覆される。すなわち、導体圧着部24と電線10の導体11の先端とがその境界を跨いで繋ぎ部23の一部まで封止材30で覆われると共に、被覆材加締部25と電線被覆材12とがその境界を跨いで電線被覆材12の一部まで封止材30で覆われる。端子付き電線1では、このように、電線接続部22により覆われた導体11と電線被覆材12の上部とが封止材30で被覆されることにより、導体11と電線接続部22との接合部60における腐食が抑制される。
封止材30は、上述の紫外線硬化型樹脂を含む防食材を紫外線硬化してなる硬化物である。
電線10の導体11の材料としては、導電性が高い金属を用いることができるが、例えば銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金などを用いることができる。また、導体11の表面に錫をめっきしたものも用いることができる。近年、ワイヤーハーネスの軽量化が求められている観点から、導体11としては軽量なアルミニウムやアルミニウム合金を用いることが好ましい。このため、導体11は、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる素線を有することが好ましい。
導体11を覆う電線被覆材12の材料としては、電気絶縁性を確保できる樹脂を用いることができ、例えばポリ塩化ビニル(PVC)を主成分とした樹脂やオレフィン系の樹脂を用いることができる。オレフィン系樹脂の具体例としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エチレン共重合体及びプロピレン共重合体を挙げることができる。
金属端子20の材料(端子材)としては、導電性が高い金属を用いることができるが、例えば銅、銅合金、ステンレス、錫めっきされた銅、錫めっきされた銅合金及び錫めっきされたステンレスの少なくとも一つを用いることができる。また、金めっきされた銅、銅合金及びステンレスの少なくとも一つを用いてもよく、銀めっきされた銅、銅合金及びステンレスの少なくとも一つを用いてもよい。なお、金属端子は、銅又は銅合金を含むことが好ましい。
次に、本実施形態の端子付き電線の製造方法について説明する。端子付き電線1は、はじめに、図2及び図3に示すように、金属端子20の電線接続部22に電線10の端末部を挿入する。これにより、導体圧着部24の底板部26の上面に電線10の導体11を載置すると共に、被覆材加締部25の底板部28の上面に電線10の電線被覆材12の付いた部分を載置する。導体圧着部24の一対の導体加締片27を内側に曲げることで、導体11を底板部26の上面に密着した状態となるように加締める。さらに、被覆材加締部25の一対の被覆材加締片29を内側に曲げることで、電線被覆材12を底板部28の上面に密着した状態となるように加締める。これにより、金属端子20と電線10を接続することができる。
次に、金属端子20と電線10の接合部60に防食材を塗布する。この際、防食材の塗布方法は特に限定されず、例えばディスペンサー塗装機等を用いて行うことができる。図4に示すように、防食材は、上記接合部60を覆うように塗布する。なお、高い防食性能を確保するために、防食材は、導体圧着部24と電線10の導体11の先端との境界を跨いで繋ぎ部23の一部まで覆うと共に、被覆材加締部25と電線被覆材12との境界を跨いで電線被覆材12の一部まで覆うことが好ましい。
次に、紫外線硬化型樹脂を含む防食材が塗布された金属端子20及び電線10に、紫外線照射装置40を用いて紫外線を照射する。紫外線照射装置40は、防食材を光硬化させる紫外線を照射する部材である。防食材を光硬化させる光としては、例えば、波長10~400nmの紫外線が用いられる。紫外線照射装置40としては、例えば、水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、及びLEDランプの1種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち、LEDランプは、製造装置100を低コストで作製することができるため好ましい。なお、LEDランプは、発光波長が単一ピーク波長であるため、防食材との組み合わせによっては、光硬化性が低くなる場合もある。この場合は、LEDランプ以外のものを用いればよい。
紫外線の照射量及び照射時間は、防食材を構成する紫外線硬化型樹脂の種類及び塗布量により適宜設定することができる。紫外線照射装置40を用いて防食材に紫外線を照射すると、流動して形状が変化する前に防食材を瞬時に硬化させることができる。これにより、金属端子20と電線10の表面に封止材30が形成される。
一般的に、紫外線硬化型樹脂は、硬化する際に酸素と接触すると反応阻害を起こすことが知られている。具体的には、光重合開始剤から発生したラジカルと空気中の酸素とが反応してラジカルが消失することで、紫外線硬化型樹脂の重合反応が低下し、硬化が充分に進行しなくなるおそれがある。このため、実施形態で用いられる防食材としては、酸素硬化阻害の影響を受け難い紫外線硬化型樹脂を含むものが好ましい。
また、紫外線の照射で封止材30が得られた後、必要に応じて封止材30を冷却する冷却工程を施してもよい。封止材30の冷却方法としては、例えば空気を送風し、封止材30に接触させることにより冷却する方法が挙げられる。冷却工程を行うと、硬化時間が短縮されるため好ましい。
このように、本実施形態の端子付き電線は、上述の防食材を紫外線硬化してなる封止材30を使用している。当該防食材の粘度が所定値以下であるため、塗布厚さが大きくなりすぎず、硬化して得られる被膜の厚みの増大を抑制することができる。この結果、後述するように、コネクタハウジングのピッチ寸法を変更する必要がないことから、本実施形態の端子付き電線を従来サイズのコネクタハウジングに挿入することができる。このため、本実施形態の端子付き電線用にコネクタハウジングの設計を変更する必要がない。
(紫外線硬化型樹脂の硬化物のゲル化率)
封止材30を構成する紫外線硬化型樹脂の硬化物は、架橋密度を示すゲル化率が92%以上、好ましくは92~96%、である。ここで、ゲル化率とは、アセトン中に20時間浸漬させた後の紫外線硬化型樹脂の硬化物の質量Maを、浸漬させる前の紫外線硬化型樹脂の硬化物の質量Mbで除した値[%]である。ゲル化率が上記範囲内にあると、架橋点間分子量が小さくなり、LLCを吸収しにくくなるため好ましい。
(発明の効果)
本実施形態に係る端子付き電線によれば、LLCに接触しても着色しにくい端子付き電線を提供することができる。
[ワイヤーハーネス]
次に、本実施形態に係るワイヤーハーネスについて説明する。本実施形態のワイヤーハーネスは、上述の端子付き電線を備える。具体的には、ワイヤーハーネス2は、図5に示すように、コネクタハウジング50と、上述の端子付き電線1とを備える。
コネクタハウジング50の表面側には、図示しない相手方端子が装着される複数の相手側端子装着部(図示せず)が設けられている。コネクタハウジング50の裏面側には、複数のキャビティ51が設けられている。各キャビティ51には、端子付き電線1における金属端子20及び封止材30が装着されるように、略矩形状の開口部が設けられている。さらに、各キャビティ51の開口部は、金属端子20及び封止材30の断面よりも若干大きく形成されている。コネクタハウジング50に金属端子20が装着され、電線10はコネクタハウジング50の裏面側より引き出される。
ここで、上述のように、本実施形態の防食材は粘度が所定値以下であるため、塗布厚さが大きくなりすぎず、硬化して得られる被膜(封止材)の厚みが増大することがない。このため、端子付き電線1における封止材の幅は、金属端子20及び封止材30が挿入されるコネクタハウジング50のキャビティ51の開口幅Wよりも小さくすることができる。さらに、端子付き電線1における防食材の最大高さは、コネクタハウジング50のキャビティ51の開口高さHよりも小さくすることができる。
このように、本実施形態の封止材30は肉厚を薄くすることができるため、コネクタハウジング50のピッチ寸法を特別に変更する必要がない。このため、端子付き電線を従来サイズのコネクタハウジングに挿入することができることから、端子付き電線用に特別にコネクタハウジングの設計を変更する必要がなく、従来のコネクタハウジングを用いることが可能となる。
(発明の効果)
本実施形態に係るワイヤーハーネスによれば、LLCに接触しても着色しにくい端子付き電線を用いたワイヤーハーネスを提供することができる。
以下、本実施形態を実施例、比較例及び参考例によりさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例の端子付き電線を製造するに際し、オリゴマー、モノマー及び光重合開始剤として、以下の化合物を用いた。
・低分子量オリゴマー:ダイセル・オルネクス株式会社製EBECRYL(登録商標) 8210(脂肪族ウレタンアクリレート)、平均分子量Mw:600
・高分子量オリゴマー:ダイセル・オルネクス株式会社製EBECRYL(登録商標) 4513(脂肪族ウレタンアクリレート)、平均分子量Mw:2000
・単官能モノマー:ダイセル・オルネクス株式会社製IBOA(イソボルニルアクリレート)
・2官能モノマー:ダイセル・オルネクス株式会社製TPGDA(トリプロピレングリコールジアクリレート)
・3官能モノマー:ダイセル・オルネクス株式会社製PETRA(ペンタエリスリトールトリアクリレート)
・多官能モノマー:ダイセル・オルネクス株式会社製EBECRYL(登録商標) 140(ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート)
・光重合開始剤:BASF社製IRGACURE(登録商標) 369
なお、低分子量オリゴマー、2官能モノマー、3官能モノマー、及び多官能モノマーは、架橋密度向上剤である。
[実施例1]
はじめに、防食材を構成する紫外線硬化型樹脂を調製した。具体的には、100質量部の低分子量オリゴマーに対して、単官能モノマー、2官能モノマー及び光重合開始剤をそれぞれ質量比で80質量部、10質量部及び2質量部の割合で混合した。表1に紫外線硬化型樹脂の配合割合を示す。
次に、電線として、導体にアルミニウムを用い、電線被覆材にポリ塩化ビニル(PVC)を用いたものを準備した。さらに、金属端子として、錫めっきされた銅を端子材として用いたものを準備した。
電線と金属端子を接続し、その後、金属端子と電線の接合部60に防食材を塗布し、UVランプを使用して防食材を硬化させことにより、端子付き電線を得た。
(粘度測定)
防食材の25℃における粘度を、JIS Z8803に準拠して測定した。
(防食性評価)
端子付き電線の防食性能を、日本工業規格JIS C60068-2-11(環境試験方法(電気・電子)塩水噴霧試験方法)に規定された測定法に基づいて評価した。すなわち、各例の端子付き電線の導体と金属端子との接合部に、塩水噴霧試験を行った。より詳細には、温度が35±2℃、相対湿度(RH)が85%以上、塩水濃度が5±1%、実施期間が4日間の条件で試験を行った。その後、各例の接合部に腐食(錆)が発生しているか否かを目視で判定した。腐食が認められなかったものを「○」と評価し、腐食が認められたものを「×」と評価した。
(コネクタハウジング挿入性評価)
端子付き電線を、コネクタハウジングに挿入した。コネクタハウジング挿入時に、キャビティの周壁に封止材が接触したか否かを目視で判定した。封止材がキャビティの周壁に接触しない場合を「○」と評価し、接触した場合を「×」と評価した。なお、この評価において、電線はALVSS 2sqを使用し、コネクタハウジングは2.3IIコネクタを用いた。
(ゲル化率評価)
端子付き電線の封止材についてゲル化率を評価した。具体的には、アセトン中に20時間浸漬させた後の封止材(紫外線硬化型樹脂の硬化物)の質量Maを、浸漬させる前の封止材の質量Mbで除した値[%]をゲル化率として算出した。
(色変化評価)
端子付き電線を、LLC(株式会社カーテックフジ製、LLCスーパー)に1時間浸漬し、浸漬前後の封止材の色変化を観察した。実施例2~4、比較例1及び2を含め、相対的に色変化が小さいものを○と評価し、相対的に色変化が大きいものを×と評価した。
評価結果を表1に示す。
Figure 2022071506000012

[実施例2~4、比較例1及び2]
防食材を構成する紫外線硬化型樹脂の配合割合を表1に示すように変えた以外は実施例1と同様にして端子付き電線を得た。評価結果を表1に示す。
表1に示すように、架橋密度向上剤の配合割合が多い実施例1~4は、配合割合が少ない比較例1及び2に比較して、ゲル化率が高く、色変化が小さいことが分かった。
以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
1 端子付き電線
2 ワイヤーハーネス
5 未封止端子付き電線
10 電線
11 導体
12 電線被覆材
20 金属端子
21 電気接続部
30 封止材
31 平面端部
40 紫外線照射装置
50 コネクタハウジング
51 キャビティ
60 接合部

Claims (5)

  1. 光重合性(メタ)アクリレートモノマー及び光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーの少なくとも一方からなる重合性化合物を含む紫外線硬化型樹脂を含み、
    前記重合性化合物は、単官能(メタ)アクリレートモノマー及び2官能(メタ)アクリレートモノマーを併用してなるか、又は単官能(メタ)アクリレートモノマー及び2官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方と、3官能(メタ)アクリレートモノマー及び4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマーの少なくとも一方とを併用してなり、
    前記光重合性(メタ)アクリレートオリゴマーは、重量平均分子量Mwが1000以下の低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーを含み、
    前記重合性化合物は、2官能(メタ)アクリレートモノマー、3官能(メタ)アクリレートモノマー、4官能以上の多官能(メタ)アクリレートモノマー、及び低分子量(メタ)アクリレートオリゴマーからなる群より選択される1種以上の架橋密度向上剤を含み、
    前記紫外線硬化型樹脂100質量部中に前記架橋密度向上剤が35~100質量部含まれ、
    JIS Z8803に準拠して測定される25℃での粘度が18900mPa・s以下である、防食材。
  2. 導体及び前記導体を覆う電線被覆材を有する電線と、
    前記電線の導体に接続する金属端子と、
    前記導体と前記金属端子との接合部を覆い、かつ、請求項1に記載の防食材が硬化してなる封止材と、
    を備える、端子付き電線。
  3. 前記封止材を構成する紫外線硬化型樹脂の硬化物は、架橋密度を示すゲル化率が92%以上である、請求項2に記載の端子付き電線。
  4. 前記導体は、アルミニウム又はアルミニウム合金よりなる素線を有し、
    前記金属端子は、銅又は銅合金を含む、請求項2又は3に記載の端子付き電線。
  5. 請求項2~4のいずれか一項に記載の端子付き電線を備える、ワイヤーハーネス。
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