JP5886519B2 - コネクタハウジング - Google Patents
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Description
本発明は、ワイヤハーネスや端子金具が組み込まれる自動車用のコネクタハウジングに関し、特に成形の際のサイクルタイムを短縮することが可能なコネクタハウジングに関する。
自動車用のコネクタハウジングは樹脂の射出成形により成形されている。成形には、ナイロン等のポリアミド、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリカーボネートが使用される。この内、機械的特性、電気的特性、耐熱性、耐水性等に対し良好な特性を有していることからポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴ）が用いられている。また、ＰＢＴは結晶性樹脂であり、結晶化速度が速く、短時間で固化し、生産性が高い点からも自動車用のコネクタハウジングの成形用材料として多用されている。
一方、近年、ワイヤハーネス等の小型化に伴い、コネクタハウジングに対し小型化及び薄肉化が要求されている。コネクタハウジングの成形用材料としてＰＢＴを用いる場合、この要求に応じるのに加えて強度を向上させるため、ガラス繊維等の繊維を添加することが従来よりなされている。繊維を添加する従来技術として、特許文献１には、扁平な断面形状のガラス繊維及びグリセリン脂肪酸エステルをＰＢＴに混合することが記載されている。
しかしながら、ＰＢＴに繊維を混合した樹脂材料は、流動性が大幅に低下して射出圧力が加わりにくくなるため、成形のサイクルタイムが長くなるばかりでなく、金型への充填不足によるヒケやショートショット等の不良品が発生する問題がある。これに対し、流動性を確保するために成形温度を高くする場合には、樹脂材料が熱劣化し易くなるのに加えて成形品の耐久性が低下する問題がある。
そこで、本発明は、樹脂材料として繊維を添加したＰＢＴを用いる場合においても、成形のサイクルタイムが長くなることがなく、ヒケやショートショットが発生することがなく、さらには温度を高くすることなく成形することが可能なコネクタハウジングを提供することを目的とする。
請求項１の発明のコネクタハウジングは、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠した曲げ弾性率が５５３７〜５７９９ＭＰａ、バーフロー流動長が９７〜１１６mmの特性を有した繊維強化ポリブチレンテレフタレートを主成分とした樹脂材料によって成形されており、バーフロー流動長は、深さが０．５mm、幅が１５mm、長さが３８０mmのキャビティを使用し、樹脂温度が２６０℃、金型温度が６０℃、射出圧力が１５０ＭＰａの条件で測定することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１記載の発明であって、前記繊維がガラス繊維であることを特徴とする。
請求項１の発明によれば、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠した曲げ弾性率が５０００〜７０００ＭＰａの繊維強化ＰＢＴを主成分とした樹脂材料を用いるため、薄肉化しても十分に大きな強度を保持したコネクタハウジングとすることができる。
また、この繊維強化ＰＢＴを主成分とした樹脂材料は、バーフロー流動長が８０〜１３０mmとなっているため、大きな流動性を有している。このため成形温度を高くしないで成形しても、金型への充填を良好に行うことができ、ヒケやショートショット等の不良品が発生することがない。また、成形温度を高くする必要がないことから、成形後の冷却時間を短縮することができ、成形のサイクルタイムを短くすることができ、コネクタハウジングを安価に製造できる。
請求項２の発明によれば、繊維としてガラス繊維を用いることにより、ＰＢＴの性状に合わせた長さや径、重量等のガラス繊維を選択することができるため、上述した特性の繊維強化ＰＢＴを容易に得ることができる。
本発明のコネクタハウジングは、繊維強化ポリブチレンテレフタレート（繊維強化ＰＢＴ）を主成分とした樹脂材料として成形されるものである。成形は射出成形、押出成形、圧縮成形等によって行うことができるが、成形性の点から射出成形が良好である。
ＰＢＴは、テレフタル酸又はテレフタル酸ジメチルと炭素数４のブタンジオール（１，４−ブタンジオール）との重縮合反応によって得られる熱可塑性のポリエステルである。ＰＢＴは一般的に耐熱性、耐薬品性、電気特性、寸法安定性、成形性に優れた樹脂である。ＰＢＴの重合度は、ＰＢＴに添加される繊維との関係で金型内での流動性、樹脂の強度、その他の条件を考慮して適宜選択される。
繊維は、ガラス繊維、カーボン繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、その他の繊維を使用することができる。これらの繊維は、単独であっても良く、複数を混合して用いても良い。これらの繊維をＰＢＴに添加することにより、機械的強度、衝撃強度を成形品に付与することができ、そり変形を抑制することができる。この内、長さや径、重量等をＰＢＴに合わせて選択でき、しかもＰＢＴとの良好な馴染み性を備える点でガラス繊維が良好である。ＰＢＴに対するガラス繊維の配合比は、樹脂材料である繊維強化ＰＢＴの曲げ弾性率及び溶融粘度が後述する数値の範囲内となるように選択される。
本発明の繊維強化ＰＢＴを主成分とした樹脂材料においては、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定した曲げ弾性率が５０００〜７０００ＭＰａ、バーフロー流動長が８０〜１３０mmの特性を有するものである。本発明において、曲げ弾性率及び溶融粘度が上述した範囲内となるように、ＰＢＴの重合度、繊維の長さや径、さらにはＰＢＴに対する繊維の配合比、その他の条件が設定される。
曲げ弾性率は、樹脂材料の曲げ強度に対応するものであり、５０００ＭＰａ未満の場合には、成形品としてのコネクタハウジングの強度が小さくなるため、コネクタハウジングの薄肉化ができなくなる。曲げ弾性率が７０００ＭＰａを超える場合には、コネクタハウジングの強度が必要以上に大きくなり、成形性に悪影響を及ぼす。又、温度に対する膨張及び収縮性が低下して環境温度への対応性が低下し、環境温度の変化によってコネクタハウジングにクラックが発生する問題もある。
曲げ弾性率としては、５０００〜７０００ＭＰａの範囲であれば良く、５５００〜６０００ＭＰａの範囲がさらに良好である。このような曲げ弾性率の樹脂材料を用いることにより、薄肉化しても十分に大きな強度を保持したコネクタハウジングとすることができる。
ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠した曲げ弾性率の測定は、例えば、（株）東洋精機製作所製のオートグラフ（商品名）を用いて行うことができる。この測定は、間隔を有して配置された支持台上に試験片を載置し、試験片の中央に上方から集中荷重をかける３点曲げ試験により行われるものである。
バーフロー流動長は、金型内における樹脂材料の流動性に関係する因子であり、バーフロー流動長が１３０mm以上の場合には、樹脂材料が必要以上の流動性を有しており、バリ等の成形性不良が生じる。バーフロー流動長が８０mm未満の場合には、樹脂材料が流動性が低下し、金型内での流動速度が遅くなり、金型内の全体に樹脂材料が充填されにくくなる。これにより、成形されるコネクタハウジングにショートショットやヒケが発生する。
バーフロー流動長としては８０〜１３０mm（好ましくは９０〜１２０mm）の範囲であれば良い。このようなバーフロー流動長の樹脂材料を用いることにより、成形温度を高くしないで成形しても、金型への充填を良好に行うことができ、ヒケやショートショット等の不良品が発生することがない。しかも成形温度を高くする必要がないことから、成形後の冷却時間を短縮することができ、成形のサイクルタイムを短くすることができ、コネクタハウジングを安価に製造できる。
バーフロー流動長；深さ０．５mm、幅１５mm、長さ３８０mmのキャビティを使用し、樹脂温度２６０℃、金型温度６０℃、及び射出圧力１５０ＭＰａで測定した。
本発明の樹脂材料は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠した曲げ弾性率が５０００〜７０００ＭＰａ、バーフロー流動長が８０〜１３０mmの特性を有した繊維強化ポリブチレンテレフタレートを主成分とするものであれば、他の樹脂を含んでいても良い。他の樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン等のポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアセタール等の一種又は複数を用いることができる。
又、本発明の樹脂材料としては、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、耐電防止剤、顔料や染料等の着色剤を適宜混合することができる。
図１は、この実施例によって成形されるコネクタハウジング１を示す。コネクタハウジング１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２の上部のロック部３とを一体的に有することにより形成されている。ロック部３は、相手コネクタと連結を行うものである。
ハウジング本体２は、相手端子が挿入される相手端子挿入口４が複数、開口されている。
それぞれの相手端子挿入口４の後側には、電線端末に取り付けられた端子金具が挿入される端子収容室が連通している。この実施例のコネクタハウジング１は、相手端子挿入口４が１列となって横並び状に１０箇所形成され、これが上下に２列設けられている。
図２は図１のコネクタハウジング１を射出成形により成形したサイクルタイムを示すものであり、Ａは比較例のサイクルタイム、Ｂはこの実施例のサイクルタイムである。コネクタハウジング１の成形は、成形開始時点で型閉めした後、樹脂材料を金型内に射出し、金型内で一定時間保圧した後、計量を含めた冷却を行い、その後、型開きすることにより成形が終了する。
比較例Ａ及び実施例Ｂのいずれにおいても、ＰＢＴにガラス繊維を配合した樹脂材料を用いて成形を行った。比較例Ａにおいては、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定した曲げ弾性率が４７００ＭＰａであり、バーフロー流動長４９mmの特性を有したガラス繊維強化ＰＢＴ（デュポン製：ＳＫ６０２）を用いた。実施例Ｂにおいては、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定した曲げ弾性率が５７９９ＭＰａであり、バーフロー流動長１１６mmの特性を有したガラス繊維強化ＰＢＴ（ポリプラスチックス製：ＳＦ３１５ＡＣ）、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定した曲げ弾性率が５５３７ＭＰａであり、バーフロー流動長９７mmの特性を有したガラス繊維強化ＰＢＴ（東レ製：５１０１ＧＦ０１）を用いた。
図２に示すように比較例Ａにおいては、冷却時間が全サイクルの５０％を占めているが、実施例Ｂでは冷却時間を１７％にまで短縮することが可能となった。
比較例Ａは、溶融粘度が実施例Ｂよりも高いため、樹脂材料の流動性が低く、成形時の金型温度を高く設定する必要があり、これにより冷却時間が長くなったものである。これに対し、実施例Ｂでは溶融粘度が低いため、樹脂材料の流動性が高く、比較例Ａよりも低い金型温度で成形することが可能となったものである。これにより、実施例Ｂは比較例Ａに比べ成形サイクルタイムを３３％短縮することが可能となった。
Claims (2)
- ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠した曲げ弾性率が５５３７〜５７９９ＭＰａ、バーフロー流動長が９７〜１１６mmの特性を有した繊維強化ポリブチレンテレフタレートを主成分とした樹脂材料によって成形されており、
前記バーフロー流動長は、深さが０．５mm、幅が１５mm、長さが３８０mmのキャビティを使用し、樹脂温度が２６０℃、金型温度が６０℃、射出圧力が１５０ＭＰａの条件で測定することを特徴とするコネクタハウジング。 - 請求項１記載の発明であって、
前記繊維がガラス繊維であることを特徴とするコネクタハウジング。
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