JPH0820082A - 防水シール構造およびその成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 防水性が必要とされる電気・通信機器類のシ
ール性を著しく良好にするため、熱可塑性弾性樹脂製の
パッキンで信頼性の高い防水性を得るものであり、更に
別工程で成形したハウジングとパッキンを人手により組
み込む必要のない、品質が安定し生産性の向上を図る。 【構成】 パッキン嵌入溝２に弾性パッキン３を挿入し
た上ハウジング１と、該弾性パッキン３に当接する圧着
当接部４を側壁５を介して備えた下ハウジング６とから
なる防水シール構造において、前記弾性パッキン３を前
記パッキン嵌入溝２に予圧縮を伴なわないで隙間のない
状態で嵌入装着すると共に、該弾性パッキン３の当接面
３₁ を平面としたとき、前記圧着当接部４の当接面４₁
を凸面とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種リモコン、携帯電
話機等の防水・防塵性が必要とされる電気機器、通信機
器の防水シール構造およびその成形方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電卓、電話機、パーソナルコン
ピュータ、ワードプロセッサ、リモートコントローラ、
その他各種電気；電子機器は、その使用環境上からハウ
ジング内部の電気回路などを保護するために、ハウジン
グに防水性・防塵性が要求されている。従来、これらの
防水性を要する機器は図７及び図８に示すように、一組
以上の互いに嵌合しうるハウジングａのそれぞれの嵌合
面にゴム弾性を有したパッキンｂを全周にわたって配置
し、このパッキンｂをハウジングの嵌合力等で圧縮する
事でシールを行い、ハウジング内部に配置された電気回
路等を保護する防水構造となっている。ここで使用され
るハウジングａは軽量性、加工性等の点からＡＢＳ樹
脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＳ樹脂等の熱可塑性樹脂を使用し射
出成形の手法で形成されることが多く、一方パッキンｂ
についてはゴム弾性を有する必要からシリコーンゴム、
クロロプレンゴム等の熱硬化性弾性樹脂を使用し、コン
プレッション成形、押し出し成形等の手法で形成され、
別途に成形された前記ハウジングに設けられたパッキン
設置用の溝部ｃ等に次工程で人手により組み込まれてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この熱硬化性弾性樹脂
でパッキンを形成する方法としてコンプレッション成形
や押し出し成形が知られている。これらの成形方法では
材料混練（材料と加硫剤）、成形加硫、バリ取り（特に
プレス成形のオーバーフロー）、二次加硫等の複数工程
が必要であり、加硫時間は長く生産性が悪い上に寸法安
定性に欠け、品質のバラツキが生じやすいという問題が
あり、また材料自体が高価であるのに対して熱可塑性樹
脂と異なり再生が出来ないこともあり高いコストとなっ
ていた。一方、熱硬化性弾性樹脂の代替えとして、熱可
塑性弾性樹脂があるが、これを防水用のパッキンとして
使用する場合は、低硬度、良圧縮永久歪みが必要とな
り、更に前期の防水性を有する機器は８０℃前後の耐熱
を要求される場合がある。現在、最もパッキン材質とし
て使用されることの多い熱硬化性弾性樹脂のシリコーン
ゴムは硬度が、ＪＩＳ Ａ５０度以下で、圧縮永久歪み
も１５０℃、２２時間で１０％以下と良好であり、結果
として長期または高温下での防水特性に対して高い信頼
性がある。しかし、熱可塑性弾性樹脂は熱硬化性弾性樹
脂に比較して高温下では特に変形、歪みを生じやすくゴ
ム硬度、圧縮永久歪み共に劣っており、従来通りのパッ
キン形状やシール構造では、特に耐熱性を多少でも必要
とする場合に信頼性に欠けるため使用できなかった。ま
た、従来のように、複数の部品を多数の工程に分けて組
み込むものでは、製品が完成するまでに多くの工程や人
手が必要となり、生産性が低い上にパッキンの組み込み
不良や脱離により防水性が不十分となったり、最終工程
までの間に何度も組み込み具合をチェックする必要が生
じ、管理工程が複雑になり多大なコストが掛かってい
た。

【０００４】最近ではパッキンをハウジングに一体化
し、組み込み工程を低減する手法として、特開平２−１
０７４１６、特開平２−１９５０７６等の手法が考案さ
れている。しかし、ハウジングと熱硬化性弾性樹脂のシ
ール部材をプライマーを使用してハウジングと一体化す
る方法では組み込み工程が低減される反面、ハウジング
の製造工程でプライマー塗布工程が増し、使用する材料
が増えることから生産効率低減・コストアップとなり、
望ましいものでなかった。また、ハウジングに次工程で
パッキンを紐状に吐出しながら形成する方法では、パッ
キン設置位置が複雑な形状で幅が狭く（例えば機器のハ
ウジングのパッキン設置部は通常幅が２ｍｍ前後）、樹
脂製のハウジングは変形・反りが製品個々で微妙に異な
っているために吐出機の設定・治具設計が複雑となり、
かえって多数の工程を必要とする上に、パッキン自体の
断面形状（シール形状）に自由度が無く、製品形状によ
っては十分なシール性が得られないことが多く、実用性
に欠けるものであった。更に、組み込み工程低減のため
に第一の工程で成形されたハウジングに第二の工程で液
状シリコーンゴムを射出成形し、ハウジングとパッキン
を一体化することも試みられているが、液状シリコーン
ゴムの加硫温度が低温硬化型材料でも１２０℃程度であ
るため、金型内にインサートするハウジング材料も高耐
熱のエンジニアプラスチックスを使用する必要があり、
全体的なコストアップになるとともに、熱硬化樹脂の成
形サイクル短縮はさほど期待できず、相変わらず高いコ
ストが掛かっていた。本発明は、これら従来の欠点を排
除しようとするものであり、防水性が必要とされる電気
・通信機器類のシール性を著しく良好にするため、熱可
塑性弾性樹脂製のパッキンで信頼性の高い防水性を得る
ものであり、更に別工程で成形したハウジングとパッキ
ンを入手により組み込む必要のない、品質が安定し生産
性の高い防水シール構造およびその成形方法を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、パッキン嵌入
溝に弾性パッキンを挿入したハウジングと、該弾性パッ
キンに当接する圧着当接部を備えたハウジングとからな
る防水シール構造において、前記弾性パッキンを前記パ
ッキン嵌入溝に予圧縮を伴なわないで隙間のない状態で
嵌入装着すると共に、該弾性パッキンの当接面を平面、
凸面または凹面としたとき、前記圧着当接部の当接面を
凸面、平面または凸面とした関係で夫々圧接されるよう
にしたものである。また、本発明は、硬質熱可塑性合成
樹脂でパッキン嵌入溝を形成したハウジングを射出成形
する第一工程と、前記パッキン嵌入溝に挿入する弾性パ
ッキンを熱可塑性合成樹脂で射出成形する第二工程と
で、該弾性パッキンを前記ハウジングに一体成形するも
のである。

【０００６】

【作用】硬質熱可塑性合成樹脂のハウジングを互いに嵌
合する際に、その嵌合面部に介在装備されるゴム弾性の
あるパッキンの圧縮量を調整して嵌合し、従来の熱硬化
性弾性樹脂より高硬度で圧縮永久歪みや耐熱性が劣る熱
可塑性弾性樹脂を使用しても十分に長期の使用に耐え、
耐熱性、信頼性のある防水シール部を形成する事が可能
であり、生産性やコストを大幅に低減することが可能で
あり、また、パッキンを形成するにあたり熱可塑性合成
樹脂で一体成形することにより、簡易な手段でハウジン
グにパッキンを一体化できるため、別工程で人手による
パッキン組立をする必要が無く、工程削減が可能である
上に、寸法安定性を含めた品質の向上が図れる。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図１及び図２の例で説明す
ると、パッキン嵌入溝２に弾性パッキン３を挿入した上
ハウジング１と、該弾性パッキン３に当接する圧着当接
部４を側壁５を介して備えた下ハウジング６とからなる
防水シール構造において、前記弾性パッキン３を前記パ
ッキン嵌入溝２に予圧縮を伴なわないで隙間のない状態
で例えば成形収縮による抱きつき力や離脱防止ボスによ
り発生する力で隙間なく嵌入装着すると共に、該弾性パ
ッキン３の当接面３₁ を平面、凸面または凹面としたと
き、前記圧着当接部４の当接面４₁ を凸面、平面または
凸面とした関係で夫々圧接されるようにした防水シール
構造としてある。

【０００８】前記上下ハウジング１，６は、硬質熱可塑
性合成樹脂例えばＡＢＳ樹脂で射出成形により形成さ
れ、一方のハウジング１の内周全周に形成されたパッキ
ン嵌入溝２に、軟質熱可塑性合成樹脂で射出成形により
一体形成された弾性パッキン３が備えられ、該弾性パッ
キン３のシール面となる当接面３₁ に他方のハウジング
６の全周に設けられた側壁５の圧着当接部４が押し当て
られて弾性パッキン３を圧縮することで、防水シール面
を形成するようになっている。

【０００９】弾性パッキン２としては、硬質熱可塑性合
成樹脂との接着性を有するポリオレフィン系エラストマ
ー、ポリスチレン系エラストマーの中から選ばれる少な
くとも１種を用いるのがよい。これは、ゴム硬度がＪＩ
Ｓ Ａ硬度５０以上（特に７０以上）のものは柔軟性に
欠け、パッキンとしての硬化を発揮する十分な圧縮量を
得るために多大な荷重（嵌合力）が必要となるため、ハ
ウジングの剛性や嵌合方法を注意する必要が生じるほか
に信頼性が低下する事から使用しない方が良く、また、
材質が低硬度であっても、可塑剤等の影響により圧縮永
久歪みが３５％を越えるものは、経時変化や高温下での
パッキンの永久変形が大きく、信頼性が低下するために
使用しない方が良いためである。即ち、弾性パッキン２
の材質としてオレフィン系エラストマー（硬質成分：Ｐ
Ｐ、軟質成分：ＥＰＤＭ）またはスチレン系エラスマー
（硬質成分：ポリスチレン、軟質成分：ポリエチルブチ
レン）で、ゴム硬度がＪＩＳ Ａ硬度１０〜７０（特に
好ましくは１０〜５０）で、圧縮永久歪み（圧縮７０℃
２２時間）が４０％以下（特に好ましくは２０％以下）
のものを使用すべきであり、特にオレフィン系エラスト
マーでＥＰＤＭ成分が全架橋されたタイプの熱可塑性合
成樹脂は、耐熱性が高く、圧縮永久歪みが２０％前後で
ありパッキン材質として良好である。

【００１０】なお、シール面を形成する前期弾性パッキ
ン２の幅と圧縮当接部４の幅は何れも０．４ｍｍ〜２．
０ｍｍ程度が良く、これより大きいとハウジング全体形
状が大きくなりすぎ意匠性が低下し、小さいと防水シー
ルを得るための圧縮力による歪みの影響を受けてパッキ
ンの永久変形量が大きくなり、防水性が低下しやすくな
るため避けるべきである。また、弾性パッキン２の圧縮
量は使用するパッキン材質やシール面の幅によるが、概
ねパッキン２の嵌合方向の厚みの５〜４０％とするべき
であり、特に好ましくは５〜２０％が良好である。これ
より圧縮量が大きいとパッキン２に与えられる歪みが大
きく、経時変化や高温下に置かれた場合の永久変形が大
きいために防水性が低下しやすい、また、５％より小さ
いとパッキン材質のゴム硬度も影響するが、十分なシー
ル性が得られないため避けるべきである。シール面を形
成する圧着当接部４は、Ｒ形状リブを用いてあるが、三
角リブや台形リブを設けても良いが、パッキンに当たる
部分が狭いほどパッキンへの応力集中が強くなり、必然
的に永久変形を促進しやすくなるため避けるべきであ
る。また、パッキンは図１では上ハウジングに組み込ま
れ、下ハウジングに設けられたシール壁と嵌合している
が、この関係は逆になっても差し支えない。更に、上下
ハウジングの嵌合はハウジングの数カ所に設けられた嵌
合爪を使用してもいいし、ネジ締め等の他部品を使用し
ても良い。

【００１１】図３の例の防水シール構造は、弾性パッキ
ン３に脱離防止ボス３₂ を設けた例で、凸面の圧着当接
部４の高さを低くし、側壁５の水平面５₁ でも圧接され
てシール効果を持たせるようにしたものである。

【００１２】また、図４の例のように、上ハウジング１
と下ハウジング６を嵌合させることにより、前記弾性パ
ッキン３のシール凸面となるＲ形状の圧着当接部１３に
下ハウジング６の全周に設けられたシール側壁５の水平
面５₁ が押し当てられ、弾性パッキン３のＲ形状部を圧
縮することで、防止シール面を形成する構造となってい
る。図５は上ハウジング１と下ハウジング６を嵌合させ
ることにより、弾性パッキンのシール凹面となる逆Ｖ字
状の溝部７に下ハウジング６の全周に設けられたシール
側壁５のＲ形状リブの圧着当接部４が押し当てられパッ
キンを圧縮すると共に、少なくとも一方のパッキン凸部
８がシール側壁５の水平面５₁ に押し当てられ、たわむ
ことにより防水シール面を形成する構造となっている。
以上の実施例で防水性（８ｃｍ水中に浸漬５分間）及び
耐熱試験（８５度）後の防水性を評価した結果を表１に
示し、表２の比較例とで評価した。尚、表中の比較例１
は図７，８に示す通り、ハウジングに設けられた溝部に
シリコーンゴム製のパッキンをはめ込んだ従来技術によ
るものであり、比較例２はシリコーンゴム製パッキンの
代わりに熱可塑性弾性樹脂を使用した場合である。比較
例３，４，５は図１の形状でパッキン材料やシール構造
寸法が、本発明にかかる範囲からはずれた場合の防水性
能、信頼性試験結果を示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】表１から、本発明にかかる各実施例は、何
れも従来のシリコーンパッキン（比較例１）と同等な防
水性・信頼性があるが、シール構造や材質が適していな
いと初期状態から防水性が劣っていたり、信頼性が劣る
ことが明らかである。また、実施例１は別々に形成され
た上ハウジング１と弾性パッキン３を別工程で組み込ん
だものであるが、実施例２〜４は何れも射出成形の手法
により第一の工程で成形した上ハウジング１を第二の工
程で弾性パッキン３成形用金型にインサートし、同じく
射出成形の手法で熱可塑性合成樹脂の弾性パッキン２を
上ハウジング１に一体で形成したものである。即ち、図
６に示すように、金型９，１０のキャビティ１１によ
り、硬質熱可塑性合成樹脂でパッキン嵌入溝２を形成し
た上ハウジング１を射出成形する第一工程と、前記パッ
キン嵌入溝２に挿入する弾性パッキン３をランナー１２
により熱可塑性合成樹脂で射出成形する第二工程とで、
該弾性パッキン３を前記上ハウジングに一体成形する。

【００１６】ここで重要な事は、パッキン形成用の熱可
塑性弾性樹脂が射出成形時の樹脂温度により、ハウジン
グを形成している熱可塑性硬質樹脂と熱融着しない場合
は図１〜５に示すパッキン保持リブ１₁ をパッキン内周
面に略全周が接するように設け、成形後の熱可塑性弾性
樹脂の収縮によりパッキンがリブに抱きつくようにした
り、あるいはパッキン２の複数箇所にハウジングと機械
的に嵌合するような突起を設ける事により、パッキンの
成形から組み立てまでの間にパッキンが脱離しないよう
にするべきである。ハウジング成形材料に熱融着する熱
可塑性弾性樹脂を使用しても良いが、このような特性を
有する樹脂（たとえばＡＢＳ、ＰＣ接着性のタフテック
Ｓ２９５５［旭化成工業（株）製］やペルプレンＰ−４
０Ｂ（東洋紡績製）は圧縮永久歪みが悪かったり、硬度
が高かったりするため、事前にシール構造を十分に吟味
するべきであり、なおかつ、硬質熱可塑性合成樹脂との
接着性を有するポリオレフィン系エラストマー、ポリス
チレン系エラストマーの中から選ばれる少なくとも１種
と、これより高耐熱性・良圧縮永久歪みの特性を有する
ポリオレフィン系エラストマー、ポリスチレン系エラス
トマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系
エラストマー、ポリアミド系エラストマーの中から選ば
れる少なくとも１種との混合物からなるものを用いるの
がよい。なお、パッキンは下ハウジングに設けてもいい
し、成形方法もインサート成形でなく、ローターリー
式、コアバック式やコア回転式等の二色成形の方法を用
いても良い。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、パッキン嵌入溝に弾性パッキ
ンを挿入したハウジングと、該弾性パッキンに当接する
圧着当接部を備えたハウジングとからなる防水シール構
造において、前記弾性パッキンを前記パッキン嵌入溝に
予圧縮を伴なわないで隙間のない状態で嵌入装着すると
共に、該弾性パッキンの当接面を平面、凸面または凹面
としたとき、前記圧着当接部の当接面を凸面、平面また
は凸面とした関係で夫々圧接されるようにしたことによ
り、熱硬化性弾性樹脂ではなく、熱可塑性弾性樹脂を使
用して十分な防水機能を高い信頼性で得ることが可能で
あるため、パッキンの形成に当たり生産性を高め低コス
ト化することが可能となり、また、パッキンをハウジン
グに一体で成形することが可能となるため工程削減が可
能となり品質の安定した、防水ハウイジングを得ること
ができるので、従来の熱硬化性弾性樹脂より高硬度で圧
縮永久歪みや耐熱性が劣る熱可塑性弾性樹脂を使用して
も十分に長期の使用に耐え、耐熱性、信頼性のある防水
シール部を形成する事が可能であり、生産性やコストを
大幅に低減することが可能であり、また、パッキンを形
成するにあたり熱可塑性合成樹脂で一体成形することに
より、簡易な手段でハウジングにパッキンを一体化でき
るため、別工程で人手によるパッキン組立をする必要が
無く、工程削減が可能である上に、寸法安定性を含めた
品質の向上が図れるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線における拡大縦断面図で（Ａ）
は組立前、（Ｂ）は組立後の状態を示す。

【図３】本発明の他の実施例の一部の拡大縦断面図で、
（Ａ）は組立前、（Ｂ）は組立後の状態を示す。

【図４】本発明のさらに他の実施例の一部の拡大縦断面
図で、（Ａ）は組立前、（Ｂ）は組立後の状態を示す。

【図５】本発明のもう一つの他の実施例の一部の拡大縦
断面図で、（Ａ）は組立前、（Ｂ）は組立後の状態を示
す。

【図６】図２の例の上ハウジングの成形工程での金型縦
断面図である。

【図７】従来の分離状態を示す斜視図である。

【図８】図７の例の一部の拡大縦断面図で、（Ａ）は組
立前、（Ｂ）は組立後の状態を示す。

【符号の説明】

１ 上ハウジング ２ パッキン ３ 下ハウジング ４ シール壁 ５ リブ ６ 下ハウジング ７ 溝部 ８ パッキン凸部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッキン嵌入溝に弾性パッキンを挿入し
   たハウジングと、該弾性パッキンに当接する圧着当接部
   を備えたハウジングとからなる防水シール構造におい
   て、前記弾性パッキンを前記パッキン嵌入溝に予圧縮を
   伴なわないで隙間のない状態で嵌入装着すると共に、該
   弾性パッキンの当接面を平面、凸面または凹面としたと
   き、前記圧着当接部の当接面を凸面、平面または凸面と
   した関係で夫々圧接されるようにしたことを特徴とする
   防水シール構造。
2. 【請求項２】 前記弾性パッキンが、オレフィン系エラ
   ストマーまたはスチレン系エラストマーであって、ゴム
   硬度がＪＩＳ Ａ硬度１０〜７０、圧縮永久歪みが７０
   ℃、２２時間の試験で４０％以下である熱可塑性合成樹
   脂である請求項１記載の防水シール構造。
3. 【請求項３】 硬質熱可塑性合成樹脂でパッキン嵌入溝
   を形成したハウジングを射出成形する第一工程と、前記
   パッキン嵌入溝に挿入する弾性パッキンを熱可塑性合成
   樹脂で射出成形する第二工程とで、該弾性パッキンを前
   記ハウジングに一体成形する防水シール構造の成形方
   法。