KR20130114164A - 커넥터 하우징 - Google Patents
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Abstract
커넥터 하우징(1)은 ASTM D790에 의해 측정한 5000 내지 7000 MPa의 굴곡 탄성율 및 80 내지 130 mm의 바 유동 길이의 특성을 갖는 섬유 강화 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 주성분으로 하는 수지 재료를 사용함으로써 성형된다.
Description
본 발명은 와이어 하니스 및 단자 금구가 포함되는 자동차용 커넥터 하우징에 관한 것이며, 특히 성형을 위한 사이클 타임의 단축을 달성하는 커넥터 하우징에 관련된다.
자동차용 커넥터 하우징은 수지의 사출 성형에 의해 성형된다. 나일론과 같은 폴리아미드, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 및 폴리카보네이트가 성형에서 사용된다. 이것들 중에서, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(이후, PBT로 축약함)는 PBT가 우수한 기계적 특성, 전기적 특성, 내열성, 내수성 등을 갖기 때문에 종종 사용된다. 더욱이, PBT는 결정성 수지이고, 신속한 결정화 속도 및 단시간에 고화를 달성함으로써 높은 생산성을 이끈다. 이들 이점으로 인해, PBT는 자동차용 커넥터 하우징의 성형 재료로서 빈번히 사용된다.
와이어 하니스 등의 크기의 감소와 함께, 커넥터 하우징의 크기 및 두께의 감소에 대한 요구가 있어왔다. 커넥터 하우징의 성형 재료로서 PBT를 사용하는 종래의 실시에서, 유리 섬유와 같은 섬유가 PBT에 첨가되어 이러한 요구를 충족하고 또한 커넥터 하우징의 강도를 증가시킨다. 특허문헌 1은 섬유를 첨가하는 종래 기술을 기술하는데, 여기서는 편평한 단면을 갖는 유리 섬유 및 지방산의 글리세롤 에스테르가 PBT에 혼합된다.
그러나, 섬유가 PBT에 혼합되는 수지 재료는 유동성(liquidity)이 감소되어 수지 재료에 충분히 주입 압력을 적용하기가 어렵다. 이것은 성형을 위한 사이클 타임을 증가시키는 문제 뿐만 아니라 몰드로 수지 재료의 불충분한 충전으로 인해 싱크 마크 및 충전 불량과 같은 결함의 발생 문제를 야기한다. 상기 문제를 해결하기 위해 유동성을 확보하기 위해 성형 온도를 증가시키면, 이것은 수지 재료의 열분해의 위험 및 성형품의 내구성을 감소시키는 위험을 증가시키는 다른 문제를 야기할 수도 있다.
본 발명의 목적은 첨가된 섬유를 포함하는 PBT가 수지 재료로서 사용될지라도, 성형을 위한 사이클 타임을 증가시키지 않고, 싱크 마크 또는 충전 불량을 형성하지 않고, 고온을 필요로 하지 않고 성형될 수 있는 커넥터 하우징을 제공하는 것이다.
본 발명의 양태는 ASTM D790에 의해 측정한 5000 내지 7000 MPa의 굴곡 탄성율 및 80 내지 130 mm의 바 유동 길이(bar flow length)의 특성을 갖는 섬유 강화 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 주성분으로 하는 수지 재료를 사용함으로써 성형된 커넥터 하우징이다.
상기한 양태에서, 커넥터 하우징은, 두께가 감소되었을지라도, ASTM D790에 의해 측정한 5000 내지 7000 MPa의 굴곡 탄성율을 갖는 섬유 강화 PBT를 주성분으로 하는 수지 재료의 사용 때문에 충분히 높은 강도를 가질 수 있다.
더욱이, 섬유 강화 PBT를 주성분으로 하는 수지 재료는 80 내지 130 mm의 바 유동 길이를 갖고, 따라서 높은 유동성을 갖는다. 따라서, 수지 재료는 성형이 비교적 낮은 성형 온도에서 수행될지라도 만족스러운 조건으로 몰드에 충전될 수 있다. 따라서, 싱크 마크 또는 충전 불량과 같은 결함이 일어나지 않는다. 더욱이, 성형 온도는 매우 높은 온도로 설정되는 것이 필요하지 않기 때문에, 성형을 위한 사이클 타임은 성형 후 냉각 시간의 감소와 함께 감소되고, 커넥터 하우징은 저비용으로 생산될 수 있다.
섬유는 유리섬유일 수 있다.
상기한 구성은 섬유로서 유리 섬유의 사용이 PBT의 특성에 적합한 길이, 직경, 중량 등을 갖는 유리 섬유의 선택을 가능하게 하기 때문에, 상기한 특성들을 갖는 섬유 강화 PBT을 쉽게 얻는 것을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 구체예에서 제조된 커넥터 하우징의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 구체예의 제조의 성형 사이클과 종래 제조의 성형 사이클을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 구체예의 제조의 성형 사이클과 종래 제조의 성형 사이클을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 커넥터 하우징은 섬유 강화 폴리부틸렌 테레프탈레이트(섬유 강화 PBT)를 주성분으로 하는 수지 재료를 사용함으로써 성형된다. 성형은 사출성형, 압출성형, 압축성형 등의 어떤 것에 의해서도 수행될 수 있고, 사출성형이 성형성의 점에서 바람직하다.
PBT는 4개의 탄소 원자를 갖는 부탄디올(1,4-부탄디올)과 테레프탈산 또는 디메틸테레프탈레이트 간의 중축합 반응으로부터 얻어진 열가소성 폴리에스테르이다. 일반적으로, PBT는 우수한 내열성, 내약품성, 전기적 특성, 치수안정성, 및 성형성을 갖는 수지이다. PBT의 중합도는 몰드에서의 수지 재료의 유동성, 수지의 강도, 및 다른 조건을 고려하여 PBT와 PBT에 첨가된 섬유 간의 관계에 적절히 의존하여 선택된다.
유리 섬유, 탄소 섬유, 알루미나 섬유, 지르코니아 섬유 또는 기타 섬유가 섬유로서 사용될 수 있다. 이들 유형의 섬유들은 단독으로 사용될 수도 있고, 또는 조합하여 사용될 수도 있다. 이들 섬유를 PBT에 첨가하는 것은 성형품에 기계적 강도 및 충격 강도를 부여할 수 있고, 또한 곡률 변형을 억제할 수 있다. 이들 유형의 섬유 중에는, 유리 섬유가 PBT에 적합한 섬유의 길이, 직경, 중량 등의 적절한 선택을 허용하고, PBT에의 우수한 순응성을 갖는 점에서 유리 섬유가 바람직하다. PBT에 대한 유리 섬유의 비율은 수지 재료로서의 섬유 강화 PBT의 굴곡 탄성율 및 용융 점도가 이하 기술되는 값의 각각의 범위 내에 들도록 선택된다.
본 발명의 섬유 강화 PBT를 주성분으로 하는 수지 재료는 ASTM D790에 의해 측정한 5000 내지 7000 MPa의 굴곡 탄성율 및 80 내지 130 mm의 바 유동 길이의 특성을 갖는다. 본 발명에서, PBT의 중합, 섬유의 길이 및 직경, PBT에 대한 섬유의 비율, 및 다른 조건들은 굴곡 탄성율 및 용융 점도가 상기한 각각의 범위 내에 들도록 설정된다.
굴곡 탄성율은 수지 재료의 굴곡 탄성율에 대응한다. 만일 굴곡 탄성율이 5000 MPa보다 아래이면, 성형품으로서의 커넥터 하우징은 매우 낮은 강도를 가지며, 따라서 두께가 감소될 수 없다. 반대로, 7000 MPa를 넘는 굴곡 탄성율은 커넥터 하우징의 강도를 필요 이상으로 높게 만들고, 또한 수지 재료의 성형성에 불리하게 영향을 미친다. 이 과도한 굴곡 탄성율은 또한 수지 재료가 온도에 대한 불량한 팽창성 및 수축성을 가져오고, 따라서 환경 온도에의 대응성이 저하하며; 따라서 환경 온도의 변화로 인해 커넥터 하우징에 균열이 일어날 수 있다는 문제를 야기한다.
굴곡 탄성율은 5000 내지 7000 MPa의 범위 내, 보다 바람직하게는 5500 내지 6000 MPa의 범위 내에 드는 것을 단지 필요로 한다. 이러한 굴곡 탄성율을 갖는 수지 재료의 사용은 커넥터 하우징이 두께가 감소할지라도 커넥터 하우징으로 하여금 충분히 높은 강도를 갖게 할 수 있다.
ASTM D790에 준거하여 굴곡 탄성율의 측정은 예를 들어서 Toyo Seiki Seisaku-sho, LTD.에 의해 제조된 Autograph (상품명)를 사용함으로써 수행될 수 있다. 이 측정에서는, 시험편을 간격을 두고 배치된 지지 테이블 위에 놓고; 위에서부터 시험편의 중심에 집중 하중을 가하는 3-점 굽힘 시험이 수행된다.
바 유동 길이는 몰드에서 수지 재료의 유동성에 관계되는 인자이다. 바 유동 길이가 130 mm 이상이면, 수지 재료는 필요 이상으로 높은 유동성을 가지며, 플래시와 같은 성형 결함이 일어난다. 바 유동 길이가 80 mm 보다 짧으면, 수지 재료의 유동성은 너무 낮다. 따라서, 수지 재료는 몰드에서 낮은 속도로 흐르고, 이것은 전체 몰드를 수지 재료로 채우기가 어렵게 만든다. 이것은 성형된 커넥터 하우징에서 충전 불량 또는 싱크 마크를 야기한다.
바 유동 길이는 단지 80 내지 130 mm의 범위 내, 바람직하게는 90 내지 120 mm의 범위 내에 드는 것을 필요로 한다. 이러한 바 유동 길이를 갖는 수지 재료의 사용은 싱크 마크 또는 충전 불량과 같은 어떤 결함을 형성하지 않고, 비교적 낮은 성형 온도에서 몰드로 수지 재료의 만족스러운 충전을 가능하게 한다. 더욱이, 성형 온도는 매우 높은 온도로 올리는 것이 필요하지 않기 때문에, 성형의 사이클 타임은 성형 후 냉각 시간의 감소와 함께 감소되고, 커넥터 하우징은 따라서 저비용으로 생산될 수 있다.
바 유동 길이는 여기서 260℃의 수지 온도, 60℃의 몰드 온도, 및 150 MPa의 사출 압력에서 0.5 mm의 깊이, 15 mm의 폭, 및 380 mm의 길이를 갖는 캐비티를 사용하여 측정되었다.
본 발명의 수지 재료는 수지 재료가 ASTM D790에 의해 측정한 5000 내지 7000 MPa의 굴곡 탄성율 및 80 내지 130 mm의 바 유동 길이의 특성을 갖는 섬유 강화 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 주성분으로 하는 한, 한가지 이상의 다른 종류의 수지를 포함할 수도 있다. 다른 수지로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 나일론과 같은 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리아세탈 등을 한 종류 이상 사용할 수 있다.
산화방지제, 자외선 흡수제, 윤활제, 이형제, 대전방지제, 안료 및 염료와 같은 착색제를 필요에 따라 본 발명의 수지 재료에 혼합할 수도 있다.
실시예
도 1은 이 실시예에서 형성된 커넥터 하우징(1)을 나타낸다. 커넥터 하우징(1)은 하우징 본체(2), 및 하우징 본체(2)의 상부에 록(lock) 부분(3)을 일체적으로 포함함으로써 형성된다. 록 부분(3)은 짝을 이루는 커넥터에 연결가능하다.
짝을 이루는 단자가 각각 삽입가능한 복수의 짝을 이루는 단자 삽입 구멍(4)이 하우징 본체(2)에서 개구되어 있다.
짝을 이루는 단자 삽입 구멍(4)의 각각의 뒤쪽은 와이어에 부착된 단자 피팅이 삽입가능한 단자 하우징 챔버와 연통되어 있다. 구체예의 커넥터 하우징(1)은 서로의 위에 배치된 2열의 짝을 이루는 단자 삽입 구멍(4)을 구비하고, 각 열은 측면으로 배치된 10개의 짝을 이루는 단자 삽입 구멍(4)을 포함한다.
도 2는 사출 성형에 의해 도 1의 커넥터 하우징(1)을 성형하기 위한 사이클 타임을 나타낸다. 표시 A는 비교예의 사이클 타임을 나타내고, 표시 B는 이 실시예의 사이클 타임을 나타낸다. 커넥터 하우징(1)의 성형은 다음과 같이 수행되었다. 성형의 개시 시점에서 몰드를 폐쇄한 다음 수지 재료를 몰드에 사출하였다. 수지 재료를 몰드에서 일정한 기간 동안 압력 하에 유지한 후, 계량을 포함하는 냉각을 수행하였다. 그후, 몰드를 개방하고 성형을 완료하였다.
비교예 A 및 실시예 B의 어느 것에서도, 유리 섬유를 PBT에 배합한 수지 재료를 사용함으로써 성형을 수행하였다. 비교예 A는 ASTM D790에 의해 측정한 4700 MPa의 굴곡 탄성율 및 49 mm의 바 유동 길이의 특성을 갖는 유리 섬유 강화 PBT (SK602, Du Pont제품)를 사용하였다. 실시예 B는 ASTM D790에 의해 측정한 5799 MPa의 굴곡 탄성율 및 116 mm의 바 유동 길이의 특성을 갖는 유리 섬유 강화 PBT (SF315AC, Polyplastics Co., Ltd.제품)를 사용하였고, 또한 ASTM D790에 의해 측정한 5537 MPa의 굴곡 탄성율 및 97 mm의 바 유동 길이의 특성을 갖는 유리 섬유 강화 PBT (5101GF01, Toray Industries, Inc.제품)를 사용하였다.
도 2에서 나타낸 바와 같이, 냉각 시간은 비교예 A에서 전체 사이클의 50%를 차지한다. 한편, 비교예 B는 비교예 A의 전체 사이클의 17%까지 냉각 시간을 감소시킬 수 있다.
비교예 A에서, 수지 재료는 비교예 B보다 높은 용융 점도를 갖고 따라서 낮은 유동성을 갖는다. 따라서, 성형에 있어서 몰드 온도는 더 높게 설정하는 것이 필요하고, 냉각 시간은 따라서 더 길어진다. 반면에, 실시예 B에서, 수지 재료는 더 낮은 용융 점도를 가지며, 따라서 더 높은 유동성을 갖는다. 이와 같이, 실시예 B는 비교예 A보다 더 낮은 몰드 온도에서 성형될 수 있다. 따라서, 도 2에서 화살표로 표시한 바와 같이, 실시예 B는 비교예 A와 비교하여 성형 사이클 타임을 33% 감소시킨다.
본 발명의 구체예를 위에서 기술하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 구체예에 제한되지 않고, 여러가지 변형이 행해질 수 있다.
Claims (2)
- ASTM D790에 의해 측정한 5000 내지 7000 MPa의 굴곡 탄성율 및 80 내지 130 mm의 바 유동 길이의 특성을 갖는 섬유 강화 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 주성분으로 하는 수지 재료를 사용함으로써 성형된 커넥터 하우징.
- 제 1 항에 있어서, 섬유는 유리 섬유인 것을 특징으로 하는 커넥터 하우징.
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