JP2013211143A - Connector housing - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a connector housing for an automobile in which a wire harness and a terminal fitting are incorporated, and more particularly to a connector housing capable of shortening a cycle time during molding.
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。射出成形には、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、ポリカーボネート等が使用される。この内、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴ）は機械的特性、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。また、ＰＢＴは結晶性樹脂であり、他の樹脂に比べて結晶化速度が速く、短時間で固化するため、生産性向上を目的として自動車用のコネクタハウジングの成形用材料として用いられている。 The connector housing for automobiles is formed by resin injection molding. For injection molding, polyamide such as nylon, polyolefin such as polypropylene, polyester such as polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate, polycarbonate, or the like is used. Among these, polybutylene terephthalate (hereinafter referred to as PBT) has good characteristics with respect to mechanical characteristics, electrical characteristics, heat resistance, water resistance, and the like. PBT is a crystalline resin and has a higher crystallization speed than other resins and solidifies in a short time. Therefore, PBT is used as a molding material for connector housings for automobiles for the purpose of improving productivity.
特許文献１には、ＰＢＴにタルク等のケイ酸金属塩を混合した樹脂組成物が自動車用コネクタや電子電気部品用コネクタに好適であることが記載されている。この樹脂組成物はＰＢＴに特定粒度のタルクを混合することにより結晶化速度を向上させるものである。 Patent Document 1 describes that a resin composition in which a PBT is mixed with a metal silicate such as talc is suitable for an automobile connector or an electronic / electrical component connector. This resin composition improves the crystallization speed by mixing talc having a specific particle size with PBT.
一方、近年のワイヤハーネス等の小型化に伴ってコネクタハウジングの小型化及び薄肉化が要求され、その分、コネクタハウジングに大きな強度が必要となっている。これに対し、上記特許文献１の樹脂組成物では、強度向上に限界があり、実用に適さない問題がある。 On the other hand, with the recent miniaturization of wire harnesses and the like, miniaturization and thinning of the connector housing are required, and accordingly, the connector housing is required to have high strength. On the other hand, the resin composition of Patent Document 1 has a problem that it is not suitable for practical use because it has a limit in strength improvement.
コネクタハウジングの小型化及び薄肉化に対応するため、コネクタハウジングの樹脂材料をＰＢＴとし、このＰＢＴにさらに強度を付与するため、ガラス繊維等の繊維を添加した繊維強化ＰＢＴを用いることがなされている。このような従来の繊維強化ＰＢＴとしては、商品名「ＳＫ６０２」（デュポン製）の樹脂材料が公知である。 In order to cope with the miniaturization and thinning of the connector housing, PBT is used as the resin material of the connector housing, and fiber reinforced PBT to which fibers such as glass fiber are added is used in order to further impart strength to the PBT. . As such a conventional fiber reinforced PBT, a resin material having a trade name “SK602” (manufactured by DuPont) is known.
しかしながら、従来の繊維強化ＰＢＴを用いてコネクタハウジングを成形する場合には、成形サイクルタイムが長い問題がある。射出成形の成形サイクルは、成形開始温度となっている金型内に溶融樹脂を射出し、金型内で一定時間保圧した後、計量を含めた冷却を行った後に型開きして成形品を取り出すサイクルとなっているが、上記繊維強化ＰＢＴでは、冷却に長時間を要するため成形サイクルタイムが長くなるものである。そして、このように成形サイクルタイムが長い場合には、生産性向上に限界がある問題が発生する。 However, when a connector housing is molded using a conventional fiber reinforced PBT, there is a problem that the molding cycle time is long. The molding cycle of injection molding involves injecting molten resin into a mold that is at the molding start temperature, holding the pressure in the mold for a certain period of time, performing cooling including metering, and then opening the mold However, the fiber-reinforced PBT requires a long time for cooling, and thus the molding cycle time becomes long. When the molding cycle time is long as described above, there is a problem that productivity is limited.
そこで、本発明は繊維を添加したＰＢＴを樹脂材料として用いる場合においても、冷却時間を短くすることによって成形サイクルタイムが長くなることがなく、生産性を大きく向上させ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。 Accordingly, the present invention provides a connector housing capable of greatly improving productivity without shortening the molding cycle time by shortening the cooling time even when using PBT added with fibers as a resin material. The purpose is to do.
請求項１の発明のコネクタハウジングは、結晶化開始温度が１９０℃以上２１０℃以下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いることを特徴とする。 The connector housing according to the first aspect of the present invention is characterized in that it is molded from a resin material mainly composed of fiber-reinforced polybutylene terephthalate having a crystallization start temperature of 190 ° C. or higher and 210 ° C. or lower.
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。 A second aspect of the present invention is the first aspect of the present invention, wherein the fibers are glass fibers.
請求項１の発明によれば、繊維強化ＰＢＴの結晶化開始温度が１９０℃以上２１０℃以下のため、結晶化開始温度が高く冷却時に早期に結晶化する。このため冷却時間を短縮しても十分に結晶化させることができ、冷却時間を短くすることができる。このように冷却時間を短くすることにより、成形サイクルタイムを短くすることができるため、生産性を向上させることができる。 According to the invention of claim 1, since the crystallization start temperature of the fiber reinforced PBT is 190 ° C. or higher and 210 ° C. or lower, the crystallization start temperature is high and the crystallization starts early during cooling. For this reason, even if the cooling time is shortened, it can be sufficiently crystallized, and the cooling time can be shortened. Thus, by shortening the cooling time, the molding cycle time can be shortened, so that the productivity can be improved.
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のに加え、コネクタハウジングの機械的強度を増大させることができる。 According to the invention of claim 2, by using the glass fiber as the fiber, it is possible to select the glass fiber such as the length, the diameter, and the weight according to the properties of the PBT, and the mechanical strength of the connector housing. Can be increased.
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。 The connector housing of the present invention is molded as a resin material mainly composed of fiber reinforced polybutylene terephthalate (fiber reinforced PBT). Although molding can be performed by injection molding, extrusion molding, compression molding, or the like, injection molding is favorable from the viewpoint of moldability.
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。 PBT is a thermoplastic polyester obtained by a polycondensation reaction between terephthalic acid or dimethyl terephthalate and butanediol having 4 carbon atoms (1,4-butanediol). PBT is a resin generally excellent in heat resistance, chemical resistance, electrical characteristics, dimensional stability, and moldability. The degree of polymerization of PBT is appropriately selected in consideration of fluidity in the mold, resin strength, and other conditions in relation to the fibers added to PBT.
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、そりや変形を抑制することができる。上記繊維の内、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。ガラス繊維におけるＰＢＴへの配合比は、ＰＢＴの射出成形の際の成形条件、成形品であるコネクタハウジングが要求される機械的強度等を考慮して選定される。このガラス繊維の配合比としては１０〜２０重量％、より好ましくは１５重量％前後が良好である。配合比が１０重量％未満の場合には、機械的強度が不十分であり、２０重量％を超えると金型内での流動性が低下し、成形に悪影響となる。 As the fiber, glass fiber, carbon fiber, alumina fiber, zirconia fiber, and other fibers can be used. These fibers may be used alone or in combination. By adding these fibers to PBT, mechanical strength and impact strength can be imparted to the molded product, and warpage and deformation can be suppressed. Among the fibers, the length, diameter, weight, and the like can be selected according to the PBT, and the glass fiber is good in that it has good conformability with the PBT. The blending ratio of the glass fiber to the PBT is selected in consideration of the molding conditions in the injection molding of the PBT, the mechanical strength required for the connector housing that is a molded product, and the like. The blending ratio of the glass fibers is 10 to 20% by weight, more preferably around 15% by weight. When the blending ratio is less than 10% by weight, the mechanical strength is insufficient, and when it exceeds 20% by weight, the fluidity in the mold is lowered, which adversely affects the molding.
本発明の樹脂材料の主成分である繊維強化ＰＢＴは、結晶化開始温度が１９０℃以上２１０℃以下の特性を有するものである。ＰＢＴは結晶性樹脂であり、溶融状態から冷却、固化する過程で分子が規則的に配列される結晶化がなされる。結晶化開始温度はこの結晶化が始まる時の温度であり、射出成形においては示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって測定することができる。本発明においては、繊維強化ＰＴＢの結晶化開始温度が１９０℃以上２１０℃以下であり、従来より用いられている繊維強化ＰＴＢ（例えば、商品名「ＳＫ６０２」（デュポン製））の結晶化開始温度（１８０℃〜１８５℃）よりも高い温度の繊維強化ＰＴＢとなっている。このように結晶化開始温度が高いＰＴＢは冷却時に早期に結晶化する。そして早期に結晶化することにより、早期に固化するため冷却時間を短くすることができる。このため成形サイクルタイムの全体を例えば３３％程度、短くすることができ、生産性を向上させることができる。 The fiber reinforced PBT which is the main component of the resin material of the present invention has a characteristic that the crystallization start temperature is 190 ° C. or higher and 210 ° C. or lower. PBT is a crystalline resin that undergoes crystallization in which molecules are regularly arranged in the process of cooling and solidifying from a molten state. The crystallization start temperature is a temperature at which this crystallization starts, and can be measured by a differential scanning calorimeter (DSC) in injection molding. In the present invention, the crystallization start temperature of the fiber reinforced PTB is 190 ° C. or higher and 210 ° C. or lower, and the crystallization start temperature of the conventionally used fiber reinforced PTB (for example, trade name “SK602” (manufactured by DuPont)). It is a fiber reinforced PTB having a temperature higher than (180 ° C. to 185 ° C.). Thus, PTB with a high crystallization start temperature crystallizes early during cooling. And since it solidifies early by crystallizing early, cooling time can be shortened. For this reason, the whole molding cycle time can be shortened by, for example, about 33%, and productivity can be improved.
本発明に用いる繊維強化ＰＴＢの結晶化開始温度は１９０℃以上２１０℃以下であり、より好ましくは、１９７℃以上２０５℃以下の範囲である。結晶化開始温度が１９０℃未満では、結晶化開始が遅いため、成形サイクルタイムの短縮効果が十分に現れない。結晶開始温度が２１０℃を超えると、成形サイクルタイムの短縮は可能であるが、樹脂材料の結晶化度が高くなるため」、樹脂材料の靭性が低下してコネクタハウジング１としての機能が失われる。 The crystallization start temperature of the fiber reinforced PTB used in the present invention is 190 ° C. or higher and 210 ° C. or lower, more preferably 197 ° C. or higher and 205 ° C. or lower. When the crystallization start temperature is less than 190 ° C., since the crystallization start is slow, the effect of shortening the molding cycle time is not sufficiently exhibited. When the crystallization start temperature exceeds 210 ° C., the molding cycle time can be shortened, but the crystallinity of the resin material increases. Therefore, the toughness of the resin material decreases and the function as the connector housing 1 is lost. .
本発明の樹脂材料は、結晶化開始温度が１９０℃以上２１０℃以下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。 The resin material of the present invention may contain other resins as long as it is a resin material mainly composed of fiber-reinforced polybutylene terephthalate having a crystallization start temperature of 190 ° C. or higher and 210 ° C. or lower. As other resins, one or more of polyesters such as polyethylene terephthalate and polytrimethylene terephthalate, polyolefins such as polypropylene, polyamides such as nylon, polycarbonate, polystyrene, polyacetal and the like can be used.
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。 In addition, as the resin material of the present invention, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a lubricant, a release agent, an antistatic agent, and a colorant such as a pigment or a dye can be appropriately mixed.
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。
FIG. 1 shows a connector housing 1 molded according to this embodiment. The connector housing 1 is formed by integrally including a housing body 2 and a
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列設けられた２０極となっている。 The housing body 2 has a plurality of mating terminal insertion ports 4 into which mating terminals are inserted. A terminal accommodating chamber into which a terminal fitting attached to the wire terminal is inserted communicates with the rear side of each mating terminal insertion port 4. In the connector housing 1 of this embodiment, the mating terminal insertion ports 4 are formed in 10 rows in a side-by-side manner, and this has 20 poles in two rows.
表１は、ガラス繊維添加量、結晶化開始温度、成形冷却時間、ランス変形の有無、成形サイクルタイム短縮の可否を実施例１、２及び比較例１、２に対して評価した結果を示す。
表１における実施例１は商品名「５１０１ＧＦ０１」（東レ製）、実施例２は商品名「ＳＦ３１５ＡＣ」（ポリプラスチック製）、比較例１及び２は商品名「ＳＫ６０２」（デュポン製）を成形用の樹脂材料として用いている。いずれもガラス繊維が１５重量％配合されたガラス繊維強化ＰＢＴであり、比較例１及び２の結晶化開始温度が１８４℃であるのに対し、実施例１は結晶化開始温度が２０５℃、実施例２は１９７℃であり、実施例及び２は比較例１及び２よりも高温の結晶化開始温度となっている。この結晶化開始温度は商品名「ＴＡ−６０ＷＳ」（島津製作所製）の示差走査熱量計を用いて測定した。 Example 1 in Table 1 is the product name “5101GF01” (manufactured by Toray), Example 2 is the product name “SF315AC” (manufactured by polyplastic), and Comparative Examples 1 and 2 are the product name “SK602” (manufactured by DuPont). It is used as a resin material. Each is a glass fiber reinforced PBT containing 15% by weight of glass fiber, and the crystallization start temperature of Comparative Examples 1 and 2 is 184 ° C., whereas Example 1 has a crystallization start temperature of 205 ° C. Example 2 is 197 ° C., and Examples and 2 have higher crystallization start temperatures than Comparative Examples 1 and 2. The crystallization start temperature was measured using a differential scanning calorimeter with a trade name “TA-60WS” (manufactured by Shimadzu Corporation).
表２は実施例１、２及び比較例１、２の曲げ弾性率［Ｍｐａ］及び曲げ強度［Ｍｐａ］を評価したものである。曲げ弾性率及び曲げ強度はＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定した。この測定は測定器（商品名「オートグラフ」（（株）東洋精機製作所製））を用いて行った。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、試験片の中央に対し上方から集中荷重をかける３点曲げ試験により行った。実施例１、２及び比較例１、２のいずれのガラス繊維強化ＰＢＴにおいても、５０００Ｍｐａの曲げ弾性率、１２５Ｍｐａの曲げ強度の目標値をクリアしており、コネクタハウジングとして用いるのに高強度の樹脂材料であった。
以上のガラス繊維強化ＰＢＴを用いて図１に示すコネクタハウジング１を射出成形した。射出成形機は商品名「５０ｉ ２０００α」（ＦＡＮＵＣ製）を用いた。 The connector housing 1 shown in FIG. 1 was injection molded using the glass fiber reinforced PBT. The product name “50i 2000α” (manufactured by FANUC) was used as the injection molding machine.
成形サイクルは、図２に示すように、金型の型締めの後、樹脂材料の射出を行い、保圧し、計量を兼ねた冷却を行って固化し、型開きして成形品を取り出すサイクルとなっている。実施例１、２及び比較例１、２のいずれにおいても冷却は２６０℃から開始し、冷却速度は−２５℃／分とした。なお、図２において、（Ａ）は比較例１及び２、（Ｂ）は実施例１及び２の成形サイクルである。 As shown in FIG. 2, the molding cycle is a cycle in which after the mold is clamped, the resin material is injected, the pressure is maintained, the cooling is also performed for solidification, the mold is solidified, the mold is opened, and the molded product is taken out. It has become. In any of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, cooling started from 260 ° C., and the cooling rate was −25 ° C./min. 2A shows the molding cycles of Comparative Examples 1 and 2, and FIG. 2B shows the molding cycles of Examples 1 and 2.
図３は実施例１及び比較例１に対して測定した射出成形の冷却時における結晶化開始温度である。結晶化開始温度に達することにより樹脂材料が結晶化しているため、この時点から冷却を行うことができる。実施例１においては、２０５℃の時点で冷却を開始でき、比較例１においては１８４℃になってから冷却が開始されるため、実施例１の早い時点で冷却することができる。なお、冷却は−２５℃／分の冷却速度で行った。 FIG. 3 shows the crystallization start temperature at the time of cooling of the injection molding measured for Example 1 and Comparative Example 1. Since the resin material is crystallized by reaching the crystallization start temperature, cooling can be performed from this point. In Example 1, the cooling can be started at the time of 205 ° C., and in Comparative Example 1, since the cooling is started after reaching 184 ° C., the cooling can be performed at an early time of Example 1. The cooling was performed at a cooling rate of −25 ° C./min.
図４は温度及び結晶化度の相関関係を示し、特性曲線Ｅは金型の冷却曲線であり、特性曲線Ｆは金型から取り出し可能なしきい値を示す結晶化度のラインである。Ｇは実施例１の結晶化度の特性曲線、Ｈは比較例１の結晶化度の特性曲線である。これらの特性曲線Ｇ、ＨがラインＦと交差した時点で成形品を金型から取り出すことができる。図４に示すように、比較例１（特性曲線Ｈ）に対し実施例１（特性曲線Ｇ）は早い時点で取り出し可能なラインに達するため、冷却時間を短縮することが可能であった。 FIG. 4 shows a correlation between temperature and crystallinity, a characteristic curve E is a mold cooling curve, and a characteristic curve F is a crystallinity line indicating a threshold that can be taken out from the mold. G is a characteristic curve of crystallinity of Example 1, and H is a characteristic curve of crystallinity of Comparative Example 1. When these characteristic curves G and H intersect the line F, the molded product can be taken out from the mold. As shown in FIG. 4, since Example 1 (Characteristic Curve G) reaches a line that can be taken out at an early point in comparison with Comparative Example 1 (Characteristic Curve H), the cooling time can be shortened.
次に、図２を評価すると、比較例１、２は８秒の冷却時間が必要となっているのに対し、実施例１、２は３秒の冷却時間で良く、この冷却の後の型開きまで比較例１、２は１５秒のサイクルタイムが必要であった。これに対し、実施例１、２は１０秒のサイクルタイムで良く、比較例１、２に対して３３％の成形サイクルタイムの短縮が可能となった（表１における「成形サイクル短縮可否」の欄参照）。そして、このように成形サイクルタイムを短縮した場合であっても、表２で示すように実施例１、２はコネクタハウジングとして要求される曲げ弾性率及び曲げ強度を有しているため、コネクタハウジングに好適に用いることができる。 Next, when evaluating FIG. 2, Comparative Examples 1 and 2 require a cooling time of 8 seconds, whereas Examples 1 and 2 only require a cooling time of 3 seconds. Until opening, Comparative Examples 1 and 2 required a cycle time of 15 seconds. On the other hand, Examples 1 and 2 may have a cycle time of 10 seconds, and the molding cycle time can be shortened by 33% compared to Comparative Examples 1 and 2 (“Molding cycle shortenability” in Table 1). Column). Even when the molding cycle time is shortened in this way, as shown in Table 2, Examples 1 and 2 have the bending elastic modulus and bending strength required as a connector housing. Can be suitably used.
図５は表１における「ランス変形」を説明するものである。コネクタハウジング１の内部における上下のランス６，７の間の寸法を光学顕微鏡によって測定してランス変形の有無を検査する。ランス６、７の間の寸法に変化があれば「変形あり」、寸法に変化がない場合には「変形なし」の評価となる。比較例１，２に対し実施例１、２はいずれもランス変形がなく、正常なコネクタハウジングとなっている。 FIG. 5 explains the “lance deformation” in Table 1. The dimension between the upper and lower lances 6 and 7 inside the connector housing 1 is measured with an optical microscope to inspect the presence or absence of lance deformation. If there is a change in the dimension between the lances 6 and 7, the evaluation is “with deformation”, and if there is no change in the dimension, the evaluation is “no deformation”. In contrast to the comparative examples 1 and 2, the examples 1 and 2 have no lance deformation and are normal connector housings.
以上のように、実施例１及び２の樹脂材料においては、コネクタハウジングに要求される強度を有しているのに加え、成形時の冷却時間を短縮することができ、成形サイクルタイムを短くすることができる。このため、生産性を向上させることができる。 As described above, in the resin materials of Examples 1 and 2, in addition to having the strength required for the connector housing, the cooling time during molding can be shortened and the molding cycle time is shortened. be able to. For this reason, productivity can be improved.
Claims (2)
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。 The invention according to claim 1,
A connector housing, wherein the fibers are glass fibers.
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