JP2015123723A - 機能性成形部品 - Google Patents

Abstract

【課題】金属体１０の表面に熱可塑性樹脂３０をインサート成形して構成される機能性成形部品において、シール性を要求される金属体表面へのシール材の接着力を高めることにより、導電体１０表面とＰＰＳ樹脂３０との間のシール性能を高める。
【解決手段】導電体（金属体）１０とＰＰＳ樹脂（熱可塑性樹脂）３０との間でシール性を要求される部位に、ポリエステルエラストマー系ホットメルト接着剤２０が介挿されている。ポリエステルエラストマー系ホットメルト接着剤２０は導電体１０の表面への接着力が強く、且つインサート成形されるＰＰＳ樹脂３０とは一体化される。そのため、導電体１０表面とＰＰＳ樹脂３０との間のシール性は、使用環境が厳しい場合でも高レベルに維持することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属体の表面に熱可塑性樹脂をインサート成形して構成される機能性成形部品に関する。

下記特許文献１には、複数の単電池間を金属体により電気的に接続する二次電池が示され、金属体の表面には樹脂製の支持体が一体に設けられ、この支持体により金属体を電池のケーシングに固定している。ここで、金属体と支持体との間の微小隙間から互いに隣接する電池内部同士間で液やガスが漏れることを防止するためにシール構造を採用している。この場合、単電池間の環境は互いに類似しており、シール性の要求レベルは高くない。
しかし、シール構造の両側の空間の環境が大きく違い、一方の空間の液やガスが他方の空間に漏れることを高レベルで防止したい場合には、高いシール性能が要求される。そこで、一部では、例えば、金属体の外周円上に凹溝を形成し、この凹溝にシール材を嵌め、その金属体をインサート材として樹脂のインサート成形を行ってシール構造が構成されている。

特開平１１−１２０９６３号公報

しかし、上記シール構造でも、車両用部品のように使用温度域が広範囲等、使用環境が厳しい場合には、必要なシール性を維持できない場合がある。
このような問題に鑑み本発明の課題は、金属体の表面に熱可塑性樹脂をインサート成形して構成される機能性成形部品において、シール性を要求される金属体表面へのシール材の接着力を高めることにより、金属体の表面と熱可塑性樹脂との間のシール性能を高めることにある。

第１発明は、金属体の表面に熱可塑性樹脂をインサート成形して構成される機能性成形部品であって、前記金属体と前記熱可塑性樹脂との間でシール性を要求される部位にホットメルト型接着剤が介挿されていることを特徴とする。
第１発明によれば、ホットメルト型接着剤は金属体の表面への接着力が強く、且つインサート成形される熱可塑性樹脂とは一体化される。そのため、金属体表面と熱可塑性樹脂との間のシール性は、使用環境が厳しい場合でも高レベルに維持することができる。

第２発明は、上記第１発明において、前記熱可塑性樹脂は、前記ホットメルト型接着剤に対し融点が高く、前記インサート成形の工程で溶融、相溶化可能な熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
第２発明によれば、熱可塑性樹脂とホットメルト型接着剤とは相溶化により一体化度合が高められ、金属体表面と熱可塑性樹脂との間のシール性は、更に高められる。

第３発明は、上記第１又は第２発明において、前記金属体と前記熱可塑性樹脂との間でシール性を要求される部位の金属体表面に、シール性を要求される方向に交差して延びる凹溝が形成され、該凹溝内に前記ホットメルト型接着剤が充填されていることを特徴とする。
第３発明によれば、凹溝内にホットメルト型接着剤が接着されるため、その上に熱可塑性樹脂のインサート成形が行われても、ホットメルト型接着剤は、凹溝内に密着していて、インサート成形の過程で凹溝から剥がれることはなく、しかも熱可塑性樹脂と一体化される。そのため、金属体表面と熱可塑性樹脂との間のシール性は、使用環境が厳しい場合でも高レベルに維持することができる。

第４発明は、上記第１又は第２発明において、前記ホットメルト型接着剤は、前記インサート成形の工程で前記熱可塑性樹脂の流動に伴う圧力を受けるのを抑制するように裾広がりの形状で前記金属体の表面に接着されていることを特徴とする。
第４発明によれば、ホットメルト型接着剤を接着した状態の金属体に熱可塑性樹脂をインサート成形したとき、ホットメルト型接着剤の表面上を熱可塑性樹脂が流動するが、ホットメルト型接着剤はその裾広がり形状により熱可塑性樹脂の流動圧力を受けるのが抑制される。そのため、熱可塑性樹脂のインサート成形時にホットメルト型接着剤が流されることが抑制される。従って、金属体表面と熱可塑性樹脂との間のシール性は維持される。

本発明の第１実施形態の断面図である。 本発明の第２実施形態の断面図である。 本発明の第３実施形態の断面図である。 本発明の第４実施形態の断面図である。 本発明の第５実施形態の断面図である。 シール性試験のためのテストピースの断面図である。

図１は、本発明の第１実施形態として、オイルミスト雰囲気中で使用される電気モータ（不図示）の電気配線部の構造を示している。ここで、４０が電気モータのケーシングであり、このケーシング４０の図示下側が電気モータ内の空間で、上側が電気モータ外側である。そして、電気モータの内側か外側かいずれかがオイルミスト雰囲気の空間である。ケーシング４０には電気モータに電気を供給する配線を通すための開口が設けられており、この開口にポリフェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）樹脂（本発明の熱可塑性樹脂に相当）３０で覆われたアルミニューム製の円柱形状の導電体（本発明の金属体に相当）１０が３本固定されている。ＰＰＳ樹脂３０は耐熱性と電気絶縁性を備える点で、この実施形態における使用環境に適するものとして選定されている。
ＰＰＳ樹脂３０は、その周縁にフランジ部３１が形成されており、このフランジ部３１をケーシング４０に対してボルト５１によって固定している。ここで、ケーシング４０とフランジ部３１との間のシール性を確保するため、フランジ部３１の下面に３本の導電体１０を囲むように形成された環状の凹溝にＯリング５３が嵌め込まれている。また、ボルト５１とフランジ部３１との間には金属製のカラー５２が嵌め込まれ、ボルト５１の締付力がフランジ部３１の一部に集中しないようにしている。更に、ケーシング４０の上表面にはＰＰＳ樹脂３０を受け入れるための環状の窪みが形成されており、この窪みにＰＰＳ樹脂３０のフランジ部３１が嵌って成る迷路構造によりＰＰＳ樹脂３０とケーシング４０との間のシール構造が形成されている。

導電体１０は、全体として円柱状を成し、外周円上には凹溝１１が形成され、この凹溝１１内には、ホットメルト型接着剤として接着性を強化されたポリエステルエラストマー系ホットメルト接着剤（以下、単に接着剤という）２０が充填されている。また、３本の導電体１０の上下端にはそれぞれ圧着端子６１、６２が締結され、電気モータの電気配線が行われている。
導電体１０周りへのＰＰＳ樹脂３０の成形は、凹溝１１内に接着剤２０を充填した状態の導電体１０をインサート材として成形型内にセットし、ＰＰＳ樹脂３０を型内に充填することにより行われる。この場合、接着剤２０としては、東洋紡株式会社のバイロショット（登録商標）の高接着グレード（ＧＭ−９５５−ＲＫ２０）を用いている。この接着剤２０は、結晶化が遅く、常温でも柔軟性が高く、導電体１０表面への密着力が部分的にではなく均一に高い性質を備える。また、ＰＰＳ樹脂３０は、接着剤２０に対し融点が高く、インサート成形の工程で溶融、相溶化可能な熱可塑性樹脂である。

以上の実施形態によれば、導電体１０の凹溝１１内に接着剤２０が接着されるため、その上にＰＰＳ樹脂３０のインサート成形が行われても、接着剤２０は、凹溝１１内に密着していて、インサート成形の過程でＰＰＳ樹脂３０が導電体１０の外周面上をその軸方向に沿って流れても凹溝１１から剥がれることはなく、しかもＰＰＳ樹脂３０と相溶化し一体化される。そのため、導電体１０表面とＰＰＳ樹脂３０との間のシール性は、使用環境が厳しい場合でも維持することができ、オイルミストが電気モータの空間内又は電気モータの外側に漏れることを防止することができる。

図６のように、アルミニューム製の導電体１０の外周円上の凹溝１１内にポリエステルエラストマー系ホットメルト接着剤２０を充填し、その上にＰＰＳ樹脂３０をインサート成形したものをテストピースとして、導電体１０とＰＰＳ樹脂３０との間のシール性の試験を行った結果、次表のとおりとなった。なお、テストピースは２種類用意し、（Ａ）は凹溝１１が１つだけのもの、（Ｂ）は凹溝１１を導電体１０の軸方向に３列形成したものである。

なお、表１中の各試験条件は次のとおり。
初期試験は、成形後、常温状態で所定時間放置したテストピースに対して試験を実施した。
冷熱試験は、上記初期試験で漏れが発生しなかったテストピースに対して、−４０度〜１５０度の温度変化を１０００サイクル繰り返した後に試験を実施した。
油中試験は、１５０度の油の中に５００時間曝した後に試験を実施した。
熱劣化試験は、１５０度の空気中に５００時間曝した後に試験を実施した。
シール性の評価は、導電体１０とＰＰＳ樹脂３０との界面に、２０キロパスカルのヘリウムガスをリークチェックスプレーにより１秒間噴射して、噴射側の反対側から気泡が発生するか否かにより判定した。表１において、気泡が発生しなかった場合を○で示した。
このように本発明の第１実施形態と同等のテストピースによるシール性確認試験の結果、全ての試験条件において各テストピースともシール性に問題のないことが確認できた。

図２は本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が上述の第１実施形態に対して特徴とする点は、ＰＰＳ樹脂３０ａと導電体１０ａとの相対的な大きさを変更した点、並びに導電体１０ａを１本のみとした点である。その他の構成は基本的に変更されていない。即ち、第２実施形態においては、導電体１０ａは、その両端がＰＰＳ樹脂３０ａから突出するように長く構成されている。また、導電体１０ａの外周円上には凹溝１１ａが形成され、凹溝１１ａ内には接着剤２０ａが充填されている。凹溝１１ａの形状、大きさは、第１実施形態における凹溝１１に比べて変更されているが、導電体１０ａ表面とＰＰＳ樹脂３０ａとの間のシール性に関しては変わらない性能を発揮することができる。
なお、第２実施形態の部品は、単独で用いても良いし、第１実施形態のように３つ組み合わせて使用しても良い。

図３は本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態が上述の第２実施形態に対して特徴とする点は、導電体１０ｂの外周円上に凹溝を設けることなく、外周円上に突出させて接着剤２０ｂを接着した点である。その他の構成は変更されていない。導電体１０ｂの外周円上に接着される接着剤２０ｂは、両側縁部が裾広がりの形状に形成されている。
第３実施形態によれば、ＰＰＳ樹脂３０ｂをインサート成形する際、接着剤２０ｂの表面上を導電体１０ｂの軸方向に沿ってＰＰＳ樹脂３０ｂが流動することになるが、接着剤２０ｂは両側縁部が裾広がりの形状に形成されているため、係る裾広がりの形状が形成されていない場合に比べて、ＰＰＳ樹脂３０ｂの流動圧力を受ける程度が抑制される。そのため、ＰＰＳ樹脂３０ｂのインサート成形時に接着剤２０ｂが流されることが抑制される。従って、導電体１０ａ表面とＰＰＳ樹脂３０ａとの間のシール性は、第１及び第２実施形態と同様に維持される。しかも、第３実施形態の場合、導電体１０ｂに第１及び第２実施形態のような凹溝が設けられていないため、導電体１０ｂの導電性が低下しない効果がある。

図４は本発明の第４実施形態を示す。第４実施形態が上述の第２実施形態に対して特徴とする点は、導電体１０ｃの外周円上に設けられる凹溝１１ｃを３列とした点である。その他、一つの凹溝１１ｃの形状は、第２実施形態における凹溝１１ａとは異なり、第１実施形態における凹溝１１と同様とされている。
第４実施形態によれば、３つの凹溝１１ｃに接着剤２０ｃがそれぞれ充填されているため、第２実施形態の場合に比べて導電体１０ｃ表面とＰＰＳ樹脂３０ｃとの間のシール性は更に高められる。

図５は本発明の第５実施形態を示す。第５実施形態が上述の第３実施形態に対して特徴とする点は、導電体１０ｄの外周円上に接着される接着剤２０ｄを３列とした点である。３列の接着剤２０ｄは、シール性を要求される方向に交差して互いに並列に配置されている。一つの接着剤２０ｄは、第２実施形態における接着剤２０ａと同様に裾広がりの形状とされているが、シール性を要求される方向の寸法が小さくされている。
第５実施形態によれば、３列の接着剤２０ｄが接着されているため、第３実施形態の場合に比べて導電体１０ｄ表面とＰＰＳ樹脂３０ｄとの間のシール性は更に高められる。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、
１．本発明の機能性成形部品としては、上記実施形態のような電気モータの電気配線部の導電体部分に限定されない。オイル部と空気部のように２種類の異なる空間をシールする必要がある部品に適用でき、絶縁部と導電部材から成る防水コネクタ、コンピュータ内蔵筐体の端子部、バッテリの電極部等に広く適用できる。部品が電気部品である場合、通電する電流は、電気信号を伝達する微弱電流からモータ駆動用の強電流まで特に限定されない。
２．上記実施形態では、ホットメルト型接着剤としてポリエステルエラストマー系ホットメルト接着剤を使用したが、ポリアミド系の接着剤を使用しても良い。
３．凹溝は、金属体の表面に凸部を平行に２列形成し、この一対の凸部間を凹溝としても良い。
４．熱可塑性樹脂としては、上記ＰＰＳ樹脂の他に、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、又はシンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）等の樹脂、或いは液晶ポリマーでも良い。

１０ 導電体（金属体）
１１ 凹溝
２０ ポリエステルエラストマー系ホットメルト接着剤（ホットメルト型接着剤）
３０ ポリフェニレン・サルファイト（ＰＰＳ）樹脂（熱可塑性樹脂）
４０ ケーシング
５１ ボルト
５２ カラー
５３ Oリング
６１、６２ 圧着端子

Claims (4)

1. 金属体の表面に熱可塑性樹脂をインサート成形して構成される機能性成形部品であって、前記金属体と前記熱可塑性樹脂との間でシール性を要求される部位にホットメルト型接着剤が介挿されていることを特徴とする機能性成形部品。
2. 請求項１において、
   前記熱可塑性樹脂は、前記ホットメルト型接着剤に対し融点が高く、前記インサート成形の工程で溶融、相溶化可能な熱可塑性樹脂であることを特徴とする機能性成形部品。
3. 請求項１又は２において、
   前記金属体と前記熱可塑性樹脂との間でシール性を要求される部位の金属体表面に、シール性を要求される方向に交差して延びる凹溝が形成され、該凹溝内に前記ホットメルト型接着剤が充填されていることを特徴とする機能性成形部品。
4. 請求項１又は２において、
   前記ホットメルト型接着剤は、前記インサート成形の工程で前記熱可塑性樹脂の流動に伴う圧力を受けるのを抑制するように裾広がりの形状で前記金属体の表面に接着されていることを特徴とする機能性成形部品。
   

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