JP6432630B2 - シール部材および防水コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、シール部材および防水コネクタに関する。

従来、自動車等の車両のワイヤーハーネスを接続する際に用いられるコネクタでは、コネクタ内部への水の侵入を抑制するため、シール部材を有する防水コネクタが使用されている（特許文献１等参照）。シール部材は、通常、端末部に端子が接続された端子付電線が挿入される挿入孔を有している。防水コネクタでは、挿入された端子付電線の電線外周に挿入孔の内面が密着することにより、コネクタ内部への水の侵入が抑制される。

特開２０１６−５８１３８号公報

近年、防水コネクタは、小型化が要求されるとともに、挿入される電線数（極数）が増加している。これに伴い、シール部材には複数の挿入孔が形成されるともに、各挿入孔の孔径も小さくなってきている。

しかしながら、このようなシール部材では、各挿入孔に端子付電線を挿入するにつれ、柔軟なシール部材が弾性変形し、未だ端子付電線が挿入されていない挿入孔の孔径が縮まってくる。そのため、当該挿入孔に端子付電線を挿入した際に、金属製の端子により挿入孔の内面に裂傷が発生し、防水コネクタの防水性を低下させるおそれがある。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、裂傷の抑制を図ることが可能なシール部材、また、良好な防水性を有する防水コネクタを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、分子中にビニル基を少なくとも２つ有する第１シリコーン化合物に由来する第１ユニットと、
分子中にヒドロシリル基を少なくとも２つ有する第２シリコーン化合物に由来する第２ユニットと、
分子中にビニル基を少なくとも２つ有しており、上記第１シリコーン化合物とは異なる有機化合物に由来する第３ユニットと、
を分子中に有する熱硬化型シリコーンゴムより構成され、
上記有機化合物は、以下の（式１）で示される、シール部材にある。

（但し、上記（式１）中、ｎは、４以上１４以下の整数である。）

本発明の他の態様は、上記シール部材を有する、防水コネクタにある。

上記シール部材を構成する熱硬化型シリコーンゴムは、分子中に、上述の第１ユニットおよび第２ユニットに加え、第３ユニットを有している。そのため、上記シール部材を構成する熱硬化型シリコーンゴムは、第３ユニットの存在により、第１ユニットおよび第２ユニットで構成される熱硬化型シリコーンゴムに比べ、架橋点間分子量を大きくすることが可能になる。そのため、上記シール部材を構成する熱硬化型シリコーンゴムは、架橋点間分子量が大きくなることで、破断時モジュラスが低下するとともに破断時伸びが増加する。これにより、上記シール部材によれば、端子付電線が挿入孔に挿入される際の応力が緩和され、挿入孔の裂傷を抑制することが可能になる。また、上記シール部材によれば、裂傷が生じても、裂傷が進行し難くなる。

上記防水コネクタは、上記シール部材を有している。そのため、上記防水コネクタは、良好な防水性を発揮することができる。

実施例１のシール部材および防水コネクタ（一部）を模式的に説明するためのＩ−Ｉ線断面図である。 実施例１のシール部材および防水コネクタ（一部）を後方から見た模式的な説明図である。

上述したシール部材において、熱硬化型シリコーンゴムにおける第１ユニットは、分子中にビニル基を少なくとも２つ有する第１シリコーン化合物に由来する部位である。第１シリコーン化合物としては、例えば、分子鎖の両末端にジメチルビニルシロキシ基が付加されたジメチルポリシロキサン、分子鎖の両末端にジメチルビニルシロキシ基が付加されたジメチルポリシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。

熱硬化型シリコーンゴムにおける第２ユニットは、分子中にヒドロシリル基を少なくとも２つ有する第２シリコーン化合物に由来する部位である。第２シリコーン化合物としては、例えば、分子鎖の両末端にジメチルハイドロジェンシロキシ基が付加されたジメチルポリシロキサン、分子鎖の両末端にトリメチルシロキシ基が付加されたメチルハイドロジェンポリシロキサンなどを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。

熱硬化型シリコーンゴムにおける第３ユニットは、分子中にビニル基を少なくとも２つ有する有機化合物に由来する部位である。但し、有機化合物が第１シリコーン化合物と同じものである場合には、熱硬化型シリコーンゴムの分子中に第１ユニットと第２ユニットしかないことになる。そのため、第３ユニットにおける有機化合物は、第１シリコーン化合物とは異なるものとされる。有機化合物としては、例えば、分子鎖の両末端にビニル基を有する炭化水素などを例示することができる。これらは１種または２種以上併用することができる。

有機化合物の炭素数は、８以上１８以下とすることができる。この構成によれば、熱硬化型シリコーンゴムにおける破断時モジュラスと破断時伸びとのバランスに優れるので、裂傷の抑制を図りやすいシール部材が得られる。なお、炭素数が８未満の有機化合物は、材料コストの増加を招きやすい。また、炭素数が１８超えの有機化合物は、入手が難しくなる。これらの観点からも、炭素数８以上１８以下の有機化合物の利用が有利である。なお、上記にいう有機化合物の炭素数は、ビニル基が有する炭素数を含む。

有機化合物としては、より具体的には、以下の（式１）で示される有機化合物が用いられる。但し、（式１）中、ｎは、４以上１４以下の整数である。

熱硬化型シリコーンゴムは、具体的には、第１ユニットと第２ユニットとの間に第３ユニットが配置された分子構造を有することができる。この構成によれば、第１ユニットと第２ユニットとが第３ユニットによって架橋された架橋構造を取りやすくなり、熱硬化型シリコーンゴムにおける架橋点間分子量を大きしやすくなる。そのため、上記構成によれば、破断時モジュラスの低下と破断時伸びの増加とを確実なものとすることが可能となり、上述した作用効果を確実なものとすることができる。

なお、熱硬化型シリコーンゴムは、例えば、触媒、オイル、充填剤、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、可塑剤等の各種の公知の添加剤を１種または２種以上含むことができる。

熱硬化型シリコーンゴムは、具体的には、例えば、第１シリコーン化合物と第２シリコーン化合物との合計１００質量部に対して、有機化合物を０．０１〜１０質量部、好ましくは、０．５〜１０質量部含むシリコーン組成物の熱硬化物より構成することができる。この構成によれば、上述した作用効果を奏するシール部材を確実なものとすることができる。なお、第１シリコーン化合物と第２シリコーン化合物との質量比は、好ましくは、７０：３０〜３０：７０、より好ましくは、６０：４０〜４０：６０の範囲より選択することができる。

熱硬化型シリコーンゴムの切断時モジュラスは、１４ＭＰａ以下とすることができる。この構成によれば、上述した作用効果を奏するシール部材を確実なものとすることができる。熱硬化型シリコーンゴムの切断時モジュラスは、端子による裂傷の抑制を確実なものとする観点から、好ましくは、１３．８ＭＰａ以下、より好ましくは、１３ＭＰａ以下とすることができる。また、熱硬化型シリコーンゴムの切断時モジュラスは、端子による裂傷の抑制を確実なものとする観点から、好ましくは、４ＭＰａ以上、より好ましくは、４．３ＭＰａ以上、さらに好ましくは、４．５ＭＰａ以上とすることができる。

なお、熱硬化型シリコーンゴムの切断時モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、熱硬化型シリコーンゴムよりなるダンベル状試験片（３号形）を２３℃、引張速度５００ｍｍ／分で引っ張り、当該試験片が切断したときの引張力を上記試験片の初期断面積で除した値（単位：Ｎ／ｍｍ^２＝ＭＰａ）をいう。

熱硬化型シリコーンゴムの切断時伸びは、５５０％超１０００％以下とすることができる。この構成によれば、上述した作用効果を奏するシール部材を確実なものとすることができる。熱硬化型シリコーンゴムの切断時伸びは、端子による裂傷の抑制を確実なものとする観点から、好ましくは、５６０％以上、より好ましくは、５７０％以上、さらに好ましくは、５８０％以上、さらにより好ましくは、５９０％以上とすることができる。また、熱硬化型シリコーンゴムの切断時伸びは、端子による裂傷の抑制を確実なものとする観点から、好ましくは、９５０％以下、より好ましくは、９００％以下、さらに好ましくは、８６０％以下とすることができる。

なお、熱硬化型シリコーンゴムの切断時伸びは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、熱硬化型シリコーンゴムよりなるダンベル状試験片（３号形）を２３℃、引張速度５００ｍｍ／分で引っ張り、当該試験片が切断したときの伸びをいう。

シール部材は、端末部に端子が接続された端子付電線が挿入される挿入孔を一つ有していてもよいし、挿入孔を複数有していてもよい。後者の構成によれば、各挿入孔に端子付電線を挿入するにつれ、シール部材が弾性変形し、未だ端子付電線が挿入されていない挿入孔の孔径が縮まってくるが、当該挿入孔に端子付電線を挿入した際でも、挿入孔の内面に裂傷が発生し難いシール部材が得られる。なお、シール部材は、具体的には、板状、マット状等の形状を呈することができる。

シール部材は、具体的には、自動車等の車両のワイヤーハーネスにおける防水コネクタの防水に好適に用いることができる。

なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。

以下、実施例のシール部材および防水コネクタについて、図面を用いて説明する。

（実施例１）
実施例１のシール部材および防水コネクタについて、図１および図２を用いて説明する。図１および図２に示されるように、本例のシール部材１は、分子中にビニル基を少なくとも２つ有する第１シリコーン化合物に由来する第１ユニットと、分子中にヒドロシリル基を少なくとも２つ有する第２シリコーン化合物に由来する第２ユニットと、分子中にビニル基を少なくとも２つ有しており、第１シリコーン化合物とは異なる有機化合物に由来する第３ユニットとを分子中に有する熱硬化型シリコーンゴムより構成されている。但し、有機化合物は、上述した（式１）で示されるものである。

本例では、シール部材１は、前端面１２１と後端面１２２とが略平行な角形状に形成されており、端末部に端子３０が接続された端子付電線３が挿入される挿入孔１０を複数有している。なお、相手側コネクタ（不図示）との嵌合側が前方とされる。各挿入孔１０の内周面には、端子付電線３の電線３１の外周に密着する環状のリップ部１１が形成されている。リップ部１１は、挿入孔１０の内周面に、所定の間隔をおいて挿入方向に複数段設けられている。この構成によれば、挿入孔１０に挿入された端子付電線３は、端子３０により挿入孔１０を押し広げながら挿入される。端子３０が挿入孔１０を抜け出た後には、端子接続部よりも後方の電線３１の外周面にリップ部１１が密着する。これにより、シール部材１の各挿入孔１０と各電線３１との間の各隙間が一括してシールされる。

防水コネクタ２は、具体的には、合成樹脂製のアウターハウジング２１と、合成樹脂製のインナーハウジングと、上記シール部材１とを有している。なお、図１および図２では、インナーハウジングは省略されている。インナーハウジングは、シール部材１の挿入孔１０と同じ数だけ端子収容室を有している。端子収容室は、端子付電線３の端子３０を後端より収容可能に構成されている。アウターハウジング２１は、前方に延びる筒状のフード部２１０と、フード部２１０の後端を塞ぐ基部２１１とを有している。基部２１１には、孔部２２が形成されており、孔部２２を介して、インナーハウジングが有する端子収容室に端子付電線３の端子３０を収容できるようになっている。

シール部材１は、防水コネクタ２の防水ゴム栓として機能するもので、アウターハウジング２１の孔部２２を蓋うように、アウターハウジング２１の基部２１１の内面側に一体に形成されている。防水コネクタ２では、シール部材１の前端面１２１にインナーハウジングの後端面が密着するように構成されている。

本例のシール部材１を構成する熱硬化型シリコーンゴムは、分子中に、第１ユニットおよび第２ユニットに加え、第３ユニットを有している。そのため、本例のシール部材１を構成する熱硬化型シリコーンゴムは、第３ユニットの存在により、第１ユニットおよび第２ユニットで構成される熱硬化型シリコーンゴムに比べ、架橋点間分子量を大きくすることが可能になる。そのため、本例のシール部材１を構成する熱硬化型シリコーンゴムは、架橋点間分子量が大きくなることで、破断時モジュラスが低下するとともに破断時伸びが増加する。これにより、本例のシール部材１によれば、端子付電線３が挿入孔１０に挿入される際の応力が緩和され、挿入孔１０の裂傷を抑制することが可能になる。また、本例のシール部材１によれば、裂傷が生じても、裂傷が進行し難くなる。

本例の防水コネクタ２は、本例のシール部材１を有している。そのため、本例の防水コネクタ２は、高い防水性を発揮することができる。

＜実験例＞
以下、上記シール部材および防水コネクタを、実験例を用いてより具体的に説明する。

−材料準備−
未硬化の熱硬化型シリコーンゴムとして、東レ・ダウコーニング社製、７−６８３０を準備した。準備した７−６８３０は、いずれも、主剤であるＡ成分と硬化剤であるＢ成分との２成分からなる。Ａ成分は、分子中にビニル基を少なくとも２つ有するシリコーン化合物を含んでいる。Ｂ成分は、分子中にヒドロシリル基を少なくとも２つ有するシリコーン化合物を含んでいる。

また、分子中にビニル基を少なくとも２つ有する有機化合物として、上述した（式１）において、ｎ＝４のもの（以下、「Ｃ８有機化合物」という。）、ｎ＝８のもの（以下、「Ｃ１２有機化合物」という。）、ｎ＝１４のもの（以下、「Ｃ１８有機化合物」という。）をそれぞれ準備した。

−シール部材試料の作製−
７−６８３０のＡ成分とＢ成分とを質量比で５０：５０で混合し、得られた混合物１００質量部に対して、表１〜表３に示す所定の有機化合物を所定質量部添加し、これを、１８０℃に加熱した金型内に射出成形機にて射出し、加熱硬化させた。その後、加熱硬化物を冷却し、脱型した。以上により、各試料のシール部材を得た。各試料のシール部材は、それぞれ、縦２００ｍｍ×横２００ｍｍ×厚み２ｍｍの板状体、６行×６列で合計３６個の挿入孔を有するマット状のゴム栓（３６極）の２種類より構成されている。なお、試料１Ｃでは、有機化合物が添加されていない。

−熱硬化型シリコーンゴムの破断時モジュラスおよび破断時伸びの測定−
上記作製した板状体よりダンベル状試験片（３号形）を打ち抜きにより採取した。そして、このダンベル状試験片を用い、上述した手法により、熱硬化型シリコーンゴムの破断時モジュラスおよび破断時伸びを測定した。

−防水試験−
上記作製したゴム栓をアウターハウジングの孔部を蓋うように、アウターハウジングの基部の内側面に一体に取り付け、端子付電線を各挿入孔に挿入した。次いで、組み立てたコネクタをチューブの一方端部に取り付けることにより、試験体を準備した。次いで、チューブの他方端部からエアを供給可能とするとともに、試験体が水平となるように水中に浸漬し、挿入孔を水平状態に保ったまま、端子付電線を上方に引張った状態とした。次いで、チューブの他方端部から２００ｋＰａでエアを供給し、ゴム栓と電線との間からのエアリーク状況を確認した。１０秒間エアリークによる気泡の発生が見られなかった場合を、防水性に優れるとして「◎（二重丸）」とした。１０秒間エアリークによる気泡が発生しなかったものの、３０秒に到達する前にエアリークによる気泡が発生した場合を、良好な防水性を有するとして「○（丸）」とした。エアリーク試験開始後１０秒未満でエアリークによる気泡の発生が見られ、上記試験後、挿入孔の内面に端子による裂傷が確認された場合を、防水性がないとして「×（バツ）」とした。

シール部材の詳細構成、測定結果、試験結果をまとめて表１〜表３に示す。

表１〜表３によれば、次のことがわかる。試料１Ｃのゴム栓は、主剤であるＡ成分および硬化剤であるＢ成分の２成分を混合し、この混合物を熱硬化させてなる。つまり、試料１Ｃのゴム栓は、Ａ成分に由来するユニットとＢ成分に由来するユニットとを分子中に有する熱硬化型シリコーンゴムより構成されており、当該熱硬化型シリコーンゴムには、分子中にビニル基を少なくとも２つ有する有機化合物に由来するユニットが含まれていない。そのため、試料１Ｃのゴム栓を用いた試料１Ｃの防水コネクタでは、端子付電線の挿入時に、挿入孔の内面に裂傷が発生し、これが原因でエアリークが発生した。

これに対し、試料１〜試料１５のゴム栓は、主剤であるＡ成分と硬化剤であるＢ成分との混合物に対して、分子中にビニル基を少なくとも２つ有する所定の有機化合物が添加されており、この有機化合物を含む混合物が熱硬化されてなる。つまり、試料１〜試料１５のゴム栓は、上記で規定される第１ユニット、第２ユニット、および、第３ユニットを分子内に有する熱硬化型シリコーンゴムより構成されている。

そのため、試料１〜試料１５のゴム栓では、試料１Ｃのゴム栓に比べ、架橋点間分子量が大きくなることで、破断時モジュラスが低下するとともに破断時伸びが増加した。そして、これにより、端子付電線が挿入孔に挿入される際の応力が緩和され、挿入孔の裂傷を抑制することができた。その結果、試料１〜試料１５のゴム栓は、上記防水試験での防水性能を満足することができた。

以上、本発明の実施例、実験例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例、実験例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲内で種々の変更が可能である。
以下、参考形態の例を付記する。
１．
分子中にビニル基を少なくとも２つ有する第１シリコーン化合物に由来する第１ユニットと、
分子中にヒドロシリル基を少なくとも２つ有する第２シリコーン化合物に由来する第２ユニットと、
分子中にビニル基を少なくとも２つ有しており、上記第１シリコーン化合物とは異なる有機化合物に由来する第３ユニットと、
を分子中に有する熱硬化型シリコーンゴムより構成される、シール部材。
２．
上記有機化合物の炭素数は、８以上１８以下である、上記１．に記載のシール部材。
３．
上記熱硬化型シリコーンゴムの切断時モジュラスが、１４ＭＰａ以下である、上記１．または上記２．に記載のシール部材。
４．
上記熱硬化型シリコーンゴムの切断時伸びは、５５０％超１０００％以下である、上記１．〜上記３．のいずれか１項に記載のシール部材。
５．
上記熱硬化型シリコーンゴムは、上記第１シリコーン化合物と上記第２シリコーン化合物との合計１００質量部に対して、上記有機化合物を０．０１〜１０質量部含むシリコーン組成物の熱硬化物より構成されている、上記１．〜上記４．のいずれか１項に記載のシール部材。
６．
端末部に端子が接続された端子付電線が挿入される挿入孔を複数有する、上記１．〜上記５．のいずれか１項に記載のシール部材。
７．
上記１．〜上記６．のいずれか１項に記載のシール部材を有する、防水コネクタ。

１ シール部材
２ 防水コネクタ

Claims (6)

1. 分子中にビニル基を少なくとも２つ有する第１シリコーン化合物に由来する第１ユニットと、
   分子中にヒドロシリル基を少なくとも２つ有する第２シリコーン化合物に由来する第２ユニットと、
   分子中にビニル基を少なくとも２つ有しており、上記第１シリコーン化合物とは異なる有機化合物に由来する第３ユニットと、
   を分子中に有する熱硬化型シリコーンゴムより構成され、
   上記有機化合物は、以下の（式１）で示される、シール部材。
   

   

   （但し、上記（式１）中、ｎは、４以上１４以下の整数である。）
2. 上記熱硬化型シリコーンゴムの切断時モジュラスが、１４ＭＰａ以下である、請求項１に記載のシール部材。
3. 上記熱硬化型シリコーンゴムの切断時伸びは、５５０％超１０００％以下である、請求項１または２に記載のシール部材。
4. 上記熱硬化型シリコーンゴムは、上記第１シリコーン化合物と上記第２シリコーン化合物との合計１００質量部に対して、上記有機化合物を０．０１〜１０質量部含むシリコーン組成物の熱硬化物より構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシール部材。
5. 端末部に端子が接続された端子付電線が挿入される挿入孔を複数有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシール部材。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のシール部材を有する、防水コネクタ。

Images