自動車用LSR部品の設計：耐熱性、シール性能、およびオーバーモールドにおける課題

液体シリコーンゴムは、自動車用コネクタ、ワイヤーハーネス、バッテリーシステム、センサー、電子機器の筐体など、温度変化にさらされる環境下で柔軟なシール性が求められる部品に広く使用されています。.

LSRは、小型で複雑かつ高い再現性を備えた部品を成形できるという特長から、特に以下の用途に適しています：

• 電気コネクタ用シール
• 単線シール
• マットシール
• ラジアルシール
• 周縁ガスケット
• ケーブル貫通部用シール
• キャビティプラグ
• センサー用シール
• バッテリーコネクタの構成部品
• プラスチックとシリコーンのオーバーモールド組立品

しかし、自動車用LSRグレードの選定は、あくまで第一歩に過ぎません。.

優れた自動車用シリコーン部品は、長期にわたる圧縮後もシール力を維持し、熱サイクルに耐え、関連する流体に対する耐性を持ち、周囲のアセンブリに正確に組み込まれ、バリや破れ、接着不良を生じることなく成形工程を乗り切らなければならない。.

したがって、設計は、LSR材料、シールの形状、組み合わせるプラスチック、金型構造、加工条件、および最終的な使用環境を包括した、完全なシステムとして策定されなければならない。.

自動車部品にLSRが採用される理由

自動車用シールシステムは、一般的な民生用シリコーン部品が決して遭遇することのないような環境にさらされています。.

設置場所によっては、部品に次のような現象が生じる場合があります：

• 最高気温と最低気温
• 急激な温度変化
• 振動
• 機械的衝撃
• 水分
• ほこり
• 融雪剤
• 洗浄用化学薬品
• 自動車用オイルおよび作動油
• 繰り返し組み立て
• 長期間にわたる圧縮
• 限られた梱包スペース
• 電気絶縁に関する要件

LSRは、幅広い温度範囲にわたって柔軟なシール性と減衰性を発揮するため、自動車用電気・電子用途に有用です。モーメンティブ社は、コネクタシール、ケーブルシール、ワイヤーハーネスシール、マットシール、ラジアルシールなどをLSRの用途として挙げており、一方、ダウ社は、コネクタ、ウェザーパック、ラジアルシール、周辺シール用途向けに特別に設計された自動車用LSRグレードを提供しています。.

LSR射出成形は、自動化生産、微細な形状、および多キャビティ金型の製造にも対応可能です。これらの特性は、自動車関連プロジェクトにおいて、大量生産とシール寸法の一貫性の両方が求められる場合に重要です。.

ただし、材料は用途に合わせて選定する必要があります。汎用LSRでは、要求の厳しい自動車部品に必要な圧縮永久歪み、耐液性、潤滑性、あるいは接着性能を満たせない場合があります。.

実際の運用環境から始める

自動車用LSR部品の設計は、硬度や寸法だけに基づいて行うべきではありません。.

材料の選定やシールの形状を作成する前に、開発チームは以下を定義しておく必要があります：

• 最低動作温度
• 最大連続使用温度
• 短期的な最高気温
• 予想される熱サイクルの回数
• 油、燃料、冷却液、または洗浄剤との接触
• 水、湿気、および道路用融雪剤への曝露
• 必要な防塵・防水等級
• 圧縮時間
• 振動および機械的負荷
• 組み立て・分解の頻度
• 電気絶縁に関する要件
• 予想耐用年数
• 車内の設置場所
• 隣接するプラスチックおよび金属材料

車室内にあるコネクターのシールには、パワートレイン、バッテリーパック、または外部センサー付近のシールとは異なる要件が求められます。.

標準的な実験室条件下で得られた材料データは、完成部品の性能を証明するものとして扱ってはなりません。検証には、代表的な部品、実際の組み合わせ部品、および用途に応じた環境条件を用いる必要があります。.

耐熱性とは、単に最高温度のことだけではない

シリコーンは、過酷な温度条件下でも柔軟性を維持できるという特性から、一般的に採用されています。しかし、最高温度のみを記載しても、自動車設計には十分な情報とはなりません。.

熱は、時間の経過とともにいくつかの特性に影響を与える可能性があります：

• 硬度
• 伸び
• 引張強度
• 耐引裂性
• 圧縮永久ひずみ
• 表面潤滑
• 接着強度
• 色
• 寸法
• シール力

ある材料は、短時間の高温暴露には耐えることができるものの、圧縮状態が数百時間から数千時間続くと、徐々にシール性能が低下することがあります。.

したがって、自動車エンジニアは以下の点を区別すべきである：

• 短期的な耐熱性
• 連続使用温度
• 熱老化特性
• 熱と圧縮が同時に加わった状態での性能
• 熱サイクル後の性能
• プラスチック、金属、または流体との接触時の性能

自動車用LSRの中には、長期にわたる熱暴露に耐えるよう特別に開発されたグレードもあります。モーメンティブ社は、「Silopren LSR 3696/25」を、高温環境に長期間さらされる自動車用電気部品向けの材料として位置付けており、一方、ダウ社は、難燃性熱可塑性樹脂と接触した際の熱老化による変形に耐えるよう設計されたコネクタ用シール材グレードを提供しています。.

薄いシールリップ、厚みのある部分、および接着界面は、熱老化の過程で異なる挙動を示す可能性があるため、具体的な材料については、対象となる部品の形状に基づいて改めて検証を行う必要があります。.

熱サイクルと熱膨張差

自動車用シールが一定の温度にさらされることはめったにありません。.

車両は以下の区間を移動することができます：

• 屋外の寒冷な環境
• 急速電気加熱
• エンジンまたはバッテリーの発熱
• 日当たりの良い駐車環境
• 運転中の冷却
• 毎日の温度変化の繰り返し

LSR、熱可塑性樹脂基材、および金属インサートは、同じ割合で伸縮するわけではありません。.

2つの構成要素からなる組立構造において、この不整合により、材料間の界面に応力が生じる可能性があります。考えられる影響としては、次のようなものがあります：

• ボンドの分離
• エッジリフト
• シールの歪み
• 硬質基板のひび割れ
• 圧縮の喪失
• 寸法変動
• 角部の漏れ経路

したがって、オーバーモールドされた接合部は、接合部に不必要な剥離応力が加わらないように設計すべきである。.

広く、しっかりと支えられた接着面は、繰り返し曲げを受ける狭いエッジよりも、一般的に信頼性が高い。また、特に化学的接着力だけでは不十分な場合など、必要に応じて機械的係合を用いることもできる。.

要求の厳しい接着組立品については、平らな実験用試験片ではなく、成形済みの完成品に対して熱サイクル試験を実施すべきである。.

圧縮永久ひずみと長期シール性

圧縮永久ひずみは、自動車用シリコーンシールにとって最も重要な特性の一つです。.

シールは、2つの接合面の間で圧縮されることで機能します。この圧縮により接触圧が生じ、湿気やほこり、その他の汚染物質の侵入を防ぎます。.

時間の経過とともに、エラストマーは元の形状に戻る能力の一部を失うことがあります。こうなると、シールは外見上は損傷がないように見えても、シール力が低下する可能性があります。.

低圧縮永久ひずみは、特に以下の用途において重要です：

• コネクタ用シール
• 長期使用向けのハウジングガスケット
• バッテリー用シール部品
• ワイヤー貫通シール
• センサーハウジング
• 圧縮された状態で熱にさらされる部品

モーメンティブ社は、「Silopren LSR 3366/50」を、高温下での超低圧縮永久歪みを目的として開発された自動車用コネクタ用シール材と説明している。ダウ社も同様に、同社の自動車用電気コネクタ用シール材であるLSRグレードの主な利点として、低圧縮永久歪みを挙げている。.

ただし、シール性能を予測する際には、圧縮永久ひずみのデータのみを根拠として用いるべきではありません。.

実際の結果は、以下の要因にも左右されます：

• 初期圧縮率
• シール断面図
• 溝の寸法
• 動作温度
• 圧縮時間
• 表面仕上げ
• 組立公差
• 材料の硬度
• 流体への曝露
• 熱サイクル

圧縮永久ひずみが小さい材料であっても、設計上の不備があるシール溝や、干渉量が不十分な問題を補うことはできません。.

適切な圧縮レベルの設計

シールは、確実な接触圧を確保できる程度に圧縮する必要がありますが、過度な圧縮は故障の原因となることもあります。.

圧縮が不十分な場合、次のような問題が生じる可能性があります：

• シール力が小さい
• 漏れ
• 接触ムラ
• 寸法変動に対する感度
• 組み立て時のシール部の動き

過度な圧縮は、次のような結果を招く可能性があります：

• 高い組立力
• 永久変形
• 引き裂き
• 座屈
• フラッシュによるダメージ
• プラスチック製ハウジングへの過度な負荷
• 長期的な回復の鈍化

適切な圧縮率は、一律の割合ではなく、シールの設計や材質によって異なります。.

重要な許容条件には、以下のものが含まれます：

• 最小の溝幅で実現できる最大シール寸法
• 最大溝幅における最小シール寸法
• プラスチック部品の収縮
• 住宅の反り
• 金型のキャビティのばらつき
• 組立時の位置ずれ
• 熱膨張

金型製作の前に、公差積み上げ解析を完了しておく必要があります。.

この解析により、最小および最大の材料条件のいずれにおいても、シールが正常に機能し続けることが確認されるべきである。.

シール断面設計

自動車用LSRシールには、以下のようなさまざまな形状が採用されています：

• 円形のビーズ
• 長方形のガスケット
• ラジアルシールリブ
• 多唇シール
• ベローズ構造
• マットシール
• 単体のワイヤーシール
• 一体型ハウジングシール

形状は、単に利用可能な空間をすべて埋めるのではなく、制御された変形をもたらすものでなければならない。.

唇を固く閉ざす

薄いシールリップは、比較的少ない力で表面の凹凸に密着することができます。しかし、破れや折り目、金型の損傷を受けやすいという欠点があります。.

リップと本体との接合部では、厚みの急激な変化が生じないようにする必要があります。.

複数のシールリブ

いくつかの小さなリブを設けることで、湿気に対する複数の障壁を形成することができます。また、1つの非常に大きなリブよりも、寸法のばらつきに対してより効果的に対応できる場合もあります。.

ただし、各リブは嵌合面に正しく接触していなければなりません。組み立て時にリブを均等に圧縮できない場合、リブの数を増やしても性能は向上しません。.

コーナー

ガスケットの角が鋭利だと、成形時に流れのムラが生じたり、組み立て時に変形が不均一になったりすることがあります。.

滑らかな遷移は、以下の軽減に役立ちます：

• 応力集中
• 空気の閉じ込め
• 局所的な裂傷
• 材料の流れが悪い
• 圧縮の一貫性の欠如

壁の厚さ

厚みの変化が大きいと、硬化ムラや寸法ばらつきが生じる可能性があります。.

この部品は、可能な限り、特に重要なシール面の付近において、適度に均一な肉厚とする必要があります。.

硬度の選定

自動車用LSRグレードには、さまざまな硬度レベルのものがあります。柔らかいシリコーンは変形しやすく、不規則な表面にも密着しやすい一方、硬いシリコーンはより高い安定性と押し出しに対する耐性を発揮します。.

より柔らかいグレードには、次のような特徴がある場合があります：

• 組み立てに必要な力が小さい
• 表面への密着性の向上
• より簡単な圧縮
• わずかな変動に対する密閉性の向上

考えられるデメリットとしては、次のようなものがあります：

• 裂傷のリスクが高まる
• より大きな変形
• 取り扱いが難しい
• シール材の巻き取りまたは折り畳み
• 低次元安定性

より難易度の高いコースでは、次のようなメリットが得られる可能性があります：

• 操作性の向上
• より安定した形状
• シール変位に対する耐性が高い
• 細い形状に対するサポートの強化

考えられるデメリットとしては、次のようなものがあります：

• より高い組立力
• 住宅への負荷の増加
• 適合性の低下
• 許容差の変動に対する感度が高くなる

ダウの自動車用コネクタシール製品群には、ショアA硬度30や50など、さまざまな硬度レベルの材料が含まれており、硬度は単一の標準値に基づいて決定されるのではなく、シールや組み立ての仕様に応じて選定されることがわかります。.

最終的な決定は、組立荷重の測定、漏れ試験、熱老化試験などを含む、包括的な部品試験に基づいて行うべきである。.

コネクタ組立用自己潤滑性LSR

自動車用コネクタのシール部は、端子やワイヤ、あるいは嵌合部品がそこを通過する際に、しばしば摩擦を生じます。.

摩擦が大きいと、次のような問題が生じる可能性があります：

• 組み立てが難しい
• シール変位
• シールリップの破損
• 配線の損傷
• コネクタの挿入が不完全です
• 生産ラインにおける高い作業負荷
• 組み立てにばらつきがある

自己潤滑性を持つLSRグレードは、挿入力を低減し、自動組立を可能にします。.

ダウ社は、コネクタやラジアルシール向けの油充填型自己潤滑性自動車用LSR材料を提供している一方、モーメンティブ社は、自己潤滑性LSRが自動車用コネクタの一体型シールや組立力の低減に有用であると説明している。.

潤滑システムについては、依然として慎重に評価を行う必要がある。.

エンジニアは以下の点を考慮すべきです：

• 潤滑効果が現れるまでの所要時間
• 表面移動量
• 長期的な安定性
• 隣接するプラスチックとの適合性
• 電気的接点への影響
• 接着への影響
• ほこりの付着
• 包装および保管条件
• アセンブリと力の整合性

挿入性を向上させる潤滑剤は、コネクタの他の部分に汚染の問題を引き起こす可能性があります。したがって、シリコーン部品のみを評価するのではなく、アセンブリ全体を試験する必要があります。.

自動車用流体に対する耐性

一般的なシリコーンは、十分な耐熱性と柔軟性を備えていますが、あらゆる自動車用液体に長時間さらされる場合には、最適な選択肢とは言えないかもしれません。.

曝露の可能性がある媒体には、以下のものが挙げられます：

• エンジンオイル
• トランスミッションフルード
• 燃料
• 冷却液
• ブレーキフルード
• 洗浄用化学薬品
• グリース
• バッテリー関連の液体
• 道路上の汚染物質

体液への曝露により、次のような症状が現れることがあります：

• 腫れ
• 軟化
• 硬化
• 引張強度の低下
• 寸法変化
• シール圧の低減
• ボンドの劣化

燃料、油、または腐食性の強い化学物質が関与する用途では、フルオロシリコーンやその他の特殊エラストマーの方が適している場合があります。.

ダウは、自動車用燃料、オイル、および化学薬品に対する耐性を備えるよう設計されたフッ素系LSRグレードを特定しています。.

材料の選定は、具体的な流体、温度、濃度、および曝露時間に基づいて行う必要があります。短時間の飛沫試験は、高温下での長期浸漬と同等とはみなされません。.

オーバーモールドが採用される理由

従来の自動車用シールアセンブリでは、硬質プラスチック製の部品と、別途製造されたシリコーン製シールが必要となる場合があります。.

したがって、その印章は以下の条件を満たさなければなりません：

• 制作
• 検査済み
• 移送された
• 保存済み
• 方向性のある
• 組み立て済み
• 配置が正しいことを確認済み

LSRオーバーモールド加工により、シールをプラスチックや金属製の部品に直接一体化させることができます。.

期待されるメリットには、次のようなものがあります：

• 個別の構成要素の数が少ない
• 組立工程の削減
• シールが外れるリスクが低くなる
• シール位置の安定性が向上
• コンパクトなコンポーネント設計
• 自動化生産
• ハード・ソフトの統合の強化

モーメンティブ社は、PBTをはじめとする熱可塑性樹脂の基材上にシール部材を直接成形できる自己接着型LSRシステムについて説明しており、これにより、別途組み立てられるシールアセンブリに取って代わる可能性があるとしている。.

しかし、オーバーモールドには、接着性、基材の温度、寸法安定性、金型設計に関連するさらなる課題が生じます。.

化学的接着と機械的噛み合わせの比較

オーバーモールド加工されたLSR部品は、以下の方法で固定することができます：

• 化学結合
• プライマーを用いた接着
• プラズマ処理または表面処理
• 機械式インターロック
• これらの手法を組み合わせることで

自己接着型LSR

自己接着性LSRは、成形時に別途プライマーを塗布することなく、特定の熱可塑性樹脂や金属に密着することができます。.

これにより、生産工程が簡素化され、取り扱い手順も削減できます。ただし、「自己接着性」があるからといって、その材料があらゆるプラスチックに対して同等に良好に接着するわけではありません。.

モーメンティブ社によると、一部の自己接着性LSRグレードは、PBT、ポリカーボネート、および特定のポリエステルなどの基材に接着可能ですが、その接着性は具体的なLSRと基材の組み合わせによって異なります。.

プライマーを用いた接着

プライマーや接着剤を使用することで、直接接着では不十分な場合に接着性を向上させることができます。.

考えられるデメリットとしては、次のようなものがあります：

• 追加の工程
• 乾燥に関する要件
• 申請内容の変更
• 汚染のリスク
• 使用が制限されている地域
• 環境制御の要件
• 追加の検証

機械式インターロック

機械的な構造により、シリコーンを物理的に保持することができます。.

例としては、次のようなものがあります：

• 貫通穴
• アンダーカットチャネル
• 保持スロット
• ミシン目
• カプセル化されたリブ
• 連結支柱

機械的保持は、確実な化学結合が得られない場合に有用ですが、工具の構造が複雑になったり、流路が複雑になったりする場合があります。.

設計の優れた部品では、LSRを過度に細い、あるいは長い流路に無理やり通すことなく、多くの場合、機械的な保持をバックアップとして用いています。.

基板の互換性に関する課題

自動車用途に使用される熱可塑性樹脂部品には、以下のものが含まれる場合があります：

• ガラス繊維
• 難燃剤
• 顔料
• 離型剤
• 潤滑剤
• 補強用フィラー
• リサイクル素材の含有率
• その他の加工助剤

これらの成分は、LSRの密着性に影響を与える可能性があります。.

たとえ同じ一般的なポリマー名で呼ばれる2種類のプラスチックであっても、その配合や表面状態が異なるため、接着結果が異なる場合があります。.

接着強度が低い原因として考えられるものには、次のようなものがあります：

• 適合しない樹脂配合
• 離型剤の残留物
• 表面汚染
• 基板温度が低い
• 硬化時間が不十分
• プラスチックに含まれる水分
• 成形後の過剰な保管
• 添加剤の移動
• LSRグレードの誤り
• 接着面積が不十分

接着試験には、実際の量産用熱可塑性樹脂を使用する必要があります。充填剤を含まない実験用樹脂のみを用いて試験を行っても、最終的な自動車用基材の特性を正確に反映できない可能性があります。.

プラスチックの供給元、色、充填システム、または難燃剤パッケージの変更についても、導入前に検討する必要があります。.

オーバーモールド時の熱管理

LSRは通常、硬化させるために加熱された金型を必要としますが、多くの熱可塑性樹脂は熱にさらされると軟化、変形、または収縮することがあります。.

これにより、プロセスの競合が発生します。.

金型は、LSRを効率的に硬化させるのに十分な温度である必要がありますが、インサートを損傷するほど高温であってはなりません。.

考えられる不具合には、次のようなものがあります：

• 歪んだプラスチック製のインサート
• 寸法変動
• 表面マーキング
• 平坦度の低下
• 変位を入力してください
• 接着強度の低下
• サイクルタイムが長すぎる

設計チームは、以下の点を考慮すべきです：

• プラスチックの熱変形挙動
• インサートの壁厚
• 金型温度
• LSRの硬化温度
• 露光時間
• ゲートの位置
• インサートサポート
• クランプ圧力
• 排出前の冷却

低温硬化型または速硬化型の自己接着性LSRグレードは、特定のオーバーモールド用途において熱応力の低減に役立つ可能性があります。モーメンティブ社は、ワンステップ硬化および比較的短い成形サイクルを目的とした自己接着性LSR技術について説明しています。.

実際のプロセスウィンドウについては、依然として工具試験を通じて確立する必要があります。.

インサートの移動や変形を防ぐ

オーバーモールド成形では、液体シリコーンが加圧されて金型キャビティ内に注入されます。薄かったり、支持が不十分なプラスチック製のインサートは、ずれたり曲がったりする可能性があります。.

これにより、次のようなものが生成される可能性があります：

• シリコーンの厚みのムラ
• 露出している基板
• Flash
• シール位置のずれ
• 可変ボンドライン
• 破損したインサート

金型は、機能面を傷つけることなく、インサートを正確に位置決めする必要があります。.

考えられる位置特定方法には、次のようなものがあります：

• 基準面
• 支持ピン
• ネスト機能
• 真空保持
• 機械式クランプ
• ロボット用配置治具

インサートの設計には、最初から安定した位置決め機能を盛り込む必要があります。専用の基準点がない状態で、形状が不規則な完成部品を保持しようとすると、生産にばらつきが生じる恐れがあります。.

LSR金型設計における課題

LSRは、極めて微細な表面のディテールを再現でき、狭い隙間にも流れ込むことができます。これは精密成形において有用ですが、その反面、バリの制御が難しくなります。.

工具選定における重要な考慮事項には、以下のものが挙げられます：

• パーティングラインの精度
• 愚痴
• ゲートの位置
• コールドランナー設計
• 遮断面
• 場所を入力してください
• 排出戦略
• 表面仕上げ
• 吸引補助
• 熱収支

フラッシュ制御

バリは、パーティングライン、インサートの周囲、および可動金型部の付近に発生することがあります。.

重要なシールリップにバリがあると、漏れや組み立て上の問題を引き起こす可能性があります。.

図面には、厳格なバリ制限が必要な箇所と、軽微な残留バリが許容される非機能領域を明記する必要があります。.

愚痴

空洞内に閉じ込められた空気は、次のような原因となる可能性があります：

• ショートショット
• 焼け跡
• 結合が弱い領域
• シールリップの不完全な密着
• 表面欠陥

通気口は、許容範囲を超えるシリコーンのはみ出しを生じさせることなく、空気が排出されるようにしなければならない。.

ゲートの場所

ゲートは、均一な充填を可能にし、重要なシール面を損傷しないように設計されている必要があります。.

ゲートの配置が不適切だと、次のような問題が生じる可能性があります：

• 溶接線
• エアトラップ
• 流量のばらつき
• ジェッティング
• 目に見えるゲート跡
• 薄い唇の歪み

型抜き

LSRは柔軟性がありますが、繊細なシール部は離型時に破れてしまうことがあります。.

部品には、放出経路を適切に設計する必要があります。深い逆傾斜部や、支持のない薄いリブは最小限に抑えるべきです。.

硬化阻害と汚染

プラチナ硬化型のLSRは、特定の汚染物質の影響を受けやすい場合があります。.

汚染は硬化を妨げ、次のような現象を引き起こす可能性があります：

• 粘着性のある表面
• 部分的に硬化した箇所
• 機械的強度が低い
• ボンドの破損
• 表面欠陥

考えられる原因としては、相性の悪い化学物質、洗浄剤の残留物、特定のゴム化合物、あるいは手袋、工具、包装材から移った物質などが挙げられます。.

自動車の生産を管理するためには、メーカーは以下の事項を管理すべきである：

• 原材料の保管
• 混合装置
• カビの除去
• インサートの取り扱い
• 下塗りの施工
• 生産ラインの分離
• 工具のメンテナンス
• オペレーターの手順

原因不明の局所的な硬化不良については、単に温度を上げたり硬化時間を延長したりして修正するのではなく、汚染の可能性として調査すべきである。.

寸法公差と収縮

自動車用コネクタの部品は、多くの場合、機能上の公差が厳しい。.

LSRの寸法は、以下の要因によって影響を受ける可能性があります：

• 材料の配合
• 金型温度
• 硬化時間
• キャビティ圧力
• 後硬化
• 部品の形状
• 離型による変形
• 挿入の動き
• 保管条件

図面では、以下を分けて記載してください：

• 重要なシール寸法
• 組立寸法
• 外観寸法
• 参考寸法

すべての形状に不必要に厳しい公差を適用すると、製品の性能向上にはつながらないにもかかわらず、金型コストや検査の難易度を高めることになりかねません。.

オーバーモールド部品については、プラスチックインサートの公差とLSRの公差を併せて検討する必要があります。.

自動車用LSR部品の検証

完全な検証計画には、以下の内容が含まれる場合があります：

• 寸法検査
• 硬度試験
• 目視検査
• フラッシュ評価
• 引張試験または引裂き試験
• 圧縮永久ひずみ試験
• 漏れ試験
• イングレステスト
• 組立・力測定
• 引張・剥離接着試験
• 熱老化
• 熱サイクル
• 湿度への曝露
• 振動試験
• 液体浸漬
• 塩分または環境への曝露
• 電気絶縁試験
• 長期保存の評価

具体的な試験プログラムは、コンポーネントの機能、顧客の要件、および適用される自動車関連規格に基づいて策定すべきである。.

試験には、量産用の材料、金型、インサート、および工程条件を使用すべきである。異なる材料や工程で製造された試作サンプルは、初期の設計検証には有用である場合があるが、最終的な量産バリデーションの代わりとなるべきではない。.

自動車用LSR設計におけるよくあるミス

硬度のみによる材料の選定

ショアA硬度が同じ2つの材料であっても、圧縮永久ひずみ、引裂き強度、潤滑性、接着性、および熱老化特性は異なる場合があります。.

許容誤差の累積を無視する

名目上は適合しているシールであっても、最小サイズのシールを最大サイズの溝に組み込んだ場合、機能不全に陥る可能性があります。.

支えのない極薄のリップの使用

薄いリップは適合性を向上させることができますが、成形や組み立ての過程で折れ曲がったり、破れたり、損傷したりする可能性があります。.

すべてのプラスチックが同じように接着すると仮定して

プラスチック用添加剤、充填剤、顔料、および加工履歴は、オーバーモールドの密着性に大きな影響を与える可能性があります。.

ボンドラインに剥離応力を加える

インターフェースは、負荷が露出した端部に集中するよりも、広い範囲に分散されている方が、一般的に信頼性が高くなります。.

成形時の塑性変形を無視する

熱可塑性樹脂製のインサートは、オーバーモールド前の寸法が正確であったとしても、加熱されたLSR金型内で反ることがあります。.

燃料や油の近くでの汎用LSRの使用

流体にさらされる場合は、専用の耐油性グレードまたはフッ素シリコーングレードが必要になる場合があります。.

室温でのみ検証を行う

自動車用シールは、適切な熱老化試験、熱サイクル試験、および流体暴露試験を行った後に試験を行う必要があります。.

機能面でのFlashの使用を許可する

わずかな突起があると、シール処理、端子の挿入、またはコネクタの組み立てに支障をきたす可能性があります。.

再検証を行わずに材料を変更する

LSR、顔料、プラスチック基材、または離型剤システムの変更により、寸法、硬化状態、または接着性が変化する可能性があります。.

実践的な開発プロセス

体系化されたプロセスは、金型の交換や検証の失敗を減らすのに役立ちます。.

ステップ 1：アプリケーションの定義

温度、流体への曝露、シール対象、耐用年数、および組み立て条件を確認してください。.

ステップ2：候補となる材料を選定する

硬度、圧縮永久ひずみ、熱老化特性、潤滑性、耐薬品性、および接着性を比較してください。.

ステップ3：シールの形状を確認する

圧縮、溝の充填、シールリブ、コーナー、肉厚、および組み立て方向を評価する。.

ステップ4：公差解析の完了

すべてのLSR、プラスチック、およびハウジングの公差を用いて、圧縮の最小値と最大値を算出する。.

ステップ5：基板との互換性を確認する

接着試験には、実際の生産用プラスチックのグレード、顔料、および充填剤の配合体系を使用してください。.

ステップ6：金型とインサートの配置を設計する

ゲート、ベント、パーティングライン、シャットオフ、支持点、および離型を確認してください。.

ステップ7：代表サンプルの作成

サンプルには、量産仕様のLSR、インサート、および成形パラメータを使用してください。.

ステップ8：機能テストの実施

環境老化試験を行う前に、漏れ、組立力、接着性、および寸法を評価する。.

ステップ 9：環境検証の完了

熱老化試験、熱サイクル試験、振動試験、および関連する流体への曝露試験。.

ステップ10：本番環境の設定を固定する

材料のグレード、色、基材、金型、工程パラメータ、および検査基準を管理する。.

自動車用LSRメーカーに尋ねるべき質問

自動車用シリコーンのプロジェクトに着手する前に、購入者は以下の点を確認すべきです：

1. この使用温度には、どのグレードのLSRが推奨されますか？
2. どのような圧縮永久ひずみデータが利用可能ですか？
3. その素材は自己潤滑性がありますか？
4. 耐油性または耐燃料性は必要ですか？
5. LSRは、選択したプラスチックに接着できますか？
6. そのプラスチックの正確なグレードについて試験は行われましたか？
7. プライマー処理やプラズマ処理は必要ですか？
8. 機械的な保持機構を組み込むことは可能ですか？
9. 成形中、インサートはどのように位置決めされるのでしょうか？
10. どのようなフラッシュ制限を維持できますか？
11. 重要なシール寸法はどのように検査されるのでしょうか？
12. 組立荷重試験は実施可能ですか？
13. 熱老化および液体暴露処理済みのサンプルは提供可能ですか？
14. 材料や工程の変更はどのように管理されているのでしょうか？
15. この工程は、自動車生産の生産量とトレーサビリティに対応できますか？

結論

自動車用LSR部品の設計には、耐熱性シリコーンを選ぶだけでは不十分です。.

信頼性の高いパフォーマンスは、以下の要素間の関係に左右されます：

• 材料特性
• 圧縮永久ひずみ
• シールの形状
• 組立公差
• 熱サイクル
• 流体への曝露
• 表面潤滑
• プラスチック基板との適合性
• オーバーモールドの接着性
• 金型の精度
• 生産管理

単体シールの場合、最も重要なのは、想定される耐用期間を通じて接触圧力を維持することです。.

オーバーモールド部品の場合、このプロジェクトでは、接着性、インサートの安定性、塑性変形、および硬質・軟質界面における応力も管理する必要があります。.

金型製作に着手する前に、自動車メーカー、部品設計者、材料サプライヤー、金型メーカー、およびLSRメーカーが共同で用途を検討することで、最良の結果が得られます。.

製造を考慮した設計の初期段階での分析を行うことで、金型の修正を最小限に抑え、接着不良を未然に防ぎ、完成した部品が実際の自動車の稼働条件下でもシール性能を維持できるよう確保することができます。.

よくある質問

なぜ自動車用コネクタのシールにLSRが使用されるのですか？

LSRは、小型で柔軟性があり、再現性の高いシール部品の製造が可能です。また、特定の自動車用グレードでは、低圧縮永久歪み、自己潤滑性、および熱老化に対する耐性も備えています。.

自動車用LSRシールにおいて、最も重要な特性は何ですか？

あらゆる用途に通用する単一の特性など存在しません。圧縮永久ひずみ、硬度、耐熱性、引裂強度、耐薬品性、および寸法安定性を総合的に評価する必要があります。.

より柔らかいLSRは、常に優れたシール性能を発揮するのでしょうか？

いいえ。硬度の低いLSRは形状に合わせやすい反面、組み立て中に変形、破断、またはずれが生じる可能性があります。硬度は、シールの形状および圧縮レベルに合わせて設定する必要があります。.

LSRは、自動車用プラスチック部品に直接成形することは可能ですか？

はい。自己接着型またはプライマー処理型のLSRは、特定の熱可塑性樹脂の上にオーバーモールドすることができます。互換性については、実際の生産用プラスチックのグレードを用いて確認する必要があります。.

自己接着性LSRと接着できるプラスチックにはどのようなものがありますか？

特定の自己接着性LSR材料は、PBT、ポリカーボネート、および一部のポリエステルなどのプラスチックと接着する場合があります。結果は、具体的な材料配合、表面状態、および成形プロセスによって異なります。.

標準的なLSRは、自動車用燃料やオイルに対して耐性がありますか？

一般的なシリコーンでは、あらゆる燃料や油と長時間接触する場合、十分な耐性を発揮できない可能性があります。耐油性に優れた特殊なLSRやフッ素シリコーンが必要となる場合があります。.

オーバーモールドされたLSRシールが、なぜプラスチックから剥がれてしまうのでしょうか？

考えられる原因としては、基材の材質の不適合、汚染、基材温度の不足、硬化不足、接着面積の不足、過大な剥離応力、あるいはプラスチックの配合変更などが挙げられます。.

LSRシール部品において、フラッシュをどのように低減できるでしょうか？

バリの制御には、正確な金型の閉合、安定したインサートの位置決め、適切な脱気、制御された射出パラメータ、および機能面における明確に定義されたバリ許容範囲が不可欠です。.

熱老化処理後の完成部品は、試験を行うべきでしょうか？

はい。自動車用シール材の性能評価は、室温下だけでなく、適切な熱老化試験、熱サイクル試験、および流体への曝露試験を行った後に実施すべきです。.

見積もりを依頼するには、どのような情報が必要ですか？

有用な情報としては、2Dおよび3D図面、用途、使用温度範囲、接触流体、シール要件、プラスチックまたは金属製インサートの詳細、目標硬度、年間生産数量、試験要件などが挙げられます。.