(57)【要約】【課題】残留歪みを低減し、薄肉及び長尺製品のイグニッション・コイル・ボビンを提供。【手段】特定ガラス転移温度を有する非晶性樹脂組成物に、０．２重量％以上の二酸化炭素を溶解・吸収させ、金型キャビティに射出成形することにより得られる自動車点火用イグニッション・コイル・ボビン。【選択図】　選択図なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶性樹脂組成物に、０．２重量％以上の二酸化炭素を溶解または吸収させた後、金型キャビティに射出成形することにより得られることを特徴とする、自動車点火用イグニッション・コイル・ボビン。
【請求項２】
非晶性樹脂組成物のガラス転移温度が、１６０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の自動車点火用イグニッション・コイル・ボビン。
【請求項３】
非晶性樹脂組成物が、ポリフェニレンエーテル系樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載のイグニッション・コイル・ボビン。
【請求項４】
非晶性樹脂が、少なくとも非晶性樹脂成分と無機系及び／または有機系充填材から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のイグニッション・コイル・ボビン。
【請求項５】
射出成形機の加熱筒内、成形機のノズル部、金型と成形機ノズル部分の間のいずれかの位置に二酸化炭素の供給のための設備を設けることにより溶融状態の該非晶性樹脂に二酸化炭素を混合させ、成形することを特徴とするイグニッション・コイル・ボビンの製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジン用点火コイル装置のコイルボンビン関する。
【０００２】
【従来の技術】
イグニッション・コイル・ボビンとは、エンジンの点火プラグに使用されているエンジン用点火コイル装置に於いて、内部にセンターコアを配置され外側に二次コイルが巻き付けられ、その全体を軟質エポキシ樹脂（可撓性エポキシ）が充填されている、細長円筒形状の非晶性樹脂成形品を意味する。
例えば特開２０００−０１２３５７号にペンシルタイプのイグニッションコイルについて開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この技術ではガラス繊維３０％以上を含んだ変性ポリフェニレンエーテル樹脂が好適であるとされているが、かかる高耐熱の樹脂は、一般に溶融粘度が高く、樹脂充填時に高い圧力を必要とするため、イグニッション・コイル・ボビンのような薄肉成形品の製造時には射出成形が困難な場合があり、充填不足やヒケなどの原因となる。更に高い樹脂圧力で成形できたとしても、成形品内に残留歪みを残すことが多く、反りなどの変形を起こす事がある。またその後の組立工程に於いても、接着剤やエポキシ封止剤の薬品影響を受け、成形品に割れが発生する事がある。また、使用時に於ける温度変化に伴う他の部品との線膨張の異差より熱歪みが生じ成形品に割れが発生する事がある。
【０００３】
耐熱性非晶性樹脂は、結晶性樹脂と比較して溶融粘度が高く、このため、成形が非常に劣り、ニッション・コイル・ボビンの薄肉化を困難にしている。イグニッション・コイル・ボビンの薄肉化および長尺化を可能とするためには、成形方法または溶融粘度を低下させた樹脂組成物により成形性を改良し、イグニション・コイル・ボビンの薄肉化を促進する技術が求められている。
結晶性樹脂はガラス繊維などの強化充填剤を添加することにより、融点とほぼ同等の熱変形温度を得ることができるが、一般的にガラス転移点温度が低く、ガラス転移点を越えた温度環境下では、荷重による負荷により変形を生じ、更に高温下で再結晶化による収縮によりイグニッション・コイル・ボビンに必要な使用環境下での寸法安定性を得ることは容易でない。
【０００４】
成形性が劣る高耐熱変性ＰＰＥによる薄肉成形品であるイグニッション・コイル・ボビンの製造方法として、高速射出成形等の新たな成形方法が提案されている。高速射出成形法は、非晶性樹脂を高速で射出することにより、金型からの冷却による溶融粘度上昇を防ぐと共に高いせん断速度で溶融粘度を低下させ、圧力分布の差を小さくする効果がある。また、射出時間の減少効果と生産性も良くなるが、高速射出により、バリの発生と金型キャビティ端部のガス溜まりでの断熱圧縮や樹脂の流動時の剪断発熱による樹脂ヤケの恐れがある。
【０００５】
射出成形条件によらず、非晶性樹脂の溶融粘度を低下させる樹脂改質手段としては、樹脂の分子量を低下させる、樹脂に可塑化成分を添加する等の手法等が一般にとられるが、樹脂の分子量低下は、機械的強度と耐薬品性に影響が大きく、可塑剤成分の添加は成形時の金型表面への可塑剤成分の付着等の問題が懸念される。
一方、多くの文献に示されるように、二酸化炭素を樹脂に吸収させると、樹脂の可塑剤として働き、ガラス転移温度を低下させることが知られているが、樹脂の成形加工に広く応用されるには至っていない（例えば、非特許文献１。）。
【０００６】
また、二酸化炭素や窒素などのガスを熱可塑性樹脂中に含ませ、キャビティ内のガスを除去しながら該樹脂をキャビティに充填することで、熱可塑性樹脂の流動性を向上させ、強度や外観低下のない成形品を得る方法が示されている（例えば、特許文献２参照。）。しかし、この方法は、ガスに二酸化炭素を使用した場合、最大でも約０．１８重量％と樹脂中に含まれるガスの量が少なく、十分な流動性向上の効果を得ることは難しく、高い寸法精度と寸法安定性を得ることは難しいといえる。
【０００７】
また、熱可塑性樹脂の射出成形において、二酸化炭素を０．２重量％以上溶解して粘度低下させた溶融樹脂を、あらかじめ金型キャビティを溶融樹脂のフローフロントで発泡が起きない圧力以上にガスで加圧状態にして、金型キャビティに射出する方法が示されている（例えば、特許文献３参照。）。（以下、カウンター圧力と略す）
また同時に樹脂を金型キャビティへ充填した後、樹脂を加圧保持する工程を有するが、その際の圧力（以下「保圧」という）は、射出ピーク圧力の３０％未満であると、成形品の任意断面において発泡部分が形成され、機械的強度および電気特性の低下が懸念される。成形品に発泡部分が形成されることを抑制するためには、射出ピーク圧力の５０％以上の範囲が好ましく。更に好ましくは７０％以上の範囲であり、最も好ましくは９０％以上の範囲にあることである。
【０００８】
更に保圧時間は限定されるものではないが、極端に保圧時間が短い場合、金型キャビティに充填する以前に熱可塑性樹脂に混合された二酸化炭素が膨張することにより、成形品に膨れ現象が発生する恐れがあるため好ましくない。熱可塑性樹脂の種類および成形条件により適正な保圧時間は異なるが、ゲート部分の溶融した樹脂が固化温度以下に冷却されるまでの時間、いわゆるゲートシール時間となるまでの保圧時間が必要である。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１２３５７号公報
【特許文献２】
特開平５−３１８５４１号公報
【特許文献３】
ＷＯ９８／５２７３４号公報
【非特許文献１】
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ．３０，２６３３（１９８５）など、
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、薄肉成形品であるイグニッション・コイル・ボビンの機能を向上させるため、また、その新たな製品設計に対応するための非晶性樹脂組成物の成形方法を提供することを課題とする。
具体的には、非晶性樹脂により製造されるイグニッション・コイル・ボビンに於いて、残留ひずみを低減して、その結果、薬品影響や冷熱サイクルの耐久性が向上し、製品の生産及び使用環境等の問題を解決するとともに、成形品の成形条件及び樹脂物性に依存する成形品の薄肉化および長尺化などの設計自由度を高めることを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、イグニッション・コイル・ボビンに要求されるガラス転移点温度が１６０℃で、且つ薄肉流動性を向上させ、製品の残留歪みを低減する事に良好である技術を見出した。
即ち本発明は、
１．　非晶性樹脂組成物に、０．２重量％以上の二酸化炭素を溶解または吸収させた後、金型キャビティに射出成形することにより得られることを特徴とする、自動車点火用イグニッション・コイル・ボビン、
２．　非晶性樹脂組成物のガラス転移温度が、１６０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の自動車点火用イグニッション・コイル・ボビン、
３．　非晶性樹脂組成物が、ポリフェニレンエーテル系樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載のイグニッション・コイル・ボビン、
４．　非晶性樹脂が、少なくとも非晶性樹脂成分と無機系及び／または有機系充填材から構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のイグニッション・コイル・ボビン、
５．　射出成形機の加熱筒内、成形機のノズル部、金型と成形機ノズル部分の間のいずれかの位置に二酸化炭素の供給のための設備を設けることにより溶融状態の該非晶性樹脂に二酸化炭素を混合させ、成形することを特徴とするイグニッション・コイル・ボビンの製造法、
である。
【００１２】
本発明について、以下に具体的に説明する。
本発明においてイグニッション・コイル・ボビンとは、エンジンの点火プラグに使用されているエンジン用点火コイル装置に於いて、内部にセンターコアを配置され外側に二次コイルが巻き付けられ、その全体を軟質エポキシ樹脂（可撓性エポキシ）が充填されている、細長円筒形状の非晶性樹脂成形品を意味する。
本発明に用いられる非晶性樹脂組成物は、成形収縮率が小さく、成形後の後収縮による寸法変化が少ない非結晶性樹脂組成物であることが好ましい。具体的には、ポリフェニレンエーテル系樹脂（ＰＰＥと略することがある）、高耐熱ポリカーボネート系樹脂（ＰＣと略することがある）、ポリエーテルイミド樹脂（ＰＥＩと略することがある）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳと略することがある）、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫと略することがある）などの非結晶性樹脂であることが好ましい。ポリフェニレンエーテル系樹脂とは、式（１）の構造単位からなる、ホモ重合体および共重合体の少なくとも１つである。
【００１３】
【化１】
2004128335.tif 000002
【００１４】
〔式中、Ｏは酸素原子、Ｒは、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、第一級もしくは第二級の低級アルキル、フェニル、ハロアルキル、アミノアルキル、炭化水素オキシ、又はハロ炭化水素オキシ（但し、少なくとも２個の炭素原子がハロゲン原子と酸素原子を隔てている）を表わす。〕
【００１５】
本発明のポリフェニレンエーテル系樹脂の具体的な例としては、例えば、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２−メチル−６−エチル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２−メチル−６−フェニル−１，４−フェニレンエーテル）、ポリ（２，６−ジクロロ−１，４−フェニレンエーテル）等が挙げられ、さらに２，６−ジメチルフェノールと他のフェノール類との共重合体（例えば、特公昭５２−１７８８０号公報に記載されてあるような２，３，６−トリメチルフェノールとの共重合体や２−メチル−６−ブチルフェノールとの共重合体）のごときポリフェニレンエーテル共重合体も挙げられる。これらの中でも特に好ましいポリフェニレンエーテル系樹脂としては、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル）、２，６−ジメチルフェノールと２，３，６−トリメチルフェノールとの共重合体、またはこれらの混合物である。
【００１６】
本発明で用いるポリフェニレンエーテル系樹脂の製造方法は公知の方法で得られるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、米国特許第３３０６８７４号明細書、同第３３０６８７５号明細書、同第３２５７３５７号明細書及び同第３２５７３５８号明細書、特開昭５０−５１１９７号公報、特公昭５２−１７８８０号公報及び同６３−１５２６２８号公報等に記載された製造方法等が挙げられる。
本発明のポリフェニレンエーテル系樹脂は、ポリフェニレンエーテル樹脂とポリスチレンの混合物を含み、一般にガラス転移点温度はこの両者の比率により決まり、ガラス転移温度が１６０℃以上の場合は、ポリフェニレンエーテル成分が５０％以上である事が好ましい。
一方本発明で好ましいポリスチレンとしては、ＧＰポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、シンジオタックポリスチレンが上げられ、いずれも任意の比率でポリフェニレンエーテルと完全に相溶する樹脂である。
【００１７】
なかでも電気特性、機械的特性、コスト等の性能から、特に末端変性ＰＰＥ系樹脂が特に好ましい。該末端変性は、無水マレイン酸、マレイン酸、フマル酸、フェニルマレイミド、イタコン酸、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、ステアリルアクリレートなどが挙げられ、中でも無水マレイン酸が好ましい。
本発明の高耐熱ポリカーボネート系樹脂とは、芳香族系ポリカーボネートのうち、そのジヒドロキシ化合物が芳香環のみで構成された高融点で、ガラス転移温度が１６０℃以上のものをさし、例えば、「ポリカーボネート樹脂　２３〜３１頁、１９９２年発行　発行所　日刊工業新聞社」に記載されている。
【００１８】
本発明の非晶性樹脂組成物には、通常使用する添加剤、例えば、ガラス繊維等の強化材、無機充填材、耐衝撃向上用エラストマー、酸化防止剤、離型剤、滑剤、熱安定剤、耐光性安定剤、着色剤、などを必要に応じて１種類以上添加することができる。
本発明において、該非晶性樹脂組成物は、ガラス転移温度が１６０℃以上であることを特徴とする。ガラス転移温度が１５０℃未満であると、イグニッション・コイル・ボビンの使用環境下における耐熱性や寸法の長期安定性を満足できないため好ましくない。
【００１９】
本発明において、イグニッション・コイル・ボビンは、ガラス転移温度が１６０℃以上である非晶性樹脂組成物により成形されるが、ガラス転移温度が１６０℃以上である非晶性樹脂組成物は、一般に溶融時の粘度が高い傾向にある。このため、目的の形状や、金型構造によっては、樹脂充填時の樹脂圧が高くなる恐れがある。さらに、充填不足などの成形不良の原因となるほか、高圧で充填されるため、成形品には内部ひずみが残留しやすく、その結果、成形後に反りなどの変形を生じやすい。
【００２０】
尚、本発明において用いる、ガラス転移温度は、ＩＳＯ　１１３５７−２（ＤＳＣ法）にて定義される。
本発明においては、非晶性樹脂組成物に０．２重量％以上の二酸化炭素を溶解または吸収させ、流動性を向上及び固化温度の低下をはかることによって、金型キャビティへの充填時に樹脂圧の上昇を抑え、複雑な形状の薄肉コイルボビンを成形することを可能とする。
本発明の非晶性樹脂組成物には、必要に応じて、該非晶性樹脂組成物に対して０．２重量％以上の二酸化炭素を溶解または吸収し、射出成形するが、０．２重量％未満では十分な流動性向上の効果を得ることが難しく、従来の射出成形法に比べ、十分な寸法精度と寸法安定性を得ることは困難であるため、効果的でない。
【００２１】
本発明において、非晶性樹脂組成物に０．２重量％以上の二酸化炭素を溶解または吸収させる方法としては、射出成形機の加熱筒内、成形機のノズル部、金型と成形機ノズル部分の間のいずれかの位置に二酸化炭素の供給のための設備を設けることにより溶融状態の該非晶性樹脂に二酸化炭素を混合させる方法のほか、予め溶融状態にある非晶性樹脂に二酸化炭素を混合した状態で樹脂ペレットを造粒し、これを用いて射出成形する方法、予め密閉容器中で樹脂ペレットに二酸化炭素を吸収させる方法などを挙げることができる。
【００２２】
二酸化炭素が、非晶性樹脂組成物に均一に分散しやすいこと、溶解量または吸収量の調整が容易であること、成形前の段取りにおける煩雑さが少ないこと、成形機ホッパー部を密閉、耐圧構造とする必要がないことを考慮すると、射出成形機の加熱筒内、成形機のノズル部、金型と成形機ノズル部分の間のいずれかの位置に二酸化炭素を供給するための設備を設け、溶融状態の該非晶性樹脂に二酸化炭素を混合させる方法が好ましい。
【００２３】
本発明において、二酸化炭素の溶解量または、吸収量の測定は、以下の方法により行うものとする。
▲１▼成形加工直後に、成形品の重量を測定する（Ｍ１とする）。
▲２▼成形品を１００℃に保温された熱風乾燥機中に４８時間以上放置し、二酸化炭素を放散させる。熱風乾燥機から取り出した成形品の重量を測定する（Ｍ２とする）。
▲３▼二酸化炭素吸収量または溶解量（重量％）を、下記式から算出する。
【００２４】
【式１】
2004128335.tif 000003
【００２５】
本発明のイグニッション・コイル・ボビンは、製品の寸法安定性と成形品の寸法精度などの特性を保持し、発泡部分がなく、新たな製品設計に対応する樹脂部品の提供を可能にする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下に限定されるものではない。
射出成形に使用した樹脂は、ｍＰＰＥ系樹脂「旭化成（株）社製ザイロンＸ２２３０」「同Ｘ２２３１」である。各樹脂の充填材の添加量、ガラス転移温度を表１、および表２に示す。
ここで、旭化成（株）社製「ザイロンＸ２２３０」、「同Ｘ２２３１」、は、無機物添加剤（ガラス繊維）を２０重量％添加されたｍＰＰＥ樹脂である。
薄肉平板の加熱収縮試験には、図１に示す厚さ１．０ｍｍ×長さ１００ｍｍ×幅１００ｍｍで寸法測定位置を示す印を刻印した平板を使用した。成形機はソディックプラテック（株）社製「ＴＲ５０Ｓ２Ａ」成形機を用い、各樹脂における標準樹脂温度設定で平板を射出成形により得た。
【００２７】
充填時の圧力は、該計量値から該保圧切替え値の間を１５０ｍｍ／ｓｅｃの射出速度で充填したときの最大圧力とした。保圧は、充填時の圧力値の７０％値として設定した。また、保圧時間を７秒、冷却時間を２０秒とした。
薄肉平板の加熱収縮試験は、樹脂のガラス転移温度より１０℃高い温度のオーブンに２Ｈｒ放置し、平板成形品の流動方向および垂直方向の寸法の変化より、加熱収縮の値を求めた。
なお、ＴＲ５０Ｓ２Ａ成形機は、加熱筒内に二酸化炭素を供給するための設備を設け、溶融状態の該非晶性樹脂に二酸化炭素を混合させる方法を採用した。
【００２８】
【比較例１〜２】
ザイロンＸ２２３０，Ｘ２２３１、それぞれの標準的な乾燥条件、成形条件で射出成形し、平板を作成した。
この平板を用いて、１００℃の温風乾燥機中に４８時間放置し二酸化炭素を放出したの後に、樹脂のガラス転移温度より１０℃高い温度のオーブンに２Ｈｒ放置し、平板成形品の流動方向および垂直方向の寸法の変化より、薄肉平板の加熱収縮を測定した。また、薄肉平板の中央を切断し、目視にて断面の気泡の有無を確認した。
各樹脂の成形条件、上記に示した薄肉平板の加熱収縮の変形量およびガラス転移温度、気泡の有無を表１に示す。
【００２９】
【比較例３〜４】
ザイロンＸ２２３０，Ｘ２２３１、それぞれの標準的な乾燥条件、成形条件で、二酸化炭素の吸収量が０．３〜１．５量％となるように、ＴＲ５０Ｓ２Ａ成形機の加熱筒中央に設けられたガス注入部より加熱筒内の溶融樹脂中に二酸化炭素ガスを溶解させた後、カウンター圧力なしで金型キャビティへ射出成形し、平板成形品を得た。
この平板を用いて、比較例１〜２と同じ試験方法で、薄肉平板の加熱収縮を測定および気泡の有無を確認した。
各樹脂の成形条件、上記に示した薄肉平板の加熱収縮の変形量およびガラス転移温度、気泡の有無を表１に示す。
【００３０】
【実施例１〜２】
ザイロンＸ２２３０，Ｘ２２３１、それぞれの標準的な乾燥条件、成形条件で、二酸化炭素の吸収量が０．３〜１．５量％となるように、ＴＲ５０Ｓ２Ａ成形機の加熱筒中央に設けられたガス注入部より加熱筒内の溶融樹脂中に二酸化炭素ガスを溶解させた後、あらかじめ二酸化炭素ガスでカウンター圧力を掛けた金型キャビティへ射出成形し、平板成形品を得た。
この平板を用いて、比較例１〜２と同じ試験方法で、薄肉平板の加熱収縮を測定および気泡の有無を確認した。
各樹脂の成形条件、上記に示した薄肉平板の加熱収縮の変形量およびガラス転移温度、気泡の有無を表１に示す。
【００３１】
【比較例５〜６】
ザイロンＸ２２３０，Ｘ２２３１、それぞれの標準的な乾燥条件、成形条件で射出成形し、平板を作成した。
この平板を樹脂の流動方向に対し垂直方向に幅１２．７ｍｍ×長さ１００ｍｍの短冊状に切り出し、６０ｍｍの長さの片持ち張り状に固定して、その先端に６５０ｇの荷重を加え、固定位置から１０ｍｍの箇所にサラダ油を塗布し、クラックが発生するまでの時間を測定した。
各樹脂の成形時の樹脂温度，射出ピーク圧力、上記に示した耐薬品性試験結果を表２に示す。
【００３２】
【実施例３〜４】
ザイロンＸ２２３０，Ｘ２２３１、それぞれの標準的な乾燥条件、成形条件で、二酸化炭素の吸収量が０．３〜１．５量％となるように、ＴＲ５０Ｓ２Ａ成形機の加熱筒中央に設けられたガス注入部より加熱筒内の溶融樹脂中に二酸化炭素ガスを溶解させた後、あらかじめ二酸化炭素ガスでカウンター圧力を掛けた金型キャビティへ射出成形し、平板成形品を得た。
この平板を樹脂の流動方向に対し垂直方向に幅１２．７ｍｍ×長さ１００ｍｍの短冊状に切り出し、６０ｍｍの長さの片持ち張り状に固定して、その先端に６５０ｇの荷重を加え、固定位置から１０ｍｍの箇所にサラダ油を塗布し、クラックが発生するまでの時間を測定した。
各樹脂の成形時の樹脂温度，射出ピーク圧力、上記に示した耐薬品性試験結果を表２に示す。
【００３３】
【表１】
2004128335.tif 000004
【００３４】
【表２】
2004128335.tif 000005
【００３５】
【発明の効果】
本発明のイグニッション・コイル・ボビンは、製品の寸法安定性と成形品の寸法精度などが求められる生産性を保持、成形方法を提示することにより薄肉化，長尺化などの製品設計を可能にし、製品の残留歪みを低減し、結果として耐薬品性や冷熱サイクルの耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の平板を示す。
【符号の説明】
１．１００ｍｍ□×１ｍｍｔ平板
２．タブ：（厚さ１ｍｍ×長さ５ｍｍ×幅１０ｍｍ）
Ａ　流動方向　辺
Ｂ　垂直方向　辺
【図１】
2004128335.tif 000006