ナイロンスナップフィットが組み立て時に折れるのはなぜ？自動車用スナップフィットとホースクランプの耐衝撃性改良事例

お客様の要望

自動車で大量に使用される小型部品：内装パネルのスナップフィット、ワイヤーハーネス固定クリップ、ホースクランプなど。作業員は組み立て時にこれらを手で直接金属板の穴に押し込むため、一押しで確実に嵌合し、脚部が折れないことが求められます。また、装着後は長期間の振動や温度変化に耐え、緩みや異音が発生しないことが必要です。

生産中の課題

問題は組み立てラインで発生しました。スナップフィットを押し込むと、脚部の根元から破損し、折れた部分が車体内に落下しました。冬場や工場内が乾燥しているときに破損が多く、また、成形直後の部品はしばらく放置された部品よりも破損しやすい傾向がありました。

お客様は以前、より「柔らかい」材料を試しましたが、脚部の破損は減少したものの、新しい問題が発生しました。スナップフィットの抜去力が不足し、走行テスト後に緩みや異音が発生しました。

破損部品を確認すると、破断面は脚部の根元の直角コーナー部に集中しており、ここに応力が集中しています。破断面は平坦で延伸が見られず、脆性破壊を示しています。これは、元の材料が硬すぎること、そして後から試した材料が柔らかすぎることを示しており、どちらも部品の構造に適合していませんでした。

改質ソリューション

スナップフィットに求められるのは「剛性の中の靭性」です。押し込むときに曲がっても折れず、反発力も十分である必要があります。

我々はPA6をベース材料とし、ナイロンとの相溶性に優れた耐衝撃性改良剤を選択し、低濃度から高濃度まで段階的に配合を変えてテストしました。各段階で標準的なテストピースだけでなく、実際のスナップフィットを射出成形しました。テストピースのデータが良好でも、実際のスナップフィットが金属板の穴で機能するとは限らないからです。

各段階で以下の3つのテストを実施しました。常温での組み立て、冷凍後の組み立て、そして組み立て後の抜去力の測定です。これにより、組み立て時に破損せず、抜去力も低下しない最適な配合範囲を特定しました。

エンジンルーム付近など高温になるスナップフィットには、この配合に加えて熱安定化システムを追加しました。より大きな保持力が必要なホースクランプには、少量のガラス繊維と耐衝撃性改良剤を併用しました。また、応力集中を低減するために、脚部の根元の直角コーナーを小さなR形状に変更することもお客様に提案しました。

改善効果

決定した配合では、組み立て時の脚部の破損がなくなり、冷凍後の組み立てでもスムーズに嵌合し、抜去力も要求範囲内に戻りました。走行テストでの緩みや異音の問題も解決しました。最終的に、車内、車体、エンジンルーム周辺の設置箇所に応じて材料を数種類に分け、お客様の一連のスナップフィットをカバーするソリューションを提供しました。

対応プロセス

1. 破損部品と組み立て動画を回収し、破損位置と破断面の形状を確認
2. 部品構造を確認し、応力集中点を特定
3. 耐衝撃性改良剤の濃度を変えてテストサンプルを作成し、実際のスナップフィットで常温/冷凍組み立てと抜去力テストを実施
4. 設置箇所に応じて配合を決定し、構造のR形状に関するアドバイスを提供し、量産供給を開始