CN106663821B - 板材一体衬垫的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种板材一体衬垫的制造方法，当在由碳等易碎的材质构成的板材(1)的两面一体成形由橡胶状弹性材料构成的衬垫主体时，能够有效地防止板材的裂纹。为了达成该目的，板材一体衬垫在沿着板材(1)的周缘的部分中的厚度方向两侧一体地设置有由橡胶状弹性材料构成的衬垫主体，在板材一体衬垫的制造中，使板材(1)中位于衬垫成形用型腔(23、24)之间的区域(15)，在与向型腔(23、24)注入成形材料的浇口(25)的开口部(25a)的对向位置及其附近，以相对地成为厚壁(15a)的方式形成。所述衬垫成形用型腔(23、24)通过将该板材(1)夹持在模具(2)的分开模具(21、22)间并且进行合模而形成。

Description

板材一体衬垫的制造方法
技术领域
本发明涉及一种制造板材一体衬垫的方法，就所述板材一体衬垫而言，在例如构成燃料电池单元的隔板等板材的周缘部的两面，一体地设置有由橡胶状弹性材料构成的衬垫主体。
背景技术
就燃料电池而言，在于电解质膜的两面设有一对电极层的膜电极复合体(MEA：Membrane Electrode Assembly，膜电极复合体)的厚度方向两侧配置气体扩散层，并且在该气体扩散层上层叠隔板而形成燃料电池单元，进一步，形成层叠多个该燃料电池单元的堆叠构造(スタック構造)。在各燃料电池单元中使用衬垫用于密封燃料气体和氧化气体等，作为这种衬垫，先前以来已知有如图7所示的板材一体衬垫100。
在图7所示的板材一体衬垫100中，在沿着作为燃料电池单元的隔板的碳板101的周缘的部分中的厚度方向两侧，一体地设置有由橡胶状弹性材料(橡胶材料或者具有橡胶状弹性的合成树脂材料)构成的衬垫主体102、103。衬垫主体102、103具有基部102a、103a和密封唇102b、103b。所述基部102a、103a以填充状态形成于在碳板101的两面形成的带状槽101a、101b，所述密封唇102b、103b从所述基部102a、103a的宽度方向中间部隆起形成山形。厚度方向两侧的基部102a、103a经由开设于碳板101的带状槽101a、101b间的薄壁部101c的贯通孔101d而彼此一体地连续。
在这种板材一体衬垫100的制造中，碳板101和衬垫主体102、103的一体成形使用如图8以及图9所示的模具200进行。也就是说，首先，将碳板101定位配置在模具200的分开模具201、202间，并且向通过合模而在碳板101的两面的带状槽101a、101b和分开模具201、202之间形成的型腔203、204填充成形用液状橡胶材料。作为液状橡胶材料的供给口的浇口205仅在一个型腔203上开口，而如图9所示，由于型腔203、204经由开设于碳板101的贯通孔101d而彼此连通，因此，从浇口205向型腔203射出的液状橡胶材料也从该型腔203经由贯通孔101d向型腔204流入并被赋形(参照下述的现有技术文献)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-245341号公报
专利文献2：日本特开2001-121584号公报
发明内容
(发明要解决的技术问题)
但是，由于碳板101易碎，因此，担心带状槽101a、101b之间的薄壁部101c由于来自浇口205的液状橡胶材料的射出压力而产生裂纹C。特别是，担心在薄壁部101c中与浇口205的开口部相对向的位置的附近，由于直接受到来自浇口205的液状橡胶材料的射出压力而容易产生裂纹C，并且，如图9所示，在贯通孔101d存在的部分产生以该贯通孔101d为起点的裂纹C。
本发明为鉴于以上各点而完成，其技术问题在于提供一种板材一体衬垫的制造方法，当在由碳等易碎的材质构成的板材的两面一体成形由橡胶状弹性材料构成的衬垫主体时，能够有效地防止板材的裂纹。
(解决技术问题的技术方案)
作为有效地解决上述技术问题的技术方案，本发明技术方案所涉及的板材一体衬垫的制造方法如下：板材一体衬垫在沿着板材的周缘的部分中的厚度方向两侧一体地设置有由橡胶状弹性材料构成的衬垫主体，在板材一体衬垫的制造中，使所述板材中位于衬垫成形用型腔之间的区域，在与向所述型腔注入成形材料的浇口的开口的对向位置及其附近，以相对地成为厚壁的方式形成，所述衬垫成形用型腔通过将该板材夹持在模具的分开模具间并且合模而形成。
根据上述方法，从浇口向通过将板材夹持在模具的分开模具间并且进行合模而在沿着板材的周缘的部分中的厚度方向两侧形成的衬垫成形用的型腔注入成形材料，由此，在沿着板材的周缘的部分中的厚度方向两侧一体成形由橡胶状弹性材料构成衬垫主体。合模时，所述板材中位于型腔之间的区域在与浇口的开口部的对向位置及其附近以相对地成为厚壁的方式形成，因此，所述板材中，由位于型腔之间的区域中相对地成为厚壁的部分承受来自所述浇口的成形材料的射出压力。并且，由于该部分相对地成为厚壁，因此机械强度变高，因而，即使所述板材由易碎的材质构成，也难以产生由于成形材料的射出压力而导致的裂纹。
本发明技术方案所涉及的板材一体衬垫的制造方法，其特征在于，在上述的本发明技术方案所记载的一体衬垫的制造方法中，将板材的厚度方向两侧的型腔彼此连通的贯通孔以位于相对地成为厚壁的部分的方式开设。
根据上述方法，由于开设有贯通孔的部分相对地成为厚壁，因此，难以产生以贯通孔为起点的裂纹。
本发明技术方案所涉及的板材一体衬垫的制造方法，其特征在于，在上述的本发明技术方案所记载的一体衬垫的制造方法中，相对地成为厚壁的部分从被夹持在模具的分开模具间的被夹持部延伸。
根据上述方法，由于相对地成为厚壁的部分支承于被夹持在模具的分开模具间的被夹持部，因此，更加难以产生由于成形材料的射出压力而导致的裂纹。
本发明技术方案所涉及的板材一体衬垫的制造方法，其特征在于，在上述的本发明技术方案所记载的一体衬垫的制造方法中，在型腔的延长方向的局部，形成有该型腔向宽度方向扩展的扩展部，并且，使浇口朝向所述扩展部开口，使板材中位于型腔之间的区域中的相对地成为厚壁的部分以位于所述扩展部的方式形成。
根据上述方法，板材中位于型腔之间的区域中的相对地成为厚壁的部分的机械强度更加提高。
(发明的效果)
根据本发明所涉及的板材一体衬垫的制造方法，当在由碳等易碎的材质构成的板材的两面一体成形由橡胶状弹性材料构成的衬垫主体时，能够有效地防止由于来自浇口的成形材料的射出压力而导致的板材的裂纹。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的板材一体衬垫的制造方法的第一实施方式的模具的合模状态的部分截面图。
图2是示出通过第一实施方式制造的板材一体衬垫的部分截面图。
图3是示出本发明所涉及的板材一体衬垫的制造方法的第二实施方式的模具的合模状态的部分截面图。
图4是示出本发明所涉及的板材一体衬垫的制造方法的第三实施方式的说明图。
图5是在图4的A-A’线位置切断示出的截面图。
图6是示出图4所示的第三实施方式的部分的变更例的说明图。
图7是示出通过现有的技术制造的板材一体衬垫的部分截面图。
图8是示出现有技术所涉及的板材一体衬垫的制造方法的一例的模具的合模状态的部分截面图。
图9是在与图8不同的位置切断的模具的合模状态的部分截面图。
符号说明
1 板材
11、12 带状槽
15a 厚壁部
16 被夹持部
17 贯通孔
2 模具
21、22 分开模具
23、24 型腔
233、243 扩展部
25 浇口
3、4 衬垫主体
33、43 突出部。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明所涉及的板材一体衬垫的制造方法的优选的实施方式进行说明。
图1是示出第一实施方式的图，图2是示出利用第一实施方式的方法制造的板材一体衬垫的图，首先，在图1中，参照符号1为在燃料电池单元中作为隔板插入的板材，参考符号2为用于在该板材1的周缘部中的厚度方向两侧如图2所示将由橡胶状弹性材料(橡胶材料或者具有橡胶状弹性的合成树脂材料)构成的衬垫主体3、4一体地射出成形的模具。
板材1由碳成形，在厚度方向两面，沿着周缘(外周缘以及开口缘)延伸的带状槽11、12以彼此厚度方向对称的截面形状形成，在该带状槽11、12的内侧的区域的厚度方向两面，形成有用于使反应气体(燃料气体以及氧化剂气体)等在燃料电池中流通的多个流路槽13、14。
模具2具备能够夹持板材1的分开模具21、22，也就是说，通过将板材1定位配置并夹持在分开模具21、22间而进行合模，能够在板材1的周缘部中的厚度方向两侧的带状槽11、12和分开模具21、22之间分别形成衬垫成形用的型腔23、24。型腔23、24具有与图2所示的衬垫主体3、4凹凸对应的截面形状，也就是说，由基部成形部231、241和密封唇成形部232、242构成。所述基部成形部231、241分别与向板材1的带状槽11、12内填充的基部31、41相对应。所述密封唇成形部232、242分别与从所述基部31、41的宽度方向中间部隆起成山形的密封唇32、42相对应。两个型腔23、24经由开设于两型腔23、24间的未图示的贯通孔而彼此连通。
另外，在一个分开模具21上开设有作为成形用液状橡胶材料的供给口的浇口25，该浇口25的下游端部的开口部25a位于面对一个型腔23中的基部成形部231的外周部231a的位置。所述一个型腔23通过模具2的合模而形成在所述分开模具21和板材1的带状槽11之间。
板材1在通过夹持在模具2的分开模具21、22之间并进行合模而形成的型腔23、24之间的区域，换言之，在带状槽11、12之间的部分15，在与浇口25的开口部25a的对向位置及其附近，形成有相对地成为厚壁的厚壁部15a。该厚壁部15a以在型腔23、24(带状槽11、12)的外周侧从被分开模具21、22夹持的被夹持部16突出的方式形成，可以向型腔23、24(带状槽11、12)的延长方向即与图示的截面正交的方向连续。
并且，当向板材1一体成形衬垫主体3、4时，在图1所示的合模状态下，向在板材1的厚度方向两侧形成的型腔23、24注入成形用液状橡胶材料。详细而言，首先，从开设于一个分开模具21的浇口25向一个型腔23填充液状橡胶材料，进一步，经由开设于带状槽11、12之间的部分15的未图示的贯通孔向另一个型腔23填充液状橡胶材料。
此时，板材1由型腔23、24(带状槽11、12)之间的部分15中的厚壁部15a承受来自浇口25的开口部25a的液状橡胶材料的射出压力。并且，该厚壁部15a为型腔23、24(带状槽11、12)之间的部分15中机械强度相对高的部分，并且，被在型腔23、24(带状槽11、12)的外周侧由分开模具21、22夹持的被夹持部16支承，因此，即使板材1由碳成形，也能够有效地防止由于液状橡胶材料的射出压力而产生裂纹。
并且，通过被填充至型腔23、24的液状橡胶材料产生交联固化，由此，如图2所示，与板材1一体化的由橡胶状弹性材料构成的衬垫主体3、4被成形。
图3是示出本发明所涉及的板材一体衬垫的制造方法的第二实施方式的图，与上述的第一实施方式不同的点在于，将板材1的厚度方向两侧的型腔23、24彼此连通的贯通孔17开设于相对的厚壁部15a。另外，该贯通孔17位于与浇口25的开口部25a相对向的位置。这样的话，能够有效地防止由于来自浇口25的液状材料的射出压力而产生以贯通孔17为起点的裂纹。
图4以及图5示出本发明所涉及的板材一体衬垫的制造方法的第三实施方式，与先前说明的第一实施方式不同的点在于，在型腔23、24的延长方向的局部形成有该型腔23、24向宽度方向外侧扩展的扩展部233、243，并且使浇口25的开口部25a向一个扩展部233开口，使板材1中型腔23、24之间的部分15中的相对的厚壁部15a以位于所述扩展部233、243之间的方式形成。并且，如图5所示，通过在板材1的带状槽11、12的延长方向侧局部以规定间隔形成朝向板材1的周缘侧较浅凹切的凹切部11a、12a，合模时，所述扩展部233、243形成在所述凹切部11a、12a和模具的内面之间，厚壁部15a形成为所述凹切部11a、12a之间的部分。
另外，将板材1的厚度方向两侧的型腔23、24彼此连通的贯通孔17开设于厚壁部15a，换言之，以位于扩展部233、243内的方式开设。另外，该贯通孔17位于与浇口25的开口部25a相对向的位置。
根据该方法，当成形时，流入型腔23、24的扩展部233、243的液状橡胶材料发生交联固化的部分成为衬垫主体3、4中从填充至板材1的带状槽11、12内的基部31、41向宽度方向突出的突出部33、43。并且，与浇口25的开口部25a相对向的板材1的厚壁部15a以被扩展部233、243(凹切部11a、12a)的立起面包围的方式换言之以被被夹持部16包围的方式形成，因此，相对于来自浇口25的液状橡胶材料的射出压力的机械强度更加提高，而且，在贯通孔17附近，即使由于交联固化导致的橡胶材料的体积收缩而产生“缩痕”等，由于该“缩痕”在从衬垫主体3、4的基部31、41向宽度方向突出的突出部33、43产生，因此，能够有效地防止这样的“缩痕”导致的对基部31、41和密封唇32、42的不利影响。
并且，由于突出部33、43以外的部分均为如图5所示的截面形状，因此，成形的板材一体衬垫能够实现均一的密封性。
图6示出上述的第三实施方式的部分的变更例，也就是说，在先前说明的图4的例子中，将板材1的厚度方向两侧的型腔23、24彼此连通的贯通孔17开设于厚壁部15a(扩展部233、243)的中间部分，与之相对，在变更例中，靠近扩展部233、243的立起面开设贯通孔17。这样，厚壁部15a相对于来自浇口25的液状橡胶材料的射出压力的机械强度更加提高，能够有效地防止由于来自浇口25的液状橡胶材料的射出压力而产生以贯通孔17为起点的裂纹。

Claims (5)

1.一种板材一体衬垫的制造方法，所述板材一体衬垫在由碳成形的板材的周缘部中的厚度方向两侧一体地设置有由橡胶状弹性材料构成的衬垫主体，所述板材一体衬垫的制造方法的特征在于，
在所述板材的周缘部的厚度方向两侧形成有带状槽，使所述板材中位于衬垫成形用型腔的基部成形部之间且处于所述带状槽之间的区域，在与向所述型腔注入成形材料的浇口的开口的对向位置及其附近，以比所述对向位置及其附近之外的位置相对地成为厚壁的方式形成，所述衬垫成形用型腔通过将该板材夹持在模具的分开模具间并且进行合模而形成。
2.根据权利要求1所述的板材一体衬垫的制造方法，其特征在于，
将板材的厚度方向两侧的型腔彼此连通的贯通孔以位于相对地成为厚壁的部分的方式开设。
3.根据权利要求1所述的板材一体衬垫的制造方法，其特征在于，
相对地成为厚壁的部分从被模具夹持的被夹持部延伸。
4.根据权利要求2所述的板材一体衬垫的制造方法，其特征在于，
相对地成为厚壁的部分从被模具夹持的被夹持部延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的板材一体衬垫的制造方法，其特征在于，
在型腔的延长方向的局部，形成有该型腔向宽度方向扩展的扩展部，使浇口朝向所述扩展部开口，使板材中位于型腔之间的区域中的相对地成为厚壁的部分以位于所述扩展部的方式形成。
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