CN109790926A - 密封垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

在基材的厚度方向双面分别设置有密封垫主体的双面密封垫中，一方的密封垫主体具备有助于确保另一方的密封垫主体的密封面压的结构，从而能够简化另一方的密封垫主体的结构和形成方法。为了达成该目的，具备基材(30)、设置于基材(30)的厚度方向一方的面的一方的密封垫主体(20)、设置于基材(30)的厚度方向另一方的面的另一方的密封垫主体(40)。一方的密封垫主体(20)具备朝厚度方向另一方突出的突起部(23)。基材(30)具备通过被覆突起部(23)而向厚度方向的另一方突出的变形部(32)。另一方的密封垫主体(40)形成为粘附于变形部(32)的表面上的膜状的橡胶层。

Description

密封垫及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种涉及密封技术的密封垫及其制造方法，更详细而言，涉及一种具备基材及粘附于该基材上的密封垫主体的密封垫及其制造方法。本发明的密封垫例如用作燃料电池用密封垫或者用作其他用途的一般的密封垫。
背景技术
以往，作为用于燃料电池单元等的密封垫，已知有下述专利文献1所示的仅由橡胶状弹性体构成的橡胶专用型的双面密封垫，或如图15所示的在基材530的厚度方向两面分别一体成形有由橡胶状弹性体构成的密封垫主体520的双面密封垫510。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-108565号公报
专利文献2：日本特开2000-230640号公报
但是，橡胶专用型的双面密封垫由于仅由橡胶状弹性体构成，所以容易变形，运输或组装时的处理作业性(Handling)存在改善的空间。
另一方面，根据图15的双面密封垫510，由于由橡胶状弹性体构成的密封垫主体520通过由树脂薄膜等构成的基材530所保持，所以可以改善运输或组装时的处理作业性(Handling)。
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，如图所示，在该图15所示的双面密封垫510中，基材530是保持平板状且在其厚度方向双面分别注塑成形密封垫主体520的结构，因此，成形的密封垫主体520需要分别独立地确保密封面压。相对于此，如果一方的密封垫主体520是有助于确保另一方的密封垫主体520的密封面压的结构，则可以实现如下优点：能够减薄另一方的密封垫主体520、或能够将另一方的密封垫主体520通过除了由模具进行的注塑成形之外的简单方法来形成。
本发明的课题在于，提供一种密封垫及其制造方法，在基材的厚度方向双面分别设置有密封垫主体的双面密封垫中，一方的密封垫主体具备有助于确保另一方的密封垫主体的密封面压的结构，从而可以简化另一方的密封垫主体的结构和形成方法。
用于解决问题的技术方案
为解决上述课题，本发明提供一种密封垫，其具备基材、设置于所述基材的厚度方向一方的面的一方的密封垫主体、设置于所述基材的厚度方向另一面上的另一方的密封垫主体，其中，所述一方的密封垫主体具备朝厚度方向另一方突出的突起部，所述基材具备通过被覆所述突起部而朝厚度方向另一方突出的变形部，所述另一方的密封垫主体形成为粘附于所述变形部的表面的膜状的橡胶层。
作为实施方式，其特征在于，所述突起部在其前端具备平坦部。
作为实施方式，其特征在于，所述突起部具备前端的宽度大于其根部的宽度的倒锥形结构。
作为实施方式，其特征在于，所述突起部在其前端具备小突起。
另外，本发明提供一种制造方法，制造所述的密封垫，其特征在于，依次实施如下工序：通过嵌装(insert)有所述基材的模具成形所述一方的密封垫主体，此时以成形材料充填压力在所述基材上形成所述变形部的工序；从所述模具取出由所述一方的密封垫主体及基材构成的成形品，在所述成形品上以后附着的方式设置所述另一方的密封垫主体的工序。
作为实施方式，其特征在于，所述在成形品上以后附着的方式设置所述另一方的密封垫主体的工序通过丝网印刷法、分配器涂布法、喷雾涂布法或喷墨涂布法实施。
作为实施方式，其特征在于，所述在成形品上以后附着的方式设置所述另一方的密封垫主体的工序通过紫外线固化材料或室温固化材料实施。
作为实施方式，其特征在于，依次实施如下工序：将形成所述另一方的密封垫主体的材料以先附着的方式设置于所述基材的厚度方向另一面的工序，通过嵌装有所述基材的模具成形所述一方的密封垫主体，此时以成形材料充填压力在所述基材上形成所述变形部的工序。
作为实施方式，其特征在于，所述将形成另一方的密封垫主体的材料以先附着的方式设置于所述基材的厚度方向另一面的工序通过丝网印刷法、分配器涂布法、喷雾涂布法或喷墨涂布法实施。
作为实施方式，其特征在于，所述将形成另一方的密封垫主体的材料以先附着的方式设置于所述基材的厚度方向的另一的工序通过紫外线固化材料或室温固化材料实施。
发明效果
根据本发明，能够提供一种密封垫及其制造方法，其通过上述结构，在基材的厚度方向双面分别设置有密封垫主体的双面密封垫中，由于一方的密封垫主体具备有助于确保另一方的密封垫主体中的密封面压的结构，从而可以简化另一方的密封垫主体的结构和形成方法。
附图说明
图1是第一实施方式的密封垫的主要部分剖视图。
图2是表示同密封垫的安装状态的说明图。
图3是表示同密封垫的制造方法的说明图。
图4是表示同密封垫的制造方法的说明图。
图5是表示同密封垫的制造方法的说明图。
图6是表示同密封垫的制造方法的说明图。
图7是表示同密封垫中的橡胶层未均匀成形时的状态的主要部分剖视图。
图8是第二实施方式的密封垫的主要部分剖视图。
图9是第三实施方式的密封垫的主要部分剖视图。
图10A、图10B是第四实施方式的密封垫的主要部分剖视图。
图11是第五实施方式的密封垫的主要部分剖视图。
图12是第六实施方式的密封垫的主要部分剖视图。
图13A、图13B是表示第五实施方式的密封垫的制造方法的说明图。
图14是表示同密封垫的制造方法的说明图。
图15是现有例的密封垫的主要部分剖视图。
具体实施方式
第一实施方式....
如图1所示，本实施方式的密封垫10形成为双面密封垫，该双面密封垫一体具备基材30、设置于该基材30的厚度方向一方的面(图中上表面)的一方的密封垫主体20、设置于基材30的厚度方向另一方的面(图中下表面)的另一方的密封垫主体40。一方的密封垫主体20具备朝厚度方向另一方突出的突起部23，基材30具备通过被覆突起部23而朝厚度方向的另一方突出的变形部32，另一方的密封垫主体40形成为粘附于变形部的表面上的膜状的橡胶层，且形成为通过突起部23的橡胶弹性给予密封面压的结构。
一方的密封垫主体20具备由所需的橡胶状弹性体(橡胶材料)构成、且截面呈长方形形状的密封垫基部21，在该密封垫基部21的厚度方向一方的面(上表面)24的宽度方向中央部一体设置有截面呈三角形形状的密封唇22，并且在密封垫基部21的厚度方向另一面(下表面)25的宽度方向中央部一体设置有截面呈圆弧形乃至半圆形形状的突起部23。突起部23的宽度设定为小于密封垫基部21的宽度或密封唇22的宽度，且高度设定为大于基材30的厚度。
基材30具备由所需的树脂薄膜构成、且即使在密封垫完成状态下仍保持平板状的基材主体31，并且相对于该基材主体31一体设置有与突起部23同样地截面呈圆弧形乃至半圆形形状而被覆突起部23的中空立体形状的变形部32。
另一方的密封垫主体40由与一方的密封垫主体20相同或不同种类的橡胶状弹性体(橡胶材料)构成，且形成为与变形部32同样地截面呈圆弧形乃至半圆形形状的膜状的橡胶层，以被覆变形部32的突出侧表面部。
如图2所示，上述结构的密封垫10安装在燃料电池单元的一对隔板50、51之间，作为发挥密封功能的燃料电池用密封垫使用。基材30连结于由MEA(膜电极复合体)或GDL(气体扩散层)等构成的单元内插部件52。密封垫10安装于一对隔板50、51之间且在厚度方向上被压缩。一方的密封垫主体20通过伴随压缩而产生的反作用力将密封唇22向一方的隔板50按压而产生密封面压，从而发挥密封功能。另一方的密封垫主体40通过伴随压缩而产生的反作用力将该另一方的密封垫主体40向另一方的隔板51按压而产生密封面压，从而发挥密封功能。另外，由于另一方的密封垫主体40处于通过一方的密封垫主体20的突起部23支承(backup)的状态，所以通过突起部的橡胶弹性施加乃至加大密封面压。因此，由于另一方的密封垫主体40不必独立地产生所有的密封面压，所以可以形成为膜状或薄膜状的橡胶层。
然后，对上述密封垫10的制造方法进行说明。制造使用模具(注塑成形用模具)60。
如图3所示，模具60具备上模70和下模80。上模70在其分型面71上具备用于成形一方的密封垫主体20中的密封垫基部21及密封唇22的腔室72。下模80在其分型面81上具备用于成形一方的密封垫主体20中的突起部23的腔室82。
作为制造的顺序，首先，在将基材30夹入上模70及下模80之间的状态下进行合模，接下来如图4所示，向上模70的腔室中充填用于成形一方的密封垫主体20的成形材料。当向上模70的腔室充填成形材料时，基材30因该成形材料充填压力(注塑压力)而变形(塑性变形)，成为沿着下模80的腔室82的内表面的形状，由此，在基材30形成变形部32，并且在下模80的腔室82中也充填成形材料，由此，形成突起部23。
接下来，如图5所示，在成形材料固化后，从模具60中取出由基材30及一方的密封垫主体20的组合构成的成形品，接下来如图6所示，在变形部32的突出侧表面上后附而形成另一方的密封垫主体40。形成方法通过丝网印刷法、分配器涂布法、喷雾涂布法或喷墨涂布法等除了通过模具进行的注塑成形之外的简单方法来进行。因此，根据该方法，可以简化另一方的密封垫主体40的成形工序，也可以降低成本。
此外，在形成另一方的密封垫主体40时，如图7所示，由于在形成后露出由树脂薄膜构成的变形部32不利于密封功能，所以需要精确地管理橡胶材料的涂布量和涂布厚度。
上述密封垫10的形状及结构也可以如下。
第二实施方式…
突起部23也可以在其前端具备平坦部。
作为这样的例子，图8中在突起部23的突出方向的前端部设置有与基材30平行的平坦部26，突起部23截面呈梯形状。相应地，在变形部32的突出方向的前端部也设置有平坦部36，且另一方的密封垫主体40形成为平坦状。当这样设置平坦部26、36，且另一方的密封垫主体40为平坦状时，由于容易遍及整个表面将另一方的密封垫主体40的厚度(膜状的橡胶层的厚度)形成为恒定的厚度，所以可以防止如上述图7那样变形部32露出的问题。
第三实施方式…
突起部23也可以具备前端的宽度大于其根部的宽度的倒锥形结构。
作为这样的例子，图9中在突起部23上设置有前端的宽度w2大于其根部的宽度w1的倒锥形结构。另外，在突起部23的突出方向的前端部设置有与基材30平行的平坦部26，突起部23形成为上下方向与图8相反的(截面)梯形状。另外，相应地，在变形部32的突出方向的前端部上也设置有平坦部36，且另一方的密封垫主体40为平坦状。当这样设置倒锥形结构27时，由于一方的密封垫主体20不易从基材30脱落，所以可以进一步提高运输时或组装时的处理作业性。
第四实施方式…
突起部23也可以在其前端具备小突起。
作为这样的例子，图10A、图10B中在突起部23的突出方向的前端部设置有比突起部23的宽度窄的小突起28，相应地，在变形部32的突出方向的前端部设置有被覆小突起28的小突起被覆部38。另外，在突起部23的突出方向的前端部设置有与基材30平行的平坦部26，小突起28设置于该平坦部26的宽度方向的中心部。另外，在突起部23设置有前端的宽度大于其根部的宽度的倒锥形结构27。如图10A所示，另一方的密封垫主体虽然被分为粘附于小突起被覆部38的部分和在其左右两侧粘附于变形部32的部分，但是如图10B所示，这些部分也可以是一体形成的。当这样设置小突起28时，由于密封面压局部增加，所以可以进一步提高密封性。
第五实施方式…
形成为膜状的橡胶层的另一方的密封垫主体40通过将其宽度设定为大于变形部32的宽度，不仅具备变形部32，还可以具备粘附于平板状的基材主体的部分。
作为这样的例子，图11中另一方的密封垫主体40的宽度w3被设定为大于变形部32的宽度w4，且与一方的密封垫主体20的宽度w5相同，另一方的密封垫主体40遍及其整个表面而粘附于基材30上。
第六实施方式…
突起部也可以是密封唇形状。
作为这样的例子，图12中突起部23形成为截面呈三角形状的密封唇形状。另外，另一方的密封垫主体40的宽度w3被设定为大于变形部32的宽度w4，且与一方的密封垫主体20的宽度w5相同，另一方的密封垫主体40遍及其整个表面而粘附于基材30。
另外，在该图12的示例中，通过在突起部23和密封垫基部31之间一体设置截面呈长方形的突起基部29，由密封唇形状的突起部23及截面呈长方形的突起基部29的组合，构成与由密封唇22及密封垫基部21的组合构成的一侧密封垫主体在厚度方向上对称的另一侧的密封垫主体。因此，在基材30上除了被覆突起部23的变形部之外还设置有被覆突起基部29的基部被覆部39，在另一方的密封垫主体40上除了被覆变形部32的部分之外还设置有粘附于基部被覆部39上的部分。
如上述第五或第六实施方式，当将另一方的密封垫主体40的宽度w3设定为大于变形部32的宽度w4的情况下，也可以按照相对于基材30先附着该另一方的密封垫主体40而非后附的顺序来制造密封垫10。该情况下，制造以如下顺序进行。
即，首先，如图13A所示，在平板状的基材30的平面上先附着而形成另一方的密封垫主体40。形成方法通过丝网印刷法、分配器涂布法、喷雾涂布法或喷墨涂布法等除了通过模具进行的注塑成形之外的简单的方法进行。
接下来，如图13B所示，在将以先附着的方式设置有另一方的密封垫主体40的基材30夹入上模70及下模之间的状态下进行合模，接下来如图14所示，在上模70的腔室72中充填用于成形一方的密封垫主体20的成形材料。当向上模70的腔室72中充填成形材料时，基材30及另一方的密封垫主体40通过该成形材料充填压力(注塑压力)而变形，成为沿着下模80的腔室82内表面的形状，由此，在基材30上形成变形部32，同时在下模80的腔室82中也充填成形材料，由此形成突起部23。
接下来，在成形材料固化后，通过从模具60中取出成形品而完成如图11所示的密封垫10的制造。根据该顺序，由于容易地遍及整个表面将另一方的密封垫主体40的厚度(膜状的橡胶层的厚度)形成为恒定，所以可以有效防止如上述图7那样变形部32露出的问题。
另外，无论是先附着还是后附，通过使用紫外线固化材料或室温固化材料作为成形另一方的密封垫主体40的成形材料，会缩短该固化时间，因此，可以使密封垫10的制造更容易化、简单化。
进二，另外可以想到如下所示的实施方式。
(A)
一种密封垫，其安装于相互对置的密封对象部件(隔板)之间，其中，
上述密封垫具备由与一密封对象部件密接的橡胶状弹性体构成的密封垫主体(一方的密封垫主体)和粘附于该密封垫主体的平板状的基材，
上述密封垫主体具备朝另一密封对象部件突出的突起部，
上述基材具备被覆上述突起部的变形部，
在上述变形部设置有与上述另一密封对象部件接触的橡胶层(另一方的密封垫主体)。
(B)
根据上述(A)所述的密封垫，其中，
上述突起部及变形部使上述另一密封对象部件侧的前端成为平面状。
(C)
一种制造方法，通过模具制造上述(A)项或(B)项所述的密封垫，其中，
上述模具具备上模和下模，上模具有通过成形材料成形上述密封垫主体的空间；下模具有用于在固定上述基材的同时通过注入成形上述密封垫主体的成形材料时的注塑压力而在上述基材的一部分上形成凹状的变形部的槽部，
上述密封垫如下制造，通过从上述上模注入成形上述密封垫的成形材料，由于成形材料的注塑压力而使上述基材的一部分变形为凹状，从而形成变形部，并且，在上述密封垫主体的一部分形成突起部，在将成形的密封垫主体及基材从模具中脱模后，在变形部上设置橡胶层。
附图标记说明
10 密封垫
20 一方的密封垫主体
21 密封垫基部
22 密封唇
23 突起部
24 上表面
25 下表面
26、36 平坦部
27 倒锥形结构
28 小突起
29 突起基部
30 基材
31 基材主体
32 变形部
33 一方的面
34 另一方的面
38 小突起被覆部
39 基部被覆部
40 另一方的密封垫主体(橡胶层)、
50、51 隔板(需密封部件)
52 内插部件(中间部件)
60 模具
70 上模
71、81 分型面
72、82 腔室
80 下模。

Claims (10)

1.一种密封垫，其特征在于，具备：基材；一方的密封垫主体，设置于所述基材的厚度方向一方的面；和另一方的密封垫主体，设置于所述基材的厚度方向另一方的面，
所述一方的密封垫主体具备朝厚度方向另一方突出的突起部，
所述基材具备通过被覆所述突起部而朝厚度方向另一方突出的变形部，
所述另一方的密封垫主体形成为粘附于所述变形部的表面的膜状的橡胶层。
2.根据权利要求1所述的密封垫，其特征在于，
所述突起部在其前端具备平坦部。
3.根据权利要求1或2所述的密封垫，其特征在于，
所述突起部具备前端的宽度大于其根部的宽度的倒锥形结构。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的密封垫，其特征在于，
所述突起部在其前端具备小突起。
5.一种密封垫的制造方法，制造如权利要求1～4中的任一项所述的密封垫，其特征在于，依次实施如下工序：
通过嵌装有所述基材的模具来成形所述一方的密封垫主体，此时以成形材料充填压力在所述基材上形成所述变形部；
从所述模具取出由所述一方的密封垫主体及基材构成的成形品，在所述成形品上以后附着的方式设置所述另一方的密封垫主体。
6.根据权利要求5所述的密封垫的制造方法，其特征在于，
在所述成形品上以后附着的方式设置所述另一方的密封垫主体的工序通过丝网印刷法、分配器涂布法、喷雾涂布法或喷墨涂布法实施。
7.根据权利要求5或6所述的密封垫的制造方法，其特征在于，
在所述成形品上以后附着的方式设置所述另一方的密封垫主体的工序通过紫外线固化材料或室温固化材料实施。
8.一种密封垫的制造方法，制造如权利要求1～4中的任一项所述的密封垫，其特征在于，
依次实施如下工序：
将形成所述另一方的密封垫主体的材料以先附着的方式设置于所述基材的厚度方向另一方的面，
通过嵌装有所述基材的模具成形所述一方的密封垫主体，此时以成形材料充填压力在所述基材上形成所述变形部。
9.根据权利要求8所述的密封垫的制造方法，其特征在于，
将形成所述另一方的密封垫主体的材料以先附着的方式设置于所述基材的厚度方向另一方的面的工序通过丝网印刷法、分配器涂布法、喷雾涂布法或喷墨涂布法实施。
10.根据权利要求8或9所述的密封垫的制造方法，其特征在于，
将形成所述另一方的密封垫主体的材料以先附着的方式设置于所述基材的厚度方向的另一的工序通过紫外线固化材料或室温固化材料实施。
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