JP2004225721A

JP2004225721A - ガスケット一体型プレートの製造方法

Info

Publication number: JP2004225721A
Application number: JP2003010733A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kurano; 慶宏蔵野
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】ガスケット形成部材１を用いてガスケット１２を成形および転写する製造方法でありながらガスケット材料の選定に制約が生じることがないガスケット一体型プレート１１の製造方法を提供する。
【解決手段】ガスケット１２をプレート１４に接着一体化してなるガスケット一体型プレート１１の製造方法であって、ガスケット１２を成形溝２内で成形してプレート１４表面に転写するためのガスケット形成部材１を金属等の高強度材料によって成形し、この高強度材料よりなるガスケット形成部材１を用いてガスケット１２を成形および転写することにした。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスケットをプレートに接着一体化してなるガスケット一体型プレートの製造方法に関するものである。本発明のガスケット一体型プレートは例えば、燃料電池用セルにおけるセパレータとして用いられ、またはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるトップカバー等として用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、燃料電池用ガスケットを燃料電池用セパレータプレートに接着一体化してなる燃料電池用セパレータを製造する方法として、ガスケットをゴム単体で成形した後、これをセパレータプレートに後接着する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、燃料電池用のガスケットはセパレータプレートの広い反応面を囲む形で構成され、更に多数が積層して使用されることから、このガスケットには低反力化の要求がある。そしてこの要求を満足させるべくガスケットを非常に細い線径でかつ窓枠状の形状に成形するため、上記後接着による製造方法によるとガスケットの取扱い性が余り良くない問題がある。
【０００４】
また、この後接着による製造方法では、一旦ガスケットを治具に装着し、これをセパレータプレートに転写する方法も採られているが、この場合には、ガスケットを治具に装着するのに多くの手間と時間を要し、またその自動化も困難であることから、作業性に欠ける問題がある。
【０００５】
そこで、上記問題を改善する方法として、プラスチックシートにガスケットの形状に対応した成形溝を加熱成形し、この成形溝内に所定量のガスケット材料を充填して所定形状のガスケットに賦形し、このガスケットをプレートの表面に接合して転写した後、プラスチックシートを剥離する方法が提案されている（特許文献２参照）。ここにプラスチックシートは１ＧＰａ以上の曲げ弾性率を有するものであって、シンジオタクチックポリスチレンシート、結晶性ポリエステル樹脂シートまたは非結晶性ポリエステル樹脂シート等により成形されている。
【０００６】
しかしながら、この従来の製造方法によると、ガスケットを成形する部材（ガスケット形成部材）が上記したように適宜弾性を有するプラスチックシートよりなるために、これに対応して使用可能なガスケットの成形材料が限定されてしまう不都合がある。すなわち、加硫時に高圧や高熱を必要とするミラブルタイプのゴム材料はプラスチックシートの強度や耐熱性が不足することから使用するのが難しく、使用可能なゴム材料は実質的に液状シリコーンゴムや液状フッ素ゴム等の液状ゴムに限定されてしまう。したがって、この特許文献２記載の製造方法によると、ガス透過性や耐酸性など用途仕様に応じたゴム材料の選定に制約が生じる問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１５６２３４号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９５４１４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、上記特許文献２記載の製造方法と同じくガスケット形成部材を用いてガスケットを成形および転写する製造方法でありながらガスケット材料の選定に制約が生じることがないガスケット一体型プレートの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による製造方法は、ガスケットをプレートに接着一体化してなるガスケット一体型プレートを製造する方法であって、金属等の高強度材料よりなるガスケット形成部材の成形溝内に前記ガスケットを成形する工程と、前記ガスケットまたは前記プレートに接着剤を塗布する工程と、前記ガスケットを保持した状態の前記ガスケット形成部材と前記プレートとを面合わせして押圧し、これにより前記ガスケットを前記プレートに接着する工程と、前記ガスケットを前記プレート側に残した状態で前記ガスケット形成部材を前記プレートから取り外す工程とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２による製造方法は、観点を変え、ガスケットをプレートに接着一体化してなるガスケット一体型プレートを製造する方法であって、前記ガスケットを成形溝内で成形して前記プレート表面に転写するためのガスケット形成部材を金属等の高強度材料によって成形し、この高強度材料よりなるガスケット形成部材を用いて前記ガスケットを成形および転写することを特徴とするものである。
【００１１】
上記構成を備えた本発明の請求項１または２による製造方法によると、ガスケットを成形する部材（ガスケット形成部材）が上記従来技術のようにプラスチックシートではなく金属等の高強度材料よりなるものとされているために、このガスケット形成部材に充分な強度や耐熱性をもたせることが可能となる。
【００１２】
尚、本件出願には、以下の技術的事項が含まれる。
【００１３】
すなわち、上記目的を達成するため、本件出願が提案する一の製造方法は以下の内容を備えている。
【００１４】
（１）金属等の強度を有する材料にて構成されたガスケット形成部材の成形溝内にガスケットを加硫成形し、このガスケット材またはセパレータプレート（プレート）のガスケット形成箇所に接着剤を塗布した後、ガスケットを保持した状態のガスケット形成部材とセパレータプレート（プレート）とを面合わせして押圧し、これによりガスケットをセパレータプレート（プレート）に接着した後、ガスケット形成部材を取り外すことで、燃料電池用ガスケット一体型プレート（ガスケット一体型プレート）を製造する。
【００１５】
（２）各構成要件の詳細は、以下のとおりである。
【００１６】
（２−１）ガスケット形成部材の材質は、高強度なものであれば特に限定されないが、好ましくはアルミまたはステンレス等の熱伝導率の良い金属材料が用いられる。また、ガスケット形成部材の板厚は、ガスケット断面の大きさにも影響されるので特に規定はされないが、金属材料では重量等の取扱い性と熱伝導性を考慮して１〜６ｍｍ、好ましくは１〜３ｍｍのものが望ましい。すなわち、ガスケット形成部材の板厚が１ｍｍを下回ると強度的に劣り、一方、６ｍｍを上回ると重過ぎて取扱い性が悪く、また加硫成形時の熱伝導性の悪化をもたらす。
【００１７】
（２−２）ガスケット形成部材はこれ自体が治具として次工程に回されるため、生産量に応じた数量が必要となる。このため数量を確保するには、切削加工での製作に加え、プレス成形、ダイカスト成形または射出成形など金型を使用した成形も有効である。
【００１８】
（２−３）ガスケット断面形状（ガスケット形成部材の成形溝形状）は特に制約はないが、本発明の方法を用いれば、通常、肉厚が薄過ぎて取扱い性の悪いシール厚０．１ｍｍ程度のガスケット材でも、問題なく後接着によるセパレータプレートへの一体化が可能となる。
【００１９】
（２−４）ゴム材料に関しては、特に制約はないが、熱硬化性のものが好ましくは用いられ、ミラブルタイプから液状ゴムまでの製品仕様に合わせた選定ができる。例えば、耐熱性および耐薬品性を考慮したフッ素ゴムの選定、ガス透過性を考慮したブチルゴムの選定、または低反力化を考慮した液状シリコーンゴムの選定等が挙げられる。
【００２０】
（２−５）ガスケット形成部材が金属等の高強度材料よりなることから、該部材へのゴムの成形は、圧縮成形、射出成形、トランスファ成形またはディスペンサ塗布等あらゆる成形方法を採用することができる。尚、ガスケット形成部材の成形溝内にあるガスケットをセパレータプレートに接着させる都合上、ガスケット形成部材に成形されるガスケット材は、成形溝の容積に対して１００〜１４０％、好ましくは１０５〜１２０％の容積とし、成形溝全体に均質に成形されることが望ましい。ガスケット材の容積が、これより小さいとセパレータプレートへの接着不良を招く虞があり、反対に大き過ぎると成形後のガスケット形状に不具合を生じる虞がある。また、成形溝の部分箇所で偏った容積のガスケットを成形すると使用時に反力のバラツキを生じ、シール性の低下を招くことになる。
【００２１】
（２−６）ガスケット材またはセパレータプレートのガスケット形成箇所に塗布される接着剤は、使用するガスケットのゴム材料とセパレータプレートの材質とにより選定されるが、塗布可能なものであれば特に規定されない。また、ガスケット材に塗布する場合には、ガスケット形成部材にガスケットが固定されていることから、スタンプ方式またはディスペンサ方式等にて塗布するのが量産化検討時には有効となる。
【００２２】
（２−７）ガスケット形成部材を取り外す際の不具合をより軽減する目的で成形溝内に予め離型剤を塗布しておいても良い。但し、使用時の不純物の溶出を招くため、その塗布量は極力少なくすることが好ましい。
【００２３】
（３）上記製造方法によれば、以下の効果を奏することができる。
【００２４】
（３−１）ガスケット形成部材を使用することで、成形後の２次加硫や接着工程時の作業性が大幅に改善されるとともに、ラバーオンリー品にて問題となる後接着時の治具へのガスケット装着が必要なくなることから自動化も容易となる。
【００２５】
（３−２）ガスケット形成部材が金属等の高強度材よりなることから、ゴムの加硫成形は、圧縮成形、射出成形またはトランスファ成形など成形法式が限定されず、また過熱温度の高いミラブルタイプから液状ゴムまで様々なゴム材料が使用可能であり、ガス透過性または耐酸性等の必要に応じたゴム材料の選定が可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明すると、当該実施例に係る製造方法は、燃料電池用ガスケットを燃料電池用セパレータプレートに接着一体化してなる燃料電池用ガスケット一体型プレートを製造するものである。
【００２７】
図１は、当該実施例に係る製造方法の実施に使用するガスケット形成部材１を示しており、このガスケット形成部材１は、アルミまたはステンレス等の熱伝導率の良い金属材料によって厚さ１〜６ｍｍほどのプレート状に成形され、その一面１ａに、ガスケット１２（図３参照）を成形するための成形溝２がガスケット１２の平面形状に則して形成されている。このガスケット形成部材１は、上記したように量産性を考慮して、切削加工での製作のほか、プレス成形、ダイカスト成形または射出成形等によって製作される。
【００２８】
図２は、ガスケット形成部材１の成形溝２にガスケット１２を成形する際の金型装着例を示している。当該実施例においてガスケット形成部材１は、このガスケット形成部材１を位置決めするための凹部状の保持部５を設けた下型４と、スプル７およびゲート８等の材料流路を設けた下型６との組み合わせよりなる金型３に装着され、ゲート８から成形溝２内にゴム材料を流し出し、これを所定の温度で加熱することによってガスケット１２を成形する。このときゴム材料の充填量は、ガスケット形成部材１の成形溝２内のガスケット１２をプレート１４に接着させる都合上、成形溝２の容積に対して１００〜１４０％、好ましくは１０５〜１２０％に設定する。また、加熱条件はゴム材料の種類等により適宜設定されるが、例えばミラブルタイプや液状シリコーン等の場合には、１２０〜２００℃の温度で３〜８分間の加熱処理を施す。
【００２９】
図３は、ガスケット一体型プレート１１の製造工程の概略を示しており、ガスケット一体型プレート１１を以下のようにして製造する。
【００３０】
すなわち先ず、図３（Ａ）に示すように、図２の金型３を用いてガスケット形成部材１の成形溝２内にガスケット１２を成形（１次加硫）し、次いで図３（Ｂ）に示すように、ガスケット１２の表面に接着剤１３を塗布する。接着剤１３の塗布箇所は、ガスケット１２に代えて、プレート１４の一面１４ａにおけるガスケット取付箇所としても良い。次いで図３（Ｃ）に示すように、ガスケット１２を成形溝２内に保持した状態のガスケット形成部材１に対してプレート１４を面合わせして押圧し、これによりガスケット１２をプレート１４に接着し、すなわちガスケット１２をプレート１４側に転写する。上記したようにゴム材料の充填量が成形溝２の容積に対して１００〜１４０％、好ましくは１０５〜１２０％に設定されているために、押圧前、ゴム材料はその一部が成形溝２からはみ出している。したがってプレート１４はゴム材料に対して強く押し付けられることになる。次いで図３（Ｄ）に示すように、ガスケット１２をプレート１４側に接着して残した状態として、ガスケット形成部材１のみをプレート１４から取り外す。
次いで、ガスケット１２を１００〜１４０℃の温度で数時間の加熱処理（２次加硫）し、ガスケット一体型プレート１１の製造を終了する。
【００３１】
したがって、以上の内容を備えた当該実施例による製造方法によれば、ガスケット形成部材１が上記従来技術のように弾性を備えたプラスチックシートではなく強度および耐熱性を備えた金属材料によって成形されているために、このガスケット形成部材１はゴム材料の加硫成形に耐え得る充分な強度や耐熱性を備えている。したがってゴムの加硫成形に、圧縮成形、射出成形またはトランスファ成形など様々な成形法式を利用することが可能になるとともに、成形圧力や成形温度の比較的高いミラブルタイプから液状ゴムまで様々なゴム材料を使用することが可能となり、製品仕様に応じて最適なゴムとその成形法式を使用したガスケット一体型プレート１１を製造することができる。
【００３２】
また、上記したようにガスケット形成部材１の成形溝２に対するゴム材料の充填量を１００〜１４０％、好ましくは１０５〜１２０％に設定したために、成形溝２内にガスケット１２を成形した時点（図３（Ａ）の時点）で、ガスケット１２はその一部が成形溝２からはみ出している。したがってこのガスケット１２の一部が成形溝２からはみ出していることを有効に利用して接着剤の塗布工程およびガスケット１２の転写工程を比較的容易ないし確実に行なうことができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００３４】
すなわち、上記構成を備えた本発明の請求項１または２による製造方法によれば、ガスケット形成部材を用いてガスケットを成形および転写する製造方法において、ガスケット形成部材の強度や耐熱性を高めるようにしたために、ガスケット材料の選定に制約が生じるのを抑えることができる。したがって、製品仕様に応じて最適なゴム材料を使用したガスケット一体型プレートを製造することが可能となり、結果として、製造が容易で高品質のガスケット一体型プレート製品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る製造方法の実施に使用するガスケット形成部材を示す図であって、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図２】ガスケット形成部材の成形溝にガスケットを成形する際の金型装着例を示す断面図
【図３】同製造方法の製造工程説明図
【符号の説明】
１ガスケット形成部材
１ａ，１４ａ一面
２成形溝
３金型
４下型
５保持部
６上型
７スプル
８ゲート
１１ガスケット一体型プレート
１２ガスケット
１３接着剤
１４プレート

Claims

ガスケット（１２）をプレート（１４）に接着一体化してなるガスケット一体型プレート（１１）の製造方法であって、
金属等の高強度材料よりなるガスケット形成部材（１）の成形溝（２）内に前記ガスケット（１２）を成形する工程と、前記ガスケット（１２）または前記プレート（１４）に接着剤（１３）を塗布する工程と、前記ガスケット（１２）を保持した状態の前記ガスケット形成部材（１）と前記プレート（１４）とを面合わせして押圧し、これにより前記ガスケット（１２）を前記プレート（１４）に接着する工程と、前記ガスケット（１２）を前記プレート（１４）側に残した状態で前記ガスケット形成部材（１）を前記プレート（１４）から取り外す工程とを有することを特徴とするガスケット一体型プレートの製造方法。
ガスケット（１２）をプレート（１４）に接着一体化してなるガスケット一体型プレート（１１）の製造方法であって、
前記ガスケット（１２）を成形溝（２）内で成形して前記プレート（１４）表面に転写するためのガスケット形成部材（１）を金属等の高強度材料によって成形し、この高強度材料よりなるガスケット形成部材（１）を用いて前記ガスケット（１２）を成形および転写することを特徴とするガスケット一体型プレートの製造方法。