JP2016223616A - ガスケット及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ラバーオンリータイプガスケットの取扱い作業性を向上する。
【解決手段】ラバーオンリータイプのガスケット本体と、このガスケット本体を非接着状態で保持する樹脂フィルムよりなるキャリアシートとの組み合わせよりなり、キャリアシートからガスケット本体を取り外すときにキャリアシートおよびガスケット本体間にエアを流入させるためのエア流入口をキャリアシートに設けたことを特徴とする。キャリアシートにおけるガスケット本体と平面上重なる部位には、ガスケット本体の外形形状に沿って変形した立体形状のガスケット保持部が設けられ、ガスケット本体はその厚み方向一部がガスケット保持部に収められている。ガスケット本体は、燃料電池スタックに組み込まれる燃料電池用ガスケットとして用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール技術に係るガスケットとその製造方法に関する。本発明のガスケットは例えば、燃料電池用ガスケットとして用いられ、またはその他の用途の一般ガスケットとして用いられる。
燃料電池用ガスケットには、ゴム状弾性体（ラバー）製のガスケット単品よりなるラバーオンリータイプのガスケット、ゴム状弾性体製のガスケットをセパレータに一体成形したセパレータ一体ガスケット、ゴム状弾性体製のガスケットをＧＤＬ（ガス拡散層）に一体成形したＧＤＬ一体ガスケット等さまざまな構成のガスケットがある。
これらのガスケットはそれぞれ特徴を有しているが、近年、低コスト化の要求が強いことから、この要求を満足できるラバーオンリータイプのガスケットが注目されている。
ラバーオンリータイプのガスケットは例えば、図７に示すように構成されている。
すなわち、ガスケット１１の全体としては平面状（平板状）とされ、燃料電池の反応面の周りを全周に亙ってシールする外周シール部１２が枠状に設けられている。また、燃料電池の反応面と各マニホールド部を仕切る必要があることから、外周シール部１２の内側に内側シール部１３が一体成形されている。ガスケット１１の断面形状は図７（Ｂ）に示すように、断面円形とされている。
特開２０１４−６０１３３号公報（図１等におけるガスケット３参照）
しかしながらこの燃料電池用ガスケット１１には、以下の点で更なる改良の余地がある。
すなわち燃料電池用ガスケット１１は、例えば外形４００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさとされる一方でその断面形状（線径）を小さく設定されている（例えば、線径１ｍｍ程度）。したがって搬送時やスタッキング時にガスケット１１単体では捩れが生じやすいものであって、その取扱い作業性（ハンドリング性）が良くない。
本発明は以上の点に鑑みて、ラバーオンリータイプガスケットの取扱い作業性を向上することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のガスケットは、ラバーオンリータイプのガスケット本体と、前記ガスケット本体を非接着状態で保持する樹脂フィルムよりなるキャリアシートとの組み合わせよりなり、前記キャリアシートから前記ガスケット本体を取り外すときに前記キャリアシートおよび前記ガスケット本体間にエアを流入させるためのエア流入口を前記キャリアシートに設けたことを特徴とする（請求項１）。
本発明では、ラバーオンリータイプのガスケット本体を樹脂フィルムよりなるキャリアシートで保持することにより、ガスケットの取扱い作業性を向上する。ガスケット本体はキャリアシートに対し非接着とされるため、スタッキングに際しキャリアシートから取り外すことが可能とされる。ガスケット本体をキャリアシートから取り外すに際しては、キャリアシートに設けたエア流入口からキャリアシートおよびガスケット本体間にエアを流入させる（吹き込む）ことにより、ガスケット本体をキャリアシートから容易に取り外す（剥離する）ことが可能とされる。
ガスケット本体は平面状（平板状）であり、樹脂フィルムよりなるキャリアシートも平面状（平板状）であることから、ガスケット本体をキャリアシート上に載せただけでは、ガスケット本体をキャリアシートによってしっかりと保持できないことが懸念される。したがってこれに対策するには、キャリアシートにおけるガスケット本体と平面上重なる部位に、ガスケット本体の外形形状に沿って変形した形状のガスケット保持部を設けて、このガスケット保持部内にガスケット本体の一部を収めるようにするのが好適であり、これによればガスケット本体がキャリアシートに対し平面上位置決めされるため、ガスケット本体をキャリアシートによってしっかりと保持することが可能とされる。このとき、エア流入口はこれをガスケット保持部の底面位置に設けることにする（請求項２）。
また、ガスケット本体がその側面に張り出し部を有する場合には、エア流入口をキャリアシートにおける張り出し部と平面上重なる位置に設けることにしても良い（請求項３）。
本発明のガスケットは例えば、燃料電池用ガスケットとして用いられる。燃料電池はスタック積層数が多いことからガスケットにはその厚みが小さいことが求められ、厚みの小さなガスケットは捩れやすいため、取扱い作業性が良くない。したがってこのように厚みが小さく捩れやすい燃料電池用ガスケットの分野において、ガスケット本体を樹脂フィルムよりなるキャリアシートと組み合わせて取扱い作業性を向上させることは、スタッキング作業の効率化を図るうえで、きわめて有効である（請求項４）。
ガスケットの製造方法としては、ガスケット本体を成形する金型のパーティング部に平面状のキャリアシートを挟み込んだ状態で金型を型締めする工程と、金型でガスケット本体を成形し、このとき成形材料充填圧力でキャリアシートの平面上一部を金型キャビティ内面に沿って変形させることにより立体形状のガスケット保持部を成形する工程と、ガスケット本体の成形後、型開きしてから、ガスケット本体およびキャリアシートを同時に金型から取り出す工程とを順次実施する。キャリアシートは当初、平面状であったものが、成形材料充填圧力を利用して一部立体化され、立体化された部位においてガスケット本体とフィットするため、保持力が高いものである。また、上記工程のうち金型でガスケット本体を成形する工程で、キャリアシートの平面上一部に中空の突起部を成形し、のちの工程でこの突起部をカットすることによりエア流入口を形成する（請求項５）。エア流入口の形成方法としてはこのほか、キャリアシートにあらかじめ穴を設け、このあらかじめ設けた穴をエア流入口として利用するようにしても良い。
本発明によれば、ラバーオンリータイプのガスケット本体と樹脂フィルムよりなるキャリアシートとを組み合わせるようにしたため、ラバーオンリータイプのガスケットの取扱い作業性を向上することができる。また、キャリアシートにエア流入口を設けたため、ガスケット本体をキャリアシートから取り外しやすい。
本発明の実施例に係るガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ線拡大断面図 （Ａ）および（Ｂ）共それぞれガスケット断面形状の他の例を示す断面図 本発明の実施例に係るガスケットの製造方法の工程説明図１ 本発明の実施例に係るガスケットの製造方法の工程説明図２ 本発明の他の実施例に係るガスケットの製造方法の工程説明図 本発明の他の実施例に係るガスケットの製造方法の工程説明図 従来例に係るガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線拡大断面図
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）本発明は、キャリアシート（フィルムキャリア）付きガスケットに係る。
（２）ラバーオンリーガスケット作製時にキャリア用のフィルムを同時成形したキャリアシート付きガスケット。尚、本ガスケットはスタッキング時にキャリアフィルムを取り外せる構成である。
（３）キャリアフィルムによりスタック組み付け性が向上する。ガスケット中央もしくは端部のキャリアフィルムをスタッキング組み付け時の自動搬送で使用する。キャリアフィルムによりガスケットが矯正されているため、捩れの問題がない。スタッキング時にキャリアフィルムを取り外せるため、重量の低減につながる。
（４）キャリアシート付きガスケットに剥離用の穴を設ける。
（５）剥離用の穴は、部分的にフィルムに穴を有しているものであり、その穴にエアを吹き込むことでフィルムからガスケットを剥離する。
（６）穴は例えば、φ３ｍｍの大きさとし、５ｃｍ間隔で複数設ける。
（７）穴の作製方法としては、フィルムを突起形状に変形させ、その部分を切り取ることで穴を作製する方法や、フィルムにあらかじめ穴をあけておく方法がある。
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１に示すように当該実施例に係るガスケット１１は、ラバーオンリータイプのガスケット本体２１と、このガスケット本体２１を非接着状態で保持する樹脂フィルムよりなるキャリアシート（フィルムキャリア）３１との組み合わせにより構成されている。ガスケット本体２１は、燃料電池用ガスケットとして用いられる。
ガスケット本体２１は、所定のゴム状弾性体（例えばＶＭＱ、ＰＩＢ、ＥＰＤＭ、ＦＫＭなど）によって平面状（平板状）に成形されており、その構成要素として、燃料電池の反応面の周りを全周に亙ってシールするための枠状の外周シール部２２と、燃料電池の反応面と各マニホールド部の仕切り部をシールするための内側シール部２３とを一体に有している。ガスケット本体２１の断面形状は図１（Ｂ）に示すように、例えば断面円形とされている。符号２４は、ガスケット本体２１をその厚み方向に貫通する貫通部（空間部）を示している。ガスケット本体２１は、平面長方形状に成形され、例えばその平面的な大きさを外形略４００ｍｍ（縦）×略３００ｍｍ（横）とされ、その厚みすなわち線径を略１ｍｍとされている。
キャリアシート３１は、所定の樹脂フィルムによって平面状（平板状）に成形され、ガスケット本体２１よりも一回り大きな平面長方形状に成形されている。樹脂フィルムとしては例えば、厚さ０．２ｍｍのポリプロピレンフィルムを使用し、これを上記した大きさの平面形状に裁断して使用する。樹脂フィルムとしてはポリプロピレンの他に、ポリエチレン、ポリスチレンなど一般樹脂材が使用可能である。フィルムの厚さについては、ガスケット本体２１の線径や断面形状にもよるが、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度とするのが好ましい。
キャリアシート３１の平面上一部であってガスケット本体２１と平面上重なる部位に、ガスケット本体２１の外形形状（ガスケット本体２１の断面形状における外郭線）に沿って変形した立体形状のガスケット保持部３２が設けられ、このガスケット保持部３２にガスケット本体２１の厚み方向の一部が収められている。当該実施例では上記したようにガスケット本体２１の断面形状が断面円形とされているので、これに対応してガスケット保持部３２の断面形状は断面円弧形（半円形）とされ、このように断面円弧形のガスケット保持部３２を設けることによってその裏面側に設けられる溝状の空間部（凹部）３３内に、ガスケット本体２１の厚み方向片方の一部が収められている。
ガスケット本体２１はキャリアシート３１に対し非接着とされるため、スタッキングに際してキャリアシート３１から取り外すことが可能とされている。但し、後記するようにガスケット本体２１を成形する金型４１にキャリアシート３１をインサートした状態でガスケット本体２１を成形すると、成形したガスケット本体２１が材質上粘着性を備えているため、この粘着性によってガスケット本体２１はキャリアシート３１に対し粘着された状態とされることがある。粘着は、チャッキング装置による取り外しができるほどに粘着力が小さいものである。したがってこの場合、ラバーオンリータイプのガスケット本体２１は、樹脂フィルムよりなるキャリアシート３１に対し非接着ではあるが、剥離可能に粘着していることになる。
また、キャリアシート３１の平面上一部であってガスケット本体２１と平面上重なる部位に、キャリアシート３１からガスケット本体２１を取り外すときにキャリアシート３１およびガスケット本体２１間にエアを流入させるためのエア流入口３４が設けられており、当該実施例ではこのエア流入口３４がガスケット保持部３２の底面位置に設けられている。
また、このエア流入口３４はガスケット保持部３２の長手方向に沿って複数が設けられており、当該実施例では図１（Ａ）の平面図に示すように、ガスケット本体２１における外周シール部２２の角部（４箇所）および長手側辺中央部（２箇所）ならびに外周シール部２２と内側シール部２３が交差する部位（８箇所）の都合１４箇所に対応する位置にそれぞれエア流入口３４が設けられている。
上記構成のガスケット１１においては、ラバーオンリータイプのガスケット本体２１が樹脂フィルムよりなるキャリアシート３１によって保持されるため、ガスケット１１の搬送に際してガスケット本体２１に捩れが生じにくく、搬送しやすい。また、ガスケット本体２１がキャリアシート３１に対し非接着とされるため、スタッキングに際してガスケット本体２１をキャリアシート３１から容易に取り外すことが可能とされる。したがってガスケット１１の取扱い作業性を向上することができる。
また、キャリアシート３１に立体形状のガスケット保持部３２が設けられて、このガスケット保持部３２内にガスケット本体２１の一部が収められているため、ガスケット本体２１はキャリアシート３１に対し平面上位置決めされる。したがってガスケット１１の搬送に際してガスケット本体２１がキャリアシート３１に対しずれることがないため、ガスケット本体２１をキャリアシート３１によってしっかりと保持することができる。
また、キャリアシート３１にエア流入口３４が設けられているため、ガスケット本体２１をキャリアシート３１から取り外すに際して、エア流入口３４からキャリアシート３１およびガスケット本体２１間にエアを流入させる（吹き込む）ことにより、ガスケット本体２１をキャリアシート３１から容易に取り外す（剥離する）ことができる。したがってガスケット本体２１をキャリアシート３１によってしっかりと保持しながらも、ガスケット本体２１をキャリアシート３１から容易に取り外すことができるガスケット製品を提供することができる。
ガスケット本体２１の断面形状やこれに対応するガスケット保持部３２の断面形状については、ガスケット本体２１の使用条件等に応じて様々なものが考えられ、例えば以下のようなものであっても良い。
図２（Ａ）の例では、断面長方形のガスケット本体２１の上面に断面円弧形（半円形）のシールリップ２５が一体成形されている。この場合、ガスケット本体２１の厚み方向片方の下半分の部位は断面角形とされるので、ガスケット保持部３２の断面形状も断面角形とされている。また、ガスケット保持部３２の平面的な底部にエア流入口３４が設けられている。
図２（Ｂ）の例では、断面長方形のガスケット本体２１の上面に断面円弧形（半円形）のシールリップ２５が一体成形されるとともにガスケット本体２１の側面部に平面状の張り出し部２６が一体成形されている。この場合、ガスケット本体２１の厚み方向片方の下半分の部位は断面角形とされるので、ガスケット保持部３２の断面形状も断面角形とされている。また、キャリアシート３１におけるガスケット保持部３２の脇の、張り出し部２６と平面上重なる位置にエア流入口３４が設けられている。
つぎに、ガスケットの製造方法を説明する。
当該実施例に係るガスケットの製造方法は、上記図２（Ａ）に示したガスケット１１を製造するものである。製造に際しては、ラバーオンリータイプのガスケット本体２１を射出成形する金型を用いる。
工程としては先ず、所定の大きさの平面状のキャリアシート３１を用意し、図３（Ａ）に示すように、このキャリアシート３１を金型４１のパーティング部４４に挟み込んだ状態で金型４１を型締めする。
金型４１は、上型（一方の分割型）４２および下型（他方の分割型）４３の組み合わせを有し、両型４２，４３のパーティング部４４にそれぞれキャビティ部４５が例えば半分ずつ対応して設けられている。キャリアシート３１は当初その全面が平面状であるため、キャビティ部４５内を横切る状態とされる。下型４３におけるキャビティ部４５の底面部には、のちにエア流入口３４とされる中空の突起部３５をキャリアシート３１に成形するための突起成形部４６がキャビティ部４５の一部として設けられている。
次いで、図３（Ｂ）に示すように、キャビティ部４５へガスケット本体２１を成形するための成形材料を充填し、加熱する等して、ガスケット本体２１を成形する。キャビティ部４５へ成形材料を充填したとき、キャリアシート３１はその平面上一部（キャビティ内の部分）が成形材料充填圧力によってキャビティ部４５の内面に押し付けられ、キャビティ部４５の内面に沿ったかたちに変形（塑性変形）し、これによりガスケット保持部３２および中空の突起部３５が成形される。
次いで、図３（Ｃ）に示すように、ガスケット本体２１の成形後、型開きし、図４（Ａ）に示すように、ガスケット本体２１およびキャリアシート３１を同時に金型４１から取り出す。取り出したガスケット本体２１およびキャリアシート３１は、ガスケット本体２１がキャリアシート３１によって保持された組み合わせ状態とされる。
次いで、図４（Ｂ）に示すように、キャリアシート３１から中空の突起部３５をその内部に充填されたゴムとともに切除（カット）し、これによりキャリアシート３１にエア流入口３４を形成し、以上の工程をもってガスケット１１の製造を完了する。
ガスケット本体２１およびキャリアシート３１は互いに組み合わされた状態で製品の搬送や保管などを行う。キャリアシート３１によって保持されたガスケット本体２１には捩れ等が生じにくく、よってガスケット本体２１を単品で取り扱う場合よりも取扱い作業性が向上する。また、上記したようにキャリアシート３１にエア流入口３４が設けられているため、ガスケット本体２１をキャリアシート３１から取り外すに際して、エア流入口３４からキャリアシート３１およびガスケット本体２１間にエアを流入させる（吹き込む）ことにより、ガスケット本体２１をキャリアシート３１から容易に取り外す（剥離する）ことができる。したがってガスケット本体２１をキャリアシート３１によってしっかりと保持しながらも、ガスケット本体２１をキャリアシート３１から容易に取り外すことができるガスケット製品を提供することができる。
上記図２（Ｂ）に示したガスケット１１を製造するに際しては、エア流入口３４の形成位置に照らして、図５（Ａ）に示すようにキャリアシート３１におけるガスケット保持部３２の脇の、張り出し部２６と平面上重なる位置に中空の突起部３５を成形し、図５（Ｂ）に示すように、のちの工程でこの突起部３５をその内部に充填されたゴムとともに切除（カット）することによりエア流入口３４を形成する。
また、エア流入口３４の形成方法としては、図６に示すようにキャリアシート３１の所定位置にあらかじめエア流入口３４を設けるようにしても良く、この場合には、ガスケット本体２１の成形時に一部のゴム材料（成形材料）がエア流入口３４に侵入することがないように、エア流入口３４に係合してこれを閉塞する閉塞用突起４７を金型４１（下型４３）のパーティング面に設けておくのが好ましい。
また、ガスケット本体２１を燃料電池スタックに組み付ける際には、キャリアシート３１を真空引き装置などでベース側へ吸着固定した状態で、ガスケット本体２１をチャッキング装置などで掴んで持ち上げ、所定の位置へ移動させる。捩れが生じていないガスケット本体２１はチャッキング装置などで掴みやすく、作業を円滑に進行させることができるものである。
１１ ガスケット
２１ ガスケット本体
２２ 外周シール部
２３ 内側シール部
２４ 貫通部
２５ シールリップ
２６ 張り出し部
３１ キャリアシート
３２ ガスケット保持部
３３ 空間部
３４ エア流入口
３５ 突起部
４１ 金型
４２ 上型
４３ 下型
４４ パーティング部
４５ キャビティ部
４６ 突起成形部
４７ 閉塞用突起

Claims (5)

  1. ラバーオンリータイプのガスケット本体と、前記ガスケット本体を非接着状態で保持する樹脂フィルムよりなるキャリアシートとの組み合わせよりなり、
    前記キャリアシートから前記ガスケット本体を取り外すときに前記キャリアシートおよび前記ガスケット本体間にエアを流入させるためのエア流入口を前記キャリアシートに設けたことを特徴とするガスケット。
  2. 請求項１記載のガスケットにおいて、
    前記キャリアシートにおける前記ガスケット本体と平面上重なる部位に、前記ガスケット本体の外形形状に沿って変形した立体形状のガスケット保持部が設けられ、前記ガスケット本体はその厚み方向一部が前記ガスケット保持部に収められ、前記ガスケット保持部の底面位置に前記エア流入口が設けられていることを特徴とするガスケット。
  3. 請求項１記載のガスケットにおいて、
    前記キャリアシートにおける前記ガスケット本体と平面上重なる部位に、前記ガスケット本体の外形形状に沿って変形した立体形状のガスケット保持部が設けられ、前記ガスケット本体はその厚み方向一部が前記ガスケット保持部に収められ、前記ガスケット本体の側面に張り出し部が設けられ、前記キャリアシートにおける前記張り出し部と平面上重なる位置に前記エア流入口が設けられていることを特徴とするガスケット。
  4. 請求項１乃至３の何れかに記載したガスケットにおいて、
    前記ガスケット本体は、燃料電池スタックに組み込まれる燃料電池用ガスケットとして用いられることを特徴とするガスケット。
  5. 請求項１乃至４の何れかに記載したガスケットを製造する方法であって、
    前記ガスケット本体を成形する金型のパーティング部に平面状の前記キャリアシートを挟み込んだ状態で前記金型を型締めする工程と、
    前記金型で前記ガスケット本体を成形し、このとき成形材料充填圧力で前記キャリアシートの平面上一部を金型キャビティ内面に沿って変形させることにより前記ガスケット保持部を成形する工程と、
    前記ガスケット本体の成形後、型開きしてから、前記ガスケット本体および前記キャリアシートを同時に前記金型から取り出す工程と、を順次実施し、
    前記金型で前記ガスケット本体を成形する工程で前記キャリアシートの平面上一部に中空の突起部を成形し、のちの工程で前記突起部をカットすることにより前記エア流入口を形成することを特徴とするガスケットの製造方法。
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