JP2017001208A - スクリーン印刷用スクリーン版 - Google Patents

Abstract

【課題】高粘度のペーストで印刷した場合も、残存エアによる印刷不良を生じることなく厚塗りが可能なスクリーン印刷用スクリーン版を提供する。
【解決手段】スクリーン１１に所定の印刷パターンのペースト塗布用開口１２１を形成したマスク１２が一体に設けられたスクリーン版１０において、マスク１２の下面に、ペースト塗布用開口１２１の下部から延びるエアベント１２２が設けられている。このため、スキージによる印刷方向Ｙを、エアベント１２２が印刷方向後端となるようにすると、印刷過程でペースト塗布用開口１２１の残留エアがエアベント１２２へ排出されてペーストがペースト塗布用開口１２１の全域に充填される。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板の表面にガスケットなどを成形するための材料をスクリーン印刷により塗布するのに用いられるスクリーン版に関する。

燃料電池セルを多数積層した構造を備える燃料電池において、積層された各燃料電池セルには、燃料ガスや酸化ガス等をシールするためのシール手段が設けられており、このようなシール手段として、燃料電池セルの構成部品であるセパレータなどの基板の表面に、ゴム弾性体（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるガスケットを一体に成形した基板一体型ガスケットが知られている。

そして、この種の基板一体型ガスケットを製造する方法としては、スクリーン印刷を利用することが知られている。図９及び図１０は、このようなスクリーン印刷で用いられる従来のスクリーン版１００を概略的に示すもので、すなわちこの種のスクリーン版１００は、不図示の枠体に張設されたステンレスメッシュ等からなるスクリーン１０１の下面側に、ガスケットの平面形状と対応する所定の印刷パターンのペースト塗布用開口１０２ａを形成した乳剤層からなるマスク１０２が一体に設けられた構造を有する。

上述した基板一体型ガスケットの製造においては、図１１に示すように、まずスクリーン版１００を印刷対象の基板１の表面に被せ、ガスケット成形用の未架橋ゴム材料からなるペースト３００を、スクリーン版１００の上からスキージ２００を走行させることによってしごくようにしてマスク１０２のペースト塗布用開口１０２ａへ押し出してから、スクリーン版１００を取り外すことによって、図１２に示すように、基板１の表面には所定の印刷パターンで塗布層３００ａが形成されることになる。そして、この塗布層３００ａを架橋硬化することによって、基板１と一体のガスケットが成形される。

ところで、上述のようなスクリーン印刷によって基板１の表面に未架橋ゴム材料からなるペースト３００を塗布する場合、ガスケットの厚みを確保するために厚塗りをするには、ペースト３００の粘度を０．５〜３０Ｐａ・Ｓとして複数回重ねて印刷することが知られている（例えば特許文献１参照）。

特許第４４５０６０７号公報

しかしながら、厚塗りのために複数回重ねて印刷した場合は、寸法安定性が悪化するばかりでなく、工数や製造コストも大幅に上昇してしまうといった問題がある。したがって図１０に二点鎖線で示すようにマスク１０２の厚さを厚くし、１回の印刷によって所要の厚みを確保することが望ましいが、この場合、スキージ２００によってペースト３００を塗布してからスクリーン版１００を取り外したときに塗布層３００ａの断面形状が崩れてしまうのを防止するために、ペースト３００の粘度を高くする必要がある。ところが、ペースト３００の粘度を高くすると、図１３に示すように、印刷方向（スキージ２００の走行方向）Ｙにおける後端部に位置して塗布層３００ａに印刷不良Ｘすなわち残留エアによる欠損が生じてしまう問題がある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、高粘度のペーストで印刷した場合も、残存エアによる印刷不良を生じることなく厚塗りが可能なスクリーン印刷用スクリーン版を提供することにある。

本発明は、上述した技術的課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち請求項１の発明に係るスクリーン印刷用スクリーン版は、スクリーンに所定の印刷パターンのペースト塗布用開口を形成したマスクが一体に設けられたスクリーン版において、前記マスクの下面に、前記ペースト塗布用開口の下部から延びるエアベントが設けられたことを特徴とするものである。

また、請求項２の発明に係るスクリーン印刷用スクリーン版は、上記構成のスクリーン印刷用スクリーン版（請求項１）において、エアベントがペースト塗布用開口の印刷方向後端から印刷方向へ向けて延びることを特徴とするものである。

また、請求項３の発明に係るスクリーン印刷用スクリーン版は、上記構成のスクリーン印刷用スクリーン版（請求項１）において、エアベントがペースト塗布用開口の延長方向に沿って形成されたことを特徴とするものである。

本発明に係るスクリーン印刷用スクリーン版によれば、印刷方向を、エアベントが印刷方向後端となるようにすると、印刷過程でペースト塗布用開口の残留エアがエアベントへ排出されてペーストがペースト塗布用開口の全域に充填されるので、高粘度のペーストでも、残留エアによる欠損部を生じることなく厚塗りを可能とすることができる。

基板の表面にゴム弾性体からなるガスケットを一体に成形した基板一体型ガスケットの一例を示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。 本発明を、図１及び図２に示す基板一体型ガスケットの製造に用いるスクリーン印刷用スクリーン版に適用した第一の実施の形態を示す平面図である。 図３におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。 第一の実施の形態のスクリーン版による印刷過程を示す説明図である。 第一の実施の形態において複数の印刷パターンを同時に印刷する場合の例を示す平面図である。 本発明を、図１及び図２に示す基板一体型ガスケットの製造に用いるスクリーン印刷用スクリーン版に適用した第二の実施の形態を示す平面図である。 図７におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。 基板一体型ガスケットの製造に用いる従来の技術によるスクリーン印刷用スクリーン版の一例を示す平面図である。 図９におけるＡ−Ａ線で切断した断面図である。 スクリーン印刷用スクリーン版による印刷過程を示す説明図である。 スクリーン印刷用スクリーン版によるペーストの塗布層が形成された基板を示す断面図である。 塗布層に欠損部を生じた状態を示す平面図である。

以下、本発明を基板一体型ガスケットの製造に用いるスクリーン印刷用スクリーン版に適用した好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１及び図２は基板一体型ガスケットを示すものである。

図１及び図２に示す基板一体型ガスケットは、例えば燃料電池セルを多数積層した構造を備える燃料電池に、燃料ガスや酸化ガス等をシールするためのシール手段として積層されるものであって、金属製の基板１の表面に、シリコーンゴム等のゴム弾性体（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる扁平な帯状のガスケット２を一体に成形した構造を備える。なお、図示の例において、ガスケット２の平面形状は、角を丸めた長方形状をなす。

図３及び図４は、上述の基板一体型ガスケットの製造において、基板１の表面に、ガスケット成形用の未架橋ゴム材料からなるペーストをスクリーン印刷によって所定のパターンで塗布するために用いるスクリーン版に本発明を適用した第一の実施の形態を示すものである。すなわち図３及び図４に示すスクリーン版１０は、不図示の枠体に張設されたステンレスメッシュ等からなるスクリーン１１の下面側に、図１に示すガスケット２の平面形状（角を丸めた長方形状）と対応する印刷パターンのペースト塗布用開口１２１を形成した乳剤層からなるマスク１２が一体に設けられた構造を有する。

マスク１２は、ペーストを１回の印刷工程で厚塗りする目的で比較的厚いものとなっており、このため、ペースト塗布用開口１２１におけるスクリーン１１の下側の高さｈ’が、複数回重ね塗りをする場合に比較して高いものとなっている。

マスク１２の下面には、ペースト塗布用開口１２１の下部から延びるエアベント１２２が設けられている。また、このスクリーン版１０は、その上面に供給したペーストを、角を丸めた長方形状をなすペースト塗布用開口１２１に対するほぼ対角方向（図３における印刷方向Ｙ）へ走行させるスキージによって、マスク１２のペースト塗布用開口１２１へ押し出すものであり、エアベント１２２は印刷方向Ｙに対するペースト塗布用開口１２１の後端に相当するコーナー部１２１ａから印刷方向Ｙへ向けて溝状に延び、下側へ向けて開放されている。また、エアベント１２２の高さｈ１は、ペースト塗布用開口１２１におけるスクリーン１１の下側の高さｈ’より低いものとなっている。

なお、エアベント１２２のサイズは、ペースト塗布用開口１２１の大きさやスクリーン１１のメッシュサイズ、マスク１２の厚さｔ、ペースト３０の粘度などに応じて適切に設定されるが、好ましくは長さＬ及び幅ｗ１はそれぞれ２ｍｍ以上、高さｈ１は２０μｍ以上とする。

以上のような構成を備える第一の実施の形態のスクリーン版１０を用いたスクリーン印刷においては、図５に示すように、まず印刷対象の基板１の表面に被せ、上面に供給した高粘度の液状シリコーンゴム等の未架橋ゴム材料からなるペースト３０を、スクリーン版１０上で印刷方向Ｙへ走行させるスキージ２０によってマスク１２のペースト塗布用開口１２１へ押し出し、その後スクリーン版１０を取り外すことによって、基板１の表面に所定の印刷パターンで塗布層を形成するものである。そして、この塗布層を架橋硬化することによって、図１及び図２に示す基板１と一体のガスケット２を成形することができる。

上述の印刷過程では、印刷方向Ｙへ向けてペースト塗布用開口１２１へペースト３０が充填されていくのに伴い、ペースト塗布用開口１２１内のエアの残存領域が印刷方向Ｙへ縮小されていく。そして最後に、ペースト塗布用開口１２１における印刷方向Ｙの後端部となるコーナー部１２１ａへペースト３０が充填されていく過程では、このコーナー部１２１ａの残存エアがエアベント１２２へ排出されるので、ペースト３０を塗布してからスクリーン版１０を取り外したときに塗布層の断面形状が崩れてしまうのを防止するためにペースト３０に高粘度のものを用いた場合でも、残留エアによる欠損部を生じることなく厚塗りが可能となる。

またこのため、図２に示すガスケット２の厚みを確保するためにペースト３０を複数回重ねて印刷する必要はなく、１回の印刷で塗布層の所要の厚みを確保することができる。したがって製品としてのガスケット２の寸法安定性が確保され、しかも工数及び製造コストの上昇をきたさない。

なお、４０ｍｍ×５０ｍｍのＳＵＳ３０４製の基板に、液状シリコーンゴムからなるペーストを印刷幅（ペースト塗布用開口の幅）＝３ｍｍで印刷する試験を実施した。スクリーン版は、メッシュ数１６５、線径４５μｍのステンレスメッシュからなるスクリーンに、厚みｔが２８０μｍのマスクを形成したものにおいて、印刷方向後端となるペースト塗布用開口のコーナー部に、幅ｗ１が３ｍｍ、高さｈ１が３０μｍで、長さＬを２０ｍｍ，２ｍｍ，１ｍｍ，及び０．５ｍｍのエアベントを設けた４種類のものを用いた。その結果、Ｌが１ｍｍ及び０．５ｍｍのものについては印刷不良がみられたが、Ｌが２０ｍｍ及び２ｍｍのものは印刷不良が発生しなかった。

図６は、第一の実施の形態において複数の印刷パターンを同時に印刷する場合の例を示すものである。すなわちこの例において、スクリーン版１０は、スクリーン１１に一体に設けられたマスク１２は、図１に示すガスケット２の平面形状と対応する印刷パターンのペースト塗布用開口１２１が適当な間隔で複数（例えば４個）形成されており、各ペースト塗布用開口１２１における印刷方向Ｙの後端に相当するコーナー部１２１ａに、印刷方向Ｙへ向けて溝状に延びるエアベント１２２が設けられている。

この例でも上述の説明と同様に、各ペースト塗布用開口１２１において、印刷過程で印刷方向Ｙの後端のコーナー部１２１ａから残存エアがエアベント１２２へ排出される。

次に図７及び図８は、基板一体型ガスケットの製造において、基板１の表面に、ガスケット成形用の未架橋ゴム材料からなるペーストをスクリーン印刷によって所定のパターンで塗布するために用いるスクリーン版に本発明を適用した第二の実施の形態を示すものである。この実施の形態において、先に説明した第一の実施の形態と異なるところは、ペースト塗布用開口１２１の延長方向全周に沿ってその幅方向両側にエアベント１２３を形成されたことにある。

なお、エアベント１２３のサイズは、ペースト塗布用開口１２１の大きさやスクリーン１１のメッシュサイズ、マスク１２の厚さｔ、ペースト３０の粘度などに応じて適切に設定されるが、好ましくは幅ｗ２は０．５ｍｍ以上、高さｈ２は２０μｍ以上とする。

そしてこの実施の形態によれば、Ｙ方向に限らずいずれの方向へ印刷しても、印刷過程で残存エアがエアベント１２３へ排出されるので、印刷方向後端に残留エアによる欠損部を生じることなく厚塗りが可能となる。

なお、４０ｍｍ×５０ｍｍのＳＵＳ３０４製の基板に、液状シリコーンゴムからなるペーストを印刷幅（ペースト塗布用開口の幅）＝３ｍｍで印刷する試験を実施した。スクリーン版は、メッシュ数１６５、線径４５μｍのステンレスメッシュからなるスクリーンに、厚みｔが２８０μｍのマスクを形成したものにおいて、ペースト塗布用開口の延長方向全周に沿ってその幅方向両側に幅ｗ２を１ｍｍ、高さｈ２を３０μｍとしたエアベントを設けたものを用いた。その結果、印刷不良が発生しないことが確認された。

１ 基板
２ ガスケット
１０ スクリーン版
１１ スクリーン
１２ マスク
１２１ ペースト塗布用開口
１２２ エアベント

Claims (3)

1. スクリーンに所定の印刷パターンのペースト塗布用開口を形成したマスクが一体に設けられたスクリーン版において、前記マスクの下面に、前記ペースト塗布用開口の下部から延びるエアベントが設けられたことを特徴とするスクリーン印刷用スクリーン版。
2. エアベントがペースト塗布用開口の印刷方向後端から印刷方向へ向けて延びることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷用スクリーン版。
3. エアベントがペースト塗布用開口の延長方向に沿って形成されたことを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷用スクリーン版。

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