JP2017101769A - 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させ、併せて、ガスケット本体およびキャリアフィルムが粘着していてもガスケット本体からキャリアフィルムを取り外しやすい構造を提供する。【解決手段】ラバーオンリータイプのガスケット本体と、ガスケット本体を取り外し可能に保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムとの組み合わせよりなり、キャリアフィルム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立体形状よりなるガスケット保持部を設ける。立体形状よりなるガスケット保持部は、ガスケット本体の一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する段差形状とされている。【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４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ための外周シール部１２が平面長方形の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（四隅それぞれ）に内側シール部１３が一体に設けられている。ガスケット１１の断面形状は図４（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）
しかしながらこのラバーオンリータイプ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。
すなわちこの燃料電池用ガスケット１１は一般に、平面外形を４００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさとされる一方でその断面形状（線径）を１ｍｍ乃至数ｍｍ程度と小さく設定されている。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させることができ、併せて、ガスケット本体およびキャリアフィルムが粘着していてもガスケット本体からキャリアフィルムを取り外しやすい構造のガスケットを提供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取り外し可能に保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムとの組み合わせよりなり、前記キャリアフィルム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よりなるガスケット保持部を設け、前記立体形状よりなるガスケット保持部は、前記ガスケット本体の一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する段差形状とされていることを特徴とする。
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フィルム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。ガスケット本体とキャリアフィルムは互いに接着されず、このためスタッキングに際しガスケット本体からキャリアフィルムを取り外してガスケット本体のみをスタッキング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フィルムも平面状（平板状）であることから、ガスケット本体をキャリアフィルム上に載せただけでは、ガスケット本体をキャリアフィルムによってしっかりと保持できないことが懸念される。そこで、これに対策するには、キャリアフィルム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立体形状よりなるガスケット保持部を設けるのが好適であり、これによればガスケット本体がガスケット保持部によって立体的に保持されるため、ガスケット本体をキャリアフィルムによってしっかりと保持することが可能とされる。
上記したようにガスケット本体およびキャリアフィルムは非接着とされるが、ガスケット本体の材質上の特性や成形過程の都合などによって両者が粘着した状態となることがあり、この場合、粘着力が強いと、ガスケット本体からキャリアフィルムを取り外しにくくなることが懸念される。そこで本発明では、ガスケット保持部の形状をガスケット本体の一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する片持ち式の段差形状とし、これにより粘着面積を限定し、両者が粘着していてもガスケット本体からキャリアフィルムを容易に取り外せるようにした。
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フィルム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。
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フィルム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フィルムの平面上一部を金型キャビティ内面に沿って変形させ立体形状よりなる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フィルムを同時に金型から取り出す工程と、を順次実施する。キャリアフィルムは当初、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。
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フィルム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、ガスケット保持部の形状をガスケット本体の一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する段差形状としたため、ガスケット本体およびキャリアフィルムが粘着していてもガスケット本体からキャリアフィルムを容易に取り外すことができる。
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）はその要部拡大断面図であって（Ａ）におけるＣ−Ｃ線拡大断面図 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 本発明の実施例に係るガスケットの取り扱い方法の説明図 従来例に係るガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部拡大断面図であって（Ａ）におけるＢ−Ｂ線拡大断面図 （Ａ）および（Ｂ）共それぞれ比較例に係るガスケットの要部断面図
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を取り外し可能に保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム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およびキャリアフィルム３１は接着されていないが、互いに粘着していることがある。ガスケット本体２１はキャリアフィルム３１を取り外し、ガスケット本体２１のみにて例えば燃料電池用ガスケットとして用いられる。キャリアフィルム３１は、キャリアシートまたはガスケット保持部材とも称される。
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）によって全体として平面状（平板状）に成形され、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２２が平面長方形の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ため、外周シール部２２の内側（四隅それぞれ）に内側シール部２３が一体に設けられている。ガスケット本体２１の断面形状は図１（Ｂ）に示すように断面Ｄ字形（横Ｄ字形）とされ、すなわち断面長方形のガスケット基部２４の上部に断面円弧形（半円形）のシールリップ２５が一体に設けられた形状とされている。符号２６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は全体として平面長方形状に成形され、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。
キャリアフィルム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。また、ポリアミド（ＰＡ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のエンジニアリングプラスチックよりなるフィルムを用いるのも好適であり、この種のエンジニアリングプラスチックよりなるフィルムによれば、ガスケット本体２１およびキャリアフィルム３１が粘着しにくくなり、また粘着しても剥離しやすくなる。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。
キャリアフィルム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）に沿って変形した形状の立体形状よりなるガスケット保持部（立体部）３２が設けられている。
この立体形状よりなるガスケット保持部３２は、左右一対の溝側面を備える溝形状ではなく、高さ違いの２面の平面部３２ａ，３２ｂをフィルム厚み方向の立ち上がり部３２ｃを介して連続した段差形状の立体として形成されており、よって断面Ｄ字形（横Ｄ字形）を呈するガスケット本体２１の上面（シールリップ２５の上面）２１ａおよび一方の側面（シールリップ２５およびガスケット基部２４の一方の側面）２１ｂを保持せず、他方の側面（ガスケット基部２４の他方の側面）２１ｃおよび下面（ガスケット基部２４の下面）２１ｄのみを保持する段差形状の立体として設けられている。
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フィルム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およびキャリアフィルム３１が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からキャリアフィルム３１を容易に取り外すことが可能とされる。したがってラバーオンリータイプのガスケット１１の取扱い作業性を向上することができる。
また、キャリアフィルム３１に立体形状よりなるガスケット保持部３２が設けられ、この立体形状よりなるガスケット保持部３２がガスケット本体２１を保持しているため、ガスケット本体２１がキャリアフィルム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がキャリアフィルム３１に対しずれることがないため、ガスケット本体２１をキャリアフィルム３１によってしっかりと保持することができる。
また、上記したようにガスケット本体２１およびキャリアフィルム３１は非接着とされているため、スタッキングに際しガスケット本体２１からキャリアフィルム３１を容易に取り外し可能とされているが、後記するようにガスケット本体２１を成形する金型４１（図２）にキャリアフィルム３１をインサートした状態でガスケット本体２１を成形するときに、成形したガスケット本体２１が粘着性を備えていること等を原因として、ガスケット本体２１およびキャリアフィルム３１が粘着された状態となることがある。この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ことが多いが、粘着力が強い場合にはガスケット本体２１からキャリアフィルム３１を取り外しにくくなることが懸念される。
そこで、当該実施例では上記したとおり、ガスケット保持部３２が段差形状とされ、ガスケット本体２１の上面２１ａおよび一方の側面２１ｂを保持せず、他方の側面２１ｃおよび下面２１ｄのみを保持する形状とされているため、これによれば両者２１，３１が粘着していてもガスケット本体２１からキャリアフィルム３１を容易に取り外すことができる。
すなわち比較例１として図５（Ａ）に示すように、ガスケット保持部３２の形状が段差形状でなく溝形状とされる場合には、この溝形状のガスケット保持部３２がガスケット本体２１の一方の側面２１ｂ、他方の側面２１ｃおよび下面２１ｄの３面を保持するため、粘着面積が比較的大きく、ガスケット本体２１からキャリアフィルム３１を取り外しにくい。これに対し上記実施例では、ガスケット保持部３２が段差形状とされてガスケット本体２１の２面（他方の側面２１ｃおよび下面２１ｄ）のみを保持するため、粘着面積が比較的小さい。したがってガスケット本体２１からキャリアフィルム３１を取り外しやすくなる。
また、比較例２として図５（Ｂ）に示すように、立体形状よりなるガスケット保持部３２が省略されてキャリアフィルム３１が平面状のままであると、上記したとおりキャリアフィルム３１によってガスケット本体２１をしっかりと保持することができない。
したがって、これらの中庸として本発明実施例では上記したように、ガスケット保持部３２を段差形状として、ガスケット本体２１の２面（他方の側面２１ｃおよび下面２１ｄ）を保持するようにしたものである。
つぎに、上記ガスケット１１の製造方法を説明する。製造には、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形状に裁断した平面状のキャリアフィルム３１を用意し、図２（Ａ）に示すように、このキャリアフィルム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が一部ずつ対応して設けられている。キャリアフィルム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。
次いで、図２（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、キャリアフィルム３１はその平面上一部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、これにより立体形状よりなるガスケット保持部３２が成形される。
次いで、図２（Ｃ）に示すように、ガスケット本体２１の成形後、型開きし、図２（Ｄ）に示すように、ガスケット本体２１およびキャリアフィルム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およびキャリアフィルム３１は、ガスケット本体２１がキャリアフィルム３１によって保持された組み合わせ状態とされ、この組み合わせ状態で製品の搬送や保管などを行う。キャリアフィルム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。
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、図３（Ａ）に示すようにキャリアフィルム３１を真空引き装置（図示せず、真空引き方向を矢印Ｄにて示す）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５１などで掴んで、図３（Ｂ）に示すように持ち上げ、キャリアフィルム３１から剥離させる。剥離はガスケット本体２１における一方の側面２１ｂ側から他方の側面２１ｃ側へかけて順に引き剥すように行うことにより（矢印Ｅ）、一層剥離させやすくなる。
１１ ガスケット
２１ ガスケット本体
２１ａ ガスケット上面
２１ｂ 一方の側面
２１ｃ 他方の側面
２１ｄ 下面
２２ 外周シール部
２３ 内側シール部
２４ ガスケット基部
２５ シールリップ
２６ 貫通部
３１ キャリアフィルム
３２ ガスケット保持部
３２ａ，３２ｂ 平面部
３２ｃ 立ち上がり部
４１ 金型
４２ 上型
４３ 下型
４４ パーティング部
４５ キャビティ部
５１ チャッキング装置

Claims (3)

  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取り外し可能に保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムとの組み合わせよりなり、
    前記キャリアフィルム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よりなるガスケット保持部を設け、
    前記立体形状よりなるガスケット保持部は、前記ガスケット本体の一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する段差形状とされている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。
  3. 請求項１または２記載の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フィルム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フィルム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立体形状よりなる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フィルムを同時に前記金型から取り出す工程と、を順次実施することを特徴とするガスケットの製造方法。
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