JP2017106478A - ガスケット並びにその製造方法及び取り扱い方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラバーオンリータイプのガスケット本体および前記ガスケット本体を保持するキャリアフィルムの組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケットにおいてガスケット本体からキャリアフィルムを取り外す際に、ガスケット本体がキャリアフィルムに粘着していてもキャリアフィルムを容易に取り外すことができるガスケットを提供する。【解決手段】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保持するキャリアフィルムとの組み合わせよりなる。キャリアフィルムは、水溶性フィルムよりなる。ガスケットの取り扱い方法としては、ガスケット本体をキャリアフィルムによって保持した状態でガスケット本体を取付箇所に取り付け、この取り付けた状態でキャリアフィルムを水に浸漬することによりキャリアフィルムを溶解し、ガスケット本体のみを残すことを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、シール技術に係るガスケットに関し、更に詳しくは、ラバーオンリータイプのガスケット本体およびこのガスケット本体を保持するキャリアフィルムの組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケットとその製造方法および取り扱い方法に関する。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５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が一体成形されている。ガスケット１１の断面形状は図５（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。

そこで、本願出願人は先に図６に示すように、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１と、このガスケット本体３１を非接着状態で保持する樹脂製のキャリアフィルム４１との組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケット２１を開発・提案しており、このキャリアフィルム付きガスケット２１によればラバーオンリータイプのガスケット本体３１がこれよりも強度の高いキャリアフィルム４１によって保持されるため、捩れが生じにくく、よって取扱い作業性を向上させることができる。

ガスケット本体３１は、図５のガスケット１１と同様に、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外周シール部３２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３２の内側（四隅それぞれ）に内側シール部３３が一体成形されている。ガスケット本体３１の断面形状は図６（Ｂ）に示すように断面円形とされている。一方、キャリアフィルム４１は、ガスケット本体３１よりも一回り大きな平面長方形とされた樹脂フィルムよりなり、その平面上に、ガスケット本体３１を保持するための立体形状よりなるガスケット保持部４２が成形されている。

このキャリアフィルム付きガスケット２１は、以下のようにして製造する。製造には、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１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４１を用意し、図７（Ａ）に示すように、このキャリアフィルム４１を金型５１のパーティング部５４に挟み込んだ状態で金型５１を型締めする。金型５１は上型（一方の分割型）５２および下型（他方の分割型）５３の組み合わせよりなり、両型５２，５３のパーティング部５４にそれぞれキャビティ部５５が上下半分ずつ対応して設けられている。キャリアフィルム４１は当初その全面が平面状であるため、キャビティ部５５内を横切る状態とされる。

次いで、図７（Ｂ）に示すように、キャビティ部５５へガスケット本体３１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３１を成形する。キャビティ部５５へ成形材料を充填したとき、キャリアフィルム４１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５５の内面に押し付けられ、キャビティ部５５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４２が成形される。

次いで、図７（Ｃ）に示すように、ガスケット本体３１の成形後、型開きし、図７（Ｄ）に示すように、ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１を同時に金型５１から取り出す。取り出したガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１は、ガスケット本体３１がキャリアフィルム４１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。

ガスケット本体３１を燃料電池スタックに組み付ける際には、ガスケット本体３１からキャリアフィルム４１を取り外し、ガスケット本体３１のみを組み付ける。

ガスケット本体３１からキャリアフィルム４１を取り外す際には例えば、ガスケット本体３１を真空引き装置の吸着部にセットし、真空引きを行ってガスケット本体３１を吸着させつつ、この状態でガスケット本体３１からキャリアフィルム４１を取り外す。このときキャリアフィルム４１はガスケット本体３１に対し非接着であるために容易に取り外せるはずであるが、ガスケット本体３１がその材質上、表面に粘着性を備えていてキャリアフィルム４１に対し粘着していると、ガスケット本体３１からキャリアフィルム４１を強く引き剥がさなければならず、取り外しが困難となる。

そこで、本発明は以上の点に鑑みて、ラバーオンリータイプのガスケット本体およびガスケット本体を保持するキャリアフィルムの組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケットにおいてガスケット本体からキャリアフィルムを取り外す際に、ガスケット本体がキャリアフィルムに粘着していてもキャリアフィルムを容易に取り外すことができるガスケット並びにその製造方法及び取り扱い方法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保持するキャリアフィルムとの組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケットであって、前記キャリアフィルムが水溶性フィルムよりなることを特徴とする。

キャリアフィルムには、その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ても良い。

ガスケット本体は例えば、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。

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ることにより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、を順次実施することを特徴とする。

取り扱い方法としては、ガスケット本体をキャリアフィルムによって保持した状態でガスケット本体を取付箇所に取り付け、この取り付けた状態でキャリアフィルムを水に浸漬することによりキャリアフィルムを溶解しガスケット本体のみを残すことを特徴とする。

上記構成を備える本発明においては、ガスケット本体を保持するキャリアフィルムが水溶性フィルムよりなるため、この水溶性フィルムよりなるキャリアフィルムは水に浸漬することにより溶解し消失してしまうものである。

したがってガスケット本体からキャリアフィルムを取り外す際に、ガスケット本体がキャリアフィルムに粘着していても、キャリアフィルムを容易に取り外す（除去する）ことができる。

本発明の実施例に係るキャリアフィルム付き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 （Ａ）乃至（Ｄ）共それぞれ同ガスケットの製造方法を示す説明図 （Ａ）乃至（Ｃ）共それぞれ同ガスケットの取り扱い方法を示す説明図 （Ａ）は同ガスケットの製造方法における不具合発生の状態を示す説明図、（Ｂ）はこれに対策した本発明の他の実施例に係るキャリアフィルム付きガスケットの断面図であって同ガスケットの製造方法を示す説明図 従来例に係るラバーオンリータイプの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Ｄ−Ｄ線拡大断面図 参考例に係るキャリアフィルム付き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Ｅ−Ｅ線拡大断面図 （Ａ）乃至（Ｄ）共それぞれ同ガスケットの製造方法を示す説明図

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２１は、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１と、このガスケット本体３１を保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム４１との組み合わせにより構成されている。ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１は互いに非接着とされているが、ガスケット本体３１の材質上の特性などによってガスケット本体３１がキャリアフィルム４１に対し粘着することがある。ガスケット本体３１は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４１はキャリアシートまたはガスケット保持部材とも称する。

ガスケット本体３１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３２が平面長方形の枠状に設けられている。また、各マニホールド部の周りをシールするため、外周シール部３２の長手方向両端部に位置してそれぞれマニホールドシール部（外側シール部）３４が一体に設けられている。ガスケット本体３１の断面形状は図１（Ｂ）に示すように断面長方形とされ、その上面に断面三角形のシールリップ３５が一体に設けられるとともに下面にも断面三角形のシールリップ３６が一体に設けられている。

キャリアフィルム４１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３１よりも一回り大きな平面長方形状に成形されている。またこのキャリアフィルム４１はその全体を水溶性フィルムによって成形されている。水溶性フィルムの具体例としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）を原料とした冷水溶性フィルムを挙げることができる。このＰＶＡよるなるキャリアフィルム４１はこれを流水中（５〜１０℃）に浸漬すると、数秒間のうちに完溶する。フィルムの厚さについては、ガスケット本体３１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４１の平面上一部であってガスケット本体３１と平面上重なる部位に、ガスケット本体３１の外形形状（ガスケット本体３１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のガスケット保持部４２が設けられ、この立体形状のガスケット保持部４２にガスケット本体３１の一部または全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３１が断面長方形とされるとともにその下面に断面三角形のシールリップ３６が設けられているので、これに対応してガスケット保持部４２は断面長方形の下側に断面三角形を加えた形状とされ、このような形状のガスケット保持部４２を設けることによってその内側（裏面側）に設けられる溝状の空間部内にガスケット本体３１が収められている。

上記構成のガスケット２１においては、ラバーオンリータイプのガスケット本体３１が樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム４１によって保持されるため、ガスケット２１の搬送に際してガスケット本体３１に捩れが生じにくく、搬送しやすい。したがってガスケット２１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４１に立体形状のガスケット保持部４２が設けられて、このガスケット保持部４２内にガスケット本体３１の一部また全部が収められているため、ガスケット本体３１はキャリアフィルム４１に対し平面上位置決めされる。したがってガスケット２１の搬送に際してガスケット本体３１がキャリアフィルム４１に対しずれることがないため、ガスケット本体３１をキャリアフィルム４１によってしっかりと保持することができる。

つぎに、上記ガスケット２１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３１を射出成形する金型（ゴム成形型）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４１を用意し、図２（Ａ）に示すように、このキャリアフィルム４１を金型５１のパーティング部５４に挟み込んだ状態で金型５１を型締めする。金型５１は上型（一方の分割型）５２および下型（他方の分割型）５３の組み合わせよりなり、両型５２，５３のパーティング部５４にそれぞれキャビティ部５５が設けられている。キャリアフィルム４１は当初その全面が平面状であるため、キャビティ部５５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５５へガスケット本体３１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３１を成形する。キャビティ部５５へ成形材料を充填したとき、キャリアフィルム４１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５５の内面に押し付けられ、キャビティ部５５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のガスケット保持部４２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３１の成形後、型開きし、図２（Ｄ）に示すように、ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１を同時に金型５１から取り出す。取り出したガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１は、ガスケット本体３１がキャリアフィルム４１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４１によって保持されたガスケット本体３１には捩れ等が生じにくく、よってガスケット本体３１を単品で取り扱う場合よりも取扱い作業性を向上させることができる。

ガスケット本体３１およびキャリアフィルム４１は互いに非接着とされるが、ガスケット本体３１の材質上の特性や金型５１による成形上の都合などによってガスケット本体３１がその表面に粘着性を備え、この粘着性によってガスケット本体３１がキャリアフィルム４１に対し粘着することがある。そこで当該実施例では、このようにガスケット本体３１がキャリアフィルム４１に粘着してしまう場合に備えて、上記したようにキャリアフィルム４１を水溶性フィルムよりなるものとしている。

当該ガスケット２１の取り扱い方法、すなわちガスケット本体３１を取付箇所へ取り付ける方法は、以下のようになる。

すなわち図３（Ａ）に示すように、ガスケット本体３１をキャリアフィルム４１によって保持した状態のままで、ガスケット本体３１を取付箇所である筐体（プレート）６１のガスケット装着溝６２に装着する。次いで、図３（Ｂ）に示すように、この装着した状態でキャリアフィルム４１をガスケット本体３１および筐体６１とともに槽７１内の水（溶液）７２に浸漬する。この浸漬した状態で所要時間が経過すると図３（Ｃ）に示すように、キャリアフィルム４１が溶解して消失し、ガスケット本体３１のみが残り、これにてガスケット本体３１を取付箇所である筐体６１のガスケット装着溝６２に装着する作業が完了する。

したがってガスケット本体３１がキャリアフィルム４１に粘着していても、キャリアフィルム４１を容易に取り外す（除去する）ことができる。

尚、キャリアフィルム４１は溶解するので、上記図３（Ａ）に示したようにガスケット本体３１をキャリアフィルム４１によって保持した状態のままでガスケット本体３１を取付箇所である筐体６１のガスケット装着溝６２に装着する際、装着の向きとしては、キャリアフィルム４１におけるガスケット保持部４２の底面部を装着溝６２の溝底側に配置することができる。したがって装着に際しいちいち、ガスケット本体３１が装着溝６２の溝底側に位置するようガスケット２１を上下反転させる必要がないため、取付作業を容易化することができる。

また、ガスケット２１を製造する際、上記図２（Ｃ）の型開き時に、図４（Ａ）に示すようにガスケット本体３１が上型５２に対し強く粘着し付着すると、キャリアフィルム４１のみが下型５３に残って、結果、ガスケット本体３１とキャリアフィルム４１が分離してしまうことがある。そこで、これに対策するには図４（Ｂ）に示すように、下型５３のキャビティ５５の内面側壁部にアンダーカット形状（アンダーカット部）５６を設定し、このアンダーカット形状５６によって型開き時にガスケット本体３１を下型５３に対して抜け止めすることが考えられるが、この場合は、アンダーカット形状５６がキャリアフィルム４１およびガスケット本体３１に傾斜面部３７，４７として賦形されるため、離型後、この傾斜面部３７，４７同士が係合することにより、ガスケット本体３１からキャリアフィルム４１を取り外すときに取り外しにくくなることが懸念される。しかしながら本発明では上記したようにキャリアフィルム４１が溶解・消失するので、この懸念もない。したがって本発明によるガスケット２１の形状としては、ガスケット本体３１に側面に上記アンダーカット形状５６による傾斜面部３７を設けたものであっても良く、この場合には上記したように型開き時にガスケット本体３１とキャリアフィルム４１が分離してしまうのを有効に防止することができる。

また、このほか本発明によれば、一度にガスケット２１の全周に亙ってキャリアフィルム４１が溶解・消失するため、取付作業のサイクルタイムを短縮することができる、支持体を必要とせずガスケット２１のみを筐体６１に組み付けるため、スタック重量への影響を最小限にとどめることができる、等の利点がある。

２１ キャリアフィルム付きガスケット
３１ ガスケット本体
３２ 外周シール部
３４ マニホールドシール部
３５，３６ シールリップ
３７，４７ 傾斜面部
４１ キャリアフィルム
４２ ガスケット保持部
５１ 金型
５２ 上型
５３ 下型
５４ パーティング部
５５ キャビティ部
５６ アンダーカット形状
６１ 筐体
６２ 装着溝
７１ 槽
７２ 水

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保持するキャリアフィルムとの組み合わせよりなるキャリアフィルム付きガスケットであって、前記キャリアフィルムが水溶性フィルムよりな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た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。
4. 請求項１、２または３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。
5. 請求項１、２または３記載のガスケットを取り扱う方法であって、
   前記ガスケット本体を前記キャリアフィルムによって保持した状態で前記ガスケット本体を取付箇所に取り付け、この取り付けた状態で前記キャリアフィルムを水に浸漬することにより前記キャリアフィルムを溶解し前記ガスケット本体のみを残すことを特徴とするガスケットの取り扱い方法。

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