JP3955266B2 - ガスケット製造方法及びこれに用いるプレス金型構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ金属塩化物水溶液を電解し塩素とアルカリ金属水酸化物を生産するイオン交換膜法塩化アルカリ電解用電解槽において、陽極室フランジ面と陽イオン交換膜との間に配置されるガスケットの製造方法に関し、特に、耐食性に優れた樹脂製フィルム材をガスケット表面に適切に配置できるガスケット製造方法及びこれに用いるプレス金型構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン交換膜を用いて塩化アルカリ水溶液を電解する電解槽のうち、高電流効率で高純度のアルカリ金属水酸化物を生産するための電解槽としては、陰極を取り付けた陰極室枠と陽極を取り付けた陽極室枠をイオン交換膜及びガスケットを介して密着させるフィルタープレス型電解槽等が広く知られている。こうした電解槽内は、アルカリ及び塩化アルカリ等の電解液、並びに塩素や水素等のガスで満たされており、これら環境や人体に対して有害な物質が外部に漏れるのを防止するため、電解槽枠間のシールを確実に行う工夫が従来から種々提案されてきた。ただし、電解槽内では、塩素や次亜塩素酸イオンを多量に含んだ電解液やガスが流動しているため、ゴム製のガスケットの場合、陽極室内に露出する部分は少しづつ腐食して脱落し、シール性が低下していくという問題があった。
【０００３】
こうした塩素や次亜塩素酸ソーダなどに対するガスケットの耐久性を増す目的で、近年、フッ素樹脂で表面の一部を被覆したガスケットが用いられるようになっている。この電解槽に使用される枠状のフッ素樹脂被覆ガスケットは大型のものが多く、縦１２００ｍｍ、横２４００ｍｍにも及ぶものがあるため、適切な樹脂被覆状態を得る特殊な製造方法が提案されている。この製造方法の一例として、特開平５−３４０４７８号公報に記載されるものがある。
【０００４】
この従来のガスケット製造方法は、極薄のフッ素樹脂フイルムを平滑な未加硫ゴムシートの上面に載置し、プレス加硫しながら接着、貼り合わせると同時に表面に所定の凹凸形状を与え、この貼り合わせシートを表面がフッ素樹脂フイルムになる様に中央から裏側に折り合わせて接着し、内部の芯材がゴム、表面がフッ素樹脂フイルムからなる片包みガスケットを得るというものである。
【０００５】
こうした樹脂被覆ガスケットは、耐食性に優れ、長期間の使用に対してもガスケット自体の腐食は生じにくいが、電解槽における陽極室枠のフランジ面材料であるチタンとガスケット表面のフッ素樹脂層との間で、チタンの隙間腐食が発生しやすいという問題があった。こうしたチタンの腐食は、フランジ面の平滑性を損ね、シール不良の発生に留まらず、電解槽全体が使用不能となる事態に陥る場合もあった。ただし、こうした問題に対しては、フッ素樹脂被覆ガスケットのチタンと接する側のフッ素樹脂フィルム表面に厚さ０．１〜１ｍｍのゴムを裏打ちして隙間腐食発生の予防を図る技術が、例えば、特許３１２８２６９号公報等で提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガスケット製造は以上のように行われており、フッ素樹脂フィルムとゴムシートをプレス・貼り合わせ後曲げることでフィルムを略コ字状断面形状の片包み状態に配置するものであったため、製造工程が複雑でコスト高になるという課題を有していた。また、貼り合わせシートを折合わせて接着剤で接着していたことから、表裏の凹凸パターンを正しく合わせるのに時間を要し、これがずれるとシール性能に悪影響が出るという課題を有していた。さらに、製品の厚み精度が接着剤の塗布量に左右され、厳密な精度が得にくく不良品となり易いという課題を有していた。
【０００７】
このため、工程短縮とコストダウンを図る方法として、フッ素樹脂フィルムと未加硫ゴムをあらかじめ製品形状に近い形態に組合わせた状態で上下金型間で加熱・加圧して加硫を行い、一体成型する製造方法が求められているが、この方法の実現には問題が多かった。
【０００８】
一般にプレス機を使用して加熱・加圧によりゴム製品を加硫成型する場合、キャビティ周囲において加圧時の型締め状態で本来当接すべき上下型の型合わせ面間に隙間が生じてバリが発生すると共に、製品厚みにばらつきが生じることがある。この上下型の合わせ面における隙間の発生は、加熱による金型の歪み、金型の厚み精度、未加硫ゴムを金型に載置する際の位置の偏り等に起因しており、製品寸法が大きくなり、これにつれて金型が大きくなるほどこの隙間も大きくなる。
【０００９】
一方、上下金型でシート状又はブロック状の未加硫ゴムを加熱・加圧により加硫成型する場合、通常はキャビティに供給する未加硫ゴムの量は製品の必要量より若干余分に供給し、加硫成型時に製品内に空気やガスによる空隙が生じないようにしている。こうして金型のキャビティには未加硫ゴムが余分に供給されることから、加熱・加圧による加硫時、キャビティ周囲の金型合わせ面隙間への未加硫ゴムの流出圧力や、未加硫ゴムの熱膨張に伴う隙間への押圧力が発生することとなる。
【００１０】
仮に、フッ素樹脂フィルムが未加硫ゴムと共にキャビティに配置され、ゴム表面側に位置して合わせ面の隙間に面している場合、型締め・加圧状態でこの隙間に向おうとする未加硫ゴムからの圧力に極薄のフッ素樹脂フィルムが耐えきれず、フッ素樹脂フィルムが破損してゴムが隙間に漏れ出してしまい、最終的に得られた成型品はゴムの露出した不良品となる危険性が著しく高いという問題点を有しており、従来こうした一体成型は行われなかった。
【００１１】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、プレス機の加圧状態におけるキャビティ周囲の隙間を排除して樹脂製フィルム材の破損なく未成型構成物を成型でき、優れた性能の樹脂被覆ガスケットを容易且つ低コストに得られるガスケット製造方法、並びに当該製造方法で用いるプレス金型構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスケット製造方法は、上下型からなる金型を用い、少なくとも略シート状のゴム材と樹脂製フィルム材とをあらかじめ組合わせてなる未成型構成物を、前記型間のキャビティ内にて加熱しつつ一体的に加圧成型するガスケット製造方法において、前記フィルム材を、前記ゴム材に対し、ゴム材の一方の表面から縁を回って他方の表面側に至る所定範囲でゴム材を断面略コ字状に覆う片包み状態に組合わせて前記未成型構成物となし、前記金型のうち一方の型における前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁に略帯状の弾性部材を一方の型の合わせ面位置より他方の型側へ向け少なくとも突出する状態として配設し、前記金型が型締め状態になる前に前記弾性部材と他方の型とを互いに圧着させ、弾性部材と前記一方の型間、並びに弾性部材と他方の型間に隙間のない状態を得ると共に、前記キャビティに面する弾性部材の側面を型の一部として利用するものである。
【００１３】
このように本発明においては、プレス機における一方の型にキャビティに面する弾性部材を配設し、型締めに際して弾性部材を他方の型にいち早く当接、密着させてキャビティ周囲の型合わせ面間の隙間を無くし、キャビティ内圧力増大に伴ってゴム材が隙間へ向う事態をはじめから起り得ないようにすることにより、フィルム材が隙間へ向おうとするゴム材からの圧力で破れるのを防止でき、弾性部材の弾性反発力でフィルム材にかかる圧力を相殺できることと合わせ、フィルム材の変形、破損を確実に防止できることとなり、ゴム材とフィルム材をまとめて加圧成型して効率よくシール性に優れた片包みタイプのガスケットを製造でき、製造工程の短縮とコストダウンが図れる。また、ゴム材とフィルム材が成型時に加圧されて製品形状で一体化されることでフィルム材が剥離しにくく、耐久性に優れたガスケットを得られる。
【００１４】
また、本発明に係るガスケット製造方法は必要に応じて、前記金型のうち一方の型における前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁の所定範囲に溝部を周設し、当該溝部に前記弾性部材を着脱可能に嵌着するものである。
このように本発明においては、一方の型のキャビティ周縁に溝部を周設して弾性部材を溝部に嵌着し、弾性部材を溝部で保持しつつ未成型構成物の成型に用いることにより、別途弾性部材の変形を阻害するような弾性部材の固定用部材を用いずに済み、弾性部材の圧縮及び復元を溝内を含む弾性部材全体で許容して、弾性部材のキャビティに面して未成型構成物のフィルム材と接する部分の過剰な変形を抑えつつ弾性部材を他方の型に確実に密着させられ、成型品形状の劣化を防止できる。
【００１５】
また、本発明に係るガスケット製造方法は必要に応じて、前記金型のうちの上下いずれかが、前記一方の型の前記溝部に対して前記キャビティを隔てた反対側に位置する合わせ面部分の所定範囲にキャビティ内へ連通するバリ溝をキャビティに沿って周設されてなり、型締め状態で前記未成型構成物をなすゴム材のうち余剰分の前記バリ溝への流出を許容するものである。
このように本発明においては、弾性部材に対しキャビティを挟んで対向する側におけるいずれかの型の合わせ面にキャビティ内へ通じるバリ溝を周設し、キャビティにあらかじめ多めに供給されたゴム材のうち、型締め時に余剰となる分を前記バリ溝内に逃せることにより、型締め状態におけるキャビティ内でのゴム材の圧力が過度に大きくならず、フィルム材内側からのゴム材の外向きの押圧力を抑えてフィルム材の変形、破損を阻止できる。
【００１６】
また、本発明に係るガスケット製造方法は必要に応じて、前記金型のうち、一方の型の前記溝部に対向する他方の型における前記弾性部材との当接面が、他方の型における加圧方向への凸状部分先端位置より加圧方向について後退した配置とされると共に、前記当接面に隣接するキャビティ構成面のうち所定範囲を前記当接面と連続する同一平面とされてなり、加圧成型時、他方の型の前記凸状部分が前記未成型構成物に当る直前に弾性部材と他方の型とを互いに当接させるものである。
このように本発明においては、他方の型における弾性部材との当接面を他方の型の加圧方向への凸状部分先端より後退させると共にキャビティ側に連続させた形状とし、型締め時に最初にゴム材に接触する他方の型の凸状部分に押圧されてゴム材が加圧され始めても、キャビティにおける当接面と弾性部材の近傍に空間部分がまだ残っていることにより、加圧が少し進んでから未成型構成物をなすゴム材及びフィルム材が前記空間部分に達してこれを埋めることとなり、当接面及び弾性部材近傍でのゴム材の圧力上昇を適正な範囲にとどめられ、型締め状態でゴム材の圧力がフィルム材内側で過度に高くならず、フィルム材の変形、破損をより確実に阻止できる。
【００１７】
また、本発明に係るプレス金型構造は、プレス機に互いに近接、離隔可能に配設される上下組の金型からなり、当該型間のキャビティ内で少なくとも略シート状のゴム材と樹脂製フィルム材とをあらかじめ組合わせてなる未成型構成物を加熱しつつ加圧して成型品を得るガスケット成型用のプレス金型構造において、前記金型のうち一方の型が、前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁の所定範囲に溝部を周設され、当該溝部に略帯状の弾性部材を一方の型の合わせ面位置より他方の型側へ向け少なくとも突出する状態として着脱可能に嵌着されてなり、前記金型が型締め状態になる前に前記弾性部材と他方の型とが互いに圧着し、弾性部材と前記溝部間、並びに弾性部材と他方の型間に隙間のない状態となると共に、前記キャビティに面する弾性部材の側面が型の一部となるものである。
このように本発明においては、プレス金型のうち一方の型にキャビティに面する弾性部材を配設し、型締めに際して弾性部材を他方の型にいち早く当接、密着させてキャビティ周囲の型合わせ面間の隙間を無くし、キャビティ内圧力増大に伴ってゴム材が隙間へ向う事態をはじめから起り得ないようにすることにより、フィルム材が隙間へ向おうとするゴム材からの圧力で破れるのを防止でき、弾性部材の弾性反発力でフィルム材にかかる圧力を相殺できることと合わせ、フィルム材の変形、破損を確実に防止できることとなり、ゴム材とフィルム材をまとめて加圧成型して効率よくガスケットを製造でき、製造工程の短縮とコストダウンが図れる。
【００１８】
また、本発明に係るプレス金型構造は必要に応じて、前記金型のうちの上下いずれかが、前記一方の型の前記溝部に対して前記キャビティを隔てた反対側に位置する合わせ面部分の所定範囲にキャビティ内へ連通するバリ溝をキャビティに沿って周設されてなり、型締め状態で前記未成型構成物をなすゴム材のうち余剰分の前記バリ溝への流出を許容するものである。
このように本発明においては、弾性部材に対しキャビティを挟んで対向する側におけるいずれかの型の合わせ面にキャビティ内へ通じるバリ溝を周設し、キャビティにあらかじめ多めに供給されたゴム材のうち、型締め時に余剰となる分を前記バリ溝内に逃せることにより、型締め状態におけるキャビティ内でのゴム材の圧力が過度に大きくならず、フィルム材内側からのゴム材の外向きの押圧力を抑えてフィルム材の変形、破損を阻止できる。
【００１９】
また、本発明に係るプレス金型構造は必要に応じて、前記金型のうち、一方の型の前記溝部に対向する他方の型における前記弾性部材との当接面が、他方の型における加圧方向への凸状部分先端位置より加圧方向について後退した配置とされると共に、前記当接面に隣接するキャビティ構成面のうち所定範囲を前記当接面と連続する同一平面とされてなり、加圧成型時に他方の型の前記凸状部分が前記未成型構成物に当る直前、前記弾性部材と他方の型とが互いに当接するものである。
このように本発明においては、他方の型における弾性部材との当接面を他方の型の凸状部分先端より後退させると共にキャビティ側に連続させた形状とし、型締め時に最初にゴム材に接触する他方の型の凸状部分に押圧されてゴム材が加圧され始めても、キャビティにおける当接面と弾性部材の近傍に空間部分がまだ残っていることにより、加圧が少し進んでから未成型構成物をなすゴム材及びフィルム材が前記空間部分に達してこれを埋めることとなり、当接面及び弾性部材近傍でのゴム材の圧力上昇を適正な範囲にとどめられ、型締め状態でゴム材の圧力がフィルム材内側で過度に高くならず、フィルム材の変形、破損をより確実に阻止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる金型の離隔状態及び型締め状態の要部断面図、図２は本実施の形態に係るガスケット製造方法により得られるガスケットの概略斜視図、図３は本実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる未成型構成物及び得られるガスケットの各要部断面図である。
【００２１】
前記各図に示すように、本実施の形態に係るガスケット製造方法は、プレス機の上下対の金型１０のうち下型１１における略枠状のキャビティ３０内周縁位置に略帯状の弾性部材１３を型合わせ面１４よりわずかに上方へ突出する状態で配置し、金型１０が型締め状態になる前に下型１１の弾性部材１３と上型１２とを互いに圧着させ、型締め状態で弾性部材１３と上型１２並びに下型１１との間に隙間のない状態を得ると共に、キャビティ３０に面する弾性部材１３の側面を型の一部として利用しつつ、金型１０間でゴム材２１及びフィルム材２２からなる未成型構成物２０を加熱、加圧して樹脂被覆状態のガスケット１を成型するものである。
【００２２】
前記下型１１は、矩形略枠状のキャビティ３０内周縁に沿って溝部１５を周設されてなり、この溝部１５に弾性部材１３を上部が下型１１の合わせ面１４よりわずかに上型１２側、すなわち上方へ突出する状態で着脱可能に嵌着され、型締め時には弾性部材１３と溝部１５間には隙間のない状態となる構成である。この弾性部材１３の突出高さは、下型の合わせ面１４位置から約０．５〜２ｍｍ程度とするのが好ましいが、ガスケット芯材となるゴム材２１の厚みや、製品高さ、プレス機及び金型等の生産設備の厚さ方向精度に応じて調整することもできる。
【００２３】
また、下型１１は、キャビティ３０周囲の合わせ面１４部分のうち前記溝部１５に対しキャビティ３０を隔てて反対側となるキャビティ３０外周側、すなわち、未成型構成物２０のちょうどフィルム材２２が配置されない部分に対応するキャビティ３０隣接箇所にバリ溝１６を周設されてなる構成である。このバリ溝１６はキャビティ３０内に連通しており、型締め時にキャビティ３０から余剰分のゴム材２１をキャビティ３０外周方向に流出しやすくし、キャビティ３０内圧の上昇抑制を図っている。このバリ溝１６の大きさは、供給されるゴム材２１のキャビティ３０に対しあらかじめ設定される余裕分より多い容量を確保できるものとされる。
【００２４】
前記弾性部材１３は、外力が加わらない状態で断面略矩形状のゴム製略帯状体である。この弾性部材１３の構成材としては、耐熱性のあるゴム、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）等を用いるのが望ましい。この弾性部材１３は、直接フッ素樹脂と接する場合には前記のどのゴムも使用可能であり、特に、コストや耐久性の面を考慮する場合、シリコーンゴムが好ましい。また、片面に薄いゴムの裏打ちを施したガスケットを製造する場合は、離型性の面でシリコーンゴムが望ましい。この弾性部材１３の硬さ（ＪＩＳ Ｋ６２５３ タイプＡ）は、６５〜８５が好適である。
【００２５】
前記未成型構成物２０は、矩形枠形状をなす略シート状のゴム材２１に対し、フッ素樹脂製フィルム材２２を、前記ゴム材２１の一方の表面から内周縁を回って他方の表面側に至る所定範囲でゴム材２１を断面略コ字状に一部覆う片包み状態として組合わせ、さらに裏打ち用の別の薄いゴムシート２３をゴム材２１の一表面側におけるフィルム材２２の表面に重ね合せてなるものである。この未成型構成物２０のうちゴム材２１は、加圧成型時に製品内に空気やガスによる空隙が生じないよう、従来同様に製品として必要な量より多めの量であらかじめシート状とされ、構成物全体では、製品形状を規定する金型１０のキャビティ容量を上回る量とされて金型１０間に供給・配置される場合もある。未成型構成物２０としてゴム材２１とフィルム材２２とを接着し組合わせる際、互いの接着を確実にするため、フッ素樹脂製のフィルム材２２に対して所定の表面処理を施すのが望ましい。
【００２６】
前記ゴム材２１は、ガスケット主要部分を構成する未架橋ゴム材料であり、金型１０による加熱及び加圧で架橋（加硫）される。このゴム材２１の材質については、ガスケット１の使用条件に応じて適宜選択でき、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、及び、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等を用いることができる。
【００２７】
また、前記フィルム材２２は、耐食性に優れたフッ素樹脂製の薄いフィルム状体であり、これに用いられるフッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、及び、ポリビニリデンフルオロライド（ＰＶＤＦ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、他のフッ素樹脂でもよい。このフィルム材２２の厚さについては、シール性、耐薬品性等を考慮すれば、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲が好ましい。より好ましい厚さ範囲は、０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍである。
【００２８】
次に、本実施形態に係るガスケット製造方法に基づくガスケット製造工程について説明する。あらかじめゴム材２１と樹脂製フィルム材２２、及びゴムシート２３を組合わせた矩形枠状の未成型構成物２０を下型１１のキャビティ３０部分に載置後、加熱しながら上下型での加圧動作を開始させると、上型１２が未成型構成物２０に近付き、成型後ガスケット１の凹部となる部分を押圧する上型１２の加圧方向への凸状部分が未成型構成物２０に接触する直前に、弾性部材１３と上型１２が当接する。次いで上型１２の凸状部分により未成型構成物２０の押圧が開始される。
【００２９】
弾性部材１３は、上下型が型締め状態になる前に上型１２に接し、圧縮に伴う反発力により上型１２に密着して隙間を無くすと共に、キャビティ３０に面する弾性部材１３の側面が型の一部となり、型締め状態でフィルム材２２にかかる圧力を相殺し、フィルム材２２の変形を防止する。これに加えて、余剰のゴム材２１を弾性部材１３に対しキャビティ３０を隔てた反対側にあるバリ溝１６に流出させることができ、型締め状態となっても、キャビティ３０内圧の過度の上昇を抑えられ、極薄のフィルム材２２は破損せず、ゴム材２１の露出もない。
【００３０】
こうして未成型構成物２０はキャビティ３０内にて加熱されつつ一体的に加圧成型され、ゴム材２１も加硫状態となって、略枠状のガスケット製品形状となる。ゴム材２１とフィルム材２２が製品形状で一体化されることでフィルム材２２が剥離しにくく、耐久性に優れたものとなる。成型により得られたガスケット１は一部表面をフィルム材２２で覆われると共に片面にゴム裏打ちされた形状となっており、電解槽の陽極室枠材であるチタンの隙間腐食を防止できる。
【００３１】
このように、本実施の形態に係るガスケット製造方法は、下型１１にキャビティ３０に面する弾性部材１３を配設し、型締めに際して弾性部材１３を上型１２にいち早く当接、密着させてキャビティ３０周囲の型合わせ面１４間の隙間を無くし、キャビティ３０内圧力増大に伴ってゴム材２１が隙間へ向う事態をはじめから起り得ないようにすることから、フィルム材２２が隙間へ向おうとするゴム材２１からの圧力で破れるのを防止でき、弾性部材１３の弾性反発力でフィルム材２２にかかる圧力を相殺できることと合わせ、フィルム材２２の変形、破損を確実に防止できることとなり、ゴム材２１とフィルム材２２をまとめて加圧成型して効率よくシール性に優れるガスケットを製造でき、製造工程の短縮とコストダウンが図れる。また、キャビティ３０外周側の合わせ面１４にキャビティ３０内へ通じるバリ溝１６を周設し、キャビティ３０にあらかじめ多めに供給されたゴム材２１のうち、型締め時に余剰となる分をバリ溝１６内に逃せることから、型締め状態におけるキャビティ３０内でのゴム材２１の圧力が過度に大きくならず、フィルム材２２内側からのゴム材２１の外向きの押圧力を抑えてフィルム材２２の変形、破損を阻止できる。
【００３２】
なお、前記実施の形態に係るガスケット製造方法において、上型１２における弾性部材１３との当接部分は、上型１２における加圧方向（下方向）への凸状部分と同一平面上にあり、上型１２による押圧が開始すると同時に弾性部材１３近傍が未成型構成物２０をなすゴム材２１及びフィルム材２２で充満する構成であるが、これに限らず、図４に示すように、上型１２における弾性部材１３との当接面１７を、上型１２における凸状部分先端位置より加圧方向について後退した、すなわち、より上側にずらした配置とすると共に、前記当接面１７に隣接するキャビティ３０構成面のうち所定範囲を前記当接面１７と連続する同一平面として形成する構成とすることもでき、型締め時に最初にゴム材２１に接触する上型１２の凸状部分に押圧されてゴム材２１が加圧され始めても、キャビティ３０における当接面１７と弾性部材１３の近傍に空間部分がまだ残っていることから、加圧が少し進んでからゴム材２１及びフィルム材２２が前記空間部分に達してこれを埋めることとなり、当接面１７及び弾性部材１３近傍でのゴム材２１の圧力上昇を適正な範囲にとどめられ、型締め状態でゴム材２１の圧力がフィルム材２２内側で過度に高くならず、フィルム材２２の変形、破損をより確実に阻止できる。
【００３３】
また、前記実施の形態に係るガスケット製造方法において、弾性部材１３のキャビティ３０に面する側面の反対側側面部分は型締め状態で下型１１又は上型１２と隙間なく密着し、上下型間にはキャビティ３０側とは異なり一切空間が生じない構成であるが、これに限らず、図４に示すように、下型１１又は上型１２における弾性部材１３の前記反対側側面近傍を各型の加圧方向について後退させた形状とし、型締め状態で弾性部材１３のキャビティ３０とは反対側にも別途空間部３１を生じさせる構成とすることもでき、型締め時に圧縮される弾性部材１３がキャビティ３０側だけでなく前記空間部３１側にも膨出変形できることで弾性部材１３のキャビティ３０側への変形量を適正な範囲に抑えられ、キャビティ３０で弾性部材１３に接して成型される成型品の形状精度を向上させられる。
【００３４】
また、前記実施の形態に係るガスケット製造方法においては、製品のガスケット１及び成型前の未成型構成物２０を矩形枠状とする構成としているが、これに限らず、金型において、枠状のガスケット製造の場合と同様に内周側に弾性部材１３、外周側にバリ溝１６を配したキャビティ３０を環状や矩形以外の枠状に形成し、これに対応した形状の未成型構成物２０を型間で加圧成型して矩形枠状以外のガスケットを製造するようにしてもかまわない。さらに、金型１０において弾性部材１３及びバリ溝１６は下型１１側に配設する構成としているが、これに限らず、それぞれ上型１２側に配設する構成とすることもできる。
【００３５】
また、前記実施の形態に係るガスケット製造方法においては、ガスケット１における一方の面のフィルム材２２表面にゴムを裏打ちする構成としているが、ガスケット１の当接するフランジ面とガスケット１表面との間で隙間腐食等が起り得ない使用環境となる場合、図５に示すように、裏打ち用のゴムを配設せず、そのままフィルム材２２を表面に露出させる構成とすることもでき、より簡略な構造としてコストダウンが図れる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明に係るガスケット製造方法に基づいてガスケットを製造し、得られた成型品の成型後状態について評価した結果について説明する。
本発明に係るガスケット製造方法により製造するガスケットは、片面にゴム裏打ちを伴う片包みフッ素樹脂被覆ガスケットであり、製品形状が縦１２００ｍｍ、横２４００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの矩形枠状であり、ゴム材としてエチレンプロピレンゴムを使用し、フッ素樹脂フィルム材としてポリテトラフルオロエチレンを使用している。
【００３７】
次に、本発明に係るガスケット製造方法を適用する製造工程について説明する。まず、第一の工程として、未成型構成物をなすゴム材を製造した。ゴム材は所定配合のゴム生地をカレンダーロール機にて平滑な幅３０ｍｍ、厚さ２ｍｍのシート状に数本圧延し、長さ１２００ｍｍ及び２４００ｍｍに切断した。
一方、接着を確実にするためのフッ素樹脂フィルム材に対する表面処理については、金属ナトリウムをナフタレンのテトラヒドロフラン溶液に加えて得られる錯化合物溶液を使用した。また、ゴム材とフィルム材との接着剤としてオルガノシロキサンを使用した。こうして接着用の表面処理を施したフッ素樹脂フィルム材（幅５０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）でゴム材を包み、あらかじめ上面にも表面処理を施したフッ素樹脂フィルム材上に裏打ちゴム形成用の未加硫ゴムシート（厚さ０．５ｍｍ）を重ね、未成型構成物を得た。
この未成型構成物を金型の下型に載置し、型締め状態とした上下型間で加硫温度１６０℃、加硫時間２０分、プレス圧力６８．６ＭＰａ（７０ｋｇｆ／ｃｍ2）で成型を行った。これにより、成型品としてのガスケットが製造できた。得られたガスケットは、フィルム材の破損もなく、ゴム材とフィルム材との接着状態及び外観の良好なものであった。
【００３８】
さらに、本発明に係るガスケット製造方法を適用する他の例として、フィルム材の厚さを変えて成型を行い、ガスケットを得た。実施例２として、厚さ０．１ｍｍのフッ素樹脂フィルム材を使用して前記同様に成型を行った。また、実施例３として、厚さ０．２５ｍｍのフッ素樹脂フィルム材を使用して前記同様に成型を行った。各実施例におけるフィルム材の厚さ以外の条件は同一である。
成型後、前記実施例２、３についても、フィルム材の破損もなく、接着状態及び外観の良好なガスケットが得られた。
以上により、本発明に係るガスケット製造方法に基づく製造工程により、用いるフッ素樹脂フィルム材の厚さが０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍと薄くても、問題なく製品として良好なガスケットを得られることが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プレス機における一方の型にキャビティに面する弾性部材を配設し、型締めに際して弾性部材を他方の型にいち早く当接、密着させてキャビティ周囲の型合わせ面間の隙間を無くし、キャビティ内圧力増大に伴ってゴム材が隙間へ向う事態をはじめから起り得ないようにすることにより、フィルム材が隙間へ向おうとするゴム材からの圧力で破れるのを防止でき、弾性部材の弾性反発力でフィルム材にかかる圧力を相殺できることと合わせ、フィルム材の変形、破損を確実に防止できることとなり、ゴム材とフィルム材をまとめて加圧成型して効率よくシール性に優れた片包みタイプのガスケットを製造でき、製造工程の短縮とコストダウンが図れるという効果を奏する。また、ゴム材とフィルム材が成型時に加圧されて製品形状で一体化されることでフィルム材が剥離しにくく、耐久性に優れたガスケットを得られるという効果を有する。
【００４０】
また、本発明によれば、一方の型のキャビティ周縁に溝部を周設して弾性部材を溝部に嵌着し、弾性部材を溝部で保持しつつ未成型構成物の成型に用いることにより、別途弾性部材の変形を阻害するような弾性部材の固定用部材を用いずに済み、弾性部材の圧縮及び復元を溝内を含む弾性部材全体で許容して、弾性部材のキャビティに面して未成型構成物のフィルム材と接する部分の過剰な変形を抑えつつ弾性部材を他方の型に確実に密着させられ、成型品形状の劣化を防止できるという効果を有する。
【００４１】
また、本発明によれば、弾性部材に対しキャビティを挟んで対向する側におけるいずれかの型の合わせ面にキャビティ内へ通じるバリ溝を周設し、キャビティにあらかじめ多めに供給されたゴム材のうち、型締め時に余剰となる分を前記バリ溝内に逃せることにより、型締め状態におけるキャビティ内でのゴム材の圧力が過度に大きくならず、フィルム材内側からのゴム材の外向きの押圧力を抑えてフィルム材の変形、破損を阻止できるという効果を有する。
【００４２】
また、本発明によれば、他方の型における弾性部材との当接面を他方の型の加圧方向への凸状部分先端より後退させると共にキャビティ側に連続させた形状とし、型締め時に最初にゴム材に接触する他方の型の凸状部分に押圧されてゴム材が加圧され始めても、キャビティにおける当接面と弾性部材の近傍に空間部分がまだ残っていることにより、加圧が少し進んでから未成型構成物をなすゴム材及びフィルム材が前記空間部分に達してこれを埋めることとなり、当接面及び弾性部材近傍でのゴム材の圧力上昇を適正な範囲にとどめられ、型締め状態でゴム材の圧力がフィルム材内側で過度に高くならず、フィルム材の変形、破損をより確実に阻止できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる金型の離隔状態及び型締め状態の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法により得られるガスケットの概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる未成型構成物及び得られるガスケットの各要部断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる他の金型の離隔状態及び型締め状態要部断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる他の未成型構造物及び得られるガスケットの各要部断面図である。
【符号の説明】
１ ガスケット
１０ 金型
１１ 下型
１２ 上型
１３ 弾性部材
１４ 合わせ面
１５ 溝部
１６ バリ溝
１７ 当接面
２０ 未成型構成物
２１ ゴム材
２２ フィルム材
２３ ゴムシート
３０ キャビティ
３１ 空間部
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルカリ金属塩化物水溶液を電解し塩素とアルカリ金属水酸化物を生産するイオン交換膜法塩化アルカリ電解用電解槽において、陽極室フランジ面と陽イオン交換膜との間に配置されるガスケットの製造方法に関し、特に、耐食性に優れた樹脂製フィルム材をガスケット表面に適切に配置できるガスケット製造方法及びこれに用いるプレス金型構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン交換膜を用いて塩化アルカリ水溶液を電解する電解槽のうち、高電流効率で高純度のアルカリ金属水酸化物を生産するための電解槽としては、陰極を取り付けた陰極室枠と陽極を取り付けた陽極室枠をイオン交換膜及びガスケットを介して密着させるフィルタープレス型電解槽等が広く知られている。こうした電解槽内は、アルカリ及び塩化アルカリ等の電解液、並びに塩素や水素等のガスで満たされており、これら環境や人体に対して有害な物質が外部に漏れるのを防止するため、電解槽枠間のシールを確実に行う工夫が従来から種々提案されてきた。ただし、電解槽内では、塩素や次亜塩素酸イオンを多量に含んだ電解液やガスが流動しているため、ゴム製のガスケットの場合、陽極室内に露出する部分は少しづつ腐食して脱落し、シール性が低下していくという問題があった。
【０００３】
こうした塩素や次亜塩素酸ソーダなどに対するガスケットの耐久性を増す目的で、近年、フッ素樹脂で表面の一部を被覆したガスケットが用いられるようになっている。この電解槽に使用される枠状のフッ素樹脂被覆ガスケットは大型のものが多く、縦１２００ｍｍ、横２４００ｍｍにも及ぶものがあるため、適切な樹脂被覆状態を得る特殊な製造方法が提案されている。この製造方法の一例として、特開平５−３４０４７８号公報に記載されるものがある。
【０００４】
この従来のガスケット製造方法は、極薄のフッ素樹脂フイルムを平滑な未加硫ゴムシートの上面に載置し、プレス加硫しながら接着、貼り合わせると同時に表面に所定の凹凸形状を与え、この貼り合わせシートを表面がフッ素樹脂フイルムになる様に中央から裏側に折り合わせて接着し、内部の芯材がゴム、表面がフッ素樹脂フイルムからなる片包みガスケットを得るというものである。
【０００５】
こうした樹脂被覆ガスケットは、耐食性に優れ、長期間の使用に対してもガスケット自体の腐食は生じにくいが、電解槽における陽極室枠のフランジ面材料であるチタンとガスケット表面のフッ素樹脂層との間で、チタンの隙間腐食が発生しやすいという問題があった。こうしたチタンの腐食は、フランジ面の平滑性を損ね、シール不良の発生に留まらず、電解槽全体が使用不能となる事態に陥る場合もあった。ただし、こうした問題に対しては、フッ素樹脂被覆ガスケットのチタンと接する側のフッ素樹脂フィルム表面に厚さ０．１〜１ｍｍのゴムを裏打ちして隙間腐食発生の予防を図る技術が、例えば、特許３１２８２６９号公報等で提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガスケット製造は以上のように行われており、フッ素樹脂フィルムとゴムシートをプレス・貼り合わせ後曲げることでフィルムを略コ字状断面形状の片包み状態に配置するものであったため、製造工程が複雑でコスト高になるという課題を有していた。また、貼り合わせシートを折合わせて接着剤で接着していたことから、表裏の凹凸パターンを正しく合わせるのに時間を要し、これがずれるとシール性能に悪影響が出るという課題を有していた。さらに、製品の厚み精度が接着剤の塗布量に左右され、厳密な精度が得にくく不良品となり易いという課題を有していた。
【０００７】
このため、工程短縮とコストダウンを図る方法として、フッ素樹脂フィルムと未加硫ゴムをあらかじめ製品形状に近い形態に組合わせた状態で上下金型間で加熱・加圧して加硫を行い、一体成型する製造方法が求められているが、この方法の実現には問題が多かった。
【０００８】
一般にプレス機を使用して加熱・加圧によりゴム製品を加硫成型する場合、キャビティ周囲において加圧時の型締め状態で本来当接すべき上下型の型合わせ面間に隙間が生じてバリが発生すると共に、製品厚みにばらつきが生じることがある。この上下型の合わせ面における隙間の発生は、加熱による金型の歪み、金型の厚み精度、未加硫ゴムを金型に載置する際の位置の偏り等に起因しており、製品寸法が大きくなり、これにつれて金型が大きくなるほどこの隙間も大きくなる。
【０００９】
一方、上下金型でシート状又はブロック状の未加硫ゴムを加熱・加圧により加硫成型する場合、通常はキャビティに供給する未加硫ゴムの量は製品の必要量より若干余分に供給し、加硫成型時に製品内に空気やガスによる空隙が生じないようにしている。こうして金型のキャビティには未加硫ゴムが余分に供給されることから、加熱・加圧による加硫時、キャビティ周囲の金型合わせ面隙間への未加硫ゴムの流出圧力や、未加硫ゴムの熱膨張に伴う隙間への押圧力が発生することとなる。
【００１０】
仮に、フッ素樹脂フィルムが未加硫ゴムと共にキャビティに配置され、ゴム表面側に位置して合わせ面の隙間に面している場合、型締め・加圧状態でこの隙間に向おうとする未加硫ゴムからの圧力に極薄のフッ素樹脂フィルムが耐えきれず、フッ素樹脂フィルムが破損してゴムが隙間に漏れ出してしまい、最終的に得られた成型品はゴムの露出した不良品となる危険性が著しく高いという問題点を有しており、従来こうした一体成型は行われなかった。
【００１１】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、プレス機の加圧状態におけるキャビティ周囲の隙間を排除して樹脂製フィルム材の破損なく未成型構成物を成型でき、優れた性能の樹脂被覆ガスケットを容易且つ低コストに得られるガスケット製造方法、並びに当該製造方法で用いるプレス金型構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスケット製造方法は、上下型からなる金型を用い、少なくとも略シート状のゴム材と樹脂製フィルム材とをあらかじめ組合わせてなる未成型構成物を、前記型間のキャビティ内にて加熱しつつ一体的に加圧成型するガスケット製造方法において、前記フィルム材を、前記ゴム材に対し、ゴム材の一方の表面から縁を回って他方の表面側に至る所定範囲でゴム材を断面略コ字状に覆う片包み状態に組合わせて前記未成型構成物となし、前記金型のうち一方の型における前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁に略帯状の弾性部材を一方の型の合わせ面位置より他方の型側へ向け少なくとも突出する状態として配設し、前記金型が型締め状態になる前に前記弾性部材と他方の型とを互いに圧着させ、弾性部材と前記一方の型間、並びに弾性部材と他方の型間に隙間のない状態を得ると共に、前記キャビティに面する弾性部材の側面を型の一部として利用するものである。
【００１３】
このように本発明においては、プレス機における一方の型にキャビティに面する弾性部材を配設し、型締めに際して弾性部材を他方の型にいち早く当接、密着させてキャビティ周囲の型合わせ面間の隙間を無くし、キャビティ内圧力増大に伴ってゴム材が隙間へ向う事態をはじめから起り得ないようにすることにより、フィルム材が隙間へ向おうとするゴム材からの圧力で破れるのを防止でき、弾性部材の弾性反発力でフィルム材にかかる圧力を相殺できることと合わせ、フィルム材の変形、破損を確実に防止できることとなり、ゴム材とフィルム材をまとめて加圧成型して効率よくシール性に優れた片包みタイプのガスケットを製造でき、製造工程の短縮とコストダウンが図れる。また、ゴム材とフィルム材が成型時に加圧されて製品形状で一体化されることでフィルム材が剥離しにくく、耐久性に優れたガスケットを得られる。
【００１４】
また、本発明に係るガスケット製造方法は必要に応じて、前記金型のうち一方の型における前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁の所定範囲に溝部を周設し、当該溝部に前記弾性部材を着脱可能に嵌着するものである。
このように本発明においては、一方の型のキャビティ周縁に溝部を周設して弾性部材を溝部に嵌着し、弾性部材を溝部で保持しつつ未成型構成物の成型に用いることにより、別途弾性部材の変形を阻害するような弾性部材の固定用部材を用いずに済み、弾性部材の圧縮及び復元を溝内を含む弾性部材全体で許容して、弾性部材のキャビティに面して未成型構成物のフィルム材と接する部分の過剰な変形を抑えつつ弾性部材を他方の型に確実に密着させられ、成型品形状の劣化を防止できる。
【００１５】
また、本発明に係るガスケット製造方法は必要に応じて、前記金型のうちの上下いずれかが、前記一方の型の前記溝部に対して前記キャビティを隔てた反対側に位置する合わせ面部分の所定範囲にキャビティ内へ連通するバリ溝をキャビティに沿って周設されてなり、型締め状態で前記未成型構成物をなすゴム材のうち余剰分の前記バリ溝への流出を許容するものである。
このように本発明においては、弾性部材に対しキャビティを挟んで対向する側におけるいずれかの型の合わせ面にキャビティ内へ通じるバリ溝を周設し、キャビティにあらかじめ多めに供給されたゴム材のうち、型締め時に余剰となる分を前記バリ溝内に逃せることにより、型締め状態におけるキャビティ内でのゴム材の圧力が過度に大きくならず、フィルム材内側からのゴム材の外向きの押圧力を抑えてフィルム材の変形、破損を阻止できる。
【００１６】
また、本発明に係るガスケット製造方法は必要に応じて、前記金型のうち、一方の型の前記溝部に対向する他方の型における前記弾性部材との当接面が、他方の型における加圧方向への凸状部分先端位置より加圧方向について後退した配置とされると共に、前記当接面に隣接するキャビティ構成面のうち所定範囲を前記当接面と連続する同一平面とされてなり、加圧成型時、他方の型の前記凸状部分が前記未成型構成物に当る直前に弾性部材と他方の型とを互いに当接させるものである。
このように本発明においては、他方の型における弾性部材との当接面を他方の型の加圧方向への凸状部分先端より後退させると共にキャビティ側に連続させた形状とし、型締め時に最初にゴム材に接触する他方の型の凸状部分に押圧されてゴム材が加圧され始めても、キャビティにおける当接面と弾性部材の近傍に空間部分がまだ残っていることにより、加圧が少し進んでから未成型構成物をなすゴム材及びフィルム材が前記空間部分に達してこれを埋めることとなり、当接面及び弾性部材近傍でのゴム材の圧力上昇を適正な範囲にとどめられ、型締め状態でゴム材の圧力がフィルム材内側で過度に高くならず、フィルム材の変形、破損をより確実に阻止できる。
【００１７】
また、本発明に係るプレス金型構造は、プレス機に互いに近接、離隔可能に配設される上下組の金型からなり、当該型間のキャビティ内で少なくとも略シート状のゴム材と樹脂製フィルム材とをあらかじめ組合わせてなる未成型構成物を加熱しつつ加圧して成型品を得るガスケット成型用のプレス金型構造において、前記金型のうち一方の型が、前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁の所定範囲に溝部を周設され、当該溝部に略帯状の弾性部材を一方の型の合わせ面位置より他方の型側へ向け少なくとも突出する状態として着脱可能に嵌着されてなり、前記金型が型締め状態になる前に前記弾性部材と他方の型とが互いに圧着し、弾性部材と前記溝部間、並びに弾性部材と他方の型間に隙間のない状態となると共に、前記キャビティに面する弾性部材の側面が型の一部となるものである。
このように本発明においては、プレス金型のうち一方の型にキャビティに面する弾性部材を配設し、型締めに際して弾性部材を他方の型にいち早く当接、密着させてキャビティ周囲の型合わせ面間の隙間を無くし、キャビティ内圧力増大に伴ってゴム材が隙間へ向う事態をはじめから起り得ないようにすることにより、フィルム材が隙間へ向おうとするゴム材からの圧力で破れるのを防止でき、弾性部材の弾性反発力でフィルム材にかかる圧力を相殺できることと合わせ、フィルム材の変形、破損を確実に防止できることとなり、ゴム材とフィルム材をまとめて加圧成型して効率よくガスケットを製造でき、製造工程の短縮とコストダウンが図れる。
【００１８】
また、本発明に係るプレス金型構造は必要に応じて、前記金型のうちの上下いずれかが、前記一方の型の前記溝部に対して前記キャビティを隔てた反対側に位置する合わせ面部分の所定範囲にキャビティ内へ連通するバリ溝をキャビティに沿って周設されてなり、型締め状態で前記未成型構成物をなすゴム材のうち余剰分の前記バリ溝への流出を許容するものである。
このように本発明においては、弾性部材に対しキャビティを挟んで対向する側におけるいずれかの型の合わせ面にキャビティ内へ通じるバリ溝を周設し、キャビティにあらかじめ多めに供給されたゴム材のうち、型締め時に余剰となる分を前記バリ溝内に逃せることにより、型締め状態におけるキャビティ内でのゴム材の圧力が過度に大きくならず、フィルム材内側からのゴム材の外向きの押圧力を抑えてフィルム材の変形、破損を阻止できる。
【００１９】
また、本発明に係るプレス金型構造は必要に応じて、前記金型のうち、一方の型の前記溝部に対向する他方の型における前記弾性部材との当接面が、他方の型における加圧方向への凸状部分先端位置より加圧方向について後退した配置とされると共に、前記当接面に隣接するキャビティ構成面のうち所定範囲を前記当接面と連続する同一平面とされてなり、加圧成型時に他方の型の前記凸状部分が前記未成型構成物に当る直前、前記弾性部材と他方の型とが互いに当接するものである。
このように本発明においては、他方の型における弾性部材との当接面を他方の型の凸状部分先端より後退させると共にキャビティ側に連続させた形状とし、型締め時に最初にゴム材に接触する他方の型の凸状部分に押圧されてゴム材が加圧され始めても、キャビティにおける当接面と弾性部材の近傍に空間部分がまだ残っていることにより、加圧が少し進んでから未成型構成物をなすゴム材及びフィルム材が前記空間部分に達してこれを埋めることとなり、当接面及び弾性部材近傍でのゴム材の圧力上昇を適正な範囲にとどめられ、型締め状態でゴム材の圧力がフィルム材内側で過度に高くならず、フィルム材の変形、破損をより確実に阻止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法を図１ないし図３に基づいて説明する。図１は本実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる金型の離隔状態及び型締め状態の要部断面図、図２は本実施の形態に係るガスケット製造方法により得られるガスケットの概略斜視図、図３は本実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる未成型構成物及び得られるガスケットの各要部断面図である。
【００２１】
前記各図に示すように、本実施の形態に係るガスケット製造方法は、プレス機の上下対の金型１０のうち下型１１における略枠状のキャビティ３０内周縁位置に略帯状の弾性部材１３を型合わせ面１４よりわずかに上方へ突出する状態で配置し、金型１０が型締め状態になる前に下型１１の弾性部材１３と上型１２とを互いに圧着させ、型締め状態で弾性部材１３と上型１２並びに下型１１との間に隙間のない状態を得ると共に、キャビティ３０に面する弾性部材１３の側面を型の一部として利用しつつ、金型１０間でゴム材２１及びフィルム材２２からなる未成型構成物２０を加熱、加圧して樹脂被覆状態のガスケット１を成型するものである。
【００２２】
前記下型１１は、矩形略枠状のキャビティ３０内周縁に沿って溝部１５を周設されてなり、この溝部１５に弾性部材１３を上部が下型１１の合わせ面１４よりわずかに上型１２側、すなわち上方へ突出する状態で着脱可能に嵌着され、型締め時には弾性部材１３と溝部１５間には隙間のない状態となる構成である。この弾性部材１３の突出高さは、下型の合わせ面１４位置から約０．５〜２ｍｍ程度とするのが好ましいが、ガスケット芯材となるゴム材２１の厚みや、製品高さ、プレス機及び金型等の生産設備の厚さ方向精度に応じて調整することもできる。
【００２３】
また、下型１１は、キャビティ３０周囲の合わせ面１４部分のうち前記溝部１５に対しキャビティ３０を隔てて反対側となるキャビティ３０外周側、すなわち、未成型構成物２０のちょうどフィルム材２２が配置されない部分に対応するキャビティ３０隣接箇所にバリ溝１６を周設されてなる構成である。このバリ溝１６はキャビティ３０内に連通しており、型締め時にキャビティ３０から余剰分のゴム材２１をキャビティ３０外周方向に流出しやすくし、キャビティ３０内圧の上昇抑制を図っている。このバリ溝１６の大きさは、供給されるゴム材２１のキャビティ３０に対しあらかじめ設定される余裕分より多い容量を確保できるものとされる。
【００２４】
前記弾性部材１３は、外力が加わらない状態で断面略矩形状のゴム製略帯状体である。この弾性部材１３の構成材としては、耐熱性のあるゴム、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）等を用いるのが望ましい。この弾性部材１３は、直接フッ素樹脂と接する場合には前記のどのゴムも使用可能であり、特に、コストや耐久性の面を考慮する場合、シリコーンゴムが好ましい。また、片面に薄いゴムの裏打ちを施したガスケットを製造する場合は、離型性の面でシリコーンゴムが望ましい。この弾性部材１３の硬さ（ＪＩＳ Ｋ６２５３ タイプＡ）は、６５〜８５が好適である。
【００２５】
前記未成型構成物２０は、矩形枠形状をなす略シート状のゴム材２１に対し、フッ素樹脂製フィルム材２２を、前記ゴム材２１の一方の表面から内周縁を回って他方の表面側に至る所定範囲でゴム材２１を断面略コ字状に一部覆う片包み状態として組合わせ、さらに裏打ち用の別の薄いゴムシート２３をゴム材２１の一表面側におけるフィルム材２２の表面に重ね合せてなるものである。この未成型構成物２０のうちゴム材２１は、加圧成型時に製品内に空気やガスによる空隙が生じないよう、従来同様に製品として必要な量より多めの量であらかじめシート状とされ、構成物全体では、製品形状を規定する金型１０のキャビティ容量を上回る量とされて金型１０間に供給・配置される場合もある。未成型構成物２０としてゴム材２１とフィルム材２２とを接着し組合わせる際、互いの接着を確実にするため、フッ素樹脂製のフィルム材２２に対して所定の表面処理を施すのが望ましい。
【００２６】
前記ゴム材２１は、ガスケット主要部分を構成する未架橋ゴム材料であり、金型１０による加熱及び加圧で架橋（加硫）される。このゴム材２１の材質については、ガスケット１の使用条件に応じて適宜選択でき、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、及び、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等を用いることができる。
【００２７】
また、前記フィルム材２２は、耐食性に優れたフッ素樹脂製の薄いフィルム状体であり、これに用いられるフッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、及び、ポリビニリデンフルオロライド（ＰＶＤＦ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、他のフッ素樹脂でもよい。このフィルム材２２の厚さについては、シール性、耐薬品性等を考慮すれば、０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲が好ましい。より好ましい厚さ範囲は、０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍである。
【００２８】
次に、本実施形態に係るガスケット製造方法に基づくガスケット製造工程について説明する。あらかじめゴム材２１と樹脂製フィルム材２２、及びゴムシート２３を組合わせた矩形枠状の未成型構成物２０を下型１１のキャビティ３０部分に載置後、加熱しながら上下型での加圧動作を開始させると、上型１２が未成型構成物２０に近付き、成型後ガスケット１の凹部となる部分を押圧する上型１２の加圧方向への凸状部分が未成型構成物２０に接触する直前に、弾性部材１３と上型１２が当接する。次いで上型１２の凸状部分により未成型構成物２０の押圧が開始される。
【００２９】
弾性部材１３は、上下型が型締め状態になる前に上型１２に接し、圧縮に伴う反発力により上型１２に密着して隙間を無くすと共に、キャビティ３０に面する弾性部材１３の側面が型の一部となり、型締め状態でフィルム材２２にかかる圧力を相殺し、フィルム材２２の変形を防止する。これに加えて、余剰のゴム材２１を弾性部材１３に対しキャビティ３０を隔てた反対側にあるバリ溝１６に流出させることができ、型締め状態となっても、キャビティ３０内圧の過度の上昇を抑えられ、極薄のフィルム材２２は破損せず、ゴム材２１の露出もない。
【００３０】
こうして未成型構成物２０はキャビティ３０内にて加熱されつつ一体的に加圧成型され、ゴム材２１も加硫状態となって、略枠状のガスケット製品形状となる。ゴム材２１とフィルム材２２が製品形状で一体化されることでフィルム材２２が剥離しにくく、耐久性に優れたものとなる。成型により得られたガスケット１は一部表面をフィルム材２２で覆われると共に片面にゴム裏打ちされた形状となっており、電解槽の陽極室枠材であるチタンの隙間腐食を防止できる。
【００３１】
このように、本実施の形態に係るガスケット製造方法は、下型１１にキャビティ３０に面する弾性部材１３を配設し、型締めに際して弾性部材１３を上型１２にいち早く当接、密着させてキャビティ３０周囲の型合わせ面１４間の隙間を無くし、キャビティ３０内圧力増大に伴ってゴム材２１が隙間へ向う事態をはじめから起り得ないようにすることから、フィルム材２２が隙間へ向おうとするゴム材２１からの圧力で破れるのを防止でき、弾性部材１３の弾性反発力でフィルム材２２にかかる圧力を相殺できることと合わせ、フィルム材２２の変形、破損を確実に防止できることとなり、ゴム材２１とフィルム材２２をまとめて加圧成型して効率よくシール性に優れるガスケットを製造でき、製造工程の短縮とコストダウンが図れる。また、キャビティ３０外周側の合わせ面１４にキャビティ３０内へ通じるバリ溝１６を周設し、キャビティ３０にあらかじめ多めに供給されたゴム材２１のうち、型締め時に余剰となる分をバリ溝１６内に逃せることから、型締め状態におけるキャビティ３０内でのゴム材２１の圧力が過度に大きくならず、フィルム材２２内側からのゴム材２１の外向きの押圧力を抑えてフィルム材２２の変形、破損を阻止できる。
【００３２】
なお、前記実施の形態に係るガスケット製造方法において、上型１２における弾性部材１３との当接部分は、上型１２における加圧方向（下方向）への凸状部分と同一平面上にあり、上型１２による押圧が開始すると同時に弾性部材１３近傍が未成型構成物２０をなすゴム材２１及びフィルム材２２で充満する構成であるが、これに限らず、図４に示すように、上型１２における弾性部材１３との当接面１７を、上型１２における凸状部分先端位置より加圧方向について後退した、すなわち、より上側にずらした配置とすると共に、前記当接面１７に隣接するキャビティ３０構成面のうち所定範囲を前記当接面１７と連続する同一平面として形成する構成とすることもでき、型締め時に最初にゴム材２１に接触する上型１２の凸状部分に押圧されてゴム材２１が加圧され始めても、キャビティ３０における当接面１７と弾性部材１３の近傍に空間部分がまだ残っていることから、加圧が少し進んでからゴム材２１及びフィルム材２２が前記空間部分に達してこれを埋めることとなり、当接面１７及び弾性部材１３近傍でのゴム材２１の圧力上昇を適正な範囲にとどめられ、型締め状態でゴム材２１の圧力がフィルム材２２内側で過度に高くならず、フィルム材２２の変形、破損をより確実に阻止できる。
【００３３】
また、前記実施の形態に係るガスケット製造方法において、弾性部材１３のキャビティ３０に面する側面の反対側側面部分は型締め状態で下型１１又は上型１２と隙間なく密着し、上下型間にはキャビティ３０側とは異なり一切空間が生じない構成であるが、これに限らず、図４に示すように、下型１１又は上型１２における弾性部材１３の前記反対側側面近傍を各型の加圧方向について後退させた形状とし、型締め状態で弾性部材１３のキャビティ３０とは反対側にも別途空間部３１を生じさせる構成とすることもでき、型締め時に圧縮される弾性部材１３がキャビティ３０側だけでなく前記空間部３１側にも膨出変形できることで弾性部材１３のキャビティ３０側への変形量を適正な範囲に抑えられ、キャビティ３０で弾性部材１３に接して成型される成型品の形状精度を向上させられる。
【００３４】
また、前記実施の形態に係るガスケット製造方法においては、製品のガスケット１及び成型前の未成型構成物２０を矩形枠状とする構成としているが、これに限らず、金型において、枠状のガスケット製造の場合と同様に内周側に弾性部材１３、外周側にバリ溝１６を配したキャビティ３０を環状や矩形以外の枠状に形成し、これに対応した形状の未成型構成物２０を型間で加圧成型して矩形枠状以外のガスケットを製造するようにしてもかまわない。さらに、金型１０において弾性部材１３及びバリ溝１６は下型１１側に配設する構成としているが、これに限らず、それぞれ上型１２側に配設する構成とすることもできる。
【００３５】
また、前記実施の形態に係るガスケット製造方法においては、ガスケット１における一方の面のフィルム材２２表面にゴムを裏打ちする構成としているが、ガスケット１の当接するフランジ面とガスケット１表面との間で隙間腐食等が起り得ない使用環境となる場合、図５に示すように、裏打ち用のゴムを配設せず、そのままフィルム材２２を表面に露出させる構成とすることもでき、より簡略な構造としてコストダウンが図れる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明に係るガスケット製造方法に基づいてガスケットを製造し、得られた成型品の成型後状態について評価した結果について説明する。
本発明に係るガスケット製造方法により製造するガスケットは、片面にゴム裏打ちを伴う片包みフッ素樹脂被覆ガスケットであり、製品形状が縦１２００ｍｍ、横２４００ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの矩形枠状であり、ゴム材としてエチレンプロピレンゴムを使用し、フッ素樹脂フィルム材としてポリテトラフルオロエチレンを使用している。
【００３７】
次に、本発明に係るガスケット製造方法を適用する製造工程について説明する。まず、第一の工程として、未成型構成物をなすゴム材を製造した。ゴム材は所定配合のゴム生地をカレンダーロール機にて平滑な幅３０ｍｍ、厚さ２ｍｍのシート状に数本圧延し、長さ１２００ｍｍ及び２４００ｍｍに切断した。
一方、接着を確実にするためのフッ素樹脂フィルム材に対する表面処理については、金属ナトリウムをナフタレンのテトラヒドロフラン溶液に加えて得られる錯化合物溶液を使用した。また、ゴム材とフィルム材との接着剤としてオルガノシロキサンを使用した。こうして接着用の表面処理を施したフッ素樹脂フィルム材（幅５０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍ）でゴム材を包み、あらかじめ上面にも表面処理を施したフッ素樹脂フィルム材上に裏打ちゴム形成用の未加硫ゴムシート（厚さ０．５ｍｍ）を重ね、未成型構成物を得た。
この未成型構成物を金型の下型に載置し、型締め状態とした上下型間で加硫温度１６０℃、加硫時間２０分、プレス圧力６８．６ＭＰａ（７０ｋｇｆ／ｃｍ2）で成型を行った。これにより、成型品としてのガスケットが製造できた。得られたガスケットは、フィルム材の破損もなく、ゴム材とフィルム材との接着状態及び外観の良好なものであった。
【００３８】
さらに、本発明に係るガスケット製造方法を適用する他の例として、フィルム材の厚さを変えて成型を行い、ガスケットを得た。実施例２として、厚さ０．１ｍｍのフッ素樹脂フィルム材を使用して前記同様に成型を行った。また、実施例３として、厚さ０．２５ｍｍのフッ素樹脂フィルム材を使用して前記同様に成型を行った。各実施例におけるフィルム材の厚さ以外の条件は同一である。
成型後、前記実施例２、３についても、フィルム材の破損もなく、接着状態及び外観の良好なガスケットが得られた。
以上により、本発明に係るガスケット製造方法に基づく製造工程により、用いるフッ素樹脂フィルム材の厚さが０．０５ｍｍ〜０．２５ｍｍと薄くても、問題なく製品として良好なガスケットを得られることが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プレス機における一方の型にキャビティに面する弾性部材を配設し、型締めに際して弾性部材を他方の型にいち早く当接、密着させてキャビティ周囲の型合わせ面間の隙間を無くし、キャビティ内圧力増大に伴ってゴム材が隙間へ向う事態をはじめから起り得ないようにすることにより、フィルム材が隙間へ向おうとするゴム材からの圧力で破れるのを防止でき、弾性部材の弾性反発力でフィルム材にかかる圧力を相殺できることと合わせ、フィルム材の変形、破損を確実に防止できることとなり、ゴム材とフィルム材をまとめて加圧成型して効率よくシール性に優れた片包みタイプのガスケットを製造でき、製造工程の短縮とコストダウンが図れるという効果を奏する。また、ゴム材とフィルム材が成型時に加圧されて製品形状で一体化されることでフィルム材が剥離しにくく、耐久性に優れたガスケットを得られるという効果を有する。
【００４０】
また、本発明によれば、一方の型のキャビティ周縁に溝部を周設して弾性部材を溝部に嵌着し、弾性部材を溝部で保持しつつ未成型構成物の成型に用いることにより、別途弾性部材の変形を阻害するような弾性部材の固定用部材を用いずに済み、弾性部材の圧縮及び復元を溝内を含む弾性部材全体で許容して、弾性部材のキャビティに面して未成型構成物のフィルム材と接する部分の過剰な変形を抑えつつ弾性部材を他方の型に確実に密着させられ、成型品形状の劣化を防止できるという効果を有する。
【００４１】
また、本発明によれば、弾性部材に対しキャビティを挟んで対向する側におけるいずれかの型の合わせ面にキャビティ内へ通じるバリ溝を周設し、キャビティにあらかじめ多めに供給されたゴム材のうち、型締め時に余剰となる分を前記バリ溝内に逃せることにより、型締め状態におけるキャビティ内でのゴム材の圧力が過度に大きくならず、フィルム材内側からのゴム材の外向きの押圧力を抑えてフィルム材の変形、破損を阻止できるという効果を有する。
【００４２】
また、本発明によれば、他方の型における弾性部材との当接面を他方の型の加圧方向への凸状部分先端より後退させると共にキャビティ側に連続させた形状とし、型締め時に最初にゴム材に接触する他方の型の凸状部分に押圧されてゴム材が加圧され始めても、キャビティにおける当接面と弾性部材の近傍に空間部分がまだ残っていることにより、加圧が少し進んでから未成型構成物をなすゴム材及びフィルム材が前記空間部分に達してこれを埋めることとなり、当接面及び弾性部材近傍でのゴム材の圧力上昇を適正な範囲にとどめられ、型締め状態でゴム材の圧力がフィルム材内側で過度に高くならず、フィルム材の変形、破損をより確実に阻止できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる金型の離隔状態及び型締め状態の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法により得られるガスケットの概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる未成型構成物及び得られるガスケットの各要部断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる他の金型の離隔状態及び型締め状態要部断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るガスケット製造方法で用いる他の未成型構造物及び得られるガスケットの各要部断面図である。
【符号の説明】
１ ガスケット
１０ 金型
１１ 下型
１２ 上型
１３ 弾性部材
１４ 合わせ面
１５ 溝部
１６ バリ溝
１７ 当接面
２０ 未成型構成物
２１ ゴム材
２２ フィルム材
２３ ゴムシート
３０ キャビティ
３１ 空間部
Claims (7)
- 上下型からなる金型を用い、少なくとも略シート状のゴム材と樹脂製フィルム材とをあらかじめ組合わせてなる未成型構成物を、前記型間のキャビティ内にて加熱しつつ一体的に加圧成型するガスケット製造方法において、
前記フィルム材を、前記ゴム材に対し、ゴム材の一方の表面から縁を回って他方の表面側に至る所定範囲でゴム材を断面略コ字状に覆う片包み状態に組合わせて前記未成型構成物となし、
前記金型のうち一方の型における前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁に略帯状の弾性部材を一方の型の合わせ面位置より他方の型側へ向け少なくとも突出する状態として配設し、
前記金型が型締め状態になる前に前記弾性部材と他方の型とを互いに圧着させ、弾性部材と前記一方の型間、並びに弾性部材と他方の型間に隙間のない状態を得ると共に、前記キャビティに面する弾性部材の側面を型の一部として利用することを
特徴とするガスケット製造方法。 - 前記請求項１に記載のガスケット製造方法において、
前記金型のうち一方の型における前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁の所定範囲に溝部を周設し、当該溝部に前記弾性部材を着脱可能に嵌着することを
特徴とするガスケット製造方法。 - 前記請求項１又は２に記載のガスケット製造方法において、前記金型のうちの上下いずれかが、前記一方の型の前記溝部に対して前記キャビティを隔てた反対側に位置する合わせ面部分の所定範囲にキャビティ内へ連通するバリ溝をキャビティに沿って周設されてなり、型締め状態で前記未成型構成物をなすゴム材のうち余剰分の前記バリ溝への流出を許容することを
特徴とするガスケット製造方法。 - 前記請求項１ないし３のいずれかに記載のガスケット製造方法において、
前記金型のうち、一方の型の前記溝部に対向する他方の型における前記弾性部材との当接面が、他方の型における加圧方向への凸状部分先端位置より加圧方向について後退した配置とされると共に、前記当接面に隣接するキャビティ構成面のうち所定範囲を前記当接面と連続する同一平面とされてなり、加圧成型時、他方の型の前記凸状部分が前記未成型構成物に当る直前に弾性部材と他方の型とを互いに当接させることを
特徴とするガスケット製造方法。 - プレス機に互いに近接、離隔可能に配設される上下組の金型からなり、当該型間のキャビティ内で少なくとも略シート状のゴム材と樹脂製フィルム材とをあらかじめ組合わせてなる未成型構成物を加熱しつつ加圧して成型品を得るガスケット成型用のプレス金型構造において、
前記金型のうち一方の型が、前記未成型構成物のフィルム材配置部分に面するキャビティ周縁の所定範囲に溝部を周設され、当該溝部に略帯状の弾性部材を一方の型の合わせ面位置より他方の型側へ向け少なくとも突出する状態として着脱可能に嵌着されてなり、
前記金型が型締め状態になる前に前記弾性部材と他方の型とが互いに圧着し、弾性部材と前記溝部間、並びに弾性部材と他方の型間に隙間のない状態となると共に、前記キャビティに面する弾性部材の側面が型の一部となることを
特徴とするプレス金型構造。 - 前記請求項５に記載のプレス金型構造において、
前記金型のうちの上下いずれかが、前記一方の型の前記溝部に対して前記キャビティを隔てた反対側に位置する合わせ面部分の所定範囲にキャビティ内へ連通するバリ溝をキャビティに沿って周設されてなり、型締め状態で前記未成型構成物をなすゴム材のうち余剰分の前記バリ溝への流出を許容することを
特徴とするプレス金型構造。 - 前記請求項５又は６に記載のプレス金型構造において、
前記金型のうち、一方の型の前記溝部に対向する他方の型における前記弾性部材との当接面が、他方の型における加圧方向への凸状部分先端位置より加圧方向について後退した配置とされると共に、前記当接面に隣接するキャビティ構成面のうち所定範囲を前記当接面と連続する同一平面とされてなり、
加圧成型時に他方の型の前記凸状部分が前記未成型構成物に当る直前、前記弾性部材と他方の型とが互いに当接することを
特徴とするプレス金型構造。
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