JP4606462B2 - 金属製ガスケットの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、金属製ガスケットのシール構造、特にシルクスクリーン印刷により金属製ガスケットにシール部を設けた金属製ガスケットの製造方法に関するものである。
従来から、シリンダヘッドガスケット等の金属製ガスケットにおいては、図５に示すように、薄肉金属板１の適宜箇所に形成された開口縁部等に沿ってシール部２が設けられている(例えば、特許文献１参照)。このシール部２は、例えば、図６(A)に示すような緩やかな断面クランク形状(階段状、ハーフビードとも言う)、又は図７(A)に示すような断面山形状に形成されたビード部(フルビードとも言う)にも設けられている。
特開２００２−２２８００１号公報
この際、シール部２は、薄いゴム層を形成しており、その厚さは均一であるほうが好ましい。このため、予めフラットな薄肉金属板１にゴム層を焼き付けた後、このフラットな薄肉金属板１の適宜箇所を折り曲げてビード部を形成することによって所定のシリンダヘッドガスケットとしたものがあるが(プレコート法)、このような折り曲げ工程を後処理とした場合、シール部２のゴム厚は略均一とすることができるものの、その設備投資が膨大である上、金属製ガスケットを製作した後の残材のリサイクル化が困難であり、しかもシール部２以外にもゴム層を形成しているために材料コストが高騰するという問題が生じていた。
そこで、図８(A)、(B)に示すように、シリンダヘッド形状に成形した後の薄肉金属板１の表面に低粘度のあるいは溶融または溶液状としたゴム材料よりなるシール部２を、シルクスクリーン印刷、パッド印刷、ロールコータ印刷等により、複数回にわたりそれぞれ幅を調整して層状に塗布し、盛上げた後、これを乾燥および加熱硬化させて薄肉金属板１の表面に所望の断面形状を持つシール部２を形成したもの(アフターコート法)が知られている(例えば、前記特許文献１参照)。
ところで、上記の如く構成されたアフターコート法による金属製ガスケットのシール構造にあっては、図６(A)に示すような緩やかな断面クランク形状、又は図７(A)に示すような断面山形状に形成されたビード部にシール部２を形成した場合、そのゴム層は溶融または溶液状態のゴムインクで形成されることから、例えば図６(A)に示した緩やかな断面クランク形状のビード部の場合には、図６(B)に示すように、上段屈曲部分(頂点)に位置するゴムインクが傾斜面に沿って下段側へと流れ、乾燥、硬化によって薄くなったゴム部２の頂点付近のゴム層は、上段平坦部分よりも薄いゴム層となってしまう。また、上段屈曲部分(頂点)に位置するゴムインクが傾斜面に沿って下段側へと流れたことに伴い、乾燥硬化によって薄くなったゴム部２の下段平坦部分付近のゴム層は、上段平坦部分よりも厚いゴム層となってしまう。
同様に、図７(A)に示した山形状のビード部の場合には、図７(B)に示すように、その頂点(稜線)を中心に図示左右の下段側へとゴムインクが傾斜面に沿って流れ、乾燥硬化によって薄くなったゴム部２の頂点付近のゴム層は下段平坦部分よりも薄いゴム層となってしまう。
このように薄いゴム層となってしまった部分は、シール面圧発生部位であることから、相手面の面粗度吸収性が低下してしまうという問題が生ずる。また、厚いゴム層となってしまった部分は、高面圧の発生により肝心のシール部の面圧を低下させてしまうという問題が生ずる。
さらに、このようなゴム厚が均等となり難い印刷方式の場合、上述した特許文献１に開示されるように、１回の印刷では所望のゴム厚に成形することができないという問題があった。
本発明は、上記問題を解決するため、印刷方式で形成したゴム部の硬化後の厚さの均一化に貢献することができる金属製ガスケットの製造方法を提供することを目的とする。
その目的を達成するため、請求項１に記載の金属製ガスケットの製造方法は、薄肉金属板に傾斜面を形成して立体状となし且つその傾斜面を挟む上下にまたがって形成されたビード部表面に硬化したゴム層からなるシール部が設けられた金属製ガスケットの製造において、ビード部の頂点から傾斜面の上部寄りにまたがるシール部と傾斜面の下部寄りから下部平坦部分にまたがるシール部とが、それら両シール部形成材料の乾燥、硬化前に、両シール部から傾斜面に沿って広がった溶液状ゴム材料によって接続することを特徴とする。
請求項２に記載の金属製ガスケットのシール部形成方法は、傾斜面を介して立体状に形成された薄肉金属板の傾斜面を挟む上下にまたがって形成されたビード部表面にスクリーン印刷により溶液状ゴム材料を塗布した後、その溶液状ゴム材料を乾燥硬化させたゴム層からなるシール部を形成する金属製ガスケットのシール部形成方法において、スクリーン版の乳剤により傾斜面の中途部で分断した溶液状ゴム材料を、スクリーン版を取り去ることにより、その分断部分に傾斜面上方から流れた溶液状ゴム材料を傾斜面下方に印刷した溶液状ゴム材料に合流させて、乾燥、硬化して金属製ガスケットを製造することを特徴とする。
本発明の金属製ガスケットのシール部形成方法は、溶液状ゴム材料の固形分濃度が5〜60重量％、粘度(室温)が100〜100000cpsであることを特徴とする。
本発明の金属製ガスケットのシール部形成方法は、溶液状ゴム材料を傾斜面の中途部で分断するマスク幅が0.2〜2.0mmであることを特徴とする。
本発明の金属製ガスケットのシール部形成方法は、ビード部の頂点から傾斜面中途部までの溶液状ゴム材料の印刷幅が0.1〜4.0mmであることを特徴とする。
本発明の金属製ガスケットのシール部形成方法は、溶液状ゴム材料の印刷膜厚が10〜500μmであることを特徴とする。
本発明の金属製ガスケットのシール部形成方法は、ビード部の傾斜面を挟む高低差が0.05〜0.5mmであることを特徴とする。薄板のプレス曲げ加工が容易な高低差としては、このような高低差であることが好ましい。
本発明の金属製ガスケットのシール部形成方法は、分断部がスリット状であることを特徴とする。
本発明の金属製ガスケットのシール部形成方法は、分断部がディンプル状(円形に限られず、矩形、四角形等の形状も含む)であることを特徴とする。
本発明の金属製ガスケットの製造方法によれば、ビード部の頂点から傾斜面の上部寄りにまたがるシール部と傾斜面の下部寄りから下部平坦部分にまたがるシール部とが、それら両シール部の乾燥、硬化前に傾斜面に沿って広がった溶液状ゴム材料によって接続されていることにより、スクリーン印刷方式で形成したゴム部の乾燥、硬化後の厚さの均一化に貢献することができる。
すなわち、ビード部の頂点から傾斜面の上部寄りにまたがるシール部(ビード頂点部)では、溶液状ゴム材料が傾斜面に沿って流れ、また表面張力も小さくなるので、傾斜面ではない箇所のインクが広がり、一方傾斜面の下部寄りから下部平坦部分にまたがるシール部(ビード底部)では、表面張力が小さくなるのでインクが広がり(流れる)、そのため塗布したインクの乾燥、硬化前に、ビード頂点部から流れ出したインクと、ビード底部で広がったインクとがつながることで、ゴム膜厚さの均一化が達成される。
本発明の金属製ガスケットの断面クランク形状シール部構造の一例を示し、(A)は溶液状ゴム材料硬化前の要部の断面図、(B)は溶液状ゴム材料硬化後の要部の断面図である。 本発明の金属製ガスケットの製造工程の途中を表す説明図である。 本発明の金属製ガスケットの断面山形状シール部構造の一例を示し、(A)は溶液状ゴム材料硬化前の要部の断面図、(B)は溶液状ゴム材料硬化後の要部の断面図である。 本発明の金属製ガスケットの断面山形状シール部構造の他の例における、溶液状ゴム材料硬化前の要部の断面図である。 従来の金属製ガスケットの正面図である。 従来の金属製ガスケットのシール部構造の一例を示し、(A)は溶液状ゴム材料硬化前の要部の断面図、(B)は溶液状ゴム材料硬化後の要部の断面図である。 従来の金属製ガスケットのシール部構造の他の例を示し、(A)は溶液状ゴム材料硬化前の要部の断面図、(B)は溶液状ゴム材料硬化後の要部の断面図である。 (A)は金属製ガスケットの斜視図、(B)は金属製ガスケットの要部の正面図である。
符号の説明
１ 薄肉金属板
１Ａ 傾斜面
２ シール部(ゴム部)
２Ａ ビード頂点部
２Ｂ ビード底部
２Ｃ 継ぎ目
次に、本発明の金属製ガスケットの製造方法を、図面に基づいて説明する。
図１において、１は薄肉金属板、２はシール部(ゴム部)である。このゴム部２は、図２に示すように、溶液状ゴム材料をスクリーン版３を用いたシルクスクリーン印刷によりメッシュ状に印刷(塗布)したものであり、乾燥、硬化前の状態では薄肉金属板１の傾斜面１Ａの中途部で途切れた状態(傾斜面１Ａの上部寄りにまたがるビード頂点部２Ａと傾斜面１Ａの下部寄りにまたがるビード底部２Ｂ)で塗布される。塗布された溶液状ゴム材料は、シルクスクリーンの乳剤幅に相当する分断幅を形成させる。なお、スクリーン印刷法に代り、メタルマスク印刷法を用いることもできる。
例えば、ビード頂点部２Ａの頂点を挟む印刷幅は2mmであり、ビード底部２Ｂの印刷幅は1.4mmである。そして、この実施例では、これらビード頂点部２Ａとビード底部２Ｂとの溶液状ゴム材料の分断幅(隙間)は0.6mmである。この分断幅は、0.4〜0.8mmの範囲であることが好ましい。分断幅が0.4mm以下である場合には、合流部分でのゴム部２の継ぎ目２Ｃ(図１(Ｂ)参照)が目立たなくなるが、継目部分のシルクスクリーン乳剤の耐久性が劣ってしまうという問題が生じ、分断幅が0.8mmを超えると、上段側のビード頂点部２Ａの溶液状ゴム材料が傾斜面を流れても分断幅を埋めない(ビード底部２Ｂの溶液状ゴム材料と合体しない)おそれがある。ただし、一般には分断幅は用いられるゴムインクやゴム印刷部の寸法形状に依存するため、0.2〜2mm、好ましくは0.4〜1.6mm程度に設定することができる。
図３(A)に示すように、他の実施例である断面山形の場合には、頂点を挟むビード頂点部２Ａの印刷幅は2mmであり、ビード底部２Ｂの印刷幅は4mmである。そして、これらビード頂点部２Ａとビード底部２Ｂとの溶液状ゴム材料の分断幅(隙間)は0.4mmである。すなわち、上述した図１(A)の場合には、溶液状ゴム材料が流れるのは一方向のみであるが、図３(A)の場合には、溶液状ゴム材料が流れるのは頂点を境に二方向であるため、その分断幅は短くしており、この場合の分断幅は0.3〜0.6mmの範囲であることが好ましい。ただし、前述の通り、一般には分断幅は用いられるゴムインクやゴム印刷部の寸法形状に依存するため、0.2〜2.0mm、好ましくは0.3〜1.2mm程度の範囲に設定される。この分断幅の下限値は、乳剤の耐久性およびビード先端部の膜厚の均一性という観点から決定される。
このような構成では、
(1)好ましくは約0.05〜0.3mmの厚さを有する薄肉金属板１は、SUS板の打ち抜き後にフォーミングを行い、従来技術で説明した外観のガスケット形状とする。シール部２は、そのシール性(相手側との密着性、弾性)を確保するためにビード部を形成して立体形状とする。
(2)フォーミング後の薄肉金属板１は、洗浄後に表面に接着剤を塗り、その接着剤を乾燥、焼付けした後、シルクスクリーン印刷によりゴムインク(溶液状ゴム材料)を必要部分の表面に印刷する。接着剤およびゴムインクの両者を用いる代りに、接着剤含有ゴムインクを用いることもできる。
(3)この際の印刷状態は、上述したマスクにより傾斜面１Ａの中途部が途切れた状態で溶液状ゴム材料がメッシュ状に印刷される。
(4)印刷後の溶液状ゴム材料は、粘着しない状態まで風乾し、薄肉金属板１を裏返して裏面にも溶液状ゴム材料を塗布する(図示せず)。
ゴム材料としては、例えばフッ素ゴム、(水素化)ニトリルゴム等の一般的なゴム材料が用いられる。溶液状ゴム材料は、有機溶剤等の溶剤を含み、その固形分濃度は5〜60重量％、好ましくは10〜40重量％(実施例では30重量％)、粘度(室温)は100〜100000cps、好ましくは1000〜50000cps(実施例では250cps)の範囲である。
また、溶液状ゴム材料を傾斜面１Ａの中途部で分断する分断幅は0.2〜2.0mmであり、この分断幅の好ましい範囲はハーフビードまたはフルビードによっても異なる。すなわち、ハーフビードでは0.4〜1.6mm、またフルビードでは0.3〜1.2mm、特に好ましくは0.3〜0.6mmの範囲に設定される。
さらに、ビード頂点部２Ａの印刷幅は0.1〜4.0mm、好ましくは0.2〜2.0mmである。また、溶液状ゴム材料の印刷膜厚は10〜500μm、好ましくは10〜100μmである。なお、これらは、ビード頂点部２Ａ及びビード底部２Ｂの傾斜面を挟む高低差(例えば、0.05〜0.5mm、好ましくは0.1〜0.2mmである)や傾斜角度、乾燥、硬化後の膜厚設定等を考慮して決定される。
また、分断部はスリット状としているが、連続していないディンプル状とすることもできる。
(5)このような状態で溶液状ゴム材料を乾燥、硬化させると、図１(B)及び図３(B)に示されるように、スクリーン版３を取り去ることにより、分断された部分が上方側の溶液状ゴム材料の流れ込みにより互いにくっつきあった状態で乾燥、硬化して接続部を形成し、ほぼ均一な膜厚のシール部２を形成させることができる。
上記各実施例では、固形分濃度30重量％、粘度(室温)250cpsの接着剤含有ゴムインクを用い、スクリーン印刷した後スクリーン版３を取り去り、その分断部分に傾斜面１Ａ上方から流れた溶液状ゴム材料を傾斜面１Ａ下方に印刷された溶液状ゴム材料に合流させた後、200℃でオーブン加硫したところ、いずれの実施例でも平坦部厚さ狙い値25μmに対し、接続部を除き20〜30μmの範囲内の厚さのゴム部２が形成されていた。
なお、以上においては、スクリーン版３によって分断される箇所が図１(Ａ)の例では１箇所、図３(Ａ)の例では２箇所であったが、これに限られず、３箇所以上の多数箇所(例えば図４に示す４箇所等)としてもよい。

Claims (8)

  1. 薄肉金属板に傾斜面を形成して立体状となし且つその傾斜面を挟む上下にまたがって形成されたビード部表面に硬化したゴム層からなるシール部が設けられた金属製ガスケットの製造において、
    ビード部の頂点から傾斜面の上部寄りにまたがるシール部と傾斜面の下部寄りから下部平坦部分にまたがるシール部とが、それら両シール部形成材料の乾燥、硬化前に、両シール部から傾斜面に沿って広がった溶液状ゴム材料によって接続されることを特徴とする金属製ガスケットの製造方法。
  2. 傾斜面を介して立体状に形成された薄肉金属板の傾斜面を挟む上下にまたがって形成されたビード部表面に、スクリーン印刷により溶液状ゴム材料を塗布した後、その溶液状ゴム材料を乾燥、硬化させたゴム層からなるシール部を形成する金属製ガスケットのシール部形成方法において、スクリーン版の乳剤により傾斜面の中途部で分断した溶液状ゴム材料を、スクリーン版を取り去ることにより、その分断部分に傾斜面上方から流れた溶液状ゴム材料を傾斜面下方に印刷した溶液状ゴム材料に合流させて、乾燥、硬化することを特徴とする金属製ガスケットの製造方法。
  3. 溶液状ゴム材料を傾斜面の中途部で分断するマスク幅が0.2〜2.0mmである請求項２記載の金属製ガスケットの製造方法。
  4. ハーフビード部の場合、分断するマスク幅が0.4〜1.6mmである請求項３記載の金属製ガスケットの製造方法。
  5. フルビード部の場合、分断するマスク幅が0.3〜1.2mmである請求項３記載の金属製ガスケットの製造方法。
  6. フルビード部の場合、分断するマスク幅が0.3〜0.6mmである請求項５記載の金属製ガスケットの製造方法。
  7. 分断部がスリット状である請求項２記載の金属製ガスケットの製造方法。
  8. 分断部がディンプル状である請求項２記載の金属製ガスケットの製造方法。
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