JP4636229B2 - ガスケットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、気密性が必要とされる精密機器又は電子機器等のシール部に用いられるのに適したガスケットの製造方法に関するものである。

パソコンのハードディスク装置（ＨＤＤ）又は携帯電話等、気密性が必要とされる精密機器又は電子機器等のシール部にはガスケットが用いられる。中でも、特にハードディスク装置用ガスケットとしては、従来から、金属板等からなるカバーを成形型に入れて、ガスケットをカバーに一体成形したものや、予めガスケットのみを製作しておき、後からカバーに接着等により取り付けるか、あるいはガスケットをカバーとケースとの対向面間に挟み込むように配置するもの等があった。

しかしながら、成形型によってカバーに一体成形したガスケットは、カバーが成形型内で圧縮されることにより変形する等の問題や、成形型を製作するための費用が掛かってしまうという問題が指摘される。また、ガスケットを独立して製作したものは、接着剤によるアウトガスの発生等の影響があるため、使用可能な接着剤に制限があり、また、カバーへのガスケットの貼り付け工程があるため、製造工程が多く時間が掛かってしまう問題もある。

そこで、上記した問題が解消でき、自由な場所にガスケットを成形できるという利点から、ディスペンサーによって成形されるガスケットが開発されている（例えば下記の特許文献１参照）。
特開２０００−３０２１６０（第２図，第３図）

図６は、上記特許文献１に記載された従来の技術と同種のハードディスク装置のトップカバー用ガスケット１を示す部分断面図、図７は、ハードディスク装置に組み付けた状態を示す部分断面図、図８は、ガスケット１の製造方法を示す説明図である。図６及び図７に示されるように、ガスケット１は、カバー３の片面（内側面）に、ケース２との間のシール対象となる周縁部分に沿って設けられており、図８に示されるように、吐出ノズル５を備えたディスペンサー４でカバー３の片面に液状エラストマーを塗布し、架橋硬化させることによって成形されたものである。

しかしながら、従来のディスペンサー法によるガスケット１は、液状エラストマーを一筆書き状に塗布して成形したものであるため、このガスケット１の断面形状は、図６又は特許文献１における第２図に示されるように、断面アスペクト比（ガスケット高さｈ／ガスケット幅ｗ）が小さく、単純な略Ｄ字形（略半円形）、もしくは略台形に成形され、その結果、以下のような不都合を有している。

すなわち、図７に示されるように、ケース２に対してカバー３を止めネジ６を使って締め付けてゆくと、ガスケット１が圧縮変形せしめられるのに伴ってケース２に対するガスケット１の接触幅ｗ_０が極端に大きくなってしまい、これに伴ってガスケット１に大きな反力が発生し、この反力によりカバー３に反りが発生することがある。そして、反りはカバー３の長手方向に発生し、かつネジピッチ間に発生し易い。

特に、濡れ性が良い液状エラストマー、例えばＵＶ硬化型ポリウレタン樹脂によって成形されたガスケットの場合、カバー３に対する液状エラストマーの濡れ性により、架橋硬化するまでの間に塗布時の形状を保てずに、流れて幅が広がりやすく、ガスケット断面形状のアスペクト比ｈ／ｗが小さくなりやすい。具体的には、後述する表１に示されるように、例えば幅1.0ｍｍのガスケットでは、高さｈは0.6ｍｍ程度が限界である。十分なシール性を得るのに必要なガスケット１の圧縮量を確保するためには、所要の高さｈを確保することが必要であるが、高さｈを確保しようとするとガスケット幅ｗが広くなってしまう。したがって、カバー３の反りが特に発生しやすく、上述のような、接触幅ｗ_０が大きくなるような形状となる。また、近年のハードディスク装置は小型化の傾向にあり、ガスケット１の成形箇所の幅も狭くせざるを得なくなっているため、ますます高いアスペクト比を要求されている。

そして、カバー３に上述のような反りが発生すると、もはや必要なシール面圧を確保することができなくなり、シール性に支障を来たすことになる。特に近年は、ハードディスク装置関連部品も小型軽量化や低コスト化の要求が厳しく、ガスケットの大きさ自体が制限を受けるばかりでなく、ガスケット取付部品であるカバー３も、軽量化を目的として肉厚が例えば0.2〜2.0ｍｍとますます薄くなっており、剛性強度も低下する傾向にある。したがってこのような条件のもとに、カバー３に反りを発生させることのない低反力で、かつ優れたシール性を発揮し、かつ省スペース化を図ることが可能なガスケットの開発が求められている。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、ハードディスク装置におけるカバー等、ガスケットが形成された部材に反りを発生させることがなく、優れたシール性を長期間にわたって発揮することが可能なガスケットの製造方法を提供することにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るガスケットの製造方法は、二部材間をシールするガスケットの製造において、前記二部材のうち一方の部材におけるシール対象部分に沿って液状エラストマーを塗布して常温常圧下で架橋硬化させることにより第一層目を成形する工程と、前記第一層目に液状エラストマーを重ねて塗布し、その際に前記第一層目の塗布終点上又はその近傍を始点として前記第一層目と逆方向へ塗布して常温常圧下で架橋硬化させることにより第二層目を一体的に成形する工程とからなるものである。

ここで、「常温常圧下」とは、通常の温度かつ通常の圧力の下ということを意味する。つまり、加熱や加圧を必要とすることなく液状のゴム材料を架橋硬化することができるということである。勿論、大気温度や大気圧の下でも良いし、大気温度や大気圧とは環境が異なっている下でも構わない。

請求項１の構成によれば、ガスケットを二層状にすることで高いアスペクト比を実現することができる。また、ガスケットの第一層目は、一方の部材への塗布成形の際に液状エラストマーの濡れ性によって幅広に成形されてしまうが、第二層目は、液状エラストマーによる塗布成形時に第一層目に対する接触角の影響及び表面張力の働きによって、形がくずれないので、結果として更に高いアスペクト比が保たれる。よって、断面アスペクト比が大きくなり、シールに必要なガスケット圧縮代の確保及び反力低減が可能となる。しかも、塗布後の経過時間の相違による第一層目の高さの変化と第二層目の高さの変化が逆向きに生じて、互いに相殺されるので、成形されるガスケットの高さのばらつきを低減することができる。

なお、液状エラストマーの材料としては、例えば、紫外線、電子線、放射線（Ｘ線，β線，γ線）あるいはマイクロ波による誘電加熱作用等の物理的作用によって架橋するニトリルゴム（ＮＢＲ），エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ），アクリルゴム（ＡＣＭ），シリコーンゴム（ＶＭＱ），フッ素ゴム（ＦＫＭ），ウレタンゴム（ＵＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ）等を用いることができる。

請求項１の発明に係るガスケットの製造方法によれば、アスペクト比が大きく、接触面積が小さく、かつ十分な圧縮代を確保できる多段形状のガスケットを製造することができる。その結果、相手部材（二部材のうち他方の部材）との接触幅の増大を抑えて、十分なシール性を得るのに必要なガスケットの圧縮量を確保することができると共に、当該ガスケットが形成された部材の反りも抑制されるので、シール性能の向上を実現することができる。しかも、第二層目の液状エラストマーを、第一層目の塗布終点上又はその近傍を始点として第一層目と逆方向へ塗布することによって、ガスケットの高さのばらつきが低減されるので、シール性の優れたガスケットを得ることができる。

以下、本発明に係るガスケットの製造方法の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は、本発明の製造方法により製造されたガスケットの第一の形態を示す部分断面図、図２は、図１のガスケットをハードディスク装置に組み付けた状態を示す部分断面図、図３は本発明のガスケットの製造方法を示す説明図である。

図１及び図２に示されるガスケット１０は、請求項１に記載の「一方の部材」に相当するハードディスク装置用カバー３の片面に一体的に成形されて、他方の部材であるケース２に適当な圧縮代をもって密接することにより、カバー３とケース２の間をシールするものである。

ガスケット１０は、図３に示されるように、ディスペンサー４のノズル５からカバー３の片面に液状エラストマーを押し出して一筆書きのように塗布し、これに物理的処理で架橋硬化させることによって成形されたものであって、その断面形状が、多段形状となっている。具体的には、カバー３の片面に第一層目１１が直接塗布成形され、この第一層目１１の上面に第二層目１２が重ねて塗布成形されることによって、図１に示されるような上下の二段構造となっている。このとき、図５に示すように、第二層目１２の塗布方向及び塗布の始点と終点を、第一層目１１とは逆にする。

図１に示されるように、未装着状態では、ガスケット１０の第一層目１１の断面形状は略Ｄ字形（略半円形）であって、ガスケット１０全体の断面形状は略Ｄ字形（略半円形）を上下に重ねた形状となっている。また、第一層目１１の幅ｗ_１１よりも第二層目１２の幅ｗ_１２のほうが小さいものとなっている。また、第一層目１１と第二層目１２は、その断面中心Ｏ_１１，Ｏ_１２が、ガスケット１０の幅方向に対して互いにほぼ同位置、すなわち上下に互いに対応する位置にある。

ガスケット１０の成形に用いられる液状エラストマーとしては、紫外線硬化型エラストマー、例えばＵＶ硬化型ポリウレタン樹脂が好適に採用される。この場合、ディスペンサー４で一筆書きのように塗布した紫外線硬化型エラストマー（ＵＶウレタン）を、紫外線の照射によって直ちに架橋硬化させることができるので、ガスケット１０の成形を容易に行うことができる。

ガスケット１０の組み付け状態において、カバー３の片面に直接塗布成形された第一層目１１は、図２に示されるように、ケース２には接触せず、第二層目１２がケース２に適当な圧縮代をもって密接されるものである。このとき、ガスケット１０が一体化されたカバー３をケース２に止めネジ６で締め付けていくと、ガスケット１０が圧縮されるのに伴ってケース２に対する接触幅ｗ_１が増大していくが、第一層目１１よりも第二層目１２の幅が小さいため、圧縮による接触幅ｗ_１の増大率は小さなものとなる。しかも第二層目１２の形成によってガスケット１０の高さｈも高くなっているため、圧縮によってガスケット１０に発生する反力が小さくなり、カバー３に反りが発生するのを抑えることができる。

なお、発明者の研究によれば、第一層目１１の幅ｗ_１１が広いほど、第二層目１２の圧縮量に対する反発荷重は増大する傾向がみられ、高さｈ（＝ｈ_１１＋ｈ_１２）が高いほど、圧縮量に対する反発荷重は減少する傾向がみられる。

下記の表１は、上述した第一の形態による二段形状のガスケット１０（実施例１〜３）と、先に説明した図６のような従来構造のガスケット１（比較例１〜４）を、紫外線硬化型エラストマー（ＵＶ硬化型ポリウレタン樹脂）を部材表面に塗布して、紫外線で架橋硬化させるディスペンサー法によって成形した結果を示すものである。なお、この表１における「ノズル開口形状」とは、図３に示されるディスペンサー４におけるノズル５の開口形状のことであり、「断面形状」とは、成形されたガスケットの断面形状のことであり、「ｈ_１１」「ｗ」「ｗ_１１」「ｈ」「ｗ_１２」は、それぞれ図１又は図６に記載された部分の寸法（ｍｍ）であり、「アスペクト比」は、ｈ／ｗ又はｈ／ｗ_１１である。

表１から、実施例及び比較例の双方共、ノズルの口径を大きくするほど、アスペクト比が高くなる傾向があることがわかる。そして、従来構造のガスケットである比較例１〜４は、ノズルの口径を大きくしても、アスペクト比が最大で0.6程度に過ぎず、すなわち幅ｗを1.0ｍｍとしたものでは高さｈが最大でも0.6ｍｍ程度であり、幅ｗを2.0ｍｍにしても、高さｈは1.0ｍｍに留まっている。これに対し、本発明の実施の形態に相当する実施例１〜３は、アスペクト比が比較例１〜４の約2倍となっており、すなわち幅ｗ_１１が1.0ｍｍにおいて、高さｈが最大で1.25ｍｍであった。したがって、十分なシール性を得るのに必要なガスケット１０の圧縮量を確保することができるものである。

図４は、本発明の製造方法により製造されたガスケットの第二の形態を示す部分断面図である。この形態において、先に説明した図１に示される第一の形態と異なるところは、第一層目１１の断面中心Ｏ_１１と、第二層目１２の断面中心Ｏ_１２が、幅方向に互いにΔＯだけ偏心していることにある。

このような構造としたガスケット１０は、一種のリップ型シールのように、シールの方向性をもたせることができる。すなわち、第二層目１２が偏在する方向の空間Ａに対して一層優れたシール性を実現することができる。

ところで、液状エラストマーを線状に塗布していく場合、塗布の始点に近い部分ほど、アスペクト比が小さくなるといった現象が見られる。これは、未硬化の液状エラストマーは、塗布後、時間の経過に伴って断面形状が横に広がり、塗布の始点に近い部分ほど塗布後の時間が多く経過しているので、つぶれが大きくなるからである。

したがって、第一層目１１を塗布して架橋硬化させた後、第二層目１２の液状エラストマーを、第一層目１１の塗布方向と同方向へ塗布した場合は、第二層目１２にも第一層目１１と同じ状況が発生するので、塗布の始点と終点との高さの差が大きくなることになる。このような高低差の発生を防止するには、第二層目１２の塗布方向及び塗布の始点と終点を、第一層目１１とは逆にすることが有効である。これによって、第二層目１２に生じる高低差が、第一層目１１に生じた高低差を相殺することになり、全体として均一な高さのガスケット１０を成形することができる。

発明者は、第一層目の塗布終点上又はその近傍を始点として第一層目と逆方向へ塗布することによる効果を確認するための試験を実施した。図５は、この試験における液状エラストマーの塗布方向を示す説明図、下の表２は、試験結果を示すものである。なお、この表２における「ＡＶＥ」は高さの平均値、「σ」は標準偏差である。

表２に示されるように、第一層目の液状エラストマーを図５におけるＰ１方向（反時計回り）に塗布した場合、その高さｈ_１１（図１参照）は、塗布の始点に近いＡ部で小さく、塗布の終点に近いＤ部で大きくなっている。そして、第二層目の液状エラストマーを、第一層目と同じＰ１方向（反時計回り）に塗布した場合は、第二層目にも第一層目と同じ状況が発生するため、Ａ部とＤ部の高さの差が0.04mmから0.10mmに増幅されていることがわかる。

これに対し、第二層目の液状エラストマーを、第一層目とは逆に、図５におけるＰ２方向（時計回り）に塗布した場合は、第二層目の液状エラストマーの高さｈ_１２（図１参照）は、Ｄ部で小さく、Ａ部で大きくなって、第一層目の高さの差を埋めるので、ガスケット全体としての高さｈの差が0.04mmから0.01mmに低減されていることがわかる。但し、幅ｗ_１１，ｗ_１２については変化が見られなかった。

本発明の製造方法により製造されたガスケット１０の第一の形態を示す部分断面図である。 図１のガスケット１０をハードディスク装置に組み付けた状態を示す部分断面図である。 本発明のガスケットの製造方法を示す説明図である。 本発明の製造方法により製造されたガスケット１０の第二の形態を示す部分断面図である。 第一層目と第二層目の塗布方向を逆にすることによる効果を確認するための試験における液状エラストマーの塗布方向を示す説明図である。 特許文献１に記載された従来の技術と同種のガスケット１を示す部分断面図である。 図６のガスケット１をハードディスク装置に組み付けた状態を示す部分断面図である。 図６のガスケット１の製造方法を示す説明図である。

符号の説明

２ ケース
３ カバー（一方の部材）
４ ディスペンサー
５ ノズル
１０ ガスケット
１１ 第一層目
１２ 第二層目

Claims (1)

1. 二部材間をシールするガスケット（１０）の製造において、前記二部材のうち一方の部材（３）におけるシール対象部分に沿って液状エラストマーを塗布して常温常圧下で架橋硬化させることにより第一層目（１１）を成形する工程と、前記第一層目（１１）に液状エラストマーを重ねて塗布し、その際に前記第一層目（１１）の塗布終点上又はその近傍を始点として前記第一層目（１１）と逆方向へ塗布して常温常圧下で架橋硬化させることにより第二層目（１２）を一体的に成形する工程とからなることを特徴とするガスケットの製造方法。
   

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