JP5896556B2 - シール付きプレートの製造方法及びキャビプレート - Google Patents
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Description
本発明は、基材に熱硬化性、熱可塑性の弾性体を一体的に成形したシール付きプレートの製造方法及びキャビプレートに関する。
従来から、ガスケット、Ｏリング等のシール材を基材であるプレートと一体化したシール付きプレートが種々の産業分野で利用されている。例えば、燃料電池用ガスケットと燃料電池用セパレータプレートに接着一体化してなる燃料電池用セパレータや、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）におけるトップカバーがその例である。また、例えば特許文献１には、ガスケット一体型プレートの製造方法が開示されている。この製造方法について、以下に詳しく説明する。
図６は、ガスケット一体型プレート１１の製造工程の概略を示しており、ガスケット一体型プレート１１を以下のようにして製造する。
すなわち、先ず、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の金型３を用いてガスケット形成部材１の成形溝２内にガスケット１２を成形（１次加硫）し、次いで図６（ｃ）に示すように、ガスケット１２の表面に接着剤１３を塗布する。接着剤１３の塗布箇所は、ガスケット１２に代えて、プレート１４の一面１４ａにおけるガスケット取付箇所としても良い。次いで図６（ｄ）に示すように、ガスケット１２を成形溝２内に保持した状態のガスケット形成部材１に対してプレート１４を面合わせして押圧し、これによりガスケット１２をプレート１４に接着し、すなわちガスケット１２をプレート１４側に転写する。ゴム材料の充填量が成形溝２の容積に対して１００〜１４０％、好ましくは１０５〜１２０％に設定されているために、押圧前、ゴム材料はその一部が成形溝２からはみ出している。したがってプレート１４はゴム材料に対して強く押し付けられることになる。次いで図６（ｅ）に示すように、ガスケット１２をプレート１４側に接着して残した状態として、ガスケット形成部材１のみをプレート１４から取り外す。
最後に、ガスケット１２を１００〜１４０℃の温度で数時間の加熱処理（２次加硫）し、ガスケット一体型プレート１１の製造を終了する。
上記したガスケット一体型プレートの製造方法によれば、ガスケットをプレートに個別に接着等するのに比較して、製造コストを低減することができる。
しかし、上記特許文献１のガスケット一体型プレートの製造方法の発明では、溝へのガスケットの充填率を考えた場合、押圧後にガスケットのバリが発生していると考えられる。このバリがシールすべき領域に発生すると、シール機能を低下させる要因にもなっていた。また、かかるバリを手作業にて除去する場合には製造コストの上昇を招くことにもなりかねなかった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、シール材と基材が一体化されたプレートの製造方法において、シール材のバリの発生を制御でき、かつ基材とキャビプレートを積層した対を加熱加硫が可能なシール付きプレートの製造方法及びキャブプレートを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため以下の（１）〜（５）構成を有する。
（１）シール用の溝と、該シール用の溝に離間して設けられたサイドリップと、前記シール用の溝に前記サイドリップを連結すべくタッチ面より低い深さとされて所定幅を有する連結溝と、を備えたキャビプレートにゴム生地を未加硫で成形する工程と、
前記ゴム生地が未加硫で成形されたキャビプレートと基材とを合わせ、加熱加硫する工程と、を有することを特徴とするシール付きプレートの製造方法。
前記ゴム生地が未加硫で成形されたキャビプレートと基材とを合わせ、加熱加硫する工程と、を有することを特徴とするシール付きプレートの製造方法。
（２）前記加熱加硫する工程の前に、前記基材の所定の箇所に接着剤を塗布する工程を有することを特徴とする前記（１）記載のシール付きプレートの製造方法。
（３）前記基材の材質がゴムであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のシール付きプレートの製造方法。
（４）前記ゴム生地が、熱硬化性弾性体、熱可塑性弾性体または熱可塑性樹脂であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のシール付きプレートの製造方法。
（５）ゴム生地を成形するためのキャビプレートであって、シール用の溝と、該シール用の溝に離間して設けられたサイドリップと、前記シール用の溝に前記サイドリップを連結すべくタッチ面より低い深さとされて所定幅を有する連結溝と、を備えたことを特徴とするキャビプレート。
本発明によれば、シール材と基材が一体化されたプレートの製造方法において、シール材のバリの発生を制御でき、かつ基材とキャビプレートを積層した対を加熱加硫が可能なシール付きプレートの製造方法及びキャビプレートを提供することができる。
本発明を実施するための形態を、図面を参照しつつ、以下に説明する。
本実施例のシール付きプレートの製造方法の基本的な流れを、図１により説明する。先ず、シールの素材となるゴム生地の材料を配合し、混練する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。使用するゴムには、フッ素ゴム，ＥＰＤＭ，ＮＢＲ，ＣＲ，シリコーンなど熱硬化性弾性体、熱可塑性弾性体、熱可塑性樹脂などを用いる。次に、混練した材料に促入れを行う（Ｓ１０３）。促入れとは、加硫促進剤、加硫剤をゴムコンパウンドに入れ混ぜて練ることをいう。次に、促入れを行ったゴム生地を分出・成形した（Ｓ１０４）後、キャビプレートにゴム生地を注入し未加硫のまま成形を行う（Ｓ１０５）。これを、ワンフロー成形と呼ぶ。ワンフロー成形されたキャビプレートと基材を積層した対に加硫を行う（Ｓ１０６）。このワンフロー成形は、本発明の特徴部であり後に詳述する。加硫が終了し、シール材が転写された基材に二次加硫を行った後（Ｓ１０７）、最後に仕上げと検査を行って終了する（Ｓ１０８）。
上述したワンフロー成形について詳しく説明する。先ず、ワンフロー成形で使用するキャビプレートについて述べる。キャビプレートの材料は、加硫温度に耐えられ、かつ、熱伝導性の良い鉄、ＳＵＳ、アルミ、銅などの金属が好適である。セラミックや樹脂もこれを満たすものであれば使用できる。キャビプレートの一例を図２（ａ）に示す。図２（ａ）はキャビプレート２０の平面図であり、図２（ｂ）はキャビプレート２０の一部の断面拡大図である。キャビプレート２０には、シール部が形成される溝２０ａ、ゴムの逃がし溝（以下、「サイドリップ」という）２０ｂ及びこの２つの溝を連結するための連結部２０ｃを有している。
キャビプレート２０は、変形を防ぎかつ剛性が保てる程度の厚さであることが必要である。ワンフロー成形している状態を図３（ａ）に示し、Ａ部の拡大図を図３（ｂ）に示す。また、キャビプレート２０にゴム生地８０が充填された状態を図２（ｃ）に示す。
キャビプレート２０にワンフロー成形を行う場合の温度は、ゴム生地が加硫せず、且つ流動性がある温度で行う。本実施例では、８０℃でワンフローを行った。なお、ゴムの粘度によりワンフローの温度は異なる。キャビプレート２０へのゴム生地の充填率は１００〜１１０％とする。キャビプレート２０は、上述したようにサイドリップ２０ｂを有し、このサイドリップ２０ｂを有することでバリ止めの効果を奏することができる。余分な材料は連結部２０ｃからサイドリップ２０ｂに逃げて、他の部分にはバリが発生しない。すなわち、サイドリップ２０ｂと製品部（シール部）の連結部２０ｃの構造が重要となる。連結部２０ｃは、深さ０．０１〜０．１ｍｍ程度、幅４ｍｍ程度でタッチ面を落として形成されている。この連結部２０ｃを通して余った生地がサイドリップ２０ｂに流され、バリを制御することができる。また、サイドリップ２０ｂ自身の断面形状も重要である。すなわち、ゴム生地に対して適度な流動抵抗を有することが必要である。つまり、ゴム生地の材料が逃げる時の圧力損失と加硫による粘度上昇の兼ね合いが重要である。材料が逃げやすいとシール部がヒケ、材料が逃げにくく、キャビ部を押さえる面圧が低いとバリがでる可能性があるため、連結部２０ｃの形状とサイドリップ２０ｂの形状はバリの制御に影響する。サイドリップ２０ｂを有することで、柔らかい基材に対してもバリ止め効果がある。また、型締力を低くできるので、基材を傷めない。
加硫を行っている状態を図４に示す。加硫は、ワンフロー成形がなされたキャビプレート２０と基材４０を重ね合わせたものを対とし、これを熱板５０を介してシリンダー６０で上下方向に圧力を付加しつつ加熱加硫を行う。シール材８０が転写された後の基材４０を図５に示す。
なお、キャビプレート２０と基材４０の外寸、内窓や穴を利用し通しで位置決めピンを立てたり、キャビプレート２０をインロー構造にして基材４０をはめこんだりして、キャビプレート２０と基材４０の位置決めを行ってもよい。
基材４０は、例えば金属板，カーボンセパレータ，樹脂，樹脂フィルム，ペーパ，膜などであり、金属板などのゴムとの密着性が低いものは事前に接着剤を基材４０に塗布することで、加硫時に加硫接着し、ゴムと基材４０の結合力を高めることができる。基材４０以外に、同様にゴムを充填したキャビプレート２０を合わせて積層することで、ゴム単一の製品も加硫成形することができ、バリをサイドリップ２０ｂに流すことでバリ方向を制御（外側のみバリなど）したり、仕上げ性を向上させることができる。
加硫時には、バリをなくして基材４０とキャビプレート２０を積層時に密着させることが重要である。このため、サイドリップ２０ｂが重要な機能を発揮することになる。
２０ キャビプレート
２０ａ シール用の溝
２０ｂ サイドリップ
２０ｃ 連結部
４０ 基材
５０ 熱板
６０ シリンダー
２０ａ シール用の溝
２０ｂ サイドリップ
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Claims (5)
- シール用の溝と、該シール用の溝に離間して設けられたサイドリップと、前記シール用の溝に前記サイドリップを連結すべくタッチ面より低い深さとされて所定幅を有する連結溝と、を備えたキャビプレートにゴム生地を未加硫で成形する工程と、
前記ゴム生地が未加硫で成形されたキャビプレートと基材とを合わせ、加熱加硫する工程と、を有することを特徴とするシール付きプレートの製造方法。 - 前記加熱加硫する工程の前に、前記基材の所定の箇所に接着剤を塗布する工程を有することを特徴とする請求項１記載のシール付きプレートの製造方法。
- 前記基材の材質がゴムであることを特徴とする請求項１または２に記載のシール付きプレートの製造方法。
- 前記ゴム生地が、熱硬化性弾性体、熱可塑性弾性体または熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１または２に記載のシール付きプレートの製造方法。
- ゴム生地を成形するためのキャビプレートであって、
シール用の溝と、該シール用の溝に離間して設けられたサイドリップと、前記シール用の溝に前記サイドリップを連結すべくタッチ面より低い深さとされて所定幅を有する連結溝と、を備えたことを特徴とするキャビプレート。
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