JP6169390B2

JP6169390B2 - 液状エラストマーの成形方法

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Publication number: JP6169390B2
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Description

本発明は、液状エラストマーの成形方法に係り、更に詳しくは、金型を用いて液状エラストマーよりなる成形品を成形する方法に関する。液状エラストマーよりなる成形品は例えば、燃料電池用ガスケットであり、またはその他一般のガスケットもしくはパッキン等である。

これからの燃料電池の普及にはセパレータやガスケットなどの小型化、低コスト化が必要である。ガスケットについては、射出成形の採用により成形材料（液状エラストマー）の廃棄量を削減することが可能となるが、金型を用いて複数のガスケットを同時に成形する場合、複数の製品キャビティ空間を金型の同一平面上（金型の型締め型開き方向と直交する方向）に並べると、金型が大型化し、製造効率が良くない。

尚、金型を用いて複数の成形品を同時に成形する技術が下記特許文献１公報に掲載されているが、この従来技術は、射出成形ではなく、圧縮成形用の成形機である。

特開２００６−０２６９２３号公報

本発明は以上の点に鑑みて、成形材料の廃棄量削減が可能で、しかも金型を用いて複数の成形品を同時に成形する際に金型が平面上大型化せず、よって製造効率が良い液状エラストマーの成形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、本発明の請求項１による液状エラストマーの成形方法は、金型を用いて液状エラストマーよりなるフレーム状の成形品を成形する方法であって、前記金型は、射出成形用金型であって、複数の分割型および製品キャビティ空間が当該金型の型締め型開き方向に並んで設けられ、前記金型は、前記複数の製品キャビティ空間に通じるスプル、ランナーおよびゲートを備え、前記ランナーは、前記スプルから当該金型の型締め型開き方向と直交する方向に延設された直交ランナー部と、前記直交ランナー部から当該金型の型締め型開き方向と平行な方向に延設された平行ランナー部とを備え、前記平行ランナー部は、前記複数の製品キャビティ空間の外周側に配置されるとともに、その全長に亙って成形材料の流れの上流側から下流側へかけてその開口断面積が徐々に縮小する構造を備え、前記金型を用いて複数の成形品を同時に成形することを特徴とする。

また、本発明の請求項２による液状エラストマーの成形方法は、上記した請求項１記載の成形方法において、前記金型のうち前記直交ランナー部を画成する分割型は、コールドランナー型とされていることを特徴とする。

また、本発明の請求項３による液状エラストマーの成形方法は、上記した請求項１または２記載の成形方法において、前記金型は、インサート部品をセットした状態で成形品を成形するものであって、前記インサート部品に対し前記成形品を一体成形することを特徴とする。

また、本発明の請求項４による液状エラストマーの成形方法は、上記した請求項１、２または３記載の成形方法において、前記成形品は、燃料電池用ガスケットであることを特徴とする。

上記構成を備える本発明の成形方法においては、金型を用いて液状エラストマーよりなる成形品を成形する際に金型による射出成形を実施するため、成形材料の廃棄量を削減することが可能とされ、しかも金型の構造について複数の製品キャビティ空間が当該金型の型締め型開き方向すなわち複数の分割型の積層方向に並んで設けられているため、金型が平面上大型化することがなく、よって金型の設置面積が小さくて良い等、製造効率を向上させることが可能とされる。成形品が例えば燃料電池用ガスケットである場合、このガスケットの多くは平面長方形のフレーム状であるため、これを成形するための製品キャビティ空間も平面長方形のフレーム状とされる。したがってこのような形状の製品キャビティ空間が複数、金型の型締め型開き方向すなわち複数の分割型の積層方向に並んで設けられる。

射出成形用の金型は、製品キャビティ空間のほか、これに通じるスプル、ランナーおよびゲートを備えるが、上記したように製品キャビティ空間が例えば平面長方形のフレーム状である場合、ランナーについては、これを製品キャビティ空間の内周側に配置する態様と、製品キャビティ空間の外周側に配置する態様とが考えられ、本発明には両態様が共に含まれる。

前者の、ランナーを製品キャビティ空間の内周側に配置する態様の場合には、スプルから金型の型締め型開き方向と平行な方向へ向けて平行ランナー部を延設するとともにこの平行ランナー部から各製品キャビティ空間へ向けて金型の型締め型開き方向と直交する方向に直交ランナー部を延設するのが好適であり、このような金型構造は、成形材料が熱硬化性であるとの前提のもと、ホットランナータイプの金型として適している。

一方、後者の、ランナーを製品キャビティ空間の外周側に配置する態様の場合には、スプルから金型の型締め型開き方向と直交する方向へ向けて直交ランナー部を延設するとともにこの直交ランナー部から金型の型締め型開き方向と平行な方向へ向けて平行ランナー部を延設するのが好適であり、このような金型構造は、成形材料が熱硬化性であるとの前提のもと、一部コールドランナータイプの金型として適しており、すなわち金型のうち直交ランナー部を画成する分割型をコールドランナー型とすることにより、直交ランナー部内の成形材料は熱硬化せずに次回の成形に供することができ、よって成形材料の廃棄量削減を一層効果的に進めることが可能とされる。

また、この後者の態様の場合には、製品キャビティ空間の内周側にスプルや平行ランナー部が貫通配置されないため、インサート成形を実施することが可能とされ、すなわち例えば燃料電池用セパレータ等のプレート状部品をインサート部品としてインサート成形を実施することが可能とされる。インサート部品が燃料電池用セパレータである場合、成形品は燃料電池用ガスケットであり、燃料電池用セパレータに対し燃料電池用ガスケットが一体成形された製品が作成される。

金型の型締め型開き方向と平行な方向へ向けて延設される平行ランナー部については、その全長に亙って開口断面積を一定としても良いが、一定とする場合、例えば平行ランナー部がその全長に亙ってストレートの円筒状であると、成形後この平行ランナー部内で熱硬化した材料（バリ）を離型するのが困難となったり、分割型同士を開閉するのが困難となったりすることがある。そこでこれに対策するには、平行ランナー部の開口断面積を成形材料の流れの上流側から下流側へかけて徐々に縮小する構造とするのが好適であり、この構造によれば平行ランナー部の内周面およびバリの外周面にテーパーが設定されるため、バリを離型するのが容易となり、或いは分割型同士を開閉するのが容易となる。この開口断面積縮小の構造の態様としては、平行ランナー部の全長に亙ってその開口断面積を成形材料の流れの上流側から下流側へかけて徐々に縮小する態様と、複数の製品キャビティ空間を画成する分割型ごとに平行ランナー部の開口断面積を成形材料の流れの上流側から下流側へかけて徐々に縮小する態様とが考えられ、本発明には両態様が共に含まれる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明によれば以上説明したように、金型を用いて液状エラストマーよりなる成形品を成形する際に金型による射出成形を実施するため、成形材料の廃棄量を削減することが可能とされ、しかも金型の構造について複数の製品キャビティ空間が当該金型の型締め型開き方向すなわち複数の分割型の積層方向に並んで設けられているため、金型が平面上大型化することがなく、よって金型の設置面積が小さくて良い等、製造効率を向上させることが可能とされる。金型の構造については、ランナーを製品キャビティ空間の内周側に配置する態様と外周側に配置する態様とを提供することができ、後者の態様の場合には、金型のコールドランナー化やインサート成形の実施が可能とされる。また、平行ランナー部の開口断面積を成形材料の流れの上流側から下流側へかけて徐々に縮小する構造とすることにより、バリの離型を容易とし、或いは分割型同士の開閉を容易とすることができる。成形品は例えば燃料電池用ガスケットである。したがって燃料電池用ガスケットを成形手する技術分野において、上記の作用効果を獲得することができる。

本発明の第１実施例に係る成形方法の実施に使用する金型の型締め状態を示す断面図同金型の型開き状態を示す断面図本発明の第２実施例に係る成形方法の実施に使用する金型の型締め状態を示す断面図同金型の型開き状態を示す断面図本発明の第３実施例に係る成形方法の実施に使用する金型の型締め状態を示す断面図同金型の型開き状態を示す断面図本発明の第４実施例に係る成形方法の実施に使用する金型の型締め状態を示す断面図同金型の型開き状態を示す断面図本発明の第５実施例に係る成形方法の実施に使用する金型の型締め状態を示す断面図同金型の型開き状態を示す断面図

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第１実施例・・・
図１および図２は、本発明の第１実施例に係る成形方法の実施に用いる金型１の断面を示している。この金型１は、射出成形用の金型であって、同形同大の複数（当該実施例では４つ）の製品キャビティ空間５１が当該金型１の型締め型開き方向（図では上下方向）に所定の間隔をあけて並んで設けられ、当該金型１を用いて同形同大の複数（当該実施例では４つ）の成形品１０１を同時に成形することが可能とされている。またこの金型１は、当該金型１の型締め型開き方向に積層配置された第１ないし第９に亙る９枚の分割型１１〜１９を備え、このうちスプル開口部を設けた第１型１１以外の、第２型１２および第３型１３のパーティング部、第４型１４および第５型１５のパーティング部、第６型１６および第７型１７のパーティング部ならびに第８型１８および第９型１９のパーティング部にそれぞれ製品キャビティ空間５１が設けられている。尚、この金型１は、平面長方形のフレーム状（枠状）を呈する液状ゴムよりなる燃料電池用ガスケットを複数個取りすることを想定しているので、複数の製品キャビティ空間５１もそれぞれ平面長方形のフレーム状のものとされている。

また、金型１は、複数の製品キャビティ空間５１に通じるスプル２１、ランナー３１およびゲート４１を備えている。

スプル２１は、第１型１１の平面中央にてノズルタッチするように開口し、ここから当該金型１の型締め型開き方向の一方（図では下方）へ向けて、最下段の製品キャビティ空間５１を設けた第８型１８まで貫通するように設けられている。したがってスプル２１は、最上段の製品キャビティ空間５１から最下段の製品キャビティ空間５１に至るまで複数の製品キャビティ空間５１の内周側に設けられている。

ランナー３１は、スプル２１から各製品キャビティ空間５１へ向けて当該金型１の型締め型開き方向と直交する方向（図では左右方向）に設けられ、その先端に設けたゲート４１を介して製品キャビティ空間５１に連通している。上記したように製品キャビティ空間５１は平面長方形のフレーム状とされるとともにスプル２１は金型１の平面中央に配置されているので、ランナー３１はスプル２１から放射状に設けられ、例えば製品キャビティ空間５１の四隅（平面長方形の四隅）へ向けて４本のランナー３１が放射状に設けられ、各ランナー３１がそれぞれゲート４１を介して製品キャビティ空間５１に連通している。したがってこの構造によると１つの製品キャビティ空間５１に対し４本のランナー３１と４箇所のゲート４１が設けられている。またランナー３１は、下面に製品キャビティ空間５１を設けた第２型１２、第４型１４、第６型１６および第８型１８の上面に設けられている。

上記構成の金型１を用いて複数の成形品を同時に成形して型開きすると、図２に示すように、成形品１０１は、第３型１３、第５型１５、第７型１７および第９型１９の上面に保持され、一方、第２型１２、第４型１４、第６型１６および第８型１８に、スプル部、ランナー部およびゲート部よりなるバリ１１１が保持される。

第２実施例・・・
図３および図４は、本発明の第２実施例に係る成形方法の実施に用いる金型１の断面を示している。この金型１は、射出成形用の金型であって、同形同大の複数（当該実施例では５つ）の製品キャビティ空間５１が当該金型１の型締め型開き方向（図では上下方向）に所定の間隔をあけて並んで設けられ、当該金型１を用いて同形同大の複数（当該実施例では５つ）の成形品１０１を同時に成形することが可能とされている。またこの金型１は、当該金型１の型締め型開き方向に積層配置された第１ないし第８に亙る８枚の分割型１１〜１８を備え、このうちスプル２１および直交ランナー部３２を設けた第１型１１および第２型１２以外の、第３型１３および第４型１４のパーティング部、第４型１４および第５型１５のパーティング部、第５型１５および第６型１６のパーティング部、第６型１６および第７型１７のパーティング部ならびに第７型１７および第８型１８のパーティング部にそれぞれ製品キャビティ空間５１が設けられている。尚、この金型１は、平面長方形のフレーム状を呈する液状ゴムよりなる燃料電池用ガスケットを複数個取りすることを想定しているので、複数の製品キャビティ空間５１もそれぞれ平面長方形のフレーム状のものとされている。

スプル２１は、第１型１１の平面中央にてノズルタッチするように開口し、ここから当該金型１の型締め型開き方向の一方（図では下方）へ向けて直下の第２型１２まで設けられている。

ランナー３１は、スプル２１から当該金型１の型締め型開き方向と直交する方向（図では左右方向）へ向けて延設された直交ランナー部３２と、直交ランナー部３２の先端から当該金型１の型締め型開き方向と平行な方向の一方へ向けて延設された平行ランナー部３３とを備えている。直交ランナー部３２は、スプル２１を設けた第２型１２の上面に設けられている。平行ランナー部３３は、複数の製品キャビティ空間５１の外周側に配置され、直交ランナー部３２の先端から当該金型１の型締め型開き方向と平行な方向の一方へ向けて、最下段の製品キャビティ空間５１を設けた第７型１７まで貫通するように設けられ、第３ないし第７の各型１３〜１７に設けたゲート４１を介して各製品キャビティ空間５１に連通している。上記したように製品キャビティ空間５１は平面長方形のフレーム状とされるとともにスプル２１は金型１の平面中央に配置され、更に平行ランナー部３３は製品キャビティ空間５１の外周側に配置されているので、直交ランナー部３２はスプル２１から放射状に設けられ、例えば製品キャビティ空間５１の四隅（平面長方形の四隅）へ向けて４本の直交ランナー部３２が放射状に設けられ、その各先端から当該金型１の型締め型開き方向の一方へ向けて平行ランナー部３３が設けられている。したがってこの構造によると５つの製品キャビティ空間５１に対し４本の平行ランナー部３３が設けられるとともに１つの製品キャビティ空間５１に対し４箇所のゲート４１が設けられている。またゲート４１は、下面に製品キャビティ空間５１を設けた第３ないし第７の各型１３〜１７の同じく下面に設けられている。

上記構成の金型１を用いて複数の成形品１０１を同時に成形して型開きすると、図４に示すように、成形品１０１は、第４ないし第８の各型１４〜１８の上面に、ランナー部およびゲート部よりなるバリ１１１付きの状態で保持される。

尚、この第２実施例に係る成形方法および金型１については、以下の構成を加えることができる（補足）。

すなわち図３および図４に示したように、この金型１では、製品キャビティ空間５１が設けられていない第２型１２に直交ランナー部３２が設けられているので、この直交ランナー部３２をコールドランナー化することにより、直交ランナー部３２内の成形材料を成形後未硬化のままとして次回の成形に供することが可能とされる。したがってこのような観点からして、直交ランナー部３２およびスプル２１を設けた第２型１２および第１型１１をコールドランナー型とし、このため第２型１２およびホットランナー型である第３型１３間に加熱力を遮断する断熱部を設けたり、平行ランナー部３３における第２型１２および第３型１３間に成形材料の連続状態を遮断する開閉バルブを設けたりする。

また図３および図４に示したように、この金型１では、複数の製品キャビティ空間５１の内周側にスプルおよびランナーが設けられていないので、後記第５実施例で詳記するように、プレート状のインサート部品をセットした状態で成形品１０１を成形することが可能とされる。したがってこのような観点からして、当該金型１をインサート成形実施可能な金型とし、このため、各分割型のパーティング部にインサート部品をセットするための空間部を設けたりする。

第３実施例・・・
図５および図６は、本発明の第３実施例に係る成形方法の実施に用いる金型１の断面を示している。この金型１は、射出成形用の金型であって、同形同大の複数（当該実施例では５つ）の製品キャビティ空間５１が当該金型１の型締め型開き方向（図では上下方向）に所定の間隔をあけて並んで設けられ、当該金型１を用いて同形同大の複数（当該実施例では５つ）の成形品１０１を同時に成形することが可能とされている。またこの金型１は、当該金型１の型締め型開き方向に積層配置された第１ないし第８に亙る８枚の分割型１１〜１８を備え、このうちスプル２１および直交ランナー部３２を設けた第１型１１および第２型１２以外の、第３型１３および第４型１４のパーティング部、第４型１４および第５型１５のパーティング部、第５型１５および第６型１６のパーティング部、第６型１６および第７型１７のパーティング部ならびに第７型１７および第８型１８のパーティング部にそれぞれ製品キャビティ空間５１が設けられている。

また、製品キャビティ空間５１を設けた第３ないし第８の各型１３〜１８は図示するように、厚みの薄いコマ型タイプの分割型（型板）とされ、これらコマ型を纏めて金型１内の組み込むための下型６１およびブロック型７１が設けられている。また下型６１には、これらコマ型を纏めて突き上げ、次工程へ搬送するための油圧シリンダ等よりなる突き上げ装置８１が組み込まれている。

尚、この金型１は、平面長方形のフレーム状を呈する液状ゴムよりなる燃料電池用ガスケットを複数個取りすることを想定しているので、複数の製品キャビティ空間５１もそれぞれ平面長方形のフレーム状のものとされている。

上記構成の金型１を用いて複数の成形品１０１を同時に成形した後、コマ型よりなる第３ないし第８の各型１３〜１８は図６に示すように、突き上げ装置８１によって纏めて突き上げられ、次工程へ搬送される（図上矢印）。

スプル２１および直交ランナー部３３を設けた第１型１１および第２型１２については、上記第２実施例の補足で述べたように、コールドランナー型としても良い。

第４実施例・・・
上記第３実施例に係る成形方法および金型１において、金型の型締め型開き方向と平行な方向へ向けて延設された平行ランナー部３３はその全長に亙って開口断面積を一定とするストレートの円筒状とされているが、このような形状であると上記したように、成形後、平行ランナー部３３内で熱硬化した材料（バリ）を離型するのが困難となったり、分割型同士を開閉するのが困難となったりすることがある。

そこで、これに対策するため、当該第４実施例では図７および図８に示すように、平行ランナー部３３の開口断面積が、コマ型よりなる第３型から第８型１３〜１８にかけての全長に亙って、成形材料の流れの上流側（図では上方）から下流側（図では下方）へかけて徐々に縮小する構造とされている。したがってこの構造によれば、平行ランナー部３３の内周面およびバリ１１１の外周面が共にテーパー状とされるため、バリ１１１を離型するのが容易となり、或いは分割型１３〜１８同士を開閉するのが容易となる。

この第４実施例に係るその他の構成および作用効果は、上記第３実施例と同じである。したがって図７および図８に図５および図６と同じ符号を付して、その説明を省略する。

第５実施例・・・
図９および図１０は、本発明の第５実施例に係る成形方法の実施に用いる金型１の断面を示している。この金型１は、射出成形用の金型であって、同形同大の複数（当該実施例では４つ）の製品キャビティ空間５１が当該金型１の型締め型開き方向（図では上下方向）に所定の間隔をあけて並んで設けられ、当該金型１を用いて同形同大の複数（当該実施例では４つ）の成形品１０１を同時に成形することが可能とされている。またこの金型１は、当該金型１の型締め型開き方向に積層配置された第１ないし第１０に亙る１０枚の分割型１１〜２０を備え、このうちスプル２１および直交ランナー部３２を設けた第１型１１および第２型１２以外の、第３型１３および第４型１４のパーティング部、第５型１５および第６型１６のパーティング部、第７型１７および第８型１８のパーティング部ならびに第９型１９および第１０型２０のパーティング部にそれぞれ製品キャビティ空間５１が設けられている。

またこの金型１は、プレート状のインサート部品１０２をセットした状態でガスケットを一体成形することを想定しているので、第３型１３および第４型１４のパーティング部、第５型１５および第６型１６のパーティング部、第７型１７および第８型１８のパーティング部ならびに第９型１９および第１０型２０のパーティング部にそれぞれインサート部品１０２をセットするための空間部９１が設けられている。またこの金型１は、プレート状のインサート部品１０２の厚み方向両面にそれぞれガスケットを一体成形することを想定しているので、インサート部品１０２に成形材料を流通させるための貫通孔１０３が設けられている。

ランナー３１は、スプル２１から当該金型１の型締め型開き方向と直交する方向（図では左右方向）へ向けて延設された直交ランナー部３２と、直交ランナー部３２の先端から当該金型１の型締め型開き方向と平行な方向の一方へ向けて延設された平行ランナー部３３とを備えている。直交ランナー部３２は、スプル２１を設けた第２型１２の上面に設けられている。平行ランナー部３３は、複数の製品キャビティ空間５１の外周側に配置され、直交ランナー部３２の先端から当該金型１の型締め型開き方向と平行な方向の一方へ向けて、最下段の製品キャビティ空間５１を設けた第９型１９まで貫通するように設けられ、第３型１３、第５型１５、第７型１７および第９型１９に設けたゲート４１を介して各製品キャビティ空間５１に連通している。上記したように製品キャビティ空間５１は平面長方形のフレーム状とされるとともにスプル２１は金型１の平面中央に配置され、更に平行ランナー部３３は製品キャビティ空間５１の外周側に配置されているので、直交ランナー部３２はスプル２１から放射状に設けられ、例えば製品キャビティ空間５１の四隅（平面長方形の四隅）へ向けて４本の直交ランナー部３２が放射状に設けられ、その各先端から当該金型１の型締め型開き方向の一方へ向けて平行ランナー部３３が設けられている。したがってこの構造によると４つの製品キャビティ空間５１に対し４本の平行ランナー部３３が設けられるとともに１つの製品キャビティ空間５１に対し４箇所のゲート４１が設けられている。またゲート４１は、下面に製品キャビティ空間５１を設けた第３型１３、第５型１５、第７型１７および第９型１９の上面に設けられている。

また、平行ランナー部３３は、複数の製品キャビティ空間５１を画成する分割型ごとに、すなわち最上段の製品キャビティ空間５１を画成する第３型１３から第４型１４へかけて、第２段の製品キャビティ空間５１を画成する第５型１５から第６型１６へかけて、および第３段の製品キャビティ空間５１を画成する第７型１７から第８型１８へかけてそれぞれ、成形材料の流れの上流側（図では上方）から下流側（図では下方）へ向けてその開口断面積が徐々に縮小する構造とされている。したがってこの構造によれば、平行ランナー部３３の内周面およびバリ１１１の外周面が共にテーパー状とされるため、バリ１１１の離型あるいは分割型同士の開閉が容易とされている。

上記構成の金型１を用いて複数の成形品１０１を同時に成形して型開きすると、図１０に示すように、成形品１０１は、第４型１４、第６型１６、第８型１８および第１０型２０に保持され、一方、第３型１３、第５型１５、第７型１７および第９型１９にバリ１１１が保持される。

スプル２１および直交ランナー部３２を設けた第１型１１および第２型１２については、上記第２実施例の補足で述べたように、コールドランナー型としても良い。

１金型
１１〜２０分割型
２１スプル
３１ランナー
３２直交ランナー部
３３平行ランナー部
４１ゲート
５１製品キャビティ空間
６１下型
７１ブロック型
８１突き上げ装置
９１空間部
１０１成形品
１０２インサート部品
１０３貫通孔
１１１バリ

Claims

金型を用いて液状エラストマーよりなるフレーム状の成形品を成形する方法であって、
前記金型は、射出成形用金型であって、複数の分割型および製品キャビティ空間が当該金型の型締め型開き方向に並んで設けられ、
前記金型は、前記複数の製品キャビティ空間に通じるスプル、ランナーおよびゲートを備え、
前記ランナーは、前記スプルから当該金型の型締め型開き方向と直交する方向に延設された直交ランナー部と、前記直交ランナー部から当該金型の型締め型開き方向と平行な方向に延設された平行ランナー部とを備え、
前記平行ランナー部は、前記複数の製品キャビティ空間の外周側に配置されるとともに、その全長に亙って成形材料の流れの上流側から下流側へかけてその開口断面積が徐々に縮小する構造を備え、
前記金型を用いて複数の成形品を同時に成形することを特徴とする液状エラストマーの成形方法。
請求項１記載の成形方法において、
前記金型のうち前記直交ランナー部を画成する分割型は、コールドランナー型とされていることを特徴とする液状エラストマーの成形方法。
請求項１または２記載の成形方法において、
前記金型は、インサート部品をセットした状態で成形品を成形するものであって、前記インサート部品に対し前記成形品を一体成形することを特徴とする液状エラストマーの成形方法。
請求項１、２または３記載の成形方法において、
前記成形品は、燃料電池用ガスケットであることを特徴とする液状エラストマーの成形方法。