JP6673678B2 - キャリアフィルム付きガスケット及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シール技術に係るキャリアフィルム付きガスケットとその製造方法に関する。本発明のガスケットは例えば、燃料電池用ガスケットとして用いられ、またはその他の用途の一般ガスケットとして用いられる。

燃料電池用ガスケットには、ゴム状弾性体（ラバー）製のガスケット単品よりなるラバーオンリータイプのガスケット、ゴム状弾性体製のガスケットをセパレータに一体成形したセパレータ一体ガスケット、ゴム状弾性体製のガスケットをＧＤＬ（ガス拡散層）に一体成形したＧＤＬ一体ガスケット等さまざまな構成のガスケットがある。

これらのガスケットはそれぞれ特徴を有しているが、近年、低コスト化の要求が強いことから、この要求を満足できるラバーオンリータイプのガスケットが注目されている。

ラバーオンリータイプのガスケットは例えば、図４に示すように構成されている。

すなわち、ガスケット１１の全体として平面状（平板状）とされ、燃料電池の反応面の周りを全周に亙ってシールするための外周シール部１２が平面長方形の枠状に設けられている。また、燃料電池の反応面と各マニホールド部を仕切る必要があることから、外周シール部１２の内側（四隅それぞれ）に内側シール部１３が一体に設けられている。ガスケット１１の断面形状は図４（Ｂ）に示すように、断面円形とされている。

特開２０１４−６０１３３号公報（図１等におけるガスケット３参照）

しかしながらこのラバーオンリータイプの燃料電池用ガスケット１１には、以下の点で更なる改良の余地がある。

すなわちこの燃料電池用ガスケット１１は一般に、平面外形を４００ｍｍ×３００ｍｍ程度の大きさとされる一方でその断面形状（線径）を１ｍｍ乃至数ｍｍ程度と小さく設定されている。したがって搬送時やスタッキング時にガスケット１１単体では捩れが生じやすいものであって、その取扱い作業性（ハンドリング性）が良くない。

本発明は以上の点に鑑みて、ラバーオンリータイプガスケットの取扱い作業性を向上させることができ、併せて、ガスケットおよびキャリアフィルムが粘着していてもガスケットからキャリアフィルムを取り外しやすい構造のキャリアフィルム付きガスケットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のキャリアフィルム付きガスケットは、ラバーオンリータイプのガスケットと、前記ガスケットを取り外し可能に保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムとの組み合わせよりなり、前記キャリアフィルムにおける前記ガスケットと平面上重なる部位に、前記ガスケットの外形形状に沿って変形した立体形状よりなるガスケット保持部を設け、前記立体形状よりなるガスケット保持部は、前記ガスケットの一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する段差形状とされていることを特徴とする。

本発明では、ラバーオンリータイプのガスケットを樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムで保持することにより、ガスケットの取扱い作業性を向上する。ガスケットとキャリアフィルムは互いに接着されず、このためスタッキングに際しガスケットからキャリアフィルムを取り外してガスケットのみをスタッキングすることが可能とされる。

ガスケットは平面状（平板状）であり、樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムも平面状（平板状）であることから、ガスケットをキャリアフィルム上に載せただけでは、ガスケットをキャリアフィルムによってしっかりと保持できないことが懸念される。そこで、これに対策するには、キャリアフィルムにおけるガスケットと平面上重なる部位に、ガスケットの外形形状に沿って変形した立体形状よりなるガスケット保持部を設けるのが好適であり、これによればガスケットがガスケット保持部によって立体的に保持されるため、ガスケットをキャリアフィルムによってしっかりと保持することが可能とされる。

上記したようにガスケットおよびキャリアフィルムは非接着とされるが、ガスケットの材質上の特性や成形過程の都合などによって両者が粘着した状態となることがあり、この場合、粘着力が強いと、ガスケットからキャリアフィルムを取り外しにくくなることが懸念される。そこで本発明では、ガスケット保持部の形状をガスケットの一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する片持ち式の段差形状とし、これにより粘着面積を限定し、両者が粘着していてもガスケットからキャリアフィルムを容易に取り外せるようにした。

本発明のガスケットは例えば、燃料電池用ガスケットとして用いられる。燃料電池はスタック積層数が多いことからガスケットにはその厚みが小さいことが求められ、厚みの小さなガスケットは捩れやすいため、取扱い作業性が良くない。したがってこのように厚みが小さく捩れやすい燃料電池用ガスケットの分野において、ガスケットを樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムと組み合わせて取扱い作業性を向上させることは、スタッキング作業の効率化を図るうえで、きわめて有効である。

キャリアフィルム付きガスケットの製造方法としては、ガスケットを成形する金型のパーティング部に平面状のキャリアフィルムを挟み込んだ状態で金型を型締めする工程と、金型でガスケットを成形し、このとき成形材料充填圧力でキャリアフィルムの平面上一部を金型キャビティ内面に沿って変形させ立体形状よりなるガスケット保持部を成形する工程と、ガスケットの成形後、型開きしてから、ガスケットおよびキャリアフィルムを同時に金型から取り出す工程と、を順次実施する。キャリアフィルムは当初、平面状であったものが、成形材料充填圧力を利用して一部立体化され、立体化された部位においてガスケットとフィットするため、保持力が高いものである。

本発明によれば、ラバーオンリータイプのガスケットと樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムとを組み合わせるようにしたため、ラバーオンリータイプのガスケットの取扱い作業性を向上することができる。また、ガスケット保持部の形状をガスケットの一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する段差形状としたため、ガスケットおよびキャリアフィルムが粘着していてもガスケットからキャリアフィルムを容易に取り外すことができる。

本発明の実施例に係るキャリアフィルム付きガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部拡大断面図であって（Ａ）におけるＣ−Ｃ線拡大断面図 本発明の実施例に係るキャリアフィルム付きガスケットの製造方法の工程説明図 本発明の実施例に係るキャリアフィルム付きガスケットの取り扱い方法の説明図 従来例に係るガスケットを示す図で、（Ａ）はその平面図、（Ｂ）はその要部拡大断面図であって（Ａ）におけるＢ−Ｂ線拡大断面図 （Ａ）および（Ｂ）共それぞれ比較例に係るガスケットの要部断面図

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１に示すように当該実施例に係るキャリアフィルム付きガスケット１１は、ラバーオンリータイプのガスケット２１と、このガスケット２１を取り外し可能に保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム３１との組み合わせにより構成されている。ガスケット２１およびキャリアフィルム３１は接着されていないが、互いに粘着していることがある。ガスケット２１はキャリアフィルム３１を取り外し、ガスケット２１のみにて例えば燃料電池用ガスケットとして用いられる。キャリアフィルム３１は、キャリアシートまたはガスケット保持部材とも称される。

ガスケット２１は、所定のゴム状弾性体（例えばＶＭＱ、ＰＩＢ、ＥＰＤＭ、ＦＫＭなど）によって全体として平面状（平板状）に成形され、燃料電池の反応面の周りを全周に亙ってシールする外周シール部２２が平面長方形の枠状に設けられている。また、燃料電池の反応面と各マニホールド部を仕切るため、外周シール部２２の内側（四隅それぞれ）に内側シール部２３が一体に設けられている。ガスケット２１の断面形状は図１（Ｂ）に示すように断面Ｄ字形（横Ｄ字形）とされ、すなわち断面長方形のガスケット基部２４の上部に断面円弧形（半円形）のシールリップ２５が一体に設けられた形状とされている。符号２６は、ガスケット２１をその厚み方向に貫通する貫通部（空間部）を示している。ガスケット２１は全体として平面長方形状に成形され、その平面的な大きさを外形略４００ｍｍ（縦）×略３００ｍｍ（横）とされ、その厚みすなわち線径を略１ｍｍとされている。

キャリアフィルム３１は、所定の樹脂フィルムによって平面状（平板状）に成形され、ガスケット２１よりも一回り大きな平面長方形状に成形されている。樹脂フィルムとしては例えば、厚さ０．２ｍｍのポリプロピレンフィルムを使用し、これを上記した大きさの平面形状に裁断して使用する。樹脂フィルムとしてはポリプロピレンの他に、ポリエチレン、ポリスチレンなど一般樹脂材が使用可能である。また、ポリアミド（ＰＡ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のエンジニアリングプラスチックよりなるフィルムを用いるのも好適であり、この種のエンジニアリングプラスチックよりなるフィルムによれば、ガスケット２１およびキャリアフィルム３１が粘着しにくくなり、また粘着しても剥離しやすくなる。フィルムの厚さについては、ガスケット２１の線径や断面形状にもよるが、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度とするのが好ましい。

キャリアフィルム３１の平面上一部であってガスケット２１と平面上重なる部位に、ガスケット２１の外形形状（ガスケット２１の断面形状における外郭線）に沿って変形した形状の立体形状よりなるガスケット保持部（立体部）３２が設けられている。

この立体形状よりなるガスケット保持部３２は、左右一対の溝側面を備える溝形状ではなく、高さ違いの２面の平面部３２ａ，３２ｂをフィルム厚み方向の立ち上がり部３２ｃを介して連続した段差形状の立体として形成されており、よって断面Ｄ字形（横Ｄ字形）を呈するガスケット２１の上面（シールリップ２５の上面）２１ａおよび一方の側面（シールリップ２５およびガスケット基部２４の一方の側面）２１ｂを保持せず、他方の側面（ガスケット基部２４の他方の側面）２１ｃおよび下面（ガスケット基部２４の下面）２１ｄのみを保持する段差形状の立体として設けられている。

上記構成のキャリアフィルム付きガスケット１１においては、ラバーオンリータイプのガスケット２１が樹脂フィルムよりなるキャリアフィルム３１によって保持されるため、キャリアフィルム付きガスケット１１の搬送に際してガスケット２１に捩れが生じにくく、搬送しやすい。また、ガスケット２１およびキャリアフィルム３１が非接着とされるため、スタッキングに際してガスケット２１からキャリアフィルム３１を容易に取り外すことが可能とされる。したがってラバーオンリータイプのガスケット２１の取扱い作業性を向上することができる。

また、キャリアフィルム３１に立体形状よりなるガスケット保持部３２が設けられ、この立体形状よりなるガスケット保持部３２がガスケット２１を保持しているため、ガスケット２１がキャリアフィルム３１に対し平面上位置決めされる。したがってキャリアフィルム付きガスケット１１の搬送に際してガスケット２１がキャリアフィルム３１に対しずれることがないため、ガスケット２１をキャリアフィルム３１によってしっかりと保持することができる。

また、上記したようにガスケット２１およびキャリアフィルム３１は非接着とされているため、スタッキングに際しガスケット２１からキャリアフィルム３１を容易に取り外し可能とされているが、後記するようにガスケット２１を成形する金型４１（図２）にキャリアフィルム３１をインサートした状態でガスケット２１を成形するときに、成形したガスケット２１が粘着性を備えていること等を原因として、ガスケット２１およびキャリアフィルム３１が粘着された状態となることがある。この粘着はチャッキング装置による取り外しができるほどに粘着力が小さいことが多いが、粘着力が強い場合にはガスケット２１からキャリアフィルム３１を取り外しにくくなることが懸念される。

そこで、当該実施例では上記したとおり、ガスケット保持部３２が段差形状とされ、ガスケット２１の上面２１ａおよび一方の側面２１ｂを保持せず、他方の側面２１ｃおよび下面２１ｄのみを保持する形状とされているため、これによれば両者２１，３１が粘着していてもガスケット２１からキャリアフィルム３１を容易に取り外すことができる。

すなわち比較例１として図５（Ａ）に示すように、ガスケット保持部３２の形状が段差形状でなく溝形状とされる場合には、この溝形状のガスケット保持部３２がガスケット２１の一方の側面２１ｂ、他方の側面２１ｃおよび下面２１ｄの３面を保持するため、粘着面積が比較的大きく、ガスケット２１からキャリアフィルム３１を取り外しにくい。これに対し上記実施例では、ガスケット保持部３２が段差形状とされてガスケット２１の２面（他方の側面２１ｃおよび下面２１ｄ）のみを保持するため、粘着面積が比較的小さい。したがってガスケット２１からキャリアフィルム３１を取り外しやすくなる。

また、比較例２として図５（Ｂ）に示すように、立体形状よりなるガスケット保持部３２が省略されてキャリアフィルム３１が平面状のままであると、上記したとおりキャリアフィルム３１によってガスケット２１をしっかりと保持することができない。

したがって、これらの中庸として本発明実施例では上記したように、ガスケット保持部３２を段差形状として、ガスケット２１の２面（他方の側面２１ｃおよび下面２１ｄ）を保持するようにしたものである。

つぎに、上記キャリアフィルム付きガスケット１１の製造方法を説明する。製造には、ラバーオンリータイプのガスケット２１を射出成形する金型を用いる。

工程としては先ず、所定の大きさの平面形状に裁断した平面状のキャリアフィルム３１を用意し、図２（Ａ）に示すように、このキャリアフィルム３１を金型４１のパーティング部４４に挟み込んだ状態で金型４１を型締めする。金型４１は上型（一方の分割型）４２および下型（他方の分割型）４３の組み合わせを有し、両型４２，４３のパーティング部４４にそれぞれキャビティ部４５が一部ずつ対応して設けられている。キャリアフィルム３１は当初その全面が平面状であるため、キャビティ部４５内を横切る状態とされる。

次いで、図２（Ｂ）に示すように、キャビティ部４５へガスケット２１を成形するための成形材料を充填し、加熱する等して、ガスケット２１を成形する。キャビティ部４５へ成形材料を充填したとき、キャリアフィルム３１はその平面上一部が成形材料充填圧力によってキャビティ部４５の内面に押し付けられ、キャビティ部４５の内面に沿ったかたちに変形（塑性変形）し、これにより立体形状よりなるガスケット保持部３２が成形される。

次いで、図２（Ｃ）に示すように、ガスケット２１の成形後、型開きし、図２（Ｄ）に示すように、ガスケット２１およびキャリアフィルム３１を同時に金型４１から取り出す。取り出したガスケット２１およびキャリアフィルム３１は、ガスケット２１がキャリアフィルム３１によって保持された組み合わせ状態とされ、この組み合わせ状態で製品の搬送や保管などを行う。キャリアフィルム３１によって保持されたガスケット２１には捩れ等が生じにくく、よってガスケット２１を単品で取り扱う場合よりも取扱い作業性が向上する。

ガスケット２１を燃料電池スタックに組み付ける際には、図３（Ａ）に示すようにキャリアフィルム３１を真空引き装置（図示せず、真空引き方向を矢印Ｄにて示す）などでベース側へ吸着固定した状態で、ガスケット２１をチャッキング装置５１などで掴んで、図３（Ｂ）に示すように持ち上げ、キャリアフィルム３１から剥離させる。剥離はガスケット２１における一方の側面２１ｂ側から他方の側面２１ｃ側へかけて順に引き剥すように行うことにより（矢印Ｅ）、一層剥離させやすくなる。

１１ キャリアフィルム付きガスケット
２１ ガスケット
２１ａ ガスケット上面
２１ｂ 一方の側面
２１ｃ 他方の側面
２１ｄ 下面
２２ 外周シール部
２３ 内側シール部
２４ ガスケット基部
２５ シールリップ
２６ 貫通部
３１ キャリアフィルム
３２ ガスケット保持部
３２ａ，３２ｂ 平面部
３２ｃ 立ち上がり部
４１ 金型
４２ 上型
４３ 下型
４４ パーティング部
４５ キャビティ部
５１ チャッキング装置

Claims (3)

1. ラバーオンリータイプのガスケットと、前記ガスケットを取り外し可能に保持する樹脂フィルムよりなるキャリアフィルムとの組み合わせよりなり、
   前記キャリアフィルムにおける前記ガスケットと平面上重なる部位に、前記ガスケットの外形形状に沿って変形した立体形状よりなるガスケット保持部を設け、
   前記立体形状よりなるガスケット保持部は、前記ガスケットの一方の側面を保持せず他方の側面および下面のみを保持する段差形状とされていることを特徴とするキャリアフィルム付きガスケット。
2. 請求項１記載のキャリアフィルム付きガスケットにおいて、
   前記ガスケットは、燃料電池スタックに組み込まれる燃料電池用ガスケットとして用いられることを特徴とするキャリアフィルム付きガスケット。
3. 請求項１または２記載のキャリアフィルム付きガスケットを製造する方法であって、
   前記ガスケットを成形する金型のパーティング部に平面状の前記キャリアフィルムを挟み込んだ状態で前記金型を型締めする工程と、
   前記金型で前記ガスケットを成形し、このとき成形材料充填圧力で前記キャリアフィルムの平面上一部を金型キャビティ内面に沿って変形させることにより前記立体形状よりなるガスケット保持部を成形する工程と、
   前記ガスケットの成形後、型開きしてから、前記ガスケットおよび前記キャリアフィルムを同時に前記金型から取り出す工程と、を順次実施することを特徴とするキャリアフィルム付きガスケットの製造方法。

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