KR102429960B1 - 기판 일체형 개스킷의 제조 방법 - Google Patents

기판 일체형 개스킷의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

금형에 캐비티로부터 연장되는 에어 벤트를 설치할 필요가 없고, 이 때문에 에어 벤트 내에 형성되는 버(burr)를 절제하는 후(後)공정도 불필요하도록 한 기판 일체형 개스킷의 제조 방법으로서, 성형해야 할 개스킷의 연장된 형상과 대응하는 소정의 패턴으로 기판(1)의 표면에 접착제를 도포하는 도포 공정과, 기판(1)을 금형 내에 설치하여 몰드 클램핑함으로써 기판(1)과 금형(10)의 내면과의 사이에 구획되는 캐비티(40)에 미(未)경화된 성형 재료를 충전하여 경화시키는 공정으로 이루어지며, 도포 공정에 있어서, 캐비티(40)의 연장 방향을 따라 연장되는 접착제의 주(主)도포 영역(31)과, 캐비티(40)의 외측에서 금형(10)과 밀착 접촉(密接) 가능한 접착제의 부분 도포 영역(32)과, 캐비티(40)의 외측 위치로부터 캐비티(40)의 내측 위치에 이르는 접착제의 비(非)도포 영역(33)을 형성한다.

Description

기판 일체형 개스킷의 제조 방법
[0001] 본 발명은, 금형을 이용하여 기판과 일체의 개스킷을 제조하는 방법에 관한 것이다.
[0002] 예컨대, 연료 전지에는, 연료 가스나 산화 가스 등을 시일(seal)하기 위한 수단으로서, 도 6에 나타낸 바와 같이, 연료 전지 셀의 구성부품인 세퍼레이터 등의 기판(1)에, 고무 탄성체(고무 재료 또는 고무상(狀) 탄성을 가지는 합성 수지 재료)로 이루어진 개스킷(2)을 일체로 접착한 기판 일체형 개스킷이 설치되어 있다. 그리고, 이러한 종류의 기판 일체형 개스킷으로서는, 개스킷(2)이 접착제층(3)을 통해 기판(1)에 일체로 접착된 것이 알려져 있다.
[0003] 도 7은, 이러한 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 전형적인 종래 기술을 나타낸 것이며, 즉, 상기 제조 방법에 있어서는, 우선 미리 접착제의 도포에 의해 표면에 접착제층(3)을 형성한 기판(1)을, 금형(101, 102) 사이에 위치결정하여 고정시키고, 상기 기판(1)의 표면의 접착제층(3)과 일방(一方)의 금형(101)의 내면과의 사이에 구획된 개스킷 성형용 캐비티(103) 내에, LIM(Liquid Injection Molding) 등의 수법에 의해 액상 고무를 사출(射出)하여, 열반응에 의해 가교 경화시켜 개스킷을 성형하는 동시에 접착제층(3)을 통해 기판(1)에 일체로 접착한다(예컨대, 하기의 특허 문헌 1 참조).
[0004] 1. 일본 특허공개공보 제2008-168448호
[0005] 그러나, 종래의 기판 일체형 개스킷의 제조 방법에 의하면, 도 7에 나타낸 몰드 클램핑(mold clamping) 시에, 금형(101)에 있어서의 캐비티(103) 주위의 형압면(型押面, mold cramping surface)(101a)이 기판(1) 표면의 접착제층(3)과 밀착된 상태가 되기 때문에, 캐비티(103) 내의 잔류 에어 등에 의한 성형 불량을 방지하려면, 금형(101)에, 캐비티(103)로부터 연장되는 소요 개수의 에어 벤트(미도시)를 설치할 필요가 있으며, 이에 따라 성형 완료 후, 에어 벤트 내로 유입된 액상 고무의 경화물로 이루어진 버(burr)를 절제하는 후(後)공정이 필요하였다.
[0006] 본 발명은, 이상과 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 기술적 과제는, 금형에 캐비티로부터 연장되는 에어 벤트를 설치할 필요가 없고, 이 때문에 에어 벤트 내에 형성되는 버를 절제하는 후공정도 불필요하도록 하는 것이 가능한, 기판 일체형 개스킷의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
[0007] 본 발명은, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용하였다.
즉, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법은, 성형해야 할 개스킷의 연장된 형상과 대응하는 소정의 패턴으로 기판의 표면에 접착제를 도포하는 도포 공정과, 상기 기판을 금형 내에 설치하여 몰드 클램핑함으로써 상기 기판과 상기 금형의 내면과의 사이에 구획되는 캐비티에 미경화된 성형 재료를 충전(充塡)하여 경화시키는 공정으로 이루어지며, 상기 도포 공정에 있어서, 캐비티의 연장 방향을 따라 연장되는 상기 접착제의 주(主)도포 영역과, 상기 캐비티의 외측에서 상기 금형과 밀착 접촉(密接) 가능한 상기 접착제의 부분 도포 영역과, 상기 캐비티의 외측 위치로부터 상기 캐비티의 내측 위치에 이르는 상기 접착제의 비(非)도포 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 것이다.
[0008] 상기 방법에 의하면, 몰드 클램핑에 의해 구획되는 캐비티에 충전된 성형 재료는, 경화에 의해 캐비티와 대응하는 형상의 개스킷으로서 성형되는 동시에, 접착제층을 통해 기판에 일체로 접착된다. 그리고, 몰드 클램핑 시에는, 캐비티의 외측에서 서로 대향(對向)하는 금형과 기판의 사이에, 기판 표면의 접착제층 중 캐비티의 외측에 위치하여 형성된 부분 도포 영역이 개재(介在)함으로써, 캐비티의 외측 위치로부터 상기 캐비티의 내측 위치에 이르는 비도포 영역에 의한 미소(微小) 틈새가 형성되며, 상기 미소 틈새는, 성형 재료의 충전 과정에서 캐비티 내의 에어나 가스의 배출로가 된다. 또한, 상기 미소 틈새는, 에어나 가스는 용이하게 통과 가능한 반면, 성형 재료의 유출을 억제하는 것이다.
[0009] 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법에 의하면, 캐비티로의 성형 재료의 충전 과정에서, 캐비티 내의 잔존 에어 등이, 캐비티의 외측에 접착제의 비도포 영역에 의해 형성되는 미소한 틈새를 통해 용이하게 배출되기 때문에, 성형 불량을 방지할 수 있으며, 이 때문에 금형에 에어 벤트를 설치할 필요가 없어, 에어 벤트에 발생하는 버를 절제하는 후공정도 불필요하도록 할 수 있다.
[0010] 도 1은, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서의 몰드 클램핑 상태를 나타낸 부분적인 단면 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서의 기판 상의 접착제층과 금형과의 관계를 나타낸 부분적인 평면도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서의 몰드 클램핑 상태를 나타낸 것으로서, (A)는 도 2에 있어서의 A-A'선에 따른 단면도이고, (B)는 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서의 몰드 개방 상태를 나타낸 부분적인 단면 사시도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 다른 바람직한 실시형태에 있어서의 기판 상의 접착제층과 금형과의 관계를 나타낸 부분적인 평면도이다.
도 6은, 기판 일체형 개스킷의 일례를 나타낸 부분적인 단면도이다.
도 7은, 종래 기술에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법을 나타낸 부분적인 단면도이다.
[0011] 이하에서는, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법을, 도 4에 나타낸 기판 일체형 개스킷의 제조에 적용한 바람직한 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
[0012] 우선 도 1에 나타낸 몰드 클램핑 상태에 있어서, 참조 부호 10은 LIM 성형용 금형 장치에 있어서의 상형(上型), 참조 부호 20은 LIM 성형용 금형 장치에 있어서의 하형(下型), 참조 부호 1은 개스킷이 일체로 성형되는 기판이다.
[0013] 하형(20)의 상면에는 기판(1)이 위치결정되어 설치되어 있으며, 하형(20)의 상측에 배치된 상형(10)의 하면에는, 도시된 몰드 클램핑 상태에 있어서 하형(20) 상의 기판(1)과의 사이에 개스킷 성형용 캐비티(40)를 구획하기 위한 홈 형상 오목부(11)와, 캐비티(40)(홈 형상 오목부(11))의 주위에서 기판(1)을 하형(20)과의 사이에서 끼움지지(挾持)하기 위한 형압면(12)과, 복수의 액상 성형 재료를 혼합한 액상 고무를 캐비티(40)에 사출하기 위한 미도시된 게이트가 형성되어 있다.
[0014] 캐비티(40)가 되는 홈 형상 오목부(11)는, 성형해야 할 개스킷(도 4에 나타낸 개스킷(2))의 연장된 형상과 대응하는 소정의 패턴으로 평면 방향으로 엔드리스 형상(無端狀)으로 연장되어 있으며, 또한, 성형해야 할 개스킷(도 4에 나타낸 개스킷(2))의 단면 형상에 대응하여, 기판(1)측의 편평한 베이스 성형부(11a)와, 그 상측의 시일 립 성형부(11b)로 이루어진다.
[0015] 기판(1)의 표면에는, 성형해야 할 개스킷(도 4에 나타낸 개스킷(2))의 연장된 형상, 환언하자면, 캐비티(40)의 연장된 형상과 대응하는 소정의 패턴으로 미리 접착제층(30)이 형성되어 있다. 자세하게는, 기판(1)의 표면에 접착제를 도포하여 접착제층(30)을 형성하는 공정에서는, 도 2 및 도 3에도 나타낸 바와 같이, 캐비티(40)가 되는 홈 형상 오목부(11)와 대향되는 면을 따라 연장되는 접착제의 주도포 영역(31)과, 상기 주도포 영역(31)으로부터 그 연장 방향을 따라 소정 간격으로 폭 방향 외측에 띠(帶) 형상으로 돌출되며, 몰드 클램핑에 있어서 캐비티(40)의 외측에서 상형(10)의 형압면(12)과 밀착 접촉 가능한 접착제의 부분 도포 영역(32)과, 인접하는 부분 도포 영역(32, 32)의 사이의 비도포 영역(33)을 형성한다. 비도포 영역(33)은, 캐비티(40)의 외측 위치로부터 캐비티(40)의 내측, 즉, 홈 형상 오목부(11)의 폭 방향 단부(11c)보다 내측의 위치에 이르도록 연장되어 있다.
[0016] 기판(1)의 표면에 접착제를 도포하여 상술한 바와 같은 영역(31∼33)을 가지는 평면 형상을 이루는 접착제층(30)을 형성하는 방법으로서는, 기판(1)의 표면에 비도포 영역(33)과 대응하는 형상의 마스크를 부설(敷設)하고 그 위로부터 접착제를 스프레이 도포 장치에 의해 도포하는 방법이나, 비도포 영역(33)과 대응하는 형상의 마스크를 가지는 스크린 판(版)을 이용하여 스크린 인쇄에 의해 도포하는 방법이나, 미리 읽어 들여 기억된 도포 패턴의 데이터에 의해 마스크 없이(maskless) 도포하는 잉크젯에 의한 방법 등을 적용할 수 있다.
[0017] 그리고, 이러한 접착제층(30)이 형성된 기판(1)을 도시한 바와 같이 금형 장치에 설치하여 몰드 클램핑하면, 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(1)과 상형(10)의 형압면(12)과의 사이에는, 접착제의 부분 도포 영역(32)이 개재됨으로써, 비도포 영역(33)에는, 부분 도포 영역(32)과의 미소 단차에 의한 틈새(δ)가 형성된다.
[0018] 이 때문에, 복수의 액상 성형 재료를 혼합한 액상 고무를, 상형(10)의 미도시된 게이트를 통해 캐비티(40)에 사출하면, 상기 액상 고무가 캐비티(40)에 충전되는 과정에서, 캐비티(40) 내의 잔존 에어나 액상 고무로부터의 휘발 가스 등이, 기판(1)과 상형(10)의 형압면(12)과의 사이에 접착제의 비도포 영역(33)에 의해 캐비티(40)의 연장 방향을 따라 소정 간격으로 형성된 틈새(δ)를 통해 밀려나와, 외부로 배출된다.
[0019] 또한, 틈새(δ)는 미소한 것이기 때문에, 에어나 휘발 가스 등은 용이하게 통과 가능한 반면, 에어나 휘발 가스에 비해 점성이 현저히 큰 액상 고무는 용이하게 통과할 수 없다. 게다가, 캐비티(40)에 충전된 액상 고무가 틈새(δ)로 유출됨으로 인한 버의 형성이 유효하게 억제된다.
[0020] 캐비티(40)로의 액상 고무의 사출 충전이 완료되면, 상기 액상 고무를, 가열 등의 수단에 의해 가교 경화시킴으로써, 도 4에 나타낸 바와 같이, 편평한 띠 형상의 베이스(2a) 및 그 상면으로부터 단면이 V자 형상인 산형(山形)으로 융기된 시일 립(2b)을 구비하는 고무 탄성체(고무 재료 또는 고무상 탄성을 가지는 합성 수지 재료)로 제조된 개스킷(2)이 성형되는 동시에, 상기 개스킷(2)의 베이스(2a)가, 접착제층(30)을 통해 기판(1)에 일체로 접착되므로, 상형(10)을 기판(1)으로부터 분리하여 몰드 개방함으로써, 기판(1)에 개스킷(2)이 일체로 접착된 구조의 기판 일체형 개스킷을 꺼낼 수 있다.
[0021] 그리고, 상기의 실시형태에 의하면, 액상 고무를 캐비티(40)에 충전하는 과정에서 캐비티(40) 내의 잔존 에어나 휘발 가스 등이, 접착제의 비도포 영역(33)에 의한 기판(1)과 상형(10)의 형압면(12)과의 사이의 미소한 틈새(δ)를 통해 용이하게 배출되기 때문에, 잔존 에어나 휘발 가스 등에 의한 성형 불량을 방지할 수 있으며, 게다가 상형(10)에 캐비티(40)로부터의 에어나 휘발 가스를 배출하기 위한 에어 벤트 등을 별도로 설치할 필요가 없고, 또한 이 때문에, 에어 벤트로의 액상 고무의 유출로 인한 버의 발생도 일어날 수 없어, 버의 절제 공정이 불필요하도록 할 수 있다.
[0022] 또한, 상기의 실시형태에서는, 기판(1)의 표면에 접착제를 도포함으로써 형성되는 접착제층(30)이, 띠 형상의 부분 도포 영역(32)과 비도포 영역(33)을 주도포 영역(31)의 연장 방향을 따라 소정 간격으로 번갈아 가지는 것으로서 설명하였지만, 몰드 클램핑에 의해, 부분 도포 영역(32)이 기판(1)과 상형(10)의 형압면(12)과의 사이에 개재하며, 비도포 영역(33)에 부분 도포 영역(32)과의 미소 단차에 의한 틈새(δ)가 형성되는 것이라면, 부분 도포 영역(32)과 비도포 영역(33)의 형성 패턴은 특별히 한정되지 않는다.
[0023] 예컨대, 도 5에 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 다른 실시형태로서 나타낸 바와 같이, 캐비티(40)의 외측 위치로부터 캐비티(40) 내측 위치에 걸쳐서, 다수의 부분 도포 영역(32)이 육각 격자 형상 혹은 정사각 격자 형상 등을 이루도록 산재(散在)하고, 비도포 영역(33)이 이들 부분 도포 영역(32)의 사이를 연속하여 연장되어 있는 것이어도 좋다.
[0024] 1 : 기판
2 : 개스킷
10 : 상형(금형)
12 : 형압면
20 : 하형(금형)
30 : 접착제층
31 : 주도포 영역
32 : 부분 도포 영역
33 : 비도포 영역
40 : 캐비티
δ : 틈새

Claims (1)

  1. 성형해야 할 개스킷의 연장된 형상과 대응하는 소정의 패턴으로 기판의 표면에 접착제를 도포하는 도포 공정과, 상기 기판을 금형 내에 설치하여 몰드 클램핑함으로써 상기 기판과 상기 금형의 내면과의 사이에 구획되는 캐비티에 미(未)경화된 성형 재료를 충전(充塡)하여 경화시키는 공정으로 이루어지며, 상기 도포 공정에 있어서, 캐비티의 연장 방향을 따라 연장되는 상기 접착제의 주(主)도포 영역과, 상기 캐비티의 외측에서 상기 금형과 밀착 접촉(密接) 가능한 상기 접착제의 부분 도포 영역과, 상기 캐비티의 외측 위치로부터 상기 캐비티의 내측 위치에 이르는 상기 접착제의 비(非)도포 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 일체형 개스킷의 제조 방법.
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