KR20100085170A

KR20100085170A - 사출 성형 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20100085170A
Application number: KR1020107012625A
Authority: KR
Inventors: 미키히코 기무라; 신야 가와치; 게이스케 안도우; 다다시 니시야마; 다이스케 오코노기; 나오유키 엔조지
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2010-07-28
Also published as: WO2004058478A1; CA2508961A1; KR20100085169A; US20100264558A1; CA2508961C; EP2082860A3; US7947208B2; EP1595676A1; CA2737425A1; US20060073226A1; EP1595676A4; EP1595676B1; EP2085204A2; EP2085204A3; US20100237538A1; KR20050088336A; EP2082860A2; AU2003289304A1; US7749419B2; KR100984084B1

Abstract

제1 다이(41), 제2 다이(46) 및 제3 다이(47)를 마련하는 단계와, 세퍼레이터 단일체(16)를 제1 다이(41)와 제2 다이(26) 사이에 끼우는 단계와, 게이트(52)를 통하여 전면측 캐비티(50)에 실리콘 고무(59)를 사출함으로써 전면측 성형층(32)를 성형하는 단계와, 전면측 성형층(32)이 아직 부드러울 때 제2 다이(46)를 제3 다이(47)로 교환하는 단계와, 게이트(52)를 통하여 실리콘 고무(59)를 사출하는 사출압으로 전면측 성형층(32)을 관통시키고, 관통 구멍(30)을 통해 이면측 캐비티(63)에 실리콘 고무(59)를 충전함으로써, 이면측 성형층(34)을 성형하는 단계를 포함하는 사출 성형 방법이 개시되어 있다.

Description

사출 성형 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR INJECTION MOLDING}

본 발명은 사출 성형 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 판형 부재의 양면에 시일 등의 성형층을 성형하는 사출 성형 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

연료 전지에 사용하는 세퍼레이터는 외주부에 실리콘 고무로 만든 시일이 성형된다. 이러한 시일의 종류로서는, 예컨대 일본 특허 공개 제11-309746호 공보(JP-A-11-309746)의 「실리콘 수지-금속 복합체의 제조 방법」이 알려져 있다. 이 종래의 제조 방법을 도 28을 기초로 하여 설명한다.

사출 성형 장치(500)를 폐쇄함으로써, 고정 다이(501)와 가동 다이(502) 사이에 세퍼레이터 단일체(즉, 판형 부재)(503)를 인서트하며, 고정 다이(501)와 가동 다이(502)에 의해 캐비티(504)가 형성된다.

캐비티(504)에 용융 상태의 실리콘 수지를 화살표와 같이 충전한다. 이로써, 세퍼레이터 단일체(503)의 전면측(505)에 전면측 시일(즉, 성형층)(506)이 성형되고, 세퍼레이터 단일체(503)의 이면측(507)에 시일재가 유입되어 이면측 시일(508)이 성형된다.

전면측 시일(506) 및 이면측 시일(508)은 세퍼레이터 단일체(503)의 외주부(503a)를 덮는 시일(509)을 구성한다. 이와 같이, 세퍼레이터 단일체(503)의 외주부(503a)에 시일(509)이 형성됨으로써 세퍼레이터(510)를 얻는다.

이 세퍼레이터(510)를 전해질막, 음극 및 양극 사이에 끼움으로써 연료 전지가 조립된다. 이 연료 전지 내에는 수소 가스, 산소 가스 및 생성수가 흐르기 때문에 세퍼레이터의 시일을 양호하게 성형할 필요가 있다.

여기서, 시일(509)은 얇은 실리콘 수지로 만든 성형막이며, 용융 상태의 실리콘 수지를 캐비티(504)에 사출했을 때, 세퍼레이터 단일체(503)의 전면측(505)에 전면측 시일(506)을 성형하고, 세퍼레이터 단일체(503)의 이면측(507)에 용융 상태의 실리콘 수지를 양호하게 유입시키는 데에는 시간이 걸린다.

이에 따라, 세퍼레이터(510)의 제조에 시간이 걸리고, 이것이 연료 전지의 생산성을 상승시키는 데에 장애물로 되고 있었다.

또한, 캐비티(504)에 실리콘 수지를 충전할 때, 세퍼레이터 단일체(503)의 전면측(505)에서 이면측(507)으로 실리콘 수지를 유입시키기 위해서, 예컨대 세퍼레이터 단일체(503)의 전면측(505) 쪽에만 실리 콘수지의 사출압이 작용할 수도 있다.

따라서, 세퍼레이터 단일체(503)가 매우 얇은 판재인 경우에, 세퍼레이터 단일체(503)의 강성에 대하여, 전면측(505)에만 작용하는 실리콘 수지의 사출압이 지나치게 클 우려가 있다. 이에 따라, 세퍼레이터 단일체(503)에 과대한 사출압이 작용하지 않도록, 실리콘 수지의 사출압을 억제할 필요가 있다.

그러나, 실리콘 수지의 사출압을 억제하면, 세퍼레이터(510)의 제조에 시간이 걸려, 이것이 연료 전지의 생산성을 상승시키는 데에 장애물로 되고 있었다.

본 발명은, 제1 양태에 있어서, 전면에서 이면에 이르는 관통 구멍이 있는 판형 부재를 사출 성형에 의해 성형층으로 덮는 사출 성형 방법으로서, 상기 관통 구멍을 향하는 게이트 및 판형 부재의 전면에 대향하는 전면측 캐비티면이 있는 제1 다이와, 판형 부재의 이면을 수납하는 수납면 및 상기 관통 구멍을 막는 핀이 있는 제2 다이와, 판형 부재의 이면에 대향하는 이면측 캐비티면이 있는 제3 다이를 마련하는 단계와, 판형 부재를 상기 제1 다이와 제2 다이 사이에 끼우고, 제1 다이의 전면측 캐비티면과 판형 부재의 전면으로 전면측 캐비티를 형성하는 단계와, 상기 전면측 캐비티에 상기 게이트를 통하여 수지 등의 성형재를 사출함으로써, 판형 부재의 전면에 전면측 성형층을 성형하는 단계와, 상기 제2 다이를 제3 다이로 교환함으로써, 상기 관통 구멍을 개방하고 제3 다이의 이면측 캐비티면 및 판형 부재의 이면으로 이면측 캐비티를 형성하는 단계와, 상기 게이트를 통하여 성형재를 사출하는 사출압으로 전면측 성형층을 관통시키고, 상기 관통 구멍을 통해 상기 이면측 캐비티에 성형재를 충전함으로써, 상기 판형 부재의 이면에 이면측 성형층을 성형하는 단계를 포함하는 사출 성형 방법을 제공한다.

전면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 사출하여 전면측 성형층을 성형한 후, 제2 다이를 제3 다이로 교환한다. 이 상태에서, 게이트를 통해 성형재를 사출함으로써, 사출압으로 전면측 성형층을 관통시키고, 관통 구멍을 통해 이면측 캐비티에 성형재를 충전함으로써, 판형 부재의 이면에 이면측 성형층을 성형한다.

사출압으로 전면측 성형층을 관통함으로써, 관통 구멍을 통해 이면측 캐비티 내로 성형재를 효율적으로 안내한다. 따라서, 이면측 캐비티에 성형재를 신속하게 충전하는 것이 가능하게 된다.

이로써, 판형 부재의 전면 및 이면에 각각 전면측 성형층 및 이면측 성형층을 단시간에 성형하여, 생산성을 높일 수 있다.

본 발명은, 제2 양태에 있어서, 제1 다이와 제2 다이를 폐쇄하고 그 사이에 판형 부재를 사이에 끼움으로써 판형 부재의 전면과 제1 다이로 전면측 캐비티를 형성하고, 이 전면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 충전하여 판형 부재의 전면에 전면측 성형층을 성형하고, 제2 다이를 제3 다이로 교환하고 판형 부재를 제3 다이와 제1 다이 사이에 끼움으로써 판형 부재의 이면과 제3 다이로 이면측 캐비티를 형성하고, 이 이면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 충전하여 판형 부재의 이면에 이면측 성형층을 성형하도록 구성된 사출 성형 장치로서, 상기 제1 다이에는 상기 전면측 캐비티 및 이면측 캐비티에 성형재를 사출하기 위한 게이트가 마련되며, 이 게이트는 상기 판형 부재에 형성된 관통 구멍을 향하게 되어 있고, 상기 제2 다이에는 판형 부재의 이면에 접촉하는 수납면이 마련되며, 이 수납면에 상기 관통 구멍에 끼워 넣을 수 있는 핀이 마련되어 있고, 상기 제2 다이를 제3 다이로 교환하기 위해서, 제2 다이와 제3 다이를 제1 다이에 대향하는 대향 위치와 제1 다이로부터 멀어진 후퇴 위치 사이에서 이동시키는 이동 수단을 갖춘 사출 성형 장치이다.

제2 다이에 핀을 마련하고, 판형 부재를 제1 다이와 제2 다이 사이에 끼울 때, 핀을 판형 부재의 관통 구멍에 끼워 넣어 관통 구멍을 막도록 한다. 따라서, 전면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 충전할 때에, 성형재가 관통 구멍에 침입하는 것이 방지된다.

그 결과, 제2 다이를 제3 다이로 교환함으로써, 관통 구멍으로부터 핀을 제거하여 관통 구멍을 개방할 수 있다.

또한, 제1 다이에 게이트가 마련되어, 이 게이트가 관통 구멍을 향하게 되어 있다. 따라서, 제1 다이와 제3 다이를 폐쇄하고 게이트를 통해 성형재를 사출함으로써, 발생된 사출압으로 전면측 성형층을 관통시키고, 그 관통 구멍을 통해 이면측 캐비티에 수지를 효율적으로 안내할 수 있다.

이에 따라, 이면측 캐비티에 성형재를 신속하게 충전하여, 판형 부재의 전면 및 이면에 단시간에 성형층을 성형하여, 생산성을 높일 수 있다.

또한, 판형 부재에 관통 구멍을 마련하고, 게이트를 관통 구멍을 향하게 함으로써, 제1 다이에 1개의 게이트를 마련하는 것만의 간단한 구성으로 판형 부재의 전면 및 이면에 단시간에 성형층을 성형할 수 있다.

이에 따라, 경제적인 사출 성형 장치을 제공할 수 있게 되어, 설비비를 억제할 수 있다.

상기 제3 다이에는, 관통 구멍의 근방에 접촉함으로써 판형 부재를 지지하는 지지 돌기를 마련하는 것이 바람직하다.

제3 다이에 지지 돌기를 마련하고, 이 지지 돌기를 관통 구멍의 근방에 접촉되게 함으로써, 관통 구멍 둘레의 판형 부재가 지지된다. 따라서, 판형 부재의 관통 구멍 둘레 영역에 사출압이 작용하더라도, 그 영역의 변형이 방지된다.

이에 따라, 사출 성형 장치를 매우 얇은 판형 부재에 적용하는 것이 가능하게 되어, 용도의 확대를 달성할 수 있다.

본 발명은, 제3 양태에서, 판형 부재의 전면 및 이면을 사출 성형에 의해 성형층으로 덮는 사출 성형 방법에 있어서, 상기 판형 부재의 전면에 대향하는 전면측 캐비티면, 이 전면측 캐비티면에서 개구된 제1 게이트 및 전면측 캐비티면을 향하는 제1 압력 센서를 갖는 제1 다이를 마련하고, 상기 판형 부재의 이면에 대향하는 이면측 캐비티면, 이 이면측 캐비티면에서 개구된 제2 게이트 및 이면측 캐비티면을 향하는 제2 압력 센서를 갖는 제2 다이를 마련하는 단계와, 판형 부재를 상기 제1 다이와 제2 다이 사이에 끼움으로써, 제1 다이의 전면측 캐비티면 및 판형 부재의 전면으로 전면측 캐비티를 형성하고, 제2 다이의 이면측 캐비티면 및 판형 부재의 이면으로 이면측 캐비티를 형성하는 단계와, 제1 게이트를 통하여 전면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 사출하고, 제2 게이트를 통하여 이면측 캐비티에 성형재를 사출하는 단계와, 제1 압력 센서의 측정치가 규정치에 도달했을 때, 전면측 캐비티로의 성형재의 사출을 정지하고, 제2 압력 센서의 측정치가 규정치에 도달했을 때, 이면측 캐비티로의 성형재의 사출을 정지하여, 전면측 캐비티와 이면측 캐비티에 전면측 성형층과 이면측 성형층을 각각 성형하는 단계를 포함하는 사출 성형 방법을 제공한다.

전면측 캐비티 및 이면측 캐비티에 각각 제1 게이트 및 제2 게이트를 향하게 하여, 제1 게이트를 통해 전면측 캐비티에 성형재를 사출하고, 제2 게이트를 통해 이면측 캐비티에 성형재를 사출한다.

전면측 및 이면측 캐비티에 각각 별개의 제1 및 제2 게이트를 통해 성형재를 사출함으로써, 전면측 및 이면측 캐비티 내로 성형재를 효율적으로 안내하여, 전면측 및 이면측 캐비티에 신속하게 충전한다.

또한, 전면측 및 이면측 캐비티의 내압을 제1 및 제2 압력 센서로 검출함으로써, 전면측 및 이면측 캐비티의 내압을 일정하게 유지한다. 이로써, 전면측 캐비티 및 이면측 캐비티에 각각 성형재를 최적으로 충전한다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티에 성형재를 신속하고도 최적으로 충전함으로써, 판형 부재의 전면 및 이면에 각각 전면측 성형층 및 이면측 성형층을 단시간에 양호하게 성형하여, 생산성을 높일 수 있다.

아울러, 전면측 및 이면측 캐비티의 내압을 일정하게 유지함으로써, 성형재의 사출을 수행할 때에, 전면측 및 이면측 캐비티 간의 내압차가 없도록 성형재의 흐름이 제어된다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티 간의 내압차를 제거함으로써, 판형 부재에 작용하는 부하를 경감시킬 수 있다.

본 발명은, 제4 양태에 있어서, 판형 부재를 제1 다이와 제2 다이 사이에 끼움으로써 판형 부재의 전면과 제1 다이로 전면측 캐비티를 형성하며, 판형 부재의 이면과 제2 다이로 이면측 캐비티를 형성하고, 상기 전면측 및 이면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 충전하여 판형 부재의 전면에 전면측 성형층을 성형하며 판형 부재의 이면에 이면측 성형층을 성형하도록 구성된 사출 성형 장치로서, 상기 제1 다이에는 상기 전면측 캐비티를 향하는 제1 게이트와, 전면측 캐비티의 내압을 측정하는 제1 압력 센서가 있고, 상기 제2 다이에는 상기 이면측 캐비티를 향하는 제2 게이트와, 이면측 캐비티의 내압을 측정하는 제2 압력 센서가 있으며, 상기 전면측 캐비티의 내압이 규정치에 도달했을 때 제1 압력 센서로부터의 신호를 기초로 하여 전면측 캐비티로의 성형재의 사출을 정지시키고, 상기 이면측 캐비티의 내압이 규정치에 도달했을 때 제2 압력 센서로부터의 신호를 기초로 하여 이면측 캐비티로의 성형재의 사출을 정지시키는 제어 수단을 갖춘다.

제1 다이에 전면측 캐비티를 향하는 제1 게이트가 마련되고, 제2 다이에 이면측 캐비티를 향하는 제2 게이트가 마련된다.

이로써, 전면측 및 이면측 캐비티에 제1 및 제2 게이트를 통해 개별적으로 성형재를 사출하고, 전면측 및 이면측 캐비티에 성형재를 효율적으로 안내하여, 전면측 및 이면측 캐비티를 신속하게 충전할 수 있다.

또한, 제1 다이에 제1 압력 센서가 마련되고, 제2 다이에 제2 압력 센서가 마련되고, 제1 및 제2 압력 센서에 의해 검출된 내압의 데이터를 기초로 하여 전면측 및 이면측 캐비티의 내압을 일정하게 유지하는 제어 수단이 마련된다.

이로써, 전면측 캐비티 및 이면측 캐비티에 각각 성형재를 최적으로 충전한다.

또한, 제1 및 제2 압력 센서와 제어부가 마련되어 있다. 따라서, 전면측 및 이면측 캐비티의 내압을 일정하게 유지하여, 성형재의 사출이 실행될 때 전면측 및 이면측 캐비티 간의 내압차가 없도록 성형재의 흐름이 제어된다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티 간의 임의의 내압차를 제거함으로써, 판형 부재에 작용하는 부하를 경감시킬 수 있다.

본 발명은, 제5 양태에서, 판형 부재의 전면 및 이면을 사출 성형에 의해 성형층으로 덮는 사출 성형 방법에 있어서, 상기 판형 부재의 전면을 덮는 전면측 캐비티면과, 전면측 캐비티면에서 개구된 제1 게이트와, 전면측 캐비티면을 피해 있는 제2 게이트와, 상기 제1 게이트 및 제2 게이트 중 어느 한 쪽으로 성형재를 안내하는 전환 수단을 갖는 제1 다이를 마련하고, 판형 부재의 이면을 수납하는 수납면이 있는 제2 다이를 마련하고, 판형 부재의 이면을 덮는 이면측 캐비티면과, 상기 제2 게이트가 이면측 캐비티면에서 개구되게 하는 연통로를 갖는 제3 다이를 마련하는 단계와, 판형 부재를 제1 다이와 제2 다이 사이에 끼우고, 제1 다이의 전면측 캐비티면 및 판형 부재의 전면으로 전면측 캐비티를 형성하는 단계와, 제1 게이트를 통하여 전면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 사출하여 전면측 성형층을 성형하는 단계와, 상기 제2 다이를 제3 다이로 교환함으로써, 제3 다이의 이면측 캐비티면 및 판형 부재의 이면으로 이면측 캐비티를 형성하는 단계와, 상기 제2 게이트 및 연통로를 통하여 이면측 캐비티에 성형재를 사출하여 이면측 성형층을 성형하는 단계를 포함하는 사출 성형 방법을 제공한다.

제1 게이트를 통해 전면측 캐비티로 성형재를 사출하여 전면측 성형층을 성형한 후, 제2 다이를 제3 다이로 교환한다. 이 상태에서, 전환 수단을 전환하여 제2 게이트를 통해 성형재를 사출함으로써, 연통로를 통해 이면측 캐비티에 성형재를 충전하여, 판형 부재의 이면에 이면측 성형층을 성형한다.

이와 같이, 제2 게이트로 안내된 성형재를 이면측 캐비티 내로 연통로를 통해 효율적으로 안내하여, 이면측 캐비티에 성형재를 신속하게 충전한다.

그 결과, 판형 부재의 전면 및 이면에 각각 전면측 성형층 및 이면측 성형층이 단시간에 성형되어, 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 제6 양태에 있어서, 제1 다이와 제2 다이를 폐쇄하며 판형 부재를 그 사이에 끼움으로써 판형 부재의 전면과 제1 다이로 전면측 캐비티를 형성하고, 이 전면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 충전하여 판형 부재의 전면에 전면측 성형층을 성형하고, 제2 다이를 제3 다이와 교환하며 판형 부재를 제3 다이와 제1 다이 사이에 끼움으로써 판형 부재의 이면과 제3 다이로 이면측 캐비티를 형성하고, 이 이면측 캐비티 내에 성형재를 충전하여 판형 부재의 이면에 이면측 성형층을 성형하도록 구성된 사출 성형 장치로서, 상기 제1 다이에는 상기 전면측 캐비티를 향하는 제1 게이트와, 전면측 캐비티를 피해 있는 제2 게이트와, 상기 제1 게이트 및 제2 게이트 중 어느 한 쪽에 성형재를 안내하는 전환 수단이 마련되어 있고, 상기 제2 다이에는 상기 판형 부재의 이면에 접촉하는 수납면이 마련되어 있으며, 상기 제3 다이에는 상기 이면측 캐비티에 제2 게이트를 연결시키는 연통로가 마련되어 있고, 상기 제2 다이를 제3 다이와 교환하기 위해서, 상기 제2 다이와 제3 다이를 제1 다이에 대향하는 대향 위치와 제1 다이로부터 멀어지는 후퇴 위치 사이에서 이동시키는 이동 수단을 갖춘다.

제1 다이의 제1 게이트를 전면측 캐비티를 향하게 함으로써, 제1 게이트를 통해 전면측 캐비티에 성형재를 사출함으로써 전면측 성형층을 성형한다. 또한, 제1 다이의 제2 게이트를 제3 다이의 연통로를 통해 이면측 캐비티에 연결시킴으로써, 이면측 캐비티에 성형재를 충전하여 판형 부재의 이면에 이면측 성형층을 성형한다.

따라서, 제2 게이트로 안내되는 성형재가 연통로를 통해서 이면측 캐비티 내로 효율적으로 안내되어, 이면측 캐비티 내에 성형재를 신속하게 충전한다.

이로써, 판형 부재의 전면 및 이면에 단시간에 성형층을 성형하여, 생산성을 높일 수 있다.

또한, 제1 다이에 제1 게이트, 제2 게이트 및 전환 수단을 마련하고, 제3 다이에 연통로를 마련하는 것만의 간단한 구성으로, 판형 부재의 전면 및 이면에 단시간에 성형층을 성형한다.

그 결과, 경제적인 사출 성형 장치를 제공할 수 있어, 설비비를 억제할 수 있다.

상기 전면측 성형층 및 상기 이면측 성형층이 상기 판형 부재의 외연부까지 연장되어 양 성형층이 접촉하게 되도록 상기 전면측 캐비티 및 상기 이면측 캐비티가 형성되는 것이 바람직하다.

전면측 성형층 및 이면측 성형층이 각각 판형 부재의 외연부까지 연장되어, 외연부에서 서로 접속하게 된다.

이로써, 판형 부재의 외연부를 성형층으로 확실하게 덮어, 판형 부재에 부식이 발생하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명은 판형 부재의 양면에 시일 등의 성형층을 성형하는 기술을 향상시킨 것이며, 따라서 연료 전지에 사용하는 세퍼레이터 등의 판형 부재의 생산에 유익하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치로 성형된 세퍼레이터를 구비한 연료 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 사출 성형 장치를 도시하는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 제1 실시예에 따른 사출 성형 방법에 있어서 전면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 5a 및 도 5b는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 세퍼레이터 단일체에 전면측 성형층을 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 6a 및 도 6b는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 이면측 캐비티를 형성하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 7a 내지 도 7c는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 이면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 충전하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 8a 및 도 8b는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 세퍼레이터 단일체를 전면측 성형층 및 이면측 성형층으로 덮는 예를 도시하는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 사출 성형 장치로 성형된 세퍼레이터의 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 사출 성형 장치를 도시하는 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 제2 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 전면측 및 이면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 12a 및 도 12b는 제2 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 세퍼레이터 단일체를 시일로 덮은 예를 도시하는 설명도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시예에 따른 사출 성형 장치를 도시하는 단면도이다.
도 14a 및 도 14b는 제3 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 전면측 및 이면측 캐비티를 형성하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 15는 제3 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 전면측 및 이면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 16은 제3 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 시일을 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 17은 제3 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 제1 및 제2 다이로부터 세퍼레이터를 이형(離型)하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 18은 본 발명의 제4 실시예에 따른 사출 성형 장치를 도시하는 단면도이다.
도 19a 및 도 19b는 제4 실시예에 따른 사출 성형 방법에 있어서 전면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 20a 및 도 20b는 제4 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 세퍼레이터 단일체에 전면측 성형층을 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 21a 및 도 21b는 제4 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 이면측 캐비티내에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 22a 및 도 22b는 제4 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 제1 및 제3 다이로부터 세퍼레이터를 이형하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 23은 본 발명의 제5 실시예에 따른 사출 성형 장치를 도시하는 단면도이다.
도 24a 및 도 24b는 제5 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 전면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 25a 및 도 25b는 제5 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 세퍼레이터 단일체에 전면측 성형층을 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 26a 및 도 26b는 제5 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 이면측 캐비티 내에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 27a 및 도 27b는 제5 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 제1 및 제3 다이로부터 세퍼레이터를 이형하는 예를 도시하는 설명도이다.
도 28은 연료 전지용 세퍼레이터의 외주부에 시일을 성형하는 종래의 예를 도시하는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연료 전지(10)는 전해질막(11)의 상면(11a)측과 하면(11b)측에 각각 음극(12)과 양극(13)을 배치하고, 음극(12)에 상측의 세퍼레이터(15)를 서로 겹치게 하며, 양극(13)에 하측의 세퍼레이터(15)를 서로 겹치게 하여 이루어진다.

각 세퍼레이터(15)는 금속제의 세퍼레이터 단일체(판형 부재)(16)의 외주부(17)에 실리콘 고무제의 시일(전면측 성형층 및 이면측 성형층으로 이루어지는 성형층)(18)을 갖춘다.

세퍼레이터 단일체(16)는 외주부(17)에 수소 가스 통로, 산소 가스 통로 및 생성수 통로(도시하지 않음)를 구비한다. 이 외주부(17)를 실리콘 고무제의 시일(18)로 덮음으로써, 수소 가스 통로의 가장자리, 산소 가스 통로의 가장자리 및 생성수 통로의 가장자리가 시일(18)에 의해 덮여, 수소 가스 통로(20 …), 산소 가스 통로(21 …) 및 생성수 통로(22 …)를 형성한다.

시일(18)은 세퍼레이터(15)의 중앙부(19)를 둘러싸는 릿지부(28)를 일체로 형성한 것이다.

세퍼레이터 단일체(16)의 외주부(17)를 시일(18)로 덮음으로써, 수소 가스 통로(20 …), 산소 가스 통로(21 …) 및 생성수 통로(22 …)에 가스 및 생성수에 대한 내식성이 마련된다.

전해질막(11)은 외주부에 수소 가스 통로(24 …), 산소 가스 통로(25 …) 및 생성수 통로(26 …)를 구비한다.

이 연료전지(10)에서는, 수소 가스 통로(20 …, 24 …)를 통해서 수소 가스가 화살표 A로 도시된 바와 같이 공급되며, 상측의 세퍼레이터(15)의 중앙부(19)를 향해서 화살표 B로 도시된 바와 같이 안내되고, 산소 가스 통로(21 …, 25 …)를 통해서 산소 가스가 화살표 C로 도시된 바와 같이 공급되며, 하측의 세퍼레이터(15)의 중앙부(19)를 향해서 화살표 D로 도시된 바와 같이 안내될 수 있다.

이 방식으로, 음극(12)에 포함된 촉매에 수소 가스가 접촉되고, 양극(13)에 포함된 촉매에 산소 가스가 접촉되어 전자 e^-가 화살표로 도시된 바와 같이 흐르게 되어 전류가 발생된다.

이 때, 수소 분자와 산소 분자로부터 생성수가 생성되고, 이 생성수가 세퍼레이터(15)의 중앙부(19)로부터 화살표 E에 의해 도시된 바와 같이 생성수 통로(22 …, 26 …)로 안내되어, 생성수 통로(22 …, 26 …)를 화살표 F에 의해 도시된 바와 같이 통과하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(15)에는, 세퍼레이터 단일체(16)의 외주부(17)에 관통 구멍(30)이 마련되고, 세퍼레이터 단일체(16)의 전면(31)에 전면측 성형층[시일(18)의 전면측 영역](32)이 성형되고, 세퍼레이터 단일체(16)의 이면(33)에 이면측 성형층[시일(18)의 이면측 영역](34)이 성형되며, 관통 구멍(30)에 충전부[시일(18)의 일부](35)가 충전된다.

전면측 성형층(32)은 세퍼레이터 단일체(16)의 중앙부(19)를 둘러싸는 릿지부(28)를 일체로 구비하고, 도 1에 도시된 수소 가스 통로(20), 산소 가스 통로(21) 및 생성수 통로(22) 등의 통로를 구성하는 융기부(36)를 갖는다.

이면측 성형층(34)은 관통 구멍(30)의 근방에 오목부(38 …)를 구비하여, 이 오목부(38 …)를 플러그부(39)[시일(18)과 동일한 수지재]가 틀어 막는다.

이하, 시일(18)을 성형하는 사출 성형 장치(40)(도 3 참조)에 관해서 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 사출 성형 장치(40)는 위아래로 화살표와 같이 이동 가능하게 마련된 제1 다이(41)와, 이 제1 다이(41)에 장착된 사출 수단(42)과, 제1 다이(41)의 하측에 배치된 베드(43)와, 이 베드(43)의 가이드 레일(44)을 따라서 슬라이더(45)를 슬라이드시키는 이동 수단(48)과, 이 슬라이더(45)에 장착된 제2 및 제3 다이(46, 47)로 이루어진다.

이 이동 수단(48)은 베드(43)에 마련된 가이드 레일(44)과, 이 가이드 레일(44)을 따라서 화살표로 도시된 방향으로 슬라이드 가능하게 장착된 슬라이더(45)와, 이 슬라이더(45)를 가이드 레일(44)을 따라서 이동시키는 실린더 등의 액츄에이터(도시하지 않음)로 이루어진다.

제1 다이(41)는 제2 다이(46)상에 폐쇄된 경우에, 세퍼레이터 단일체(16)의 전면(31)과 함께 전면측 캐비티(50)(도 4b 참조)를 형성하는 전면측 캐비티면(51)을 갖고 있다.

이 전면측 캐비티면(51)은 제1 다이(41)가 제3 다이(47) 상에 폐쇄된 경우에, 세퍼레이터 단일체(16)의 전면(31)과 함께 전면측 캐비티(50)(도 4b 참조)를 형성한다.

사출 수단(42)은 전면측 캐비티면(51)에서 개구되는 게이트(52)가 제1 다이(41)에 마련되어 있고, 게이트(52)에 연결되는 사출 실린더(53)를 구비하며, 사출 실린더(53) 내에 플런저(54)가 이동 가능하게 배치되고, 이 플런저(54)는 로드(55)를 통해 피스톤(56)에 연결되며, 이 피스톤(56)은 실린더(57) 내에 이동 가능하게 배치된다.

사출 실린더(53)에 호퍼(58)의 출구를 연결함으로써, 호퍼(58) 내의 수지재, 즉 용융 상태의 실리콘 고무(성형재)(59)가 사출 실린더(53) 내로 공급된다.

호퍼(58) 내에 주입한 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 출구를 통해 사출 실린더(53) 내로 공급한 후, 피스톤(56)이 화살표 방향으로 이동됨으로써, 플런저(54)를 밀어내어 사출 실린더(53) 내의 실리콘 고무(59)가 게이트(52)를 통해서 전면측 캐비티(50)(도 4b 참조) 내로 사출된다.

제2 다이(46)는 슬라이더(45)에 장착되고, 제1 다이(41)가 제2 다이(46) 상에 폐쇄된 경우에, 세퍼레이터 단일체(16)의 이면(33)과 접촉하게 되는 수납면(60)을 상부에 갖추고, 그 수납면(60) 상에 핀(61)을 갖는다.

이 핀(61)은 관통 구멍(30)에 끼워진다.

제3 다이(47)는 슬라이더(45) 상에 장착되고, 제1 다이(41)가 제3 다이(47) 상에 폐쇄된 경우에, 세퍼레이터 단일체(16)의 이면(33)으로 이면측 캐비티(63)(도 6b 참조)를 형성하는 이면측 캐비티면(64)을 갖추고, 이면측 캐비티면(64)에 지지 돌기(66 …)를 구비한다.

지지 돌기(66 …)는 관통 구멍(30)의 근방에서 세퍼레이터 단일체(16)의 일부와 접촉함으로써 세퍼레이터 단일체(16)를 지지하기 위한 것이다.

도면에서는 지지 돌기(66 …)를 2개만 도시하였지만, 세퍼레이터 단일체(16)를 효율적으로 지지하기 위해서, 예컨대 3개 마련되는 것이 바람직하다.

이동 수단(48)은 슬라이더(45)를 화살표 방향으로 이동하는 수단으로서, 제2 다이(46) 및 제3 다이(47)를 제1 다이(41)에 대향시키는 대향 위치(P1)로 이동시키고, 또한 제2 다이(46) 및 제3 다이(47)를 제1 다이(41)로부터 멀어진 후퇴 위치(P2)로 이동시킨다.

다음에, 사출 성형 장치(40)를 이용하여 세퍼레이터 단일체(16)의 외주부(17)에 시일(18)(도 2 참조)을 성형하는 사출 성형 방법에 관해서 도 3 내지 도 8를 기초로 하여 설명한다.

우선, 도 3에 도시된 사출 성형 장치(40), 즉 관통 구멍(30)을 향하는 게이트(52) 및 세퍼레이터 단일체(16)의 전면(31)을 덮는 전면측 캐비티면(51)을 갖는 제1 다이(41)와, 캐비티는 형성하지 않고 세퍼레이터 단일체(16)의 이면(33)을 수납하는 수납면(60) 및 관통 구멍(30)을 막는 핀(61)을 갖는 제2 다이(46)와, 세퍼레이터 단일체(16)의 이면(33)을 덮는 이면측 캐비티면(64) 및 세퍼레이터 단일체(30)를 지지하는 지지 돌기(66 …)를 갖는 제3 다이(47)를 마련한다.

도 4a 및 도 4b는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 전면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 4a에서, 이동 수단(48)으로 슬라이더(45)를 이동시킴으로써, 제2 다이(46)를 대향 위치(P1)에 설정하여, 제2 다이(46)가 제1 다이(41)에 대향되도록 한다.

이어서, 제2 다이(46)의 수납면(60)에 세퍼레이터 단일체(16)를 수납함으로써, 수납면(60)에 세퍼레이터 단일체(16)의 이면(33)이 접촉되게 하고, 관통 구멍(30)에 핀(61)을 끼워 넣어 관통 구멍(30)을 핀(61)으로 막는다.

이 상태에서, 제1 다이(41)를 화살표 a1으로 도시된 바와 같이 하강시켜 제1, 제2 다이(41, 46)를 함께 클램핑시킨다.

도 4b에서, 제1 다이(41)와 제2 다이(46) 사이에 세퍼레이터 단일체(16)를 끼움으로써, 세퍼레이터 단일체(16)의 전면(31)과 제1 다이(41)의 전면측 캐비티면(51)에 의해 전면측 캐비티(50)를 형성한다.

다음에, 사출 수단(42)의 피스톤(56)으로 플런저(54)를 화살표 b1에 의해 도시된 바와 같이 이동시킨다. 이에 따라, 사출 실린더(53) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 게이트(52)를 통과하여 화살표 c1에 의해 도시된 바와 같이 전면측 캐비티(50)내로 사출된다.

도 5a 및 도 5b는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 세퍼레이터 단일체에 전면측 성형층을 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 5a에서, 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 전면측 캐비티(50)에 사출함으로써, 세퍼레이터 단일체(16)의 전면(31)에 전면측 성형층(32)이 성형된다.

핀(61)을 세퍼레이터 단일체(16)의 관통 구멍(30)에 끼워 넣어 관통 구멍(30)이 막혀 있기 때문에, 실리콘 고무(59)가 관통 구멍(30)에 침입되는 것이 방지된다.

다음에, 제1 다이(41)를 화살표 d1에 의해 도시된 바와 같이 이동시켜 다이를 이형시킨다.

도 5b에서, 제1 다이(41)가 개방되면, 세퍼레이터 단일체(16)를 제1 다이(41)와 함께 이동시킴으로써, 세퍼레이터 단일체(16)를 제2 다이(46)로부터 멀리 이동시킨다. 이에 따라, 관통 구멍(30)을 핀(61)으로부터 벗겨 관통 구멍(30)이 개방된다.

다음에, 이동 수단(48)을 작동시켜 슬라이더(45)를 화살표 e1에 의해 도시된 바와 같이 이동시킨다.

도 6a 및 도 6b는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 이면측 캐비티를 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 6a에서, 제3 다이(47)는 대향 위치(P1)에 설정되어, 제3 다이(47)가 제1 다이(41)에 대향된다.

이어서, 제1 다이(41)를 화살표 f1에 의해 도시된 바와 같이 하강시킴으로써, 전면측 성형층(32)이 아직 부드러울 때에 제1, 제3 다이(41, 47)가 폐쇄된다. 이로써, 제2 다이(46)(도 5b 참조)를 제3 다이(47)로 교환한 상태에서의 다이 폐쇄가 완료된다.

도 6b에서, 제1 다이(41)와 제3 다이(47) 사이에 세퍼레이터 단일체(16)를 끼움으로써, 세퍼레이터 단일체(16)의 이면(33)과 제3 다이(47)의 이면측 캐비티면(64)에 의해 이면측 캐비티(63)가 형성된다.

동시에, 세퍼레이터 단일체(16) 중의 관통 구멍(30) 둘레 영역에 지지 돌기(66 …)가 접촉한다.

이어서, 피스톤(56)으로 플런저(54)를 화살표 g1에 의해 도시된 바와 같이 이동시킴으로써, 사출 실린더(53) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 게이트(52)를 통해 전면측 성형층(32)을 향해서 화살표로 도시된 바와 같이 사출한다.

도 7a 내지 도 7c는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 이면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 7a에서, 게이트(52)는 관통 구멍(30)을 향하도록 배치되어 있다. 이 상태에서, 용융 상태의 실리콘 고무(59)는 게이트(52)를 통해 전면측 성형층(32)을 향해서 화살표로 도시된 바와 같이 사출된다.

따라서, 부드러운 전면측 성형층(32)에 용융 상태의 실리콘 고무(59)의 사출압이 작용하여, 전면측 성형층(32) 중 관통 구멍(30) 위의 영역(32a)이 늘어나 관통 구멍(30) 내로 들어간다.

전면측 성형층(32)의 영역(32a)이 용융 상태의 실리콘 고무(59)의 사출압 상태에서 늘어남에 따라 서서히 얇아진다.

도 7b에서, 전면측 성형층(32)의 영역(32a)이 얇아짐으로써, 그 영역(32a)이 용융 상태의 실리콘 고무(59)의 사출압에 의해 개구된다. 이에 의해, 게이트(52)를 통해 사출된 실리콘 고무(59)가 관통 구멍(30)을 통해서 이면측 캐비티(63)까지 화살표로 도시된 바와 같이 안내된다.

이 때에, 세퍼레이터 단일체(16) 중 관통 구멍(30) 근방의 이면(33)에 지지 돌기(66 …)가 접촉되어 있다. 따라서, 관통 구멍(30) 근방의 세퍼레이터 단일체(16)가 지지 돌기(66 …)에 의해 지지된다.

세퍼레이터 단일체(16)가 지지 돌기(66 …)에 의해 지지됨으로써, 세퍼레이터 단일체(16) 중 관통 구멍(30) 근방의 영역에 사출압이 작용하더라도, 그 영역이 변형되는 것이 방지된다.

따라서, 세퍼레이터 단일체(16)가 매우 얇은 경우라도, 사출 성형 장치(40)를 적용할 수 있어, 사출 성형 장치(40)의 용도 범위가 확대될 수 있다.

도 7c에서, 이면측 캐비티(63)까지 도달한 실리콘 고무(59)는 이면측 캐비티(63)로 화살표 h1에 의해 도시된 바와 같이 안내된다.

이 방식으로, 전면측 성형층(32)의 영역(32a)(도 7b 참조)을 사출압으로 관통시켜, 관통 구멍(30)을 통해 이면측 캐비티(63)로 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 안내함으로써, 실리콘 고무(59)가 이면측 캐비티(63) 내로 효율적으로 사출된다.

도 8a 및 도 8b는 제1 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 세퍼레이터 단일체를 전면측 성형층 및 이면측 성형층으로 덮는 예를 도시하는 설명도이다.

도 8a에서, 용융 상태의 실리콘 고무(59)는 이면측 캐비티(63)를 충전하여, 세퍼레이터 단일체(16)의 이면(33)에 이면측 성형층(34)을 성형한다. 동시에, 용융 상태의 실리콘 고무(59)는 관통 구멍(30)을 충전한다.

세퍼레이터 단일체(16)의 외연부(16a)는 제1 다이(41)의 전면측 캐비티면(51)으로부터 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, 제3 다이(47)의 이면측 캐비티면(64)으로부터 소정의 간격을 두고 배치되어 있다.

따라서, 제1 및 제3 다이(41, 47)가 폐쇄된 경우에, 제1 다이(41) 및 세퍼레이터 단일체(16)에 의해 형성된 전면측 캐비티(50)와, 제3 다이(47) 및 세퍼레이터 단일체(16)에 의해 형성된 이면측 캐비티(63)는 세퍼레이터 단일체(16)의 외연부(16a) 둘레에서 연장되어, 서로 연결된다.

이에 의해, 이면측 성형층(34)은 세퍼레이터 단일체(16)의 외연부(16a)까지 안내되어, 세퍼레이터 단일체(16)의 외연부(16a)까지 연장되어 있는 전면측 성형층(32)에 연결되게 된다.

세퍼레이터 단일체(16)의 외연부(16a)를 전면측 성형층(32) 및 이면측 성형층(34), 즉 시일(18)(도 8b 참조)로 덮을 수 있기 때문에, 세퍼레이터 단일체(16)에 부식이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

세퍼레이터 단일체(16)를 전면측 성형층(32) 및 이면측 성형층(34)으로 덮은 후, 제1 다이(41)를 화살표 i1에 의해 도시된 바와 같이 이동시켜 다이를 개방한다.

도 8b에서, 세퍼레이터 단일체(16)를 시일(18)로 덮어서 얻은 세퍼레이터(15)를 제1 및 제3 다이(41, 47)로부터 이형한다.

이 때, 지지 돌기(66 …)를 세퍼레이터 단일체(16)로부터 분리함으로써, 이면측 성형층(34)에 오목부(38 …)가 형성된다.

따라서, 오목부(38 …)에 플러그부(39)(도 2 참조)를 틀어 막아, 세퍼레이터(15)의 제조 공정을 완료한다.

도 1 내지 도 8b의 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 사출 성형 방법에서는, 용융 상태의 실리콘 고무(59)의 사출압으로 전면측 성형층(32)의 영역(32a)을 관통하여, 관통 구멍(30)을 통해 이면측 캐비티(63) 내로 실리콘 고무(59)가 효율적으로 안내된다.

따라서, 이면측 캐비티(63) 내에 실리콘 고무(59)를 신속하게 충전하여, 세퍼레이터 단일체(16)의 전면(31) 및 이면(33)에 전면 및 이면측 성형층(32, 34), 즉 시일(18)을 단시간에 성형할 수 있다.

또한, 세퍼레이터 단일체(16)에 관통 구멍(30)이 마련되고, 제1 다이(41)의 게이트(52)가 관통 구멍(30)을 향하게 된다.

따라서, 제1 다이(41)에 1개의 게이트(52)를 설치하는 것만의 간단한 구성으로, 전술한 바와 같이 세퍼레이터 단일체(16)의 전면(31) 및 이면(33)에 시일(18)을 단시간에 성형하는 것이 가능하게 된다.

이에 따라, 경제적인 사출 성형 장치(40)를 제공할 수 있다.

이하, 제2 내지 제5 실시예를 도 9 내지 도 27을 기초로 하여 설명한다. 제2 내지 제5 실시예에 있어서, 제1 실시예와 동일 부품에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

제2 실시예

도 9에 도시된 바와 같이, 세퍼레이터(115)는 세퍼레이터 단일체(116)의 외주부(117)를 실리콘 고무제의 시일(118)로 덮어 이루어진다.

제2 실시예의 세퍼레이터(115)는 도 2에 도시한 제1 실시예의 세퍼레이터(15)에서 외주부(17)의 관통 구멍(30)을 제거한 것으로, 그 밖의 구성은 제1 실시예의 세퍼레이터(15)와 동일하다.

시일(118)은 세퍼레이터 단일체(116)의 외주부(117)에 있어서, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 전면측 성형층[시일(118)의 전면측 영역](132)을 성형하고, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 이면측 성형층[시일(118)의 이면측 영역](134)을 성형하여 이루어진다.

외주부(117)를 시일(118)로 덮고, 수소 가스 통로의 가장자리, 산소 가스 통로의 가장자리 및 생성수 통로의 가장자리를 시일(118)로 덮어, 도 1에 도시한 수소 가스 통로(20 …), 산소 가스 통로(21 …) 및 생성수 통로(22 …)를 형성한다.

전면측 성형층(132)은 세퍼레이터 단일체(116)의 중앙부(19)를 둘러싸는 릿지부(28)를 일체로 구비하고, 도 1에 도시한 수소 가스 통로(20), 산소 가스 통로(21)나 생성수 통로(22) 등의 통로를 구성하는 융기부(36)를 갖는다.

이어서, 시일(118)을 성형하는 사출 성형 장치(140)(도 10 참조)에 관해서 설명한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 사출 성형 장치(140)는 위아래로 화살표로 도시된 바와 같이 이동 가능하게 제1 다이(141)를 갖추고, 이 제1 다이(141)에 제1 사출 수단(142)을 갖추며, 제1 다이(141)의 아래에 배치되어 제1 다이(141)와 클램핑 가능한 제2 다이(143)를 갖추고, 이 제2 다이(143)에 제2 사출 수단(144)을 갖추며, 제1 및 제2 사출 수단(142, 144)을 작동시키는 에어 공급 수단(145)을 갖추고, 이 에어 공급 수단(145)을 에어를 제1 및 제2 사출 수단(142, 144)으로 공급하는 상태와, 공급하지 않는 상태로 제어할 수 있는 제어 수단(146)을 갖춘다.

제1 다이(141)는 제2 다이(143)에 대향하는 쪽에 전면측 캐비티면(150)을 갖춘다. 제1 다이(141) 및 제2 다이(143)를 폐쇄하고 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(141)와 제2 다이(143) 사이에 끼움으로써, 전면측 캐비티면(150)과 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 의해 전면측 캐비티(151)(도 11b 참조)를 형성한다.

또한, 제1 다이(141)는 전면측 캐비티면(150)에서 개구되는 제1 게이트(152) 및 전면측 캐비티(151)의 내압을 측정하는 제1 압력 센서(153)를 갖춘다.

제1 게이트(152)에는 제1 사출 수단(142)이 연결되어 있다. 이 사출 수단(142)은 제1 게이트(152)와 연결되는 공급로(155)를 갖추고, 이 공급로(155)에 연결되는 사출 실린더(156)를 갖추며, 사출 실린더(156) 내에 플런저(157)가 이동 가능하게 배치되고, 이 플런저(157)에 로드(158)를 통해 피스톤(159)이 연결되며, 이 피스톤(159)은 실린더(160) 내에서 이동 가능하게 배치되어 있다.

또한, 사출 실린더(156)에는 호퍼(161)의 출구가 연결되어, 호퍼(161) 내의 수지재, 예컨대 용융 상태의 실리콘 고무(성형재)(59)를 사출 실린더(156) 내에 공급한다.

호퍼(161) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 출구를 통해 사출 실린더(156) 내로 공급된 후에, 에어 공급 수단(145)에 의해 피스톤(159)이 화살표의 방향으로 이동된다.

피스톤(159)을 화살표 방향으로 이동시킴으로써 플런저(157)를 밀어내어, 사출 실린더(156) 내의 실리콘 고무(59)를 제1 게이트(152)를 통해 전면측 캐비티(151)(도 11b 참조) 내로 사출한다.

제2 다이(143)는 제1 다이(141)에 대향하는 면에 이면측 캐비티면(165)을 갖춘다. 제1 다이(141) 및 제2 다이(143)를 폐쇄하고, 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(141)와 제2 다이(143) 사이에 끼움으로써, 이면측 캐비티면(165)과 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 의해 이면측 캐비티(166)(도 11b 참조)가 형성된다.

또한, 제2 다이(143)는 이면측 캐비티면(165)에서 개구되는 제2 게이트(167) 및 이면측 캐비티(166)의 내압을 측정하는 제2 압력 센서(168)를 갖춘다.

제2 게이트(167)에는 제2 사출 수단(144)이 연결되어 있다. 이 제2 사출 수단(144)은 제1 사출 수단(142)과 마찬가지로, 제2 게이트(167)에 연결되는 공급로(171)를 갖추고, 이 공급로(171)에 연결되는 사출 실린더(172)를 갖추며, 사출 실린더(172) 내에 플런저(173)가 이동 가능하게 배치되고, 이 플런저(173)에 로드(174)를 통해 피스톤(175)이 연결되어, 이 피스톤(175)이 실린더(176) 내에 이동이 가능하게 배치된다.

사출 실린더(172)에는 호퍼(177)의 출구가 연결되어, 호퍼(177) 내의 수지재, 예컨대 용융 상태의 실리콘 고무(성형재)(59)가 사출 실린더(172) 내에 공급된다.

호퍼(161) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 출구를 통해 사출 실린더(172) 내로 공급된 후에, 에어 공급 수단(145)에 의해 피스톤(175)이 화살표 방향으로 이동된다.

피스톤(175)을 화살표 방향으로 이동시킴으로써 플런저(173)를 밀어내어, 사출 실린더(172) 내의 실리콘 고무(59)를 제2 게이트(167)를 통해 이면측 캐비티(166)(도 11b 참조) 내로 사출한다.

에어 공급 수단(145)은 에어 공급원(180)을 제1 에어 유로(181)를 통해 제1 사출 수단(142)의 실린더(160)에 연결시키고, 에어 공급원(180)을 제2 에어 유로(182)를 통해 제2 사출 수단(144)의 실린더(176)에 연결시켜 이루어진다.

제어 수단(146)은 제1 에어 유로(181)에 제1 제어부(185)를 갖추고, 이 제1 제어부(185)에 제1 압력 센서(153)가 하네스(187)를 통해 전기적으로 접속되며, 제2 에어 유로(182)에 제2 제어부(186)를 갖추고, 이 제2 제어부(186)에 제2 압력 센서(168)가 하네스(188)를 통해 전기적으로 접속된다.

제1 압력 센서(153)는 전면측 캐비티(151)(도 11b 참조)의 내압을 검출하여, 제1 제어부(185)에 내압의 검출 신호를 전송한다.

제1 제어부(185)는 통상 상태에 있서 제1 에어 유로(181)를 개방 상태로 유지하지만, 제1 압력 센서(153)로부터의 검출 신호를 기초로 하여 제1 에어 유로(181)를 폐쇄 상태로 전환하거나 제1 에어 유로(181)의 구멍을 조정한다.

따라서, 통상 상태에서, 에어 공급원(180)이 구동되는 경우, 에어 공급원(180)으로부터 토출된 에어는 제1 에어 유로(181)의 제1 절반, 제1 제어부(185) 및 제1 에어 유로(181)의 제2 절반을 통해 제1 사출 수단(42)의 실린더(160)에 공급된다.

그 결과, 피스톤(159)이 화살표 방향으로 이동되어 플런저(157)를 밀어내어, 사출 실린더(156) 내의 실리콘 고무(59)가 제1 게이트(152)를 통해 전면측 캐비티(151)(도 11b 참조) 내로 사출된다.

제2 압력 센서(168)는 이면측 캐비티(166)(도 11b 참조)의 내압을 검출하여, 제2 제어부(186)에 검출 신호를 전송한다.

제2 제어부(186)는 통상 상태에서 제2 에어 유로(182)를 개방 상태로 유지하지만, 제2 압력 센서(168)로부터의 검출 신호를 기초로 하여 제2 에어 유로(182)를 폐쇄 상태로 전환하거나 제2 에어 유로(182)의 구멍을 조정한다.

따라서, 통상 상태에서 에어 공급원(180)이 구동되는 경우, 에어 공급원(180)으로부터 토출된 에어가 제2 에어 유로(182)의 제1 절반, 제2 제어부(186) 및 제2 에어 유로(182)의 제2 절반을 통해 제2 사출 수단(144)의 실린더(176)에 공급된다.

이에 따라, 피스톤(175)이 화살표 방향으로 이동되어 플런저(173)를 밀어내어, 사출 실린더(172) 내의 실리콘 고무(59)가 제2 게이트(167)를 통해 이면측 캐비티(166)(도 11b 참조) 내로 사출된다.

다음에, 사출 성형 장치(140)를 이용하여 세퍼레이터 단일체(116)의 외주부(117)에 시일(118)(도 9 참조)을 성형하는 사출 성형 방법에 관해서 도 10 내지 도 12를 기초로 하여 설명한다.

우선, 도 10에 도시된 사출 성형 장치(140), 즉 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)을 덮는 전면측 캐비티면(150), 전면측 캐비티면(150)에 개구되는 제1 게이트(152) 및 전면측 캐비티(151)(도 11b 참조)의 내압을 검출하는 제1 압력 센서(153)를 갖는 제1 다이(141)와, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)을 덮는 이면측 캐비티면(165), 이면측 캐비티면(165)에 개구되는 제2 게이트(167) 및 이면측 캐비티(166)의 내압을 검출하는 제2 압력 센서(168)를 갖는 제2 다이(143)를 마련한다.

도 11a 및 도 11b는 제2 실시예의 사출 성형 방법에서 전면측 및 이면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 11a에서, 제2 다이(143)의 이면측 캐비티면(165)에 세퍼레이터 단일체(116)를 위치시키고, 제1 다이(141)를 화살표 j1에 의해 도시된 바와 같이 하강시킴으로써, 제1 및 제2 다이(141, 143)를 폐쇄한다.

도 11b에서, 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(141)와 제2 다이(143) 사이에 끼움으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)과 제1 다이(141)의 전면측 캐비티면(150)에 의해 전면측 캐비티(151)를 형성하고, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)과 제2 다이(143)의 이면측 캐비티면(165)에 의해 이면측 캐비티(166)를 형성한다.

이어서, 에어 공급 수단(145)의 에어 공급원(180)을 구동함으로써, 에어 공급원(180)으로부터 토출된 에어를 제1 사출 수단(142)의 실린더(160)에 공급한다. 피스톤(159)이 화살표에 의해 도시된 바와 같이 이동하며, 피스톤(159)과 일체로 플런저(157)가 화살표에 의해 도시된 바와 같이 이동한다.

이에 따라, 사출 실린더(156) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 공급로(155) 및 제1 게이트(152)를 통해서 화살표 k1에 의해 도시된 바와 같이 전면측 캐비티(151)로 사출된다.

이 때, 제1 압력 센서(153)에 의해 전면측 캐비티(151)의 내압이 검출된다.

동시에, 에어 공급원(180)으로부터 토출된 에어가 제2 사출 수단(144)의 실린더(176)에 공급된다. 피스톤(175)은 화살표에 의해 도시된 바와 같이 이동하며, 피스톤(175)과 일체로 플런저(173)가 화살표에 의해 도시된 바와 같이 이동한다.

이에 따라, 사출 실린더(172) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 공급로(171) 및 제2 게이트(167)를 통해 화살표 l1(l는 L의 소문자)에 의해 도시된 바와 같이 이면측 캐비티(166)로 사출된다.

이 때에, 제2 압력 센서(168)에 의해 이면측 캐비티(166)의 내압이 검출된다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압을 제1 및 제2 압력 센서(153, 168)에 의해 검출함으로써, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압이 일정하게 유지되도록, 제1 및 제2 에어 유로(181, 182)의 각각의 구멍을 제1 및 제2 제어부(185, 186)로 조정한다.

따라서, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131) 및 이면(133)에 일정한 사출압이 인가되어, 세퍼레이터 단일체(116)가 사출압에 의해 변형되는 것이 방지된다.

이에 따라, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)에 실리콘 고무(59)가 통상의 사출압으로 신속하게 충전된다.

또한, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압을 일정하게 유지함으로써, 실리콘 고무(59)의 사출을 행할 때 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)간의 내압차가 없어지도록 실리콘 고무(59)의 유량을 제어한다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)간의 내압차를 제거함으로써, 세퍼레이터 단일체(116)에 작용하는 부하가 경감된다.

도 12a 및 도 12b는 제2 실시예의 사출 성형 방법에서 세퍼레이터 단일체를 시일로 덮는 예를 도시하는 설명도이다.

도 12a에서, 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 전면측 캐비티(151)에 규정량 충전하면, 전면측 캐비티(151)의 내압이 규정치에 도달한다. 이 때, 규정치에 도달한 내압이 제1 압력 센서(153)에 의해 검출되고, 이 검출 신호를 제어 수단(145)의 제1 제어부(185)에 전송한다.

이 검출 신호를 기초로 하여 제1 제어부(185)가 작동하고 제1 에어 유로(181)를 폐쇄함으로써, 실린더(160)로의 에어 공급을 정지시킨다. 따라서, 피스톤(159) 및 플런저(157)가 정지하여, 전면측 캐비티(151)로의 실리콘 고무(59)의 사출을 멈춘다.

이에 따라, 전면측 캐비티(151)에 규정량의 실리콘 고무(59)를 확실하게 충전하여, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 전면측 성형층(132)이 최적으로 성형된다.

한편, 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 이면측 캐비티(166)에 규정량 충전하면, 이면측 캐비티(166)의 내압이 규정치에 도달한다. 이 때, 규정치에 도달한 내압이 제2 압력 센서(168)에 의해 검출되고, 이 검출 신호를 제어 수단(145)의 제2 제어부(186)에 전송한다.

이 검출 신호를 기초로 하여 제2 제어부(186)가 작동하고 제2 에어 유로(182)를 폐쇄함으로써, 실린더(176)로의 에어 공급을 정지시킨다. 따라서, 피스톤(175) 및 플런저(173)가 정지하여, 이면측 캐비티(166)로의 실리콘 고무(59)의 사출을 멈춘다.

이에 따라, 이면측 캐비티(166)에 규정량의 실리콘 고무(59)를 확실하게 충전하여, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 이면측 성형층(134)이 최적으로 성형된다.

이와 같이, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 전면측 성형층(132)을 최적으로 성형하고, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 이면측 성형층(134)을 최적으로 성형함으로써, 전면측 및 이면측 성형층(132, 134)에 의해 시일(118)이 최적으로 성형된다.

시일(118)의 성형후, 제1 다이(141)가 화살표 m1에 의해 도시된 바와 같이 이동하여, 제1 및 제2 다이(141, 143)를 개방한다.

도 12b에서, 제1 및 제2 다이(141, 143)를 개방함으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 외주부(117)를 시일(118)로 덮어 얻은 세퍼레이터(115)를 제1 및 제2 다이(141, 143)로부터 이형한다.

이에 따라, 세퍼레이터(115)의 제조 공정이 완료된다.

도 9 내지 도 12b의 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 사출 성형 방법에 따르면, 제1 게이트(152)를 통해 전면측 캐비티(151)에 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 사출하고, 제2 게이트(167)를 통해 이면측 캐비티(166)로 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 사출한다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)에 제1 및 제2 게이트(152, 167)를 통해 개별적으로 실리콘 고무(59)를 사출함으로써, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)로 실리콘 고무(59)를 효율적으로 안내하여 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)를 신속하게 충전할 수 있다.

또한, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압을 제1 및 제2 압력 센서(153, 168)로 검출함으로써, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압을 일정하게 유지한다.

따라서, 전면측 캐비티(151) 및 이면측 캐비티(166)에 각각 실리콘 고무(59)를 최적으로 사출할 수 있다.

그 결과, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131) 및 이면(133)에 각각 전면측 성형층(132) 및 이면측 성형층(134)을 단시간에 양호하게 성형할 수 있다.

다음에, 시일(118)(도 9 참조)을 성형하는 사출 성형 장치(200)(도 13 참조)에 관해서 설명한다.

제3 실시예

도 13에 도시된 바와 같이, 사출 성형 장치(200)는 위아래로 화살표와 도시된 바와 같이 이동 가능하게 제1 다이(201)를 갖추고, 이 제1 다이(201)의 아래에 배치되어 제1 다이(201)에 클램핑 가능한 제2 다이(202)를 갖추며, 제1 다이(201)의 제1 게이트(203) 및 제2 다이(202)의 제2 게이트(204)에 연결되는 사출 수단(205)을 갖추고, 제1 및 제2 게이트(203, 204)를 개폐하는 제어 수단(206)을 갖춘다.

제1 다이(201)는 제2 다이(202)에 대향하는 면에 전면측 캐비티면(150)을 갖춘다. 제1 다이(201) 및 제2 다이(202)를 함께 클램핑하고, 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(201)와 제2 다이(202) 사이에 끼우면, 전면측 캐비티면(150)과 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 의해 전면측 캐비티(151)(도 14b 참조)가 형성된다.

또한, 제1 다이(201)는 전면 캐비티면(150)에 개구되는 제1 게이트(203) 및 전면측 캐비티(151)의 내압을 측정하는 제1 압력 센서(207)를 갖춘다.

제2 다이(202)는 제1 다이(201)에 대향하는 면에 이면측 캐비티면(165)을 갖춘다. 제1 다이(201) 및 제2 다이(202)를 함께 클램핑하고, 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(201)와 제2 다이(202) 사이에 끼움으로써, 이면측 캐비티면(165)과 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 의해 이면측 캐비티(166)(도 14b 참조)가 형성된다.

또한, 제2 다이(202)는 이면측 캐비티면(165)에 개구되는 제2 게이트(204) 및 이면측 캐비티(166)의 내압을 측정하는 제2 압력 센서(208)를 갖춘다.

제1, 제2 게이트(203, 204)에는 사출 수단(205)이 연결되어 있다. 이 사출 수단(205)은 제1 게이트(203)에 연결되는 제1 공급로(210)를 갖추고, 제2 게이트(204)에 연결되는 제2 공급로(211)를 갖추며, 제1 및 제2 공급로(210, 211)에 연결되는 사출 실린더(212)를 갖추고, 사출 실린더(212) 내에 플런저(213)가 이동 가능하게 배치되며, 이 플런저(213)가 로드(214)를 통해 피스톤(215)에 연결되고, 이 피스톤(215)이 실린더(216) 내에 이동 가능하게 배치된다.

또한, 사출 실린더(212)에는 호퍼(217)의 출구가 연결되어, 호퍼(217) 내의 수지재, 즉 용융 상태의 실리콘 고무(성형재)(59)가 사출 실린더(212) 내에 공급된다.

호퍼(161) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 사출 실린더(212) 내로 공급된 후, 피스톤(215)을 화살표 방향으로 이동시킴으로써 플런저(213)를 밀어낸다.

이로써, 사출 실린더(212) 내의 실리콘 고무(59)가 제1 게이트(203)를 통해 전면측 캐비티(151)(도 14b 참조) 내로 사출되고, 제2 게이트(204)를 통해 이면측 캐비티(166) (도 14b 참조) 내로 사출된다.

제어 수단(206)은 제1 게이트(203)를 개폐하는 제1 개폐부(220)를 갖추고, 제2 게이트(204)를 개폐하는 제2 개폐부(221)를 갖추며, 제1 및 제2 개폐부(220, 221)에 각각 제1 및 제2 에어 유로(222, 223)에 의해 제어부(224)가 접속되고, 이 제어부(224)에 에어 공급로(225)에 의해 에어 공급원(226)이 접속되며, 제어부(224)에 하네스(227, 228)에 의해 제1 및 제2 압력 센서(207, 208)가 전기적으로 접속된다.

제1 개폐부(220)는 제1 게이트(203) 내에 화살표로 도시된 바와 같이 승강 가능하게 배치된 제1 개폐 밸브(231)를 갖추고, 제1 개폐 밸브(231)로부터 상방으로 로드(232)가 연장되며, 로드(232)의 상단에 피스톤(233)이 부착되고, 피스톤(233)이 실린더(234) 내에 슬라이드 가능하게 수납된다.

제2 개폐부(221)는 제2 게이트(204) 내에 화살표로 도시된 바와 같이 승강 가능하게 배치된 제2 개폐 밸브(236)를 갖추고, 제2 개폐 밸브(236)로부터 상방으로 로드(237)가 연장되며, 로드(237)의 상단에 피스톤(238)이 부착되고, 피스톤(238)이 실린더(239) 내에 슬라이드 가능하게 수납된다.

제1 압력 센서(207)는 전면측 캐비티(151)(도 14b 참조)의 내압을 검출하여 제어부(224)에 검출 신호를 전송한다.

제2 압력 센서(208)는 이면측 캐비티(166)(도 14b 참조)의 내압을 검출하여 제어부(224)에 검출 신호를 전송한다.

제어부(224)는 통상 상태에서 에어 공급로(225)와 제1 에어 유로(222)를 비연결 상태로 유지함으로써, 제1 개폐 밸브(231)를 대기 위치(P3)로 설정하여 제1 게이트(203)를 개방하고, 에어 공급로(225)와 제2 에어 유로(223)를 비연결 상태로 유지함으로써, 제2 개폐 밸브(236)를 대기 위치(P4)에 설정하여 제2 게이트(204)를 개방한다.

제어부(224)는 제1 압력 센서(207)로부터의 검출 신호를 기초로 하여 에어 공급로(225)와 제1 에어 유로(222)를 연결 상태로 전환함으로써, 에어 공급원(226)으로부터의 에어를 실린더(234)로 안내하여 피스톤(233)을 작동시키고, 제1 개폐 밸브(231)를 대기 위치(P3)에서 하강시켜 제1 게이트(203)를 폐쇄한다.

또한, 제어부(224)는 제2 압력 센서(208)로부터의 검출 신호를 기초로 하여 에어 공급로(225)와 제2 에어 유로(223)를 연결 상태로 전환함으로써, 에어 공급원(226)으로부터의 에어를 실린더(239)로 안내하여 피스톤(238)을 작동시키고, 제2 개폐 밸브(236)를 대기 위치(P4)에서 상승시켜 제2 게이트(204)를 폐쇄한다.

아울러, 제어부(224)는 제1 및 제2 압력 센서(207, 208)로부터의 검출 신호를 기초로 하여, 전면측 캐비티(151) 및 이면측 캐비티(166)(도 14b 참조)의 내압이 일정하게 되도록, 제1 및 제2 개폐 밸브(231, 236)로 제1 및 제2 게이트(203, 204)의 구멍을 조정한다.

다음에, 사출 성형 장치(200)를 이용하여 세퍼레이터 단일체(116)의 외주부(117)에 시일(118)(도 9 참조)을 성형하는 사출 성형 방법에 관해서 도 13 내지 도 17를 기초로 하여 설명한다.

우선, 도 13에 도시된 사출 성형 장치(200), 즉 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)을 덮는 전면측 캐비티면(150), 전면측 캐비티면(150)에 개구되는 제1 게이트(203) 및 전면측 캐비티(151)(도 14b 참조)의 내압을 검출하는 제1 압력 센서(207)를 갖는 제1 다이(201)와, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)을 덮는 이면측 캐비티면(165), 이면측 캐비티면(165)에 개구되는 제2 게이트(204) 및 이면측 캐비티(166)(도 14b 참조)의 내압을 검출하는 제2 압력 센서(208)를 갖는 제2 다이(202)를 마련한다.

도 14a 및 도 14b는 제3 실시예의 사출 성형 방법에서 전면측 및 이면측 캐비티를 형성하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 14a에서, 제2 다이(202)의 이면측 캐비티면(165)에 세퍼레이터 단일체(116)를 위치시키고, 제1 다이(201)를 화살표 n1에 의해 도시된 바와 같이 하강시킴으로써, 제1 및 제2 다이(201, 202)를 폐쇄한다.

도 14b에서, 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(201)와 제2 다이(202) 사이에 끼움으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)과 제1 다이(201)의 전면측 캐비티면(150)에 의해 전면측 캐비티(151)를 형성하고, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)과 제2 다이(202)의 이면측 캐비티면(165)에 의해 이면측 캐비티(166)를 형성한다.

도 15는 제3 실시예의 사출 성형 방법에서 전면측 및 이면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.

이어서, 사출 수단(205)의 피스톤(215)이 화살표에 의해 도시된 바와 같이 이동하고, 피스톤(215)과 함께 플런저(213)가 화살표에 의해 도시된 바와 같이 이동한다.

이에 따라, 사출 실린더(212) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 제1 공급로(210), 제1 게이트(203) 및 제1 게이트(203)의 선단 유로(203a)를 통과하여 화살표 o1에 의해 도시된 바와 같이 전면측 캐비티(151)로 사출된다.

이 때에, 제1 압력 센서(207)에 의해 전면측 캐비티(151)의 내압이 검출된다.

동시에, 사출 실린더(212) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 제2 공급로(211), 제2 게이트(204) 및 제2 게이트(204)의 선단 유로(204a)를 통과하여 화살표 p1에 의해 도시된 바와 같이 이면측 캐비티(166)로 사출된다.

이 때에, 제2 압력 센서(208)에 의해 이면측 캐비티(166)의 내압이 검출된다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압을 제1 및 제2 압력 센서(207, 208)에 의해 검출함으로써, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압이 일정하게 유지되도록, 제1 및 제2 게이트(203, 204)의 구멍을 제어부(224)로 조정한다.

따라서, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131) 및 이면(133)에 일정한 사출압이 인가되어, 세퍼레이터 단일체(116)가 사출압에 의해 변형되는 것을 방지한다. 이로써, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)에 실리콘 고무(59)를 통상의 사출압으로 신속하게 사출할 수 있다.

아울러, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압을 일정하게 유지함으로써, 실리콘 고무(59)의 사출을 행할 때 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)간의 내압차가 없도록 실리콘 고무(59)의 유량을 제어한다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)간의 내압차를 제거함으로써, 세퍼레이터 단일체(116)에 작용하는 부하를 경감시킬 수 있다.

도 16은 제3 실시예의 사출 성형 방법에서 시일을 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.

용융 상태의 실리콘 고무(59)를 전면측 캐비티(151)에 규정량 사출하면, 전면측 캐비티(151)의 내압이 규정치에 도달한다. 이 때, 규정치에 도달한 내압이 제1 압력 센서(207)에 의해 검출되고, 이 검출 신호가 제어 수단(206)의 제어부(224)에 전송된다.

이 검출 신호를 기초로 하여 제어부(224)가 작동하여 에어 공급로(225)와 제1 에어 유로(222)를 연결 상태로 전환한다. 에어 공급원(226)으로부터의 에어가 에어 공급로(225) 및 제1 에어 유로(222)를 거쳐 실린더(234)로 안내되어, 피스톤(233)을 작동시킨다.

피스톤(233)과 함께 로드(232)가 작동되어, 제1 개폐 밸브(231)를 대기 위치(P3)(도 13 참조)에서 하강시키고, 제1 개폐 밸브(231)로 제1 게이트(203)를 폐쇄한다.

이에 따라, 전면측 캐비티(151)에 규정량의 실리콘 고무(59)가 확실하게 충전되어, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 전면측 성형층(132)이 최적으로 성형된다.

한편, 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 이면측 캐비티(166)에 규정량 사출되면, 이면측 캐비티(166)의 내압이 규정치에 도달한다. 이 때, 규정치에 도달한 내압이 제2 압력 센서(208)에 의해 검출되고, 이 검출 신호가 제어 수단(206)의 제어부(224)에 전송된다.

이 검출 신호를 기초로 하여 제어부(224)가 작동하여 에어 공급로(225)와 제2 에어 유로(223)를 연결 상태로 전환한다. 에어 공급원(226)으로부터의 에어가 에어 공급로(225) 및 제2 에어 유로(223)를 거쳐 실린더(239)로 안내되어, 피스톤(238)을 작동시킨다.

피스톤(238)과 함께 로드(237)가 작동되어, 제2 개폐 밸브(236)를 대기 위치(P4)(도 13 참조)에서 상승시켜, 제2 개폐 밸브(236)로 제2 게이트(204)를 폐쇄한다.

이에 따라, 이면측 캐비티(166)에 규정량의 실리콘 고무(59)를 확실하게 충전하여, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 이면측 성형층(134)가 최적으로 성형된다.

이와 같이, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 전면측 성형층(132)을 최적으로 성형하고, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 이면측 성형층(134)을 최적으로 성형함으로써, 전면측 및 이면측 성형층(132, 134)으로 시일(118)이 최적으로 성형된다.

시일(118)의 성형후, 제1 다이(201)가 화살표 q1에 의해 도시된 바와 같이 이동되어, 제1 및 제2 다이(201, 202)가 개방된다.

도 17은 제3 실시예의 사출 성형 방법에서 제1 및 제2 다이로부터 세퍼레이터를 이형하는 예를 도시하는 설명도이다.

제1 및 제2 다이(201, 202)를 개방함으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 외주부(117)를 시일(118)로 덮어 얻은 세퍼레이터(115)를 제1 및 제2 다이(201, 202)로부터 이형한다.

이에 따라, 세퍼레이터(15)의 제조 공정이 완료된다.

도 13 내지 도 17의 제3 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 사출 성형 방법에 따르면, 제1 게이트(203)을 통해 전면측 캐비티(151)에 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 사출되고, 제2 게이트(204)를 통해 이면측 캐비티(166)에 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 사출된다.

이와 같이, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)에 제1 및 제2 게이트(203, 204)를 통해 개별적으로 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 사출함으로써, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)로 실리콘 고무(59)를 효율적으로 안내하여 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)에 신속하게 충전할 수 있다.

또한, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압을 제1 및 제2 압력 센서(207, 208)로 검출함으로써, 전면측 및 이면측 캐비티(151, 166)의 내압을 일정하게 유지한다.

그 결과, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131) 및 이면(133)에 각각 전면측 성형층(132) 및 이면측 성형층(134)를 단시간에 양호하게 성형할 수 있다.

이어서, 시일(118)(도 9 참조)을 성형하는 사출 성형 장치(340)(도 18 참조)에 관해서 설명한다.

제4 실시예

도 18에 도시된 바와 같이, 사출 성형 장치(340)는 위아래로 화살표로 도시된 바와 같이 승강 가능하게 마련된 제1 다이(341)와, 이 제1 다이(341)에 마련된 사출 수단(342)과, 제1 다이(341)의 아래에 배치된 베드(343)와, 이 베드(343)의 가이드 레일(344)을 따라 슬라이더(345)를 슬라이드시키는 이동 수단(348)과, 이 슬라이더(345)에 장착된 제2 및 제3 다이(346, 347)로 이루어진다.

상기 이동 수단(348)은 베드(343)에 마련된 가이드 레일(344)과, 이 가이드 레일(344)을 따라 화살표 방향으로 슬라이드 가능하게 장착된 슬라이더(345)와, 슬라이더(345)를 가이드 레일(344)을 따라 이동시키는 에어 실린더 등의 액츄에이터(도시하지 않음)로 이루어진다.

제1 다이(341)는 제2 다이(346)에 클램핑된 경우에, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)으로 전면측 캐비티(350)(도 19b 참조)를 형성하는 전면측 캐비티면(351)을 갖춘다.

또한, 제1 다이(341)에는 상면(341a)에 개구되는 러너(352)가 마련되고, 이 러너(352)에 전환 수단(전환 밸브)(353)을 통해 연결되는 제1 및 제2 게이트(354, 355)를 갖춘다.

제1 게이트(354)는 전면측 캐비티면(351)에 출구를 개구시킨 유로이다. 한편, 제2 게이트(355)는 전면측 캐비티면(351)을 피하게 하여, 출구(355a)를 제1 다이(341)의 하면(341b)에 개구시킨 유로이다.

제1 게이트(354)와 제2 게이트(355)의 분기점에는 전환 밸브(353)를 갖춘다.

이 전환 밸브(353)는, 예컨대 밸브 부재(356)를 제1 다이(341)에 회전 가능하게 구비하고, 상기 밸브 부재(356)에 T자형의 유로(357)를 형성하여, 이 밸브 부재(356)를 모터(358) 등의 액츄에이터로 회전시킴으로써, 제1 및 제2 게이트(354, 355) 중 어느 한 쪽의 게이트에 러너(352)가 연결될 수 있도록 구성된 밸브이다.

따라서, 전환 밸브(353)의 밸브 부재(356)를 모터(358)로 제어함으로써, 러너(352)가 제1 게이트(354)에 연결되어 사출 수단(342)에서 제1 게이트(354)로 용융 상태의 실리콘 고무(성형재)(59)가 안내되는 상태와, 러너(352)가 제2 게이트(355)에 연결되어 사출 수단(342)에서 제2 게이트(355)로 용융 상태의 실리콘 고무(성형재)(59)가 안내되는 상태로 전환할 수 있다.

사출 수단(342)은 제1 다이(341)의 러너(352)에 연결되는 공급로(361)를 갖추고, 이 공급로(361)에 연결되는 사출 실린더(362)를 갖추며, 사출 실린더(362) 내에 플런저(363)가 이동 가능하게 배치되고, 이 플런저(363)가 로드(364)에 의해 피스톤(365)에 연결되며, 이 피스톤(365)이 실린더(366) 내에 이동 가능하게 배치된다.

또한, 사출 실린더(362)에는 호퍼(367)의 출구가 연결되어, 호퍼(367) 내의 수지재, 즉 용융 상태의 실리콘 고무(성형재)(59)가 사출 실린더(362) 내에 공급된다.

호퍼(367) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 출구를 통해 사출 실린더(362) 내로 공급한 후, 피스톤(365)을 화살표 방향으로 이동함으로써, 플런저(363)를 밀어내어 사출 실린더(362) 내의 실리콘 고무(59)가 러너(352), 전환 밸브(353)의 유로(357) 및 제1 게이트(354)를 통해 전면측 캐비티(350)(도 19b 참조) 내로 사출된다.

제2 다이(346)는 슬라이더(345)에 부착되고, 제1 다이(341)와 클램핑되었을 때에, 상부에 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 접촉하는 수납면(370)을 갖춘다.

제3 다이(347)는 슬라이더(345)에 부착되어, 제1 다이(341)와 클램핑되었을 때에, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)으로 이면측 캐비티(371)(도 21b 참조)를 형성하는 이면측 캐비티면(372)을 갖추고, 제2 게이트(355)를 이면측 캐비티(371)에 연결시키는 연통로(374)를 갖춘다.

연통로(374)는 입구(374a)를 제3 다이(347)의 상면(347a)에서 개구시키고, 출구(74b)를 이면측 캐비티면(372)에서 개구시킨 대략 J자형의 유로로, 제1 다이(341)와 제3 다이(347)를 클램핑했을 때에, 제2 게이트(355)의 출구(355a)에 입구(374a)를 향하게 하는 것이다.

따라서, 제1 다이(341)와 제3 다이(347)를 클램핑했을 때에, 제2 게이트(355)를 연통로(374)를 통해 이면측 캐비티(371)(도 21b 참조)에 연결한다.

이에 따라, 사출 수단(342)의 피스톤(365)을 화살표 방향으로 이동함으로써 플런저(363)를 밀어내어, 사출 실린더(362) 내의 실리콘 고무(59)를 러너(352), 전환 밸브(353)의 유로(357), 제2 게이트(355) 및 연통로(374)를 통해 이면측 캐비티(371)(도 21b 참조) 내로 사출한다.

이동 수단(348)은 슬라이더(345)를 화살표 방향으로 이동시키는 수단으로서, 제2 다이(346) 및 제3 다이(347)를 제1 다이(341)에 대향하는 대향 위치(P5)와, 제2 다이(346) 및 제3 다이(347)를 제1 다이(341)로부터 후퇴한 후퇴 위치(P6)로 이동시킨다.

이어서, 사출 성형 장치(340)를 이용하여 세퍼레이터 단일체(116)의 외주부(117)에 시일(118)(도 9 참조)을 성형하는 사출 성형 방법에 관해서 도 18 내지 도 22를 기초로 하여 설명한다.

우선, 도 18에 도시된 사출 성형 장치(340)를 마련한다. 즉, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)을 덮는 전면측 캐비티면(351), 전면측 캐비티면(351)에 개구되는 제1 게이트(354), 전면측 캐비티면(351)을 피해 있는 제2 게이트(355) 및 제1 및 제2 게이트(354, 355) 중 어느 한 쪽으로 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 안내하는 전환 밸브(353)를 갖는 제1 다이(341)를 마련하고, 캐비티를 형성하지 않고 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)을 수납하는 수납면(370)을 갖는 제2 다이(346)를 마련하고, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)을 덮는 이면측 캐비티면(372) 및 제2 게이트(355)를 이면측 캐비티(371)(도 21b 참조)에 연결하는 연통로(374)를 갖는 제3 다이(347)를 마련한다.

도 19a 및 도 19b는 제4 실시예의 사출 성형 방법에서 전면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 19a에서, 이동 수단(348)으로 슬라이더(345)를 이동시킴으로써, 제2 다이(346)를 대향 위치(P5)에 설정하고, 제2 다이(346)를 제1 다이(341)에 대향시킨다.

이어서, 제2 다이(346)의 수납면(370)에 세퍼레이터 단일체(116)를 수납함으로써, 수납면(370)에 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)을 접촉시킨다.

이 상태에서, 제1 다이(341)를 화살표 r1에 의해 도시된 바와 같이 하강시킴으로써, 제1 및 제2 다이(341, 346)를 폐쇄한다.

도 19b에서, 제1 다이(341)와 제2 다이(346) 사이에 세퍼레이터 단일체(116)를 끼움으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)과 제1 다이(341)의 전면측 캐비티면(351)에 의해 전면측 캐비티(350)가 형성된다.

이어서, 사출 수단(342)의 피스톤(365)으로 플런저(363)를 화살표 s1에 의해 도시된 바와 같이 이동시킨다. 이 결과로서, 사출 실린더(362) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 공급로(361), 러너(352), 전환 밸브(353)의 유로(357) 및 제1 게이트(354)를 통해 화살표 t1에 의해 도시된 바와 같이 전면측 캐비티(350)로 사출된다.

도 20a 및 도 20b는 제4 실시예의 사출 성형 방법에서 세퍼레이터 단일체에 전면측 성형층을 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 20a에서, 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 전면측 캐비티(350)에 사출함으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 전면측 성형층(132)이 성형된다.

이어서, 제1 다이(341)를 화살표 u1에 의해 도시된 바와 같이 이동시킴으로써 다이가 개방된다.

도 20b에서, 제1 다이(341)를 개방할 때, 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(341)와 함께 이동함으로써, 세퍼레이터 단일체(116)가 제2 다이(346)로부터 이형된다.

이어서, 이동 수단(348)을 작동시켜 슬라이더(345)를 화살표 v1에 의해 도시된 바와 같이 이동시킨다.

도 21a 및 도 21b는 제4 실시예의 사출 성형 방법에서 이면측 캐비티 내에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 21a에서, 제3 다이(347)를 대향 위치(P5)에 설정하여, 제3 다이(347)를 제1 다이(341)에 대향시킨다.

다음에, 제1 다이(341)를 화살표 w1에 의해 도시된 바와 같이 하강시킴으로써, 전면측 성형층(132)이 아직 부드러울 때 제1 및 제3 다이(341, 347)를 함께 클램핑하고, 제2 다이(346)(도 20b 참조)를 제3 다이(347)로 교환한다.

도 21b에서, 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(341)와 제3 다이(347) 사이에 끼워 클램핑시킴으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)과 제3 다이(347)의 이면측 캐비티면(372)에 의해 이면측 캐비티(371)가 형성된다.

이 때에, 제2 게이트(355)의 출구(355a)가 입구(374a)를 향하게 됨으로써, 제2 게이트(355)가 연통로(374)에 의해 이면측 캐비티(371)에 연결된다.

이어서, 전환 밸브(353)의 모터(358)로 밸브 부재(356)를 반시계 방향으로 90°회전시킴으로써, 밸브 부재(356)의 유로(357)에 의해 러너(352)가 제2 게이트(355)에 연결된다.

계속해서, 사출 수단(342)의 피스톤(365)으로 플런저(363)를 화살표 x1에 의해 도시된 바와 같이 이동시킴으로써, 사출 실린더(362) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가, 공급로(361), 러너(352), 전환 밸브(353)의 유로(357), 제2 게이트(355) 및 연통로(374)를 통해 이면측 캐비티(371) 내로 화살표 y1에 의해 도시된 바와 같이 사출된다.

이와 같이, 제2 게이트(355)로 안내된 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 연통로(374)를 통해서 이면측 캐비티(371) 내로 안내함으로써, 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 이면측 캐비티(371) 내에 효율적으로 신속하게 충전될 수 있다.

도 22a 및 도 22b는 제4 실시예의 사출 성형 방법에서 제1 및 제3 다이로부터 세퍼레이터를 이형하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 22a에서, 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 이면측 캐비티(371)에 사출하여, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 이면측 성형층(134)을 성형한다.

여기서, 세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a)는 제1 다이(341)의 전면측 캐비티면(351)으로부터 소정의 간격을 두고 배치되고, 제2 다이(347)의 이면측 캐비티면(372)으로부터 소정의 간격을 두고 배치된다.

따라서, 제1 및 제3 다이(341, 347)를 폐쇄했을 때에, 제1 다이(341) 및 세퍼레이터 단일체(116)에 의해 형성되는 전면측 캐비티(350)와, 제3 다이(347) 및 세퍼레이터 단일체(116)에 의해 형성되는 이면측 캐비티(371)는 세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a) 둘레에서 연장되어 서로 연결된다.

그 결과, 이면측 성형층(134)은 세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a)까지 안내되어, 세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a)까지 연장되는 전면측 성형층(132)에 연결되게 된다.

세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a)를 전면측 성형층(132) 및 이면측 성형층(134), 즉 시일(118)로 덮을 수 있기 때문에, 세퍼레이터 단일체(116)에 부식이 발생하는 것을 방지한다.

세퍼레이터 단일체(116)를 전면측 성형층(132) 및 이면측 성형층(134)으로 덮은 후, 제1 다이(341)는 화살표 z1에 의해 도시된 바와 같이 이동하여 개방된다.

도 22b에서, 세퍼레이터 단일체(116)를 시일(118)로 덮어 얻은 세퍼레이터(115)를 제1 및 제3 다이(341, 347)로부터 이형하여, 세퍼레이터(115)의 제조 공정이 완료된다.

도 18 내지 도 22b의 제4 실시예에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 사출 성형 방법에 따르면, 제2 게이트(355)로 안내된 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 이면측 캐비티(371)에 연통로(374)를 통해 효율적으로 안내함으로써, 이면측 캐비티(371) 내에 실리콘 고무(59)를 신속하게 충전할 수 있다.

이에 따라, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131) 및 이면(133)에 각각 전면측 성형층(132) 및 이면측 성형층(134)을 단시간에 성형할 수 있다.

또한, 제1 다이(341)에 제1 및 제2 게이트(354, 355)와 전환 밸브(353)를 마련하고, 제3 다이(347)에 연통로(374)를 마련하는 것만의 간단한 구성으로, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131) 및 이면(133)에 단시간에 시일(성형층)(118)을 성형할 수 있다.

이에 따라, 경제적인 사출 성형 장치(340)를 제공할 수 있다.

이어서, 시일(118)(도 9 참조)을 성형하는 사출 성형 장치(380)(도 23 참조)에 관해서 설명한다.

제5 실시예

도 23에 도시된 바와 같이, 사출 성형 장치(380)는 제1 다이(381)가 제4 실시예의 제1 다이(341)와 다를 뿐이며, 그 밖의 구성은 제4 실시예와 동일하다.

즉, 사출 성형 장치(380)는 화살표로 도시된 바와 같이 승강 가능하게 마련된 제1 다이(381)와, 이 제1 다이(381)에 마련된 사출 수단(342)과, 제1 다이(381)의 아래에 배치된 베드(343)와, 이 베드(343)의 가이드 레일(344)을 따라 슬라이더(345)를 슬라이드시키는 이동 수단(348)과, 이 슬라이더(345)에 장착된 제2 및 제3 다이(346, 347)로 이루어진다.

제1 다이(381)는 제2 다이(346)에 클램핑되었을 때에, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)으로 전면측 캐비티(382)(도 24b 참조)를 형성하는 전면측 캐비티면(383)을 갖춘다.

또한, 제1 다이(381)는 상면(381a)에 개구되는 러너(385)와, 이 러너(385)로부터 분기되는 제1 및 제2 게이트(386, 387)를 갖춘다.

제1 게이트(386)는 전면측 캐비티면(383)에 출구(386a)를 개구시킨 유로이다. 한편, 제2 게이트(387)는 전면측 캐비티면(383)을 피하게 하여, 제1 다이(381)의 하면(381b)에 출구(387a)를 개구시킨 유로이다.

제1 게이트(386)와 제2 게이트(387)에는 각각의 출구(386a, 387a)를 개폐하는 전환 수단(390)이 마련되어 있다.

이 전환 수단(390)은 제1 게이트(386)의 출구(386a)를 개폐하는 제1 전환부(391)와, 제2 게이트(387)의 출구(387a)를 개폐하는 제2 전환부(392)로 이루어진다.

제1 전환부(391)는 제1 게이트(386) 내에 마련된 제1 밸브 부재(394)와, 이 제1 밸브 부재(394)에 연결된 제1 실린더 유닛(395)을 구비한다.

구체적으로, 제1 전환부(391)는 제1 실린더 유닛(395)의 피스톤(396)에 로드(397)를 통해 제1 밸브 부재(394)를 연결하고, 피스톤(396)을 상하 방향으로 이동시킴으로써, 제1 밸브 부재(394)가 출구(386a)를 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 출구(386a)를 개방하는 개방 위치 사이에서 이동하도록 구성되어 있다.

제2 전환부(392)는 제2 게이트(387) 내에 마련된 제2 밸브 부재(401)와, 이 제2 밸브 부재(401)에 연결된 제2 실린더 유닛(402)을 구비한다.

구체적으로, 제2 전환부(392)는 제2 실린더 유닛(402)의 피스톤(403)에 로드(404)를 통해 제2 밸브 부재(401)를 연결하고, 피스톤(403)을 상하 방향으로 이동시킴으로써, 제2 밸브 부재(401)가 출구(387a)를 폐쇄하는 폐쇄 위치와, 출구(387a)를 개방하는 개방 위치 사이에서 이동하도록 구성되어 있다.

이 전환 수단(390)의 제1 및 제2 실린더 유닛(395, 402)을 조작함으로써, 제1 게이트(386)의 출구(386a)를 개방하고 제2 게이트(387)의 출구(387a)를 폐쇄한 상태와, 제1 게이트(386)의 출구(386a)를 폐쇄하고 제2 게이트(387)의 출구(387a)를 개방한 상태로 전환한다.

이어서, 사출 성형 장치(380)를 이용하여 세퍼레이터 단일체(116)의 외주부(117)에 시일(118)(도 9 참조)을 성형하는 사출 성형 방법에 관해서 도 23 내지 도 27을 기초로 하여 설명한다.

우선, 도 23에 도시하는 사출 성형 장치(380)를 마련한다. 즉, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)을 덮는 전면측 캐비티면(383), 전면측 캐비티면(383)에 개구되는 제1 게이트(386), 전면측 캐비티면(383)을 피해 있는 제2 게이트(387) 및 제1 게이트(386)의 출구(386a)와 제2 게이트(387)의 출구(387a) 중 어느 한쪽을 개방하는 전환 수단(390)을 갖는 제1 다이(381)를 마련하고, 캐비티를 형성하지 않고 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)을 수납하는 수납면(370)을 갖는 제2 다이(346)를 준비하고, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)을 덮는 이면측 캐비티면(372) 및 제2 게이트(387)를 이면측 캐비티(371)(도 26b 참조)에 연결하는 연통로(374)를 갖는 제3 다이(347)를 마련한다.

도 24a 및 도 24b는, 제5 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 전면측 캐비티에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 24a에서, 이동 수단(348)으로 슬라이더(345)를 이동시킴으로써, 제2 다이(346)를 대향 위치(P5)에 설정하여, 제2 다이(346)를 제1 다이(381)에 대향시킨다.

이 상태에서, 제1 다이(381)를 화살표 a2에 의해 도시된 바와 같이 하강시킴으로써, 제1 및 제2 다이(381, 346)를 함께 클램핑한다.

이 때, 전환 수단(390)의 제1 및 제2 실린더 유닛(395, 402)을, 제1 게이트(386)의 출구(386a)가 개방되고 제2 게이트(387)의 출구(387a)가 폐쇄된 상태로 제어한다.

도 24b에서, 제1 다이(381)와 제2 다이(346) 사이에 세퍼레이터 단일체(116)를 끼움으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)과 제1 다이(381)의 전면측 캐비티면(383)에 의해 전면측 캐비티(382)를 형성한다.

이어서, 사출 수단(342)의 피스톤(365)으로 플런저(363)를 화살표 b2에 의해 도시된 바와 같이 이동시킨다. 이로써, 사출 실린더(362) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 공급로(361), 러너(385), 제1 게이트(386)를 통해 화살표 c2에 의해 도시된 바와 같이 출구(386c)에서 전면측 캐비티(382)로 사출된다.

도 25a 및 도 25b는 제5 실시예의 사출 성형 방법에 있어서 세퍼레이터 단일체에 전면측 성형층을 성형하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 25a에서, 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 전면측 캐비티(382)에 사출함으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131)에 전면측 성형층(132)가 성형된다.

이어서, 전환 수단(390)에 의해 제1 실린더 유닛(395)을 제어하여 제1 게이트(386)의 출구(386a)를 폐쇄한 후, 제1 다이(381)를 화살표 d2에 의해 도시된 바와 같이 이동시켜 개방시킨다.

도 25b에서, 제1 다이(381)가 개방될 때, 세퍼레이터 단일체(116)를 제1 다이(381)와 함께 이동함으로써, 세퍼레이터 단일체(116)가 제2 다이(346)로부터 이형된다.

이어서, 이동 수단(348)을 작동시켜 슬라이더(345)를 화살표 e2에 의해 도시된 바와 같이 이동시킨다.

도 26a 및 도 26b는 제5 실시예의 사출 성형 방법에서 이면측 캐비티 내에 용융 상태의 실리콘 고무를 사출하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 26a에서, 제3 다이(347)를 대향 위치(P5)에 설정하여, 제3 다이(347)를 제1 다이(381)에 대향시킨다.

이어서, 제1 다이(381)를 화살표 f2에 의해 도시된 바와 같이 하강시킴으로써, 전면측 성형층(132)이 아직 부드러울 때에 제1 및 제3 다이(381, 347)를 함께 클램핑한다. 이에 따라, 제2 다이(346)(도 25b 참조)를 제3 다이(347)로 교환한 상태에서의 다이 폐쇄가 완료된다.

도 26b에서, 제1 다이(381)와 제3 다이(347)를 함께 클램핑시키고 세퍼레이터 단일체(116)를 사이에 끼움으로써, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)과 제3 다이(347)의 이면측 캐비티면(372)에 의해 이면측 캐비티(371)가 형성된다.

이 때에, 제2 게이트(387)의 출구(387a)로 입구(374a)를 향하게 하여, 제2 게이트(387)가 연통로(374)를 통해 이면측 캐비티(371)에 연결된다.

다음에, 전환 수단(390)이 제2 실린더 유닛(402)을 제어함으로써, 제2 게이트(387)의 출구(387a)가 개방된 상태로 전환한다.

계속해서, 사출 수단(342)의 피스톤(365)이 플런저(363)를 화살표 g2에 의해 도시된 바와 같이 이동됨으로써, 사출 실린더(362) 내의 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 공급로(361), 러너(385), 제2 게이트(387) 및 연통로(374)를 통해 이면측 캐비티(371) 내에 화살표 h2에 의해 도시된 바와 같이 사출된다.

이와 같이, 제2 게이트(387)로 안내된 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 연통로(374)를 통해 이면측 캐비티(371) 내로 안내함으로써, 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 이면측 캐비티(371) 내에 효율적으로 신속하게 충전될 수 있다.

도 27a 및 도 27b는 제5 실시예의 사출 성형 방법에서 제1 및 제3 다이로부터 세퍼레이터를 이형하는 예를 도시하는 설명도이다.

도 27a에서, 용융 상태의 실리콘 고무(59)를 이면측 캐비티(371)에 사출하여, 세퍼레이터 단일체(116)의 이면(133)에 이면측 성형층(134)을 성형한다.

여기서, 세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a)는 제1 다이(381)의 전면측 캐비티면(383)으로부터 소정의 간격을 두고 배치되어 있고, 제2 다이(347)의 이면측 캐비티면(372)으로부터 소정의 간격을 두고 배치되어 있다.

따라서, 제1 및 제3 다이(381, 347)를 함께 클램핑했을 때에, 제1 다이(381) 및 세퍼레이터 단일체(116)에 의해 형성되는 전면측 캐비티(382)와, 제3 다이(347) 및 세퍼레이터 단일체(116)에 의해 형성되는 이면측 캐비티(371)는 세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a) 둘레를 통과하여 서로 연결된다.

이에 따라, 이면측 성형층(134)을 세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a)까지 안내하여, 세퍼레이터 단일체(116)의 외연부(116a)까지 연장되는 전면측 성형층(132)에 접속시킬 수 있다.

세퍼레이터 단일체(116)를 전면측 성형층(132) 및 이면측 성형층(134)으로 덮은 후, 전환 수단(390)으로 제2 실린더 유닛(402)을 제어하여 제2 게이트(387)의 출구(387a)를 폐쇄한다. 이 상태에서, 제1 다이(381)를 화살표 i2에 의해 도시된 바와 같이 이동하여 다이를 개방한다.

도 27b에서, 세퍼레이터 단일체(116)를 시일(118)로 덮어 얻은 세퍼레이터(115)를 제1 및 제3 다이(381, 347)로부터 이형하여, 세퍼레이터(115)의 제조 공정이 완료된다.

도 23 내지 도 27b의 제5 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 사출 성형 방법에 따르면, 제4 실시예와 마찬가지로, 제2 게이트(387)로 안내된 용융 상태의 실리콘 고무(59)가 이면측 캐비티(371) 내에 연통로(374)를 통해서 효율적으로 안내되어, 이면측 캐비티(371) 내에 실리콘 고무(59)를 신속하게 충전한다.

또한, 제1 다이(381)에 제1 및 제2 게이트(386, 387)나 전환 수단(390)을 마련하고, 제3 다이(347)에 연통로(374)를 설치하는 것만의 간단한 구성으로, 세퍼레이터 단일체(116)의 전면(131) 및 이면(133)에 단시간에 시일(성형층)(118)을 성형할 수 있다.

이에 따라, 경제적인 사출 성형 장치(380)를 제공할 수 있다.

상기 제1 내지 제5 실시예에서는, 성형재로서 실리콘 고무(59)를 사용하는 예에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 그 밖의 고무재나 수지재 등을 성형재로서 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1 내지 제5 실시예에서는, 판형 부재의 예로서 세퍼레이터 단일체(16, 116)를 설명했지만, 판형 부재는 이것에 한정되지 않고, 그 밖의 판재에 적용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1 실시예에서는, 제3 다이(47)의 이면측 캐비티면(64)에, 일례로서 3개의 지지 돌기(66)를 마련한 예에 관해서 설명했지만, 지지 돌기(66)의 개수는 자유롭게 선택될 수 있다.

상기 제1 실시예에서는, 제1 내지 제3 다이(41, 46, 47)를 수평하게 배치하고, 제1 다이(41)를 상하 방향으로 이동하여 다이 개방 및 다이 폐쇄를 행하는 사출 성형 장치(40)에 관해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 내지 제3 다이(41, 46, 47)를 수직으로 배치하고, 제1 다이(41)를 가로 방향으로 수평 이동시킴으로써, 다이 개방 및 다이 폐쇄를 행하는 사출 성형 장치에 적용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 제2 내지 제3 실시예에서는, 제1 다이(141, 201) 및 제2 다이(143, 202)를 수평으로 배치하고, 제1 다이(141, 201)를 상하 방향으로 이동하여 다이 개방 및 다이 폐쇄를 행하는 사출 성형 장치(140, 200)에 관해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 다이(141, 201) 및 제2 다이(143, 202)를 수직으로 배치하고, 제1 다이(141, 201)를 가로 방향으로 수평 이동시킴으로써, 다이 개방 및 다이 폐쇄를 행하는 사출 성형 장치에 적용하는 것도 가능하다.

상기 제4 내지 5 실시예에서는, 제1 다이(341, 381)와 제2 및 제3 다이(346, 347)를 수평으로 배치하고, 제1 다이(341, 381)를 상하 방향으로 이동하여 다이 개방 및 다이 폐쇄를 행하는 사출 성형 장치(340, 380)에 관해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 다이(341, 381)와 제2 및 제3 다이(364, 347)를 수직으로 배치하고, 제1 다이(341, 381)를 가로 방향으로 수평 이동시킴으로써, 다이 개방 및 다이 폐쇄를 행하는 사출 성형 장치에 적용하는 것도 가능하다.

더욱이, 상기 제1 실시예에서는, 제2 다이(46)나 제3 다이(47)를 슬라이더(45)에 장착하고, 슬라이더(45)를 가이드 레일(44)을 따라 이동시킴으로써 제2 다이(46) 및 제3 다이(47)를 원하는 위치로 이동시키는 예에 관해서 설명했지만, 제2 다이(46) 및 제3 다이(47)를 회전판에 장착하고, 회전판의 회전에 의해 제2 다이(46) 및 제3 다이(47)를 원하는 위치로 이동시키는 것도 가능하다.

또한, 상기 제4 내지 5 실시예에서는, 제2 다이(346) 및 제3 다이(347)를 슬라이더(345)에 장착하고, 슬라이더(345)를 가이드 레일(344)을 따라 이동시킴으로써 제2 다이(346) 및 제3 다이(347)를 원하는 위치로 이동시키는 예에 관해서 설명했지만, 제2 다이(346) 및 제3 다이(347)를 회전판에 장착하고, 회전판의 회전에 의해 제2 다이(346) 및 제3 다이(347)를 원하는 위치로 이동시키는 것도 가능하다.

또한, 상기 제1, 제4 및 제5 실시예에서는, 이동 수단(48, 348)의 액츄에이터로서 에어 실린더를 사용하는 예에 관해서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 유압 실린더, 볼나사, 모터 등의 다른 액츄에이터를 사용하는 것도 가능하다.

상기 제4 실시예에서는, 전환 밸브(353)로서 모터의 조작에 의해 전환되는 밸브를 예로 설명했지만, 전환 밸브는 이것에 한정되지 않고, 솔레노이드 밸브 등의 다른 전환 밸브를 사용하는 것도 가능하다.

10: 연료전지 11: 전해질막
12:음극 13: 양극
15: 세퍼레이터 16: 세퍼레이터 단일체
17: 외주부 18: 시일
19: 중앙부 20, 24: 수소 가스 통로
21, 25: 산소 가스 통로 22, 26: 생성수 통로

Claims

판형 부재의 전면 및 이면을 사출 성형에 의해 성형층으로 덮는 사출 성형 방법에 있어서,
상기 판형 부재의 전면에 대향하는 전면측 캐비티면, 이 전면측 캐비티면에 개구된 제1 게이트 및 전면측 캐비티면을 향하는 제1 압력 센서를 갖는 제1 다이를 마련하고, 상기 판형 부재의 이면에 대향하는 이면측 캐비티면, 이 이면측 캐비티면에 개구된 제2 게이트 및 이면측 캐비티면을 향하는 제2 압력 센서를 갖는 제2 다이를 마련하는 단계와,
판형 부재를 상기 제1 다이와 제2 다이 사이에 끼움으로써, 제1 다이의 전면측 캐비티면 및 판형 부재의 전면으로 전면측 캐비티를 형성하고, 제2 다이의 이면측 캐비티면 및 판형 부재의 이면으로 이면측 캐비티를 형성하는 단계와,
제1 게이트를 통하여 전면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 사출하고, 제2 게이트를 통하여 이면측 캐비티에 성형재를 사출하는 단계와,
제1 압력 센서의 측정치가 규정치에 도달했을 때, 전면측 캐비티로의 성형재의 사출을 정지하고, 제2 압력 센서의 측정치가 규정치에 도달했을 때, 이면측 캐비티로의 성형재의 사출을 정지하여, 전면측 캐비티와 이면측 캐비티에 전면측 성형층과 이면측 성형층을 각각 성형하는 단계
를 포함하는 사출 성형 방법.
판형 부재를 제1 다이와 제2 다이 사이에 끼움으로써 판형 부재의 전면과 제1 다이로 전면측 캐비티를 형성하며, 판형 부재의 이면과 제2 다이로 이면측 캐비티를 형성하고, 상기 전면측 및 이면측 캐비티에 수지 등의 성형재를 충전하여 판형 부재의 전면에 전면측 성형층을 성형하고 판형 부재의 이면에 이면측 성형층을 성형하도록 구성된 사출 성형 장치로서,
상기 제1 다이에는 상기 전면측 캐비티를 향하는 제1 게이트와, 전면측 캐비티의 내압을 측정하는 제1 압력 센서가 있고,
상기 제2 다이에는 상기 이면측 캐비티를 향하는 제2 게이트와, 이면측 캐비티의 내압을 측정하는 제2 압력 센서가 있으며,
상기 전면측 캐비티의 내압이 규정치에 도달했을 때 제1 압력 센서로부터의 신호를 기초로 하여 전면측 캐비티로의 성형재의 사출을 정지시키고, 상기 이면측 캐비티의 내압이 규정치에 도달했을 때 제2 압력 센서로부터의 신호를 기초로 하여 이면측 캐비티로의 성형재의 사출을 정지시키는 제어 수단을 갖춘 것을 특징으로하는 사출 성형 장치.