KR20110016890A - 시일부품의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

필름 형상, 시트 형상 또는 판 형상의 기재(5)의 양면에 개스킷을 일체로 성형한 시일 부품의 제조에 있어서, 기재(5)의 표면에 버를 형성하지 않고, 기재(5)의 양면에 대한 개스킷의 성형을 가능하게 하기 위하여, 기재(5)와 그 일측에 접촉되는 제 1 분할 주형(11)과의 사이에 구획형성되며, 성형 재료 공급 게이트(11b)가 개구된 제 1 캐비티(14)와, 기재(5)와 그 타측에 접촉되는 제 2 분할 주형(12)과의 사이에 구획형성되는 제 2 캐비티(15)를, 기재(5)에 개설한 제 1 연통 구멍(51)을 통해 서로 연통시키며, 제 1 분할 주형(11)에, 제 1 캐비티(14)에서의 성형 재료의 합류부에 개구된 제 1 에어벤트 홀(11c)과, 제 2 캐비티(15)에서의 성형 재료의 합류부에서 기재(5)에 개설한 제 2 연통 구멍(52)에 위치하여 개구된 제 2 에어벤트 홀(11d)을, 기재(5)의 표면으로부터 이격하여 설치한다.

Description

시일부품의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING SEAL PART}
본 발명은, 예를 들면 연료 전지 스택의 각 연료 전지 셀에 형성되는 유로를 시일하기 위한 연료 전지용 시일 등과 같이, 필름, 시트 또는 판 형상의 베이스 프레임에 고무 재료 또는 고무 형상 탄성을 가지는 합성 수지 재료로 이루어지는 개스킷을 일체로 성형한 시일 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
연료 전지는, 전해질막의 양면에 한 쌍의 전극층을 설치한 MEA(Membrane Electrode Assembly: 막-전극 복합체)를 포함하는 발전체(發電體)를, 세퍼레이터(separator)로 끼움지지하여 연료 전지 셀로 하며, 이 연료 전지 셀을 다수 적층한 스택(stack)구조를 가진다. 그리고, 공기(산소)가 각 세퍼레이터의 일방의 면에 형성된 공기 유로로부터 일방의 촉매 전극층(공기극(極))에 공급되고, 연료 가스(수소)가 각 세퍼레이터의 타방의 면에 형성된 연료 가스 유로로부터 타방의 촉매 전극층(연료극)에 공급되어, 물 전기 분해의 역반응인 전기 화학 반응, 즉 수소와 산소로부터 물을 생성하는 반응에 의해, 전력을 발생하는 것이다.
이 때문에 각 연료 전지 셀에는, 연료 가스나 공기, 상술한 전기 화학 반응에 의해 생성된 물이나, 잉여 공기 등의 누출을 방지하기 위한 시일 부품이 설치된다. 그리고 이런 종류의 시일 부품으로서는, 세퍼레이터 혹은 합성 수지 필름 등과 같은 필름 형상, 시트 형상 또는 판 형상의 기재에, 고무 재료 또는 고무 형상 탄성을 가지는 합성 수지 재료로 이루어지는 개스킷을 일체화한 것이 알려져 있다(예를 들면, 하기 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1 : 일본국 특허 제 3820883호
도 7은 박판(薄板) 형상의 기재의 양면에 개스킷을 일체 성형한 시일 부품을 나타내는 단면도, 도 8은 도 7의 시일 부품을 제조하기 위한 종래 기술을 나타내는 단면도이다.
즉, 도 7에 나타내는 시일 부품은, 박판 형상의 기재(1)와, 그 표리(表裏) 양면에 일체적으로 설치된 고무 재료 또는 고무 형상 탄성을 가지는 합성 수지 재료로 이루어지는 개스킷(2)을 구비하며, 이 개스킷(2)이 기재(1)에 접착된 베이스부(2a)와, 그 상면으로부터 산(山) 형상으로 융기한 시일 립(2b)을 포함하며, 적층되는 세퍼레이터(미도시) 등에 적절한 찌그러짐 여유(collapsing margin)로 밀착접촉됨으로써, 상술한 연료 가스나 공기에 대한 밀봉 기능을 발휘하는 것이다.
이 시일 부품에 있어서, 개스킷(2)은, 기재(1)에 액상의 성형 재료를 이용하여 LIM(Liquid Injection Molding) 등의 공지의 성형 방법에 의해 일체 성형된 것이다. 상세하게는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 분할 주형(101~103)으로 이루어진 금형(100)이 이용되고, 기재(1)를 분할 주형(102, 103) 사이에 위치 결정 고정하여, 이 기재(1)와 분할 주형(102, 103)의 내면 사이에 구획형성되는 동시에, 기재(1)에 개설(開設)한 연통 구멍(1a)을 통해 서로 연통한 고리 형상의 캐비티(104, 105) 내에, 분할 주형(101, 102)에 형성된 탕구(100a), 러너(100b) 및 게이트(100c)를 통해 액상의 성형 재료를 충전하여, 가교 경화시킨다.
여기서, 개스킷(2)은 고리 형상(무단 형상; endless shape)으로 연속한 것으로, 이것을 성형하는 캐비티(104, 105)도 동일한 형상이므로, 게이트(100c) 및 연통 구멍(1a)을 통해 캐비티(104, 105)에 충전되는 액상의 성형 재료는, 게이트(100c) 및 연통 구멍(1a)으로부터 캐비티(104, 105) 내를 그 둘레 방향 양측으로 분기(分岐)하여 흘러, 게이트(100c) 및 연통 구멍(1a)과 반대측에서 합류한다. 그리고 이 합류 부분(104a, 105a)에는, 잔존 에어나, 성형 재료로부터의 휘발 가스에 의한 성형 불량이 발생하기 쉽기 때문에, 이러한 잔존 에어나 휘발 가스를 배출하기 위한 에어벤트 홈(104b, 105b)이, 기재(1)와 분할 주형(102, 103)의 접촉면(衝合面)을 따라 형성되어 있다. 따라서, 이러한 방법으로 제조된 시일 부품은, 에어벤트 홈(104b, 105b)으로 유입한 성형 재료에 의해, 도 7에 나타낸 바와 같이, 개스킷(2)의 베이스부(2a)로부터 기재(1)의 표면을 따라 연장되는 버(2c; burr)가 형성되게 된다.
그렇지만, 상술한 바와 같은 성형 방법에 의하면, 예를 들면 개스킷(2)의 시일 립(2b)이 세퍼레이터에 형성한 홈의 바닥면에 밀착접촉되는 것인 경우, 에어벤트 홈(104b, 105b)에 의해 형성되는 버(2c)가 상기 홈 내에 수용되지 않아, 개스킷(2)의 시일성에 악영향을 미치며, 기재(1)의 변형의 원인으로도 되므로, 이러한 버(2c)는, 개스킷(2)의 성형 후에 제거해야만 한다. 특히, 개스킷(2)을 기재(1)의 양면에 설치한 경우는, 버(2c)도 기재(1)의 양면에 존재하기 때문에, 그 제거 작업에 방대한 시간이 걸리며, 게다가 버 제거 시에 기재(1)가 파손되어버릴 우려도 있었다.
본 발명은, 이상과 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 기술적 과제로 하는 것은, 기재의 표면에 버를 형성하지 않고, 기재의 양면에 개스킷을 성형하는 것이 가능한 방법을 제공하는 것에 있다.
상술한 기술적 과제를 유효하게 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1의 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법은, 필름 형상, 시트 형상 또는 판 형상의 기재(基材)의 양면에 개스킷을 일체로 성형한 시일 부품의 제조에 있어서, 상기 기재와 그 일측에 접촉(衝合)되는 제 1 분할 주형(split mold)과의 사이에 구획형성되며, 성형 재료 공급 게이트가 개구된 제 1 캐비티(cavity)와, 상기 기재와 그 타측에 접촉되는 제 2 분할 주형과의 사이에 구획형성되는 제 2 캐비티를, 상기 기재에 개설(開設)한 제 1 연통 구멍을 통해 서로 연통시키며, 상기 제 1 분할 주형에, 상기 제 1 캐비티에서의 성형 재료의 합류부에 개구된 제 1 에어벤트 홀(air vent hole)과, 상기 제 2 캐비티에서의 성형 재료의 합류부에서 상기 기재에 개설한 제 2 연통 구멍에 위치하여 개구된 제 2 에어벤트 홀을, 상기 기재의 표면으로부터 이격하여 설치하는 것이다.
즉, 이 방법에 있어서, 성형 재료 공급 게이트로부터 제 1 캐비티에 공급되는 성형 재료는, 기재에 개설한 제 1 연통 구멍을 통해 제 2 캐비티에도 공급되고, 제 1 캐비티에서의 성형 재료의 합류부로부터의 잔존 에어나 휘발 가스는, 제 1 분할 주형에서의 제 1 에어벤트 홀을 통해 배출되며, 제 2 캐비티에 있어서의 성형 재료의 합류부로부터의 잔존 에어나 휘발 가스는, 기재에서의 제 2 연통 구멍 및 제 1 분할 주형에서의 제 2 에어벤트 홀에 의해 배출된다. 그리고, 이 제 1 및 제 2 에어벤트 홀은 모두 제 1 분할 주형에 설치되어 있으므로, 금형 분할 구조가 복잡해지지 않으며, 게다가 이 제 1 및 제 2 에어벤트 홀에 형성되는 버는, 기재의 표면으로부터 이격되어 있으므로, 그 제거 작업을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 청구항 2의 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법은, 필름 형상, 시트 형상 또는 판 형상의 기재의 양면에 개스킷을 일체로 성형한 시일 부품의 제조에 있어서, 상기 기재와 그 일측에 접촉되는 제 1 분할 주형과의 사이에 구획형성되며, 성형 재료 공급 게이트가 개구된 제 1 캐비티와, 상기 기재와 그 타측에 접촉되는 제 2 분할 주형과의 사이에 구획형성되는 제 2 캐비티를, 상기 성형 재료 공급 게이트와 대응하는 위치에서 상기 기재에 개설한 제 1 연통 구멍과, 상기 제 1 및 제 2 캐비티에서의 성형 재료의 합류부에서 상기 기재에 개설한 제 2 연통 구멍을 통해 서로 연통시키며, 상기 제 1 분할 주형에, 상기 제 2 연통 구멍과 대응하는 위치에 개구된 에어벤트 홀을, 상기 기재의 표면으로부터 이격하여 설치하는 것이다.
즉, 이 방법에 있어서, 성형 재료 공급 게이트로부터 제 1 캐비티에 공급되는 성형 재료는, 기재에 개설한 제 1 연통 구멍을 통해 제 2 캐비티에도 공급되고, 제 1 캐비티에서의 성형 재료의 합류부로부터의 잔존 에어나 휘발 가스는, 제 1 분할 주형에서의 에어벤트 홀을 통해 배출되며, 제 2 캐비티에서의 성형 재료의 합류부로부터의 잔존 에어나 휘발 가스도, 기재에서의 제 2 연통 구멍을 통해 상기 에어벤트 홀에 의해 배출된다. 이 때문에, 에어벤트 홀이 제 1 및 제 2 캐비티로부터의 쌍방의 에어 벤트 수단을 겸하므로, 금형 분할 구조가 복잡해지지 않으며, 게다가 에어벤트 홀에 형성되는 버는 기재의 표면으로부터 이격되어 있는 동시에, 그 형성 부분도 적어지므로, 버 제거 작업을 용이하게 행할 수 있다.
청구항 1의 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법에 의하면, 기재의 양면에 개스킷을 성형하는 과정에서, 기재 양측의 제 1 및 제 2 캐비티에서의 성형 재료의 합류부로부터의 잔존 에어나 휘발 가스가, 제 1 분할 주형에 설치된 제 1 및 제 2 에어벤트 홀에 의해 배출되므로, 금형 구조가 복잡해지지 않으며, 게다가 기재의 표면에 버가 형성되지 않는다는 효과가 실현된다.
청구항 2의 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법에 의하면, 청구항 1과 동일한 효과에 더하여, 기재 양측의 제 1 및 제 2 캐비티에서의 성형 재료의 합류부로부터의 잔존 에어나 휘발 가스가, 제 1 및 제 2 캐비티 공유의 에어벤트 홀에 의해 배출되므로, 금형 구조를 한층 간소하게 할 수 있다.
도 1은 기재의 양면에, 연장된 형상이 서로 상이한 개스킷을 일체 성형한 시일 부품을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 시일 부품을 제조하기 위한 본 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법을 나타내는 금형 및 기재의 단면도이다.
도 3은 도 2에서의 금형의 캐비티와 기재와의 관계를 나타내는 평면도이다.
도 4는 시일 부품의 제조 방법의 비교예를 나타내는 금형 및 기재의 단면도이다.
도 5는 기재의 양면에, 연장된 형상이 동일한 개스킷을 일체 성형한 시일 부품을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 시일 부품을 제조하기 위한 본 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법을 나타내는 금형 및 기재의 단면도이다.
도 7은 박판(薄板) 형상 기재의 양면에 개스킷을 일체 성형한 시일 부품을 나타내는 단면도이다.
도 8은 도 7의 시일 부품을 제조하기 위한 종래 기술을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 우선 도 1은, 기재의 양면에, 연장된 형상이 서로 상이한 개스킷을 일체 성형한 시일 부품을 나타내는 단면도이다.
도 1에 나타내는 시일 부품은, 연료 전지에서의 각 셀의 밀봉 수단으로서 이용되는 것으로, 기재(5)의 양면에, 연장된 형상(립 라인)이 서로 상이한 개스킷(6, 7)을 일체 성형한 것이다.
상세하게는, 기재(5)는, 예를 들면 합성 수지 필름, 카본 플레이트, 세라믹스, 금속의 다공질 재료 혹은 금속 박판 등으로 이루어지지만, 특별히 한정되지 않는다. 개스킷(6, 7)은, 고무 재료 또는 고무 형상 탄성을 가지는 합성 수지 재료로 이루어진 것으로, 기재(5)의 외주(外周) 근방을 따라 고리 형상(무단 형상; endless shape)으로 연속되어 있다. 그리고 개스킷(6, 7)은, 기재(5)의 표면에 접착된 베이스부(61, 71)와, 그 상면으로부터 산(山) 형상으로 융기한 시일 립(62, 72)을 가지며, 둘레 방향 일부(6a, 7a)가 서로 상이한 위치로 연장되어, 즉 기재(5)의 양측으로 서로 상이하게 연장된 형상을 이룬다.
즉, 이 시일 부품은, 개스킷(6, 7)의 시일 립(62, 72)이, 도시하지 않은 상대재(材)(세퍼레이터 등)의 표면에 적당한 찌그러짐 여유(collapsing margin)로 밀착접촉됨으로써, 연료극으로 공급되는 수소 가스의 유로 중에, 공기극으로 공급되는 산소가 혼입하거나, 반대로 공기 유로 중에 수소 가스가 혼입하는 것을 방지하여, 발전 효율의 저하를 방지하는 기능을 가진 것이다.
도 2는, 상술한 구성을 구비하는 도 1의 시일 부품을 제조하기 위한 본 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법을 나타내는 금형 및 기재의 단면도, 도 3은, 도 2에서의 금형의 캐비티와 기재와의 관계를 나타내는 평면도이다.
도 2에 있어서, 참조 부호 10은, 기재(5)의 양면에 개스킷을 일체 성형하기 위한 금형으로, 기재(5)를 끼움지지 가능하며, 서로 진퇴 가능하게 배치되는 제 1 분할 주형(11) 및 제 2 분할 주형(12)과, 제 1 분할 주형(11)에 결합된 제 3 분할 주형(13)을 구비한다. 제 2 분할 주형(12)의 내면(상면)에서의 소정 위치에는, 기재(5)가 세팅 가능하며, 도시된 주형 클램핑 상태에 있어서, 세팅된 기재(5)와 그 상하 양측에 있는 제 1 분할 주형(11) 및 제 2 분할 주형(12) 내면과의 사이에는, 각각 개스킷 성형용 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15)가 구획형성되어 있다.
제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15)는, 도 1에 나타내는 개스킷(6, 7)과, 네거티브-포지티브 대응하는 단면 형상을 가지는 것으로, 제 1 분할 주형(11)과 제 2 분할 주형(12) 사이에 세팅된 기재(5)의 외주 근방을 따라 고리 형상(무단 형상)으로 연속되며, 얕은 베이스 성형부(141, 151)와, 그 폭방향 중간으로부터 대략 V자 형상으로 깊어지는 시일 립 성형부(142, 152)를 가진다. 그리고 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 이 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15)는, 기재(5)에 개설된 제 1 연통 구멍(51)을 통해 베이스 성형부(141, 151) 사이에서 서로 연속되어 있으며, 둘레 방향 일부(14a, 15a), 상세하게는 상기 제 1 연통 구멍(51)의 개설 위치와 둘레 방향 반대측이 서로 상이한 위치로 연장되어, 기재(5)의 양측으로 서로 상이하게 연장된 형상을 이루고 있다.
제 3 분할 주형(13)에는, 도시하지 않은 성형기로부터의 성형 재료 주입구인 탕구(13a)가 개설되며, 제 1 분할 주형(11)에는, 탕구(13a)로부터 연장되는 러너(11a) 및 이 러너(11a)의 하류단인 게이트(11b; 성형 재료 공급 게이트)가 개설되어 있다. 게이트(11b)는, 제 1 캐비티(14)에서의 베이스 성형부(141)에, 기재(5)에서의 제 1 연통 구멍(51)의 개구 위치와 대응하여 개구되어 있다. 또한, 제 1 연통 구멍(51)의 개구 직경은, 게이트(11b)의 개구 직경과 비교하여 크게 형성되어 있다.
기재(5)에는, 제 1 연통 구멍(51) 이외에, 제 2 연통 구멍(52)이 개설되어 있다. 이 제 2 연통 구멍(52)은, 제 2 캐비티(15)의 둘레 방향 일부(15a), 즉 제 1 연통 구멍(51)의 개구 위치에 대하여 둘레 방향 반대측에 위치하고 있으며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 캐비티(14)로부터 제 1 연통 구멍(51)을 통해 제 2 캐비티(15) 내로 주입되는 성형 재료의 흐름이 합류하는 위치에 개구되어 있다.
제 1 분할 주형(11)에는, 제 1 에어벤트 홀(11c) 및 제 2 에어벤트 홀(11d)이 개설되어 있다. 제 1 에어벤트 홀(11c)은, 일단이 제 1 캐비티(14)에서의 둘레 방향 일부(14a) 중, 게이트(11b)로부터 제 1 캐비티(14) 내로 주입되는 성형 재료의 합류부에 개구되며, 타단이 제 1 분할 주형(11)과 제 3 분할 주형(13)의 접촉면에 개구되어 있다. 또한, 제 2 에어벤트 홀(11d)은, 일단이 제 2 캐비티(15)에서의 둘레 방향 일부(15a) 중, 제 1 캐비티(14)로부터 제 1 연통 구멍(51)을 통해 제 2 캐비티(15) 내로 주입되는 성형 재료의 합류부에 있어서, 기재(5)에서의 제 2 연통 구멍(52)과 대응하는 위치에 개구되며, 타단이 제 1 분할 주형(11)과 제 3 분할 주형(13)의 접촉면에 개구되어 있다.
또한, 제 1 에어벤트 홀(11c)은, 게이트(11b)와 마찬가지로, 제 1 캐비티(14)에서의 베이스 성형부(141)에 개구되며, 제 2 에어벤트 홀(11d)은, 제 2 캐비티(15)에서의 베이스 성형부(151)에 개구되어 있다. 따라서, 제 1 에어벤트 홀(11c) 및 제 2 에어벤트 홀(11d)은, 기재(5)의 표면으로부터 이격된 위치에 개구되어 있다.
상술한 금형(10)에 의한 성형에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 기재(5)를 위치 결정 세팅하여 주형을 클램핑하고, 미리 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15) 내를, 도시되지 않은 진공 펌프 등에 의해 제 1 에어벤트 홀(11c) 및 제 2 에어벤트 홀(11d)을 통해 진공으로 하고 나서, 도시하지 않은 성형기로 탕구(13a), 러너(11a) 및 게이트(11b)를 통해 제 1 캐비티(14)에 액상의 성형 재료를 사출하면, 이 성형 재료의 일부는 게이트(11b)의 바로 아래에 위치하는 기재(5)의 제 1 연통 구멍(51)을 통해 제 2 캐비티(15)에도 거의 동시에 충전된다. 또한, 액상의 성형 재료로서는 기재(5)에 대하여 접착성이 있는 것이 바람직하게 이용되지만, 접착성이 없는 성형 재료를 이용하는 경우는, 미리 기재(5)에 접착제가 도포된다.
성형 재료의 충전시에 있어서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 캐비티(14) 내에서는 성형 재료가 게이트(11b)로부터 양측으로 분기하여 흘러, 게이트(11b)와 둘레 방향 반대측에서 다시 합류한다. 그리고 이 합류 위치에 있는 제 1 에어벤트 홀(11c) 내는 감압되어 있으므로, 잔존 에어나 성형 재료로부터의 휘발 가스가 배출되어 성형 재료가 더 합류하면서, 상기 제 1 에어벤트 홀(11c) 내로 흘러들어간다. 따라서 성형 재료의 합류·융합이 양호하게 행해지며, 또한 이 합류부에 상기 잔존 에어나 휘발 가스에 의한 기포가 혼입하여도, 이들은 성형 재료의 일부와 함께 제 1 에어벤트 홀(11c)로 유출되므로, 성형 불량의 발생이 유효하게 방지된다.
마찬가지로, 제 2 캐비티(15) 내에서는 성형 재료가 제 1 연통 구멍(51)으로부터 양측으로 분기하여 흘러, 제 1 연통 구멍(51)과 둘레 방향 반대측에서 다시 합류한다. 그리고 이 합류 위치에 있는 제 2 연통 구멍(52)에 개구되어 있는 제 2 에어벤트 홀(11d) 내는 감압되어 있으므로, 잔존 에어나 성형 재료로부터의 휘발 가스가 배출되어 성형 재료가 더 합류하면서, 제 2 연통 구멍(52)을 통해 제 2 에어벤트 홀(11d) 내로 흘러들어간다. 게다가, 상기 합류부에 상기 잔존 에어나 휘발 가스에 의한 기포가 혼입하여도, 제 2 연통 구멍(52)을 통해 제 2 에어벤트 홀(11d)로 성형 재료의 일부와 함께 유출되므로, 성형 불량의 발생이 유효하게 방지된다.
그리고, 제 1 에어벤트 홀(11c) 및 제 2 에어벤트 홀(11d)에 의해 잔존 에어나 휘발 가스의 배출이 용이하게 행해지는 결과, 성형 압력을 낮게 할 수 있으므로, 카본이나 세라믹스와 같은 취성 재료로 이루어지는 기재(5)에 개스킷(6, 7)을 일체 성형하는 방법으로서 유용하다.
제 1 및 제 2 캐비티(14, 15) 내에 충전된 성형 재료는, 가교 경화함으로써, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재(5)에, 고무 재료 또는 고무 형상 탄성을 가지는 합성 수지 재료로 이루어지는 개스킷(6, 7)이 일체로 성형된다.
상술한 성형 과정에서, 제 1 에어벤트 홀(11c)에 성형 재료의 일부가 흘러들어감으로써 형성되는 버(미도시)는, 게이트(11b) 내의 성형 재료에 의해 형성되는 버(미도시)와 마찬가지로, 도 1에 나타내는 개스킷(6)의 베이스부(61)의 상면에 위치한다. 또한, 제 2 에어벤트 홀(11d)에 성형 재료의 일부가 흘러들어감으로써 형성되는 버(미도시)는, 기재(5)에서의 제 2 연통 구멍(52) 내로부터 연장되는 것이 된다. 이 때문에, 버의 제거가, 기재(5)의 표면으로부터 박리 또는 절제하는 번잡한 작업으로는 되지 않으므로, 용이하게 제거할 수 있으며, 게다가 버의 제거 흔적은 시일 립(62, 72)에는 형성되지 않으므로, 밀봉성에 악영향을 미치지 않는다.
게다가 상술한 방법에 따라 제조된 시일 부품은, 기재(5)의 표면에 종래와 같은 에어벤트 홈에 의한 버(도 7의 참조 부호 2c)가 존재하지 않기 때문에, 연료 전지 스택으로서의 적층 상태에 있어서, 기재(5)나 상대재에 버의 압축 응력에 기인하는 변형이 발생하거나, 이것에 의해서 개스킷(6, 7)의 시일 립(62, 72)의 면압에 불균일이 발생하여 시일성이 악화되거나, 적층 방향의 크기가 버의 개재(介在)에 의해 커지는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
또한, 제 1 에어벤트 홀(11c) 및 제 2 에어벤트 홀(11d)에 의한 버는, 기재(5)의 표면을 따라 외주측 혹은 내주측으로 돌출되도록 형성되지 않으므로, 그 만큼 기재(5)를 소형화할 수 있다.
여기서, 도 4는 시일 부품의 제조 방법의 비교예를 나타내는 금형 및 기재의 단면도이다.
즉, 도 1에 나타내는, 기재(5)의 양면에 연장된 형상이 서로 상이한 개스킷(6, 7)을 일체 성형한 시일 부품의 제조에 있어서, 개스킷(6, 7)의 성형 과정에서 종래와 같은 에어벤트 홈에 의한 버(도 7의 참조 부호 2c)가 형성되지 않도록 하여, 에어벤트를 행하는 방법으로서는, 도 4에 나타내는 비교예와 같이, 금형(10)이, 제 2 분할 주형(12)에 결합된 제 4 분할 주형(16)을 구비하고, 제 2 에어벤트 홀(12a)을 제 2 분할 주형(12)에 개설하며, 그 일단이 제 2 캐비티(15)에서의 제 1 연통 구멍(51)과 둘레 방향 반대측(제 2 캐비티(15)에서의 성형 재료의 합류부)에 개구되고, 타단이 제 2 분할 주형(12)과 제 4 분할 주형(16)의 접촉면에 개구된 구성으로 하는 것도 고려할 수 있다.
그렇지만 이 경우, 제 4 분할 주형(16)이 필요하므로, 금형(10)이 대형화할 뿐만 아니라, 그 분할 구조가 복잡하게 되어버리며, 게다가 제 2 에어벤트 홀(12a)에 의한 버가 게이트(11b)에 의한 버 및 제 1 에어벤트 홀(11c)에 의한 버와 반대 측에 형성되므로, 버의 제거 작업이 번잡하게 된다.
이에 대하여, 도 2에 나타내는 방법은, 도 4에 나타내는 비교예와 같은 제 4 분할 주형(16)이 불필요하며, 제 1 에어벤트 홀(11c) 및 제 2 에어벤트 홀(11d)에 의한 버가 게이트(11b)에 의한 버와 동일한 측에 형성되므로, 버의 제거 작업이 용이하고, 이러한 점에서 현저하게 유리하다.
다음으로, 도 5는 기재의 양면에, 연장된 형상이 서로 동일한 개스킷을 일체 성형한 시일 부품을 나타내는 단면도, 도 6은 도 5의 시일 부품을 제조하기 위한 본 발명에 관한 시일 부품의 제조 방법을 나타내는 금형 및 기재의 단면도이다.
상기 도 5에 나타내는 시일 부품에 있어서, 먼저 설명한 도 1에 나타내는 시일 부품과 다른 점은, 기재(5)의 양면에 일체 성형한 개스킷(6, 7)의 연장된 형상(립 라인)이 서로 동일하게 되어 있다는 것이다.
따라서, 도 6에 나타내는 금형(10)도, 주형 클램핑 상태에 있어서, 기재(5)의 상하 양측으로 제 1 분할 주형(11) 및 제 2 분할 주형(12)에 의해 구획형성되는 개스킷 성형용 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15)가, 서로 동일하게 연장된 형상으로 연장되어 있다.
기재(5)에는, 제 1 연통 구멍(51) 및 제 2 연통 구멍(52)이 개설되어 있다. 이 중, 제 1 연통 구멍(51)은, 제 1 분할 주형(11)에 개설된 게이트(11b)와 대응하는 위치에서 제 1 캐비티(14)의 베이스 성형부(141)와 제 2 캐비티(15)의 베이스 성형부(151) 사이에 개구되어 있다. 또한, 제 2 연통 구멍(52)은, 제 1 연통 구멍(51)의 개구 위치에 대하여 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15)의 둘레 방향 반대 측에 위치하고 있으며, 즉 게이트(11b) 및 제 1 연통 구멍(51)을 통해 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15) 내로 주입되는 성형 재료의 흐름이 합류하는 위치에 개구되어 있다. 이 때문에, 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15)는, 제 1 연통 구멍(51) 및 제 2 연통 구멍(52)를 통해 서로 연통된다.
또한, 제 1 분할 주형(11)에는 에어벤트 홀(11e)이 개설되어 있다. 이 에어벤트 홀(11e)은, 일단이 제 1 캐비티(14)에서의 둘레 방향 일부(14a) 중, 게이트(11b)로부터 제 1 캐비티(14) 내로 주입되는 성형 재료의 합류부에 있어서, 기재(5)에서의 제 2 연통 구멍(52)과 대응하는 위치에서 베이스 성형부(141)에 개구되며, 타단이 제 1 분할 주형(11)과 제 3 분할 주형(13)의 접촉면에 개구되어 있다. 따라서, 에어벤트 홀(11e)은, 기재(5)의 표면으로부터 이격된 위치에 개구되어 있다.
또한, 그 외의 부분은, 기본적으로 먼저 설명한 도 2와 동일하게 구성할 수 있다.
상술한 금형(10)에 의한 성형에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 기재(5)를 위치결정 세팅하여 주형을 클램핑하고, 미리 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15) 내를 도시되지 않은 진공 펌프 등에 의해 에어벤트 홀(11e)을 통해 진공으로 하고 나서, 도시하지 않은 성형기로 탕구(13a), 러너(11a) 및 게이트(11b)를 통해 제 1 캐비티(14)에 액상의 성형 재료를 사출하면, 이 성형 재료의 일부는 게이트(11b)의 바로 아래에 위치하는 기재(5)의 제 1 연통 구멍(51)을 통해 제 2 캐비티(15)에도 거의 동시에 충전된다. 또한, 액상의 성형 재료로서는 기재(5)에 대하여 접착성이 있는 것이 바람직하게 이용되지만, 접착성이 없는 성형 재료를 이용하는 경우는, 미리 기재(5)에 접착제가 도포된다.
성형 재료의 충전시에 있어서, 제 1 캐비티(14) 내에서는 성형 재료가 게이트(11b)로부터 양측으로 분기하여 흘러, 게이트(11b)와 둘레 방향 반대측에서 다시 합류하며, 제 2 캐비티(15) 내에서는 제 1 연통 구멍(51)으로부터 양측으로 분기하여 흘러, 제 1 연통 구멍(51)과 둘레 방향 반대측에서 다시 합류한다. 그리고 제 1 캐비티(14)에서의 성형 재료의 합류부에 개구된 에어벤트 홀(11e) 내는 감압되어 있으므로, 제 1 캐비티(14) 내의 합류부에서의 잔존 에어나 성형 재료로부터의 휘발 가스가 이 에어벤트 홀(11e)로부터 배출되며, 제 2 캐비티(15) 내의 합류부에서의 잔존 에어나 성형 재료로부터의 휘발 가스도 제 2 연통 구멍(52)을 통해 에어벤트 홀(11e)로부터 배출되어, 제 1 캐비티(14) 및 제 2 캐비티(15) 내의 성형 재료가 제 2 연통 구멍(52)를 통해 더 합류하면서 이 에어벤트 홀(11e) 내로 흘러들어간다. 따라서, 성형 재료의 합류·융합이 양호하게 행해지며, 게다가 이 합류부에 상기 잔존 에어나 휘발 가스에 의한 기포가 혼입하여도, 이들은 성형 재료의 일부와 함께 에어벤트 홀(11e)로 유출되므로, 성형 불량의 발생이 유효하게 방지된다.
제 1 및 제 2 캐비티(14, 15) 내에 충전된 성형 재료는, 가교 경화함으로써, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기재(5)에 고무 재료 또는 고무 형상 탄성을 가지는 합성 수지 재료로 이루어지는 개스킷(6, 7)이 일체로 성형된다.
상술한 성형 과정에서, 에어벤트 홀(11e)에 성형 재료의 일부가 흘러들어감으로써 형성되는 버(미도시)는, 게이트(11b) 내의 성형 재료에 의해 형성되는 버(미도시)와 마찬가지로, 도 5에 나타내는 개스킷(6)의 베이스부(61)의 상면에 위치하므로, 버의 제거가, 기재(5)의 표면으로부터 박리 또는 절제하는 번잡한 작업으로는 되지 않는다. 게다가, 에어벤트 홀(11e)은, 제 1 캐비티(14)로부터의 에어벤트 수단 및 제 2 캐비티(15)로부터의 에어벤트 수단을 겸하므로, 이에 따라 형성되는 버의 수도 적어진다. 이 때문에, 버의 제거를 용이하게 행할 수 있어, 버의 제거 흔적은 시일 립(62, 72)에는 형성되지 않으므로, 밀봉성에 악영향을 미치지 않는다.
게다가 상술한 방법에 따라 제조된 시일 부품도, 기재(5)의 표면에 종래와 같은 에어벤트 홈에 의한 버(도 7의 참조 부호 2c)가 존재하지 않기 때문에, 연료 전지 스택으로서의 적층 상태에 있어서, 기재(5)나 상대재에 버의 압축 응력에 기인하는 변형이 발생하거나, 이에 따라 개스킷(6, 7)의 시일 립(62, 72)의 면압에 불균일을 유발하여 시일성이 악화되거나, 적층 방향의 크기가 버의 개재에 의해 커지는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
5 : 기재 51 : 제 1 연통 구멍
52 : 제 2 연통 구멍 6, 7 : 개스킷
61, 71 : 베이스부 62, 72 : 시일 립
10 : 금형 11 : 제 1 분할 주형
11b : 게이트(성형 재료 공급 게이트)
11c : 제 1 에어벤트 홀
11d : 제 2 에어벤트 홀
11e : 에어벤트 홀
12 : 제 2 분할 주형 13 : 제 3 분할 주형
14 : 제 1 캐비티 141, 151 : 베이스 성형부
142, 152 : 시일 립 성형부 15 : 제 2 캐비티

Claims (2)

  1. 필름 형상, 시트 형상 또는 판 형상의 기재(基材)의 양면에 개스킷을 일체로 성형한 시일 부품의 제조 방법으로서, 상기 기재와 그 일측에 접촉(衝合)되는 제 1 분할 주형(split mold)과의 사이에 구획형성되며, 성형 재료 공급 게이트가 개구된 제 1 캐비티(cavity)와, 상기 기재와 그 타측에 접촉되는 제 2 분할 주형과의 사이에 구획형성되는 제 2 캐비티를, 상기 기재에 개설(開設)한 제 1 연통 구멍을 통해 서로 연통시키며, 상기 제 1 분할 주형에, 상기 제 1 캐비티에서의 성형 재료의 합류부에 개구된 제 1 에어벤트 홀(air vent hole)과, 상기 제 2 캐비티에서의 성형 재료의 합류부에서 상기 기재에 개설한 제 2 연통 구멍에 위치하여 개구된 제 2 에어벤트 홀을, 상기 기재의 표면으로부터 이격하여 설치하는 것을 특징으로 하는 시일 부품의 제조 방법.
  2. 필름 형상, 시트 형상 또는 판 형상의 기재의 양면에 개스킷을 일체로 성형한 시일 부품의 제조 방법으로서, 상기 기재와 그 일측에 접촉되는 제 1 분할 주형과의 사이에 구획형성되며, 성형 재료 공급 게이트가 개구된 제 1 캐비티와, 상기 기재와 그 타측에 접촉되는 제 2 분할 주형과의 사이에 구획형성되는 제 2 캐비티를, 상기 성형 재료 공급 게이트와 대응하는 위치에서 상기 기재에 개설한 제 1 연통 구멍과, 상기 제 1 및 제 2 캐비티에서의 성형 재료의 합류부에서 상기 기재에 개설한 제 2 연통 구멍을 통해 서로 연통시키며, 상기 제 1 분할 주형에, 상기 제 2 연통 구멍과 대응하는 위치에 개구된 에어벤트 홀을, 상기 기재의 표면으로부터 이격하여 설치하는 것을 특징으로 하는 시일 부품의 제조 방법.
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