KR20180016387A - 기판 일체형 개스킷의 제조 방법 - Google Patents

기판 일체형 개스킷의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

스크린 인쇄를 이용한 기판 일체형 개스킷의 제조 방법이며, 기판(1)의 표면에 스크린 인쇄에 의해 개스킷 성형용 페이스트의 도포층(31)을 형성하는 공정과, 도포층(31) 상에 소정의 높이에서 도포층 교정 부재(8)를 꽉 눌러 대고 도포층(31)을 경화시키는 공정으로 이루어진다. 기판(1)의 표면에 형성된 도포층(31)의 단면 형상은, 도포층 교정 부재(8)에 의해 교정되고, 그 상태로 도포층(31)이 경화되어 개스킷이 되므로, 고정밀한 단면 형상의 개스킷이 성형된다.

Description

기판 일체형 개스킷의 제조 방법
[0001] 본 발명은, 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의해 개스킷 성형 재료를 도포하여 기판 일체형 개스킷을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
[0002] 연료 전지 셀을 다수 적층한 구조를 구비하는 연료 전지에 있어서, 적층된 각 연료 전지 셀에는, 연료 가스나 산화 가스 등을 시일(seal)하기 위한 시일 수단이 설치되어 있으며, 이러한 시일 수단으로서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 연료 전지 셀의 구성부품인 세퍼레이터 등의 기판(1)의 표면에, 상면이 평탄한 고무 탄성체(고무 재료 또는 고무상(狀) 탄성을 가지는 합성 수지 재료)로 이루어진 개스킷(2)을 일체로 성형한 기판 일체형 개스킷(10)이 알려져 있다. 또한, 이러한 플랫 개스킷을, 스크린 인쇄를 이용해서 성형하여, 산형(山形)의 융기 형상의 시일 돌조(突條) 혹은 비드와 조합하여 이용하는 것이 알려져 있다(하기의 특허문헌 1, 2 참조).
[0003] 그리고, 이러한 종류의 기판 일체형 개스킷(10)을 스크린 인쇄에 의해 성형하려면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 우선 스테인리스 메시 등으로 이루어진 스크린(101)의 하면측에 개스킷의 평면 형상과 대응하는 소정의 인쇄 패턴의 페이스트 도포용 개구(開口; 102a)를 형성한 마스크(102)가 일체로 설치된 구조의 스크린 판(版)(100)의 하면에, 기판(1)을 위치결정하여 접촉시키고, 스크린 판(100) 상에 공급한 개스킷 성형용의 미가교(未架橋) 고무 재료로 이루어진 페이스트(300)를, 스퀴지(200)의 주행에 의해 마스크(102)의 페이스트 도포용 개구(102a)에 압출(押出)하여 기판(1)의 표면에 부착시키고 나서, 기판(1)을 스크린 판(100)으로부터 이격(離間)시킴으로써, 도 10에 나타낸 바와 같이, 기판(1)의 표면에 소정의 인쇄 패턴으로 페이스트 도포층(300a)을 형성한다. 그리고, 상기 도포층(300a)을 열 등에 의해 가교 경화시킴으로써, 도 8에 나타낸 바와 같이, 개스킷(2)을 성형과 동시에 기판(1)과 일체화시키는 것이다.
[0004] 특허문헌 1. 일본 특허 제5310976호 공보 특허문헌 2. 일본 특허공개 제2004-63295호 공보
[0005] 그러나, 상술한 스크린 인쇄에 있어서는, 기판(1)을 스크린 판(100)으로부터 이격시키는 과정에서 도포층(300a)이 무너지기 쉬우며, 이 때문에 도포층(300a)의 단면(斷面) 형상은, 실제로는 도 11에 있어서의 (A) 혹은 (B)에 나타낸 바와 같은 곡면이 되어 버리는 경우가 많다. 게다가 이 경우, 도포층(300a)의 높이(h)의 편차도 커지므로, 이러한 단면 형상인 채로 성형된 개스킷은, 시일성이 불안정해질 우려가 있었다.
[0006] 본 발명은, 이상과 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 기술적 과제는, 스크린 인쇄를 이용한 기판 일체형 개스킷의 제조에 있어서, 고정밀한 단면 형상의 개스킷을 성형할 수 있도록 하는 데 있다.
[0007] 본 발명은, 상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 이하의 수단을 채용하였다.
즉, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법은, 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의해 개스킷 성형용 페이스트의 도포층을 형성하는 공정과, 상기 도포층 상에 도포층 교정 부재를 소정의 높이에서 꽉 눌러 대고 상기 도포층을 경화시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 것이다(청구항 1).
[0008] 상기 방법에 의하면, 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의해 도포된 개스킷 성형용 페이스트의 도포층의 단면 형상은, 인쇄 후에 상기 도포층 상에 꽉 눌러 댄 도포층 교정 부재에 의해 교정되고, 그 상태로 상기 도포층이 경화되어 개스킷이 되므로, 고정밀한 단면 형상의 개스킷이 성형된다.
[0009] 또한, 본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위해 추가로 이하의 수단을 채용해도 된다.
즉, 상기 구성의 기판 일체형 개스킷의 제조 방법(청구항 1)에 있어서, 개스킷 성형용 페이스트가 자외선 경화형 액상 고무로 이루어지며, 도포층 교정 부재가 투명판으로 이루어지며, 도포층의 경화가 상기 도포층 교정 부재를 통해 상기 도포층에 자외선을 조사(照射)함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다(청구항 2).
[0010] 상기 방법에 의하면, 도포층의 단면 형상을 교정하는 도포층 교정 부재가 투명판으로 이루어짐으로써, 상기 도포층 교정 부재 상으로부터 자외선 경화형 액상 고무로 이루어진 도포층에 자외선을 조사하여 가교 경화시킬 수 있으므로, 개스킷의 성형 시간을 대폭적으로 단축시킬 수 있다.
[0011] 또한, 상기 구성의 기판 일체형 개스킷의 제조 방법(청구항 1 또는 2)에 있어서, 도포층 교정 부재가 평판 형상인 것을 특징으로 하는 것이다(청구항 3).
[0012] 상기 방법에 의하면, 도포층 교정 부재에 의해, 도포층의 상면이 평탄하게 정형(整形)되므로, 상면이 평탄한 개스킷을 기판의 표면에 일체로 성형한 기판 일체형 개스킷을 용이하게 제조할 수 있다.
[0013] 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법에 의하면, 스크린 인쇄를 이용한 기판 일체형 개스킷의 제조에 있어서, 고정밀한 단면 형상의 개스킷을 용이하게 성형할 수 있으며, 이에 따라 시일성이 우수한 기판 일체형 개스킷을 제조할 수 있다.
[0014] 도 1은, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서, 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의해 도포층을 형성하는 과정을 나타낸 설명도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서, 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의한 도포층이 형성된 상태를 나타낸 설명도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서, 도포층에 도포층 교정 부재를 꽉 눌러 대는 과정을 나타낸 설명도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서, 도포층에 도포층 교정 부재를 꽉 눌러 대고 도포층을 경화시키는 공정을 나타낸 설명도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서, 도포층에 도포층 교정 부재를 꽉 눌러 대고 도포층을 경화시키는 공정을 나타낸 설명도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 실시형태에 있어서, 성형된 기판 일체형 개스킷을 나타낸 설명도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 제2 실시형태에 있어서, 도포층에 투명판으로 이루어진 도포층 교정 부재를 꽉 눌러 대고 도포층을 자외선의 조사에 의해 경화시키는 공정을 나타낸 설명도이다.
도 8은, 기판 일체형 개스킷의 일례를 나타낸 것으로, (A)는 평면도이고, (B)는 (A)에 있어서의 B-B'선에 따른 단면도이다.
도 9는, 종래 기술에 있어서, 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의해 도포층을 형성하는 과정을 나타낸 설명도이다.
도 10은, 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의해 평탄한 도포층이 형성된 상태를 나타낸 설명도이다.
도 11은, 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의해 형성된 도포층의 단면 형상의 예를 나타낸 설명도이다.
[0015] 이하에서는, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법을, 도 8에 나타낸 기판 일체형 개스킷(10)의 제조에 적용한 바람직한 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
[0016] 본 실시형태에서는, 우선 도 1에 나타낸 바와 같이, 기판(1)의 표면에 스크린 인쇄 장치(20)에 의해 개스킷 성형용 페이스트(30)를 도포한다. 자세하게는, 스크린 인쇄 장치(20)는, 상면에 기판(1)을 위치결정하여 고정 가능하며 미도시된 액츄에이터에 의해 승강하는 가동(可動) 테이블(3)과, 그 상측에 배치되며, 스테인리스 메시 등으로 이루어진 스크린(41)의 하면측에 개스킷의 평면 형상과 대응하는 소정의 인쇄 패턴의 페이스트 도포용 개구(42a)를 형성한 마스크(42)가 일체로 설치된 구조의 스크린 판(4)과, 상기 스크린 판(4)의 상면을 슬라이딩하도록 주행 이동하는 스퀴지(5)를 구비한다. 마스크(42)의 두께는, 상기 스크린 인쇄 장치에 의해 도 2에 나타낸 바와 같이 기판(1)의 표면에 도포되는 페이스트 도포층(31)의 높이(h1)가, 성형해야 할 개스킷(2)의 높이(h3)(도 6 참조)보다 적절히 높아지도록 설정되어 있다.
[0017] 기판(1)은 모서리를 둥글게 한 직사각형의 액자 형상을 이루는 금속판으로 이루어진 것이며(도 8 참조), 상기 기판(1)을 가동 테이블(3) 상에 위치결정하여 설치하고 나서, 가동 테이블(3)을 상승시킴으로써, 기판(1)을 스크린 판(4)의 하면에 접촉시켜, 스크린 판(4) 상에 공급한 개스킷 성형용의 미가교 고무 재료로 이루어진 페이스트(30)를, 스퀴지(5)의 주행에 의해 마스크(42)의 페이스트 도포용 개구(42a)에 압출하여 기판(1)의 표면에 부착시킨다.
[0018] 다음으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 가동 테이블(3)을 하강시킴으로써 스크린 판(4)으로부터 기판(1)을 이격시킨다. 기판(1)의 표면에는 소정의 인쇄 패턴으로 페이스트 도포층(31)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 도포층(31)은, 스크린 판(4)을 떼어낼 때의 스크린(41) 및 페이스트 도포용 개구(42a)와의 부착성에 의한 전단(剪斷) 작용 등에 의해, 단면 형상이 불안정하게 되어 있으며, 또한 높이(h1)가, 성형해야 할 개스킷의 높이보다 높아져 있다.
[0019] 다음으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 스크린 인쇄에 의해 도포층(31)이 형성된 기판(1)을 교정 장치(40)에 설치한다. 교정 장치(40)는, 상면에 기판(1)을 위치결정하여 고정 가능한 테이블(6)과, 상기 테이블(6)의 상면에 있어서의 기판(1)의 설치 스페이스를 둘러싸도록 설치된 스페이서(7)와, 미도시된 액츄에이터에 의해 스페이서(7) 상에 재치(載置) 가능하며 스테인리스 판 등으로 이루어진 도포층 교정판(8)을 구비한다. 스페이서(7)의 높이(h2)는, 성형해야 할 개스킷의 높이와 기판(1)의 두께의 합에 상당하도록 설정되어 있으며, 이에 따라 가동 테이블(6)의 상면에 위치결정하여 고정된 기판(1) 상의 도포층(31)의 높이는, 스페이서(7)의 높이(h2)보다 Δh만큼 높은 것으로 되어 있다.
[0020] 그리고, 테이블(6)의 상면에 기판(1)을 위치결정하여 고정한 후, 도 4에 나타낸 바와 같이, 스페이서(7) 상에 도포층 교정판(8)을 강하시켜 재치 고정함으로써, 도포층(31) 상에 도포층 교정 부재(8)를 소정의 높이, 즉 스페이서(7)에 의한 테이블(6)로부터의 지지 높이(h2)에서 꽉 눌러 댄다. 이 때문에, 도포층(31)의 높이는 도 3에 나타낸 Δh만큼 눌려 내려와 높이(h3)로 교정되는 동시에, 상면이 평탄해지도록 단면 형상이 정형된다.
[0021] 다음으로, 위에서 설명한 바와 같이 스페이서(7) 상에 도포층 교정판(8)을 재치 고정시킨 상태인 채로, 교정 장치(40)를 도 5에 나타낸 항온조(50)로 보내어, 상기 항온조(50) 내에서 소정의 온도(예컨대 130∼150℃)로 소정 시간 동안 가열함으로써 도포층(31)을 가교 경화시킨다.
[0022] 도포층(31)의 가교 경화(개스킷(2)의 성형)에 필요한 시간이 경과되면, 교정 장치(40)를 항온조(50)의 외부로 보내고, 도포층 교정판(8)을 열면, 기판(1) 및 그 표면에 일체로 성형된 개스킷(2)으로 이루어진 기판 일체형 개스킷을 꺼낼 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 기판 일체형 개스킷(10)은, 개스킷(2)의 상면이 평탄하고, 높이(h3)가 일정하며, 고정밀한 단면 형상을 가지는 것이 된다.
[0023] 또한, 실시예로서, 100mm×150mm인 기판에, 미가교된 액상 고무로 이루어진 페이스트를, 스크린 인쇄에 의해 인쇄 폭(페이스트 도포용 개구의 폭)=3mm, 높이가 350μm 정도인 페이스트 도포층을 인쇄하고, 상기 페이스트 도포층을, 평판 형상인 도포층 교정판을 꽉 눌러 댐으로써 높이 300μm로 교정한 상태에서, 항온조에 넣어 경화시킴으로써, 플랫 개스킷을 제작하였다. 그리고 성형된 개스킷의 단면 형상을 관찰한 바, 상면이 고정밀한 평면 형상임이 확인되었다. 또한, 비교예로서 도포층 교정판을 꽉 눌러 대지 않고 경화시킨 개스킷은, 높이가 270∼330μm 정도의 편차가 보여진 데 반해, 실시예에서는 높이가 290∼310μm 정도가 되어, 사이즈 편차가 개선되는 것이 확인되었다.
[0024] 도 7은, 본 발명에 따른 기판 일체형 개스킷의 제조 방법의 바람직한 제2 실시형태로서, 교정 장치(40)에 있어서의 도포층 교정판(8)을 투명판으로 이루어진 것으로 하고, 스크린 인쇄에 의해 기판(1)에 형성된 자외선 경화형의 액상 고무 재료로 이루어진 도포층(31)을, 자외선(UV)의 조사에 의해 경화시키는 공정을 나타내고 있다.
[0025] 즉, 제2 실시형태는, 도 1에 나타낸 스크린 인쇄 공정에 있어서, 개스킷 성형용 페이스트(30)로서 자외선 경화형의 액상 고무 재료를 이용한다. 그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 스크린 판(4)으로부터 기판(1)을 이격시킴으로써, 소정의 인쇄 패턴으로 페이스트 도포층(31)이 형성된 기판(1)을, 도 7에 나타낸 교정 장치(40)에 설치한다. 상기 교정 장치(40)는, 도포층 교정판(8)이 유리 등의 투명판으로 이루어진 것을 제외하고는, 앞서 설명한 도 3과 동일한 구성을 구비하는 것이다.
[0026] 따라서, 교정 장치(40)의 테이블(6)의 상면에, 자외선 경화형의 액상 고무 재료로 이루어진 페이스트 도포층(31)이 형성된 기판(1)을 위치결정하여 설치한 후, 스페이서(7) 상에 도포층 교정판(8)을 강하시켜 재치 고정시킴으로써, 도포층(31) 상에 도포층 교정 부재(8)를 스페이서(7)에 의한 테이블(6)로부터의 지지 높이(h2)에서 꽉 눌러 댄다. 이 때문에, 도포층(31)의 높이가 높이(h3)로 교정되는 동시에, 상면이 평탄해지도록 단면 형상이 정형된다.
[0027] 그리고 이 상태에서, 도포층 교정판(8) 상으로부터 미도시된 자외선 조사 장치에 의해 자외선(UV)을 조사하면, 상기 자외선(UV)은 투명판으로 이루어진 도포층 교정판(8)을 투과하며, 그 에너지에 의해 자외선 경화형의 액상 고무 재료로 이루어진 도포층(31)을 경화시킨다. 이 때문에, 교정 장치(40)를 항온조에 넣을 필요가 없고, 게다가 도포층(31)을 단시간(예컨대 수십 초)에 경화시킬 수 있다.
[0028] 자외선(UV)의 조사에 의해 도포층(31)의 가교 경화(개스킷(2)의 성형)에 필요한 시간이 경과된 후, 도포층 교정판(8)을 열면, 기판(1) 및 그 표면에 일체로 성형된 개스킷(2)으로 이루어진 기판 일체형 개스킷을 꺼낼 수 있다. 그리고 상기 기판 일체형 개스킷도, 도 6에 나타낸 바와 같이, 개스킷(2)의 상면이 평탄하고, 높이(h3)가 일정하며, 고정밀한 단면 형상을 가지는 것이 된다.
[0029] 1 : 기판
2 : 개스킷
4 : 스크린 판
7 : 스페이서
8 : 도포층 교정판
10 : 기판 일체형 개스킷
20 : 스크린 인쇄 장치
30 : 개스킷 성형용 페이스트
31 : 페이스트 도포층
40 : 교정 장치
50 : 항온조
UV : 자외선

Claims (3)

  1. 기판의 표면에 스크린 인쇄에 의해 개스킷 성형용 페이스트의 도포층을 형성하는 공정과, 상기 도포층 상에 도포층 교정 부재를 소정의 높이에서 꽉 눌러 대고 상기 도포층을 경화시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 일체형 개스킷의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    개스킷 성형용 페이스트가 자외선 경화형 액상 고무로 이루어지고, 도포층 교정 부재가 투명판으로 이루어지고, 도포층의 경화가 상기 도포층 교정 부재를 통해 상기 도포층에 자외선을 조사함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 일체형 개스킷의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    도포층 교정 부재가 평판 형상인 것을 특징으로 하는 기판 일체형 개스킷의 제조 방법.
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