WO2004052614A1 - 基体一体型ゴムの製造方法 - Google Patents

Abstract

低温で成形、加硫、接着が可能で、かつ立体状に成形可能である基体一体型ゴムの製造方法を提供することを目的とする。そのために、ゴムを基体101上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴム111 の製造方法であって、ゴム成形用の金型K内に基体101を載置する載置工程と、未加硫のゴム102を基体101が載置された金型Kに流し込み成形する成形工程と、基体101と一体化した未加硫ゴム104を取り出す離型工程と、加流を行う加硫工程と、を有することを特徴とする基体一体型ゴム111の製造方法を提供する。

Description

明 細 書

基体一体型ゴムの製造方法 技術分野

本発明は、 燃料電池のシール部材等として用いる基体一体型ゴムの製 造方法に関するものである。 背景技術

従来より、 予め成形されたゴムを使用して、 ゴムを設置部材上の正確 な位置に一体化して設ける技術等では、 ゴム自体の伸縮が大きく、 たと え位置決めの為の溝加工等が施されていても設置部材上に高い精度でゴ ムを設けることは困難であった。

また、 粘着性を有するゴムでは、 設置部材上にゴムを貼り付けるに際 し、 ゴム同士が絡み合ったり、 或いは幅の狭い細状、 紐状のものは剛性 が欠けるので、 所定の外郭形状を保持することが困難であった。

そこで、 放射線を照射して、 非加熱でゴムの加硫を行う、 例えば燃料 電池のシールにかかる技術が知られている （例えば、 特開 2 0 0 2— 5 6 8 6 2公報参照）。

第 8図を用いて、 この技術について説明する。

5は、 設置部材である力ソード電極セパレータ、 1 1はマスク、 1 2 は透孔、 1 3はゴムコーティング層である。

この技術は、 ゴムを含むコーティング剤を、 スクリーン印刷法により セパレータ （設置部材） の周縁部にコーティングしてゴム層を形成し、 このゴム層を加硫させるものであり、 燃料電池シール構造に用いるゴム パッキン等に用いられる。

マスク 1 1 でセパレータ 5 の表面を覆い、 ゴムを含むコーティング剤 を前記マスク 1 1上から複数回塗布し、 前記セパレータ 5の周縁部に所 定の厚さのゴムコーティング層 1 3を形成し、 溶剤を除去して加硫処理 を施し、 前記セパレータ 5に接着一体化する薄肉ゴム層を直接形成する ものである。

すなわち、 未加硫のゴムを設置部材の表面上に直接塗布、 形成し、 放 射線等により設置部材を加熱することなく加硫を行っている。

しかしながら、この技術では、正確な位置にゴムを成形させるために、 マスクの上から設置部材上に塗布するため、 製造されるゴムは薄膜状に 限られてしまう という問題点があった。

本発明は、 以上のような問題点に鑑みて為されだものであり、 その目 的とする処は、 低温で成形、 加硫、 接着が可能で、 かつ立体状に成形可 能である基体一体型ゴムの製造方法を提供することにある。 発明の開示

以下に、 この発明の技術内容を開示する。

( 1 ) ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴム の製造方法であって、ゴム成形用の金型内に基体を載置する载置工程と、 未加硫のゴムを基体が载置された金型に流し込み成形する成形工程と、 基体と一体化した未加硫ゴムを取り出す離型工程と、 非加熱で加硫を行 う非加熱加硫工程と、 を有するこ とを特徴とする基体一体型ゴムの製造 方法。

( 2 ) 前記成形工程は、 前記基体の表面上に、 未加硫のゴムを立体状 に成形する工程であることを特徴とする前記 （ 1 ) 項記載の基体一体型 ゴムの製造方法。

( 3 ) 前記非加熱加硫工程は、 放射線照射または紫外線照射により行 う非加熱加硫工程であることを特徴とする前記 （ 1 ) 項記載の基体一体 型ゴムの製造方法。

( 4 )前記金型は、上型と下型とを備え、 前記上型にゴムのキヤビティ を備え、 前記下型に前記基体を載置する基体部を備えることを特徴とす る前記 （ 1 ) 項記載の基体一体型ゴムの製造方法。

( 5 ) ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴム の製造方法であって、 基体を载置する基体部を有する下型内に基体を載 置するとともに、 他の下型と上型とで未加硫ゴムを成形する载置成形ェ 程と、 前記基体部を有する下型と前記他の下型とを入れ替え、 未加硫ゴ ムを基体の所望の位置に配置する配置工程と、 基体と基体に配置された 未加硫ゴムとを取り出す離型工程と、 非加熱で加硫を行う非加熱加硫ェ 程と、 を有するこ とを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。

( 6 ) ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴム の製造方法であって、ゴム成形用の金型内に基体を載置する载置工程と、 未加硫のゴムを基体が載置された金型に流し込み成形する成形工程と、 基体と一体化した未加硫ゴムを取り出す離型工程と、 を有することを特 徴とする基体一体型ゴムの製造方法。

( 7 ) ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴム の製造方法であって、 基体を载置する基体部を有する下型内に基体を載 置するとともに、 他の下型と上型とで未加硫ゴムを成形する载置成形ェ 程と、 前記基体部を有する下型と前記他の下型とを入れ替え、 未加硫ゴ ムを基体の所望の位置に配置する配置工程と、 基体と基体に配置された 未加硫ゴムとを取り出す離型工程と、 を有することを特徴とする基体一 体型ゴムの製造方法。

図面の簡単な説明

第 1図は、 本発明の実施例に用いる金型について断面を省略して示し た概略断面図、 第 2図は、 本発明の実施例の載置工程について基体のみ を断面に示した概略断面図、 第 3図は、 本発明の実施例の成形工程につ いて基体のみを断面に示した概略断面図、 第 4図は、 本発明の実施例の 離型工程について基体のみを断面に示した概略断面図、 第 5図は、 本発 明の実施例における、 未加硫のゴムシール部を載せた基体について基体 のみを断面に示した概略断面図、 第 6図は、 本発明の実施例の加硫工程 について基体のみを断面に示した概略断面図、 第 7図は、 本発明の実施 例における基体一体型ゴムについて基体のみを断面に示した概略断面図、 第 8図は、 従来の技術を示す概略断面図をそれぞれ示す。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の実施の形態を図面に基づき詳しく説明する。

(実施例 1 )

第 1図〜第 7図を用いて本発明の実施例を説明する。

第 1図は、 本発明の実施例に用いる金型について断面を省略して示し た概略断面図、 第 2図は、 本発明の実施例の載置工程について基体のみ を断面に示した概略断面図、 第 3図は、 本発明の実施例の成形工程につ いて基体のみを断面に示した概略断面図、 第 4図は、 本発明の実施例の 離型工程について基体のみを断面に示した概略断面図、 第 5図は、 本発 明の実施例における、 未加硫のゴムシール部を載せた基体について基体 のみを断面に示した概略断面図、 第 6図は、 本発明の実施例の加硫工程 について基体のみを断面に示した概略断面図、 第 7図は、 本発明の実施 例における基体一体型ゴムについて基体のみを断面に示した概略断面図 である。

1 0 1は、 カーボン 'カーボン板 ·樹脂 .樹脂シート ·樹脂フィルム · 金属 ·金属板等の設置部材である基体、 1 0 2は、 未加硫ゴムである仕 込みゴム、 1 0 3は、 ゲート部 2 0 3内の未加硫ゴムであるゲート、 1

0 4はゴムシール部、 1 0 5 は、 基体一体型の加硫ゴムシール部、 1 1

1は基体一体型ゴム、 2 0 1は上型、 2 0 2は下型、 2 0 3はゲート部、

2 0 4はポッ ト部、 2 0 5はピス トン部、 2 0 6は基体部、 2 0 7はキヤ ビティ、 2 1 1はプレス、 2 2 1は、 加硫手段の一つである加硫装置、

2 3 1は搬送装置、 Kは金型である。

第 1図に示すように、 本実施例で用いる金型 Kは、 上型 2 0 1 と下型

2 0 2とを備えると共に、加圧 ·成形を行うためのゲート部 2 0 3、ポッ ト部 2 0 4、 ピス トン部 2 0 5を備えている。

さらに、 下型 2 0 2には基体 1 0 1を载置するための基体部 2 0 6を 有し、 上型 2 0 1にはゴムを成形するために、 所望の形状のキヤビティ

2 0 7を有している。

本実施例にかかる基体一体型ゴムの製造方法では、 まず、 カーボン ' 樹脂シート等の基体 1 0 1を下型 2 0 2内の基体部 2 0 6に載置し （載 置工程）、未加硫ゴムである仕込みゴム 1 0 2をポッ ト咅 2 0 4にセッ ト する。

そして、 第 2図に示すように、 上型 2 0 1 と下型 2 0 2とを正確に合 わせることによって、 基体 1 0 1の所望の位置上に所望の形状のキヤビ ティ 2 0 7が配置される。

次に、 第 3図に示すように、 プレス 2 1 1によってピス トン部 2 0 5 をプレスし、 仕込みゴム 1 0 2を加圧する。

これによつて、 仕込みゴム 1 0 2を、 ゲート部 2 0 3を介してキヤビ ティ 2 0 7にまで送り込み、キヤビティ 2 0 7にゴムを充填することで、 未加硫ゴムの成形を行う （成形工程）。

次に、 第 4図に示すように、 上型 2 0 1を上昇させる。

このとき、 ゲート部 2 0 3の下端を非常に細く しておく ことで、 ゲー ト部 2 0 3内の未加硫ゴムであるゲート 1 0 3を、 キヤビティ 2 0 7で 成形されたゴムシール部 1 0 4から切り離すことができる （離型工程）。

なお、 ゲート 1 0 3の切り離し時にゴムシール部 1 0 4にバリやへこ みを生じてしまう場合などには、 切り離し後に後仕上げをしてもよい。

これによつて、 基体 1 0 1 と一体となった未加硫の所望のゴムシール 部 1 0 4を得ることができる。

なお、 ゲート部 2 0 3の下端を非常に細く しておく ことで、 仕込みゴ ム 1 0 2が基体 1 0 1上に落下することはない。

すなわち、 次の基体 1 0 1を用意すれば、 すぐに加圧 ·成形工程を行 うことができる状態にあるので製造効率を高めることができる。

さらに、 ゲート 1 0 3や注入型のポッ ト部バリゃスプル一は未加硫で あるため、 再度使用することができ、 材料歩留りを大幅に改善すること ができる。

次に、 第 5図に示すように、 未加硫のゴムシール部 1 0 4を載せたま ま、 基体 1 0 1を取り出す。

ゴムシール部 1 0 4はゴムの張力、 粘力等により成形された状態を 保っているが、 基体 1 0 1 と強固に接合されているわけではない。

このように、 成形と、 後述する加硫とを別工程にすることにより、 従 来、 成形金型のサイクルが加硫時間で決まっていたのを、 ゴム生地注入 時間だけで決定することができ、 製造時間が短縮され、 金型 K一面当た りの生産能力も飛躍的に上げることができる。

なお、 この生産能力の向上は、 成形と加硫とを別工程にすれば得られ る効果である。

次に、 第 6図に示すように、 未加硫のゴムシール部 1 0 4を基体 1 0 1ごと搬送装置 2 3 1によって加硫装置 2 2 1内に搬送し、 放射線等を 照射することで基体 1 0 1を加熱することなく加硫を行う （加硫工程）。 なお、 本発明は、 この工程として、 紫外線照射等により架橋を行うこ ともできる。 このように、 本発明における 「加硫」 とは、 硫黄を用いた 作業に限られるものではなく、 正確には硫黄を用いた作業であるところ の 「狭義の加硫」 を含んだ 「架橋」 を意味するものである。 しかし、 業 界内では慣用的に 「架橋」 の意味で広義に 「加硫」 ということが多いの で、 本願でも全て広義に用いている。

この加硫工程によって、 第 7図に示すように、 ゴムシール部 1 0 4が 加硫されて基体 1 0 1 と一体化した加硫ゴムシール部 1 0 5 となり、 所 望の立体形状を有する基体一体型ゴム 1 1 1を得ることができる。

この後、 接着剤等により加硫ゴムシール部 1 0 5 と基体 1 0 1 とを接 着することで、さらに一体性の高い基体一体型ゴムを得ることができる。

なお、 本実施例では未加硫のゴムを基体 1 0 1上に直接設けているの で、 基体 1 0 1上の表面凹凸に合わせてゴムが成形されており、 基体 1 0 1 とゴムとの接合性を高める投錨効果を得ることができる。

それほど強固に一体化している必要がない用途等に基体一体化ゴムを 用いる場合には、 この投錨効果によって、 加硫ゴムシール部 1 0 5と基 体 1 0 1 とを接着剤で接着する工程を省略できる可能性がある。

すなわち、 本実施例の加硫工程が低温での成形、 加硫であるため、 ゴ ムと相手物間の収縮差を小さくすることができ、 加硫後も上記の投錨効 果を持続できるため接着剤を省略できる可能性がある。

以上のように、本実施例の基体一体型ゴムの製造方法は、低温で成形、 加硫、 接着が可能で、 かつ金型によって正確な位置に所望の形状でゴム を成形できるので、 例えば燃料電池セパレータ用のシール構造の部材、 ハードディスクのガスケッ ト等の平面での面積が大きいものの製造方法 として好適に用いることができる。

また、 通常の加熱加硫であれば 1 7 0 °C程度まで加熱しなければなら ないところを、 常温またはそれに近い温度で、 正確な位置に所望の形状 でゴムを成形でき、 加熱できないまたは加熱すると変質するような基体 にもゴムを形成することができる。

例えば、 これまで加硫により一体化させるこ とのできる樹脂は、 耐熱 性の問題から P P Sや P E S、 ポリイミ ドなどに代表されるエンジニア リングプラスチックを選択することが一般的で、 必然的にコス トも高く なっていたが、 本発明により、 これまで使用できなかった P Eや P P、 P Sなどを使用可能となり、 コス トを下げることも可能となった。

もっとも、 本発明はこれのみに限定されるものではなく、 広く利用可 能であることはいうまでもない。

また、 本実施例では、 トランスファー成形について説明したが、 本発 明はコンプレツション成形、 インジェクション成形等についても用いる ことができる。

すなわち、 コンプレツシヨン成形では、 成形工程で基体 1 0 1が载置 された金型に仕込みゴム 1 0 2をも共に入れて （一般に流し込みとも称 する。） 成形し、 離型工程で基体と一体化した未加硫ゴムを取り出し、 バ リがあれば後仕上げでパリを取り除く。

また、 インジェクション成形では、 成形工程でスク リュー等を用いて 仕込みゴム 1 0 2に圧力をかけ、 基体 1 0 1が载置された金型に射出し て （一般に流し込みとも称する。） 成形し、 離型工程でゲート 1 0 3を切 り離して基体と一体化した未加硫ゴムを取り出し、 バリやへこみがあれ ば後仕上げを行う。

その他の工程については、 本実施例と同様にすることで、 本発明の効 果を得ることができる。

(実施例 2 )

実施例 2では、 加圧できないまたは加圧すると変形するような基体を 用いる場合について説明する。

実施例 2の構成は、 基体と下型とを除いて実施例 1 の構成と同一であ るので、 同一の構成には同一の符号を付し、 詳細な説明を省略する。 実施例 1では、 基体が載置された下型 2 0 2とキヤビティを有する上 型 2 0 1 とを合わせた状態で未加硫のゴムを流し込み加圧して成形する ので、 ここで基体に圧力がかかることになり、 加圧できないまたは加圧 すると変形するような基体に対しては、 そのままでは適用し難い。

そこで実施例 2では、 下型として、 基体を载置する基体部を有する下 型 2 0 2と、 基体部を有しない他の下型とを用いる。 基体部を有する下 型 2 0 2と、 他の下型とは、 基体部 2 0 6の有無以外は同一であること が望ましい。

まず、 基体部を有する下型 2 0 2内の基体部 2 0 6に基体を载置する (載置工程）。

次に、 他の下型と上型 2 0 1 とで未加硫ゴムを成形する。

このとき、 基体部 2 0 6を有しない他の下型と上型 2 0 1 とを正確に 合わせて、 プレスによってビス トン部 2 0 5 をプレス し、 仕込みゴム 1 0 2を加圧する。

他の下型は基体部 2 0 6を備えていないので、 仕込みゴム 1 0 2を グート部 2 0 3を介して上型 2 0 1のキヤビティ 2 0 7に送り込み、 キヤビティ 2 0 7にゴムを充填することで、 未加硫ゴムを所望の形状に 成形することができる （成形工程）。

なお、 実施例 2では、 載置工程と成形工程は順不同であってどちらが 先でもよいので、 合わせて載置成形工程という。

次に、 上型 2 0 1はそのままにして下型をスライ ドさせる等の方法に より、 基体部を有する下型 2 0 2と他の下型とを入れ替え、 基体部を有 する下型 2 0 2と上型 2 0 1 とを正確に合わせて、 キヤビティ 2 0 7内 の未加硫ゴムを基体の所望の位置に配置する （配置工程）。

そして、基体と基体に配置された未加硫ゴムとを取り出し（離型工程）、 非加熱で加硫を行う （加硫工程） ことで、 基体一体型ゴムを得ることが できる。

このよ う に、 実施例 2によれば、 実施例 1 の効果に加えて、 加圧でき ないまたは加圧すると変形するような基体にもゴムを形成できる基体一 体型ゴムの製造方法を提供できる。

なお、 実施例 1、 実施例 2のいずれでも、 基体が耐熱性を有している 場合には加硫工程を加熱加硫工程としてもよい。 この場合加熱によるゴ ムの伸縮等により設置位置の正確さが失われることも考えられるが、 材 料の選択によりその影響を小さく したり、 予め伸縮を計算してゴムを設 置したりすることで、 正確性を補うことができる。 また、 加硫が加熱加 硫であっても、 成形と加熱加硫とを別工程にすることで、 実施例 1で述 ベたように生産能力の向上効果を得ることができる。 産業上の利用の可能性

以上説明したように、 本発明によれば、 低温で成形、 加硫、 接着が可 能で、かつ立体状に成形可能な基体一体型ゴムの製造方法を提供できる。

これによつて、 加熱できない、 または加熱すると変質するような基体 に、 ゴムを形成することができるようになる。

また、 本発明によれば、 加硫と、 成形とを別工程にすることにより、 従来、 成形金型のサイクルが加硫時間で決まっていたのを、 ゴム生地注 入時間だけで決定することができ、 製造時間が短縮され、 金型一面当た りの生産能力も飛躍的に上げることができる。

さらに、 注入型のポッ ト部バリゃスプル一は未加硫であるため、 再度 使用することができ、 材料歩留りを大幅に改善することができる。 なおさらに、 従来は、 歩留りを上げるためスプルーを出きる限り少な くするよう金型の設計が制約を受けていたが、 本発明により、 歩留りの 制約を受けず自由に設計できるようになる。

また、 カーボンや樹脂等の基体に直接ゴムを成形すれば、 カーボンや 樹脂等の表面凹凸により投錨効果を得ることができる。

さらに、 低温での成形、 加硫のため、 ゴムと相手物間の収縮差を小さ くすることができ、 加硫後も上記の投錨効果を持続できるため接着剤を 省略できる可能性もある。

また、 加圧できない、 または加圧すると変形するような基体にもゴム を形成することができるようになる。

Claims

請求の範囲

1 . ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの 製造方法であって、

ゴム成形用の金型内に基体を載置する載置工程と、

5 未加硫のゴムを基体が載置された金型に流し込み成形する成形工程と、 基体と一体化した未加硫ゴムを取り出す離型工程と、

非加熱で加硫を行う非加熱加硫工程と、 を有することを特徴とする基体 一体型ゴムの製造方法。

2 . 前記成形工程は、 前記基体の表面上に、 未加硫のゴムを立体状に0 成形する工程であることを特徴とする請求項 1記載の基体一体型ゴムの 製造方法。

3 . 前記非加熱加硫工程は、 放射線照射または紫外線照射により行う 非加熱加硫工程であることを特徴とする請求項 1記載の基体一体型ゴム の製造方法。

5 4 . 前記金型は、 上型と下型とを備え、

前記上型にゴムのキヤビティを備え、

前記下型に前記基体を載置する基体部を備えることを特徴とする請求項

1記載の基体一体型ゴムの製造方法。

' 5 . ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの0 製造方法であって、

基体を載置する基体部を有する下型内に基体を載置するとともに、 他の 下型と上型とで未加硫ゴムを成形する載置成形工程と、

前記基体部を有する下型と前記他の下型とを入れ替え、 未加硫ゴムを基 体の所望の 置に配置する配置工程と、

5 基体と基体に配置された未加硫ゴムとを.取り出す離型工程と、

非加熱で加硫を行う非加熱加硫工程と、 を有することを特徴とする基体 一体型ゴムの製造方法。

6 . ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの 製造方法であって、

ゴム成形用の金型内に基体を载置する载置工程と、

未加硫のゴムを基体が載置された金型に流し込み成形する成形工程と、 基体と一体化した未加硫ゴムを取り出す離型工程と、 を有することを特 徴とする基体一体型ゴムの製造方法。

7 . ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの 製造方法であって、

基体を载置する基体部を有.する下型内に基体を載置するとともに、 他の 下型と上型とで未加硫ゴムを成形する载置成形工程と、

前記基体部を有する下型と前記他の下型とを入れ替え、 未加硫ゴムを基 体の所望の位置に配置する配置工程と、

基体と基体に配置された未加硫ゴムとを取り出す離型工程と、 を有する ことを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。