WO2016158052A1 - プレート一体ガスケットの成形方法 - Google Patents

プレート一体ガスケットの成形方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a molding method for molding a plate-integrated gasket in which a gasket body is integrally molded on a plate.
  • the molding method of the present invention is used, for example, when manufacturing a fuel cell gasket, or when manufacturing a cylinder head gasket.
  • the molding method of the present invention is used in the field of surface treatment and coating, the field of rubber molding, and the like.
  • the present invention eliminates the problems found in the above prior art, that is, does not require a mold, can be formed into a film or the like, can ensure gasket dimensional accuracy, and has unevenness on the plate.
  • a method for forming a plate-integrated gasket according to claim 1 of the present invention is a method for forming a plate-integrated gasket in which a gasket body is integrally formed on a plate, and is formed on the plate using an inkjet printer.
  • the gasket main body is formed by spraying a molding material for the gasket main body.
  • a molding method for a plate-integrated gasket according to the first aspect, wherein the plate has a concavo-convex shape, and the bottom surface of the concave portion and the top surface of the convex portion in the concavo-convex shape. Further, the present invention is characterized in that gasket bodies having different heights are integrally formed.
  • the present invention is a technique for forming a gasket using an ink jet printer, and by using this technique, it is possible to spray a molding material (liquid rubber) in an arbitrary shape from the head with high accuracy.
  • the coating layer by spraying may be a single layer, or a plurality of layers may be laminated, for example, the height of the bottom surface of the concave portion and the top surface of the convex portion in the concave and convex shape is different from each other by such a multilayer structure.
  • the present invention since a mold is not required, production at a low cost is possible. In addition, it is not necessary to apply pressure at the time of molding, so that it can be formed into a film or the like. Further, the dimensional accuracy of the gasket can be ensured, and even if the plate has irregularities, the gasket can be molded, and since the application lines do not overlap at the starting point of application, sealing performance can be ensured. Moreover, the gasket structure which can change arbitrarily the height position of a gasket seal surface, etc. by repeating the application
  • the method for forming a plate-integrated gasket is a gasket main body 31 made of a rubber-like elastic body for sealing a fuel, a refrigerant or the like to a separator 21 made of metal or resin as a plate.
  • the fuel cell gasket (fuel cell seal) 11 is formed by using an inkjet printer 41 from the head 42 toward the one surface 22 in the thickness direction of the separator 21.
  • the gasket body 31 is molded by applying the molding material (liquid rubber) by spraying (the direction of spraying is indicated by an arrow) and solidifying it.
  • the ink jet printer 41 is an ink jet coating machine.
  • the thickness of the gasket body 31 is slightly different depending on the composition of the molding material (liquid rubber), application conditions, head specifications, etc.
  • the thickness of the gasket main body 31 can be formed as thin as about 5 to 50 ⁇ m.
  • the thickness and the accuracy of the application position can be applied at about ⁇ 3 to 10 ⁇ m.
  • the separator 21 is provided with a concavo-convex shape 23 as shown in the figure, and a gasket main body 31 having an arbitrary height is integrally formed at an arbitrary position on the bottom surface 24 of the concave portion and the top surface 25 of the convex portion. Is done.
  • the coating layer by spraying may be one layer, but a plurality of layers may be laminated, and the gasket main body 31 having different heights on the bottom surface 24 of the concave portion and the top surface 25 of the convex portion in the concave-convex shape 23 of the separator 21. It is possible to provide a gasket structure rich in variations with respect to the height position of the gasket top seal surface.
  • the gasket body 31 formed on the bottom surface 24 of the recess has five layers, whereas the gasket body 31 formed on the top surface 25 of the protrusion has three layers.
  • a height difference different from 23 is set between the gasket bodies 31.
  • the width of the upper layer is made narrower than the lower layer as shown in FIG. 2 (A), or the length of the upper layer than the lower layer is shown in FIG. 2 (B). It is also possible to narrow the thickness, and it is possible to provide a gasket structure rich in shape variations. 2B is a view in the direction of arrow B in FIG.
  • clogging of the head may be a problem, and therefore it is preferable to select a type of head that circulates in the head, which is difficult to clog. That is, in the method of forming rubber by the ink jet coating method using liquid rubber, it is preferable to use an ink jet coating apparatus that circulates a rubber solution in the head and the pipe for rubber coating molding using the ink jet method.
  • the above 5 to 50 ⁇ m is a film thickness at the time of one application, and a necessary film thickness can be ensured by applying plural times.
  • the film thickness that can be applied in one pass increases in proportion to the number of heads. Therefore, it is possible to increase the film thickness by setting the heads in series.
  • Gasket for fuel cell (plate integrated gasket) 21 Separator (plate) 22 One surface in thickness direction 23 Concave and convex shape 24 Concave bottom surface 25 Convex top surface 31 Gasket body 41 Inkjet printer 42 Head

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Abstract

 金型を必要とせず、フィルム等への成形が可能で、ガスケット寸法精度を確保でき、プレートに凹凸があってもガスケットを成形可能で、塗布の終始点で塗布ラインが重ならずシール性を確保することができるプレート一体ガスケットの成形方法を提供する。この目的を達成するため、プレートにガスケット本体を一体成形したプレート一体ガスケットを成形する方法であって、インクジェットプリンタを用いてプレートにガスケット本体の成形材料を噴霧することによりガスケット本体を成形することを特徴とする。プレートは凹凸形状を有し、凹凸形状における凹部の底面及び凸部の頂面に、互いに高さを異にするガスケット本体を一体成形することを特徴とする。

Description

プレート一体ガスケットの成形方法
 本発明は、プレートにガスケット本体を一体成形したプレート一体ガスケットを成形するための成形方法に関する。
 本発明の成形方法は例えば、燃料電池用ガスケットを製造する際に用いられ、またはシリンダヘッドガスケットを製造する際に用いられる。また、本発明の成形方法は例えば、表面処理やコーティングの分野、ゴム成形の分野などで用いられる。
 これまで、プレート一体ガスケット、例えばプレートとしてのセパレータにゴム材料よりなるガスケット本体を一体成形した燃料電池用ガスケット(燃料電池用セルシール)を成形するに際しては、金型を用いるLIM成形やSIM成形、射出成形が主流とされ、これらの方法によってガスケットを成形している。また、その他の成形方法として、スクリーン印刷法やディスペンサ法を用いる成形方法などがある。
特許第3511373号公報
 しかしながら、LIM成形やSIM成形、射出成形においては、金型の製作が必要であるため、型費用が高額であり、ガスケットの設計変更の都度、金型の追加工や新規製作が必要となる。射出成形では圧力(射出圧や型締め圧)を加える必要があるため、強度の弱いフィルム等への成形が困難である。スクリーン印刷法やディスペンサ法を用いる成形方法では、ガスケットの断面形状や高さについて寸法精度を確保することが困難である。スクリーン印刷法を用いる成形方法では、塗布対象物であるプレートに凹凸があるとスクリーン版が追従できないためにゴム材料を塗布することができない。ディスペンサ法を用いる成形方法では、塗布の終始点で塗布ラインが重なり合うために均一な断面形状を形成することが困難で、ガスケットのシール性を満足できない等の課題がある。
 本発明は以上の点に鑑みて、上記従来技術に見られる課題を解消し、すなわち金型を必要とせず、フィルム等への成形が可能で、ガスケット寸法精度を確保でき、プレートに凹凸があってもガスケットを成形可能で、塗布の終始点で塗布ラインが重ならずシール性を確保することができるプレート一体ガスケットの成形方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明の請求項1によるプレート一体ガスケットの成形方法は、プレートにガスケット本体を一体成形したプレート一体ガスケットを成形する方法であって、インクジェットプリンタを用いて前記プレートに前記ガスケット本体の成形材料を噴霧することにより前記ガスケット本体を成形することを特徴とする。
 また、本発明の請求項2によるプレート一体ガスケットの成形方法は、上記した請求項1記載の成形方法において、前記プレートは凹凸形状を有し、前記凹凸形状における凹部の底面及び凸部の頂面に、互いに高さを異にするガスケット本体を一体成形することを特徴とする。
 本発明は、インクジェットプリンタを用いてガスケットを形成する手法であり、本手法を用いることにより、任意の形状で成形材料(液状ゴム)をヘッドから高精度に噴霧することが可能となる。
 噴霧による塗布層は一層でも良いが、複数層を積層するようにしても良く、例えばこのような複数層の積層構造によって凹凸形状における凹部の底面及び凸部の頂面に互いに高さを異にするガスケット本体を一体成形することにより、ガスケット頂部シール面の高さ位置を任意に変更できるガスケット構造を提供することが可能とされる。
 本発明によれば、金型を必要としないために、低コストでの生産が可能となることに加えて、成形に際し圧力を加える必要がないために、フィルム等への成形が可能である。また、ガスケットの寸法精度を確保することができ、プレートに凹凸があってもガスケットを成形可能で、塗布の終始点で塗布ラインが重ならないため、シール性を確保することができる。また、インクジェットプリンタによる塗布を繰り返すことでガスケットシール面の高さ位置などを任意に変更できるガスケット構造を提供することができる。
本発明の実施例に係る成形方法を示す説明図 同成形方法に係る成形品の他の例を示す説明図であって、(A)はその断面図、(B)はその側面図
 つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
 図1に示すように、当該実施例に係るプレート一体ガスケットの成形方法は、プレートとしての金属または樹脂よりなるセパレータ21に、燃料や冷媒などをシールするためのゴム状弾性体よりなるガスケット本体31を一体成形した燃料電池用ガスケット(燃料電池用セルシール)11を成形するための方法であって、インクジェットプリンタ41を用い、そのヘッド42からセパレータ21の厚み方向一方の面22へ向けてガスケット本体31の成形材料(液状ゴム)を噴霧により塗布し(噴霧の方向を矢印にて示している)、これを固化させることによってガスケット本体31を成形する。インクジェットプリンタ41はインクジェット塗布機である。インクジェットプリンタ41による塗布によれば、成形材料(液状ゴム)の配合や塗布条件、ヘッド仕様などにより若干異なるものの、ガスケット本体31の厚みについて5~50μm程度と薄く成形することが可能とされ、塗布厚み及び塗布位置の精度について±3~10μm程度で塗布することが可能とされる。
 セパレータ21には、図示するように凹凸形状23が設けられており、この凹凸形状23における凹部の底面24及び凸部の頂面25の任意箇所にそれぞれ、任意高さのガスケット本体31が一体成形される。
 噴霧による塗布層は一層でも良いが、複数層を積層するようにしても良く、セパレータ21の凹凸形状23における凹部の底面24及び凸部の頂面25に互いに高さを異にするガスケット本体31を一体成形することにより、ガスケット頂部シール面の高さ位置についてバリエーションに富むガスケット構造を提供することが可能とされる。図2に示す例では、凹部の底面24に成形されるガスケット本体31が5層であるのに対し、凸部の頂面25に成形されるガスケット本体31は3層とされ、これにより凹凸形状23とは異なる高低差がガスケット本体31間に設定されている。
 積層構造については、図2(A)に示すように下側の層よりも上側の層の幅を狭くしたり、図2(B)に示すように下側の層よりも上側の層の長さを狭くしたりすることも考えられ、これらによっても形状的なバリエーションに富むガスケット構造を提供することが可能とされる。尚、図2(B)は図2(A)におけるB方向矢視図である。
 また、以下の点について、考慮が必要とされる。
 インクジェット方式においては、ヘッドの詰まりが問題となることがあり、このため詰まりにくい、ヘッド内を循環するタイプのヘッドを選択するのが好適である。すなわち液状ゴムを用いるインクジェット塗布方式によるゴムの形成方法において、インクジェット方式を用いるゴム塗布成形について、ヘッド及び配管内にゴム溶液を循環させるインクジェット塗布装置を用いることが好ましい。
 また、塗布時に被着液に含まれる有機溶剤が作業環境へ洩れることを防ぐために塗布ブース内を排気したほうが良いが、排気による気流の乱れによって塗布状態が安定しない等の不具合が発生することが懸念される。そこで、塗布時は排気を停止し、ワーク取出し時のみ排気して作業者が被爆しないようにするのが好適である。
 また、上記した5~50μmは1回塗布時の膜厚であって、複数回塗布することで必要な膜厚を確保することできる。設備的にヘッドを複数個並べることにより1パスで塗布できる膜厚はヘッド数に比例して厚くなる。よってヘッドを直列でセットすることで膜厚を厚くすることが可能である。また、塗布と同時にゴムの加硫工程(使用する材料によって加温やUV照射など)を併せ行うことで、より効果的に積層することが可能となる。
 11 燃料電池用ガスケット(プレート一体ガスケット)
 21 セパレータ(プレート)
 22 厚み方向一方の面
 23 凹凸形状
 24 凹部底面
 25 凸部頂面
 31 ガスケット本体
 41 インクジェットプリンタ
 42 ヘッド

Claims (2)

  1.  プレートにガスケット本体を一体成形したプレート一体ガスケットを成形する方法であって、
    インクジェットプリンタを用いて前記プレートに前記ガスケット本体の成形材料を噴霧することにより前記ガスケット本体を成形することを特徴とするプレート一体ガスケットの成形方法。
  2.  請求項1記載の成形方法において、
    前記プレートは凹凸形状を有し、
    前記凹凸形状における凹部の底面及び凸部の頂面に、互いに高さを異にするガスケット本体を一体成形することを特徴とするプレート一体ガスケットの成形方法。
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