WO2020149010A1 - 基材一体ガスケット成形用の金型 - Google Patents

基材一体ガスケット成形用の金型 Download PDF

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元 由井
健一 大場
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Nok株式会社
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a mold used for molding a base material-integrated gasket.
  • a base material-integrated gasket that is assembled into a fuel cell as one of its constituent elements includes a base material made of a resin film, a gasket body injection-molded on the flat surface of the base material, and a injection-molded on the flat surface of the base material. It has an independent rubber part integrally.
  • the independent rubber part guides the flow of fluid such that fluid such as fuel gas and cooling water smoothly flows from the manifold part to the fuel cell reaction part, and conversely flows smoothly from the fuel cell reaction part to the manifold part. It is provided in.
  • the base material-integrated gasket is molded using a mold for injection molding with a base material made of a resin film as an insert product.
  • the base material integrated gasket is molded using a general injection molding die
  • the base material is deformed so that a part of the base material bulges toward the independent rubber part, and on the flat surface of the deformed base material.
  • the independent rubber part may be molded. Molding defects to be improved may occur here.
  • An object of the present invention is to provide a die for molding a base material-integrated gasket that suppresses the occurrence of molding defects.
  • the mold for molding the base material-integrated gasket of the present invention is A first split mold provided on the first parting surface and having a base material holding portion for holding a base material; A second split mold having a second parting surface, which is clamped and opened in combination with the first split mold, A cavity space for a gasket, which is formed on the second parting surface and molds a gasket body on a flat surface of the base material; A cavity space for an independent rubber, which is formed on the second parting surface and molds an independent rubber portion different from the gasket body on the flat surface of the base material; A mold pressing part which is arranged around the independent rubber cavity space and which presses the base material during mold clamping, and which has a concave part for suppressing deformation of the base material on the pressing surface, A second split type having Have.
  • the die for molding a base material-integrated gasket of the present invention According to the die for molding a base material-integrated gasket of the present invention, the occurrence of molding defects can be suppressed.
  • FIG. 1 Overall plan view of base material integrated gasket 1 is an enlarged sectional view taken along line CC of FIG.
  • A) is a cross-sectional view of a main part of the mold of the embodiment
  • B) is an enlarged view of a B part in (A)
  • A) is a perspective view of a die pressing part of a mold of a comparative example
  • B) is a perspective view of a die pressing part of the die of the embodiment.
  • A) is a cross-sectional view of an essential part of the base material-integrated gasket
  • (B) is a cross-sectional view of the main part of the base material-integrated gasket showing a defect occurrence state
  • the metal mold for molding a base material-integrated gasket of the embodiment is used for molding the base material-integrated gasket 101 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the base material-integrated gasket 101 is formed by injection molding a gasket body 121 and an independent rubber part 131 on a flat surface of a base material 111.
  • the base material-integrated gasket 101 integrally includes a base material 111, a gasket body 121, and an independent rubber part 131.
  • the base material 111 is made of a resin film.
  • the gasket body 121 is injection-molded on the flat surface of the base material 111.
  • the independent rubber part 131 is injection-molded on the flat surface of the base material 111.
  • the base material 111 is formed of a resin film in a flat rectangular shape.
  • the base material 111 has a hollow portion (lightening portion) 112 at the center of its plane.
  • a fuel cell reaction part is incorporated in the hollow part 112 during cell assembly.
  • the base material 111 has hollow portions (thinned portions) 113 at the four corners of the plane.
  • the hollow portion 113 becomes a part of the manifold hole during cell assembly.
  • the resin film is made of, for example, PEN (polyethylene naphthalate), PP (polypropylene), PPSU (polyphenylsulfone), PA (polyamide), SPS (syndiotactic polystyrene), or the like.
  • the gasket body 121 has an outer gasket body 122 and an inner gasket body 123.
  • the outer gasket body 122 is shaped like a frame.
  • the outer gasket body 122 is provided in the fuel cell reaction part (hollow part 112) so that fluid such as fuel gas and cooling water to be supplied to the fuel cell reaction part does not leak outside the cell when the fuel cell is in operation. Surround yourself.
  • the inner gasket body 123 partitions between each manifold hole (hollow portion 113) and the fuel cell reaction portion (hollow portion 112).
  • the inner gasket body 123 has a notch-shaped opening 124.
  • the independent rubber portion 131 guides the fluid such as the fuel gas and the cooling water so that the fluid smoothly flows from the hollow portion 113 to the hollow portion 112 and vice versa through the opening portion 124. Function as a rectifying unit or a rectifying unit.
  • a plurality of (for example, four) block-shaped independent rubber parts 131 having a predetermined length are provided in parallel with each other.
  • Each independent rubber part 131 is located closer to the hollow 112 than the opening 124.
  • a groove-shaped flow path 132 is provided between the independent rubber portions 131 adjacent to each other. The flow path 132 is arranged on an extension line of the opening 124.
  • a fluid such as fuel gas smoothly flows from the hollow portion 113 to the hollow portion 112 via the opening 124 and the flow path 132.
  • a fluid such as fuel gas smoothly flows from the hollow portion 112 to the hollow portion 113 via the flow path 132 and the opening portion 124.
  • the rubber material for molding the gasket body 121 and the independent rubber part 131 is, for example, VMQ (vinyl methyl silicone rubber), EPDM (ethylene propylene rubber) or PIB (polyisobutylene). Further, the rubber material forming the gasket body 121 and the independent rubber part 131 may be a rubber material having adhesiveness.
  • the base material-integrated gasket 101 is molded using a mold for injection molding with the base material 111 made of a resin film as an insert product.
  • the injection molding die 1 has a first split mold 11 and a second split mold 21.
  • the first split mold 11 and the second split mold 21 are a pair and are combined with each other to be clamped and opened.
  • the base material holding portion 12 is provided on the parting surface (first parting surface) of the first split mold 11.
  • the base material holding unit 12 holds the base material 111 as an insert product at a fixed position.
  • a gasket cavity space 22 and an independent rubber cavity space 23 are provided on the parting surface (second parting surface) of the second split mold 21.
  • the gasket cavity space 22 is for molding the gasket body 121 on the flat surface of the base material 111.
  • the independent rubber cavity space 23 is for molding the independent rubber portion 131 separately from the gasket body 121 on the flat surface of the base material 111.
  • a rubber material for molding is injected into the cavity spaces 22 and 23 through a sprue or a gate (not shown) to mold the gasket body 121 and the independent rubber portion 131.
  • a mold holding part 24 is provided on the parting surface of the second split mold 21.
  • the mold pressing portion 24 is located around the independent rubber cavity space 23 and presses the base material 111 during mold clamping.
  • the pressing surface 25 of the mold pressing portion 24 is provided with a recess 26 for suppressing deformation of the base material as a dug portion.
  • a plurality of (for example, four) independent rubber parts 131 are provided in parallel with each other. Therefore, a plurality of (for example, four) independent rubber cavity spaces 23 for molding the independent rubber portion 131 are provided in parallel with each other.
  • the mold pressing portions 24 are provided between the independent rubber cavity spaces 23 adjacent to each other. Therefore, recesses 26 are provided on the pressing surface 25 of the mold pressing portion 24, respectively. In this case, the recess 26 is provided as a linear groove in parallel with the independent rubber cavity space 23.
  • the mold holding portion 24 of the comparative example shown in FIG. 4A surrounds the independent rubber cavity space 23 around the entire circumference so as to define the independent rubber cavity space 23 into the shape of the independent rubber portion 131. It is provided.
  • the recess 26 is provided in the pressing surface 25 of the mold pressing part 24 as a linear groove in parallel with the independent rubber cavity space 23. Therefore, the mold pressing portion 24 is provided separately for each independent rubber cavity space 23.
  • the film-shaped base material 111 is set in the base material holding portion 12 provided on the parting surface of the first split mold 11 in the mold open state, and the mold is clamped. Then, a rubber material is injected into each of the cavity spaces 22 and 23 to mold the gasket body 121 and the independent rubber portion 131. After molding, open the mold and remove the molded product.
  • the independent rubber part 131 is injection-molded on the flat surface of the base material 111 which remains flat without being deformed. It
  • the depression surface 26 of the mold pressing portion 24 is not provided with the concave portion 26, the base material 111 receives high heat during molding, and as shown in FIG. It deforms so as to largely bulge, and a deformed portion 111A is generated.
  • the independent rubber part 131 is molded on the flat surface of the deformed part 111A, a molding defect to be improved may occur.
  • the depression surface 26 of the die pressing portion 24 is provided with the recess 26. Therefore, the base material 111 can be deformed not only in the portion facing the independent rubber cavity space 23 but also in the portion facing the concave portion 26. Therefore, since the deformation of the base material 111 occurs dispersively in the portion facing the independent rubber cavity space 23 and the portion facing the concave portion 26, the deformation degree in the portion facing the independent rubber cavity space 23 is accordingly increased. Is reduced. Therefore, it is possible to suppress the base material 111 from being deformed so as to largely bulge toward the independent rubber portion 131 during molding, and to suppress the occurrence of molding failure.
  • a plurality of independent rubber cavity spaces 23 are provided, and a depression 26 is provided in the pressing surface 25 of the mold pressing portion 24 located between the plurality of independent rubber cavity spaces 23. Therefore, by providing the recessed portion 26 at one location, it is possible to simultaneously suppress the deformation of the base material 111 which may occur in the independent rubber cavity spaces 23 at two locations on both sides thereof.
  • Mold 11 First Split Mold 21 Second Split Mold 12 Base Material Holding Section 22 Gasket Cavity Space 23 Independent Rubber Cavity Space 24 Mold Holding Section 25 Holding Surface 26 Recess 101 101 Base Material Integrated Gasket 111 Base Materials 112, 113 Hollow Part 121 Gasket body 122 Outer gasket body 123 Inner gasket body 124 Opening 131 Independent rubber part 132 Flow path

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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

成形不良の発生を抑制する基材一体ガスケット成形用の金型１を提供する。第１パーティング面に設けられ、基材１１１を保持する基材保持部１２を有する第１分割型１１と、第１分割型１１と互いに組み合わされて型締めおよび型開きされる、第２パーティング面を有する第２分割型２１であって、第２パーティング面に形成され、基材１１１の平面上にガスケット本体１２１を成形するガスケット用キャビティ空間２２と、基材１１１の平面上にガスケット本体１２１とは異なる独立ゴム部１３１を成形する独立ゴム用キャビティ空間２３と、独立ゴム用キャビティ空間２３の周りに配置され、型締め時に基材１１１を押さえる型押さえ部２４であって、押さえ面２５に基材１１１の変形を抑制する凹部２６を有する型押さえ部２４と、を有する第２分割型２１と、を有する基材一体ガスケット成形用の金型。

Description

基材一体ガスケット成形用の金型
　本発明は、基材一体ガスケットを成形するために用いる金型に関する。
　燃料電池セルにその構成要素の１つとして組み付けられる基材一体ガスケットは、樹脂フィルムよりなる基材と、基材の平面上に射出成形されたガスケット本体と、基材の平面上に射出成形された独立ゴム部とを一体に有する。（例えば、特開２００２－２３１２７４号公報。）
　独立ゴム部は、燃料ガスや冷却水などの流体がマニホールド部から燃料電池反応部へ円滑に流れるよう、また反対に燃料電池反応部からマニホールド部へ円滑に流れるよう、流体の流れを案内するために設けられる。
　基材一体ガスケットは、樹脂フィルムよりなる基材をインサート品として射出成形用金型を用いて成形される。
　しかし、基材一体ガスケットを一般的な射出成形用金型を用いて成形すると、基材がその一部で独立ゴム部の方へ向けて大きく膨らむように変形し、変形した基材の平面上に独立ゴム部が成形されることがある。ここに、改良すべき成形不良が発生することがある。
　本発明は、成形不良の発生を抑制する基材一体ガスケット成形用の金型を提供することを目的とする。
　本発明の基材一体ガスケット成形用の金型は、
　第１パーティング面に設けられ、基材を保持する基材保持部を有する第１分割型と、
　前記第１分割型と互いに組み合わされて型締めおよび型開きされる、第２パーティング面を有する第２分割型であって、
　　前記第２パーティング面に形成され、前記基材の平面上にガスケット本体を成形するガスケット用キャビティ空間と、
　　前記第２パーティング面に形成され、前記基材の平面上に前記ガスケット本体とは異なる独立ゴム部を成形する独立ゴム用キャビティ空間と、
　　前記独立ゴム用キャビティ空間の周りに配置され、型締め時に前記基材を押さえる型押さえ部であって、押さえ面に前記基材の変形を抑制する凹部を有する型押さえ部と、
　を有する第２分割型と、
　を有する。
　本発明の基材一体ガスケット成形用の金型によれば、成形不良の発生を抑制できる。
基材一体ガスケットの全体平面図 図１のＣ－Ｃ線拡大断面図 （Ａ）は、実施形態の金型の要部断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ部拡大図 （Ａ）は比較例の金型の型押さえ部の斜視図、（Ｂ）は実施形態の金型の型押さえ部の斜視図 （Ａ）は基材一体ガスケットの要部断面図、（Ｂ）は不具合発生状態を示す基材一体ガスケットの要部断面図
　実施形態の基材一体ガスケット成形用の金型は、図１および図２に示す基材一体ガスケット１０１を成形するために用いられる。
　基材一体ガスケット１０１は、基材１１１の平面上にガスケット本体１２１および独立ゴム部１３１を射出成形したものである。基材一体ガスケット１０１は、基材１１１と、ガスケット本体１２１と、独立ゴム部１３１とを一体的に有する。基材１１１は、樹脂フィルムよりなる。ガスケット本体１２１は、基材１１１の平面上に射出成形される。独立ゴム部１３１は、基材１１１の平面上に射出成形される。
　基材１１１は、樹脂フィルムによって平面長方形状に形成される。基材１１１は、その平面中央に中空部（肉抜き部）１１２を有する。中空部１１２には、セル組み立て時に燃料電池反応部が組み込まれる。基材１１１は、その平面四隅にそれぞれ、中空部（肉抜き部）１１３を有する。中空部１１３は、セル組み立て時にマニホールド穴の一部となる。樹脂フィルムは、例えば、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＰＳＵ（ポリフェニルサルフォン）、ＰＡ（ポリアミド）またはＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレン）等よりなる。
　ガスケット本体１２１は、外側ガスケット本体１２２と、内側ガスケット本体１２３とを有する。外側ガスケット本体１２２は、枠状に成形される。外側ガスケット本体１２２は、燃料電池の稼働時に、燃料電池反応部に供給することになる燃料ガスや冷却水などの流体がセル外部へ漏れることがないよう、燃料電池反応部（中空部１１２）の周りを取り囲む。内側ガスケット本体１２３は、各マニホールド穴（中空部１１３）と燃料電池反応部（中空部１１２）との間を仕切る。
　内側ガスケット本体１２３は、切欠き状の開口部１２４を有する。独立ゴム部１３１は、開口部１２４を経由して、中空部１１３から中空部１１２へ、また反対に中空部１１２から中空部１１３へ、燃料ガスや冷却水などの流体が円滑に流れるよう、案内部または整流部として機能する。
　図１に示す例では、複数（例えば４本）の所定の長さを有するブロック状の独立ゴム部１３１が互いに平行に設けられる。各独立ゴム部１３１は、開口部１２４よりも中空部１１２側に位置する。互いに隣り合う独立ゴム部１３１の間には、溝状の流路１３２が設けられる。流路１３２は、開口部１２４の延長線上に配置される。
　したがって、中空部１１３から開口部１２４および流路１３２を経由して、中空部１１２へ燃料ガスなどの流体が円滑に流れる。反対に、中空部１１２から流路１３２および開口部１２４を経由して、中空部１１３へ燃料ガスなどの流体が円滑に流れる。
　ガスケット本体１２１および独立ゴム部１３１を成形するゴム材料は、例えば、ＶＭＱ（ビニルメチルシリコーンゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）またはＰＩＢ（ポリイソブチレン）である。また、ガスケット本体１２１および独立ゴム部１３１を成形するゴム材料は、接着性を有するゴム材料でも良い。
　基材一体ガスケット１０１は、樹脂フィルムよりなる基材１１１をインサート品として射出成形用の金型を用いて成形される。
　図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、射出成形用の金型１は、第１分割型１１と、第２分割型２１とを有する。第１分割型１１と第２分割型２１は、一対であり、互いに組み合わされて型締めおよび型開きされる。
　第１分割型１１のパーティング面（第１パーティング面）には、基材保持部１２が設けられる。基材保持部１２は、基材１１１をインサート品として定位置に保持する。
　第２分割型２１のパーティング面（第２パーティング面）には、ガスケット用キャビティ空間２２と、独立ゴム用キャビティ空間２３が設けられる。ガスケット用キャビティ空間２２は、基材１１１の平面上にガスケット本体１２１を成形するためのものである。独立ゴム用キャビティ空間２３は、基材１１１の平面上にガスケット本体１２１とは別個に独立ゴム部１３１を成形するためのものである。キャビティ空間２２，２３に対して、不図示のスプルーやゲートを介して成形用のゴム材料が注入され、ガスケット本体１２１や独立ゴム部１３１が成形される。
　また、第２分割型２１のパーティング面には、型押さえ部２４が設けられる。型押さえ部２４は、独立ゴム用キャビティ空間２３の周りに位置し、型締め時に基材１１１を押さえる。型押さえ部２４の押さえ面２５には、基材変形抑制用の凹部２６が掘り込み部として設けられる。
　尚、図１および図２に示した基材一体ガスケット１０１では、複数（例えば４本）の独立ゴム部１３１が互いに平行に設けられる。そのため、独立ゴム部１３１を成形する複数（例えば４本）の独立ゴム用キャビティ空間２３が互いに平行に設けられる。この場合、互いに隣り合う独立ゴム用キャビティ空間２３の間に、それぞれ型押さえ部２４が設けられる。そのため、型押さえ部２４の押さえ面２５に、それぞれ凹部２６が設けられる。この場合、凹部２６は直線状の溝として、独立ゴム用キャビティ空間２３と平行に設けられる。
　図４（Ａ）に示す比較例の型押さえ部２４は、独立ゴム用キャビティ空間２３を独立ゴム部１３１の形状に画成すべく独立ゴム用キャビティ空間２３の周りを全周に亙って取り囲むよう設けられる。これに対し、図４（Ｂ）に示す実施形態の型押さえ部２４では、型押さえ部２４の押さえ面２５に凹部２６が直線状の溝として独立ゴム用キャビティ空間２３と平行に設けられる。そのため、型押さえ部２４が独立ゴム用キャビティ空間２３ごとに分断して設けられる。
　成形の手順としては、まず、型開きの状態で第１分割型１１のパーティング面に設けた基材保持部１２にフィルム状の基材１１１をセットし、型締めする。次いで、各キャビティ空間２２，２３にゴム材料を注入してガスケット本体１２１や独立ゴム部１３１を成形する。成形後、型開きして、成形品を取り外す。
　実施形態の金型１は、型押さえ部２４の押さえ面２５に凹部２６が設けられているため、以下の作用効果が発揮される。
　金型１を用いて基材一体ガスケット１０１を成形すると、好ましくは、図５（Ａ）に示すように、変形せず平坦なままの基材１１１の平面上に独立ゴム部１３１が射出成形される。ここで、型押さえ部２４の押さえ面２５に凹部２６が設けられていないと、基材１１１が成形時の高熱を受けて、図５（Ｂ）に示すように、独立ゴム部１３１の方へ向けて大きく膨らむように変形し、変形部１１１Ａが生じる。そして、変形部１１１Ａの平面上に独立ゴム部１３１が成形されると、改良すべき成形不良が発生することがある。
　これに対し、実施形態の金型１は、型押さえ部２４の押さえ面２５に凹部２６が設けられている。そのため、基材１１１は、独立ゴム用キャビティ空間２３に面する部分のみでなく凹部２６に面する部分でも変形可能である。したがって、独立ゴム用キャビティ空間２３に面する部分と凹部２６に面する部分で基材１１１の変形が分散して発生するため、この分、独立ゴム用キャビティ空間２３に面する部分での変形度合が低減される。したがって、成形時に基材１１１が独立ゴム部１３１の方へ向けて大きく膨らむよう変形するのを抑制し、成形不良の発生を抑制できる。
　また、独立ゴム用キャビティ空間２３が複数設けられ、複数の独立ゴム用キャビティ空間２３の間に位置する型押さえ部２４の押さえ面２５に凹部２６が設けられている。そのため、凹部２６を１箇所設けることにより、その両側２箇所の独立ゴム用キャビティ空間２３にてそれぞれ発生する虞のある基材１１１の変形を同時に抑制できる。
１　金型
１１　第１分割型
２１　第２分割型
１２　基材保持部
２２　ガスケット用キャビティ空間
２３　独立ゴム用キャビティ空間
２４　型押さえ部
２５　押さえ面
２６　凹部
１０１　基材一体ガスケット
１１１　基材
１１２，１１３　中空部
１２１　ガスケット本体
１２２　外側ガスケット本体
１２３　内側ガスケット本体
１２４　開口部
１３１　独立ゴム部
１３２　流路

Claims (2)

  1. 　第１パーティング面に設けられ、基材を保持する基材保持部を有する第１分割型と、
    　前記第１分割型と互いに組み合わされて型締めおよび型開きされる、第２パーティング面を有する第２分割型であって、
    　　前記第２パーティング面に形成され、前記基材の平面上にガスケット本体を成形するガスケット用キャビティ空間と、
    　　前記第２パーティング面に形成され、前記基材の平面上に前記ガスケット本体とは異なる独立ゴム部を成形する独立ゴム用キャビティ空間と、
    　　前記独立ゴム用キャビティ空間の周りに配置され、型締め時に前記基材を押さえる型押さえ部であって、押さえ面に前記基材の変形を抑制する凹部を有する型押さえ部と、
    　を有する第２分割型と、
    　を有する基材一体ガスケット成形用の金型。
  2. 　前記第２分割型は、複数の前記独立ゴム用キャビティ空間を有し、
    　前記複数の独立ゴム用キャビティ空間の間に位置する前記型押さえ部の前記押さえ面に前記凹部が設けられる、
    　請求項１に記載の基材一体ガスケット成形用の金型。
    　 
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