WO2022070472A1 - ガスケット部材の製造方法とガスケット部材 - Google Patents

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WO2022070472A1
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exhaust
cavity
rubber
mold
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秀哉 門野
真一 芳賀
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住友理工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a gasket member used for a fuel cell or the like and a gasket member.
  • Electricity has been attracting attention as an alternative energy to fossil fuels.
  • electricity is stored in a rechargeable battery and used, and that electricity is generated and used by a fuel cell.
  • the fuel cell includes a fuel cell in which a generator having a pair of electrode layers on both sides of an electrolyte membrane is sandwiched between a pair of separators.
  • the stack structure in which a plurality of fuel cell cells are stacked allows the required electric power to be exerted.
  • the oxidation gas and the fuel gas are supplied to the power generation body by the oxidation gas flow path and the fuel gas flow path formed on the overlapping surface of the separator to the power generation body, and the reverse of the electrolysis of water is performed. Electricity is generated by an electrochemical reaction (water generation reaction) that is a reaction. Therefore, the fuel cell is provided with a gasket member for preventing leakage of oxidation gas, fuel gas, water, and the like.
  • the gasket member for example, as in the sealing component shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-168448 (Patent Document 1), an annular gasket made of a rubber-like elastic material is integrally fixed to the surface of a base material. Has a structure.
  • the sealing component of Patent Document 1 has an injection gate for injecting a rubber-like elastic material into the cavity and an air vent hole for discharging gas from the cavity as a part of the gasket. It is connected to the cavity of the base portion and extends toward the protruding tip side of the gasket. Then, the rubber-like elastic material is directly injected from the injection gate into the cavity of the gasket, and the gas is directly discharged from the cavity of the gasket to the air vent hole.
  • the air vent hole is provided so as to extend from the molding cavity of the gasket toward the tip side, the rubber-like elastic material contained in the air vent hole is directly connected to the gasket and molded, and the gasket is formed. Since it protrudes toward the tip of the gasket, it is necessary to remove the portion from the gasket.
  • a simple method such as pulling off the portion from the gasket may damage the gasket and affect the sealing performance. rice field.
  • An object of the present invention to be solved is to provide a new method for manufacturing a gasket member, which can prevent molding defects and damages during molding of a gasket.
  • Another object of the present invention is to provide a gasket member having a novel structure, which exhibits stable sealing performance by a predetermined gasket.
  • a plate-shaped base material is molded between the 10% mold and the 20% mold, and rubber is inserted into the cavity of the gasket defined between the base material and the 10% mold. It is a method of manufacturing a gasket member for manufacturing a gasket member in which the gasket is fixed to the surface of the base material by injecting and filling the elastic material, and is an abutting surface between the base material and the 10% mold.
  • the gasket is fixed to the surface of the base material by injecting and filling the elastic material, and is an abutting surface between the base material and the 10% mold.
  • An air vent having an exhaust hole portion extending from the exhaust groove portion is provided, and when the rubber-like elastic material is injected and filled into the cavity, the gas in the cavity is discharged through the air vent.
  • the entire cavity can be filled with the rubber-like elastic material by discharging the gas such as the air in the cavity and the volatile gas generated from the rubber-like elastic material through the air vent. Therefore, it is possible to avoid molding defects due to residual gas in the cavity.
  • the overflow tab portion formed by the exhaust groove portion is on the protruding tip side of the gasket formed by the cavity. It does not interfere with the sealing performance exhibited by the abutting of the gasket. Therefore, it is not necessary to remove the overflow tab portion from the gasket, and even when the overflow tab portion is removed, damage to the gasket and the influence on the characteristics can be suppressed.
  • the exhaust hole portion extending in the mold clamping direction of the 10% mold and the 20% mold is connected to the exhaust groove portion at a position away from the cavity. Therefore, even if the exhaust hole molded portion formed by the exhaust hole portion is removed from the overflow tab portion formed by the exhaust groove portion, damage to the gasket and influence on the characteristics can be prevented.
  • the second aspect is the method for manufacturing a gasket member according to the first aspect, which is provided at a first throttle opening formed by the exhaust groove portion and an end portion of the exhaust hole portion on the exhaust groove portion side.
  • the filling pressure of the rubber-like elastic material into the cavity is controlled by the second throttle opening.
  • the rubber-like elastic material is distributed throughout the cavity by controlling the filling pressure of the rubber-like elastic material with respect to the cavity by the first drawing port and the second drawing port. It is possible to prevent molding defects of the gasket.
  • the cavity is filled with the rubber-like elastic material at a high pressure. Deformation of the base material due to mold clamping can be eliminated.
  • the third aspect is the method for manufacturing a gasket member according to the first or second aspect, in which the width dimension of the opening of the exhaust groove portion to the cavity is made larger than the hole diameter of the exhaust hole portion. Is what you are doing.
  • the gas in the cavity is guided to the exhaust hole portion through the exhaust groove portion having the wide opening, so that the efficiency is increased.
  • the rubber-like elastic material is injected from both sides in the circumferential direction toward the exhaust groove portion so that the opening portion of the exhaust hole portion is finally filled.
  • the confluence position of the rubber-like elastic material injected from both sides in the circumferential direction toward the exhaust hole portion may vary in the circumferential direction of the cavity. Therefore, an exhaust groove portion opened to the cavity by an opening wider than the hole diameter of the exhaust hole portion is provided so as to communicate the cavity and the exhaust hole portion.
  • the confluence position of the rubber-like elastic material is easily settled within the range of the opening of the exhaust groove portion, and the gas in the cavity is efficiently discharged through the exhaust groove portion and the exhaust hole portion.
  • a fourth aspect is the method for manufacturing a gasket member according to any one of the first to third aspects, wherein the opening area of the exhaust hole portion to the exhaust groove portion is the cavity of the exhaust groove portion. It is smaller than the opening area to.
  • the filling pressure of the rubber-like elastic material for the cavity can be controlled stepwise by the exhaust groove portion and the exhaust hole portion.
  • the fifth aspect is the method for manufacturing a gasket member according to any one of the first to fourth aspects, wherein the rubber-like elasticity is obtained when the 10% mold and the 20% mold are demolded.
  • the portion of the material formed by the exhaust hole portion is cut off from the portion formed by the exhaust groove portion to be removed.
  • the molded portion (exhaust hole molding portion) formed by the exhaust hole portion extending in the protruding direction of the gasket is formed. It can be removed, and steps such as cutting off the exhaust hole molded portion become unnecessary. Moreover, since the exhaust hole molded portion is connected to the molded portion (overflow tab portion) formed by the exhaust groove portion, there is no possibility that the gasket will be damaged when it is pulled out. Even if the overflow tab portion is damaged by pulling off, the overflow tab portion does not contribute to the characteristics of the gasket, so that the gasket realizes the desired sealing performance.
  • the sixth aspect is the method for manufacturing a gasket member according to any one of the first to fifth aspects, in which the Mooney viscosity of the rubber-like elastic material when injected into the cavity is 10 to 80 ML. (1 + 3) The temperature is 100 ° C.
  • the viscosity of the rubber-like elastic material filled in the cavity is higher than that of silicone rubber or the like, so that the filling pressure in the cavity is narrowed in the exhaust groove portion. And it can be effectively controlled by the exhaust hole portion.
  • the seventh aspect is the method for manufacturing a gasket member according to the sixth aspect, wherein the rubber-like elastic material which is the material for forming the gasket is ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, or ethylene-. It is considered to be at least one selected from the group consisting of butene-diene rubber.
  • the method for manufacturing a gasket member according to this aspect by adopting ethylene-butene-diene rubber or the like having a viscosity before molding higher than that of silicone rubber or the like, the rubber-like elastic material is difficult to enter the narrowed air vent and is rubber-like. Since the elastic material is preferentially filled in the cavity, molding defects of the gasket are avoided. Further, the filling pressure of the rubber-like elastic material into the cavity can be effectively controlled by the exhaust groove portion and the exhaust hole portion constituting the air vent.
  • the eighth aspect is the method for manufacturing a gasket member according to any one of the first to seventh aspects, wherein the base material is made of metal.
  • the method for manufacturing a gasket member according to this aspect it is possible to obtain a large deformation rigidity (flexural rigidity in the plate thickness direction) of the base material as compared with the case of using a base material which is easily deformed such as a synthetic resin film. Therefore, when the base material is set between the 10% mold and the 20% mold, bending of the base material due to the mold clamping force is prevented, and the gasket can be molded with high accuracy.
  • a ninth aspect is the method for manufacturing a gasket member according to any one of the first to eighth aspects, wherein the air vent and the injection gate for injecting the rubber-like elastic material into the cavity are each plurality.
  • the air vents and the injection gates are provided alternately in the circumferential direction of the cavity.
  • a tenth aspect is the method for manufacturing a gasket member according to any one of the first to ninth aspects, wherein the air vent includes a connection hole portion connecting the exhaust groove portion and the exhaust hole portion.
  • the connection hole portion has a connection area to the exhaust groove portion larger than the connection area to the exhaust hole portion.
  • the area of the molded portion formed by the connecting hole portion is the area connected to the molded portion by the exhaust groove portion, and the area connected to the molded portion by the exhaust hole portion. Will be larger than.
  • the rubber-like elastic material is formed at the connection portion (boundary portion) between the molded portion formed by the exhaust hole portion and the molded portion formed by the connection hole portion. The body is easily cut, and the cut portion of the molded body is set at a position farther from the gasket. Therefore, even if the molded product of the rubber-like elastic material including the gasket is cut in an unintended shape, it is possible to more effectively prevent the influence of the cutting from extending to the gasket.
  • the eleventh aspect is a gasket member including a plate-shaped base material and an annular gasket formed of a rubber-like elastic material and integrally fixed to the surface of the base material, wherein the base material is provided.
  • An overflow tab portion extending from the gasket to the inner peripheral side or the outer peripheral side on the surface of the gasket is integrally formed with the gasket and is partially provided in the circumferential direction of the gasket, and further, the overflow tab portion is provided. , There is a trace of removal of the exhaust hole for the air vent.
  • the portion formed by the exhaust hole portion is separated from the overflow tab portion integrally formed with the gasket, so that the excision of the molded portion by the exhaust hole portion affects the gasket. It's difficult to do.
  • the twelfth aspect is the gasket member described in the eleventh aspect, in which the gasket extends in the circumferential direction in a chevron-shaped cross-sectional shape that becomes narrower as the distance from the base material increases.
  • the tip portion of the abutting gasket is narrow, so that the gasket abuts with a large pressure. , Excellent sealing performance is demonstrated.
  • a recess is provided in the fixing region of the gasket of the base material, and the overflow tab portion is the recess. It is fixed to the inner surface of the bottom of the place and is housed in the recess.
  • the overflow tab portion is accommodated in the recess, so that the overflow tab portion becomes a base material. It is possible to prevent the material from being sandwiched between the material and another member (member to be sealed) superposed on the base material. Therefore, it is possible to prevent the stress from acting intensively on the base material due to the sandwiching of the overflow tab portion. Further, when the base material and the other member are overlapped with each other, the variation in dimensions in the overlapping direction is avoided.
  • the present invention it is possible to prevent molding defects and damage during molding of the gasket, and it is possible to stably obtain the sealing performance of the target gasket.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line II-II. Section III-III sectional view of FIG. It is a cross-sectional view which shows the mold clamping process in the manufacturing process of the gasket member of FIG. 1, and corresponds to the IV-IV cross section of FIG. VV cross-sectional view of FIG. Bottom view of the 10% mold for molding the gasket of the gasket member shown in FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a gasket molding process in the gasket member manufacturing process of FIG. Sectional drawing which shows the demolding process in the manufacturing process of the gasket member of FIG.
  • Sectional drawing which shows the molding process of the gasket in the manufacturing method of the gasket member as the 2nd Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the molding process of the gasket in the manufacturing method of the gasket member as the 3rd Embodiment of this invention.
  • Sectional drawing which shows the molding process of the gasket in the manufacturing method of the gasket member as the 4th Embodiment of this invention.
  • the gasket member 10 is used, for example, as a sealing structure for a fuel cell in a fuel cell stack, and includes a separator 12 as a base material and a gasket 14 integrally fixed to the separator 12. ..
  • the vertical direction means, in principle, the vertical direction in FIG. 2, which is the thickness direction of the separator 12.
  • the separator 12 is a plate-shaped member.
  • the separator 12 is preferably made of metal, and is formed of, for example, an aluminum alloy or the like.
  • the separator 12 has a substantially rectangular plate shape in the present embodiment, but the outer shape is not limited.
  • a recess 18 is open on the upper surface 16 which is the surface of the separator 12.
  • the recess 18 is provided in a portion other than the outer peripheral end portion and the central portion of the separator 12, and is formed as an annular shape continuous in the circumferential direction. It is desirable that the depth dimension of the recess 18 is smaller than the protruding height dimension of the gasket 14 and equal to or larger than the thickness dimension of the exhaust tab portion 24 described later.
  • the formed portion of the recess 18 and the portion outside the recess 18 have substantially the same thickness.
  • the formed portion of the recess 18 is thinner than the other portions due to the formation of the recess 18. It may have been.
  • a large number of grooves (not shown) through which oxidizing gas, fuel gas, water, etc. flow are formed in the central portion of the separator 12, but they are omitted in the drawing for the sake of clarity.
  • the separator 12 may be formed with a through hole for allowing an oxidizing gas, a fuel gas, water, or the like to flow in the thickness direction.
  • the gasket 14 is formed of a rubber-like elastic material such as rubber or a resin elastomer.
  • the material for forming the gasket 14 is not particularly limited as long as it is a rubber-like elastic material.
  • ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, ethylene-butene-diene rubber and the like can be adopted.
  • the material for forming the gasket 14 is preferably such that the viscosity in a flowing state before molding is 10 to 80 ML (1 + 3) 100 ° C. for Mooney viscosity. It is desirable that the material for forming the gasket 14 has a higher viscosity and a lower fluidity than silicone rubber in a fluid state before molding.
  • the gasket 14 has an annular shape, and is continuously provided on the outer peripheral portion of the separator 12 over the entire circumference. As shown in FIGS. 2 and 3, the gasket 14 has a chevron-shaped cross-sectional shape that protrudes from the upper surface 16 of the separator 12 and becomes narrower toward the upper side away from the separator 12. In other words, the gasket 14 has a cross-sectional shape that is substantially an isosceles triangle in a cross section orthogonal to the circumferential direction shown in FIGS. 2 and 3.
  • the upper end surface, which is the surface of the upper apex of the gasket 14, is a curved surface having a substantially arc shape in a cross section orthogonal to the circumferential direction.
  • the injection tab portion 20 is integrally formed on the gasket 14.
  • the injection tab portion 20 is partially provided in the circumferential direction of the annular gasket 14, and extends from the lower end portion of the gasket 14 toward the inner peripheral side or the outer peripheral side.
  • the injection tab portion 20 of the present embodiment has a substantially circular shape or a substantially small hook shape in the vertical view, but the shape of the injection tab portion 20 in the vertical direction is not particularly limited.
  • the injection tab portions 20 are preferably provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the gasket 14, and are provided at three locations in the present embodiment.
  • the injection tab portion 20 has a substantially plate shape, and the thickness dimension in the vertical direction is smaller than that of the gasket 14.
  • the thickness dimension of the injection tab portion 20 is preferably half or less, more preferably 1/3 or less of the height dimension of the gasket 14.
  • the injection tab portion 20 is provided with an injection hole portion removal mark 22.
  • the injection hole removal trace 22 is a trace that the injection hole forming portion 64 formed in the injection hole portion 44 formed in the 10% mold 32 is cut off from the injection tab portion 20 in the molding of the gasket 14 described later. Is. Therefore, the injection hole removal traces 22 provided in the plurality of injection tab portions 20 do not necessarily have a certain embodiment, and for example, a convex portion protruding from the upper surface of the injection tab portion 20 and an opening in the upper surface of the injection tab portion 20. It is specified by a concave portion to be formed, a texture different from other portions on the upper surface of the injection tab portion 20, and the like.
  • the injection hole removal mark 22 is substantially circular in top view because the injection hole 44, which will be described later, has a circular cross section.
  • the gasket 14 is integrally formed with an exhaust tab portion 24 as an overflow tab portion.
  • the exhaust tab portion 24 is partially provided in the circumferential direction of the annular gasket 14, and extends from the lower end portion of the gasket 14 toward the inner peripheral side or the outer peripheral side.
  • the exhaust tab portion 24 of the present embodiment has a substantially circular shape or a substantially small hook shape in the vertical direction, but the shape of the exhaust tab portion 24 in the vertical direction is not particularly limited.
  • the exhaust tab portions 24 are preferably provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the gasket 14.
  • the exhaust tab portion 24 has a substantially plate shape, and the thickness dimension in the vertical direction is smaller than that of the gasket 14.
  • the thickness dimension of the exhaust tab portion 24 is preferably half or less, more preferably 1/3 or less of the height dimension of the gasket 14.
  • the exhaust tab portion 24 is provided with an exhaust hole portion removal trace 26, which is a removal trace of the exhaust hole portion 56 described later.
  • the exhaust hole removal mark 26 is removed by pulling the exhaust hole forming portion 66 formed in the exhaust hole portion 56 formed in the 10% mold 32 from the exhaust tab portion 24 in the molding of the gasket 14 described later. It is a trace that was done. Therefore, the exhaust hole removal traces 26 provided in the plurality of exhaust tab portions 24 do not necessarily have a certain embodiment, and for example, a convex portion protruding from the upper surface of the exhaust tab portion 24 and an opening on the upper surface of the exhaust tab portion 24. It is specified by a concave portion to be formed, a texture different from other portions on the upper surface of the exhaust tab portion 24, and the like.
  • the exhaust hole removal mark 26 is substantially circular in top view because the exhaust hole 56, which will be described later, has a circular cross section.
  • the exhaust hole removal mark 26 is provided at a position away from the gasket 14 in the exhaust tab portion 24.
  • the injection tab portion 20 and the exhaust tab portion 24 are alternately arranged in the circumferential direction of the gasket 14. Therefore, the injection hole removal trace 22 provided in the injection tab portion 20 and the exhaust hole removal trace 26 provided in the exhaust tab portion 24 are alternately arranged in the circumferential direction of the gasket 14.
  • the exhaust tab portion 24 is preferably arranged substantially in the center between the injection tab portions 20 and 20 so that the distances from the injection tab portions 20 and 20 adjacent to each other in the circumferential direction are substantially equal.
  • the gasket 14, the injection tab portion 20, and the exhaust tab portion 24 are all fixed to the inner surface of the bottom of the recess 18 of the separator 12. Since the depth dimension of the recess 18 is smaller than the protruding height dimension of the gasket 14, the gasket 14 projects upward from the opening of the separator 12 at the protruding tip portion. Since the depth dimension of the recess 18 is equal to or greater than the thickness dimension of the injection tab portion 20 and the exhaust tab portion 24, the injection tab portion 20 and the exhaust tab portion 24 project upward from the opening of the recess 18. It is housed in the recess 18 without any problems. Preferably, the injection hole removal mark 22 provided in the injection tab portion 20 and the exhaust hole removal mark 26 provided in the exhaust tab portion 24 are also housed in the recess 18.
  • the width of the recess 18 may be constant over the entire circumference, and may be large enough to accommodate the injection tab portion 20 and the exhaust tab portion 24 protruding from the gasket 14 to the inner peripheral side or the outer peripheral side. Further, even if the recess 18 can accommodate the injection tab portion 20 and the exhaust tab portion 24 by partially increasing the width dimension in the forming portion of the injection tab portion 20 and the exhaust tab portion 24. good.
  • the gasket member 10 having such a structure is used by being superposed on the sealing target member 28 virtually shown by the two-dot chain line in FIGS. 2 and 3.
  • the seal target member 28 is a separate separator in the present embodiment, and has a substantially plane-symmetrical shape with the separator 12.
  • the member to be sealed is not limited to the separator, and may be, for example, a membrane-electrode complex (Membrane Electrode Assembly (MEA)) in which electrode layers are provided on both sides of the electrolyte membrane.
  • MEA Membrane Electrode Assembly
  • the seal target member 28 is superposed on the separator 12 as a base material from the protruding tip side of the gasket 14. Since the member to be sealed 28 is substantially plane-symmetrical to the separator 12, a recess 30 that opens toward the separator 12 is formed in a portion where the injection tab portion 20 and the exhaust tab portion 24 are provided. Therefore, even if the injection tab portion 20, the exhaust tab portion 24, the injection hole portion removal mark 22, and the exhaust hole portion removal mark 26 project upward from the opening of the recess 18 of the separator 12, the seal target member 28 It is housed in the recess 30 and is not sandwiched between the separator 12 and the member to be sealed 28.
  • the gasket 14 In a state where the seal target member 28 is overlapped with the separator 12, the gasket 14 is pressed against the bottom inner surface of the recess 30 of the seal target member 28. Then, the space between the separator 12 and the overlapping surface of the member to be sealed 28 is fluidly sealed by the gasket 14. As a result, the inner peripheral side of the gasket 14 is fluid-tightly separated from the outer peripheral side between the overlapping surfaces of the separator 12 and the member to be sealed 28. Since the gasket 14 has a chevron-shaped cross section that narrows toward the tip, a large contact pressure of the gasket 14 with respect to the sealing target member 28 can be obtained, and the sealing target member 28 of the gasket 14 can be obtained. The sealing performance is improved by contacting with.
  • the gasket member 10 of the present embodiment is formed by molding a gasket 14 on the upper surface 16 of the separator 12 and fixing the gasket 14 to the separator 12 at the time of molding.
  • a process of forming the gasket 14 on the separator 12 to obtain the gasket member 10 will be described with reference to FIGS. 4 to 8.
  • the 10% mold 32 and the 20% mold 34 which are molding dies for the gasket 14, are prepared. As shown in FIGS. 4 to 6, the 10% mold 32 is provided with a peripheral groove 36 having a shape corresponding to the gasket 14 so as to open on the lower surface.
  • the 20% mold 34 has an upper surface capable of supporting the lower surface of the separator 12.
  • the separator 12 constituting the gasket member 10 is prepared in advance.
  • the separator 12 can be obtained, for example, by appropriately forming a groove or the like in a metal base plate by press working.
  • the opening of the peripheral groove 36 opening on the lower surface of the 10% mold 32 is covered by the separator 12.
  • an annular cavity 38 is formed between the 10% mold 32 and the separator 12.
  • the cavity 38 is a portion for forming the gasket 14, and has an inner surface shape corresponding to the gasket 14.
  • An injection gate 40 for injecting a rubber-like elastic material is connected to the cavity 38.
  • a plurality of injection gates 40 are formed in the 10% mold 32, and the injection groove portion 42 extending from the peripheral groove 36 constituting the cavity 38 to the inner peripheral side or the outer peripheral side and the injection extending upward from the injection groove portion 42. It is provided with a hole 44.
  • the injection groove portion 42 has a groove shape that opens on the lower surface of the 10% mold 32, and extends on the abutting surface of the 10% mold 32 to the separator 12.
  • the injection groove portion 42 is a portion for molding the injection tab portion 20, and has an inner surface shape corresponding to the outer surface of the injection tab portion 20. Then, the opening of the injection groove portion 42 is covered with the separator 12 in the mold-tightened state of the 10% mold 32 and the 20% mold 34 in the same manner as the peripheral groove 36.
  • the injection hole portion 44 is a hole extending in the vertical direction, the lower end thereof opens to the injection groove portion 42, and the upper end reaches the upper end of the 10% mold 32.
  • the injection hole portion 44 has a tapered hole shape in which the diameter gradually decreases downward as a whole, the lower end portion has a small diameter injection throttle port 46, and the upper end portion has a partially large diameter. It is said to be a diameter-expanded portion 48.
  • An air vent 50 for discharging a gas such as air or a volatile gas of a rubber-like elastic material is connected to the cavity 38.
  • a plurality of air vents 50 are formed in the 10% mold 32, and an exhaust groove portion 52 extending from the peripheral groove 36 constituting the cavity 38 to the inner peripheral side or the outer peripheral side and an exhaust hole extending upward from the exhaust groove portion 52.
  • a unit 56 is provided.
  • the exhaust groove portion 52 has a groove shape that opens on the lower surface of the 10% mold 32, and extends on the contact surface of the 10% mold 32 with the separator 12.
  • the exhaust groove portion 52 is partially provided in the circumferential direction with respect to the peripheral groove 36, and in the present embodiment, the plurality of exhaust groove portions 52 are provided so as to be separated from each other in the circumferential direction of the peripheral groove 36.
  • the exhaust groove portion 52 is a portion for forming the exhaust tab portion 24, and has an inner surface shape corresponding to the outer surface of the exhaust tab portion 24.
  • the opening of the exhaust groove portion 52 is covered with the separator 12 in the same way as the peripheral groove 36 in the molded state of the 10% mold 32 and the 20% mold 34.
  • the exhaust groove portion 52 is communicated with the cavity 38, and the entire portion including the opening portion to the cavity 38 is used as the first throttle port 54.
  • the exhaust hole portion 56 is a hole extending in the vertical direction, the lower end thereof opens to the exhaust groove portion 52, and the upper end reaches the upper end of the 10% mold 32.
  • the exhaust hole portion 56 has a tapered hole shape in which the diameter gradually decreases downward as a whole, and the lower end portion is a second throttle opening 58 having a small diameter.
  • the upper end portion of the exhaust hole portion 56 is a diameter-expanded portion 60 having a partially large diameter.
  • the width dimension W (see FIG. 6) of the opening 57 of the exhaust groove 52 is larger than the hole diameter R (see FIG. 6) of the exhaust hole 56 in the second throttle port 58 (W> R).
  • the plurality of injection gates 40 and the plurality of air vents 50 are arranged so as to be alternately located in the circumferential direction of the cavity 38. More preferably, the distances between the air vent 50 and the injection gates 40, 40 located on both sides of the air vent 50 in the circumferential direction are substantially the same as each other.
  • a suction groove 62 extending to the inner peripheral side or the outer peripheral side at the upper end is connected to at least one exhaust hole portion 56.
  • the suction groove 62 is connected to a vacuum pump (not shown). Then, after forming the cavity 38 by molding the 10% mold 32 and the 20% mold 34, the air in the cavity 38 is sucked by a vacuum pump and forcibly discharged, so that the atmospheric pressure in the cavity 38 is atmospheric pressure. Reduce the pressure to a lower pressure than.
  • An injection molding machine (not shown) for injecting a rubber-like elastic material, which is a material for forming the gasket 14, into the injection gate 40 is arranged above the 10% mold 32, and the injection port of the injection molding machine is the injection gate 40. It is connected to the injection hole 44. Then, the rubber-like elastic material is injected into the cavity 38 that has been depressurized in advance from the injection port of the injection molding machine through the injection gate 40. The rubber-like elastic material is in a state of having fluidity and is injected into the cavity 38 in a pressurized state.
  • FIG. 6 the flow of the rubber-like elastic material injected from the injection gate 40 into the cavity 38 is shown by an arrow.
  • the rubber-like elastic material Since the cavity 38 is in a decompressed state in which air is forcibly exhausted, the rubber-like elastic material actively flows into the cavity 38. In particular, since the rubber-like elastic material is injected into the cavity 38 in a pressurized state, the pressure difference from the atmospheric pressure in the cavity 38 becomes large, and the rubber-like elastic material tends to flow in the cavity 38.
  • the rubber-like elastic material injected from the injection hole 44 into the cavity 38 through the injection groove 42 flows in the cavity 38 from the injection groove 42 to both sides in the circumferential direction as shown by an arrow in FIG.
  • the gas in the cavity 38 is discharged to the outside from the exhaust hole portion 56 through the exhaust groove portion 52.
  • the injection of the rubber-like elastic material from the injection gate 40 into the cavity 38 is performed while discharging the gas in the cavity 38 to the outside through the air vent 50.
  • the exhaust hole portion 56 is directly opened to the cavity 38. Rather, the confluence position of the rubber-like elastic material is likely to be located at the opening portion of the air vent 50. Therefore, even if the confluence position of the rubber-like elastic material varies in the circumferential direction of the cavity 38, the gas in the cavity 38 can be efficiently discharged by the air vent 50.
  • the rubber-like elastic material flowing in the cavity 38 also penetrates into the exhaust groove 52, but the opening area of the opening 57 of the exhaust groove 52 to the cavity 38 is the area of the cross section orthogonal to the circumferential direction in the cavity 38 (cavity breakage).
  • the area is sufficiently smaller than the area), and the rubber-like elastic material is easier to flow through the cavity 38 in the circumferential direction than to enter the exhaust groove portion 52. Therefore, the filling pressure of the rubber-like elastic material filled in the cavity 38 is set by the first throttle port 54 configured by the exhaust groove portion 52. Therefore, the filling pressure of the rubber-like elastic material into the cavity 38 can be controlled by the height and the circumferential width of the exhaust groove portion 52.
  • the rubber-like elastic material that has entered the exhaust groove portion 52 tends to enter the exhaust hole portion 56 from the exhaust groove portion 52.
  • the opening area of the exhaust hole 56 to the exhaust groove 52 (opening area of the second throttle 58) is further smaller than the opening area of the exhaust groove 52 to the cavity 38, and the exhaust groove 52 to the exhaust hole 56
  • the inflow resistance of the rubber-like elastic material to is made larger.
  • the rubber-like elastic material can be injected into the cavity 38 with a higher pressure in preference to the infiltration of the rubber-like elastic material from the exhaust groove portion 52 into the exhaust hole portion 56, and the rubber can be injected into the entire cavity 38. It can be filled with elastic material.
  • the filling pressure of the rubber-like elastic material into the cavity 38 can also be controlled by the second throttle opening 58 of the exhaust hole portion 56.
  • the rubber-like elastic material for the cavity 38 is controlled by controlling the filling pressure by the first throttle port 54 configured by the exhaust groove portion 52 and controlling the filling pressure by the second throttle port 58 of the exhaust hole portion 56.
  • the filling pressure can be gradually or stepwise increased to the desired predetermined pressure and the entire cavity 38 can be filled with a rubbery elastic material injected at an appropriate pressure.
  • the opening areas of the plurality of exhaust groove portions 52 to the cavities 38 may be constant, but may be different from each other. For example, it can be made different depending on the pressure of the rubber-like elastic material assumed at the opening portion of each exhaust groove portion 52. Specifically, for example, in the exhaust groove portion 52 where the filling pressure tends to increase because it is close to the injection gate 40, the opening area is reduced, and the filling pressure tends to decrease because it is far from the injection gate 40. In 52, the rubber-like elastic material may be filled substantially equally over the entire region between the injection gates of the cavity 38 by increasing the opening area or the like.
  • the opening areas of the plurality of exhaust hole portions 56 to the exhaust groove portion 52 may be constant, but may be different from each other. For example, it can be made different depending on the pressure of the rubber-like elastic material assumed in the opening of the exhaust hole portion 56. Specifically, for example, in the exhaust hole portion 56 where the filling pressure tends to be large because it is close to the injection gate 40, the opening area is made small, and the filling pressure tends to be small because it is far from the injection gate 40. In the hole 56, the opening area may be increased.
  • the rubber-like elastic material is vulcanized and molded with the cavity 38, the injection gate 40, and the air vent 50 filled.
  • the gasket 14 is formed in the cavity 38.
  • the injection tab portion 20 is molded in the injection groove portion 42, and the injection hole molding portion 64 is molded in the injection hole portion 44.
  • the exhaust tab portion 24 is formed in the exhaust groove portion 52, and the exhaust hole forming portion 66 is formed in the exhaust hole portion 56.
  • the gasket 14, the injection tab portion 20, the injection hole forming portion 64, the exhaust tab portion 24, and the exhaust hole forming portion 66 are integrally formed and continuous.
  • the rubber-like elastic material fills the entire cavity 38, the injection gate 40, and the air vent 50, the internal pressure of the cavity 38 increases, but the base material is a metal separator 12, and the 10% mold 32 and the second The split mold 34 is molded with a large mold clamping force. Therefore, the rubber-like elastic material is prevented from protruding from the contact surface between the separator 12 and the 10% mold 32, and the generation of burrs is prevented.
  • the separator 12 elastically bends and protrudes toward the cavity 38 so as to be convex by molding with a large force.
  • the rubber-like elastic material is a rubber material having a relatively high viscosity, the bending of the separator 12 is eliminated by filling the cavity 38 with the rubber-like elastic material at a high pressure, and the separator 12 is eliminated. Can be restored to its initial shape.
  • the 10% mold 32 and the 20% mold 34 are separated in the vertical direction and removed from the mold.
  • the upper end portion of the large diameter formed by the enlarged diameter portion 48 of the injection hole portion 44 is undercut in the vertical direction with respect to the 10% mold 32.
  • the exhaust hole forming portion 66 the upper end portion having a large diameter formed by the enlarged diameter portion 60 of the exhaust hole portion 56 is undercut in the vertical direction with respect to the 10% mold 32.
  • the injection hole forming portion 64 and the exhaust hole forming portion 66 are separated from the gasket 14 and removed.
  • the injection hole molding portion 64 is separated from the injection tab portion 20 at the lower end.
  • the lower end of the exhaust hole portion 56 is a second throttle port 58 having a small diameter, the exhaust hole forming portion 66 is separated from the exhaust tab portion 24 at the lower end. Therefore, an injection hole removal mark 22 which is a break mark of the injection hole forming portion 64 is formed on the upper surface of the injection tab portion 20, and a break mark of the exhaust hole forming portion 66 is formed on the upper surface of the exhaust tab portion 24.
  • the exhaust hole removal mark 26 is formed.
  • the injection hole forming portion 64 and the exhaust hole forming portion 66 which obstruct the sealing structure by the gasket 14, are removed when the 10% mold 32 and the 20% mold 34 are demolded. Therefore, the step of removing the injection hole forming portion 64 and the exhaust hole forming portion 66 is not required. Therefore, the gasket member 10 can be obtained by removing the molds of the 10% mold 32 and the 20% mold 34, and the manufacturing process can be completed. However, by adding a step of removing the fracture marks by cutting, for example, the fracture marks of the injection hole forming portion 64 and the exhaust hole forming portion 66 can be made smaller.
  • the cut surface is fixed to the exhaust tab portion 24. It is easy to remove and it is possible to prevent the cut surface from reaching the gasket 14. Since the exhaust tab portion 24 is formed only by flowing a rubber-like elastic body into the exhaust groove portion 52 at the time of molding, even if it is cut, it does not affect the sealing performance of the gasket 14.
  • FIG. 9 shows a manufacturing process of a gasket member as a second embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 9 shows a state in which the cavity 38 and the air vent 74 formed by the 10% mold 70 and the 20% mold 72 are filled with the rubber-like elastic material.
  • the members and parts substantially the same as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted.
  • the 10% type 70 is provided with a connection hole portion 76 that opens downward on the bottom surface of the exhaust groove portion 52.
  • the connection hole portion 76 is partially provided on the bottom surface of the exhaust groove portion 52, and in the present embodiment, the connection hole portion 76 extends linearly in the vertical direction with a substantially constant circular cross section.
  • the connection hole portion 76 is continuous with the exhaust groove portion 52 at the lower end and continuous with the exhaust hole portion 56 at the upper end, and is provided between the exhaust groove portion 52 and the exhaust hole portion 56 with the exhaust groove portion 52.
  • the exhaust hole portion 56 is connected.
  • the connection hole portion 76 has a diameter larger than that of the lower end of the exhaust hole portion 56, and the exhaust hole portion 56 is connected to the central portion of the connection hole portion 76.
  • connection area of the connection hole portion 76 with respect to the exhaust groove portion 52 is larger than the connection area with respect to the exhaust hole portion 56.
  • opening area of the connection hole portion 76 at the upper end (bottom surface) of the exhaust groove portion 52 is larger than the opening area of the exhaust hole portion 56 at the upper end of the connection hole portion 76.
  • the air vent 74 of the present embodiment includes a connection hole portion 76 in addition to the exhaust groove portion 52 and the exhaust hole portion 56.
  • the exhaust hole forming portion formed by the exhaust hole portion 56 is formed. 66 is drawn from the exhaust tab portion 24 formed by the exhaust groove portion 52.
  • the connection portion between the exhaust hole forming portion 66 and the connection hole forming portion 78 formed by the connection hole forming portion 76 has a cross-sectional area (connection) orthogonal to the vertical direction with respect to the connection portion between the exhaust tab portion 24 and the connection hole forming portion 78. Since the area) is reduced, the 10% mold 70 and the 20% mold 72 are preferentially cut when they are demolded.
  • the cutting position when cutting the exhaust hole forming portion 66 is from the gasket 14 as compared with the structure of the first embodiment in which the exhaust groove portion 52 and the exhaust hole portion 56 are directly and continuously provided. It is set to a farther position. Therefore, the excision of the exhaust hole forming portion 66 does not easily affect the shape and performance of the gasket 14, and the desired sealing performance can be stably obtained. Even if the exhaust hole forming portion 66 is not cut only at the boundary portion with the connection hole forming portion 78 and the cut surface extends to a position closer to the gasket 14, the cut surface is fixed to the connection hole forming portion 78. It is easy to be stopped at the exhaust tab portion 24, and damage to the gasket 14 is avoided.
  • the overflow tab portion 79 extending from the gasket 14 to the inner peripheral side or the outer peripheral side is composed of not only the exhaust tab portion 24 but also the exhaust tab portion 24 and the connection hole forming portion 78. Then, when the exhaust hole forming portion 66 is cut and removed at the boundary portion with the connection hole forming portion 78, the removal trace of the exhaust hole forming portion 66 is on the surface of the connection hole forming portion 78 which is the surface of the overflow tab portion 79. It is formed.
  • connection hole portion is not limited to a substantially constant circular cross section extending linearly in the vertical direction as in the above embodiment, and for example, a substantially constant polygonal cross section extending linearly in the vertical direction. It may have a shape, or it may have a tapered shape that gradually contracts upward as in the connection hole portion 80 of the third embodiment shown in FIG. Specifically, the connection hole portion 80 shown in FIG. 10 has a substantially hemispherical concave shape, and the connection hole forming portion 82 formed by the connection hole portion 80 gradually reduces in diameter upward. It has a hemispherical shape. Also in such an embodiment shown in FIG.
  • connection area of the connection hole 80 to the exhaust groove 52 is larger than the connection area of the connection hole 80 to the exhaust hole 56, and the exhaust hole forming portion 66 At the time of cutting, the cutting position is set at the connection portion between the connection hole forming portion 82 and the exhaust hole forming portion 66. Therefore, even in the aspect of FIG. 10, the same effect as that of the second embodiment is obtained.
  • connection hole portions 76 and 80 shown in the second and third embodiments can be provided between the injection groove portion 42 and the injection hole portion 44. According to this, when the injection hole molding portion 64 is cut off, damage to the gasket 14 is avoided, and the desired sealing performance can be stably obtained.
  • the present invention is not limited by the specific description thereof.
  • the specific shape of the gasket 14 should not be construed as limiting by the embodiment.
  • the gasket 14 of the above-described embodiment has a simple substantially square frame shape for easy understanding, but the present invention can also be applied to a gasket 14 having a more complicated shape.
  • the separator 12 is provided with a through hole for allowing gas or liquid to flow in the thickness direction of the gasket member 10
  • the gasket 14 may be provided with a portion surrounding each through hole. good.
  • the cross-sectional shape of the gasket 14 is not limited to the triangular shape shown in the above embodiment, and may be a trapezoidal shape, a semicircular shape, or the like. Further, the cross-sectional shape of the gasket 14 does not have to be constant and may change in the length direction. The cross-sectional shape of the gasket 14 is preferably narrow on the protruding tip side in order to obtain advantageous sealing performance, but is not limited.
  • a plurality of gaskets 14 can be provided in parallel. That is, by providing another gasket 14 on the inner peripheral side or the outer peripheral side of one gasket 14, a plurality of sealing structures can be realized.
  • the injection tab portion 20 and the exhaust tab portion 24 may be provided so as to straddle the plurality of gaskets 14. According to this, the rubber-like elastic material can be injected into the cavities 38 of the plurality of gaskets 14 by the common injection gate 40, and the gas is discharged from the cavities 38 of the plurality of gaskets 14 by the common exhaust hole 56. be able to.
  • the injection groove portion 42, the injection hole portion 44, the exhaust groove portion 52, and the exhaust hole portion 56 are appropriately set in terms of the number of formations, the specific shape, the arrangement with respect to the gasket 14, the size, and the like.
  • the filling pressure of the rubber-like elastic material with respect to the cavity 38 can be adjusted by the size and shape of the exhaust groove portion 52 and the exhaust hole portion 56.
  • the timing of switching between the pressure control by the first throttle port 54 and the pressure control by the second throttle port 58 can be adjusted by the volume of the exhaust groove portion 52.
  • the exhaust hole forming portion 66 does not have to be separated from the exhaust tab portion 24 when the 10% mold 32 and the 20% mold 34 are removed from the mold.
  • a step of separating the exhaust hole forming portion 66 from the exhaust tab portion 24 after demolding may be provided separately from the demolding step.
  • the separation of the injection hole forming portion 64 from the injection tab portion 20 may be realized by a cutting step after demolding.
  • the structure in which the exhaust hole portion 56 extends in a non-tilted direction with respect to the vertical direction is exemplified.
  • the central axis L May extend at an angle with respect to the vertical direction. According to this, when the 10% mold 70 and the 20% mold 72 are demolded, the force pulling upward is concentrated on the left side in FIG. 11 in the exhaust hole forming portion 92, and the exhaust hole forming portion 66 And the connection portion of the connection hole forming portion 82 is easily cracked from the left side in FIG. 11, and the exhaust hole forming portion 92 can be efficiently cut off. It is also possible to incline the injection hole portion in the vertical direction so that the injection hole forming portion can be efficiently cut in the same manner as the exhaust hole forming portion 92.

Abstract

ガスケットの成形時に成形不良や損傷等を防ぐことができる、新規なガスケット部材の製造方法とガスケット部材を提供すること。 第1割型32と第2割型34の間に板状の基材12を型締めして、基材12と第1割型32の間に画成されたガスケット14のキャビティ38へゴム状弾性材料を注入充填することにより、基材12の表面16にガスケット14が固着されたガスケット部材10を製造するガスケット部材10の製造方法であって、基材12と第1割型32との衝合面上でキャビティ38から内周側又は外周側へ延び出してキャビティ38の周方向で部分的に開口して設けられた排気溝部52と、第1割型32と第2割型34の型締め方向へ排気溝部52から延び出す排気孔部56とを有するエアベント50が設けられており、キャビティ38へのゴム状弾性材料の注入充填に際して、エアベント50を通じてキャビティ38内の空気を排出する。

Description

ガスケット部材の製造方法とガスケット部材
 本発明は、燃料電池などに用いられるガスケット部材の製造方法と、ガスケット部材に関するものである。
 従来から、化石燃料に代わるエネルギーとして、電気が注目されている。例えば、電気を自動車のエネルギーとして使う場合には、電気を充電池に蓄えて使用する他、燃料電池によって電気を生成して使用することも提案されている。燃料電池は、電解質膜の両面に一対の電極層を設けた発電体を一対のセパレータの間に挟んだ燃料電池セルを備えている。そして、複数の燃料電池セルを積層したスタック構造によって、必要な電力が発揮されるようになっている。
 ところで、燃料電池セルは、セパレータの発電体への重ね合わせ面に形成された酸化ガス流路と燃料ガス流路によって、発電体に酸化ガスと燃料ガスを供給して、水の電気分解の逆反応である電気化学反応(水の生成反応)によって、電力を発生する。それゆえ、燃料電池セルには、酸化ガス、燃料ガス、水などの漏れを防止するためのガスケット部材が設けられる。ガスケット部材は、例えば、特開2008-168448号公報(特許文献1)に示されたシール部品のように、基材の表面にゴム状弾性材料で形成された環状のガスケットが一体的に固着された構造を有している。
 特許文献1のシール部品は、特許文献1の図3に示されているように、ゴム状弾性材料をキャビティへ注入する注入ゲートと、キャビティから気体を排出するエアベント孔とが、ガスケットの一部であるベース部のキャビティに接続されて、ガスケットの突出先端側へ延びている。そして、ゴム状弾性材料を注入ゲートからガスケットのキャビティへ直接注入し、ガスケットのキャビティからエアベント孔へ気体を直接排出するようになっている。
特開2008-168448号公報
 本発明者が検討したところ、エアベント孔がガスケットの成形キャビティから先端側へ延びるように設けられていると、エアベント孔に入ったゴム状弾性材料がガスケットに直接的につながって成形されて、ガスケットの先端側へ突出することから、当該部分をガスケットから取り除く必要が生じる。しかしながら、ガスケットの成形完了後の成形用金型の取外し(脱型)において、当該部分をガスケットから引き切って取り除くなどの簡便な方法では、ガスケットが損傷するなど、シール性能に影響するおそれがあった。
 本発明の解決課題は、ガスケットの成形時に成形不良や損傷等を防ぐことができる、新規なガスケット部材の製造方法を提供することにある。
 また、本発明は、所定のガスケットによって安定したシール性能を発揮する、新規な構造のガスケット部材を提供することも目的とする。
 以下、本発明を把握するための好ましい態様について記載するが、以下に記載の各態様は、例示的に記載したものであって、適宜に互いに組み合わせて採用され得るだけでなく、各態様に記載の複数の構成要素についても、可能な限り独立して認識及び採用することができ、適宜に別の態様に記載の何れかの構成要素と組み合わせて採用することもできる。それによって、本発明では、以下に記載の態様に限定されることなく、種々の別態様が実現され得る。
 第一の態様は、第1割型と第2割型の間に板状の基材を型締めして、該基材と該第1割型の間に画成されたガスケットのキャビティへゴム状弾性材料を注入充填することにより、該基材の表面に該ガスケットが固着されたガスケット部材を製造するガスケット部材の製造方法であって、前記基材と前記第1割型との衝合面上で前記キャビティから内周側又は外周側へ延び出して該キャビティの周方向で部分的に開口して設けられた排気溝部と、該第1割型と前記第2割型の型締め方向へ該排気溝部から延び出す排気孔部とを有するエアベントが設けられており、該キャビティへの該ゴム状弾性材料の注入充填に際して、該エアベントを通じて該キャビティ内の気体を排出するものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、エアベントを通じてキャビティ内の空気やゴム状弾性材料から生じる揮発ガス等の気体を排出することにより、キャビティの全体にゴム状弾性材料を充填することができて、気体のキャビティ内への残留による成形不良を回避することができる。
 ガスケットのキャビティに接続される排気溝部が基材と第1割型の衝合面上で延びていることから、排気溝部によって成形されるオーバーフロータブ部は、キャビティによって成形されるガスケットの突出先端側に位置することがなく、ガスケットの突き当てによって発揮されるシール性能を阻害しない。それゆえ、オーバーフロータブ部をガスケットから取り除く必要がなく、取り除く場合にもガスケットの損傷や特性への影響が抑えられる。
 第1割型と第2割型の型締め方向に延びる排気孔部は、キャビティから離れた位置で排気溝部に接続されている。それゆえ、排気孔部によって成形される排気孔成形部を排気溝部によって成形されるオーバーフロータブ部から取り除いたとしても、ガスケットの損傷や特性への影響を防ぐことができる。
 第二の態様は、第一の態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記排気溝部によって構成された第1絞り口と、前記排気孔部における該排気溝部側の端部に設けられた第2絞り口とによって、前記ゴム状弾性材料の前記キャビティへの充填圧力を制御するものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、第1絞り口と第2絞り口によってキャビティに対するゴム状弾性材料の充填圧力を制御することにより、キャビティの全体へゴム状弾性材料を行き渡らせて、ガスケットの成形不良を防ぐことができる。
 また、第1割型と第2割型による型締めによって基材がキャビティへ向けて凸となるように湾曲変形したとしても、キャビティに対してゴム状弾性材料を高い圧力で充填することによって、型締めによる基材の変形を解消することができる。
 第三の態様は、第一又は第二の態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記排気溝部の前記キャビティへの開口部の幅寸法が前記排気孔部の孔径よりも大きくされているものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、キャビティにゴム状弾性材料が充填される際に、キャビティ内の気体が幅の広い開口部を備える排気溝部を通じて排気孔部へ導かれることから、効率的な排気が実現される。即ち、ゴム状弾性材料は、排気孔部の開口部分への充填が最後になるように、排気溝部へ向けて周方向の両側から注入される。しかしながら、排気孔部に向けて周方向の両側から注入されたゴム状弾性材料の合流位置は、キャビティの周方向においてばらつく場合がある。そこで、排気孔部の孔径よりも幅広の開口部によってキャビティへ開放される排気溝部がキャビティと排気孔部を連通するように設けられている。これにより、ゴム状弾性材料の合流位置が排気溝部の開口部の範囲内に収まりやすくなって、キャビティ内の気体が排気溝部及び排気孔部を通じて効率的に排出される。
 第四の態様は、第一~第三の何れか1つの態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記排気孔部の前記排気溝部への開口面積が、該排気溝部の前記キャビティへの開口面積よりも小さくされているものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、例えば、キャビティに対するゴム状弾性材料の充填圧力を、排気溝部と排気孔部によって段階的に制御することができる。
 第五の態様は、第一~第四の何れか1つの態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記第1割型と前記第2割型の脱型に際して、前記ゴム状弾性材料において前記排気孔部によって成形された部分を、前記排気溝部によって成形された部分から引き切って除去するものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、ガスケット成形後の第1割型と第2割型の脱型時に、ガスケットの突出方向に延び出す排気孔部による成形部分(排気孔成形部)を除去することができ、排気孔成形部を切除するなどの工程が不要になる。しかも、排気孔成形部は、排気溝部による成形部分(オーバーフロータブ部)につながっていることから、引き切る際にガスケットが損傷するおそれもない。仮にオーバーフロータブ部が引き切りによって損傷したとしても、オーバーフロータブ部はガスケットの特性に寄与する部分ではないことから、ガスケットによって目的とするシール性能が実現される。
 第六の態様は、第一~第五の何れか1つの態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記キャビティへ注入される際の前記ゴム状弾性材料のムーニー粘度が10~80ML(1+3)100℃とされているものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、キャビティに充填されるゴム状弾性材料の粘性が、シリコーンゴムなどに比して大きくされていることにより、キャビティへの充填圧力を狭窄された排気溝部及び排気孔部によって有効に制御することができる。
 第七の態様は、第六の態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記ガスケットの形成材料である前記ゴム状弾性材料が、エチレン-プロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエンゴム、エチレン-ブテン-ジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つとされているものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、成形前の粘性がシリコーンゴム等よりも高いエチレン-ブテン-ジエンゴム等を採用することにより、ゴム状弾性材料が狭窄されたエアベントへ入り難く、ゴム状弾性材料がキャビティへ優先的に充填されることから、ガスケットの成形不良が回避される。また、ゴム状弾性材料のキャビティへの充填圧力を、エアベントを構成する排気溝部及び排気孔部によって有効に制御することができる。
 第八の態様は、第一~第七の何れか1つの態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記基材が金属製とされているものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、合成樹脂フィルムなどの変形し易い基材を用いる場合に比して、基材の変形剛性(板厚方向の曲げ剛性)を大きく得ることができる。それゆえ、基材を第1割型と第2割型の間にセットする際に、型締め力による基材の曲がりが防止されて、ガスケットを精度よく成形することができる。
 基材を第1割型と第2割型の間にセットする際に、より強い型締め力で基材を締め込むことが可能となって、基材と第1割型の間へゴム状弾性材料が入り込むことによるバリの発生を抑制することができる。
 第九の態様は、第一~第八の何れか1つの態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記エアベントと前記ゴム状弾性材料を前記キャビティへ注入する注入ゲートとが各複数設けられており、該エアベントと該注入ゲートが該キャビティの周方向で交互に配されているものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、各注入ゲートからキャビティへ注入されたゴム状弾性材料がキャビティの周方向に流れる際に、ゴム状弾性材料の合流部分にエアベントが配されて、キャビティ内に気体が残留し難い。
 第十の態様は、第一~第九の何れか1つの態様に記載されたガスケット部材の製造方法であって、前記エアベントが前記排気溝部と前記排気孔部をつなぐ接続孔部を備えており、該接続孔部は該排気溝部への接続面積が該排気孔部への接続面積よりも大きくされているものである。
 本態様に従うガスケット部材の製造方法によれば、ゴム状弾性材料の成形体において、接続孔部による成形部分は、排気溝部による成形部分への接続面積が、排気孔部による成形部分への接続面積よりも大きくされる。これにより、排気孔部による成形部分を引き切る等してガスケット側から取り除く際に、排気孔部による成形部分と接続孔部による成形部分との接続部分(境界部分)においてゴム状弾性材料の成形体が切断され易く、成形体の切断箇所がガスケットからより離れた位置に設定される。それゆえ、仮にガスケットを含むゴム状弾性材料の成形体が意図しない形状で切断されたとしても、切断の影響がガスケットまで及ぶのをより効果的に防ぐことができる。
 第十一の態様は、板状の基材と、ゴム状弾性材料によって形成されて該基材の表面に一体的に固着される環状のガスケットとを、備えるガスケット部材であって、前記基材の面上で前記ガスケットから内周側又は外周側へ延び出すオーバーフロータブ部が、該ガスケットと一体形成されて、該ガスケットの周方向で部分的に設けられており、更に該オーバーフロータブ部には、エアベント用の排気孔部の除去跡があるものである。
 本態様に従う構造とされたガスケット部材によれば、排気孔部によって成形される部分が、ガスケットと一体形成されたオーバーフロータブ部から切り離されることから、排気孔部による成形部分の切除がガスケットに影響し難い。
 第十二の態様は、第十一の態様に記載されたガスケット部材において、前記ガスケットは、前記基材から離れるにしたがって幅狭となる山形断面形状で周方向に延びているものである。
 本態様に従う構造とされたガスケット部材によれば、ガスケットが他部材(シール対象部材)に当接する際に、当接するガスケットの先端部分が幅狭とされていることにより、大きな圧力で当接して、優れたシール性能が発揮される。
 第十三の態様は、第十一又は第十二の態様に記載されたガスケット部材において、前記基材の前記ガスケットの固着領域には凹所が設けられており、前記オーバーフロータブ部が該凹所の底内面に固着されて該凹所に収容されているものである。
 本態様に従う構造とされたガスケット部材によれば、オーバーフロータブ部が除去されることなくガスケットにつながって残っていても、オーバーフロータブ部が凹所に収容されることで、オーバーフロータブ部が基材と基材に重ね合わされる他部材(シール対象部材)との間に挟み込まれるのを防ぐことができる。それゆえ、オーバーフロータブ部の挟み込みによって基材に対して集中的に応力が作用するのを防ぐことができる。また、基材と他部材を重ね合わせる際に、重ね合わせ方向における寸法のばらつきが回避される。
 本発明によれば、ガスケットの成形時に成形不良や損傷等を防ぐことができ、目的とするガスケットのシール性能を安定して得ることができる。
本発明の第一の実施形態としてのガスケット部材を示す平面図 図1のII-II断面図 図2のIII-III断面図 図1のガスケット部材の製造工程における型締め工程を示す断面図であって、図5のIV-IV断面に相当する図 図4のV-V断面図 図1に示すガスケット部材のガスケットを成形する第1割型の底面図 図1のガスケット部材の製造工程におけるガスケットの成形工程を示す断面図 図1のガスケット部材の製造工程における脱型工程を示す断面図 本発明の第二の実施形態としてのガスケット部材の製造方法におけるガスケットの成形工程を示す断面図 本発明の第三の実施形態としてのガスケット部材の製造方法におけるガスケットの成形工程を示す断面図 本発明の第四の実施形態としてのガスケット部材の製造方法におけるガスケットの成形工程を示す断面図
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
 図1~図3には、第一の実施形態としてのガスケット部材10が示されている。ガスケット部材10は、例えば燃料電池スタックにおける燃料電池セルの封止構造として用いられるものであって、基材としてのセパレータ12と、セパレータ12に一体的に固着されるガスケット14とを、備えている。以下の説明において、上下方向とは、原則として、セパレータ12の厚さ方向である図2中の上下方向を言う。
 セパレータ12は、板状の部材とされている。セパレータ12は、好適には金属製とされており、例えば、アルミニウム合金等によって形成されている。セパレータ12は、本実施形態では略矩形板状とされているが、外形を限定されるものではない。セパレータ12の表面である上面16には、凹所18が開口している。凹所18は、セパレータ12の外周端部と中央部を除く部分に設けられて、周方向に連続する環状とされている。凹所18の深さ寸法は、ガスケット14の突出高さ寸法よりも小さく、且つ後述する排気タブ部24の厚さ寸法以上とされていることが望ましい。セパレータ12は、凹所18の形成部分と凹所18を外れた部分が略同じ厚さとされているが、例えば、凹所18の形成によって凹所18の形成部分が他の部分よりも薄肉とされていてもよい。セパレータ12の中央部分には、酸化ガス、燃料ガス、水等が流れる図示しない多数の溝が形成されているが、見易さのために図中では省略した。また、セパレータ12には、酸化ガス、燃料ガス、水等を厚さ方向に流すための貫通孔が形成されていてもよい。
 ガスケット14は、ゴムや樹脂エラストマ等のゴム状弾性材料によって形成されている。ガスケット14の形成材料は、ゴム状弾性材料であれば特に限定されない。例えば、エチレン-プロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエンゴム、エチレン-ブテン-ジエンゴム等が採用され得る。ガスケット14の形成材料は、好適には、成形前の流動状態の粘度がムーニー粘度が10~80ML(1+3)100℃とされている。ガスケット14の形成材料は、成形前の流動状態において、シリコーンゴムよりも粘度が高くされて流動性が低いことが望ましい。
 ガスケット14は、環状とされており、セパレータ12の外周部分に全周にわたって連続して設けられている。ガスケット14は、図2,図3に示すように、セパレータ12の上面16に突出しており、セパレータ12から離れる上側へ行くにしたがって幅狭となる山形断面形状を有している。換言すれば、ガスケット14は、図2,図3に示す周方向と直交する断面において、略二等辺三角形となる断面形状を有している。ガスケット14の上側の頂点の表面である上端面は、周方向と直交する断面において略円弧状となる湾曲面とされている。
 ガスケット14には、注入タブ部20が一体形成されている。注入タブ部20は、環状とされたガスケット14の周方向に部分的に設けられており、ガスケット14の下端部から内周側又は外周側へ延び出している。本実施形態の注入タブ部20は、上下方向視において略円形乃至は略小鉤形状とされているが、注入タブ部20の上下方向視の形状は特に限定されない。注入タブ部20は、好適には、ガスケット14の周方向の複数箇所に設けられており、本実施形態では3箇所に設けられている。注入タブ部20は、略板状とされており、ガスケット14よりも上下方向の厚さ寸法が小さくされている。注入タブ部20の厚さ寸法は、好適にはガスケット14の高さ寸法の半分以下、より好適には1/3以下とされる。
 注入タブ部20には、注入孔部除去跡22が設けられている。注入孔部除去跡22は、後述するガスケット14の成形において、第1割型32に形成された注入孔部44内で成形される注入孔成形部64が注入タブ部20から引き切られた痕跡である。従って、複数の注入タブ部20に設けられる注入孔部除去跡22は、必ずしも一定の態様にはならず、例えば、注入タブ部20の上面に突出する凸部、注入タブ部20の上面に開口する凹部、注入タブ部20の上面における他の部分とは異なる質感などによって特定される。注入孔部除去跡22は、後述する注入孔部44が円形断面であることから、上面視において略円形とされている。
 ガスケット14には、オーバーフロータブ部としての排気タブ部24が一体形成されている。排気タブ部24は、環状とされたガスケット14の周方向に部分的に設けられており、ガスケット14の下端部から内周側又は外周側へ延び出している。本実施形態の排気タブ部24は、上下方向視において略円形乃至は略小鉤形とされているが、排気タブ部24の上下方向視の形状は特に限定されない。排気タブ部24は、好適には、ガスケット14の周方向の複数箇所に設けられている。排気タブ部24は、略板状とされており、ガスケット14よりも上下方向の厚さ寸法が小さくされている。排気タブ部24の厚さ寸法は、好適にはガスケット14の高さ寸法の半分以下、より好適には1/3以下とされる。
 排気タブ部24には、後述する排気孔部56の除去跡である排気孔部除去跡26が設けられている。排気孔部除去跡26は、後述するガスケット14の成形において、第1割型32に形成された排気孔部56内で成形される排気孔成形部66が排気タブ部24から引き切られて除去された痕跡である。従って、複数の排気タブ部24に設けられる排気孔部除去跡26は、必ずしも一定の態様にはならず、例えば、排気タブ部24の上面に突出する凸部、排気タブ部24の上面に開口する凹部、排気タブ部24の上面における他の部分とは異なる質感などによって特定される。排気孔部除去跡26は、後述する排気孔部56が円形断面であることから、上面視において略円形とされている。排気孔部除去跡26は、排気タブ部24においてガスケット14から離れた位置に設けられている。
 注入タブ部20と排気タブ部24は、ガスケット14の周方向において交互に配されている。従って、注入タブ部20に設けられる注入孔部除去跡22と、排気タブ部24に設けられる排気孔部除去跡26は、ガスケット14の周方向において交互に配されている。排気タブ部24は、好適には、周方向で隣り合う両側の注入タブ部20,20からの距離が略等しくなるように、それら注入タブ部20,20間の略中央に配される。
 ガスケット14と注入タブ部20と排気タブ部24は、何れもセパレータ12の凹所18の底内面に固着されている。凹所18の深さ寸法がガスケット14の突出高さ寸法よりも小さいことから、ガスケット14は突出先端部分においてセパレータ12の開口よりも上側へ突出している。凹所18の深さ寸法が注入タブ部20と排気タブ部24の厚さ寸法以上とされていることから、注入タブ部20と排気タブ部24は、凹所18の開口より上側へ突出することなく、凹所18内に収容されている。好適には、注入タブ部20に設けられた注入孔部除去跡22と排気タブ部24に設けられた排気孔部除去跡26も、凹所18内に収容される。
 凹所18は、幅寸法が、全周にわたって一定とされて、ガスケット14から内周側又は外周側へ突出する注入タブ部20及び排気タブ部24を収容可能な大きさとされていてもよい。また、凹所18は、注入タブ部20及び排気タブ部24の形成部分において、幅寸法が部分的に大きくされることによって、注入タブ部20及び排気タブ部24を収容可能とされていてもよい。
 このような構造とされたガスケット部材10は、図2,図3に2点鎖線で仮想的に示したシール対象部材28に対して重ね合わされて使用される。シール対象部材28は、本実施形態では別のセパレータとされており、セパレータ12と略面対称形状とされている。尤も、シール対象部材は、セパレータに限定されず、例えば電解質膜の両面に電極層を設けた膜-電極複合体(Membrane Electrode Assembly(MEA))などであってもよい。
 シール対象部材28は、ガスケット14の突出先端側から基材としてのセパレータ12に重ね合わされている。シール対象部材28は、セパレータ12と略面対称であることから、注入タブ部20と排気タブ部24が設けられる部分に、セパレータ12に向けて開口する凹所30が形成されている。それゆえ、注入タブ部20、排気タブ部24、注入孔部除去跡22、排気孔部除去跡26がセパレータ12の凹所18の開口よりも上側へ突出していたとしても、シール対象部材28の凹所30に収容されて、セパレータ12とシール対象部材28の間に挟み込まれることがない。これにより、注入タブ部20や排気タブ部24の挟み込みによるセパレータ12及びシール対象部材28に対する応力集中の発生が回避される。また、注入タブ部20や排気タブ部24の挟み込みによってセパレータ12とシール対象部材28の積層方向において寸法にばらつきが生じるのを防ぐことができる。
 シール対象部材28がセパレータ12に重ね合わされた状態において、ガスケット14は、シール対象部材28の凹所30の底内面に押し当てられる。そして、セパレータ12とシール対象部材28の重ね合わせ面間が、ガスケット14によって流体密に封止される。これにより、セパレータ12とシール対象部材28の重ね合わせ面間は、ガスケット14よりも内周側が外周側に対して流体密に隔てられている。なお、ガスケット14は、先端に向けて幅狭となる山形断面とされていることから、ガスケット14のシール対象部材28への当接圧を大きく得ることができて、ガスケット14のシール対象部材28への当接によるシール性能の向上が図られている。
 本実施形態のガスケット部材10は、セパレータ12の上面16にガスケット14を成形し、ガスケット14を成形時にセパレータ12に固着することにより形成される。以下において、セパレータ12にガスケット14を成形してガスケット部材10を得る工程について、図4~図8を参照しつつ説明する。
 まず、ガスケット14の成形用金型である第1割型32と第2割型34を準備する。第1割型32は、図4~図6に示すように、ガスケット14に対応する形状の周溝36が下面に開口して設けられている。第2割型34は、セパレータ12の下面を支持可能な上面を備えている。
 また、ガスケット部材10を構成するセパレータ12を予め準備する。セパレータ12は、例えば、金属素板に溝などを適宜にプレス加工で形成することにより得ることができる。
 次に、第1割型32と第2割型34の間にセパレータ12をセットする。即ち、図4,図5に示すように、セパレータ12を第2割型34の上面に載せた状態で、第1割型32をセパレータ12及び第2割型34に対して上方から重ね合わせて、第1割型32と第2割型34を型締めする。第1割型32と第2割型34の型締めによって、セパレータ12は、第1割型32と第2割型34の間で挟持される。特に、第1割型32の下面における周溝36の内周側及び外周側がセパレータ12の上面16に対して押し当てられて密着する。なお、第1割型32と第2割型34の型締めは、図中では省略したが、直圧方式やトグル方式といった従来の型締め機構によって実現され得る。
 第1割型32の下面とセパレータ12の上面16とが衝き合わされることにより、第1割型32の下面に開口する周溝36の開口が、セパレータ12によって覆われている。これにより、第1割型32とセパレータ12の間に環状のキャビティ38が形成されている。キャビティ38は、ガスケット14を成形する部分であって、ガスケット14に対応する内面形状を有している。
 キャビティ38には、ゴム状弾性材料を注入するための注入ゲート40が接続されている。注入ゲート40は、第1割型32に複数が形成されており、キャビティ38を構成する周溝36から内周側又は外周側へ延び出す注入溝部42と、注入溝部42から上方へ延び出す注入孔部44とを、備えている。
 注入溝部42は、第1割型32の下面に開口する溝状とされており、第1割型32のセパレータ12への衝合面上で延びている。注入溝部42は、注入タブ部20を成形する部分であって、注入タブ部20の外面に対応する内面形状を有している。そして、注入溝部42の開口は、第1割型32と第2割型34の型締め状態において、周溝36と同様にセパレータ12によって覆われる。
 注入孔部44は、上下方向に延びる孔であって、下端が注入溝部42に開口していると共に、上端が第1割型32の上端まで達している。注入孔部44は、全体として下方へ向けて次第に小径となるテーパ孔形状を有しており、下端部が小径の注入絞り口46とされていると共に、上端部分が部分的に大径とされた拡径部48とされている。
 キャビティ38には、空気やゴム状弾性材料の揮発ガス等の気体を排出するためのエアベント50が接続されている。エアベント50は、第1割型32に複数が形成されており、キャビティ38を構成する周溝36から内周側又は外周側へ延び出す排気溝部52と、排気溝部52から上方へ延び出す排気孔部56とを、備えている。
 排気溝部52は、第1割型32の下面に開口する溝状とされており、第1割型32のセパレータ12への衝合面上で延びている。排気溝部52は周溝36に対して周方向で部分的に設けられており、本実施形態では複数の排気溝部52が周溝36の周方向で相互に離隔して設けられている。排気溝部52は、排気タブ部24を成形する部分であって、排気タブ部24の外面に対応する内面形状を有している。そして、排気溝部52の開口は、第1割型32と第2割型34の型締め状態において、周溝36と同様にセパレータ12によって覆われる。排気溝部52は、キャビティ38に連通されており、キャビティ38への開口部分を含む全体が第1絞り口54とされている。
 排気孔部56は、上下方向に延びる孔であって、下端が排気溝部52に開口していると共に、上端が第1割型32の上端まで達している。排気孔部56は、全体として下方へ向けて次第に小径となるテーパ孔形状を有しており、下端部が小径の第2絞り口58とされている。排気孔部56の上端部分は、部分的に大径とされた拡径部60とされている。第2絞り口58における排気孔部56の孔径R(図6参照)よりも、排気溝部52の開口部57の幅寸法W(図6参照)が大きくされている(W>R)。
 複数の注入ゲート40と複数のエアベント50は、キャビティ38の周方向において交互に位置するように配されることが望ましい。より好適には、エアベント50と、エアベント50に対して周方向の両側に位置する注入ゲート40,40との各距離は、相互に略同じとされる。
 少なくとも1つの排気孔部56には、図5に示すように、上端において内周側又は外周側へ延び出す吸引溝62が接続されている。吸引溝62は、図示しない真空ポンプに接続されている。そして、第1割型32と第2割型34の型締めによってキャビティ38を形成した後、真空ポンプによってキャビティ38内の空気を吸引して強制的に排出することにより、キャビティ38内を大気圧よりも低圧に減圧する。
 第1割型32の上方には、ガスケット14の形成材料であるゴム状弾性材料を注入ゲート40へ注入する図示しない射出成形機が配されており、射出成形機の射出口が注入ゲート40の注入孔部44に接続されている。そして、予め減圧されたキャビティ38に対して、射出成形機の射出口から注入ゲート40を通じてゴム状弾性材料が注入される。ゴム状弾性材料は、流動性を有する状態とされており、キャビティ38に対して加圧状態で注入される。なお、図6には、注入ゲート40からキャビティ38へ注入されるゴム状弾性材料の流れを矢印で示した。
 キャビティ38は、空気が強制排気された減圧状態とされていることから、ゴム状弾性材料がキャビティ38へ積極的に流入する。特に、ゴム状弾性材料は、キャビティ38に対して加圧状態で注入されることから、キャビティ38内の気圧との圧力差が大きくなって、ゴム状弾性材料がキャビティ38内で流動しやすい。
 注入孔部44から注入溝部42を通じてキャビティ38へ注入されたゴム状弾性材料は、図6において矢印で示すように、キャビティ38内を注入溝部42から周方向の両側へ流動する。ゴム状弾性材料の注入によって、キャビティ38内の気体は、排気溝部52を通じて排気孔部56から外部へ排出される。要するに、注入ゲート40からキャビティ38へのゴム状弾性材料の注入は、キャビティ38内の気体をエアベント50を通じて外部へ排出しながら実行される。
 キャビティ38の周方向で隣り合う2つの注入溝部42,42からキャビティ38へ流れ込んだゴム状弾性材料は、キャビティ38における注入溝部42,42の間で合流する。排気溝部52は、ゴム状弾性材料の合流位置においてキャビティ38に開口するように配されていることから、キャビティ38内がゴム状弾性材料で満たされるまで排気溝部52が塞がれることがなく、排気溝部52及び排気孔部56を通じた気体の排出が維持される。それゆえ、キャビティ38内の気体の残留が防止されて、キャビティ38によって成形されるガスケット14の成形不良が防止される。
 特に本実施形態では、キャビティ38の周方向において、排気溝部52の幅寸法が排気孔部56の幅寸法よりも大きくされていることから、排気孔部56がキャビティ38に直接開口している場合よりも、ゴム状弾性材料の合流位置がエアベント50の開口部分に位置し易い。それゆえ、ゴム状弾性材料の合流位置がキャビティ38の周方向においてばらついたとしても、キャビティ38内の気体をエアベント50によって効率的に排出することができる。
 キャビティ38内を流れるゴム状弾性材料は、排気溝部52へも浸入するが、排気溝部52のキャビティ38への開口部57における開口面積は、キャビティ38における周方向と直交する断面の面積(キャビティ断面積)よりも十分に小さくなっており、ゴム状弾性材料は排気溝部52への浸入よりもキャビティ38を周方向へ流れ易くなっている。それゆえ、キャビティ38に充填されるゴム状弾性材料の充填圧力が、排気溝部52で構成される第1絞り口54によって設定される。従って、排気溝部52の高さ及び周方向幅によって、ゴム状弾性材料のキャビティ38への充填圧力を制御することができる。
 排気溝部52に入ったゴム状弾性材料は、排気溝部52から排気孔部56へ浸入しようとする。排気孔部56の排気溝部52への開口面積(第2絞り口58の開口面積)は、排気溝部52のキャビティ38への開口面積よりも更に小さくされており、排気溝部52から排気孔部56へのゴム状弾性材料の流入抵抗がより大きくされている。これにより、ゴム状弾性材料が排気溝部52から排気孔部56へ浸入するのに優先して、より大きな圧力でゴム状弾性材料をキャビティ38へ注入することができて、キャビティ38の全体にゴム状弾性材料を充填することができる。要するに、排気孔部56の第2絞り口58によっても、ゴム状弾性材料のキャビティ38への充填圧力を制御することができる。
 本実施形態では、排気溝部52で構成された第1絞り口54による充填圧力の制御と、排気孔部56の第2絞り口58による充填圧力の制御とによって、キャビティ38に対するゴム状弾性材料の充填圧力を漸次に又は段階的に最終的には目的とする所定圧力にまで高めて、キャビティ38の全体を適切な圧力で注入されるゴム状弾性材料によって満たすことができる。
 なお、複数の排気溝部52のキャビティ38への開口面積は、一定であってもよいが、互いに異なっていてもよい。例えば、各排気溝部52の開口部位において想定されるゴム状弾性材料の圧力に応じて異ならせることができる。具体的には、例えば、注入ゲート40に近いなどの理由で充填圧力が大きくなり易い排気溝部52では開口面積を小さくすると共に、注入ゲート40から遠いなどの理由で充填圧力が小さくなり易い排気溝部52では開口面積を大きくするなどして、ゴム状弾性材料がキャビティ38の注入ゲート間領域の全体にわたって略等しく充填完了されるようにしてもよい。
 同様に、複数の排気孔部56の排気溝部52への開口面積は、一定であってもよいが、互いに異なっていてもよい。例えば、排気孔部56の開口において想定されるゴム状弾性材料の圧力に応じて異ならせることができる。具体的には、例えば、注入ゲート40に近いなどの理由で充填圧力が大きくなり易い排気孔部56では開口面積を小さくすると共に、注入ゲート40から遠いなどの理由で充填圧力が小さくなり易い排気孔部56では開口面積を大きくするなどしてもよい。
 図7に示すように、ゴム状弾性材料は、キャビティ38と注入ゲート40とエアベント50とを満たした状態で、加硫成形される。これにより、キャビティ38においてガスケット14が成形される。注入溝部42において注入タブ部20が成形され、注入孔部44において注入孔成形部64が成形される。排気溝部52において排気タブ部24が成形され、排気孔部56において排気孔成形部66が成形される。ガスケット14と注入タブ部20と注入孔成形部64と排気タブ部24と排気孔成形部66とは、一体形成されて連続している。
 ゴム状弾性材料が、キャビティ38と注入ゲート40とエアベント50の全体を満たすと、キャビティ38の内圧が高まるが、基材が金属製のセパレータ12とされており、第1割型32と第2割型34が大きな型締め力で型締めされている。それゆえ、セパレータ12と第1割型32の当接面間に対するゴム状弾性材料のはみ出しが防止されて、バリの発生が防止される。
 なお、大きな力で型締めすることによって、セパレータ12が弾性的に曲がって、キャビティ38側へ凸となるように突出することも考えられる。しかしながら、ゴム状弾性材料が比較的に粘度の高いゴム材料とされていることから、キャビティ38に対してゴム状弾性材料を高圧で充填することにより、セパレータ12の曲がりが解消されて、セパレータ12を初期形状に復元させることができる。
 ガスケット14の成形が完了した後、図8に示すように、第1割型32と第2割型34を上下方向に引き離して脱型する。注入孔成形部64は、注入孔部44の拡径部48によって成形された大径の上端部分が、第1割型32に対して上下方向でアンダーカットとなっている。同様に、排気孔成形部66は、排気孔部56の拡径部60によって成形された大径の上端部分が、第1割型32に対して上下方向でアンダーカットとなっている。これにより、第1割型32をセパレータ12から上方へ脱型する際に、注入孔成形部64が注入タブ部20から引き切られると共に、排気孔成形部66が排気タブ部24から引き切られて、それら注入孔成形部64と排気孔成形部66がガスケット14から分離して除去される。本実施形態では、注入孔部44の下端が小径の注入絞り口46とされていることから、注入孔成形部64は、下端において注入タブ部20から分離する。また、排気孔部56の下端が小径の第2絞り口58とされていることから、排気孔成形部66は、下端において排気タブ部24から分離する。従って、注入タブ部20の上面には、注入孔成形部64の破断跡である注入孔部除去跡22が形成されると共に、排気タブ部24の上面には、排気孔成形部66の破断跡である排気孔部除去跡26が形成される。
 このように、本実施形態では、ガスケット14によるシール構造の邪魔となる注入孔成形部64と排気孔成形部66が、第1割型32と第2割型34の脱型に際して取り除かれるようになっており、それら注入孔成形部64と排気孔成形部66を除去する工程が不要とされている。従って、第1割型32と第2割型34の脱型によって、ガスケット部材10を得ることができ、製造工程を完了することができる。尤も、例えば切削による破断跡の除去工程を加えることによって、注入孔成形部64と排気孔成形部66の破断跡をより小さくすることもできる。なお、仮に、排気孔成形部66が排気タブ部24との境界部分のみで切断されず、よりガスケット14に近い位置にまで切断面が及んだとしても、切断面が排気タブ部24に止められ易く、切断面がガスケット14まで達するのを防ぐことができる。排気タブ部24は、成形時の排気溝部52にゴム状弾性体が流入して成形されるに過ぎないことから、切断されたとしてもガスケット14のシール性能に影響しない。
 図9には、本発明の第二の実施形態としてのガスケット部材の製造工程を示す。具体的には、図9は、第1割型70と第2割型72によって形成されるキャビティ38及びエアベント74にゴム状弾性材料が充填された状態を示す。本実施形態において、第一の実施形態と実質的に同一の部材及び部位については、図中に同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
 第1割型70は、排気溝部52の底面において下向きに開口する接続孔部76を備えている。接続孔部76は、排気溝部52の底面に部分的に設けられており、本実施形態では略一定の円形断面で上下方向へ直線的に延びている。接続孔部76は、下端において排気溝部52と連続していると共に、上端において排気孔部56と連続しており、排気溝部52と排気孔部56の間に設けられて、それら排気溝部52と排気孔部56をつないでいる。接続孔部76は、排気孔部56の下端よりも大径とされており、排気孔部56が接続孔部76の中央部分につながっている。従って、接続孔部76は、排気溝部52に対する接続面積が、排気孔部56に対する接続面積よりも大きくされている。換言すれば、排気溝部52の上端(底面)における接続孔部76の開口面積が、接続孔部76の上端における排気孔部56の開口面積よりも大きくされている。なお、本実施形態のエアベント74は、排気溝部52と排気孔部56に加えて接続孔部76を備えている。
 そして、ゴム状弾性材料の成形後に第1割型70と第2割型72を上下方向で相互に分離させて成形品から脱型する際に、排気孔部56によって成形された排気孔成形部66が、排気溝部52によって成形された排気タブ部24から引き切られる。排気孔成形部66と接続孔部76によって成形された接続孔成形部78との接続部分は、排気タブ部24と接続孔成形部78との接続部分よりも上下方向と直交する断面積(接続面積)が小さくされていることから、第1割型70と第2割型72の脱型に際して優先的に切断される。これにより、排気孔成形部66を切除する際の切断位置が、排気溝部52と排気孔部56が直接的に連続して設けられた第一の実施形態の構造に比して、ガスケット14からより離れた位置に設定される。それゆえ、排気孔成形部66の切除がガスケット14の形状や性能に影響し難く、目的とするシール性能を安定して得ることができる。仮に、排気孔成形部66が接続孔成形部78との境界部分のみで切断されず、よりガスケット14に近い位置にまで切断面が及んだとしても、切断面が接続孔成形部78に止められたり、排気タブ部24において止められ易くなって、ガスケット14の損傷が回避される。
 本実施形態では、ガスケット14から内周側又は外周側へ延び出すオーバーフロータブ部79が、排気タブ部24だけでなく、排気タブ部24と接続孔成形部78とによって構成されている。そして、排気孔成形部66が接続孔成形部78との境界部分で切断されて取り除かれると、排気孔成形部66の除去跡がオーバーフロータブ部79の表面である接続孔成形部78の表面に形成される。
 なお、接続孔部の形状は、前記実施形態のような略一定の円形断面で上下方向へ直線的に延びるものに限定されず、例えば、略一定の多角形断面で上下方向へ直線的に延びる形状であってもよいし、図10に示す第三の実施形態の接続孔部80のような上方へ向けて次第に収縮するテーパ形状であってもよい。具体的には、図10に示す接続孔部80は、略半球形の凹所状とされており、接続孔部80によって成形される接続孔成形部82が上方へ向けて次第に縮径する略半球形状とされている。このような図10に示す態様においても、接続孔部80の排気溝部52への接続面積が接続孔部80の排気孔部56への接続面積よりも大きくされており、排気孔成形部66の切除に際して、切断位置が接続孔成形部82と排気孔成形部66の接続部分に設定される。従って、図10の態様においても、前記第二の実施形態と同様の効果を奏する。
 第二,第三の実施形態に示した接続孔部76,80と同様の構造を、注入溝部42と注入孔部44の間に設けることもできる。これによれば、注入孔成形部64を切除する際に、ガスケット14の損傷が回避されて、目的とするシール性能を安定して得ることができる。
 以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、ガスケット14の具体的な形状は、前記実施形態によって限定的に解釈されるべきものではない。例えば、前記実施形態のガスケット14は、理解を容易にするために簡単な略四角枠状とされていたが、より複雑な形状のガスケット14にも本発明は適用可能である。具体的には、ガスや液体をガスケット部材10の厚さ方向に流すための貫通孔がセパレータ12に設けられている場合には、ガスケット14において各貫通孔を囲む部分が設けられる等してもよい。
 さらに、ガスケット14の断面形状は、前記実施形態に示した三角形状に限定されず、台形状や半円形状などであってもよい。また、ガスケット14の断面形状は、一定である必要はなく、長さ方向において変化していてもよい。なお、ガスケット14の断面形状は、シール性能を有利に得るために突出先端側が幅狭とされていることが望ましいが、限定されるものではない。
 また、より確実なシールを実現するために、複数のガスケット14を並列に設けることもできる。即ち、1つのガスケット14の内周側又は外周側に別のガスケット14を設けることによって、多重のシール構造を実現することもできる。この場合に、複数のガスケット14に跨るように注入タブ部20や排気タブ部24を設けることもできる。これによれば、複数のガスケット14のキャビティ38へ共通の注入ゲート40によってゴム状弾性材料を注入することができると共に、共通の排気孔部56によって複数のガスケット14のキャビティ38から気体を排出することができる。
 注入溝部42、注入孔部44、排気溝部52、排気孔部56は、形成数や具体的な形状、ガスケット14に対する配置、大きさなど、何れも適宜に設定される。例えば、排気溝部52と排気孔部56の大きさや形状によって、キャビティ38に対するゴム状弾性材料の充填圧力を調節することもできる。また、排気溝部52の容積によって、第1絞り口54による圧力制御と第2絞り口58による圧力制御の切替えのタイミングを調節することもできる。
 排気孔成形部66は、第1割型32と第2割型34の脱型時に排気タブ部24から切り離されなくてもよい。例えば、脱型後に排気孔成形部66を排気タブ部24から切り離す工程を脱型工程とは別に設けることもできる。同様に、注入孔成形部64の注入タブ部20からの分離も、脱型後の切断工程によって実現してもよい。
 前記実施形態では、排気孔部56が上下方向に対して非傾斜で延びている構造を例示したが、例えば、図11に示す第四の実施形態の排気孔部90のように、中心軸Lが上下方向に対して傾斜して延びていてもよい。これによれば、第1割型70と第2割型72の脱型に際して、上方へ引く力が排気孔成形部92における図11中の左側に集中的に及ぼされて、排気孔成形部66と接続孔成形部82の接続部分に対して図11中の左側からの亀裂が入り易くなり、排気孔成形部92を効率的に切除することができる。なお、注入孔部を上下方向に対して傾斜させて、注入孔成形部において排気孔成形部92と同様の効率的な切除を図ることもできる。
10 ガスケット部材(第一の実施形態)
12 セパレータ(基材)
14 ガスケット
16 上面(基材の表面)
18 凹所
20 注入タブ部
22 注入孔部除去跡
24 排気タブ部(オーバーフロータブ部)
26 排気孔部除去跡(除去跡)
28 シール対象部材
30 凹所
32 第1割型
34 第2割型
36 周溝
38 キャビティ
40 注入ゲート
42 注入溝部
44 注入孔部
46 注入絞り口
48 拡径部
50 エアベント
52 排気溝部
54 第1絞り口
56 排気孔部
57 開口部
58 第2絞り口
60 拡径部
62 吸引溝
64 注入孔成形部
66 排気孔成形部
70 第1割型(第二の実施形態)
72 第2割型
74 エアベント
76 接続孔部
78 接続孔成形部
79 オーバーフロータブ部
80 接続孔部(第三の実施形態)
82 接続孔成形部
90 排気孔部(第四の実施形態)
92 排気孔成形部

Claims (13)

  1.  第1割型と第2割型の間に板状の基材を型締めして、該基材と該第1割型の間に画成されたガスケットのキャビティへゴム状弾性材料を注入充填することにより、該基材の表面に該ガスケットが固着されたガスケット部材を製造するガスケット部材の製造方法であって、
     前記基材と前記第1割型との衝合面上で前記キャビティから内周側又は外周側へ延び出して該キャビティの周方向で部分的に開口して設けられた排気溝部と、該第1割型と前記第2割型の型締め方向へ該排気溝部から延び出す排気孔部とを有するエアベントが設けられており、
     該キャビティへの該ゴム状弾性材料の注入充填に際して、該エアベントを通じて該キャビティ内の気体を排出するガスケット部材の製造方法。
  2.  前記排気溝部によって構成された第1絞り口と、前記排気孔部における該排気溝部側の端部に設けられた第2絞り口とによって、前記ゴム状弾性材料の前記キャビティへの充填圧力を制御する請求項1に記載のガスケット部材の製造方法。
  3.  前記排気溝部の前記キャビティへの開口部の幅寸法が前記排気孔部の孔径よりも大きくされている請求項1又は2に記載のガスケット部材の製造方法。
  4.  前記排気孔部の前記排気溝部への開口面積が、該排気溝部の前記キャビティへの開口面積よりも小さくされている請求項1~3の何れか一項に記載のガスケット部材の製造方法。
  5.  前記第1割型と前記第2割型の脱型に際して、前記ゴム状弾性材料において前記排気孔部によって成形された部分を、前記排気溝部によって成形された部分から引き切って除去する請求項1~4の何れか一項に記載のガスケット部材の製造方法。
  6.  前記キャビティへ注入される際の前記ゴム状弾性材料のムーニー粘度が10~80ML(1+3)100℃とされている請求項1~5の何れか一項に記載のガスケット部材の製造方法。
  7.  前記ガスケットの形成材料である前記ゴム状弾性材料が、エチレン-プロピレンゴム、エチレン-プロピレン-ジエンゴム、エチレン-ブテン-ジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つとされている請求項6に記載のガスケット部材の製造方法。
  8.  前記基材が金属製とされている請求項1~7の何れか一項に記載のガスケット部材の製造方法。
  9.  前記エアベントと前記ゴム状弾性材料を前記キャビティへ注入する注入ゲートとが各複数設けられており、
     該エアベントと該注入ゲートが該キャビティの周方向で交互に配されている請求項1~8の何れか一項に記載のガスケット部材の製造方法。
  10.  前記エアベントが前記排気溝部と前記排気孔部をつなぐ接続孔部を備えており、
     該接続孔部は該排気溝部への接続面積が該排気孔部への接続面積よりも大きくされている請求項1~9の何れか一項に記載のガスケット部材の製造方法。
  11.  板状の基材と、ゴム状弾性材料によって形成されて該基材の表面に一体的に固着される環状のガスケットとを、備えるガスケット部材であって、
     前記基材の面上で前記ガスケットから内周側又は外周側へ延び出すオーバーフロータブ部が、該ガスケットと一体形成されて、該ガスケットの周方向で部分的に設けられており、
     更に該オーバーフロータブ部には、エアベント用の排気孔部の除去跡があるガスケット部材。
  12.  前記ガスケットは、前記基材から離れるにしたがって幅狭となる山形断面形状で周方向に延びている請求項11に記載のガスケット部材。
  13.  前記基材の前記ガスケットの固着領域には凹所が設けられており、前記オーバーフロータブ部が該凹所の底内面に固着されて該凹所に収容されている請求項11又は12に記載のガスケット部材。
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