(57)【要約】【課題】簡易な構造で成型時でのシール対象基材及びガスケット間の接着剥離を有さないガスケット構造体とその有効な製造方法を提供する。【解決手段】シール対象基材２の所定部位に接着剤層４を介してゴム製ガスケット３が加硫成型によって一体固着されたガスケット構造体１であって、上記ガスケット３は、断面山形のビード状に連なるガスケット本体部３ａと、該ガスケット本体部３ａの側部近傍適所に設けられた成型時のゴム材の注入部３ｃと、該注入部３ｃから上記ガスケット本体部３ａに繋がるゴム材の流入連結部３ｂとを備え、上記注入部３ｃと該流入連結部３ｂとの連接部３ｄが上記ガスケット本体部側３ａに傾斜する形状とされていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが加硫成型によって一体固着されたガスケット構造体であって、
上記ガスケットは、断面山形のビード状に連なるガスケット本体部と、該ガスケット本体部の側部近傍適所に設けられた成型時のゴム材の注入部と、該注入部から上記ガスケット本体部に繋がるゴム材の流入連結部とを備え、上記注入部と該流入連結部との連接部が上記ガスケット本体部側に傾斜する形状とされていることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項２】
請求項１に記載のガスケット構造体において、
前記連接部が、前記成型後切除されていることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガスケット構造体において、
前記所定部位は、シール対象基材に形成された環状溝の底部であることを特徴とするガスケット構造体。
【請求項４】
シール対象基材の所定部位に接着剤を塗布し、断面が山形のビード状に連なるガスケット本体部を含むガスケット形状に対応するキャビティを備えた金型を配置させた上で、該金型に形成された注入ゲートよりキャビティ内に未加硫ゴム材を注入して、上記シール対象基材の所定部位にゴム材を上記ガスケット形状となるよう一体加硫成型するガスケット構造体の製造方法であって、
上記金型のキャビティは、その側部に、上記注入ゲートから上記ガスケット本体部に対応する部位に至るゴム材の流入路を備え、該注入ゲートは、前記シール対象基材に対する垂直部分と、該垂直部分の先側に上記ガスケット本体部に対応する部位側に傾斜して流入路に連接される細径の注入口とよりなり、
上記注入ゲートからの未加硫ゴム材の注入を、シール対象基材上の接着剤塗布面に対し上記ガスケット本体部に対応する部位側に傾斜させた状態で行うようにしたことを特徴とするガスケット構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール対象基材の所定部位に接着剤を介してゴム製ガスケットが加硫成型によって一体固着されたガスケット構造体、例えば、燃料電池のスタックを構成するセパレータの全周囲及び媒体用開口部周りにガスケットを一体に備えるガスケット構造体、或いは、ハードディスク装置等におけるカバーとガスケットとが一体とされたガスケット構造体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように、シール対象基材とガスケットとが一体とされたガスケット構造体の例としては、特許文献１乃至特許文献４に示される先行技術を挙げることができる。図７及び図８は、このようなガスケット構造体の例と、その製造方法を概念的に示している。図７（ａ）は、基材とガスケットとが一体とされたガスケット構造体の一部を示す平面図、図７（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図、図７（ｃ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図を示している。また、図８は、同ガスケット構造体を成型によって製造する要領を、図７（ｃ）に対応した部分の断面図で示している。
【０００３】
図７に示すガスケット構造体５０は、シール対象基材５１の所定部位に形成された環状溝５１ａの底部に、接着剤層５２を介して該環状溝５１ａの形状に沿った環状のゴム製ガスケット５３が加硫成型によって一体固着されたものである。ガスケット５３は、断面山形のビード状に連なるガスケット本体部５３ａと、該ガスケット本体部５３ａの裾部の適所より突出する成型時のゴム材の流入連結部５３ｂと、該流入連結部５３ｂにおけるゴム材の流入基部にバリ跡として残る（目視できない場合もある）成型時のゴム材の注入部５３ｃとを備えている。
【０００４】
図７のようなガスケット構造体５０をゴム材の成型によって製造する場合の例を、図８を参照して説明する。図８に示す金型６０は、射出成型法或いはトランスファー成型法に適用されるもので、下金型６１及び上金型６２よりなる。下金型６１は上記基材５１を収容し得るキャビティ６１ａを備える。また、上金型６２は、上記ガスケット５３の形状に対応するよう形成された環状のキャビティ６２ａと、未加硫ゴム材５３Ｒの注入ゲート６２ｂとを備え、更に注入ゲート６２ｂとキャビティ６２ａとを繋ぐ未加硫ゴム材５３Ｒの流入路６２ｃがキャビティ６２ａに連通するよう形成されている。このような注入ゲート６２ｂ及び流入路６２ｃは、環状のキャビティ６２ａの外側部に沿って１箇所以上設けられる。
【０００５】
上記金型６０において、先ず、下金型６１に形成されたキャビティ６１ａ内に上記基材５１を配置し、該基材５１における上記環状溝５１ａの底部に接着剤５２Ｒを塗布した上で上金型６２を下金型６１に型締め合体させる。そして、注入装置（不図示）から注入ゲート６２ｂに未加硫ゴム材５３Ｒを注入し、注入されたゴム材５３Ｒは、注入圧により流入路６２ｃを経てキャビティ６２ａ内に至る。キャビティ６２ａ内がゴム材５３Ｒで充分に充填されると保圧状態に保ち、ゴム材５３Ｒを加硫する。この加硫は、金型を加熱するか、未加硫ゴム材５３Ｒの保有する熱によってなされ、この加硫に伴い接着剤５２Ｒの硬化が促進される。その後、脱型し、注入ゲート６２ｂに残存するゴム材を切除すれば、図７に示すように、シール対象基材５１の環状溝５１ａの底部に接着剤層５２を介してガスケット５３が一体固着されたガスケット構造体５０が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１４４７２６号公報
【特許文献２】特表平８−５０７４８２号公報
【特許文献３】特開２００４−７６８７７号公報
【特許文献４】特開２００８−１００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記のような成型方法において、成型対象物の形状的特性上、注入ゲート６２ｂの設置スペースが限られている為、キャビティ６２ａの近傍に未加硫ゴム材５３Ｒの注入方向をシール対象基材５１に対し垂直にし、しかも注入口部の断面積を非常に小さくする必要がある。その為、注入ゲート６２ｂの直下では、接着剤５２Ｒが塗布されたシール対象基材５１の上には、垂直かつ高圧の未加硫ゴム材５３Ｒの注入圧がかかる。この注入圧のせん断応力によって、注入ゲート６２ｂの近傍の接着剤５２Ｒが剥がれ、また、この部分の未加硫ゴム材５３Ｒが変形して加硫されることもある。特に、注入ゲート６２ｂとキャビティ６２ａとが接近している為、このような剥がれや変形現象は、加硫成型後のガスケット本体部５３ａとシール対象基材５１との接着部にまで及び、シール性に影響を及ぼすことにもなる。図７（ａ）では、注入部５３ｃの近傍の接着性が充分でない範囲を２点鎖線ａで示している。
【０００８】
特許文献１には、プレートに設けた穴の内周面にゴム状弾性体製リップ部（ガスケット）を加硫成型する際、ゴム材料の注入を上記内周面に向かう方向より行い、内周面に上記リップ部を穴の内径方向に突出するよう形成することが開示されている。この先行技術は、プレートの板面に接着剤を介してガスケットを形成するものではなく、また、注入ゲートの設置位置が上記のような制約を受けるものではないから、注入ゲート近傍部での接着剤剥離等による問題は生じない。
【０００９】
特許文献２は、プライマ層を有するガラスからなるパネル上にガスケットを備えたパネル組立体に関するものであり、その図１５及び図１７と関連記載部分には、放射状の湯道から鋳型空洞（キャビティ）に向かうゲート斜面を備えた射出材料の通路により重合体（樹脂）を注入してプライマ上にガスケットを形成することが記載されている。この場合、対象とするものが、車両や建造物の埋込みパネルであるから、成型型自体が大掛りであり、上記射出材料の通路やゲート斜面の形成スペースに制約がないから、上述のような問題は想定していないものと考えられる。
【００１０】
特許文献３及び特許文献４は、上記のような特有の課題を解消することを意図するものでない。特に、特許文献４では、注入ゲートがガスケットに近いことにより、ゴム材の注入性が悪くなることに鑑み、注入ゲートの開口部をガスケットの長手方向に沿って長径とするものであるが、注入ゲート近傍部の接着性の問題に言及するものではない。
【００１１】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたもので、簡易な構造で成型時でのシール対象基材及びガスケット間の接着剥離を有さないガスケット構造体とその有効な製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明に係るガスケット構造体は、シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが加硫成型によって一体固着されたガスケット構造体であって、上記ガスケットは、断面山形のビード状に連なるガスケット本体部と、該ガスケット本体部の側部近傍適所に設けられた成型時のゴム材の注入部と、該注入部から上記ガスケット本体部に繋がるゴム材の流入連結部とを備え、上記注入部と該流入連結部との連接部が上記ガスケット本体部側に傾斜する形状とされていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のガスケット構造体において、前記連接部が、前記成型後切除されているものであっても良い。また、前記所定部位を、シール対象基材に形成された環状溝の底部としても良い。
【００１４】
第二の発明に係るガスケット構造体の製造方法は、シール対象基材の所定部位に接着剤を塗布し、断面が山形のビード状に連なるガスケット本体部を含むガスケット形状に対応するキャビティを備えた金型を配置させた上で、該金型に形成された注入ゲートよりキャビティ内に未加硫ゴム材を注入して、上記シール対象基材の所定部位にゴム材を上記ガスケット形状となるよう一体加硫成型するガスケット構造体の製造方法であって、上記金型のキャビティは、その側部に、上記注入ゲートから上記ガスケット本体部に対応する部位に至るゴム材の流入路を備え、該注入ゲートは、前記シール対象基材に対する垂直部分と、該垂直部分の先側に上記ガスケット本体部に対応する部位側に傾斜して流入路に連接される細径の注入口とよりなり、上記注入ゲートからの未加硫ゴム材の注入を、シール対象基材上の接着剤塗布面に対し上記ガスケット本体部に対応する部位側に傾斜させた状態で行うようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第一の発明に係るガスケット構造体は、シール対象基材の所定部位に接着剤層を介してゴム製ガスケットが加硫成型によって一体固着されたものであるから、このガスケット構造体が、梱包や搬送等の流通におかれてもシール対象基材とガスケットとが分離することがない。そして、本ガスケット構造体は、燃料電池やハードディスク装置等の組立工場にそのまま持ち込まれ、他のシール対象部材と締結一体とすることにより、当該シール対象基材と他のシール対象部材との間にゴム製ガスケットが圧縮状態で挟圧され、両者間のシールがなされる。従って、上記の組立工場では、別途準備したガスケットをシール対象部材間に介装する作業が不要とされ、組立て作業の効率化が図られる。
【００１６】
また、本発明のガスケット構造体においては、成型時のゴム材の注入部とゴム材の流入連結部との連接部が上記ガスケット本体部側に傾斜する形状とされているから、この連接部では、成型時のゴム材がシール対象基材に対して斜めに流入して加硫固定化されている。即ち、成型時に、シール対象基材上の接着剤塗付面に対して、垂直かつ高圧のゴム材の注入圧がかからないから、接着剤の剥離やゴムの変形等の現象が生じていない。ましてや、この現象がガスケット本体部にまでも及んではおらず、シール性を充分に備えている。従って、ガスケットが固着されるべきシール対象基材の所定部位の幅が限られている場合でも、シール性の優れたガスケット構造体とすることができる。
【００１７】
前記連接部を、成型後切除したものとしても良い。即ち、この連接部は傾斜した形状でシール対象基材に接着一体とされておらず、シール機能を有さない部分であるから、切除しても問題ではない。前記所定部位を、シール対象基材に形成された環状溝の底部とした場合、ガスケットとシール対象基材との安定した固着一体化が図られる。この場合、所定部位の幅が環状溝の幅に制約されるが、本ガスケット構造体は、このような制約による成型時の前記影響を受けることがなく、良好なシール機能を備えているものである。
【００１８】
第二の発明に係るガスケット構造体の製造方法によれば、シール対象基材の所定部位に接着剤を塗布した上で、金型に形成された注入ゲートよりキャビティ内に未加硫ゴム材を注入して、上記シール対象基材の所定部位にゴム材を上記ガスケット形状となるよう一体加硫成型するものであるから、ゴム材の加硫と共に、接着剤の硬化が促進され、これによって、シール対象基材の所定部位にゴム製のガスケットが強固に固着一体化される。
【００１９】
また、金型の注入ゲートを、前記シール対象基材に対する垂直部分と、該垂直部分の先側に上記ガスケット本体部に対応する部位側に傾斜して流入路に連接される細径の注入口とよりなるものとしているから、注入ゲートの設置スペースに制約があっても、注入ゲートの形成を行うことができる。そして、上記注入ゲートからの未加硫ゴム材の注入を、シール対象基材上の接着剤塗布面に対し上記ガスケット本体部に対応する部位側に傾斜させた状態で行うようにしているから、高圧の未加硫ゴム材の注入圧が垂直に接着剤塗布面にかかることが原因の接着剤の剥離やゴムの変形等の現象が生じず、ましてや、このような現象がキャビティ内に及ぶことがないから、シール対象基材に対してガスケットが強固に固着一体化され、且つシール性に優れたガスケット構造体が得られる。
【００２０】
本発明において、ガスケットを構成するゴム材としては、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭ、ＥＰＤＭ、ＶＭＱ等から選ばれたいずれかのゴム材が望ましく採用される。また、接着剤層を構成する接着剤としては、熱硬化性の接着剤が用いられ、具体的には、エポキシ系、フェノール系、カップリング剤系、ポリイミド系、ゴム糊系の接着剤が望ましく採用される。この接着剤は、上記ゴム材の加硫成型時に、加硫温度で硬化し、この硬化の際にゴム材及びシール対象基材の界面において化学反応を起こし、両被接着部材を強固に一体とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のガスケット構造体を燃料電池のセパレータに適用した例を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大図である。
【図３】（ａ）は図２におけるＢ−Ｂ線矢示断面図、（ｂ）は図２におけるＣ−Ｃ線矢示断面図である。
【図４】同ガスケット構造体を成型によって製造する要領を図３（ｂ）に対応した部分で示す断面図である。
【図５】ガスケット構造体を成型によって製造する他の要領を示す図４と同様図である。
【図６】（ａ）（ｂ）（ｃ）はガスケット構造体の製造に使用される金型の他の実施形態の図４の拡大部分と同様図である。
【図７】従来のガスケット構造体の例を示し、（ａ）は同ガスケット構造体の一部を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図を示している。
【図８】同従来のガスケット構造体を成型によって製造する要領を、図７（ｃ）に対応した部分で示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１に示すガスケット構造体１は、燃料電池のセパレータであって、不図示の高分子電解質膜等と合体されて燃料電池構成用スタック（不図示）が構成されるものである。このガスケット構造体１としてのセパレータは、カーボンプレート或はメタルプレート等をシール対象基材２とし、このシール対象基材２の所定部位に接着剤層（図３参照）４を介してゴム製のガスケット３が一体固着されたものである。シール対象基材２は、適所に冷媒、水素及び酸素等の媒体流通用の開口部２ａ…を複数備え、該シール対象基材２の全周囲及び開口部２ａ…の周りには、環状溝（図２参照）２ｂが形成されている。この環状溝２ｂの底部が、ガスケット３が一体固着される所定部位とされ、該環状溝２ｂに一体固着されたガスケット３によって、上記スタックの複数が締結合体されて燃料電池が構成された際に、上記媒体の漏出の防止が図られる。
【００２３】
上記ゴム製ガスケット３は、断面山形のビード状に連なるガスケット本体部３ａと、該ガスケット本体部３ａの裾部の適所より外周側に突出する成型時のゴム材の流入連結部３ｂと、該流入連結部３ｂにおけるゴム材の流入基部にバリ跡として残る（目視できない場合もある）成型時のゴム材の注入部３ｃとを備えている。そして、図３に示すように、該注入部３ｃと流入連結部３ｂとの連接部３ｄが上記ガスケット本体部３ａ側に湾曲状に傾斜する形状とされている。この連接部３ｄを、成型後図３（ｂ）の破線部分ｂより除去しても良い。
【００２４】
ここで、上記ガスケット構造体１を成型によって製造する方法を、図４を参照して説明する。図４において、この製造に用いられる金型５は、前記と同様射出成型法或いはトランスファー成型法に適用されるもので、下金型６、上金型７及び上金型７の一部をなすよう組付けられる中子型７Ａよりなる。下金型６は上記シール対象基材２を収容し得る環状のキャビティ６ａを備える。また、上金型７は、上記ガスケット３の形状に対応するよう形成された環状のキャビティ７ａと、未加硫ゴム材３Ｒの注入ゲート７ｂとを備え、更に、該注入ゲート７ｂとキャビティ７ａとを繋ぐ未加硫ゴム材３Ｒの流入路７ｃがキャビティ７ａに連通するよう形成されている。中子型７Ａは、上金型７の一部として分割型を構成し、上金型７と中子型７Ａとの合体状態では、上記注入ゲート７ｂは、前記シール対象基材２に対して垂直状に形成された垂直部分７ｂａと、該垂直部分７ｂａの先側に上記ガスケット本体部７ａに対応する部位側に傾斜状態で屈曲して流入路７ｃに連接される細径の注入口７ｂｂとを備える。このような注入ゲート７ｂ及び流入路７ｃは、環状のキャビティ７ａの外側部に沿って１箇所以上設けられる。
【００２５】
上記金型５において、先ず、下金型６に形成されたキャビティ６ａ内に上記シール対象基材２を配置し、該シール対象基材２の上記環状溝２ｂの底部に接着剤４Ｒを塗布した上で下金型６に中子型７Ａを組付けた上金型７を型締め合体させる。そして、注入装置（不図示）から注入ゲート７ｂに未加硫ゴム材３Ｒを注入する。注入されたゴム材３Ｒは、注入圧により注入ゲート７ｂの垂直部分７ｂａから、その先側に上記ガスケット本体部７ａに対応する部位側に傾斜して連接された細径の注入口７ｂｂ及び流入路７ｃを経てキャビティ７ａ内に至る。図４では、この時のゴム材３Ｒの注入状態をラインＬで示している。このように、注入ゲート７ｂの垂直部分７ｂａでは、ゴム材３Ｒはシール対象基材２に対して垂直状態で注入され、注入口７ｂｂで絞られ、且つ該注入口７ｂｂの形状に規制されて９０°向きが変えられた状態で流入路７ｃからキャビティ７ａ内に流入してゆく。
【００２６】
ゴム材３Ｒが、上記垂直部分７ｂａから注入口７ｂｂを経て流入路７ｃに流入する際、ゴム材３Ｒの垂直方向の注入圧は、注入口７ｂｂの湾曲した内壁部で減衰される。従って、流入路７ｃからキャビティ７ａ内に向かって流入する際には、シール対象基材２に塗布された接着剤４にかかる注入圧によるせん断応力が弱くなり、接着剤４の剥がれが生じたり、未加硫ゴム材３Ｒが変形して加硫されたりするようなことがない。この場合、注入口７ｂｂにおける傾斜部分の長さは、垂直部分７ｂａの長さより充分に短くても、上記注入圧の減衰作用が働くから、注入ゲート７ｂの設置スペースに制約がある場合でも、このような注入ゲート７ｂを形成することができ、特に有効である。
【００２７】
全キャビティ７ａ内が未加硫ゴム材３Ｒで充分に充填されると保圧状態に保ち、ゴム材３Ｒを加硫する。この加硫は、金型を加熱するか、未加硫ゴム材３Ｒの保有する熱によってなされ、この加硫に伴い接着剤４Ｒの硬化が促進される。その後、脱型し、注入ゲート７ｂに残存するゴム材を切除すれば、図１乃至図３に示すように、シール対象基材２の環状溝２ｂの底部に接着剤層４を介してゴム製のガスケット３が一体固着されたガスケット構造体１が得られる。得られたガスケット構造体１は、上述のように、接着剤層４の剥離やガスケット３部分のゴムの変形等の現象が生じておらず、信頼性の高いシール性を備えたものとなる。
【００２８】
図５に示すガスケット構造体の製造方法では、上記のような中子型に相当する部分が一体とされた上型７を用いて成型するようにしている。この場合、連接部３ｄ及び注入ゲート７ｂに残存するゴム材を変形させるように型開きをするか、これらを型開きと同時に引き千切るように切除することにより、脱型がなされる。その他の構成は図４と同様であるから、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００２９】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記ガスケット構造体１を成型によって製造する場合に使用される金型の他の実施形態を示している。これらの例においても、注入ゲート７ｂが、シール対象基材２に対して垂直状の垂直部分７ｂａと、該垂直部分７ｂａの先側にキャビティ７ａのガスケット本体部に対応する部位側に傾斜して流入路７ｃに連接される細径の注入口７ｂｂとを備えており、この注入ゲート７ｂの形状的特性により、接着剤層４の剥離やガスケット３部分のゴムの変形等のない、信頼性の高いシール性を備えたガスケット構造体１が得られる。図示の種々の例は、金型の加工性や、未加硫ゴム材３Ｒの注入圧の減衰度合い等に応じ設計的事項として適宜選択採用されるものであり、従って、図示以外の形状のものを採用することはもとより可能である。また、これらの例においても、図５の例のように中子型に相当する部分が一体とされた上型を用いて成型するようにしても良い。その他の構成は上記と同様であるので、共通部分に同一の符号を付し、その説明を割愛する。
【００３０】
尚、上記実施形態では、シール対象基材２のガスケット３が一体固着される所定部位を環状溝２ｂの底部としたが、このような環状溝を有さず有効幅に制約のある平坦な部位であっても良い。また、燃料電池のセパレータに適用した例について述べたが、ハードディスク装置、その他のシール対象基材とガスケットとが一体固着された状態で流通に供せられるものにも、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  ガスケット構造体
２        シール対象基材
２ｂ      環状溝（所定部位）
３        ガスケット
３ａ      ガスケット本体部
３ｂ      ゴム材の流入連結部
３ｃ      ゴム材の注入部
３ｄ        連接部
３Ｒ      未加硫ゴム材
４        接着剤層
４Ｒ      未硬化の接着剤
５        金型
７        上金型（金型）
７ａ      キャビティ
７ｂ      注入ゲート
７ｂａ    注入ゲートの垂直部分
７ｂｂ    注入ゲートの注入口
７ｃ      流入路
７Ａ      中子型（金型）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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