(57)【要約】【課題】安定した接着性及び優れた接着耐久性を備えたフッ素ゴム組成物からなるガスケットを備えたガスケット構造体を提供することを目的とする。【解決手段】シール対象基材２の所定部位に接着剤層４を介して加硫成型されたゴム製ガスケット３が一体固着されたガスケット構造体１であって、上記ガスケットは、フッ素ゴム組成物からなり、上記ガスケットの上記シール対象基材との接着部位３ａは、表面粗さをＲａ０．０５μｍ〜１０．０μｍ又はＲｚ０．１μｍ〜５０μｍとする粗面化処理がなされ、その状態で上記シール対象基材に一体固着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加硫成型されたゴム製ガスケット構造体が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、フッ素ゴム組成物からなり、
上記ガスケットの上記シール対象基材との接着部位は、表面粗さをＲａ０．０５μｍ〜１０．０μｍ又はＲｚ０．１μｍ〜５０μｍとする粗面化処理がなされ、その状態で上記シール対象基材に一体固着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、
上記粗面化処理は、レーザー処理によってなされることを特徴とするガスケット構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加硫成型されたゴム製ガスケットが接着剤層を介してシール対象基材に一体固着されたガスケット構造体に関し、詳しくはフッ素ゴム組成物からなるガスケットがシール対象基材に後接着されたガスケット構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車部品、電子機器、燃料電池部品などのシール部に、ゴム製ガスケットが接着剤層を介してシール対象基材に一体固着されたガスケット構造体を介装させ、上記シール部をシールすることがなされている。
このようなガスケット構造体の製造方法としては、主に２つの方法があり、ガスケットを所望する形状に加硫成型した後にシール対象基材にガスケットを接着する後接着による製造方法と、シール対象基材の所定部位に未加硫のゴム材を直接注入して一体加硫成型する製造方法とがある。後者の一体加硫成型による製造方法によれば、シール対象基材とガスケットとを強固に一体固着させることができるが、前者の後接着による製造方法の場合は、シール対象基材とガスケットとの接着性が劣る点が問題となっていた。
【０００３】
近年開発がなされている燃料電池用のガスケット構造体におけるガスケットとしては、ガスシール性、耐冷媒性、耐酸性、低温性、耐圧縮永久歪性に優れた物性を有するフッ素ゴム組成物からなるものが好適として用いられるが、後接着による製造方法において接着性が劣る要因としては、加硫成型されたガスケットの表面に、成型金型に塗布された離型剤が付着するため、シール対象基材との接着性を阻害することが考えられる。しかしながら、離型性が悪いと生産性が悪くなるため、成型金型で成型する際に、離型剤を塗布する工程を省くことができない。
またフッ素ゴム組成物の中に加工性を改良する目的で加工助剤が配合されている場合は、加工助剤が加硫成型されたガスケットの表面層に析出しやすく、これが接着性を阻害していることも考えられる。
そこでフッ素ゴム組成物からなるガスケットを備えたガスケット構造体が自動車用の燃料電池のシール部に用いられる場合は、過酷な環境下で使用されるため、後接着による製造方法であっても強固な接着性及び長期間良好に接着可能な接着耐久性を有するガスケット構造体の開発が望まれていた。
【０００４】
以下、下記特許文献１、２には、紫外線などをレーザー照射し、ゴム材を粗面化してシール対象基材との接着性を向上させたものが開示されている。
下記特許文献１には、１００〜４００ｍμの波長の紫外線を２００〜８０００μｗｈｒ／ｃｍ２の照射量となるように照射して表面が粗面化された加硫ゴムシートを合成樹脂含浸積層シール対象基材に接着させたものが開示されている。
下記特許文献２には、紫外線照射により表面処理された加硫ゴムの被処理面に水、アルコール、カルボニル化合物、アミン又は硫黄化合物を塗布し、乾燥後、接着剤を介して他材料を接合するものが開示されている。
下記特許文献３には、シール対象基材（セパレータ）に接着剤を塗布しなくても、ガスケット（ゴム）を強固に固定することができる燃料電池用ガスケットが開示されており、上述の後者の製造方法（一体加硫成型による製造方法）に該当するものが開示されている。ここにはシール対象基材を構成する金属薄板において、メッキが施されていない部分の表面粗さを１μｍ〜１００μｍとすることにより、ガスケットの接着強度が確保できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５４−１０８８８５号公報
【特許文献２】特許第３６６１７２３号公報
【特許文献３】特開２００１−３３２２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、２には加硫ゴム材を粗面化処理する点は開示されているが、レーザー照射により加硫ゴム材をどの程度粗面化するのかについては記載されていない。よって粗面化することにより、接着剤との楔効果は期待できたとしても、金型成型された加硫ゴム材の表面に付着した離型剤や加硫ゴム材の表層に析出された加工助剤が付着したままであれば、安定した接着性、接着耐久性は確保できないと考えられる。
上記特許文献３は、接着剤を塗布しなくても接着強度を確保することを狙ったものであるが、過酷な条件下においてガスケットの安定した接着強度を長期に亘って確保するには、やはり接着剤が必要となることが考えられる。またシール対象基材へガスケットを直接成型するため、シール対象基材の強度が弱い場合は、シール対象基材がダメージを受けてしまうおそれがある。更にシール対象基材の表面を所定の表面粗さ（０．１μｍ〜１００μｍ）とするものなので、上述のガスケットをフッ素ゴム組成物とした場合の特有の問題を解決したものではない。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、安定した接着性及び優れた接着耐久性を備えたフッ素ゴム組成物からなるガスケットを備えたガスケット構造体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】
【０００８】
請求項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加硫成型されたゴム製ガスケット構造体が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、フッ素ゴム組成物からなり、上記ガスケットの上記シール対象基材との接着部位は、表面粗さをＲａ０．０５μｍ〜１０．０μｍ又はＲｚ０．１μｍ〜５０μｍとする粗面化処理がなされ、その状態で上記シール対象基材に一体固着されていることを特徴とする。
請求項２の発明に係るガスケット構造体のように、粗面化処理は、レーザー処理によってなされる。その他、粗面化処理は、研磨処理、ショットブラスト処理、化成処理によってなされるものとすることもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るガスケット構造体は、フッ素ゴムからなるガスケットのシール対象基材との接着部位が所定の範囲内の表面粗さに粗面化処理されているので、ガスケットの表面に付着した離型剤或いは表層に析出した加工助剤などシール対象基材との接着を阻害する物質を剥離し除去された状態とすることができる。よって、接着部位の粗面化による楔効果と相俟って、安定した強固な接着性及び長期間に亘って良好な接着性を確保することができる。
またこれによれば、上述のような接着性を確保できるので、ガスケット構造体が自動車用の燃料電池のシール部に用いられた場合であっても、過酷な環境下で耐え得るものとすることができる。更にガスケットがフッ素ゴム組成物からなるので、ガスシール性、耐冷媒性、耐酸性、低温性、耐圧縮永久歪性のあるガスケット構造体とすることができ、自動車用の燃料電池のガスケット構造体に好適である。そして、加硫成型されたゴム製ガスケットをシール対象基材に一体固着したガスケット構造体、すなわち後接着により形成されたガスケット構造体であるので、少ロット生産に対応することができる。
【００１０】
上記接着部位の表面粗さがＲａ０．０５μｍ又はＲｚ０．１μｍより小さいものとすると、上述の接着を阻害する物質（離型剤或いは加工助剤など）を完全に除去できないため、接着不良が発生する。表面粗さがＲａ１０．０μｍ又はＲｚ５０μｍより大きいものとすると、ゴム材の除去量が多くなり、ガスケットの寸法不良が発生する。
粗面化処理は、レーザー処理によって行うことができる。
これによれば、粗面化処理を行う部位が微細であっても、所望する箇所を精度よく且つ容易に粗面化処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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Ｘ−Ｘ線拡大断面図であり、接着工程を示す図である。
【図３】図１におけるＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図中のガスケット構造体１は、自動車用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い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を介してフッ素ゴム組成物からなるガスケット３が一体固着されている。
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、図３参照）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と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。
【００１３】
上記ガスケット３は、断面山形のビード状に成型金型によって予め加硫成型されており、シール対象基材２との接着部位３ａは、図３に示すように後記する所定範囲の表面粗さに粗面化処理が施されている。
接着剤層４は、エポキシ樹脂接着剤或いはシリコーン系接着剤など接着剤からなるものとすることができ、熱硬化性を有したものとすれば、ガスケット３とシール対象基材２とを加熱圧着させることにより、より一層強固にこれらを一体固着することができる。
【００１４】
ガスケット構造体１の製造手順としては、図２に示すように加硫成型されたガスケット３の接着部位に接着剤を塗布し、接着剤の塗布層４Ａを形成した後に、シール対象基材２の環状溝２ｂの所定部位にガスケット３を載置して接着する手順が挙げられる。ガスケット構造体１の製造手順は、上述に限定されず、上記環状溝２ｂに接着剤を塗布して接着剤の塗布層４Ａを形成した後に、シール対象基材２の環状溝２ｂの所定部位にガスケット３を載置して接着する手順としてもよい。
【００１５】
粗面化処理は、レーザー処理などによって行われる。これによれば、粗面化処理を行う部位が微細であっても、所望する箇所を精度よく且つ容易に粗面化処理を行うことができる。粗面化処理する方法としては、レーザー処理の他、研磨処理、ショットブラスト処理、化成処理などが挙げられる。レーザー処理としては、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザー、アルゴンレーザーなどによる処理が挙げられる。研磨処理としては、粉末状研磨材、ペースト状研磨材、研磨布、研磨紙、やすりなどを用いて研磨することができる。ショットブラスト処理としては、ドライブラスト、冷凍ブラスト、ウェットブラストなどによる処理が挙げられる。化成処理としては、過マンガン酸、クロム酸、ナトリウム系試薬などを接着部位３ａに塗布して粗面化するものとしてもよい。
【００１６】
上述の方法により、加硫成型されたガスケット３の接着部位３ａを表面粗さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１に準拠）Ｒａ０．０５μｍ〜１０．０μｍ、又はＲｚ０．１μｍ〜５０μｍの他、Ｒａ０．０５μｍ〜１０．０μｍ、且つＲｚ０．１μｍ〜５０μｍとしてもよい。
接着部位３ａの表面粗さが、Ｒａ０．０５μｍ又はＲｚ０．１μｍより小さいものとすると、上述の接着を阻害する物質（離型剤或いは加工助剤など）を完全に除去できないため、接着不良が発生する。また表面粗さがＲａ１０．０μｍ又はＲｚ５０μｍより大きいものとすると、ゴム材の除去量が多くなり、ガスケット３の寸法不良が発生する。
また上記接着部位３ａの表面粗さをＲａ０．０５μｍ且つＲｚ０．１μｍより小さいものとした場合も上述と同様に、接着を阻害する物質（離型剤或いは加工助剤など）を完全に除去できないため、接着不良が発生する。また上記接着部位３ａの表面粗さをＲａ１０．０μｍ、且つＲｚ５０μｍより大きいものとした場合も上述と同様に、ゴム材の除去量が多くなり、ガスケットの寸法不良が発生する。
【００１７】
上述の数値内に粗面化処理を行えば、ガスケット３がフッ素ゴム組成物からなり、離型性をよくするために成型金型に離型剤が塗布され、その離型剤がガスケット３の表面に付着していても、粗面化処理すると同時に離型剤の剥離処理もなされるので、接着性をよくすることができる。またフッ素ゴム組成物中に加工助剤が添加され、加硫成型によりガスケット３の表層に加工助剤が析出した場合であっても、この加工助剤も除去された状態とすることができる。よって、接着部位３ａの粗面化による楔効果と相俟って、安定した強固な接着性及び長期間に亘って良好な接着性を確保することができる。
【００１８】
またこれによれば、上述のような接着性を確保できるので、このようにガスケット構造体１が自動車用の燃料電池のセパレータに用いられた場合であっても、過酷な環境下で耐え得るものとすることができる。特にガスケット３がフッ素ゴム組成物からなるので、ガスシール性、耐冷媒性、耐酸性、低温性、耐圧縮永久歪性のあるガスケット構造体１とすることができ、燃料電池用のガスケット構造体１として好適である。そして、加硫成型されたガスケット３をシール対象基材２に一体固着したガスケット構造体１、すなわち後接着により形成されたガスケット構造体であるので、少ロット生産に対応することができる。
【００１９】
尚、上記実施例では、ガスケット構造体１を自動車用の燃料電池のセパレータとした例について述べたが、これに限定されるものではなく、ガスケット構造体１の形状、構成もこれに限定されるものではない。またガスケット３はフッ素ゴム組成物からなるものに限定しているが、その他、ゴム組成物に適用できることはいうまでもない。更にシール対象基材２の材質も上述の例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２０】
１      ガスケット構造体
２      シール対象基材
３      ガスケット
３ａ      接着部位
４      接着剤層
【図１】
2010180919.tif 000003
【図２】
2010180919.tif 000004
【図３】
2010180919.tif 000005