垫片的制造方法与流程

本发明涉及通过使由分配器涂布在板体上表面上的液态成形材料的涂布层固化来制造垫片的方法。

背景技术：

作为密封部件的一种，如图16所示有在基板1的上表面上一体地成形由橡胶状弹性体(橡胶材料或具有橡胶弹性的合成树脂材料)构成的垫片2的基板一体型垫片10。作为典型的例子，在具有层叠多个燃料电池单元的构造的燃料电池中，作为用于密封燃料气体和氧化气体等的密封手段，使用了在作为燃料电池单元的构成部件的隔板等基板的上表面上一体地成形由橡胶状弹性体构成的垫片的基板一体型垫片。

作为制造这样的基板一体型垫片10的方法，已知有使用分配器在基板1的上表面上以预定图案环形涂布液态橡胶，并通过使该液态橡胶的涂布层交联固化来成形如图16所示的垫片2的同时使其与基板1一体化(例如参照下述的在先技术文献)。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2000-302160号公报

技术实现要素：

【发明所要解决的问题】

但是，使用分配器涂布的液态橡胶从基板1的上表面立起的端部由于润湿性和表面张力呈滴水形状(曲面状的隆起形状)，因此液态橡胶以该形状交联固化而得到的垫片2如图17所示，具有宽度方向两侧的高度不足的部分2a，截面形状和高度精度不稳定，因此被指出存在密封性不稳定的可能和截面形状也受限制的问题。

另外，根据如上所述的方法，即使是垫片2未与基板1一体化的纯橡胶类型，也存在同样的问题。

本发明是鉴于以上方面而完成的，其技术问题是在通过使由分配器涂布于板体上的液态成形材料的涂布层固化来制作垫片的方法中提高垫片的截面形状和高度的精度。

【解决技术问题的手段】

本发明为了解决上述技术问题，采用了以下手段。

即，权利要求1的发明涉及的垫片的制造方法，其特征在于，包括如下工序：通过分配器将液态成形材料涂布在板体的上表面上形成以预定图案环形延伸的涂布层；以及将在下表面具有与所述涂布层相对应的以预定图案环形延伸的成形槽的成形模具叠置在所述板体上，将所述涂布层的截面形状校正为与所述成形槽相对应的截面形状并使该涂布层固化。

根据上述方法，通过分配器以预定图案涂布在板体的上表面上的液态成形材料的涂布层通过叠置在板体上的成形模具被校正为与其下表面的成形槽的截面形状相对应的截面形状，在该状态下，所述涂布层固化而变成垫片，从而成形为具有高精度的截面形状的垫片。

另外，本发明为了解决上述技术问题，还可以采用以下手段。

即，权利要求2的发明涉及的垫片的制造方法，在权利要求1所述的方法中，其特征在于，液态成形材料由紫外线固化型液态橡胶构成，成形模具由透明板构成，通过经由所述成形模具向所述涂布层照射紫外线来进行涂布层的固化。

根据该方法，在将成形模具叠置在板体上之后，能够从该成形模具的上方向紫外线固化型液态橡胶的涂布层照射紫外线来进行固化，因此能够大幅缩短垫片的成形时间。

另外，权利要求3的发明涉及的垫片的制造方法，在权利要求1或2所述的方法中，成形模具具有毛刺槽，所述毛刺槽能够由从成形槽内挤压出的液态成形材料来形成毛刺。

根据上述方法，当将成形模具叠置在板体上时，从成形模具的成形槽内挤出的液态成形材料被保持在毛刺槽内，通过液态成形材料的固化而变成毛刺，该毛刺能够从垫片分离去除。

另外，权利要求4的发明涉及的垫片的制造方法，在权利要求3所述的方法中，其特征在于，毛刺槽在远离板体与液态成形材料之间的粘接部的位置形成毛刺。

根据上述方法，由从成形模具的成形槽内挤出的液态成形材料形成的毛刺形成在远离板体与液态成形材料之间的粘接部的位置，因此将毛刺从垫片分离去除时能够有效地防止板体与垫片剥离。

【发明效果】

根据本发明涉及的垫片的制造方法，由于提高了通过分配器的液态成形材料的涂布层的截面形状和高度的精度，从而能够获得具有稳定的密封性的垫片。

附图说明

图1是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第一实施方式中通过分配器在基板上形成涂布层的状态的说明图。

图2是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第一实施方式中将成形模具叠置在形成有涂布层的基板上的过程的说明图。

图3是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第一实施方式中将成形模具叠置在基板上的状态的说明图。

图4是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第一实施方式中从成形模具取出基板一体型垫片的过程的说明图。

图5是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第二实施方式中通过紫外线固化涂布层的状态的说明图。

图6是示出在本发明涉及的垫片的制造方法中成形模具的成形槽内的液态成形材料向宽度方向两侧挤出的过程的说明图。

图7是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第三实施方式中将成形模具叠置在基板上的状态的说明图。

图8是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第三实施方式中取出产品的工序的说明图。

图9是示出在本发明涉及的垫片的制造方法中的成形模具的成形槽的截面形状例子的说明图。

图10是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第四实施方式中基板和第一以及第二成形模具的说明图。

图11是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第四实施方式中在叠置有第一成形模具的基板上形成有涂布层的状态的说明图。

图12是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第四实施方式中在形成有涂布层的基板上叠置第二成形模具的状态的说明图。

图13是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第四实施方式中使涂布层固化的工序的说明图。

图14是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第四实施方式中从基板以及第一成形模具分离第二成形模具的状态的说明图。

图15是示出在本发明涉及的垫片的制造方法的第四实施方式中取出产品的工序的说明图。

图16是示出基板一体型垫片的一例的图，图16的(a)是俯视图，图16的(b)是图16的(a)的b-b'截面图。

图17是示出通过现有技术制造出的基板一体型垫片的截面形状的说明图。

具体实施方式

以下，将参照附图说明将本发明涉及的垫片的制造方法适用于图16所示的基板一体型垫片10的制造中的优选实施方式。图1至图4是示出第一实施方式的图。

在第一实施方式中，首先，如图1所示，在由金属板构成的基板1的上表面1a上通过使用分配器(未图示)以例如与图16的(a)所示的垫片2的平面形状对应的预定图案环状涂布热固性液态橡胶来形成涂布层20。这里，在使用相对于基板1不具有自粘性的材质的液态橡胶的情况下，预先在基板1的上表面1a上涂布粘接剂。此外，基板1相当于权利要求1中记载的板体，液态橡胶相当于权利要求1中记载的液态成形材料。

这里，涂布层20设定为宽度w1略大于要成形的垫片的宽度，高度h1略大于要成形垫片的高度。此外，由分配器涂布的涂布层20其宽度方向上的两端、即从基板1的上表面1a立起的端部20a由于液态橡胶对基板1的上表面1a的润湿性和表面张力而呈滴水形状(曲面状的隆起形状)。

接着，如图2所示，将成形模具3定位叠置在形成有涂布层20的基板1之上。成形模具3由热传导率良好的材料构成，在其下表面3a上具有以与涂布层20的平面形状对应的预定图案延伸的成形槽31，成形槽31的底面31a是平坦的，并且宽度方向两侧的内侧面31b相对于成形槽31的底面31a和成形模具3的下表面3a垂直地形成，宽度w2与要成形的垫片的宽度相等，即w2＜w1，深度d与要成形的垫片的高度相等，即d＜h1。此外，优选地，在成形模具3中形成有从成形槽31延伸的所需数量的排气孔(未图示)，该排气孔防止当叠置在基板1上时成形槽31内残留空气而形成空气块。

因此，在将成形模具3的下表面3a以与基板1的上表面1a紧密接触地叠置的状态下，如图3所示，基板1上的涂布层20成为填充到成形槽31内的状态，即其截面形状被校正成符合成形槽31的底面31a和两内侧面31b的形状。

接着，将叠置有成形模具3的基板1送至恒温槽(未图示)内，并在该恒温槽内以预定的温度加热预定时间，从而使由热固性液态橡胶构成的涂布层20交联固化。涂布层20通过固化而成形为垫片2，并且一体地粘接于基板1的上表面1a。然后，如图4所示，通过打开成形模具3和基板1而分离，如图16所示，取出在基板1的上表面1a上一体地成形有由橡胶状弹性体构成的垫片2的基板一体型垫片10。

以这种方式成形的垫片2在上述的涂布层20的固化过程中，上表面2b通过成形模具3的成形槽31的底面31a平坦地形成，而两侧面2c通过成形模具3的成形槽31的两内侧面31b形成为垂直的立起面，因此具有高精度的截面形状，从而能够发挥稳定的性能。

图5示出了作为本发明涉及的垫片的制造方法的优选的第二实施方式成形模具3由透明材料(例如玻璃等)构成并且将通过分配器(未图示)形成在基板1的上表面1a上的由紫外线固化型液态橡胶构成的涂布层20通过照射紫外线uv来固化的工序。

即，在第二实施方式中，作为通过分配器涂布在基板1的上表面1a上的液态成形材料使用紫外线固化型液态橡胶。然后，如图1所示，通过将成形模具3叠置在形成有由紫外线固化型液态橡胶构成的涂布层20的基板1上，使得其下表面3a与基板1的上表面1a紧密接触，如图3所示，在将基板1上的涂布层20填充到成形槽31的状态下，如果该截面形状被校正为符合成形槽31的底面31a和两内侧面31b的形状，则直接从成形模具3的上方由紫外线照射装置(未图示)照射紫外线uv。紫外线uv透过透明的成形模具3，由其能量来使由紫外线固化型液态橡胶构成的涂布层20固化。因此，不必放入恒温槽，而且能够在短时间(例如几十秒)内固化涂布层20来成形垫片2。

通过照射紫外线uv而交联固化涂布层20来成形垫片2后，如图4所示，通过打开成形模具3和基板1而分离，如图16所示，能够取出在基板1的上表面1a上一体地成形有由橡胶状弹性体构成的垫片2的基板一体型垫片10。

此外，在上述的各实施方式中，如图2所示，在将成形模具3叠置在形成有涂布层20的基板1上时，如图6所示，如果成形模具3的成形槽31内的涂布层20的一部分20b向宽度方向两侧挤压而向成形模具3的下表面3a与基板1的上表面1a之间的间隙挤出，则该固化物变成薄毛刺，从而该薄毛刺的去除作业有可能变得复杂。

因此，本发明涉及的垫片的制造方法的第三实施方式是为了防止产生这样的薄毛刺，如图7所示，成形模具3具有位于成形槽31的宽度方向两侧的适当深度的毛刺槽32以及作为该毛刺槽32与成形槽31之间的相对凸部的切出部33。其他构成可以与前面说明的第一或第二实施方式相同。

即，在第三实施方式中，在基板1的上表面1a中成为与垫片的粘接部的区域，换言之在与成形模具3的成形槽31对置的区域(在图7中用细小斜线示出的区域)预先涂布粘接剂4之后，如图1所示，通过分配器在基板1的上表面1a上形成由液态橡胶构成的涂布层20。如前面说明的那样，涂布层20的宽度w1大于要成形的垫片的宽度，高度h1高于要成形的垫片的高度。

接着，如图7所示，通过将成形模具3叠置在该基板1上，使得其下表面3a与基板1的上表面1a紧密接触，从而成为基板1上的涂布层20填充到成形槽31的状态。此时，成形模具3的成形槽31内的涂布层20(液态橡胶)的一部分20b向宽度方向两侧挤压出并通过切出部33与基板1的上表面1a之间的间隙流入到成形模具3的毛刺槽32与基板1的上表面1a之间的空间。

接着，当作为液态成形材料使用热固性液态橡胶时，将叠置成形模具3的基板1送至恒温槽(未图示)内并在该恒温槽内以预定的温度进行预定时间的加热，或者当作为液态成形材料使用紫外线固化型液态橡胶并且成形模具3由透明材料构成时，通过从成形模具3的上方照射紫外线，使基板1上的涂布层20(液态橡胶)交联固化。

然后，当涂布层20的交联固化所需的时间经过之后，使得成形模具3与基板1分离地打开。如图8所示，在基板1的上表面1a上，通过液态橡胶在成形模具3的成形槽31内固化而成形并通过粘接部40一体地粘接的垫片2和作为毛刺槽32内的液态橡胶的固化物的毛刺21成为通过由切出部33形成的薄壁的连结部22彼此连结的状态。而且，由于该毛刺21不与基板1的上表面1a粘接，因此能够在连结部22扯掉并容易从垫片2去除，如图16所示，能够获得在基板1的上表面一体地成形有由橡胶状弹性体构成的垫片2的基板一体型垫片10。

此外，在上述的各实施方式中，作为垫片2说明了成形为其上表面平坦的平垫片的情况，但是根据成形模具3的成形槽31的截面形状，也可以成形为如下各种截面形状的垫片，例如，图9的(a)所示，具有鱼板状的隆起形状的密封珠2d的垫片，如图9的(b)所示，具有截面呈倒v字形的隆起形状的密封珠2e的垫片，或者如图9的(c)所示，具有多个密封珠2f的垫片等。因此，仅通过变更成形模具3的成形槽31的加工形状能够成形复杂形状的垫片，因此能够以低成本来应对规格变更的要求。

另外，上述的实施方式都说明了制造如图16所示那样在基板1的上表面1a上一体地成形有由橡胶状弹性体构成的垫片2的基板一体型垫片10的情况，但是本发明也可以适用于不在基板1的上表面1a上涂布粘接剂而液态成形材料使用不具有自粘性的材料来成形纯橡胶垫片的情况。

另外，根据前面说明的第三实施方式，如图8所示，在将成形模具3从基板1分离之后，将毛刺21在薄壁的连结部22处扯掉来从垫片2去除时，由于扯掉位置(连结部22)沿着基板1的上表面1a与垫片2之间的粘接部40，因此通过拉拽毛刺21而集中到连结部22的应力作为剥离力直接作用于粘接部40。

因此，本发明涉及的垫片的制造方法的第四实施方式，为了有效地抑制去除毛刺21时作用于垫片2与基板1之间的粘接部40的剥离力，如图10所示，使用多个成形模具(第一成形模具3a和第二成形模具3b)。

具体而言，如图11所示，第一成形模具3a是其下表面3a可以与基板1的上表面1a紧密接触，内周面3b形成为规定要成形的垫片的外周形状的形状，在上表面3c具有适当深度的毛刺槽32以及作为该毛刺槽32与内周面3b之间的相对凸部的切出部33。

另外，第二成形模具3b是其下表面3d可以与基板1的上表面1a紧密接触，外周面3e具有形成为规定要成形的垫片的内周形状的形状的成形突起34，该成形突起34的外周侧下表面3f可以与第一成形模具3a的上表面3c紧密接触。

而且，如图12所示，通过将第一成形模具3a和第二成形模具3b定位叠置在基板1上，从而由第一成形模具3a的内周面3b和第二成形模具3b的成形突起34的外周面3e以及外周侧下表面3f构成与要成形的垫片的平面形状和截面形状相对应的成形槽31，在该成形槽31和基板1的上表面1a之间划定垫片成形空间c，在第一成形模具3a的上表面3c形成的毛刺槽32以及切出部33与第二成形模具3b的外周侧下表面3f之间划定毛刺形成空间d，该毛刺形成空间d与垫片成形空间c连续且远离基板1的上表面1a(图12所示的基板1和垫片2的粘接部40)。

因此，根据第四实施方式，首先，如图11所示，在基板1的上表面1a定位叠置第一成形模具3a之后，使用分配器(未图示)沿着基板1的上表面1a中的第一成形模具3a的内周面3b的内周侧涂布液态橡胶来形成环形的涂布层20。此时，在基板1的上表面1a中要涂布涂布层20的区域预先涂布粘接剂4。

这里，液态橡胶的涂布层20的高度h1高于要成形的垫片的高度，液态橡胶的涂布层20的体积大于将第一成形模具3a和第二成形模具3b定位叠置在基板1上时通过第一成形模具3a和第二成形模具3b形成的成形槽31与基板1的上表面1a之间形成的垫片成形空间c的容积，且小于在第一成形模具3a的毛刺槽32以及切出部33与第二成形模具3b的外周侧下表面3f之间形成的毛刺形成空间d的容积和成形空间c的容积之和。另外，该涂布层20由于液态橡胶对基板1的上表面1a的润湿性和表面张力呈滴水形状(曲面状的隆起形状)。

接着，如图12所示，在基板1和第一成形模具3a上定位叠置第二成形模具3b。如上所述，涂布层20的高度h1高于要成形的垫片的高度，体积大于由第一成形模具3a和第二成形模具3b形成的成形空间c的容积，因此，在叠置第二成形模具3b的过程中，垫片成形空间c内的涂布层20(液态橡胶)的一部分20b通过第一成形模具3a的切出部33与第二成形模具3b的外周侧下表面3f之间的间隙挤出，流入到第一成形模具3a的毛刺槽32与第二成形模具3b的外周侧下表面3f之间的毛刺形成空间d。

接下来，当作为液体成形材料使用热固性液态橡胶时，将叠置有第一成形模具3a和第二成形模具3b的基板1送至恒温槽(未图示)，在该恒温槽内以预定的温度进行预定时间的加热，或者，当作为液态成形材料使用紫外线固化型液态橡胶并且第一成形模具3a和第二成形模具3b由透明材料构成时，如图13所示，通过从第一成形模具3a和第二成形模具3b的上方照射紫外线uv，使基板1上的涂布层20(液态橡胶)交联固化。

由此，在垫片成形空间c内成形借助粘接部40在基板1的上表面1a一体地粘接的垫片2，在毛刺形成空间d内形成借助由切出部33形成的薄壁的连结部22与垫片2连续的毛刺21。

接下来，如图14所示，使得第二成形模具3b从基板1分离地打开，如图15所示，将以未粘接状态保持于第一成形模具3a的毛刺槽32的毛刺21通过在切出部33上的连结部22处扯掉而去除。此时，毛刺21和连结部22位于从垫片2与基板1的上表面1a之间的粘接部40远离的位置，因此当将毛刺21从垫片2扯掉而去除时，连结部22的断开时的应力很难作为粘接部40的剥离力作用，从而能够有效地防止垫片2从基板1剥离。然后，通过使得第一成形模具3a从基板1分离地打开，从而能够获得在基板1的上表面1a上一体地成形由橡胶状弹性体构成的垫片2的基板一体型垫片10。

然后，在该第四实施方式中，通过由第一成形模具3a的内周面3b和第二成形模具3b的成形突起34的外周面3e以及外周侧下表面3f构成的成形槽31的截面形状，也能够成形如前面说明的图9的(a)～(c)所示的各种截面形状的垫片2。因此，仅通过变更第一成形模具3a的内周面3b和第二成形模具3b的成形突起34的外周面3e以及外周侧下表面3f的加工形状能够成形复杂形状的垫片，因此能够以低成本来应对规格变更的要求。

【符号说明】

1基板(板体)

2垫片

20涂布层

3成形模具

3a第一成形模具

3b第二成形模具

31成形槽

32毛刺槽

33切出部

40粘接部