密封垫及其制造方法与流程

本发明涉及密封技术相关的密封垫及其制造方法。本发明的密封垫例如用作燃料电池用密封垫，或作为其他用途的一般密封垫使用。

背景技术：

燃料电池用密封垫包括由橡胶态弹性体(橡胶)制成的密封垫单件形成的纯橡胶型密封垫、橡胶态弹性体制成的密封垫与隔板一体成型的隔板一体密封垫、橡胶态弹性体制成的密封垫与GDL(气体扩散层)一体成型的GDL一体密封垫等各种构成的密封垫。

虽然这些密封垫具有各自特征，但近年来，由于低成本化的要求强烈，能够满足此种要求的纯橡胶型密封垫得到关注。

例如，纯橡胶型密封垫如图4所示构成。

即，密封垫11整体呈平面状(平板状)，用于将燃料电池反应面的周围全面密封的外周密封部12设置为平面矩形框状。另外，由于需要将燃料电池反应面和各歧管部隔开，因此内侧密封部13与外周密封部12的内侧(分别在四角)一体设置。密封垫11的截面形状如图4(B)所示，呈截面圆形。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-60133号公报(参见图1等中的密封垫3)

但是，该纯橡胶型的燃料电池用密封垫11在以下方面存在进一步改进之处。

即，该燃料电池用密封垫11的平面外形的大小一般为400mm×300mm左右，而其截面形状(线径)较小地设定为1mm到数mm左右。因此在运输时或堆叠时密封垫11单件易发生扭曲，其操作性(操控性)不佳。

技术实现要素：

本发明鉴于上述情况，目的在于提供一种能够提高纯橡胶型密封垫操作性的同时，即使密封垫主体与载体膜粘附在一起，也易于将载体膜从密封垫主体拆卸的结构的密封垫。

为了实现上述目的，本发明的密封垫的特征在于，由纯橡胶型密封垫主体和以能够拆卸的方式保持所述密封垫主体的树脂膜形成的载体膜组合而成，在所述载体膜中的与所述密封垫主体在平面上重叠的部位，设置沿所述密封垫主体的外形形状变形的立体形状构成的密封垫保持部，所述立体形状构成的密封垫保持部设置为不保持所述密封垫主体的一个侧面而仅保持另一个侧面和下面的阶梯形状。

本发明中，通过使用树脂膜形成的载体膜保持纯橡胶型密封垫主体，提供了密封垫的操作性。密封垫主体与载体膜彼此无粘合，因此进行堆叠时，能够从密封垫主体拆卸载体膜仅对密封垫主体进行堆叠。

密封垫主体呈平面状(平板状)，由于树脂膜形成的载体膜也为平面状(平板状)，因此仅将密封垫主体装载到载体膜上，存在载体膜不能牢固地保持密封垫主体之虞。于是，为了对此采取措施，优选在载体膜中与密封垫主体在平面上重叠的部位，设置沿密封垫主体的外形形状变形的立体形状构成的密封垫保持部，从而密封垫主体被密封垫保持部立体地保持，因此能够通过载体膜牢固地保持密封垫主体。

如上所述，虽然密封垫主体与载体膜无粘合，但由于密封垫主体材质上的特性或成型过程原因，两者呈粘附状态，这时，当粘附力强时，存在载体膜不易从密封垫主体拆卸之虞。因此本发明中，密封垫保持部的形状为不保持密封垫主体的一个侧面而仅保持另一个侧面和下面的单侧保持式阶梯形状，从而限制了粘附面积，从而即使两者相粘附，也易于将载体膜从密封垫主体进行拆卸。

本发明的密封垫例如用作燃料电池用密封垫。由于燃料电池的堆层叠数多，因此要求较薄的密封垫厚度，由于厚度薄的密封垫易于扭曲，因此操作性不佳。因而在这种厚度薄的易于扭曲的燃料电池用密封垫的领域，将密封垫主体与树脂膜形成的载体膜进行组合从而提高操作性，在力图堆叠作业的效率化时是非常有效的。

作为密封垫的制造方法，依次实施：在将平面状的载体膜夹入用于成型密封垫主体的模具的分型部中的状态下闭合模具的工序，使用模具将密封垫主体成型，此时在成型材料填充压力下使载体膜平面上的一部分沿模具型腔内面变形，使立体形状构成的密封垫保持部成型的工序，以及密封垫主体成型后，打开模具，再将密封垫主体与载体膜同时从模具取出的工序。虽然载体膜原本呈平面状，但利用成型材料填充压力一部分被立体化，在立体化的部位安装密封垫主体，因此保持力高。

发明效果

根据本发明，将纯橡胶型密封垫主体与树脂膜形成的载体膜进行组合，能够提高纯橡胶型密封垫的操作性。另外，使密封垫保持部的形状成为不保持密封垫主体的一个侧面而仅保持另一个侧面和下面的阶梯形状，因此即使密封垫主体与载体膜粘附在一起，仍然能够容易地将载体膜从密封垫主体拆卸。

附图说明

图1是表示本发明实施例的密封垫的图，(A)是其平面图，(B)是其主要部分的截面放大图，并且是(A)中C-C线的截面放大图；

图2是本发明实施例的密封垫的制造方法工序说明图；

图3是本发明实施例的密封垫的操作方法说明图；

图4是表示现有技术中的密封垫的图，(A)是其平面图，(B)是其主要部分的截面放大图，并且是(A)中B-B线的截面放大图；

图5中的(A)和(B)分别是比较例的密封垫的主要部分截面图。

符号说明

11…密封垫

21…密封垫主体

21a…密封垫上面

21b…一个侧面

21c…另一个侧面

21d…下面

22…外周密封部

23…内侧密封部

24…密封垫基部

25…密封唇

26…贯通部

31…载体膜

32…密封垫保持部

32a、32b…平面部

32c…直立部

41…模具

42…上模

43…下模

44…分型部

45…型腔部

51…夹具装置

具体实施方式

下面，基于附图对本发明实施例进行说明。

如图1所示，该实施例的密封垫11由纯橡胶型密封垫主体21和以能够拆卸的方式保持该密封垫主体21的树脂膜形成的载体膜31组合构成。虽然密封垫主体21与载体膜31无粘合，但相互粘附在一起。密封垫主体21从载体膜31拆卸，仅将密封垫主体21作为例如燃料电池用密封垫使用。载体膜31还被称为载体片材或密封垫保持部件。

密封垫主体21由规定的橡胶态弹性体(例如，VMQ、PIB、EPDM、FKM等)以整体呈平面状(平板状)的方式成型，将燃料电池反应面周围全面密封的外周密封部22设置为平面矩形框状。另外，为了将燃料电池反应面与各歧管部隔开，内侧密封部23与外周密封部22的内侧(四角分别)一体设置。密封垫主体21的截面形状如图1(B)所示呈截面D字形(横D字形)，即截面圆弧形(半圆形)的密封唇25与截面矩形的密封垫基部24的上部一体设置的形状。符号26表示在密封垫主体21的厚度方向贯通密封垫主体21的贯通部(空间部)。密封垫主体21成型为整体呈平面矩形状，其平面的大小为外形约400mm(纵)×约300mm(横)，其厚度，即线径为约1mm。

载体膜31由规定的树脂膜成型为平面状(平板状)，成型为比密封垫主体21大一圈的平面矩形状。作为树脂膜，例如使用厚度0.2mm的聚丙烯膜，通过将其剪裁为上述大小的平面形状来使用。树脂膜除了聚丙烯之外，还可使用聚乙烯、聚苯乙烯等一般树脂材料。另外，优先使用聚酰胺(PA)或者聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等的工程塑料构成的膜，使用此种工程塑料构成的膜，密封垫主体21与载体膜31不易粘附，并且即使粘附也易于剥离。虽然膜的厚度取决于密封垫主体21的线径或截面形状，但优选为0.1mm～0.3mm左右。

作为载体膜31的平面上的一部分，在与密封垫主体21在平面上重叠的部位设置有沿密封垫主体21的外形形状(密封垫主体21的截面形状的轮廓线)变形形状的立体形状构成的密封垫保持部(立体部)32。

该立体形状构成的密封垫保持部32并非是具有左右一对的槽侧面的槽形状，而是形成为高度不同的两个面的平面部32a、32b经由膜厚度方向的直立部32c连接的阶梯形状的立体，由此设置为不保持呈截面D字形(横D字形)的密封垫主体21的上面(密封唇25的上面)21a以及一个侧面(密封唇25与密封垫基部24的一个侧面)21b，而仅保持另一个侧面(密封垫基部24的另一个侧面)21c以及下面(密封垫基部24的下面)21d的阶梯形状的立体。

在上述构成的密封垫11中，由于通过树脂膜形成的载体膜31对纯橡胶型密封垫主体21进行保持，因此在搬运密封垫11之时，不易使密封垫主体21产生扭曲，易于搬运。另外，因为密封垫主体21与载体膜31无粘合，因此进行堆叠时，能够容易地将载体膜31从密封垫主体21拆卸。由此，可以提高纯橡胶型密封垫11的操作性。

另外，因为载体膜31设置有立体形状构成的密封垫保持部32，由该立体形状构成的密封垫保持部32保持密封垫主体21，所以密封垫主体21在平面上相对于载体膜31被定位。因此在搬运密封垫11之时，密封垫主体21相对于载体膜31不会发生偏移，能够通过载体膜31牢固地保持密封垫主体21。

另外，如上所述，虽然因为密封垫主体21与载体膜31无粘合，在进行堆叠时能够容易地将载体膜31从密封垫主体21拆卸，但如后文所述，在将载体膜31插入成型密封垫主体21的模具41(图2)中的状态下对密封垫主体21成型时，由于成型后的密封垫主体21具有粘附性等原因，密封垫主体21与载体膜31成为粘附的状态。虽然该粘附大多为可利用夹具装置拆卸程度的粘附力具有较小，但在粘附力强时，存在不易从密封垫主体21拆卸载体膜31的可能性。

于是，如该实施例所述，密封垫保持部32呈阶梯形状，由于设置为不对密封垫主体21的上面21a和一个侧面21b进行保持，而仅对另一个侧面21c和下面21d进行保持的形状，从而即使密封垫主体21、载体膜31两者相粘附，也能够容易地将载体膜31从密封垫主体21拆卸下来。

即，如比较例1的图5(A)所示，如果密封垫保持部32的形状不为阶梯形状而是槽形状，由于该槽形状的密封垫保持部32对密封垫主体21的一个侧面21b、另一个侧面21c以及下面21d的三个面进行保持，因此粘附面积相对大，不易将载体膜31从密封垫主体21拆卸下来。与此相对，上述实施例中，密封垫保持部32呈阶梯形状，并且仅对密封垫主体21的两个面(另一个侧面21c以及下面21d)进行保持，因此粘附面积相对小。由此，易于将载体膜31从密封垫主体21拆卸下来。

另外，如比较例2的图5(B)所示，如果省略了立体形状构成的密封垫保持部32，载体膜31保持平面状，如上所述，载体膜31不能牢固地保持密封垫主体21。

因此，作为上述两种情况的折中，本发明实施例如上所述，将密封垫保持部32设置为阶梯形状，以对密封垫主体21的两个面(另一个侧面21c与下面21d)进行保持。

下面，对上述密封垫11的制造方法进行说明。制造中使用将纯橡胶型密封垫主体21注射成型的模具。

作为工序，首先准备裁剪为规定大小的平面形状的平面状的载体膜31，如图2(A)所示，在将该载体膜31夹入模具41的分型部44中的状态下，闭合模具41。模具41由上模(一个分模)42以及下模(另一个分模)43组合而成，两个分模42、43的分型部44分别各自对应设置有型腔部45。载体膜31由于最初其整面为平面状，因此呈横穿型腔部45内部的状态。

而后，如图2(B)所示，向型腔部45填充用于成型密封垫主体21的成型材料并进行加热等，使密封垫主体21成型。在向型腔部45填充成型材料时，载体膜31在其平面上的一部分由于成型材料填充压力而向型腔部45的内面压靠，变形(塑性变形)为沿型腔部45的内面的形状，由此，成型出立体形状构成的密封垫保持部32。

之后，图2(C)所示，密封垫主体21成型后，打开模具，如图2(D)所示，将密封垫主体21和载体膜31同时从模具41取出。取出的密封垫主体21和载体膜31为密封垫主体21由载体膜31保持的组合状态，以该组合状态进行产品的搬运以及保管等。由载体膜31保持的密封垫主体21不易产生扭曲等，因此，与操作单独的密封垫主体21相比提高了操作性。

向燃料电池堆安装密封垫主体21时，如图3(A)所示，通过真空牵拉装置(图中未示出，真空牵拉方向由箭头D所示)等将载体膜31吸附固定于基座侧，在此状态，使用夹具装置51等抓住密封垫主体21，并如图3(B)所示提起，从载体膜31剥离。剥离是以从密封垫主体21的一个侧面21b侧向另一个侧面21c侧剥除的方式进行(箭头E)，由此更加易于剥离。