板材一體襯墊的製造方法與流程

2023-06-06 21:36:11

本發明涉及一種製造板材一體襯墊的方法，就所述板材一體襯墊而言，在例如構成燃料電池單元的隔板等板材的周緣部的兩面，一體地設置有由橡膠狀彈性材料構成的襯墊主體。

背景技術：

就燃料電池而言，在於電解質膜的兩面設有一對電極層的膜電極複合體(MEA：Membrane Electrode Assembly，膜電極複合體)的厚度方向兩側配置氣體擴散層，並且在該氣體擴散層上層疊隔板而形成燃料電池單元，進一步，形成層疊多個該燃料電池單元的堆疊構造(スタック構造)。在各燃料電池單元中使用襯墊用於密封燃料氣體和氧化氣體等，作為這種襯墊，先前以來已知有如圖7所示的板材一體襯墊100。

在圖7所示的板材一體襯墊100中，在沿著作為燃料電池單元的隔板的碳板101的周緣的部分中的厚度方向兩側，一體地設置有由橡膠狀彈性材料(橡膠材料或者具有橡膠狀彈性的合成樹脂材料)構成的襯墊主體102、103。襯墊主體102、103具有基部102a、103a和密封唇102b、103b。所述基部102a、103a以填充狀態形成於在碳板101的兩面形成的帶狀槽101a、101b，所述密封唇102b、103b從所述基部102a、103a的寬度方向中間部隆起形成山形。厚度方向兩側的基部102a、103a經由開設於碳板101的帶狀槽101a、101b間的薄壁部101c的貫通孔101d而彼此一體地連續。

在這種板材一體襯墊100的製造中，碳板101和襯墊主體102、103的一體成形使用如圖8以及圖9所示的模具200進行。也就是說，首先，將碳板101定位配置在模具200的分開模具201、202間，並且向通過合模而在碳板101的兩面的帶狀槽101a、101b和分開模具201、202之間形成的型腔203、204填充成形用液狀橡膠材料。作為液狀橡膠材料的供給口的澆口205僅在一個型腔203上開口，而如圖9所示，由於型腔203、204經由開設於碳板101的貫通孔101d而彼此連通，因此，從澆口205向型腔203射出的液狀橡膠材料也從該型腔203經由貫通孔101d向型腔204流入並被賦形(參照下述的現有技術文獻)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-245341號公報

專利文獻2：日本特開2001-121584號公報

技術實現要素：

(發明要解決的技術問題)

但是，由於碳板101易碎，因此，擔心帶狀槽101a、101b之間的薄壁部101c由於來自澆口205的液狀橡膠材料的射出壓力而產生裂紋C。特別是，擔心在薄壁部101c中與澆口205的開口部相對向的位置的附近，由於直接受到來自澆口205的液狀橡膠材料的射出壓力而容易產生裂紋C，並且，如圖9所示，在貫通孔101d存在的部分產生以該貫通孔101d為起點的裂紋C。

本發明為鑑於以上各點而完成，其技術問題在於提供一種板材一體襯墊的製造方法，當在由碳等易碎的材質構成的板材的兩面一體成形由橡膠狀彈性材料構成的襯墊主體時，能夠有效地防止板材的裂紋。

(解決技術問題的技術方案)

作為有效地解決上述技術問題的技術方案，本發明技術方案所涉及的板材一體襯墊的製造方法如下：板材一體襯墊在沿著板材的周緣的部分中的厚度方向兩側一體地設置有由橡膠狀彈性材料構成的襯墊主體，在板材一體襯墊的製造中，使所述板材中位於襯墊成形用型腔之間的區域，在與向所述型腔注入成形材料的澆口的開口的對向位置及其附近，以相對地成為厚壁的方式形成，所述襯墊成形用型腔通過將該板材夾持在模具的分開模具間並且合模而形成。

根據上述方法，從澆口向通過將板材夾持在模具的分開模具間並且進行合模而在沿著板材的周緣的部分中的厚度方向兩側形成的襯墊成形用的型腔注入成形材料，由此，在沿著板材的周緣的部分中的厚度方向兩側一體成形由橡膠狀彈性材料構成襯墊主體。合模時，所述板材中位於型腔之間的區域在與澆口的開口部的對向位置及其附近以相對地成為厚壁的方式形成，因此，所述板材中，由位於型腔之間的區域中相對地成為厚壁的部分承受來自所述澆口的成形材料的射出壓力。並且，由於該部分相對地成為厚壁，因此機械強度變高，因而，即使所述板材由易碎的材質構成，也難以產生由於成形材料的射出壓力而導致的裂紋。

本發明技術方案所涉及的板材一體襯墊的製造方法，其特徵在於，在上述的本發明技術方案所記載的一體襯墊的製造方法中，將板材的厚度方向兩側的型腔彼此連通的貫通孔以位於相對地成為厚壁的部分的方式開設。

根據上述方法，由於開設有貫通孔的部分相對地成為厚壁，因此，難以產生以貫通孔為起點的裂紋。

本發明技術方案所涉及的板材一體襯墊的製造方法，其特徵在於，在上述的本發明技術方案所記載的一體襯墊的製造方法中，相對地成為厚壁的部分從被夾持在模具的分開模具間的被夾持部延伸。

根據上述方法，由於相對地成為厚壁的部分支承於被夾持在模具的分開模具間的被夾持部，因此，更加難以產生由於成形材料的射出壓力而導致的裂紋。

本發明技術方案所涉及的板材一體襯墊的製造方法，其特徵在於，在上述的本發明技術方案所記載的一體襯墊的製造方法中，在型腔的延長方向的局部，形成有該型腔向寬度方向擴展的擴展部，並且，使澆口朝向所述擴展部開口，使板材中位於型腔之間的區域中的相對地成為厚壁的部分以位於所述擴展部的方式形成。

根據上述方法，板材中位於型腔之間的區域中的相對地成為厚壁的部分的機械強度更加提高。

(發明的效果)

根據本發明所涉及的板材一體襯墊的製造方法，當在由碳等易碎的材質構成的板材的兩面一體成形由橡膠狀彈性材料構成的襯墊主體時，能夠有效地防止由於來自澆口的成形材料的射出壓力而導致的板材的裂紋。

附圖說明

圖1是示出本發明所涉及的板材一體襯墊的製造方法的第一實施方式的模具的合模狀態的部分截面圖。

圖2是示出通過第一實施方式製造的板材一體襯墊的部分截面圖。

圖3是示出本發明所涉及的板材一體襯墊的製造方法的第二實施方式的模具的合模狀態的部分截面圖。

圖4是示出本發明所涉及的板材一體襯墊的製造方法的第三實施方式的說明圖。

圖5是在圖4的A-A』線位置切斷示出的截面圖。

圖6是示出圖4所示的第三實施方式的部分的變更例的說明圖。

圖7是示出通過現有的技術製造的板材一體襯墊的部分截面圖。

圖8是示出現有技術所涉及的板材一體襯墊的製造方法的一例的模具的合模狀態的部分截面圖。

圖9是在與圖8不同的位置切斷的模具的合模狀態的部分截面圖。

符號說明

1 板材

11、12 帶狀槽

15a 厚壁部

16 被夾持部

17 貫通孔

2 模具

21、22 分開模具

23、24 型腔

233、243 擴展部

25 澆口

3、4 襯墊主體

33、43 突出部。

具體實施方式

以下，一邊參照附圖一邊對本發明所涉及的板材一體襯墊的製造方法的優選的實施方式進行說明。

圖1是示出第一實施方式的圖，圖2是示出利用第一實施方式的方法製造的板材一體襯墊的圖，首先，在圖1中，參照符號1為在燃料電池單元中作為隔板插入的板材，參考符號2為用於在該板材1的周緣部中的厚度方向兩側如圖2所示將由橡膠狀彈性材料(橡膠材料或者具有橡膠狀彈性的合成樹脂材料)構成的襯墊主體3、4一體地射出成形的模具。

板材1由碳成形，在厚度方向兩面，沿著周緣(外周緣以及開口緣)延伸的帶狀槽11、12以彼此厚度方向對稱的截面形狀形成，在該帶狀槽11、12的內側的區域的厚度方向兩面，形成有用於使反應氣體(燃料氣體以及氧化劑氣體)等在燃料電池中流通的多個流路槽13、14。

模具2具備能夠夾持板材1的分開模具21、22，也就是說，通過將板材1定位配置並夾持在分開模具21、22間而進行合模，能夠在板材1的周緣部中的厚度方向兩側的帶狀槽11、12和分開模具21、22之間分別形成襯墊成形用的型腔23、24。型腔23、24具有與圖2所示的襯墊主體3、4凹凸對應的截面形狀，也就是說，由基部成形部231、241和密封唇成形部232、242構成。所述基部成形部231、241分別與向板材1的帶狀槽11、12內填充的基部31、41相對應。所述密封唇成形部232、242分別與從所述基部31、41的寬度方向中間部隆起成山形的密封唇32、42相對應。兩個型腔23、24經由開設於兩型腔23、24間的未圖示的貫通孔而彼此連通。

另外，在一個分開模具21上開設有作為成形用液狀橡膠材料的供給口的澆口25，該澆口25的下遊端部的開口部25a位於面對一個型腔23中的基部成形部231的外周部231a的位置。所述一個型腔23通過模具2的合模而形成在所述分開模具21和板材1的帶狀槽11之間。

板材1在通過夾持在模具2的分開模具21、22之間並進行合模而形成的型腔23、24之間的區域，換言之，在帶狀槽11、12之間的部分15，在與澆口25的開口部25a的對向位置及其附近，形成有相對地成為厚壁的厚壁部15a。該厚壁部15a以在型腔23、24(帶狀槽11、12)的外周側從被分開模具21、22夾持的被夾持部16突出的方式形成，可以向型腔23、24(帶狀槽11、12)的延長方向即與圖示的截面正交的方向連續。

並且，當向板材1一體成形襯墊主體3、4時，在圖1所示的合模狀態下，向在板材1的厚度方向兩側形成的型腔23、24注入成形用液狀橡膠材料。詳細而言，首先，從開設於一個分開模具21的澆口25向一個型腔23填充液狀橡膠材料，進一步，經由開設於帶狀槽11、12之間的部分15的未圖示的貫通孔向另一個型腔23填充液狀橡膠材料。

此時，板材1由型腔23、24(帶狀槽11、12)之間的部分15中的厚壁部15a承受來自澆口25的開口部25a的液狀橡膠材料的射出壓力。並且，該厚壁部15a為型腔23、24(帶狀槽11、12)之間的部分15中機械強度相對高的部分，並且，被在型腔23、24(帶狀槽11、12)的外周側由分開模具21、22夾持的被夾持部16支承，因此，即使板材1由碳成形，也能夠有效地防止由於液狀橡膠材料的射出壓力而產生裂紋。

並且，通過被填充至型腔23、24的液狀橡膠材料產生交聯固化，由此，如圖2所示，與板材1一體化的由橡膠狀彈性材料構成的襯墊主體3、4被成形。

圖3是示出本發明所涉及的板材一體襯墊的製造方法的第二實施方式的圖，與上述的第一實施方式不同的點在於，將板材1的厚度方向兩側的型腔23、24彼此連通的貫通孔17開設於相對的厚壁部15a。另外，該貫通孔17位於與澆口25的開口部25a相對向的位置。這樣的話，能夠有效地防止由於來自澆口25的液狀材料的射出壓力而產生以貫通孔17為起點的裂紋。

圖4以及圖5示出本發明所涉及的板材一體襯墊的製造方法的第三實施方式，與先前說明的第一實施方式不同的點在於，在型腔23、24的延長方向的局部形成有該型腔23、24向寬度方向外側擴展的擴展部233、243，並且使澆口25的開口部25a向一個擴展部233開口，使板材1中型腔23、24之間的部分15中的相對的厚壁部15a以位於所述擴展部233、243之間的方式形成。並且，如圖5所示，通過在板材1的帶狀槽11、12的延長方向側局部以規定間隔形成朝向板材1的周緣側較淺凹切的凹切部11a、12a，合模時，所述擴展部233、243形成在所述凹切部11a、12a和模具的內面之間，厚壁部15a形成為所述凹切部11a、12a之間的部分。

另外，將板材1的厚度方向兩側的型腔23、24彼此連通的貫通孔17開設於厚壁部15a，換言之，以位於擴展部233、243內的方式開設。另外，該貫通孔17位於與澆口25的開口部25a相對向的位置。

根據該方法，當成形時，流入型腔23、24的擴展部233、243的液狀橡膠材料發生交聯固化的部分成為襯墊主體3、4中從填充至板材1的帶狀槽11、12內的基部31、41向寬度方向突出的突出部33、43。並且，與澆口25的開口部25a相對向的板材1的厚壁部15a以被擴展部233、243(凹切部11a、12a)的立起面包圍的方式換言之以被被夾持部16包圍的方式形成，因此，相對於來自澆口25的液狀橡膠材料的射出壓力的機械強度更加提高，而且，在貫通孔17附近，即使由於交聯固化導致的橡膠材料的體積收縮而產生「縮痕」等，由於該「縮痕」在從襯墊主體3、4的基部31、41向寬度方向突出的突出部33、43產生，因此，能夠有效地防止這樣的「縮痕」導致的對基部31、41和密封唇32、42的不利影響。

並且，由於突出部33、43以外的部分均為如圖5所示的截面形狀，因此，成形的板材一體襯墊能夠實現均一的密封性。

圖6示出上述的第三實施方式的部分的變更例，也就是說，在先前說明的圖4的例子中，將板材1的厚度方向兩側的型腔23、24彼此連通的貫通孔17開設於厚壁部15a(擴展部233、243)的中間部分，與之相對，在變更例中，靠近擴展部233、243的立起面開設貫通孔17。這樣，厚壁部15a相對於來自澆口25的液狀橡膠材料的射出壓力的機械強度更加提高，能夠有效地防止由於來自澆口25的液狀橡膠材料的射出壓力而產生以貫通孔17為起點的裂紋。