板材一體襯墊的制造方法與流程

本發明涉及制造板材一體襯墊的方法，所述板材一體襯墊通過在例如構成燃料電池單元的隔板等板材的周緣部一體地設置有由橡膠狀彈性材料構成的襯墊主體而形成。

背景技術：

就燃料電池而言，在于電解質膜的兩面設有一對電極層的膜電極復合體(MEA：Membrane Electrode Assembly)的厚度方向兩側配置氣體擴散層，并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用于密封燃料氣體和氧化氣體等的襯墊，作為這種襯墊，先前以來已知有如圖5以及圖6所示的板材一體襯墊100。

在圖5以及圖6所示的板材一體襯墊100中，在金屬制隔板等板材101的周緣部中的厚度方向單側，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，襯墊主體102具有山形的隆起形狀的密封唇102a。

在這種板材一體襯墊100的制造中，當使用模具在板材101的周緣部101a、101b的單面分別一體成形襯墊主體102時，板材101以其周緣部101a、101b位于成形用液狀橡膠材料的賦形空間即型腔內的方式配置，所述周緣部101a、101b之間的中間部分101c被夾持在模具的內面之間，因此，在板材101如燃料電池的金屬制隔板等那樣薄且柔軟的情況下，填充至型腔內的液狀橡膠材料的一部分向板材101的周緣部101a、101b的背側迂回，如圖7所示，可能在所述周緣部101a、101b由于液狀橡膠材料的流入壓力而彎曲變形的狀態下成形襯墊主體102(參照專利文獻1)。最壞的情況是，可能發生已變形的板材101的一部分從襯墊主體102露出的不良情況，并且襯墊主體102的密封性受損。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-96419號公報

技術實現要素：

(發明要解決的問題)

本發明為鑒于以上各點而完成，其技術問題在于提供一種板材一體襯墊的制造方法，能夠有效地防止當在柔軟的板材的周緣部的厚度方向單側一體成形襯墊主體時，位于型腔內的板材的周緣部的變形。

(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制造方法如下：在板材一體襯墊的制造中，在板材的周緣部中的厚度方向一側，一體地設置有由橡膠狀彈性材料構成的襯墊主體，在所述板材的周緣部中的厚度方向一側，以位于所述襯墊主體的成形區域的方式，以相對于所述襯墊主體的延長方向的適當的間隔形成由橡膠狀彈性材料構成的多個封裝部，接著，將所述板材定位配置在模具內并進行合模，由此，將由所述板材的周緣部以及所述封裝部構成的部分夾持在所述模具的襯墊成形用型腔的內面之間，使所述周緣部中的厚度方向另一側緊密接觸于所述型腔的一方的內面，向所述型腔內填充液狀橡膠材料并使其固化。

在上述的制造方法中，在板材的周緣部中的厚度方向一側，位于襯墊主體的成形區域形成的由橡膠狀彈性材料構成的封裝部，通過將所述板材定位配置在模具內并進行合模而與板材的周緣部一起被夾持在襯墊成形用型腔的內面之間，將板材的周緣部的厚度方向另一側按壓于所述型腔的一方的內面，從而能夠有效地防止填充至所述型腔的液狀橡膠材料的賦形時板材的周緣部的彎曲變形和隨之發生的液狀橡膠材料的一部分向板材的周緣部的厚度方向另一側迂回進入這些情況的發生。

在此，由于封裝部沿著板材的周緣部中的襯墊主體的成形區域以適當的間隔形成多個，因此，沒有將襯墊成形用型腔截斷，從而沒有像連續形成封裝部的情況那樣遮斷型腔內的液狀橡膠材料的流動，所以不需要增加液狀橡膠向型腔內的注入口。另外，所述封裝部與通過填充至所述型腔的液狀橡膠材料固化而成形的襯墊主體一體化，成為該襯墊主體的一部分。

(發明的效果)

根據本發明所涉及的板材一體襯墊的制造方法，通過形成于板材的周緣部的厚度方向一側的封裝部將所述周緣部的厚度方向另一側按壓于型腔的內面，因此，即使在如燃料電池的金屬制隔板等薄且柔軟的情況下，也能夠防止由于向型腔內填充的液狀橡膠材料的流入壓力而使板材的周緣部彎曲變形，以及液狀橡膠材料的一部分向板材的周緣部的厚度方向另一側迂回進入的情況，并且能夠提高板材一體襯墊的品質。

附圖說明

圖1是在本發明所涉及的板材一體襯墊的制造方法的優選的實施方式中，示出形成于板材的周緣部的封裝部(ポッティング部)的配置的一例的部分俯視圖。

圖2是在本發明所涉及的板材一體襯墊的制造方法的優選的實施方式中，在圖1的A-A’位置將板材切斷示出的截面圖。

圖3是在本發明所涉及的板材一體襯墊的制造方法的優選的實施方式中，在與圖2對應的位置切斷示出將板材定位配置在模具內并合模的狀態的截面圖。

圖4是在本發明所涉及的板材一體襯墊的制造方法的優選的實施方式中，將成形的板材一體襯墊在與圖2對應的位置切斷示出的截面圖。

圖5是示出通過現有的技術制造的板材一體襯墊的俯視圖。

圖6是將通過現有的技術制造的板材一體襯墊在圖5的A-A’位置切斷示出的截面圖。

圖7是在通過現有的技術制造的板材一體襯墊中，在圖5的A-A’位置切斷示出在板材的周緣部產生變形的狀態的截面圖。

符號說明

1 板材

11 外周緣部(周緣部)

12 開口周緣部(周緣部)

2、3 襯墊主體

23、33 封裝部

4 模具

41、42 分開模具

41a、42a 模具按壓面

43、44 型腔。

具體實施方式

以下，一邊參照附圖一邊對將本發明所涉及的板材一體襯墊的制造方法應用于燃料電池單元中的隔板一體襯墊的制造的優選的實施方式進行說明。

圖4示出通過本發明制造的板材一體襯墊(燃料電池單元中的隔板一體襯墊)的一例，參考符號1是作為構成燃料電池單元的金屬隔板的板材，參考符號2、3是分別一體成形于板材1的外周緣部11以及在該板材1中作為燃料電池單元的氣體流路等而開設的開口1a的周緣部(以下稱為開口周緣部)12的襯墊主體。此外，外周緣部11以及開口周緣部12相當于技術方案中記載的周緣部。

襯墊主體2、3分別由橡膠狀彈性材料(橡膠材料或者具有橡膠狀彈性的合成樹脂材料)構成，其中，襯墊主體2由沿著板材1的外周緣部11的厚度方向一側11a以及端緣部11b延伸的板狀的基部21和從其寬度方向中間部隆起成山形的密封唇22構成，襯墊主體3由沿著開口周緣部12的厚度方向一側12a以及端緣部12b延伸的板狀的基部31和從其寬度方向中間部隆起成山形的密封唇32構成。

上述構成的板材一體襯墊作為構成燃料電池單元的層疊部件使用，襯墊主體2、3中的密封唇22、32在適當的壓縮狀態下與其他的層疊部件緊密接觸，由此，實現對于供給至燃料電池單元的燃料氣體和氧化氣體、通過電化學反應生成的水等的密封功能。

并且，在該板材一體襯墊的制造中，首先，在板材1的外周緣部11以及開口周緣部12中的厚度方向一側11a、12a分別形成由橡膠狀彈性材料構成的多個封裝部23、23。詳細而言，該封裝部23、33中沿著板材1的外周緣部11的兩列封裝部23以位于先前說明的圖4的隔板一體襯墊中的襯墊主體2的成形區域的方式形成，并且，沿著開口周緣部12的兩列封裝部33以位于圖4的隔板一體襯墊中的襯墊主體3的成形區域的方式形成。

就封裝部23、33而言，能夠通過在板材1的外周緣部11以及開口周緣部12中的厚度方向一側11a、12a，利用絲網印刷法(シルクスクリーン印刷法)、分配法(ディスペンサー法)或者刮刀涂布法(ブレード法)以例如半球狀的突起形狀以規定間隔點存在的方式涂布低粘度的液狀橡膠材料并使其固化而形成。

接著，如圖3所示，將通過上述工序形成有封裝部23、33的板材1定位配置在襯墊成形用的模具4內。模具4具有彼此接合/分離的分開模具41、42，在其對向面之間，通過形成于一個分開模具41的內面的槽狀凹部41b、41c而形成有合模時沿著板材1的外周緣部11的型腔43和沿著開口周緣部12的型腔44。型腔43、44為填充用于成形圖4所示的襯墊主體2、3的液狀橡膠材料的空間，形成為與襯墊主體2、3對應的形狀。另外，在所述型腔43、44之間，形成能夠夾持板材1中的外周緣部11和開口周緣部12之間的部分13的模具按壓面41a、42a。

在一個分開模具41上開設有分別用于向型腔43、44填充液狀橡膠材料的注入澆口45、46。該注入澆口45、46在型腔43、44的內面中在與圖4所示的襯墊主體2、3的基部21、31對應的位置并且不與封裝部23、33接觸的位置開口。

并且，將板材1定位在分開模具41、42之間后，對模具4(分開模具41、42)進行合模，由此，由板材1的外周緣部11及其厚度方向一側11a的封裝部23構成的部分被夾持在型腔43的內面之間，同時，由板材1的開口周緣部12及其厚度方向一側12a的封裝部33構成的部分被夾持在型腔44的內面之間，并且所述外周緣部11和開口周緣部12之間的部分13被夾持在分開模具41、42的按壓面41a、42a之間。因此，板材1的外周緣部11的厚度方向另一側11c以緊密接觸的狀態被與型腔43的內面中分開模具41側的面接觸的封裝部23按壓于型腔43的內面中分開模具42側的面，板材1的開口周緣部12的厚度方向另一側12c以緊密接觸的狀態被與型腔44的內面中分開模具41側的面接觸的封裝部33按壓于型腔44的內面中分開模具42側的面。

合模后，穿過注入澆口45、46向型腔43、44射出液狀橡膠材料。該液狀橡膠材料使用與封裝部23、33的成形所使用的材料相同材質的材料。

射出至型腔43的液狀橡膠材料穿過向該型腔43的延長方向以規定間隔點存在的封裝部23之間，向型腔43內的整個區域賦形，射出至型腔44的液狀橡膠材料穿過向該型腔44的延長方向以規定間隔點存在的封裝部33之間，向型腔44的整個區域賦形。

此時，如上所述，位于型腔43內的板材1的外周緣部11的厚度方向另一側11c以緊密接觸的狀態被封裝部23按壓于型腔43的內面中分開模具42側的面，位于型腔44內的板材1的開口周緣部12以緊密接觸的狀態被封裝部33按壓于型腔44的內面中分開模具42側的面，因此，能夠有效地防止由于液狀橡膠材料的壓力等使板材1的外周緣部11和開口周緣部12鼓起而彎曲變形、液狀橡膠材料的一部分迂回進入所述外周緣部11以及開口周緣部12的厚度方向另一側11c、12c這些情況發生。

并且，通過在型腔43、44內使液狀橡膠材料交聯固化，如圖4所示，成形與板材1一體化的由橡膠狀彈性材料構成的襯墊主體2、3。此時，如圖4中虛線所示，由相同的橡膠狀彈性材料構成的封裝部23、33作為襯墊主體2、3的一部分被一體化。并且，如上所述，在襯墊主體2、3的成形過程中，板材1的外周緣部11和開口周緣部12不會鼓起而彎曲變形，因此也不會發生所述外周緣部11和開口周緣部12從襯墊主體2、3露出這種成形不良的情況，因此，能夠得到高品質的板材一體襯墊。

此外，優選的是，封裝部23、33在板材1的外周緣部11或者開口周緣部12直線狀延伸的部分以等間隔(例如30mm以下)配置，并且在呈曲線狀的部分(角部)比直線狀延伸的部分緊密地配置(例如20mm以下)。其理由是，薄壁且柔軟的板材1在夾持于模具4的按壓面41a、42a之間時在曲線部產生變形的情況較多。因此，通過使封裝部23、33的間隔在曲線部緊密能夠有效地抑制變形。

此外，在圖示的實施方式中，對封裝部23、33呈半球狀的突起形狀的情況進行了說明，但是封裝部23、33也可以向沿著板材1的外周緣部11以及開口周緣部12的方向(圖1的點劃線示出的方向)具有適當的長度而斷續，在這種情況下，可以考慮呈半圓柱體狀(かまぼこ狀)、或者山形的截面形狀。

另外，作為板材1，除了燃料電池單元的金屬隔板之外，也能夠適用燃料電池單元的膜電極復合體或者設置于膜電極復合體的外周的合成樹脂薄膜等。