JP2017004671A - 基板一体型ガスケットの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】スクリーン印刷を用いた基板一体型ガスケットの製造において、高精度な断面形状のガスケットを成形可能とする。【解決手段】基板１の表面にスクリーン印刷によってガスケット成形用ペーストの塗布層３１を形成する工程と、塗布層３１の上に所定の高さで塗布層矯正部材８を押し当てて塗布層３１を硬化させる工程と、からなる。基板１の表面に形成された塗布層３１の断面形状は、塗布層矯正部材８によって矯正され、その状態で塗布層３１が硬化してガスケットとなるので、高精度な断面形状のガスケットが成形される。【選択図】図４

Description

本発明は、基板の表面にスクリーン印刷によりガスケット成形材料を塗布して基板一体型ガスケットを製造するための方法に関する。
燃料電池セルを多数積層した構造を備える燃料電池において、積層された各燃料電池セルには、燃料ガスや酸化ガス等をシールするためのシール手段が設けられており、このようなシール手段として、図８に示すように、燃料電池セルの構成部品であるセパレータなどの基板１の表面に、上面が平坦なゴム弾性体（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるガスケット２を一体に成形した基板一体型ガスケット１０が知られている。また、このようなフラットガスケットを、スクリーン印刷を用いて成形し、山形の***形状のシール突条あるいはビードと組み合わせて用いることが知られている（下記の特許文献１，２参照）。
そして、この種の基板一体型ガスケット１０をスクリーン印刷によって成形するには、図９に示すように、まずステンレスメッシュ等からなるスクリーン１０１の下面側にガスケットの平面形状と対応する所定の印刷パターンのペースト塗布用開口１０２ａを形成したマスク１０２が一体に設けられた構造のスクリーン版１００の下面に、基板１を位置決め当接し、スクリーン版１００の上に供給したガスケット成形用の未架橋ゴム材料からなるペースト３００を、スキージ２００の走行によってマスク１０２のペースト塗布用開口１０２ａへ押し出して基板１の表面に付着させてから、基板１をスクリーン版１００から離間させることによって、図１０に示すように、基板１の表面に所定の印刷パターンでペースト塗布層３００ａを形成する。そして、この塗布層３００ａを熱などにより架橋硬化させることによって、図８に示すように、ガスケット２を成形と同時に基板１と一体化させるのである。
特許第５３１０９７６号公報 特開２００４−６３２９５号公報
しかしながら、上述のスクリーン印刷においては、基板１をスクリーン版１００から離間させる過程で塗布層３００ａが崩れやすく、このため塗布層３００ａの断面形状は、実際には図１１における（Ａ）あるいは（Ｂ）に示すような曲面となってしまうことが多い。しかもこの場合、塗布層３００ａの高さｈのばらつきも大きくなるので、このような断面形状のまま成形されたガスケットは、シール性が不安定となる懸念があった。
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、スクリーン印刷を用いた基板一体型ガスケットの製造において、高精度な断面形状のガスケットを成形可能とすることにある。
本発明は、上述した技術的課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法は、基板の表面にスクリーン印刷によってガスケット成形用ペーストの塗布層を形成する工程と、前記塗布層の上に塗布層矯正部材を所定の高さで押し当てて前記塗布層を硬化させる工程と、からなることを特徴とするものである（請求項１）。
上記方法によれば、基板の表面にスクリーン印刷によって塗布されたガスケット成形用ペーストの塗布層の断面形状は、印刷後に前記塗布層の上に押し当てた塗布層矯正部材によって矯正され、その状態で前記塗布層が硬化してガスケットとなるので、高精度な断面形状のガスケットが成形される。
また、本発明は上記技術的課題を解決するためさらに以下の手段を採用してもよい。
すなわち上記構成の基板一体型ガスケットの製造方法（請求項１）において、ガスケット成形用ペーストが紫外線硬化型液状ゴムからなり、塗布層矯正部材が透明板からなり、塗布層の硬化が前記塗布層矯正部材を介して前記塗布層に紫外線を照射することによりなされることを特徴とするものである（請求項２）。
この方法によれば、塗布層の断面形状を矯正する塗布層矯正部材が透明板からなることによって、この塗布層矯正部材の上から紫外線硬化型液状ゴムからなる塗布層に紫外線を照射して架橋硬化させることができるので、ガスケットの成形時間を大幅に短縮することができる。
また、上記構成の基板一体型ガスケットの製造方法（請求項１又は２）において、塗布層矯正部材が平板状であることを特徴とするものである（請求項３）。
この方法によれば、塗布層矯正部材によって、塗布層の上面が平坦に整形されるので、上面が平坦なガスケットを基板の表面に一体に成形した基板一体型ガスケットを容易に製造することができる。
本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法によれば、スクリーン印刷を用いた基板一体型ガスケットの製造において、高精度な断面形状のガスケットを容易に成形することができ、したがってシール性に優れた基板一体型ガスケットを製造することができる。
本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、基板の表面にスクリーン印刷によって塗布層を形成する過程を示す説明図である。 本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、基板の表面にスクリーン印刷による塗布層が形成された状態を示す説明図である。 本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、塗布層に塗布層矯正部材を押し当てる過程を示す説明図である。 本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、塗布層に塗布層矯正部材を押し当てて塗布層を硬化させる工程を示す説明図である。 本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、塗布層に塗布層矯正部材を押し当てて塗布層を硬化させる工程を示す説明図である。 本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法の好ましい実施の形態において、成形された基板一体型ガスケットを示す説明図である。 本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法の好ましい第二の実施の形態において、塗布層に透明板からなる塗布層矯正部材を押し当てて塗布層を紫外線の照射により硬化させる工程を示す説明図である。 基板一体型ガスケットの一例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図である。 従来技術において、基板の表面にスクリーン印刷によって塗布層を形成する過程を示す説明図である。 基板の表面にスクリーン印刷によって平坦な塗布層が形成された状態を示す説明図である。 基板の表面にスクリーン印刷によって形成された塗布層の断面形状の例を示す説明図である。
以下、本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法を、図８に示す基板一体型ガスケット１０の製造に適用した好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
この実施の形態では、まず図１に示すように、基板１の表面にスクリーン印刷装置２０によってガスケット成形用ペースト３０を塗布する。詳しくは、スクリーン印刷装置２０は、上面に基板１を位置決め固定可能であって不図示のアクチュエータにより昇降する可動テーブル３と、その上側に配置され、ステンレスメッシュ等からなるスクリーン４１の下面側にガスケットの平面形状と対応する所定の印刷パターンのペースト塗布用開口４２ａを形成したマスク４２が一体に設けられた構造のスクリーン版４と、このスクリーン版４の上面を摺動するように走行移動するスキージ５を備える。マスク４２の厚さは、このスクリーン印刷装置によって図２に示すように基板１の表面に塗布されるペースト塗布層３１の高さｈ１が、成形すべきガスケット２の高さｈ３（図６参照）より適宜高くなるように設定されている。
基板１は角を丸めた長方形状の額縁状をなす金属板からなるものであって（図８参照）、この基板１を可動テーブル３上に位置決め設置してから、可動テーブル３を上昇させることによって、基板１をスクリーン版４の下面に当接させ、スクリーン版４の上に供給したガスケット成形用の未架橋ゴム材料からなるペースト３０を、スキージ５の走行によってマスク４２のペースト塗布用開口４２ａへ押し出して基板１の表面に付着させる。
次に図２に示すように、可動テーブル３を下降させることによってスクリーン版４から基板１を離間させる。基板１の表面には所定の印刷パターンでペースト塗布層３１が形成されている。そしてこの塗布層３１は、スクリーン版４を取り外すときのスクリーン４１及びペースト塗布用開口４２ａとの付着性による剪断作用などによって、断面形状が不安定なものとなっており、かつ高さｈ１が、成形すべきガスケットの高さより高くなっている。
次に図３に示すように、スクリーン印刷によって塗布層３１が形成された基板１を矯正装置４０へ設置する。矯正装置４０は、上面に基板１を位置決め固定可能なテーブル６と、このテーブル６の上面における基板１の設置スペースを取り囲むように設けられたスペーサ７と、不図示のアクチュエータによってスペーサ７上に載置可能であってステンレス板等からなる塗布層矯正板８を備える。スペーサ７の高さｈ２は、成形すべきガスケットの高さと基板１の厚さの和に相当するように設定されており、したがって可動テーブル６の上面に位置決め固定された基板１上の塗布層３１の高さは、スペーサ７の高さｈ２よりもΔｈだけ高いものとなっている。
そしてテーブル６の上面に基板１を位置決め固定した後、図４に示すように、スペーサ７上に塗布層矯正板８を降下させて載置固定することによって、塗布層３１の上に塗布層矯正部材８を所定の高さ、すなわちスペーサ７によるテーブル６からの支持高さｈ２で押し当てる。このため、塗布層３１の高さは図３に示すΔｈだけ押し下げられて高さｈ３に矯正されると共に、上面が平坦になるように断面形状が整形される。
次に、上述のようにスペーサ７上に塗布層矯正板８を載置固定した状態のままで、矯正装置４０を図５に示す恒温槽５０へ送り、この恒温槽５０内で所定の温度（例えば１３０〜１５０℃）で所定時間加熱することによって塗布層３１を架橋硬化させる。
塗布層３１の架橋硬化（ガスケット２の成形）に必要な時間が経過したら、矯正装置４０を恒温槽５０の外部へ送り、塗布層矯正板８を開けば、基板１及びその表面に一体に成形されたガスケット２からなる基板一体型ガスケットを取り出すことができる。図６に示すように、この基板一体型ガスケット１０は、ガスケット２の上面が平坦で、高さｈ３が一定であり、高精度な断面形状を有するものとなる。
なお、実施例として、１００ｍｍ×１５０ｍｍの基板に、未架橋の液状ゴムからなるペーストを、スクリーン印刷によって印刷幅（ペースト塗布用開口の幅）＝３ｍｍ、高さが３５０μｍ程度のペースト塗布層を印刷し、このペースト塗布層を、平板状の塗布層矯正板の押し当てによって高さ３００μｍに矯正した状態で、恒温槽に入れて硬化させることにより、フラットガスケットを製作した。そして成形されたガスケットの断面形状を観察したところ、上面が高精度な平面状であることが確認された。また、比較例として塗布層矯正板の押し当てを行わずに硬化させたガスケットは、高さが２７０〜３３０μｍ程度のばらつきがみられたのに対し、実施例では高さが２９０〜３１０μｍ程度となり、寸法ばらつきが改善されることが確認された。
図７は、本発明に係る基板一体型ガスケットの製造方法の好ましい第二の実施の形態として、矯正装置４０における塗布層矯正板８を透明板からなるものとし、スクリーン印刷によって基板１に形成された紫外線硬化型の液状ゴム材料からなる塗布層３１を、紫外線ＵＶの照射によって硬化させる工程を示している。
すなわち第二の実施の形態は、図１に示すスクリーン印刷工程において、ガスケット成形用ペースト３０として紫外線硬化型の液状ゴム材料を用いる。そして図２に示すようにスクリーン版４から基板１を離間させることによって、所定の印刷パターンでペースト塗布層３１が形成された基板１を、図７に示す矯正装置４０へ設置する。この矯正装置４０は、塗布層矯正板８がガラスなどの透明板からなるものである以外は、先に説明した図３と同様の構成を備えるものである。
したがって、矯正装置４０のテーブル６の上面に、紫外線硬化型の液状ゴム材料からなるペースト塗布層３１が形成された基板１を位置決め設置した後、スペーサ７上に塗布層矯正板８を降下させて載置固定することによって、塗布層３１の上に塗布層矯正部材８をスペーサ７によるテーブル６からの支持高さｈ２で押し当てる。このため、塗布層３１の高さが高さｈ３に矯正されると共に、上面が平坦になるように断面形状が整形される。
そしてこの状態で、塗布層矯正板８の上から不図示の紫外線照射装置によって紫外線ＵＶを照射すると、この紫外線ＵＶは透明板からなる塗布層矯正板８を透過し、そのエネルギによって紫外線硬化型の液状ゴム材料からなる塗布層３１を硬化させる。このため、矯正装置４０を恒温槽へ入れる必要がなく、しかも塗布層３１を短時間（例えば数十秒）で硬化させることができる。
紫外線ＵＶの照射によって塗布層３１の架橋硬化（ガスケット２の成形）に必要な時間が経過したら、塗布層矯正板８を開けば、基板１及びその表面に一体に成形されたガスケット２からなる基板一体型ガスケットを取り出すことができる。そしてこの基板一体型ガスケットも、図６に示すように、ガスケット２の上面が平坦で、高さｈ３が一定であり、高精度な断面形状を有するものとなる。
１ 基板
２ ガスケット
４ スクリーン版
７ スペーサ
８ 塗布層矯正板
１０ 基板一体型ガスケット
２０ スクリーン印刷装置
３０ ガスケット成形用ペースト
３１ ペースト塗布層
４０ 矯正装置
５０ 恒温槽
ＵＶ 紫外線

Claims (3)

  1. 基板の表面にスクリーン印刷によってガスケット成形用ペーストの塗布層を形成する工程と、前記塗布層の上に塗布層矯正部材を所定の高さで押し当てて前記塗布層を硬化させる工程と、からなることを特徴とする基板一体型ガスケットの製造方法。
  2. ガスケット成形用ペーストが紫外線硬化型液状ゴムからなり、塗布層矯正部材が透明板からなり、塗布層の硬化が前記塗布層矯正部材を介して前記塗布層に紫外線を照射することによりなされることを特徴とする請求項１に記載の基板一体型ガスケットの製造方法。
  3. 塗布層矯正部材が平板状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板一体型ガスケットの製造方法。
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