JP4367893B2 - 射出成形方法およびその装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状体の両面にシール材などの成形層を成形する射出成形方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
燃料電池用セパレータは外周部にシリコーンゴム製のシール材が成形されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11―309746号公報(第3頁、図1)
【0004】
以上の特許文献1の図1を再掲して、従来の技術を詳しく説明する。
図13は燃料電池用セパレータの外周部にシール材を成形する従来例を示す断面図である。なお、符号は振り直した。
射出成形装置200を型締めすることにより固定型201と可動型202との間にセパレータ単体(すなわち、板状体)203をインサートするとともに、固定型201と可動型202とでキャビティ204を形成する。
【0005】
キャビティ204に溶融状態のシリコーン樹脂を矢印の如く充填する。これにより、セパレータ単体203の表側205に表側シール材(すなわち、成形層)206を成形するとともに、セパレータ単体203の裏側207にシール材を流し込んで裏側シール材208を成形する。
【0006】
表側シール材206および裏側シール材208とでセパレータ単体203の外周部203aを被うシール材209を構成する。このように、セパレータ単体203の外周部203aにシール材209を成形することによりセパレータ210を得る。
このセパレータ210で電解質膜、負極および正極を挟持して燃料電池を組み付ける。この燃料電池内には水素ガス、酸素ガスや生成水が流れるためにセパレータのシール材を良好に成形する必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、シール材209は薄いシリコーン樹脂製の成形膜であり、溶融状体のシリコーン樹脂をキャビティ204に射出した際に、セパレータ単体203の表側205に表側シール材206を成形するとともに、セパレータ単体203の裏側207に溶融状体のシリコーン樹脂を良好に流し込むためには時間がかかる。このため、セパレータ210の製造に時間がかかり、そのことが燃料電池の生産性を上げる妨げになっていた。
【0008】
そこで、本発明の目的は、板状体の両面に成形層を成形したセパレータなどの製造を時間をかけないで製造することができる射出成形方法およびその装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項1は、板状体の表面に第1型と第2型を用いて表側成形層および前記板状体の裏面に第1型と第3型を用いて裏側成形層をそれぞれ射出成形法により被せる射出成形方法において、前記第2型との合わせ面に前記板状体の表面を被う表側キャビティ面、表側キャビティ面に開口し、前記第2型との合わせ面に対し略垂直方向に延伸した第1ゲート、前記表側キャビティ面を迂回するように設けられ、前記第2型との合わせ面に開口し、該開口から前記第2型との合わせ面に対し略垂直方向に延伸する部分を有する第2ゲート並びに第1、第2ゲートのいずれか一方に成形材を導く切換手段を有する第1型と、板状体の裏面を収納する受け面を有する第2型と、前記第1型との合わせ面に板状体の裏面を被う裏側キャビティ面並びに前記裏側キャビティ面および前記第1型との合わせ面にそれぞれ開口し、前記第2ゲートと裏側キャビティ面を連通させ、前記第1型との合わせ面の開口から前記第1型との合わせ面に対して略垂直方向に延伸する部分を有する略J字状の連通路を有する第3型とを準備する工程と、前記第1型と前記第2型とで板状体を挟むとともに、第1型の表側キャビティ面および前記板状体の表面で表側キャビティを形成する工程と、前記第1ゲートを通じて前記表側キャビティへ樹脂などの成形材を射出して前記表側成形層を成形する工程と、前記第2型を前記第3型に交換することにより、前記第3型の裏側キャビティ面および前記板状体の裏面で裏側キャビティを形成する工程と、前記第2ゲートおよび前記連通路を通じて前記裏側キャビティへ成形材を射出して前記裏側成形層を成形する工程とからなることを特徴とする。
【0010】
第1ゲートから表側キャビティへ成形材を射出して表側成形層を成形した後、第2型を第3型に交換する。この状態で、切換手段を切り換えて第2ゲートから成形材を射出することにより、連通路を介して裏側キャビティへ成形材を充填して、板状体の裏面に裏側成形層を成形する。
【0011】
このように、第2ゲートに導いた成形材を裏側キャビティ内に連通路を通して効率よく導くことができ、裏側キャビティ内に成形材を迅速に充填することができる。これにより、板状体の表面および裏面にそれぞれ表側成形層および裏側成形層を時間をかけないで成形することができる。
【0012】
請求項2は、第1、第2の型を型締めするとともに板状体を挟むことにより板状体の表面と第1型とで表側キャビティを形成し、この表側キャビティ内に樹脂などの成形材を充填して板状体の表面に表側成形層を成形し、第2型を第3型と交換して第3型と第1型とで板状体を挟むことにより板状体の裏面と第3型とで裏面キャビティを形成し、この裏面キャビティ内に成形材を充填して板状体の裏面に裏側成形層を成形するように構成した射出成形装置であって、前記表側キャビティ面に開口し、前記第2型との合わせ面に対して略垂直方向に延伸した第1ゲート、前記表側キャビティ面を迂回し、前記第2型との合わせ面に開口し、該開口から前記第2型との合わせ面に対し略垂直に延伸する部分を有する第2ゲート並びに第1、第2ゲートのいずれか一方に成形材を導く切換手段を前記第1型に設け、前記板状体の裏面に接触する受け面を前記第2型に設け、前記裏型キャビティ面および前記第1型との合わせ面にそれぞれ開口し、前記第2ゲートと裏側キャビティ面を連通させ、前記第1型との合わせ面の開口から前記第1型との合わせ面に対し略垂直方向に延伸する部分を有する略J字状の連通路を前記第3型に設け、前記第2型を第3型と交換するために、第2、第3の型を第1型に対向する対向位置と第1型から退避した退避位置とに移動する移動手段を備えたことを特徴とする。
【0013】
第1型の第1ゲートを表側キャビティに臨ませることで、第1ゲートから表側キャビティへ成形材を射出して表側成形層を成形することができる。また、第1型の第2ゲートを第3型の連通路を介して裏側キャビティに連通させることで、裏側キャビティへ成形材を充填して板状体の裏面に裏側成形層を成形することができる。
【0014】
よって、第2ゲートに導いた成形材を連通路を通して裏側キャビティ内に効率よく導くことができるので、裏側キャビティ内に成形材を迅速に充填することができる。これにより、板状体の表面および裏面に時間をかけないで成形層を成形することができる。
【0015】
さらに、第1型に、第1、第2ゲートや切換手段を設け、かつ第3型に連通路を設けるだけの簡単な構成で、板状体の表面および裏面に時間をかけないで成形層を成形することができるので、経済的な射出成形装置を提供することができる。
【0016】
請求項3は、表側成形層および前記裏側成形層を前記板状体の外縁まで延ばして両層を接続させるように前記表側キャビティ並びに裏側キャビティを形成したことを特徴とする。
【0017】
表側成形層および裏側成形層をそれぞれ板状体の外縁まで延ばし、外縁において互いに接続させることができるので、板状体の外縁を成形層で確実に被い、板状体に腐食が発生することを確実に防ぐことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図1は本発明に係る射出成形装置で成形したセパレータを備えた燃料電池の分解斜視図である。
燃料電池10は、電解質膜11の上面11a側と下面11b側にそれぞれ負極12と正極13とを配置し、負極12に上側のセパレータ15を重ね合わせるとともに、正極13に下側のセパレータ15を重ね合わせたものである。
【0019】
セパレータ15は、金属製のセパレータ単体(板状体)16の外周部17にシリコーンゴム製のシール材(表側成形層および裏側成形層からなる成形層)18を備える。
セパレータ単体16は、外周部17に水素ガス通路、酸素ガス通路および生成水通路(図示せず)を備える。この外周部17をシリコーンゴム製のシール材18で被うことにより、水素ガス通路、酸素ガス通路および生成水通路をシール材18で被って、水素ガス通路20・・・、酸素ガス通路21・・・および生成水通路22・・・を形成する。
また、シール材18は、セパレータ15の中央部19を囲う突条部28を一体に形成したものである。
【0020】
セパレータ単体16の外周部17をシール材18で被うことにより、水素ガス通路20・・・、酸素ガス通路21・・・および生成水通路22・・・をガスや生成水に対して耐食性を備えたものとすることができる。
なお、電解質膜11は、外周部に水素ガス通路24・・・、酸素ガス通路25・・・および生成水通路26・・・を備える。
【0021】
この燃料電池10によれば、水素ガス通路20・・・,24・・・を通して水素ガスを矢印Aの如く供給するとともに、上側のセパレータ15の中央部19に向けて矢印Bの如く導き、酸素ガス通路21・・・,25・・・を通して酸素ガスを矢印Cの如く供給するとともに、下側のセパレータ15の中央部19に向けて矢印Dの如く導くことができる。
【0022】
これにより、負極12に含む触媒に水素ガスを接触させるとともに、正極13に含む触媒に酸素ガスを接触させて電子e−を矢印の如く流して電流を発生させる。
この際に、水素分子と酸素分子とから生成水が生成され、この生成水をセパレータ15の中央部から矢印Eの如く生成水通路22・・・,26・・・に導き、生成水通路22・・・,26・・・を矢印Fの如く流すことができる。
【0023】
図2は図1の2−2線断面図であり、セパレータ15の外周部17の断面を示す。
セパレータ15は、セパレータ単体16の外周部17にシール材18を被せたものである。
具体的には、セパレータ単体16の外周部17において、セパレータ単体16の表面31に表側成形層(シール材18の表面側の部位)32を成形するとともに、セパレータ単体16の裏面33に裏側成形層(シール材18の裏面側の部位)34を成形したものである。
【0024】
表側成形層32は、セパレータ単体16の中央部19を囲う突条部28を一体に備えるとともに、図1に示す水素ガス通路20、酸素ガス通路21や生成水通路22などの通路を構成する***36を備える。
【0025】
図3は本発明に係る射出成形装置(第1実施形態)を示す概略断面図である。射出成形装置40は、上下に矢印の如く昇降可能に設けた第1型41と、この第1型41に設けた射出手段42と、第1型41の下方に配置した基台43と、この基台43のガイドレール44に沿ってスライダ45をスライドさせる移動手段48と、このスライダ45に取り付けた第2、第3の型46,47とからなる。
【0026】
この移動手段48は、基台43に備えたガイドレール44と、このガイドレール44に沿って矢印方向にスライド自在に取り付けたスライダ45と、スライダ45をガイドレール44に沿って移動させるエアシリンダなどのアクチュエータ(図示せず)とからなる。
【0027】
第1型41は、第2型46と型締めした際に、セパレータ単体16の表面31とで表側キャビティ50(図4(b)参照)を形成する表側キャビティ面51を備える。
【0028】
さらに、第1型41は、上面41aに開口したランナ52を設けるとともに、このランナ52に切換手段(切換弁)53を介して連通する第1、第2ゲート54,55を備える。
第1ゲート54は、表側キャビティ面51に出口を開口させた流路である。一方、第2ゲート55は、表側キャビティ面51を迂回させて、出口55aを第1型41の下面41bに開口させた流路である。
第1ゲート54、第2ゲート55は、図3で明らかなように、第1型41、第2型46との合わせ面に対して略垂直方向に延伸する部分を備える。
【0029】
第1ゲート54と第2ゲート55との分岐部には切換弁53を備える。
この切換弁53は、一例として弁体56を第1型41に回転可能に備え、弁体56にT字形の流路57を形成し、この弁体56をモータ58などのアクチュエータで回転することにより、第1、第2ゲート54,55のいずれか一方のゲートをランナ52に連通させるように構成したバルブである。
【0030】
よって、切換弁52の弁体56をモータ58で操作することにより、ランナ52を第1ゲート54を連通させて射出手段42から第1ゲート54に成形材を導く状態と、ランナ52を第2ゲート55を連通させて射出手段42から第2ゲート55に成形材を導く状態とに切り換えることができる。
【0031】
射出手段42は、第1型41のランナ52に連通する供給路61を備え、この供給路61に連通する射出シリンダ62を備え、射出シリンダ62内にプランジャ63を移動自在に配置し、このプランジャ63をロッド64を介してピストン65に連結し、このピストン65をシリンダ66内に移動自在に配置する。
【0032】
また、射出シリンダ62にはホッパ67の出口を連通し、ホッパ67内の樹脂材、すなわち溶融状態のシリコーンゴム(成形材)69を射出シリンダ62内に供給することができる。
【0033】
ホッパ67内のシリコーンゴム59、すなわち、溶融状体のシリコーンゴム59を出口から射出シリンダ62内に供給した後、ピストン65を矢印の方向に移動することにより、プランジャ63を押し出して射出シリンダ62内のシリコーンゴム59をランナ52、切換弁53の流路57および第1ゲート54を通して、表側キャビティ50(図4(b)に示す)内に射出することができる。
【0034】
第2型46は、スライダ45に取り付けるとともに、第1型41と型締めした際に、上部にセパレータ単体16の裏面33に接触する受け面70を備える。
第3型47は、スライダ45に取り付け、第1型41と型締めした際に、セパレータ単体16の裏面33とで裏側キャビティ71(図6(b)参照)を形成する裏側キャビティ面72を備えるとともに、第2ゲート55を裏側キャビティ71に連通させる連通路74を備える。
【0035】
連通路74は、入口74aを第3型47の上面47aに開口させ、出口74bを裏側キャビティ面72に開口させた略J字形の流路で、図3で明らかなように、略J字形の連通路74は、第1型との合わせ面に対し略垂直方向に延伸する部分を有し、第1型41と第3型47とを型締めした際に、第2ゲート55の出口55aに入口74aを臨ませることができるものである。
よって、第1型41と第3型47とを型締めした際に、第2ゲート55を連通路74を介して裏側キャビティ71に連通することができる。
【0036】
これにより、射出手段42のピストン65を矢印の方向に移動することによりプランジャ63を押し出して、射出シリンダ62内のシリコーンゴム59をランナ52、切換弁53の流路57、第2ゲート55および連通路74を通して、裏側キャビティ71(図6(b)に示す)内に射出することができる。
【0037】
移動手段48は、スライダ45を矢印方向に移動する手段であって、第2、第3の型46,47を第1型41に対向する対向位置P1と第1型41から退避した退避位置P2とに移動することができる。
【0038】
次に、射出成形装置40を用いてセパレータ単体16の外周部17にシール材18(図2参照)を成形する射出成形方法について図3〜図7に基づいて説明する。
まず、図3に示す射出成形装置40を準備する。すなわち、セパレータ単体16の表面31を被う表側キャビティ面51、表側キャビティ面51に開口した第1ゲート54、表側キャビティ面51を迂回させた第2ゲート55並びに第1、第2ゲート54,55のいずれか一方に溶融状態のシリコーンゴム59を導く切換弁53を有する第1型41を準備し、キャビティは有せずにセパレータ単体16の裏面33を収納する受け面70を有する第2型46を準備し、セパレータ単体16の裏面33を被う裏側キャビティ面72並びに第2ゲート55を裏側キャビティ71(図6(b)参照)に連通する連通路74を有する第3型47を準備する。
【0039】
図4(a),(b)は本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第1実施形態)を示す第1説明図である。
(a)において、移動手段48でスライダ45を移動することにより、第2型46を対向位置P1にセットして、第2型46を第1型41に対向させる。
【0040】
次に、第2型46の受け面70にセパレータ単体16を収納することにより、受け面70にセパレータ単体16の裏面33を接触させる。
この状態で、第1型41を矢印▲1▼の如く下降させることにより、第1、第2の型41,46を型締めする。
【0041】
(b)において、第1型41と第2型46とでセパレータ単体16を挟むことにより、セパレータ単体16の表面31と第1型41の表側キャビティ面51とで表側キャビティ50を形成する。
次に、射出手段42のピストン65でプランジャ63を矢印▲2▼の如く移動する。これにより、射出シリンダ62内の溶融状体のシリコーンゴム59を、供給路61、ランナ52、切換弁53の流路57および第1ゲート54を通して矢印▲3▼の如く表側キャビティ50へ射出する。
【0042】
図5(a),(b)は本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第1実施形態)を示す第2説明図である。
(a)において、溶融状体のシリコーンゴム59を表側キャビティ50に充填することにより、セパレータ単体16の表面31に表側成形層32を成形する。
次に、第1型41を矢印▲4▼の如く移動して型開きする。
【0043】
(b)において、第1型41を型開きする際に、セパレータ単体16を第1型41と一緒に移動することにより、セパレータ単体16を第2型46から離す。
次に、移動手段48を作動させてスライダ45を矢印▲5▼の如く移動する。
【0044】
図6(a),(b)は本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第1実施形態)を示す第3説明図である。
(a)において、第3型47を対向位置P1にセットして、第3型47を第1型41に対向させる。
次に、第1型41を矢印▲6▼の如く下降させることにより、表側成形層32が軟らかいうちに第2型を第3型に交換して、第1、第3の型41,47を型締めする。
【0045】
(b)において、第1型41と第3型47とでセパレータ単体16を挟んで型締めすることにより、セパレータ単体16の裏面33と第3型47の裏側キャビティ面72とで裏側キャビティ71を形成する。
この際に、第2ゲート55の出口55aに入口74aを臨ませて、第2ゲート55を連通路74を介して裏側キャビティ71に連通する。
【0046】
次に、切換弁53のモータ58で弁体56を反時計回り方向に90°回転することにより、弁体56の流路57でランナ52を第2ゲート55に連通する。
次いで、射出手段42のピストン65でプランジャ63を矢印▲7▼の如く移動することにより、射出シリンダ62内の溶融状態のシリコーンゴム59を、供給路61、ランナ52、切換弁53の流路57、第2ゲート55および連通路74を通して、裏側キャビティ71内に矢印▲8▼の如く射出する。
【0047】
このように、第2ゲート55に導いた溶融状態のシリコーンゴム59を連通路74を通して裏側キャビティ71内に導くことで、溶融状態のシリコーンゴム59を裏側キャビティ71内に効率よく迅速に充填することができる。
【0048】
図7(a),(b)は本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第1実施形態)を示す第4説明図である。
(a)において、溶融状態のシリコーンゴム59を裏側キャビティ71に充填して、セパレータ単体16の裏面33に裏側成形層34を成形する。
ここで、セパレータ単体16の外縁16aは、第1型41の表側キャビティ面51から所定の間隔をおいて配置されるとともに、第2型47の裏面キャビティ面72から所定の間隔をおいて配置されている。
【0049】
よって、第1、第3の型41,47を型締めした際に、第1型41およびセパレータ単体16で形成する表側キャビティ50と、第3型47およびセパレータ単体16で形成する裏側キャビティ71とは、セパレータ単体16の外縁16aまで回り込んで、互いに連通している。
これにより、裏側成形層34をセパレータ単体16の外縁16aまで導いて、セパレータ単体16の外縁16aまで延びている表側成形層32に接続させることができる。
【0050】
セパレータ単体16の外縁16aを表側成形層32および裏側成形層34、すなわちシール材18で被うことができるので、セパレータ単体16に腐食が発生することを防ぐことができる。
セパレータ単体16を表側成形層32および裏側成形層34で被った後、第1型41を矢印▲9▼の如く移動して型開きする。
【0051】
(b)において、セパレータ単体16にシール材18を被せて得たセパレータ15を第1、第3型41,47から離型して、セパレータ15の製造工程が完了する。
【0052】
以上説明したように、第1実施形態の射出成形方法によれば、第2ゲート55に導いた溶融状態のシリコーンゴム59を裏側キャビティ71内に連通路74を通して効率よく導くことができ、裏側キャビティ71内にシリコーンゴム59を迅速に充填することができる。これにより、セパレータ単体16の表面31および裏面33にそれぞれ表側成形層32および裏側成形層34を時間をかけないで成形することができる。
【0053】
さらに、第1型41に、第1、第2ゲート54,55や切換弁53を設け、かつ第3型47に連通路74を設けるだけの簡単な構成で、セパレータ単体16の表面31および裏面33に時間をかけないでシール材(成形層)18を成形することができる。
これにより、経済的な射出成形装置40を提供することができる。
【0054】
次に、第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態において第1実施形態と同じ部材については同一符号を付して説明を省略する。
図8は本発明に係る射出成形装置(第2実施形態)を示す概略断面図である。
第2実施形態の射出成形装置80は、第1型81が第1実施形態の第1型41と異なるだけで、その他の構成は第1実施形態と同一である。
【0055】
すなわち、射出成形装置80は、上下に矢印の如く昇降可能に設けた第1型81と、この第1型81に設けた射出手段42と、第1型81の下方に配置した基台43と、この基台43のガイドレール44に沿ってスライダ45をスライドさせる移動手段48と、このスライダ45に取り付けた第2、第3の型46,47とからなる。
【0056】
第1型81は、第2型46と型締めした際に、セパレータ単体16の表面31とで表側キャビティ82(図9(b)参照)を形成する表側キャビティ面83を備える。
【0057】
さらに、第1型81は、上面81aに開口したランナ85を設けるとともに、このランナ85から分岐させた第1、第2ゲート86,87を備える。
第1ゲート86は、表側キャビティ面83に出口86aを開口させた流路である。一方、第2ゲート87は、表側キャビティ面83を迂回させて、第1型81の下面81bに出口87aを開口させた流路である。
【0058】
第1ゲート86と第2ゲート87には、それぞれの出口86a,87aを開閉する切換手段90を備える。
この切換手段90は、第1ゲート86の出口86aを開閉する第1切換部91と、第2ゲート87の出口87aを開閉する第2切換部92とからなる。
【0059】
第1切換部91は、第1ゲート86内に第1弁体94を設け、この第1弁体94に第1シリンダユニット95を連結したものである。
具体的には、第1切換部91は、第1シリンダユニット95のピストン96にロッド97を介して第1弁体94を連結し、ピストン96を上下方向に移動させることで、第1弁体94を、出口86aを閉じる閉位置と、出口86aを開ける開位置との間で移動させるように構成されている。
【0060】
第2切換部92は、第2ゲート87内に第2弁体101を設け、この第2弁体101に第2シリンダユニット102を連結したものである。
具体的には、第2切換部92は、第2シリンダユニット102のピストン103にロッド104を介して第2弁体101を連結し、ピストン103を上下方向に移動させることで、第2弁体101を、出口87aを閉じる閉位置と、出口87aを開ける開位置との間で移動させるように構成されている。
【0061】
この切換手段90の第1、第2のシリンダユニット95,102を操作することにより、第1ゲート86の出口86aを開くととともに第2ゲート87の出口87aを閉じた状態と、第1ゲート86の出口86aを閉じるとともに第2ゲート87の出口87aを開いた状態とに切り換える。
【0062】
次に、射出成形装置80を用いてセパレータ単体16の外周部17にシール材18(図2参照)を成形する射出成形方法について図8〜図12に基づいて説明する。
まず、図8に示す射出成形装置80を準備する。すなわち、セパレータ単体16の表面31を被う表側キャビティ面83、表側キャビティ面83に開口した第1ゲート86、表側キャビティ面83を迂回させた第2ゲート87並びに第1ゲート86の出口86aおよび第2ゲート87の出口87aのいずれか一方を開く切換手段90を有する第1型81を準備し、キャビティは有せずにセパレータ単体16の裏面33を収納する受け面70を有する第2型46を準備し、セパレータ単体16の裏面33を被う裏側キャビティ面72並びに第2ゲート87を裏側キャビティ71(図11(b)参照)に連通する連通路74を有する第3型47を準備する。
【0063】
図9(a),(b)は本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第2実施形態)を示す第1説明図である。
(a)において、移動手段48でスライダ45を移動することにより、第2型46を対向位置P1にセットして、第2型46を第1型81に対向させる。
【0064】
次に、第2型46の受け面70にセパレータ単体16を収納することにより、受け面70にセパレータ単体16の裏面33を接触させる。
この状態で、第1型81を矢印aの如く下降させることにより、第1、第2の型81,46を型締めする。
この際、切換手段90の第1、第2のシリンダユニット95,102を操作することにより、第1ゲート86の出口86aを開くととともに第2ゲート87の出口87aを閉じた状態にする。
【0065】
(b)において、第1型81と第2型46とでセパレータ単体16を挟むことにより、セパレータ単体16の表面31と第1型81の表側キャビティ面83とで表側キャビティ82を形成する。
次に、射出手段42のピストン65でプランジャ63を矢印bの如く移動する。これにより、射出シリンダ62内の溶融状体のシリコーンゴム59を、供給路61、ランナ85、第1ゲート86を通して矢印cの如く出口86cから表側キャビティ82へ射出する。
【0066】
図10(a),(b)は本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第2実施形態)を示す第2説明図である。
(a)において、溶融状体のシリコーンゴム59を表側キャビティ82に充填することにより、セパレータ単体16の表面31に表側成形層32を成形する。次に、切換手段90で第1シリンダユニット95を操作して第1ゲート86の出口86aを閉じた後、第1型81を矢印dの如く移動して型開きする。
【0067】
(b)において、第1型81を型開きする際に、セパレータ単体16を第1型81と一緒に移動することにより、セパレータ単体16を第2型46から離す。
次に、移動手段48を作動させてスライダ45を矢印eの如く移動する。
【0068】
図11(a),(b)は本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第2実施形態)を示す第3説明図である。
(a)において、第3型47を対向位置P1にセットして、第3型47を第1型81に対向させる。
次に、第1型81を矢印fの如く下降させることにより、表側成形層32が軟らかいうちに第2型を第3型に交換して、第1、第3の型81,47を型締めする。
【0069】
(b)において、第1型81と第3型47とでセパレータ単体16を挟んで型締めすることにより、セパレータ単体16の裏面33と第3型47の裏側キャビティ面72とで裏側キャビティ71を形成する。
この際に、第2ゲート87の出口87aに入口74aを臨ませて、第2ゲート87を連通路74を介して裏側キャビティ71に連通する。
【0070】
次に、切換手段90で第2シリンダユニット102を操作することにより、第2ゲート87の出口87aを開いた状態に切り換える。
次いで、射出手段42のピストン65でプランジャ63を矢印gの如く移動することにより、射出シリンダ62内の溶融状態のシリコーンゴム59を、供給路61、ランナ85、第2ゲート87および連通路74を通して、裏側キャビティ71内に矢印hの如く射出する。
【0071】
このように、第2ゲート87に導いた溶融状態のシリコーンゴム59を連通路74を通して裏側キャビティ71内に導くことで、溶融状態のシリコーンゴム59を裏側キャビティ71内に効率よく迅速に充填することができる。
【0072】
図12(a),(b)は本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第2実施形態)を示す第4説明図である。
(a)において、溶融状態のシリコーンゴム59を裏側キャビティ71に充填して、セパレータ単体16の裏面33に裏側成形層34を成形する。
ここで、セパレータ単体16の外縁16aは、第1型81の表側キャビティ面83から所定の間隔をおいて配置されるとともに、第2型47の裏面キャビティ面72から所定の間隔をおいて配置されている。
【0073】
よって、第1、第3の型41,47を型締めした際に、第1型81およびセパレータ単体16で形成する表側キャビティ82と、第3型47およびセパレータ単体16で形成する裏側キャビティ71とは、セパレータ単体16の外縁16aまで回り込んで互いに連通される。
これにより、裏側成形層34をセパレータ単体16の外縁16aまで導いて、セパレータ単体16の外縁16aまで延びている表側成形層32に接続させることができる。
【0074】
セパレータ単体16の外縁16aを表側成形層32および裏側成形層34、すなわちシール材18で被うことができるので、セパレータ単体16に腐食が発生することを防ぐことができる。
セパレータ単体16を表側成形層32および裏側成形層34で被った後、切換手段90で第2シリンダユニット102を操作して第2ゲート87の出口87aを閉じる。この状態で、第1型81を矢印iの如く移動して型開きする。
【0075】
(b)において、セパレータ単体16にシール材18を被せて得たセパレータ15を第1、第3型81,47から離型して、セパレータ15の製造工程が完了する。
【0076】
以上説明したように、第2実施形態の射出成形方法によれば、第1実施形態と同様に、第2ゲート87に導いた溶融状態のシリコーンゴム59を裏側キャビティ71内に連通路74を通して効率よく導くことができ、裏側キャビティ71内にシリコーンゴム59を迅速に充填することができる。
これにより、セパレータ単体16の表面31および裏面33にそれぞれ表側成形層32および裏側成形層34を時間をかけないで成形することができる。
【0077】
さらに、第1型81に、第1、第2ゲート86,87や切換手段90を設け、かつ第3型47に連通路74を設けるだけの簡単な構成で、セパレータ単体16の表面31および裏面33に時間をかけないでシール材(成形層)18を成形することができる。
これにより、経済的な射出成形装置80を提供することができる。
【0078】
なお、前記実施形態では、成形材としてシリコーンゴム59を使用する例について説明したが、これに限らないで、その他のゴム材や樹脂材などを使用することも可能である。
また、前記実施形態では、板状体としてセパレータ単体16を例に説明したが、板状体はこれに限らないで、その他の板材に適用することも可能である。
【0079】
さらに、第1実施形態においては、切換弁53としてモータの操作で切り換えるものを例に説明したが、切替弁はこれに限るものではなく、ソレノイドバルブなどのその他の切換弁を使用することも可能である。
【0080】
また、前記実施形態では、第1型41,81および第2〜第3の型46,47を水平に配置し、第1型41,81を上下方向に移動して型締め・型開きをおこなう射出成形装置40,80に本発明を適用した例について説明したが、これに限らないで、第1型41,81および第2〜第3の型46,47を垂直に配置し、第1型41を横方向に水平に移動することで、型締め・型開きをおこなう射出成形装置に適用することも可能である。
【0081】
さらに、前記実施形態では、第2型46や第3型47をスライダ45に取り付け、スライダ45をガイドレール44に沿って移動させて第2型46や第3型47を所望位置に移動する例について説明したが、その他の例として、第2型46や第3型47を回転板に取り付け、回転板の回転で第2型46や第3型47を所望位置に移動することも可能である。
【0082】
また、前記実施形態では、移動手段48のアクチュエータとしてエアシリンダを使用する例について説明したが、これに限らないで、油圧シリンダ、ボールねじ、モータなどのその他のアクチュエータを使用することも可能である。
【0083】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項1は、第1ゲートから表側キャビティへ成形材を射出して表側成形層を成形した後、第2型を第3型に交換する。この状態で、切換手段を切り換えて第2ゲートから成形材を射出することにより、連通路を介して裏側キャビティへ成形材を充填して、板状体の裏面に裏側成形層を成形する。
【0084】
このように、第2ゲートに導いた成形材を裏側キャビティ内に連通路を通して効率よく導くことができ、裏側キャビティ内に成形材を迅速に充填することができる。これにより、板状体の表面および裏面にそれぞれ表側成形層および裏側成形層を時間をかけないで成形することができ、生産性を高めることができる。
【0085】
請求項2は、第1型の第1ゲートを表側キャビティに臨ませることで、第1ゲートから表側キャビティへ成形材を射出して表側成形層を成形することができる。また、第1型の第2ゲートを第3型の連通路を介して裏側キャビティに連通させることで、裏側キャビティへ成形材を充填して板状体の裏面に裏側成形層を成形することができる。
【0086】
よって、第2ゲートに導いた成形材を連通路を通して裏側キャビティ内に効率よく導くことができるので、裏側キャビティ内に成形材を迅速に充填することができる。これにより、板状体の表面および裏面に時間をかけないで成形層を成形することができ、生産性を高めることができる。
【0087】
さらに、第1型に、第1、第2ゲートや切換手段を設け、かつ第3型に連通路を設けるだけの簡単な構成で、板状体の表面および裏面に時間をかけないで成形層を成形することができる。
これにより、経済的な射出成形装置を提供することができ、設備費を抑えることができる。
【0088】
請求項3は、表側成形層および裏側成形層をそれぞれ板状体の外縁まで延ばし、外縁において互いに接続させることができる。これにより、板状体の外縁を成形層で確実に被うことができ、板状体に腐食が発生することを確実に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る射出成形装置で成形したセパレータを備えた燃料電池の分解斜視図
【図2】図1の2−2線断面図
【図3】本発明に係る射出成形装置(第1実施形態)を示す概略断面図
【図4】本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第1実施形態)を示す第1説明図
【図5】本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第1実施形態)を示す第2説明図
【図6】本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第1実施形態)を示す第3説明図
【図7】本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第1実施形態)を示す第4説明図
【図8】本発明に係る射出成形装置(第2実施形態)を示す概略断面図
【図9】本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第2実施形態)を示す第1説明図
【図10】本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第2実施形態)を示す第2説明図
【図11】本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第2実施形態)を示す第3説明図
【図12】本発明に係る射出成形装置を用いた射出成形方法(第2実施形態)を示す第4説明図
【図13】 燃料電池用セパレータの外周部にシール材を成形する従来例を示す断面図
【符号の説明】
15…セパレータ、16…セパレータ単体(板状体)、16a…セパレータ単体の外縁(板状体の外縁)、18…シール材(表側成形層および裏側成形層からなる成形層)、31…表面、32…表側成形層、33…裏面、34…裏側成形層、40,80…射出成形装置、41,81…第1型、46…第2型、47…第3型、48…移動手段、50,82…表側キャビティ、51,83…表側キャビティ面、53…切替弁(切換手段)、54,86…第1ゲート、55,87…第2ゲート、59…溶融状態のシリコーンゴム(成形材)、70…受け面、71…裏側キャビティ、72…裏側キャビティ面、74…連通路、90…切換手段、P1…対向位置、P2…退避位置。
Claims (3)
- 板状体の表面に第1型と第2型を用いて表側成形層および前記板状体の裏面に第1型と第3型を用いて裏側成形層をそれぞれ射出成形法により被せる射出成形方法において、
前記第2型との合わせ面に前記板状体の表面を被う表側キャビティ面、表側キャビティ面に開口し、前記第2型との合わせ面に対し略垂直方向に延伸した第1ゲート、前記表側キャビティ面を迂回するように設けられ、前記第2型との合わせ面に開口し、該開口から前記第2型との合わせ面に対し略垂直方向に延伸する部分を有する第2ゲート並びに第1、第2ゲートのいずれか一方に成形材を導く切換手段を有する第1型と、
板状体の裏面を収納する受け面を有する第2型と、
前記第1型との合わせ面に板状体の裏面を被う裏側キャビティ面並びに前記裏側キャビティ面および前記第1型との合わせ面にそれぞれ開口し、前記第2ゲートと裏側キャビティ面を連通させ、前記第1型との合わせ面の開口から前記第1型との合わせ面に対して略垂直方向に延伸する部分を有する略J字状の連通路を有する第3型とを準備する工程と、
前記第1型と前記第2型とで板状体を挟むとともに、前記第1型の表側キャビティ面および前記板状体の表面で表側キャビティを形成する工程と、
前記第1ゲートを通じて前記表側キャビティへ樹脂などの成形材を射出して前記表側成形層を成形する工程と、
前記第2型を前記第3型に交換することにより、前記第3型の裏側キャビティ面および前記板状体の裏面で裏側キャビティを形成する工程と、
前記第2ゲートおよび前記連通路を通じて前記裏側キャビティへ成形材を射出して前記裏側成形層を成形する工程と、
からなることを特徴とする射出成形方法。 - 第1、第2の型を型締めするとともに板状体を挟むことにより板状体の表面と第1型とで表側キャビティを形成し、この表側キャビティ内に樹脂などの成形材を充填して板状体の表面に表側成形層を成形し、第2型を第3型と交換して第3型と第1型とで板状体を挟むことにより板状体の裏面と第3型とで裏面キャビティを形成し、この裏面キャビティ内に成形材を充填して板状体の裏面に裏側成形層を成形するように構成した射出成形装置であって、
前記表側キャビティ面に開口し、前記第2型との合わせ面に対して略垂直方向に延伸した第1ゲート、前記表側キャビティ面を迂回し、前記第2型との合わせ面に開口し、該開口から前記第2型との合わせ面に対し略垂直に延伸する部分を有する第2ゲート並びに第1、第2ゲートのいずれか一方に成形材を導く切換手段を前記第1型に設け、
前記板状体の裏面に接触する受け面を前記第2型に設け、
前記裏型キャビティ面および前記第1型との合わせ面にそれぞれ開口し、前記第2ゲートと裏側キャビティ面を連通させ、前記第1型との合わせ面の開口から前記第1型との合わせ面に対し略垂直方向に延伸する部分を有する略J字状の連通路を前記第3型に設け、
前記第2型を第3型と交換するために、第2、第3の型を第1型に対向する対向位置と第1型から退避した退避位置とに移動する移動手段を備えた、
ことを特徴とする射出成形装置。 - 前記表側成形層および前記裏側成形層を前記板状体の外縁まで延ばして両層を接続させるように前記表側キャビティ並びに裏側キャビティを形成したことを特徴とする請求項2記載の射出成形装置。
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