JPWO2004052614A1 - 基体一体型ゴムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、粘着性を有するゴムでは、設置部材上にゴムを貼り付けるに際し、ゴム同士が絡み合ったり、或いは幅の狭い細状、紐状のものは剛性が欠けるので、所定の外郭形状を保持することが困難であった。
そこで、放射線を照射して、非加熱でゴムの加硫を行う、例えば燃料電池のシールにかかる技術が知られている(例えば、特開2002−56862公報参照)。
第8図を用いて、この技術について説明する。
5は、設置部材であるカソード電極セパレータ、11はマスク、12は透孔、13はゴムコーティング層である。
この技術は、ゴムを含むコーティング剤を、スクリーン印刷法によりセパレータ(設置部材)の周縁部にコーティングしてゴム層を形成し、このゴム層を加硫させるものであり、燃料電池シール構造に用いるゴムパッキン等に用いられる。
マスク11でセパレータ5の表面を覆い、ゴムを含むコーティング剤を前記マスク11上から複数回塗布し、前記セパレータ5の周縁部に所定の厚さのゴムコーティング層13を形成し、溶剤を除去して加硫処理を施し、前記セパレータ5に接着一体化する薄肉ゴム層を直接形成するものである。
すなわち、未加硫のゴムを設置部材の表面上に直接塗布、形成し、放射線等により設置部材を加熱することなく加硫を行っている。
しかしながら、この技術では、正確な位置にゴムを成形させるために、マスクの上から設置部材上に塗布するため、製造されるゴムは薄膜状に限られてしまうという問題点があった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とする処は、低温で成形、加硫、接着が可能で、かつ立体状に成形可能である基体一体型ゴムの製造方法を提供することにある。
(1)ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの製造方法であって、ゴム成形用の金型内に基体を載置する載置工程と、未加硫のゴムを基体が載置された金型に流し込み成形する成形工程と、
基体と一体化した未加硫ゴムを取り出す離型工程と、非加熱で加硫を行う非加熱加硫工程と、を有することを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。
(2)前記成形工程は、前記基体の表面上に、未加硫のゴムを立体状に成形する工程であることを特徴とする前記(1)項記載の基体一体型ゴムの製造方法。
(3)前記非加熱加硫工程は、放射線照射または紫外線照射により行う非加熱加硫工程であることを特徴とする前記(1)項記載の基体一体型ゴムの製造方法。
(4)前記金型は、上型と下型とを備え、前記上型にゴムのキャビティを備え、前記下型に前記基体を載置する基体部を備えることを特徴とする前記(1)項記載の基体一体型ゴムの製造方法。
(5)ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの製造方法であって、基体を載置する基体部を有する下型内に基体を載置するとともに、他の下型と上型とで未加硫ゴムを成形する載置成形工程と、前記基体部を有する下型と前記他の下型とを入れ替え、未加硫ゴムを基体の所望の位置に配置する配置工程と、基体と基体に配置された未加硫ゴムとを取り出す離型工程と、非加熱で加硫を行う非加熱加硫工程と、を有することを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。
(6)ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの製造方法であって、ゴム成形用の金型内に基体を載置する載置工程と、未加硫のゴムを基体が載置された金型に流し込み成形する成形工程と、基体と一体化した未加硫ゴムを取り出す離型工程と、を有することを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。
(7)ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの製造方法であって、基体を載置する基体部を有する下型内に基体を載置するとともに、他の下型と上型とで未加硫ゴムを成形する載置成形工程と、前記基体部を有する下型と前記他の下型とを入れ替え、未加硫ゴムを基体の所望の位置に配置する配置工程と、基体と基体に配置された未加硫ゴムとを取り出す離型工程と、を有することを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。
第1図は、本発明の実施例に用いる金型について断面を省略して示した概略断面図、第2図は、本発明の実施例の載置工程について基体のみを断面に示した概略断面図、第3図は、本発明の実施例の成形工程について基体のみを断面に示した概略断面図、第4図は、本発明の実施例の離型工程について基体のみを断面に示した概略断面図、第5図は、本発明の実施例における、未加硫のゴムシール部を載せた基体について基体のみを断面に示した概略断面図、第6図は、本発明の実施例の加硫工程について基体のみを断面に示した概略断面図、第7図は、本発明の実施例における基体一体型ゴムについて基体のみを断面に示した概略断面図である。
101は、カーボン・カーボン板・樹脂・樹脂シート・樹脂フィルム・金属・金属板等の設置部材である基体、102は、未加硫ゴムである仕込みゴム、103は、ゲート部203内の未加硫ゴムであるゲート、104はゴムシール部、105は、基体一体型の加硫ゴムシール部、111は基体一体型ゴム、201は上型、202は下型、203はゲート部、204はポット部、205はピストン部、206は基体部、207はキャビティ、211はプレス、221は、加硫手段の一つである加硫装置、231は搬送装置、Kは金型である。
第1図に示すように、本実施例で用いる金型Kは、上型201と下型202とを備えると共に、加圧・成形を行うためのゲート部203、ポット部204、ピストン部205を備えている。
さらに、下型202には基体101を載置するための基体部206を有し、上型201にはゴムを成形するために、所望の形状のキャビティ207を有している。
本実施例にかかる基体一体型ゴムの製造方法では、まず、カーボン・樹脂シート等の基体101を下型202内の基体部206に載置し(載置工程)、未加硫ゴムである仕込みゴム102をポット部204にセットする。
そして、第2図に示すように、上型201と下型202とを正確に合わせることによって、基体101の所望の位置上に所望の形状のキャビティ207が配置される。
次に、第3図に示すように、プレス211によってピストン部205をプレスし、仕込みゴム102を加圧する。
これによって、仕込みゴム102を、ゲート部203を介してキャビティ207にまで送り込み、キャビティ207にゴムを充填することで、未加硫ゴムの成形を行う(成形工程)。
次に、第4図に示すように、上型201を上昇させる。
このとき、ゲート部203の下端を非常に細くしておくことで、ゲート部203内の未加硫ゴムであるゲート103を、キャビティ207で成形されたゴムシール部104から切り離すことができる(離型工程)。
なお、ゲート103の切り離し時にゴムシール部104にバリやへこみを生じてしまう場合などには、切り離し後に後仕上げをしてもよい。
これによって、基体101と一体となった未加硫の所望のゴムシール部104を得ることができる。
なお、ゲート部203の下端を非常に細くしておくことで、仕込みゴム102が基体101上に落下することはない。
すなわち、次の基体101を用意すれば、すぐに加圧・成形工程を行うことができる状態にあるので製造効率を高めることができる。
さらに、ゲート103や注入型のポット部バリやスプルーは未加硫であるため、再度使用することができ、材料歩留りを大幅に改善することができる。
次に、第5図に示すように、未加硫のゴムシール部104を載せたまま、基体101を取り出す。
ゴムシール部104はゴムの張力、粘力等により成形された状態を保っているが、基体101と強固に接合されているわけではない。
このように、成形と、後述する加硫とを別工程にすることにより、従来、成形金型のサイクルが加硫時間で決まっていたのを、ゴム生地注入時間だけで決定することができ、製造時間が短縮され、金型K一面当たりの生産能力も飛躍的に上げることができる。
なお、この生産能力の向上は、成形と加硫とを別工程にすれば得られる効果である。
次に、第6図に示すように、未加硫のゴムシール部104を基体101ごと搬送装置231によって加硫装置221内に搬送し、放射線等を照射することで基体101を加熱することなく加硫を行う(加硫工程)。
なお、本発明は、この工程として、紫外線照射等により架橋を行うこともできる。このように、本発明における「加硫」とは、硫黄を用いた作業に限られるものではなく、正確には硫黄を用いた作業であるところの「狭義の加硫」を含んだ「架橋」を意味するものである。しかし、業界内では慣用的に「架橋」の意味で広義に「加硫」ということが多いので、本願でも全て広義に用いている。
この加硫工程によって、第7図に示すように、ゴムシール部104が加硫されて基体101と一体化した加硫ゴムシール部105となり、所望の立体形状を有する基体一体型ゴム111を得ることができる。
この後、接着剤等により加硫ゴムシール部105と基体101とを接着することで、さらに一体性の高い基体一体型ゴムを得ることができる。
なお、本実施例では未加硫のゴムを基体101上に直接設けているので、基体101上の表面凹凸に合わせてゴムが成形されており、基体101とゴムとの接合性を高める投錨効果を得ることができる。
それほど強固に一体化している必要がない用途等に基体一体化ゴムを用いる場合には、この投錨効果によって、加硫ゴムシール部105と基体101とを接着剤で接着する工程を省略できる可能性がある。
すなわち、本実施例の加硫工程が低温での成形、加硫であるため、ゴムと相手物間の収縮差を小さくすることができ、加硫後も上記の投錨効果を持続できるため接着剤を省略できる可能性がある。
以上のように、本実施例の基体一体型ゴムの製造方法は、低温で成形、加硫、接着が可能で、かつ金型によって正確な位置に所望の形状でゴムを成形できるので、例えば燃料電池セパレータ用のシール構造の部材、ハードディスクのガスケット等の平面での面積が大きいものの製造方法として好適に用いることができる。
また、通常の加熱加硫であれば170℃程度まで加熱しなければならないところを、常温またはそれに近い温度で、正確な位置に所望の形状でゴムを成形でき、加熱できないまたは加熱すると変質するような基体にもゴムを形成することができる。
例えば、これまで加硫により一体化させることのできる樹脂は、耐熱性の問題からPPSやPES、ポリイミドなどに代表されるエンジニアリングプラスチックを選択することが一般的で、必然的にコストも高くなっていたが、本発明により、これまで使用できなかったPEやPP、PSなどを使用可能となり、コストを下げることも可能となった。
もっとも、本発明はこれのみに限定されるものではなく、広く利用可能であることはいうまでもない。
また、本実施例では、トランスファー成形について説明したが、本発明はコンプレッション成形、インジェクション成形等についても用いることができる。
すなわち、コンプレッション成形では、成形工程で基体101が載置された金型に仕込みゴム102をも共に入れて(一般に流し込みとも称する。)成形し、離型工程で基体と一体化した未加硫ゴムを取り出し、バリがあれば後仕上げでバリを取り除く。
また、インジェクション成形では、成形工程でスクリュー等を用いて仕込みゴム102に圧力をかけ、基体101が載置された金型に射出して(一般に流し込みとも称する。)成形し、離型工程でゲート103を切り離して基体と一体化した未加硫ゴムを取り出し、バリやへこみがあれば後仕上げを行う。
その他の工程については、本実施例と同様にすることで、本発明の効果を得ることができる。
実施例2の構成は、基体と下型とを除いて実施例1の構成と同一であるので、同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
実施例1では、基体が載置された下型202とキャビティを有する上型201とを合わせた状態で未加硫のゴムを流し込み加圧して成形するので、ここで基体に圧力がかかることになり、加圧できないまたは加圧すると変形するような基体に対しては、そのままでは適用し難い。
そこで実施例2では、下型として、基体を載置する基体部を有する下型202と、基体部を有しない他の下型とを用いる。基体部を有する下型202と、他の下型とは、基体部206の有無以外は同一であることが望ましい。
まず、基体部を有する下型202内の基体部206に基体を載置する(載置工程)。
次に、他の下型と上型201とで未加硫ゴムを成形する。
このとき、基体部206を有しない他の下型と上型201とを正確に合わせて、プレスによってピストン部205をプレスし、仕込みゴム102を加圧する。
他の下型は基体部206を備えていないので、仕込みゴム102をゲート部203を介して上型201のキャビティ207に送り込み、キャビティ207にゴムを充填することで、未加硫ゴムを所望の形状に成形することができる(成形工程)。
なお、実施例2では、載置工程と成形工程は順不同であってどちらが先でもよいので、合わせて載置成形工程という。
次に、上型201はそのままにして下型をスライドさせる等の方法により、基体部を有する下型202と他の下型とを入れ替え、基体部を有する下型202と上型201とを正確に合わせて、キャビティ207内の未加硫ゴムを基体の所望の位置に配置する(配置工程)。
そして、基体と基体に配置された未加硫ゴムとを取り出し(離型工程)、非加熱で加硫を行う(加硫工程)ことで、基体一体型ゴムを得ることができる。
このように、実施例2によれば、実施例1の効果に加えて、加圧できないまたは加圧すると変形するような基体にもゴムを形成できる基体一体型ゴムの製造方法を提供できる。
なお、実施例1、実施例2のいずれでも、基体が耐熱性を有している場合には加硫工程を加熱加硫工程としてもよい。この場合加熱によるゴムの伸縮等により設置位置の正確さが失われることも考えられるが、材料の選択によりその影響を小さくしたり、予め伸縮を計算してゴムを設置したりすることで、正確性を補うことができる。また、加硫が加熱加硫であっても、成形と加熱加硫とを別工程にすることで、実施例1で述べたように生産能力の向上効果を得ることができる。
これによって、加熱できない、または加熱すると変質するような基体に、ゴムを形成することができるようになる。
また、本発明によれば、加硫と、成形とを別工程にすることにより、従来、成形金型のサイクルが加硫時間で決まっていたのを、ゴム生地注入時間だけで決定することができ、製造時間が短縮され、金型一面当たりの生産能力も飛躍的に上げることができる。
さらに、注入型のポット部バリやスプルーは未加硫であるため、再度使用することができ、材料歩留りを大幅に改善することができる。
なおさらに、従来は、歩留りを上げるためスプルーを出きる限り少なくするよう金型の設計が制約を受けていたが、本発明により、歩留りの制約を受けず自由に設計できるようになる。
また、カーボンや樹脂等の基体に直接ゴムを成形すれば、カーボンや樹脂等の表面凹凸により投錨効果を得ることができる。
さらに、低温での成形、加硫のため、ゴムと相手物間の収縮差を小さくすることができ、加硫後も上記の投錨効果を持続できるため接着剤を省略できる可能性もある。
また、加圧できない、または加圧すると変形するような基体にもゴムを形成することができるようになる。
第1図〜第7図を用いて本発明の実施例を説明する。
Claims (7)
- ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの製造方法であって、
ゴム成形用の金型内に基体を載置する載置工程と、
未加硫のゴムを基体が載置された金型に流し込み成形する成形工程と、
基体と一体化した未加硫ゴムを取り出す離型工程と、
非加熱で加硫を行う非加熱加硫工程と、を有することを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。 - 前記成形工程は、前記基体の表面上に、未加硫のゴムを立体状に成形する工程であることを特徴とする請求項1記載の基体一体型ゴムの製造方法。
- 前記非加熱加硫工程は、放射線照射または紫外線照射により行う非加熱加硫工程であることを特徴とする請求項1記載の基体一体型ゴムの製造方法。
- 前記金型は、上型と下型とを備え、
前記上型にゴムのキャビティを備え、
前記下型に前記基体を載置する基体部を備えることを特徴とする請求項1記載の基体一体型ゴムの製造方法。 - ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの製造方法であって、
基体を載置する基体部を有する下型内に基体を載置するとともに、他の下型と上型とで未加硫ゴムを成形する載置成形工程と、
前記基体部を有する下型と前記他の下型とを入れ替え、未加硫ゴムを基体の所望の位置に配置する配置工程と、
基体と基体に配置された未加硫ゴムとを取り出す離型工程と、
非加熱で加硫を行う非加熱加硫工程と、を有することを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。 - ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの製造方法であって、
ゴム成形用の金型内に基体を載置する載置工程と、
未加硫のゴムを基体が載置された金型に流し込み成形する成形工程と、
基体と一体化した未加硫ゴムを取り出す離型工程と、を有することを特徴とする基体一体型ゴムの製造方法。 - ゴムを基体上の正確な位置に一体化して設ける基体一体型ゴムの製造方法であって、
基体を載置する基体部を有する下型内に基体を載置するとともに、他の下型と上型とで未加硫ゴムを成形する載置成形工程と、
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