JP2012117592A - シール部材 - Google Patents

Abstract

【課題】他のシール部材等との粘着を抑制しつつ、シール部材として機能させる際には高いシール性を発揮できるシール部材を提供する。
【解決手段】弾性変形可能な部材から構成されるシール部材であって、平面方向に延在しているシール部と、それぞれの頂部が前記シール部から突出した状態で前記平面方向に配列される複数の凸部と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、シール部材に関する。

ガスケットやパッキンなどの各種シール部材は、様々な装置において、液体や気体といった流体の漏洩を防止するために広く用いられている。ところが、これらシール部材では、重ね合わせたりした際に互いに粘着してしまったりすることがある。そこで、例えば、特許文献１，２に記載の発明では、ゴム成形品の表面をサンドブラスト等により荒らして粘着性を低減させている。

特開２００１−１８１６０２号公報 特開２００３−０６４２２３号公報

ところで、上述したサンドブラスト等により表面を荒らしたゴム成形品では、表面全体が荒れていることから、粘着性をある程度、低減することはできるものの、シール部材本来の機能であるシール性も低減させてしまう。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、他のシール部材等との粘着を抑制しつつ、シール部材として機能させる際には高いシール性を発揮できるシール部材を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、弾性変形可能な部材から構成されるシール部材であって、平面方向に延在しているシール部と、それぞれの頂部がシール部から突出した状態で平面方向に配列される複数の凸部とを備えるシール部材を提供するものである。

本発明に係るシール部材によれば、他のシール部材等との粘着を抑制しつつ、シール部材として機能させる際には高いシール性を発揮できる。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るシール部材の上面図であり、（ｂ）は、その下面図である。 図１（ａ）のII部分の拡大平面図である。 図２におけるIII-III線断面図である。 図１（ａ）のII部分を拡大した写真を示す図である。 図１に示すシール部材の製造装置を示す概略断面図である。 図１に示すシール部材に対する圧縮が０％の際の接圧分布シミュレーションを示す図である。 図１に示すシール部材に対する圧縮が５％の際の接圧分布シミュレーションを示す図である。 図１に示すシール部材に対する圧縮が１０％の際の接圧分布シミュレーションを示す図である。 図１に示すシール部材に対する圧縮が２０％の際の接圧分布シミュレーションを示す図である。 シール部材における複数の凸部それぞれの間隔を広げた変形例を示す部分拡大平面図である。 本発明の第２実施形態に係るシール部材の上面図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係るシール部材の平面図であり、（ｂ）は、その一部断面図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係るシール部材の変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、その一部断面図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係るシール部材の他の変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、その一部断面図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係るシール部材の他の変形例を示す平面図であり、（ｂ）は、その一部断面図である。 本発明の第３実施形態に係るシール部材の他の変形例を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第４実施形態に係るシール部材の平面図であり、（ｂ）は、その一部断面図である。 （ａ）は、本発明の第４実施形態に係るシール部材の平面図であり、（ｂ）は、その一部断面図である。 （ａ）は、本発明の第４実施形態に係るシール部材の平面図であり、（ｂ）は、その一部断面図である。 本発明の第５実施形態に係るシール部材の平面図である。 シール部材のシール性を測定するための測定装置を示す図である。 シール部材の摩擦特性を測定するための測定装置を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るシール部材の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の実施の形態に係るシール部材の一例を示す平面図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、シール部材１は、例えば、平面外形が３５ｍｍ×３５ｍｍの環状四角形から形成されるガスケットであり、環状部分の幅が４ｍｍ、シール部１の厚みＤ（図３参照）が０．４２ｍｍである。シール部材１は、例えば、弾性変形可能なＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）から形成され、本実施形態では、ゴム硬度が８５±５（ＪＩＳ Ｋ ６２５３試験法による）のＥＰＤＭゴムを用いている。なお、シール部材の材料は、ＥＰＤＭゴムに限定されるものではなく、他の加硫ゴム例えばニトリルゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの合成ゴムを用いてもよく、更に、弾性変形可能であれば、ウレタン等の樹脂を用いてもよい。

シール部材１は、表面（図１（ａ）で示される上面）側において、平滑面のみから形成される環状の内周領域３と、内周領域３を取り囲み、平滑面１３ａ及び後述する凸部１５等から形成される環状の中央領域５と、中央領域５を取り囲み、平滑面のみから形成される環状の外周領域７と、を含んで構成される。一方、シール部材１は、裏面（図１（ｂ）で示される下面）側において、その面全体が平滑面９から形成され、これにより、シール部材１の下面に接する部材に対するシール機能を奏するようになっている。なお、シール部材１の裏面側が表面側と同様の構成となっていてもよい。

シール部材１は、図１〜図３に示されるように、表面側の中央領域５において、平面方向に広がるシール部１３と、それぞれの頂部１５ａがシール部１３から突出した状態で平面方向に規則的に配列される複数の凸部１５と、複数の凸部１５それぞれとシール部１３との間に形成される溝部１７とを備えている。

シール部１３は、シール部材１の表面側に形成される平滑面１３ａを含んで構成され、この平滑面１３ａは、凸部１５や溝部１７に対応する箇所に丸穴があいた状態の面となっている。このようなシール部１３は、図３に示されるような断面図においては、リブ形状を呈し、その断面が台形形状である。シール部１３のリブ形状の部分における幅は、例えば、下底幅Ｗ１が８．４μｍ、上底幅Ｗ２が３．９μｍである。シール部１３の平滑面１３ａは、内周領域３の平滑面や外周領域７の平滑面と共に、連続したシール平面を形成する。

凸部１５は、円弧形状であり（図４参照）、図２に示されるように、平面視して円形であり、その直径が例えば５０μｍである。また、凸部１５は、図３に示されるように、その断面が半円（円弧）形状となっており、凸部１５の頂部１５ａは、円弧形状の頂点であり、シール部１３の平滑面１３ａよりも図示上方に突出するよう構成されている。図３に示されるように、断面においては、リブ状のシール部１３と円弧形状の凸部５とが交互に配置される構成となる。

溝部１７は、シール部１３と凸部１５との間に形成される円環状の凹部である。この溝部１７の底１７ａからの凸部１５の高さＨ１は例えば１６μｍであり、高さＨ１が５〜５０μｍの範囲にあることが好ましい。また、シール部１３の表面１３ａからの凸部１５の突出高さＨ２は例えば３．５μｍであり、高さＨ２が０．１〜２５μｍの範囲にあることが好ましく、凸部１５の突出高さＨ２が１〜５μｍの範囲にあることが一層好ましい。また、この突出高さＨ２／Ｈ１の比（高さＨ１に対する高さＨ２の比）が、０．０１〜０．５の範囲にあることが好ましく、０．０５〜０．３の範囲にあることが一層好ましい。

続いて、このような構成を備えるシール部材１の製造方法について、図５を参照しながら説明する。

まず、以下の表１の配合に基づき、８インチロールを用いて、各材料を従来の方法にて混錬して練り、生地２１を作製する。

続いて、シール部材１のガスケット表面（内周領域３、中央領域５及び外周領域７）を成形するための金型２２ａ及びガスケットの裏面（全体平滑面９）を成形するための金型２２ｂを準備する。凸部１５や溝部１７といった微少な凹凸を形成するための金型２２ａの製造は、各種の従来技術を用いることによって当業者であれば実現することができるが、本実施形態では、例えば、国際公開第２００９／０６７４４２号（発明の名称：ＡＲＴＩＣＬＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＫＩＮＧ ＡＲＴＩＣＬＥＳ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＣＯＮＣＡＶＩＴＹ ＯＲ ＣＯＮＶＥＸＩＴＹ、出願人：３Ｍ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ Ｃｏｍｐａｎｙ）に記載される、気泡を利用した転写方法を用いて金型２２ａを形成する。この方法によれば、気泡形状を転写した凸部１５とその周囲に溝部１７を有し、さらにその周囲に延在するシール部１３を有するシール部材１の金型２２ａを簡易なプロセスで形成できる。なお、金型２２ｂは例えば従来技術を用いて形成する。

この転写プロセスでは、最初に行う第１転写プロセスが、（１）凹部配列パターンを備えた型面を有するベースモールド（「第１モールド」ともいう）を準備する工程と、（２）上記各凹部配列パターンに気泡を捕捉しながら、型面上に硬化可能な流体を提供する工程と、（３）硬化可能な流体を硬化させる工程と、（４）得られた硬化層をベースモールドより取り外す工程とを有する。このような工程により、取り外された硬化層は、気泡の形状が転写された複数の凹部を有する構造体となる。

この構造体（「第２モールド」ともいう）を金型２２ａとして用いて所定の条件で第２転写プロセスを行うことで、シール部材１を得ることができる。すなわち、シール部材１として使用可能で、硬化可能な流体であるゴム系樹脂を第２モールド上にコーティングし、そのゴム系樹脂を硬化することで本実施形態のシール部材１を得ることができる。

第１転写プロセスにおいては、気泡を積極的に、すなわち意図的に捕捉し、気泡を転写面の一部として利用する。一般的な転写プロセスのように、気泡を含まないように転写するか、あるいは気泡を含んだ場合は減圧することで脱泡処理を行うものとは異なる。第１転写プロセスにおいて、気泡を周囲の気体、例えば大気から取り込む場合は、大気中で実施することができるため、真空チャンバーのような特殊な装置を要せず、極めて簡易な製造設備でシール部材１を作製できる。

なお、転写される気泡の形状や大きさは、例えば、第１転写プロセスで用いるベースモールドの凹部の大きさや形状、ベースモールドの素材、使用する硬化可能な流体の種類や粘度、硬化可能な流体のコーティングする速度等を調整することで制御できる。

一方、第２転写プロセスは、一般的な転写プロセスを使用することができるが、その具体的な転写方法は限定されない。紫外線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいは二液性の常温硬化性樹脂等を用いて第１転写プロセスと同様に、これらの樹脂をコーティングし、硬化後、剥離してもよいし、熱可塑性樹脂を用いた熱プレスや、電鋳等の転写方法を使用することもできる。

また、第２モールドを用いた転写プロセスで得た構造体をさらに第３モールドとして使用して、第３転写プロセスを行うことで、第２モールドと同じ形状を持つ別の金型を形成することもできる。例えば、第２モールド表面に電鋳等の方法を用いて、金属コーティングを行い、得られた金属性構造体を離型することで、金属製の金型を形成することもできる。得られた金属製の金型は、耐熱性もあり、硬質であるため、プレス加工用のスタンパとして使用できる。

なお、第２転写プロセス以後の転写プロセスは、一般的な転写プロセスを使用することができ、これらのプロセスは何度でも繰り返すことができる。さらに、これら一連の転写プロセスで得られる凹曲面を持つモールドは、いずれも金型として使用することができる。これらの金型を用いて形成するシール部材も、凸部は、気泡形状を転写した円弧状のものが得られる。

次に、このようにして製造されたシール部材１の作用効果について、ガスケット全体の高さを１００％とし、これに対する圧縮率を５％，１０％，２０％と変化させた場合のシミュレーション結果に基づいて説明する。なお、このようなシミュレーションを行うには、例えばＳＩＭＵＬＩＡ社のＡｂａｑｕｓなどのシミュレーションソフトウェアを用いる。

図６は、図１に示すシール部材１に対する圧縮率が０％の際の接圧分布シミュレーションを示す図である。図６に示されるように、シール部材１は、圧縮がされていない状態（例えば他のシール部材と単に重ねられている状態）では、凸部１５の頂部１５ａがシール部１３よりも上方に突出するようになっている。このように、圧縮がされていない状態では、シール部材１の凸部１５が突出した状態となり、他のシール部材の裏面等にその頂部１５ａのみが点接触するようになる。このため、かかる構成によれば、他のシール部材等との粘着を抑制することができる。

続いて、このシール部材１に対する圧縮率が５％の際の接圧分布シミュレーションについて、図７を参照して説明する。図７に示されるように、シール部材１は、圧縮率が５％の状態では、凸部１５が下方に圧縮され、凸部１５の頂部１５ａとシール部１３の平滑面１３ａとが水平方向に略一致するようになる。但し、圧縮率が５％の場合では、接圧の発生を示す点Ｐが凸部１５のみに主として表れており、シール部１３の平滑面１３ａにはほとんど表れていないため、この圧縮率では、まだ、シール機能は十分に発揮されていない。

続いて、このシール部材１に対する圧縮率が１０％の際の接圧分布シミュレーションについて、図８を参照して説明する。図８に示されるように、シール部材１は、圧縮率が１０％の状態では、圧縮率が５％の場合と同様、凸部１５が下方に圧縮され凸部１５の頂部１５ａとシール部１３の平滑面１３ａとが水平方向に略一致するようになる。しかも、圧縮率が１０％の場合では、圧縮率が５％の場合と異なり、接圧の発生を示す点Ｐが凸部１５だけでなくシール部１３の平滑面１３ａに多数表れており、このシミュレーション結果から明らかなように、シール部１３により、シール部材１の表面側におけるシール機能が十分に発揮されることになる。

続いて、このシール部材１に対する圧縮率が２０％の際の接圧分布シミュレーションについて、図９を参照して説明する。図９に示されるように、シール部材１は、圧縮率が２０％の状態では、圧縮率が１０％の場合と同様、凸部１５が下方に圧縮され凸部１５の頂部１５ａとシール部１３の平滑面１３ａとが水平方向に略一致するようになり、しかも、接圧の発生を示す点Ｐが凸部１５よりもシール部１３の平滑面１３ａに多数表れるようになる。よって、圧縮率が２０％の場合、このシミュレーション結果から明らかなように、シール部１３により、シール部材１の表面側におけるシール機能が更に十分に発揮されることになる。

以上のように、本実施形態に係るシール部材１は、弾性変形可能なＥＰＤＭゴム等の部材から構成されるシール部材であり、表面側の中央領域５において、平面方向に広がるシール部１３と、それぞれの頂部１５ａがシール部１３から突出した状態で平面方向に配列される複数の凸部１５とを備えている。このため、シール部材１によれば、凸部１５により、他のシール部材等との粘着を抑制しつつ、シール部材として機能させる際には、凸部１５を圧縮させてシール部１３の平滑面１３ａを用いることにより、高いシール性を発揮させることができる。なお、この場合、中央領域５のシール部１３だけでなく、内周領域３の平滑面や外周領域７の平滑面もシール部材として機能するため、一層、高いシール性を発揮させることができる。

また、シール部材１は、複数の凸部１５それぞれとシール部３との間に形成される溝部１７を更に備えている。このため、シール部材１がシール機能を発揮する際、シール部１３から突出した状態で平面方向に配列される複数の凸部１５の下方への弾性変形を、この溝部１７により、容易に行わせることができる。

また、シール部材１では、溝部１７の底１７ａからの凸部１５の高さＨ１が５〜５０μｍの範囲となっている。また、シール部材１では、シール部１３の表面１３ａからの凸部１５の突出高さＨ２が０．１〜２５μｍの範囲となっている。このように、シール部材１における凸部１５等の高さが微小な範囲にあるため、シール部材１を圧縮した際、シール部１３によるシール機能をより確実に発揮させることが可能である。なお、シール機能を更に確実に発揮させるためには、この凸部１５の突出高さＨ２が１〜５μｍの範囲であることが更に好ましい。また、この突出高さＨ２／Ｈ１の比が０．０１〜０．５の範囲にあることが好ましく、０．０５〜０．３の範囲にあることが一層好ましい。

また、このシール部材１は、弾性変形可能な部材として、ゴム硬度が４０〜９５の範囲、より好ましくは６０〜８５の範囲のゴムから構成され、ゴム硬度が８０以上であれば、剛性を維持できるようになっている。このため、他のシール部材等との粘着を抑制したい場合には凸部１５の形状を維持させることをより確実に実現できる一方、シール部材として機能させたい場合には適度に弾性変形させて高いシール性を発揮させるといったことをより確実に実現することができる。

また、シール部材１では、シール部１３は平滑面１３ａから構成され、複数の凸部１５それぞれの頂部１５ａが当該平滑面１３ａから突出するように形成されている。この場合、かかる構造のシール部１３の作製を容易に行うことができる。

なお、シール部材１のシール部１３のリブ形状の部分における幅Ｗ１，Ｗ２を、図１０の変形例で示すように、図２で示した例よりも広げるようにしてもよい。このようにシール部１３の幅Ｗ１，Ｗ２を広げることにより、シール面が広がり、シール性能をより高めることが可能となる。また、シール部材１の外形形状としては、平面状のものに限らず、円筒状などの曲面の表面に同様の構成を形成してもよい。

［第２実施形態］
続いて、本発明に係るシール部材の第２実施形態について説明する。本実施形態に係るシール部材３１は、図１１に示されるように、第１実施形態に係るシール部材１とは外形が異なっており、平面外形が円環形状から形成されるガスケットである。

このシール部材３１は、外形形状以外の部分は、第１実施形態と同様であり、表面（図１１で示される上面）側において、平滑面のみから形成される円環状の内周領域３３と、内周領域３３を取り囲み、平滑面及び凸部等から形成される円環状の中央領域３５と、中央領域３５を取り囲み、平滑面のみから形成される環状の外周領域３７と、を含んで構成される。中央領域３５における平滑面、凸部、溝部等は、第１実施形態における中央領域５の構成と同様である。なお、シール部材３１は、裏面は、その面全体が平滑面から形成される。

［第３実施形態］
続いて、本発明に係るシール部材の第３実施形態について説明する。本実施形態に係るシール部材４１は、第１実施形態のシール部材１と外形は略同様であり、中央領域５における構成が第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、以下の構成を第２実施形態のシール部材３１に適用してももちろんよい。

シール部材４１は、図１２（ａ）、（ｂ）に示されるように、中央領域５において、平面方向それぞれに延びるリブ形状からなるシール部４３と、それぞれの頂部４５ａがシール部４３から突出した状態で平面方向に規則的に配列される複数の凸部４５と、複数の凸部４５それぞれとシール部４３との間に形成される溝部４７とを備えている。

シール部４３は、断面形状が台形形状となるリブからなり、全体として、格子を構成する。凸部４５は、この格子状のリブからなるシール部４３の各格子内にそれぞれ配置され、規則正しく配列されるようになっている。また、凸部４５は、底面が四角形となるように一部がトリミングされた半球形状であり、その断面は半円（円弧）形状となっている。凸部４５の頂部４５ａは、半球形状の頂点であり、シール部４３の平滑面４３ａよりも図１２（ｂ）の上方に突出するよう構成されている。なお、シール部材４１におけるシール部４３，凸部４５及び溝部４７の機能等は、第１実施形態におけるシール部１３，凸部１５及び溝部１７の機能等と同様である。

以上のように、本実施形態に係るシール部材４１も、弾性変形可能なＥＰＤＭゴム等の部材から構成されるシール部材であり、表面側の中央領域５において、平面方向それぞれに延びるシール部４３と、それぞれの頂部４５ａがシール部４３から突出した状態で平面方向に配列される複数の凸部４５とを備えている。このため、シール部材４１によれば、凸部４５により、他のシール部材等との粘着を抑制しつつ、シール部材として機能させる際には、凸部４５を圧縮させてシール部４３を用いることにより、高いシール性を発揮することができる。

また、シール部材４１は、複数の凸部４５それぞれとシール部４３との間に形成される溝部４７を更に備えている。このため、第１実施形態等と同様、シール部材４１がシール機能を発揮する際、シール部４３から突出した状態で平面方向に配列される複数の凸部４５の下方への弾性変形を、この溝部４７により、容易に行わせることができる。

また、このシール部材４１では、シール部４３は格子状のリブから構成され、複数の凸部４５それぞれが格子状のリブに沿って配列されている。このため、複数の凸部４５それぞれをより一層、規則正しく配列させることができるため、シール部材としての安定性を担保させることができる。

ここで、このように格子状のリブに沿って凸部４５を配列させることができる変形例について、図１３〜１５を参照して説明する。

図１３に示す変形例では、シール部４３は、上記同様に、断面形状が台形形状となるリブからなり、全体として、格子を構成する。一方、凸部４５は、上記と異なり、底面が四角形である四角錐形状であり、その断面は三角形形状を呈するものである。凸部４５の頂部４５ａは、三角形形状の頂点であり、シール部４３の平滑面４３ａよりも図１３（ｂ）の上方に突出するよう構成されている。

図１４に示す変形例では、シール部４３は、上記同様に、断面形状が台形形状となるリブからなり、全体として、格子を構成する。一方、凸部４５は、上記と異なり、底面が四角形である四角錐台形状であり、その断面は台形形状を呈するものである。凸部４５の頂部４５ａは、台形形状の頂面であり、シール部４３の平滑面４３ａよりも図１４（ｂ）の上方に突出するよう構成されている。

図１５に示す変形例では、シール部４３は、上記同様に、断面形状が台形形状となるリブからなり、全体として、格子を構成する。一方、凸部４５は、上記と異なり、底面が四角形である四角錐台形状であり、その断面は台形形状を呈するものである。しかも、凸部４５の頂部４５ａは、台形形状の頂面であり、その頂面が断面ギザギザ形状となっている。図１５に示す変形例においても、凸部４５の頂部４５ａは、シール部４３の平滑面４３ａよりも図１５（ｂ）の上方に突出するよう構成されている。なお、本願における「ギザギザ形状」には、三角波が連続した形状だけでなく、正弦波、矩形波等が連続した形状も含まれる。以下でも同様である。

また、本実施形態及びその変形例では、シール部４３が断面台形形状の場合で説明したが、シール部４３の断面形状は台形形状に限定されるわけではなく、種々の形態をとりえる。例えば、シール部材４１において、図１６に示されるように、シール部４３の断面形状が、三角形状であってもよいし、円弧状であってもよい。さらに、上記したような台形形状の場合において、断面形状が台形形状であるシール部４３の頂面が断面ギザギザ形状であってもよい。

［第４実施形態］
続いて、本発明に係るシール部材の第４実施形態について説明する。本実施形態に係るシール部材５１は、第１実施形態のシール部材１と外形は同様であり、中央領域５における構成が第１実施形態と異なっている。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。なお、以下の構成を第２実施形態のシール部材３１に適用してももちろんよい。

シール部材５１は、図１７（ａ）、（ｂ）に示されるように、中央領域５において、平面方向それぞれに延びるリブ形状からなるシール部５３と、それぞれの頂部５５ａがシール部５３から突出した状態で平面方向に規則的に配列される複数の凸部５５と、複数の凸部５５それぞれとシール部５３との間に形成される溝部５７とを備えている。

シール部５３は、断面形状が例えば矩形形状となるリブからなり、全体として、格子を構成する。凸部５５は、この格子状のリブからなるシール部５３の各格子内にそれぞれ配置され、規則正しく配列されるようになっている。この凸部５５は、フレネルレンズのように断面ギザギザ形状になるように複数の円が同心状に配置された構成となっている。凸部５５の頂部５５ａは、シール部５３の平滑面５３ａよりも図１７（ｂ）の上方に突出するよう構成されている。なお、シール部材５１におけるシール部５３，凸部５５及び溝部５７の機能等は、第１実施形態におけるシール部１３，凸部１５及び溝部１７の機能等と同様である。

以上のように、本実施形態に係るシール部材５１も、弾性変形可能なＥＰＤＭゴム等の部材から構成されるシール部材であり、中央領域５において、平面方向それぞれに延びるシール部５３と、それぞれの頂部５５ａがシール部５３から突出した状態で平面方向に配列される複数の凸部５５とを備えている。このため、シール部材５１によれば、凸部５５により、他のシール部材等との粘着を抑制しつつ、シール部材として機能させる際には、凸部５５を圧縮させてシール部５３を用いることにより、高いシール性を発揮させることができる。

また、シール部材５１は、凸部５５とシール部５３との間に形成される溝部５７を更に備えている。このため、第１実施形態等と同様、シール部材５１がシール機能を発揮する際、シール部５３から突出した状態で平面方向に配列される凸部５５の弾性変形を、この溝部５７により、容易に行わせることができる。

ここで、このように格子状のリブに沿って凸部５５を配列させることができる変形例について、図１８，図１９を参照して説明する。

図１８に示す変形例では、シール部５３は、上記同様に、断面形状が矩形形状となるリブからなり、全体として、格子を構成する。一方、凸部５５は、上記と異なり、断面形状がギザギザ形状となっている。そして、断面形状がギザギザ形状である凸部５５は、長溝を有しており、複数の凸部５５それぞれの長溝は、互いに平行な方向に伸長している。なお、凸部５５の頂部５５ａは、ギザギザ形状に含まれる三角形形状の頂点であり、シール部５３の平滑面５３ａよりも図１８（ｂ）の上方に突出するよう構成されている。この場合、シール部材同士を積層したとしても、長溝の長手方向の移動について容易に行うことができるので、この点に関して、シール部材の取り扱いを容易に行うことができる。

図１９に示す変形例は、図１８に示す変形例と同様に、断面形状がギザギザ形状である凸部５５が長溝を有している。但し、この変形例では、複数の凸部５５それぞれの長溝は、互いに交差する方向に伸長するようになっている。この場合、シール部材同士を積層した際、シール部材が意図しない方向に移動したりすることが抑制されるので、この点に関し、シール部材の取り扱いを容易に行うことができる。なお、他の部分は、図１８の変形例と同様である。

［第５実施形態］
続いて、本発明に係るシール部材の第５実施形態について説明する。本実施形態に係るシール部材６１は、他の実施形態におけるシール部材１等と外形は同様であり、中央領域５における構成が例えば第３実施形態と異なっている。

第５実施形態に係るシール部材６１では、第３実施形態と同様に、中央領域５において、平面方向それぞれに延びるリブ形状からなるシール部６３と、それぞれの頂部６５ａがシール部６３から突出した状態で平面方向に規則的に配列される複数の凸部６５と、複数の凸部６５それぞれとシール部６３との間に形成される溝部６７とを備えている。

ただし、第５実施形態に係るシール部材６１では、図２０に示されるように、シール部６３の形状が平面視して三角形形状であり、全体として、これらを組み合わせた形状となっている点が相違する。なお、凸部６５は、例えば三角錐形状を呈するように構成される。

以上のように、本実施形態に係るシール部材６１も、弾性変形可能なＥＰＤＭゴム等の部材から構成されるシール部材であり、平面方向それぞれに延びるシール部６３と、それぞれの頂部６５ａがシール部６３から突出した状態で平面方向に配列される複数の凸部６５とを備えている。このため、シール部材６１によれば、凸部６５により、他のシール部材等との粘着を抑制しつつ、シール部材として機能させる際には、凸部６５を圧縮させてシール部６３を用いることにより、高いシール性を発揮させることができる。

また、シール部材６１は、複数の凸部６５それぞれとシール部６３との間に形成される溝部６７を更に備えている。このため、第１実施形態等と同様、シール部材６１がシール機能を発揮する際、シール部６３から突出した状態で平面方向に配列される複数の凸部６５の弾性変形を、この溝部６７により、容易に行わせることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。なお、上述したシール部材は、例えば、各種配管のつなぎ部のシール、圧力容器のシール、各種エンジンのシール、モータなど各種装置の筐体勘合部のシール、又は、燃料電池の電解液のシールなどに用いることができる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

まず、第１実施形態で示した構成を有する環状四角形のシール部材であるガスケットＧを、表１（第１実施形態参照）に示すガスケット材料の配合で、以下に示す製造方法により作製した。なお、作製されたガスケットＧの材料物性としては、例えば、ゴム硬度が８５（ＪＩＳ Ｋ ６２５３試験法による）、伸びが９０％、引張強度が１５．２ＭＰａ（共にＪＩＳ Ｋ ６２５１試験法による）等であった。

＜金型の作製＞
まず、厚み２０μｍの銅箔が厚み２５μｍのポリイミド層上にラミネートされた二層構造の積層シート（商品名：ＴＷＯ ＬＡＹＥＲ ＣＯＰＰＥＲ ＣＬＡＤ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥ、日本インターコネクションシステムズ株式会社製）を準備した。この積層シートのポリイミド層にレーザ加工により、１００ｍｍ角の領域に穴あけ加工を行い（東成エレクトロビーム株式会社にて加工）、円錐台状の凹部が複数配列したパターンを持つベースモールドを作製した。得られたベースモールドは、深さ２５μｍ、上部の開口径５３μｍ、底部開口径が４２μｍの凹部がピッチ６０μｍで配列する構造を持つものであった。

次に、ポリエステル系ウレタンアクリレートモノマー（商品名：ＥＢＥＣＲＹＬ８４０２、ダイセルサイテック株式会社製）９０重量部と、不飽和脂肪酸ヒドロキシアルキルエステル修飾ε−カプロラクトン（商品名：Ｐｌａｃｃｅｌ（商標） ＦＡ２Ｄ、ダイセル化学株式会社製）１０重量部と、光重合開始剤（商品名：Ｉｒｇａｃｕｒｅ ２９５９、ＣＩＢＡ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍ． Ｉｎｃ．製）１重量部を混合することで紫外線硬化性樹脂を調製した。

平滑な定盤上に、上述する手順で作製したベースモールドを固定した。一方、定盤上の端部に、直径２００ｍｍ、重量３００ｋｇ、長さ１５００ｍｍで、表面に帯電防止処理を施した５ｍｍ厚のシリコーンゴムで覆ったラミネートローラを設置した。ラミネートローラの下に１８８μｍ厚みのＰＥＴフィルムをセットし、ベースモールド表面の両端部に８００μｍのステンレススチールプレートと１８８μｍ厚のＰＥＴフィルムからなるスペーサを設置した状態で、紫外線硬化性樹脂をベースモールドとＰＥＴフィルムの間に供給し、ラミネートローラを５２ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転移動し、ベースモールド上にＰＥＴフィルムをラミネートしながら、ベースモールド上に紫外線硬化樹脂をコーティングした。この条件において、ベースモールドの各凹部には、気泡が捕捉された。

この後、ラミネートしたＰＥＴフィルムを介して紫外線硬化樹脂にＵＶランプの紫外線（３６５ｎｍ）を照射し、紫外線樹脂を重合硬化し、ベースモールドから重合硬化した紫外線樹脂層を離型した。こうして、ベースモールドとその凹部に捕捉された気泡が転写された凹曲面とその周囲にトレンチが配列したシート状の第１構造体を得た。

次に、得られた第１構造体（第２モールド）に、電鋳により、ニッケル層を形成した。具体的には、スルファミン酸ニッケル６００ｇ／Ｌ、ホウ酸３０ｇ／Ｌ、ドデシル硫酸ナトリウム０．１ｇ／ＬからなるｐＨ４．０、約５０℃のニッケルめっき浴を準備し、そこへ表面に銀をコーティングした第１構造体を浸漬することで電着を行い、厚み約５００μｍ以上のニッケル層を作製した。この後、得られたニッケル層を第２モールドから取り外し（離型し）、表面に配列凸部パターンと各凸部の周囲に隔壁を有するニッケルモールド（第３モールド）を得た。

このニッケルモールド（第３モールド）の表面にさらに、上述する条件と同様の方法で電鋳を行い、厚み約５００μｍ以上のニッケル層を形成した。この後、ニッケル層をニッケルモールドから取り外し（離型し）、配列凹型パターンを有するニッケルモールド（凹型：第４モールド）を得た。本実施例では、この第４モールドを、シール部材の金型２２ａとして使用した。なお、金型２２ｂは従来技術を用いて作製した。

＜シール部材の作製＞
続いて、表１の配合で混練した練り生地２１が所定量になるよう準備を行い、図５に示されるように、この準備した所定量の練り生地２１を金型２２ａ，２２ｂ間の所定の箇所に配置した。そして、このように練り生地２１を間に配置した金型２２ａ，２２ｂを、５０ｔプレス機２０の下部２０ａ上に載置した。

金型２２ａ，２２ｂを５０ｔプレス機２０の下部２０ａに載置した後、図示矢印Ａで示す方向に、この５０ｔプレス機１０の下部２０ａを、上部２０ｂの方に移動してプレスを行い、練り生地２１を架橋させゴムシートを作製した。なお、この際のプレス成形条件としては、１５５℃×７分であった。

その後、架橋されたゴムシートに対して打ち抜き治具を用いて、図１に示されるような平面が環状四角形となるような打ち抜きを行い、実施例のシール部材を得た。実施例のシール部材の表面写真を図４に示す。シール部材表面には、気泡形状が転写された複数の凸部と、各凸部の周囲に溝部を有し、さらにその周囲延在するシール部を有するものであった。得られたシール部材の凸部の平均的な直径は５０μｍ、溝部の底からの凸部の高さは１６μｍ、また、シール部の表面からの凸部の突出高さは３．５μｍであった。

続いて、得られたガスケットＧについて、下記に示すシール性の測定評価及び摩擦の測定評価を行った。評価結果は、表２，表３に示すとおりであった。

［シール性の測定評価］
まず、ガスケットＧの表裏面をシール性測定装置Ｔの上部Ｔ１及び下部Ｔ２で挟み込んで固定し、ガスケットＧの内周面と測定装置Ｔの上部Ｔ１、下部Ｔ２とによって閉じられた空隙Ｒを形成した。その後、図２１に示されるように、当該測定装置Ｔ（Ｔ１，Ｔ２）を水Ｗ内に水没させた。

水Ｗ内に測定装置Ｔを完全に水没させた後、測定装置Ｔの上部Ｔ１の上方に気密に接続された空気注入装置ＡＰから当該空隙Ｒ内に圧縮空気を注入し、空隙Ｒ内の内圧が０．５ＭＰａになるようにした。そして、この状態を１分間維持し、その間に当該測定装置Ｔから気泡がでてくるか否かを目視にて確認した。

［摩擦の測定評価］
まず、株式会社レスカの摩擦試験機（ＦＰＲ−２１００）を準備した。この試験機は、図２２に示されるように、試験対象物ＴＰであるガスケットＧに対して荷重を加えるための重しＷＩと、静摩擦力（ｍＮ）及び摩擦係数（μ）を測定するためのセンサＳＮと、試験対象物ＴＰと対向して配置されるＥＰＤＭゴム片（直径２５．２７ｍｍ、表面はフラット）と、センサＳＮとＥＰＤＭゴム片とを接続するアタッチメントＡＴと、試験対象物ＴＰであるガスケットＧを固定し、所定の速度で移動させるステージＳＴとを備えていた。

続いて、この試験機ＵのＥＰＤＭゴム片と、表面（凸部５が形成されている面）側が対向するようにガスケットＧをステージＳＴ上に配置した。そして、ガスケットＧをこのように配置した後、所定の重み（５０ｇ又は２００ｇ）をガスケットＧとＥＰＤＭゴム片とに上方から付与し、それと共に、ステージＳＴを所定の速度（１０ｍｍ／ｓｅｃ又は４０ｍｍ／ｓｅｃ）で移動し、それぞれの場合における静摩擦力及び摩擦係数を測定した。
（比較例）

実施例（実施形態１）における金型２２を、両面が平滑面から構成されるフラットガスケットＧａ、ショットブラストが表面に形成されたショットブラストガスケットＧｂそれぞれを形成できる金型に変更して、フラットガスケットＧａとショットブラストガスケットＧｂを同様のガスケット材料にて作製した。

続いて、得られたガスケットＧａ，Ｇｂについて、実施例１と同様のシール性の測定評価及び摩擦の測定評価を行った。評価結果は、表２及び表３に示すとおりであった。

表２から明らかなように、本実施例に係るガスケットＧでは、シール性の評価試験において、当該測定装置Ｔから気泡が漏れ出てくることはなく、ガスケットＧの表裏両面において、高いシール性を発揮することが示された。なお、サンドブラストが表面に形成されたガスケットＧｂでは、０．０５ＭＰａという比較的低い圧力において気泡のリークが発生しており、十分なシール性を発揮できていないことが示された。

また、表３から明らかなように、本実施例に係るガスケットＧでは、摩擦性の評価試験において、サンドブラストが表面に施されたガスケットＧｂと略同程度の静摩擦力等となっており、他のシール部材等との粘着を抑制することが示された。なお、両面が平滑面から構成されるガスケットＧａは、静摩擦力等の値が、本実施例に係るガスケットＧ等と比べて、２〜３倍程度高くなっており、十分な粘着抑制機能を発揮できないことが示された。

１，３１，４１，５１，６１…シール部材、１３，４３，５３，６３…シール部、１３ａ，４３ａ，５３ａ…平滑面、１５，４５，５５，６５…凸部、１５ａ，４５ａ，５５ａ，６５ａ…頂部、１７，４７，５７，６７…溝部、Ｈ１…高さ、Ｈ２…突出高さ。

Claims (8)

1. 弾性変形可能な部材から構成されるシール部材であって、
   平面方向に延在しているシール部と、
   それぞれの頂部が前記シール部から突出した状態で前記平面方向に配列される複数の凸部と、を備えるシール部材。
2. 前記複数の凸部それぞれと前記シール部との間に形成される溝部を更に備える請求項１に記載のシール部材。
3. 前記溝部の底からの前記凸部の高さＨ１が５〜５０μｍである請求項２に記載のシール部材。
4. 前記溝部の底からの前記凸部の高さＨ１に対する、前記シール部の表面からの前記凸部の突出高さＨ２の比が、０．０１〜０．５である請求項２に記載のシール部材。
5. 前記シール部の表面からの前記凸部の突出高さＨ２が０．１〜２５μｍである請求項１〜４の何れか１項に記載のシール部材。
6. 前記凸部の断面形状が略円弧状である請求項１〜５の何れか１項に記載のシール部材。
7. 前記複数の凸部それぞれがその周囲に隣接して前記溝部を有し、さらにその周囲に前記シール部を有する、請求項１〜６の何れか１項に記載のシール部材。
8. 前記凸部は、気泡形状を転写した形状を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシール部材。