JP2001052721A - Separator for fuel cell and its manufacture - Google Patents

Separator for fuel cell and its manufacture

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JP2001052721A
JP2001052721A JP11228333A JP22833399A JP2001052721A JP 2001052721 A JP2001052721 A JP 2001052721A JP 11228333 A JP11228333 A JP 11228333A JP 22833399 A JP22833399 A JP 22833399A JP 2001052721 A JP2001052721 A JP 2001052721A
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JP
Japan
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fuel cell
conductive
particles
graphite
resin
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JP11228333A
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Japanese (ja)
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Arata Sakamoto
新 坂本
Hiroyuki Okazaki
博行 岡崎
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a fuel cell having high conductivity, thermal conductivity, mechanical strength and dimensional accuracy of its groove by forming and molding without going through a carbonizing and graphitizing process and a cutting process. SOLUTION: A separator for a fuel cell is obtained by applying injection- molding or compression-molding to a resin composition containing a conductive particle containing conductive coarse particles (graphite coarse particles and the like) having an average particle diameter (D50%) of 40-120 μm and an a non-carbonaceous resin such as a phenol resin without carbonizing and graphitizing it. The ratio of the non-carbonaceous resin is 25 w.% or less. The conductive coarse particle and a conductive fine particle (spherical graphite having a diameter of about 5-30 μm, a natural graphite particle in a flake form and the like) having a small average particle diameter can be used for the conductive coarse particle by combining them at the ratio of the former/the latter = 100/0-40/60 (weight ratio). The separator may be composed of a molding 1 of the resin composition and a conductive materials 2, 3 integrated with the molding.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池(特に固体
高分子型燃料電池、PEFCと称する)におけるセパレ
ータおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separator in a fuel cell (particularly, a polymer electrolyte fuel cell, referred to as PEFC) and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池、例えば、固体高分子型燃料電池
は、固体高分子膜(デュポン社のナフィオン膜やダウケミ
カル社のダウ膜など)を電解質膜として用い、この電解質
膜の両側に、厚み0.1〜0.3mm程度のポーラスな
黒鉛質ペーパーを設け、このペーパーの表面に電極触媒
として白金合金触媒を担持させている。また、前記黒鉛質
ペーパーの外側には、ガス流路である溝が形成された厚
み1〜3mm程度の多孔質黒鉛板と、厚み0.5mm程
度の緻密質炭素板である平板セパレータとを順次配設し
てセルを構成したり、ガス流路である溝が形成された厚
み1〜3mm程度の緻密質炭素板であるセパレータを配
設してセルを構成している。
2. Description of the Related Art A fuel cell, for example, a solid polymer fuel cell uses a solid polymer membrane (such as a Nafion membrane of DuPont or a Dow membrane of Dow Chemical) as an electrolyte membrane. A porous graphite paper having a thickness of about 0.1 to 0.3 mm is provided, and a platinum alloy catalyst is supported as an electrode catalyst on the surface of the paper. Further, on the outside of the graphite paper, a porous graphite plate having a thickness of about 1 to 3 mm in which a groove serving as a gas flow path is formed, and a flat separator of a dense carbon plate having a thickness of about 0.5 mm are sequentially formed. A cell is formed by arranging the cells, or a separator, which is a dense carbon plate having a thickness of about 1 to 3 mm and formed with a groove serving as a gas flow path, is formed.

【0003】前記平板セパレータには、酸素、水素に対す
るガス不透過性、電気導電性、熱伝導性、機械強度、耐酸性
などが要求される。また、溝付きセパレータには、平板セ
パレータに対する要求性能に加えて、ガス流路の寸法精
度が高いことが要求される。
The flat plate separator is required to have gas impermeability to oxygen and hydrogen, electric conductivity, heat conductivity, mechanical strength, acid resistance and the like. Further, the grooved separator is required to have high dimensional accuracy of the gas flow path in addition to the performance required for the flat plate separator.

【0004】このようなセパレータとしては、フェノー
ル樹脂等の樹脂単独及び炭素粉末との混練物を平板に成
形した後、非酸化性雰囲気中で炭化又は黒鉛化処理する
ことにより全体が炭素質又は黒鉛質の平板を形成し、さ
らに切削加工により、平板の表面に溝を形成することに
より製造されている。また、フェノール樹脂に代えて、炭
化収率の高い石油又は石炭系ピッチをバインダーとして
用いて同様に製造されている。
As such a separator, a kneaded product of a resin alone such as a phenol resin or the like and a carbon powder is formed into a flat plate, and then carbonized or graphitized in a non-oxidizing atmosphere to obtain a carbonaceous or graphite whole. It is manufactured by forming a flat plate of quality and further forming a groove on the surface of the flat plate by cutting. In addition, instead of the phenolic resin, it is similarly manufactured using petroleum or coal-based pitch having a high carbonization yield as a binder.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、セパレータに
はガス不透過性に加え、厚み方向の高い導電性(例えば、
10-1〜10-3Ωcm程度の導電性)が要求される。その
ため、前述のように、フェノール樹脂やピッチと黒鉛粉末
の成形板を炭化することにより、フェノール樹脂やピッ
チの導電性の低さを解消する必要がある。すなわち、セパ
レータの製造には炭化工程が必要であり、未焼成(すなわ
ち非炭素質)の樹脂を含む成形体では、とうてい燃料電池
セパレータに必要な導電性には達し得ない。
However, in addition to gas impermeability, the separator has high conductivity in the thickness direction (for example,
(A conductivity of about 10 -1 to 10 -3 Ωcm) is required. Therefore, as described above, it is necessary to eliminate the low conductivity of the phenol resin and the pitch by carbonizing the molded plate of the phenol resin and the pitch and the graphite powder. That is, the production of the separator requires a carbonization step, and a molded article containing an unfired (ie, non-carbonaceous) resin cannot attain the conductivity required for a fuel cell separator.

【0006】そこで、常法としては、成形板を不活性雰
囲気中で焼成、炭化させ、更に2000℃以上の温度で
熱処理することにより黒鉛化処理を施し、全体が炭素質
の板を得ている。
[0006] Therefore, as a usual method, the formed plate is fired and carbonized in an inert atmosphere, and further subjected to a graphitization treatment by heat treatment at a temperature of 2000 ° C or higher to obtain a carbonaceous plate as a whole. .

【0007】しかし、この工程は、重縮合反応を伴う炭化
後の板の反りや割れなどにより歩留まりが低下すること
と、平板セパレータおよび溝付きセパレータのいずれも
切削加工が必要なことなどの理由から、非常にコスト高
となる。さらに、炭化工程により、ガスに対する不透過性
が損なわれるため、更に樹脂の含浸が必要となる。
However, this step is performed because the yield is reduced due to warpage or cracking of the carbonized plate accompanied by a polycondensation reaction, and cutting work is required for both the flat plate separator and the grooved separator. , Very expensive. Further, the carbonization step impairs gas impermeability, and thus requires further impregnation with a resin.

【0008】従って、本発明の目的は、炭化工程を必要と
することなく、ガス不透過性、電気導電性、熱伝導性、機械
強度、耐酸性などの諸特性に優れる燃料電池用セパレー
タ(特に固体高分子型燃料電池用セパレータ)およびその
製造方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel cell separator (particularly a fuel cell separator having excellent properties such as gas impermeability, electrical conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, and acid resistance without requiring a carbonization step. (Polymer type fuel cell separator) and a method for producing the same.

【0009】本発明の他の目的は、炭化・黒鉛化工程お
よび切削工程を経ることなく、成形・賦型工程を経るだ
けで、高い導電性,熱伝導性などの特性に加えて、寸法精
度の高い溝(ガス流路)を形成できる燃料電池用セパレー
タ(特に固体高分子型燃料電池用セパレータ)の製造方法
を提供することにある。
[0009] Another object of the present invention is to provide not only a carbonization / graphitization step and a cutting step but also a molding / molding step and a dimensional accuracy in addition to characteristics such as high conductivity and heat conductivity. It is an object of the present invention to provide a method for producing a fuel cell separator (particularly, a polymer electrolyte fuel cell separator) capable of forming a high groove (gas flow path).

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため鋭意検討の結果、非炭素質の樹脂と特定
の黒鉛粒子の組み合わせた組成物で平板を構成したり、
更に前記組成物に金属質の導電材とを組み合わせて成形
すると、炭化・黒鉛化工程および切削工程を経ることな
く、性能の高いセパレータが得られることを見いだし、本
発明を完成した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, have formed a flat plate from a combination of a non-carbonaceous resin and specific graphite particles,
Furthermore, it has been found that when the composition is combined with a metallic conductive material and molded, a high-performance separator can be obtained without going through a carbonization / graphitization step and a cutting step, and the present invention has been completed.

【0011】すなわち、本発明の特色は、導電性粒子
と、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂から選択された少
なくとも一種の非炭素質樹脂とで構成された導電性プレ
ートであって、導電性粒子を、少なくとも平均粒子径
(D50%)40〜120μmの粗粒子で構成する点に
ある。導電性粒子は、前記粗粒子と、この粗粒子の粒子
間の間隙に充填可能な微粒子とを組み合わせて構成して
もよく、前記粗粒子と細粒子との割合は、例えば、前者
/後者=40/60〜100/0(重量比)程度であ
る。前記非炭素質樹脂の割合は、前記導電性粒子および
前記非炭素質樹脂の総量に対して25重量%以下であ
り、前記導電性粒子と前記非炭素質樹脂との割合は、例
えば、前者/後者=95/5〜75/25(重量比)程
度の範囲から選択できる。前記導電性プレートは燃料電
池用セパレータなどとして有用である。より具体的に
は、本発明の燃料電池用セパレータ(a)は、少なくと
も平均粒子径(D50%)40〜120μmの黒鉛粗粒
子と、非炭素質樹脂とを必須成分とする組成物、必要に
よりさらに前記黒鉛粗粒子よりも平均粒子径が小さく、
黒鉛粗粒子間を充填可能な黒鉛細粒子を含む組成物で形
成されていることを特色とする。さらに本発明の燃料電
池用セパレータ(b)には、前記組成物の成形体と、こ
の成形体と一体化した導電材とで構成されている燃料電
池用セパレータ(すなわち前記セパレータを形成する組
成物と導電材(金属系導電材など)とが一体成形された
セパレータ)が含まれる。
[0011] That is, a feature of the present invention is a conductive plate composed of conductive particles and at least one non-carbonaceous resin selected from a thermosetting resin and a thermoplastic resin. At least comprises coarse particles having an average particle diameter (D50%) of 40 to 120 μm. The conductive particles may be configured by combining the coarse particles and fine particles capable of filling gaps between the coarse particles, and the ratio of the coarse particles to the fine particles may be, for example, the former / the latter = It is about 40/60 to 100/0 (weight ratio). The ratio of the non-carbonaceous resin is 25% by weight or less based on the total amount of the conductive particles and the non-carbonaceous resin, and the ratio between the conductive particles and the non-carbonaceous resin is, for example, the former / The latter can be selected from a range of about 95/5 to 75/25 (weight ratio). The conductive plate is useful as a fuel cell separator or the like. More specifically, the fuel cell separator (a) of the present invention comprises at least a composition containing graphite coarse particles having an average particle diameter (D50%) of 40 to 120 μm and a non-carbonaceous resin as essential components. Furthermore, the average particle size is smaller than the graphite coarse particles,
It is characterized by being formed of a composition containing graphite fine particles capable of filling between graphite coarse particles. Further, the fuel cell separator (b) of the present invention includes a fuel cell separator composed of a molded article of the composition and a conductive material integrated with the molded article (ie, a composition forming the separator). And a conductive material (such as a metal-based conductive material) integrally formed.

【0012】前記セパレータ(a)は、前記組成物を射
出成形又は圧縮成形することにより製造でき、前記セパ
レータ(b)は、成形体と導電材とを一体化すること、
例えば、成形により組成物と導電材とを一体化すること
により製造できる。
[0012] The separator (a) can be manufactured by injection molding or compression molding of the composition. The separator (b) integrates a molded body and a conductive material;
For example, it can be manufactured by integrating the composition and the conductive material by molding.

【0013】なお、本明細書において、「黒鉛粒子」と
は黒鉛質又は炭素質粒子を意味し、高い導電性を有する
限り黒鉛構造を有する必要はないが、高い結晶性の黒鉛
構造を有するのが好ましい。また、「非炭素質樹脂」と
は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂から選択された樹脂を
意味し、例えば、700℃以下(特に500℃以下)の
温度での成形履歴を受けた非炭素質樹脂が含まれ、70
0℃以上(特に500℃以上)の温度で焼成した炭化又
は黒鉛化樹脂は含まれない。
[0013] In the present specification, "graphite particles" means graphite or carbonaceous particles, and need not have a graphite structure as long as they have high conductivity. Is preferred. The term “non-carbonaceous resin” means a resin selected from a thermosetting resin and a thermoplastic resin. High quality resin
It does not include carbonized or graphitized resins fired at a temperature of 0 ° C. or higher (particularly 500 ° C. or higher).

【0014】また、粉体粒子群の粒度分布は、レーザー
光回折法によって容易に測定でき、得られる累積粒度分
布曲線より累積度20%、50%、80%点での粒子径
を得ることができる。ここで、累積度50%の粒径を記
号D50%で表し、平均粒子径と称す。また、粒度分布
の広がりは、累積度20%粒度(D20%)と、累積度
80%粒度(D80%)との比で表すことができ、前記
比(D80%/D20%)を均斉度と呼ぶ。この均斉度
の数値が大きいと、大粒径から小粒径までさまざまな粒
子からなるブロードな粒度特性であることを示し、この
数値が小さいと、粒径が揃った粒度特性であることを示
す。
The particle size distribution of the powder particles can be easily measured by a laser beam diffraction method, and the particle size at a cumulative degree of 20%, 50% or 80% can be obtained from the obtained cumulative particle size distribution curve. it can. Here, the particle diameter at a cumulative degree of 50% is represented by a symbol D50%, and is referred to as an average particle diameter. Further, the spread of the particle size distribution can be represented by a ratio between a particle size (D20%) at a cumulative degree of 20% and a particle size (D80%) at a cumulative degree of 80%, and the ratio (D80% / D20%) is defined as the uniformity degree. Call. If the numerical value of this degree of uniformity is large, it indicates a broad particle size characteristic composed of various particles from a large particle size to a small particle size, and if this numerical value is small, it indicates that the particle size characteristic is a uniform particle size. .

【0015】なお、以下の説明において、導電性プレー
ト又は燃料電池用セパレータを、単にプレート又はセパ
レータと総称する場合がある。
In the following description, a conductive plate or a fuel cell separator may be simply referred to as a plate or a separator.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明のプレート又はセパレータ
(特に固体高分子型燃料電池用セパレータなど)は、炭化
又は黒鉛化工程を経ることなく、非炭素質の樹脂を含む
にも拘わらず、厚み方向の体積抵抗が小さく、曲げ強度
が高いという特色がある。プレート又はセパレータの厚
さ方向の体積抵抗は0.001〜0.05Ωcm、好ま
しくは0.001〜0.03Ωcm(例えば、0.00
1〜0.025Ωcm)程度である。セパレータの厚み
方向の熱伝導率は2〜60W/mK、好ましくは3〜6
0W/mK、さらに好ましくは5〜60W/mK程度で
あってもよい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Plate or Separator of the Invention
(Especially, separators for polymer electrolyte fuel cells, etc.) are characterized by low volume resistance in the thickness direction and high flexural strength, despite the non-carbonaceous resin, without undergoing the carbonization or graphitization process. There is. The volume resistance in the thickness direction of the plate or the separator is 0.001 to 0.05 Ωcm, preferably 0.001 to 0.03 Ωcm (for example, 0.001 to 0.03 Ωcm).
1 to 0.025 Ωcm). The thermal conductivity in the thickness direction of the separator is 2 to 60 W / mK, preferably 3 to 6 W / mK.
It may be 0 W / mK, more preferably about 5 to 60 W / mK.

【0017】セパレータの見掛け密度は、例えば、1.
7〜2.1g/cm3、好ましくは1.8〜2.1g/
cm3(例えば、1.8〜2g/cm3)である。
The apparent density of the separator is, for example, 1.
7 to 2.1 g / cm 3 , preferably 1.8 to 2.1 g / cm 3
cm 3 (for example, 1.8 to 2 g / cm 3 ).

【0018】さらに、セパレータの曲げ強度は、3〜2
0kgf/mm2、好ましくは5〜20kgf/mm2
度であり、セパレータの厚みは、例えば、0.5〜3m
m、好ましくは0.8〜2.5mm程度である。
Further, the bending strength of the separator is 3 to 2
0 kgf / mm 2, preferably 5~20kgf / mm 2 approximately, the thickness of the separator is, for example, 0.5-3 m
m, preferably about 0.8 to 2.5 mm.

【0019】燃料電池用セパレータ(a)及び(b)
は、未焼成(未炭化および未黒鉛化)であり、熱硬化性樹
脂および熱可塑性樹脂から選択された少なくとも一種の
樹脂(バインダー)である非炭素質樹脂で構成される。
Fuel cell separators (a) and (b)
Is made of a non-carbonaceous resin which is unfired (uncarbonized and non-graphitized) and is at least one resin (binder) selected from a thermosetting resin and a thermoplastic resin.

【0020】[非炭素質樹脂]熱硬化性樹脂としては、
例えば、フェノール樹脂、コプナ樹脂(芳香族アルデヒド
と芳香族化合物との反応により得られる樹脂)、フラン樹
脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アミノ樹脂(メラミン
樹脂,尿素樹脂など)などが例示できる。これらの熱硬化
性樹脂は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
[Non-carbonaceous resin] As the thermosetting resin,
For example, a phenol resin, a copna resin (a resin obtained by reacting an aromatic aldehyde and an aromatic compound), a furan resin, an epoxy resin, a polyimide resin, an amino resin (a melamine resin, a urea resin, and the like) can be exemplified. These thermosetting resins can be used alone or in combination of two or more.

【0021】これらの熱硬化性樹脂のうち、フェノール
樹脂は、耐熱性、耐酸性、強度、耐熱水性、コストの点で優
れている。フェノール樹脂には、通常のレゾール樹脂、ノ
ボラック樹脂、フェノール類とアルデヒド類との特定の
反応により生成するフェノール樹脂、及びフェノール類
とアルデヒド類と含窒素化合物との反応により生成する
フェノール樹脂(共重合フェノール樹脂)も含まれる。
Among these thermosetting resins, phenol resins are excellent in heat resistance, acid resistance, strength, hot water resistance and cost. Phenol resins include ordinary resol resins, novolak resins, phenol resins formed by a specific reaction of phenols and aldehydes, and phenol resins formed by the reaction of phenols, aldehydes and nitrogen-containing compounds (copolymerization). Phenolic resin).

【0022】上記のフェノール類とアルデヒド類との特
定の反応により得られるフェノール樹脂およびその製造
方法は、特公昭62−30211号公報に開示されてお
り、(1)塩酸(HCl)濃度5〜28重量%、ホルム
アルデヒド(HCHO)濃度3〜25重量%であり、か
つ塩酸とホルムアルデヒドの合計濃度15〜40重量%
である塩酸−ホルムアルデヒド浴に、(2)フェノール
類を特定の割合に維持して接触させ、(3)この接触に
よりフェノール類の白濁を生成させ、その後、粒状ない
し粉末状の固形物を形成するように前記接触を行い、こ
の接触の間、反応系内の温度を45℃以下に維持するこ
とにより粒状ないし粉末状樹脂を得ることができる。樹
脂の固形物は反応混合液から分離し、水洗し、アルカリ
水溶液(アルカリ金属水酸化物,アンモニアなどの塩基
を含有する水溶液)で中和してもよい。
A phenol resin obtained by the above-mentioned specific reaction of phenols and aldehydes and a method for producing the same are disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho 62-30221, and (1) a hydrochloric acid (HCl) concentration of 5-28. % By weight, a formaldehyde (HCHO) concentration of 3 to 25% by weight, and a total concentration of hydrochloric acid and formaldehyde of 15 to 40% by weight.
(2) The phenols are contacted at a specific ratio while maintaining the specific ratio, and (3) the phenols are clouded by this contact, and thereafter, a granular or powdery solid is formed. The contact is performed as described above, and a granular or powdery resin can be obtained by maintaining the temperature in the reaction system at 45 ° C. or lower during this contact. The resin solid may be separated from the reaction mixture, washed with water, and neutralized with an aqueous alkali solution (an aqueous solution containing a base such as an alkali metal hydroxide or ammonia).

【0023】前記フェノール類には、フェノール、メタ
クレゾール、他のフェノール類(o−クレゾール、m−
クレゾール、p−クレゾール、ビスフェノールA、o
−,m−又はp−C2-4アルキルフェノール、p−フェ
ニルフェノール、キシレノール、ハイドロキノン、レゾ
ルシンなど)などが含まれる。
The phenols include phenol, meta-cresol, and other phenols (o-cresol, m-cresol
Cresol, p-cresol, bisphenol A, o
-, M- or pC2-4 alkylphenol, p-phenylphenol, xylenol, hydroquinone, resorcinol, etc.).

【0024】得られたフェノール樹脂は、(1)実質的
に炭素、水素及び酸素原子で構成されており、(2)メ
チレン基,メチロール基,並びに3官能性のフェノール
類残基を主たる結合単位として含有しており、3官能性
のフェノール類残基は、2,4および6−位の一箇所で
メチレン基と結合し、少なくとも他の1箇所でメチレン
基及び/又はメチロール基と結合している。また、
(3)KBr錠剤法による赤外線吸収スペクトルにおい
て、波数1600cm-1(ベンゼンに帰属する吸収ピー
ク)での吸収強度をD1600とし、波数990〜1015
cm-1(メチロール基に帰属する吸収ピーク)での最大
吸収強度をD990-1015、波数890cm-1(ベンゼン核
の孤立水素原子の吸収ピーク)での吸収強度をD890
したとき、D9 90-1015/D1600=0.2〜9.0(好ま
しくは0.2〜5、さらに好ましくは0.3〜4)程
度、D890/D1600=0.09〜1.0(好ましくは
0.1〜0.9,さらに好ましくは0.12〜0.8)
程度である。
The obtained phenol resin is (1) substantially composed of carbon, hydrogen and oxygen atoms, and (2) a methylene group, a methylol group, and a trifunctional phenol residue as a main binding unit. And a trifunctional phenol residue is bonded to a methylene group at one of the 2, 4 and 6-positions, and is bonded to a methylene group and / or a methylol group at at least one other position. I have. Also,
(3) In the infrared absorption spectrum by the KBr tablet method, the absorption intensity at a wave number of 1600 cm -1 (the absorption peak attributed to benzene) is D 1600 , and the wave number is 990 to 1015.
When cm -1 maximum absorption intensity at (absorption peak attributable to methylol group) D 990-1015, the absorption intensity at wave number 890 cm -1 (absorption peak of the isolated hydrogen atoms of the benzene nuclei) was D 890, D 9 90-1015 / D 1600 = 0.2 to 9.0 (preferably 0.2 to 5, more preferably 0.3 to 4), D 890 / D 1600 = 0.09 to 1.0 (preferably Is 0.1 to 0.9, more preferably 0.12 to 0.8)
It is about.

【0025】さらに、前記粉粒状のフェノール樹脂は、
(A)粒径0.1〜150μmの球状一次粒子および二
次凝集物を含有し、(B)少なくとも全体の50重量%
が100タイラーメッシュ篩を通過可能な大きさであ
り、(C)液体クロマトグラフィーによる遊離フェノー
ル含有量は、通常、50〜500ppm(好ましくは4
00ppm以下、さらに好ましく300ppm以下)で
ある。
Further, the powdery phenol resin is
(A) containing spherical primary particles and secondary aggregates having a particle size of 0.1 to 150 μm, and (B) at least 50% by weight of the whole
Has a size capable of passing through a 100 Tyler mesh sieve, and (C) a free phenol content by liquid chromatography is usually 50 to 500 ppm (preferably 4 ppm).
00 ppm or less, more preferably 300 ppm or less).

【0026】前記樹脂のメタノールに対する溶解度は、
20重量%以上(好ましくは30重量%以上、さらに好
ましくは40重量%以上)である。
The solubility of the resin in methanol is as follows:
It is at least 20% by weight (preferably at least 30% by weight, more preferably at least 40% by weight).

【0027】熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレ
フィン系樹脂(ポリプロピレン樹脂,エチレン−プロピ
レン共重合体など)、ポリエステル系樹脂(ポリアルキ
レンテレフタレート,ポリアルキレンナフタレート又は
これらのコポリエステル,ポリアリレートなど)、ポリ
カーボネート樹脂(ビスフェノールA型ポリカーボネー
ト樹脂など)、ポリスチレン系樹脂(スチレンなどのス
チレン系単量体の単独又は共重合体など)、アクリル系
樹脂(メタクリル酸メチルなどの(メタ)アクリル系単
量体の単独又は共重合体など)、ポリアミド樹脂(ポリ
アミド6,ポリアミド66,ポリアミド610など)、
ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィ
ド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリスルホ
ン系樹脂(ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹
脂など)などが例示できる。これらの熱可塑性樹脂も単
独で又は二種以上組合わせて使用できる。
Examples of the thermoplastic resin include polyolefin resins (polypropylene resin, ethylene-propylene copolymer, etc.), polyester resins (polyalkylene terephthalate, polyalkylene naphthalate or copolyesters thereof, polyarylate, etc.), Polycarbonate resin (such as bisphenol A type polycarbonate resin), polystyrene resin (such as styrene monomer such as styrene alone or copolymer), and acrylic resin (such as (meth) acrylic monomer such as methyl methacrylate) Homopolymer or copolymer), polyamide resin (polyamide 6, polyamide 66, polyamide 610, etc.),
Examples thereof include a polyphenylene ether resin, a polyphenylene sulfide resin, a polyether ether ketone resin, and a polysulfone-based resin (such as a polysulfone resin and a polyethersulfone resin). These thermoplastic resins can be used alone or in combination of two or more.

【0028】[導電性粒子]導電性粒子は、少なくとも
粗粒子を含んでおり、粗粒子の平均粒子径(D50%)
は、例えば、40〜150μm(例えば、50〜125
μm)、好ましくは50〜150μm(例えば、50〜
125μm)程度であり、通常、40〜120μm(例
えば、50〜120μm)程度である。このような導電
性粗粒子は、プレート又はセパレータにおいて導電骨格
を形成し、導電に寄与する実効断面積を増加できるとと
もに、比表面積が小さいため樹脂量を大きく低減して
も、ガス透過性が小さく、一体性及び機械的強度の高い
プレート又はセパレータを形成できる。
[Conductive Particles] The conductive particles contain at least coarse particles, and the average particle diameter of the coarse particles (D50%)
Is, for example, 40 to 150 μm (for example, 50 to 125 μm).
μm), preferably 50 to 150 μm (for example, 50 to 150 μm).
125 μm), and usually about 40 to 120 μm (for example, 50 to 120 μm). Such conductive coarse particles form a conductive skeleton in a plate or a separator, and can increase the effective cross-sectional area contributing to conductivity, and even if the specific surface area is small, the amount of resin is greatly reduced, but the gas permeability is small. , Plates or separators with high integrity and high mechanical strength can be formed.

【0029】このような導電性粗粒子は、種々の導電性
粒子、例えば、金属、非金属の粒子から選択できる。好
ましい導電性粗粒子は、黒鉛粒子、例えば、天然黒鉛、
人造黒鉛から選択できる。前記黒鉛粒子は、通常、ブタ
ノール置換真比重が2.1以上(例えば、2.1〜2.
3程度)であり、石油系又は石炭系の針状コークスを素
原料とした黒鉛粒子などが例示できる。導電性粗粒子
(特に黒鉛粒子)のBET比表面積は、通常、10m2
/g以下(例えば、1〜5m2/g)、好ましくは2〜
5m2/g程度である。また、JIS K 6221に
規定するA法(ジブチルフタレート(DBP)を使用)に
よる吸油量は、例えば、60〜75cc/100g程度
である。
Such conductive coarse particles can be selected from various conductive particles, for example, metal and non-metal particles. Preferred conductive coarse particles are graphite particles, for example, natural graphite,
You can choose from artificial graphite. The graphite particles usually have a butanol-substituted true specific gravity of 2.1 or more (for example, 2.1 to 2.
About 3), and examples thereof include graphite particles using petroleum or coal needle coke as a raw material. The BET specific surface area of the conductive coarse particles (especially graphite particles) is usually 10 m 2.
/ G or less (for example, 1 to 5 m 2 / g), preferably 2 to 5 m 2 / g.
It is about 5 m 2 / g. The oil absorption by Method A (using dibutyl phthalate (DBP)) specified in JIS K 6221 is, for example, about 60 to 75 cc / 100 g.

【0030】導電性粗粒子(黒鉛粗粒子など)の形状は
特に制限されないが、通常、非球形であり、無定形粒子
である。特に黒鉛粒子などの導電性粗粒子は、通常、扁
平で断面形状が無定形の形状を有している。導電性粗粒
子(特に黒鉛粗粒子)の粒度分布の均斉度(D80%/
D20%)は、例えば、5以下(すなわち1〜5程度)
の範囲から選択でき、通常、1.5〜5,好ましくは2
〜5,特に2.2〜4.8程度である。
The shape of the conductive coarse particles (such as graphite coarse particles) is not particularly limited, but is usually non-spherical and amorphous. In particular, conductive coarse particles such as graphite particles generally have a flat shape and an amorphous shape in cross section. Uniformity of particle size distribution of conductive coarse particles (especially graphite coarse particles) (D80% /
D20%) is, for example, 5 or less (that is, about 1 to 5).
And usually 1.5 to 5, preferably 2
-5, especially about 2.2-4.8.

【0031】前記導電性粗粒子は、導電性細粒子と組み
合わせて使用できる。導電性細粒子は、導電性粗粒子よ
りも平均粒子径が小さく、導電性粗粒子間の間隙に充填
可能であれば、種々の導電性粒子が使用できる。充填さ
れた粗粒子間の空隙を細粒子が埋めることにより、導電
性を大きく向上できる。
The conductive coarse particles can be used in combination with conductive fine particles. As the conductive fine particles, various conductive particles can be used as long as they have a smaller average particle diameter than the conductive coarse particles and can be filled in the gaps between the conductive coarse particles. By filling the voids between the filled coarse particles with the fine particles, the conductivity can be greatly improved.

【0032】前記導電性粗粒子の平均粒子径をD1とす
るとき、導電性微粒子の平均粒子径(D50%)D2
は、D2=D1×0.001〜D1×0.6程度の範囲
から選択でき、通常、D1×0.01〜D1×0.5、
好ましくはD1×0.02〜D1×0.5、特にD1×
0.05〜D1×0.5程度である。
When the average particle diameter of the conductive coarse particles is D1, the average particle diameter of the conductive fine particles (D50%) D2
Can be selected from the range of D2 = D1 × 0.001 to D1 × 0.6, and usually D1 × 0.01 to D1 × 0.5,
Preferably D1 × 0.02 to D1 × 0.5, especially D1 ×
It is about 0.05 to D1 × 0.5.

【0033】導電性を付与するため、細粒子の平均粒子
径(D50%)は、粗粒子の平均粒子径に応じて、例え
ば、0.1〜50μm程度の範囲から選択でき、通常、
1〜50μm、好ましくは5〜40μm、さらに好まし
くは5〜30μm(例えば、10〜25μm)程度であ
る。
In order to impart conductivity, the average particle diameter (D50%) of the fine particles can be selected, for example, from the range of about 0.1 to 50 μm according to the average particle diameter of the coarse particles.
It is about 1 to 50 μm, preferably about 5 to 40 μm, and more preferably about 5 to 30 μm (for example, about 10 to 25 μm).

【0034】導電性細粒子としては、粗粒子と同様、金
属粒子、非金属粒子から選択できるが、通常、天然黒
鉛、人造黒鉛などの黒鉛粒子から選択できる。細粒子の
形状は特に制限されず、例えば、球形、楕円形、方形な
どの多角形状の他、鱗片又は薄片状などの板状、ロッド
状、無定形状などであってもよい。これらの導電性細粒
子のうち充填性や成形時の潤滑性を付与するためには、
球状粒子(球状黒鉛)および薄片状粒子(薄片状天然黒
鉛粒子又は黒鉛粉)から選択された少なくとも一種が好
適に使用できる。球状の導電性細粒子は、粗粒子間の間
隙に対する充填性が高いので、効率よく導電性を向上で
きる。また、薄片状粒子は、球状細粒子と同じく粗粒子
間の間隙に対する充填性が高く、導電骨格として機能す
る導電性粗粒子と面接触するので、効率よく導電性を向
上できる。
The conductive fine particles can be selected from metal particles and non-metal particles as in the case of coarse particles, but can be generally selected from graphite particles such as natural graphite and artificial graphite. The shape of the fine particles is not particularly limited, and may be, for example, a polygonal shape such as a sphere, an ellipse, or a square, a plate shape such as a scale or a flake shape, a rod shape, an amorphous shape, and the like. Among these conductive fine particles, in order to impart filling properties and lubricity during molding,
At least one selected from spherical particles (spherical graphite) and flaky particles (flaky natural graphite particles or graphite powder) can be suitably used. Since the spherical conductive fine particles have high filling properties for the gaps between the coarse particles, the conductivity can be efficiently improved. Further, the flaky particles have a high filling property for the gaps between the coarse particles as in the case of the spherical fine particles, and are in surface contact with the conductive coarse particles functioning as a conductive skeleton, so that the conductivity can be efficiently improved.

【0035】球状黒鉛粒子には、メソカーボンマイクロ
ビーズ(以下、単にMCMBという)の黒鉛化品、球状
化された天然及び人造黒鉛、フリュードコークス、ギルソ
ナイトコークスなどが含まれる。これらの球状黒鉛粒子
のうち、MCMBは、高度に結晶が配向し、黒鉛類似の
構造を有する球状体(メソフェーズ小球体)である。M
CMBの平均粒径は、通常、5〜50μm、好ましくは
10〜40μm、特に10〜25μm程度である。MC
MBは、コールタール,コールタールピッチ,重質油な
どの歴青物を300〜500℃程度で加熱することによ
り生成する。このようなMCMBの製造方法は、例え
ば、特公平1−27968号公報、特開平1−2426
91号公報などに記載されている。MCMBの黒鉛化品
とは、通常の方法でMCMBを黒鉛化したものである。
The spherical graphite particles include graphitized products of mesocarbon microbeads (hereinafter simply referred to as MCMB), spheroidized natural and artificial graphite, fluid coke, and Gilsonite coke. Among these spherical graphite particles, MCMB is a sphere (mesophase sphere) in which crystals are highly oriented and have a structure similar to graphite. M
The average particle size of CMB is usually 5 to 50 μm, preferably 10 to 40 μm, and particularly about 10 to 25 μm. MC
MB is produced by heating bituminous substances such as coal tar, coal tar pitch, and heavy oil at about 300 to 500 ° C. Such a method for producing MCMB is disclosed, for example, in Japanese Patent Publication No. 1-29688, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-2426.
No. 91, for example. The graphitized product of MCMB is obtained by graphitizing MCMB by an ordinary method.

【0036】薄片状天然黒鉛粒子(又は薄片状天然黒鉛
粉)は、高結晶性天然黒鉛を公知の方法で(例えば硫酸
を用いて)膨張化処理し、ジェットミルなどにより粉砕
した粉粒体である。膨張化処理によって黒鉛結晶の積層
構造が層間で剥離した生成物を粉砕することにより、非
常に平面的な黒鉛粉末(鱗片又は薄片状粉末)が得られ
る。このような粉末は加圧によって容易に圧縮可能であ
り、充填性を改善することができる。薄片状天然黒鉛粒
子の平均粒子径は、粉砕操作により任意に調整できる。
The flaky natural graphite particles (or flaky natural graphite powder) are obtained by expanding a highly crystalline natural graphite by a known method (for example, using sulfuric acid) and pulverizing it by a jet mill or the like. is there. By pulverizing the product in which the lamination structure of the graphite crystal is separated between the layers by the expansion treatment, a very flat graphite powder (scale or flaky powder) is obtained. Such a powder can be easily compressed by pressurization, and can improve the filling property. The average particle size of the flaky natural graphite particles can be arbitrarily adjusted by a pulverizing operation.

【0037】導電性粗粒子と導電性細粒子(特に黒鉛粒
子)との組み合わせにより、成形時に黒鉛粒子の高密度
充填が可能となり、プレートやセパレータに高い導電性
を有効に付与できる。更に、自己潤滑性の高い黒鉛細粒
子の添加により成形時の内部応力が緩和され、応力ひず
みが残存しにくくなり、プレートやセパレータに反りや
変形が生じるのを防止できる。
The combination of the conductive coarse particles and the conductive fine particles (especially graphite particles) enables high-density filling of graphite particles during molding, and effectively imparts high conductivity to plates and separators. Furthermore, the addition of the graphite particles having high self-lubricating properties alleviates the internal stress during molding, makes it difficult for stress strain to remain, and can prevent the plate and the separator from warping or deforming.

【0038】導電性粗粒子と導電性細粒子との割合は、
高い導電性を付与できる範囲、例えば、前者/後者(重
量比)=100/0〜40/60、好ましくは100/
0〜50/50(例えば、100/0〜60/40)程
度である。
The ratio between the conductive coarse particles and the conductive fine particles is as follows:
Range in which high conductivity can be imparted, for example, former / latter (weight ratio) = 100/0 to 40/60, preferably 100 /
It is about 0 to 50/50 (for example, 100/0 to 60/40).

【0039】なお、導電性粒子と非炭素質樹脂との総量
を基準にして、前記導電性粗粒子の含有量は、通常、5
0〜95重量%(好ましくは55〜90重量%、特に6
0〜90重量%)、導電性細粒子の含有量は、0〜40
%(好ましくは0〜35重量%)程度である。
The content of the conductive coarse particles is usually 5 based on the total amount of the conductive particles and the non-carbonaceous resin.
0 to 95% by weight (preferably 55 to 90% by weight, especially 6
0 to 90% by weight), and the content of the conductive fine particles is 0 to 40%.
% (Preferably 0 to 35% by weight).

【0040】前記導電性粒子が少なくとも粗粒子を含む
ため、導電性粒子の比表面積や吸油量を低減できる。そ
のため、非炭素質樹脂の含有量が少なくても、一体性、
機械的強度の高いプレート(セパレータなど)を得るこ
とができるとともに、炭化又は黒鉛化工程を経ることな
く、高い導電性及び熱伝導性のプレート(セパレータな
ど)を得ることができる。
Since the conductive particles contain at least coarse particles, the specific surface area and oil absorption of the conductive particles can be reduced. Therefore, even if the content of the non-carbonaceous resin is small,
A plate (such as a separator) having high mechanical strength can be obtained, and a plate (such as a separator) having high conductivity and heat conductivity can be obtained without going through a carbonization or graphitization step.

【0041】非炭素質樹脂の含有量は、通常、黒鉛粒子
および非炭素質樹脂の総量に対して25重量%以下(好
ましくは5〜25重量%程度)である。より具体的に
は、前記導電性粒子と前記非炭素質樹脂との割合は、通
常、前者/後者=95/5〜75/25(重量比)、好
ましくは90/10〜80/20(重量比)程度であ
る。このような組成割合では、導電性,機械的強度や熱
伝導性などのプレート(セパレータ)の物性を向上でき
る。
The content of the non-carbonaceous resin is usually 25% by weight or less (preferably about 5 to 25% by weight) based on the total amount of the graphite particles and the non-carbonaceous resin. More specifically, the ratio between the conductive particles and the non-carbonaceous resin is usually the former / the latter = 95/5 to 75/25 (weight ratio), preferably 90/10 to 80/20 (weight). Ratio). With such a composition ratio, physical properties of the plate (separator) such as conductivity, mechanical strength, and thermal conductivity can be improved.

【0042】上記組成物(樹脂複合材料)は、さらに炭
素繊維を含んでいてもよい。炭素繊維の種類は制限され
ず、石油系又は石炭系のピッチ系炭素繊維、PAN(ポ
リアクリロニトリル)系炭素繊維、レーヨン系炭素繊
維、フェノール樹脂系炭素繊維などが使用できる。炭素
繊維の平均繊維径は、例えば、0.5〜50μm、好ま
しくは1〜30μm、さらに好ましくは5〜20μmの
範囲から選択できる。炭素繊維の平均繊維長は、適当に
選択でき、例えば、10μm〜5mm、好ましくは20
μm〜3mm程度である。炭素繊維の使用量は、セパレ
ータを構成する複合材全体の1〜10重量%程度の範囲
から選択できる。炭素繊維の含有量が10重量%を超え
ると気密性が低下し、ガス透過率が大きくなる。
The composition (resin composite material) may further contain carbon fibers. The type of carbon fiber is not limited, and petroleum-based or coal-based pitch-based carbon fiber, PAN (polyacrylonitrile) -based carbon fiber, rayon-based carbon fiber, phenol resin-based carbon fiber, and the like can be used. The average fiber diameter of the carbon fibers can be selected, for example, from the range of 0.5 to 50 μm, preferably 1 to 30 μm, and more preferably 5 to 20 μm. The average fiber length of the carbon fibers can be appropriately selected, for example, 10 μm to 5 mm, preferably 20 μm to 5 mm.
It is about μm to 3 mm. The amount of carbon fiber used can be selected from the range of about 1 to 10% by weight of the whole composite material constituting the separator. When the content of the carbon fiber exceeds 10% by weight, the airtightness decreases, and the gas permeability increases.

【0043】さらに、非炭素質樹脂の導電性を改善する
ため、必要に応じ導電性カーボンブラック(ファーネス
ブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックな
ど)、コロイダル黒鉛などの導電性微粒子を含有させて
もよい。
Further, in order to improve the conductivity of the non-carbonaceous resin, conductive fine particles such as conductive carbon black (furnace black, acetylene black, Ketjen black, etc.) and colloidal graphite may be contained as necessary. .

【0044】さらには、前記成分で構成された組成物
(樹脂複合材料)には、必要に応じて、カップリング剤、
離型剤、滑剤、可塑剤、硬化剤、硬化助剤、安定剤などを適
宜配合してもよい。
Further, a composition (resin composite material) composed of the above components may be added, if necessary, to a coupling agent,
A release agent, a lubricant, a plasticizer, a curing agent, a curing aid, a stabilizer and the like may be appropriately blended.

【0045】このようなプレート(セパレータ)(a)
は、合成樹脂に対する慣用の成形法、例えば、射出成形
又は圧縮成形により製造できる。射出成形では、前記樹
脂,導電性粒子(黒鉛粒子など)、および必要により炭
素繊維で構成された複合材成分(樹脂組成物)を溶融混
練し(必要によりペレットを調製して溶融混練し)、所
定の金型に射出成形することにより平板状プレート(平
板状セパレータ)を製造できる。熱硬化性樹脂を用いる
場合、圧縮成形では、例えば、圧力20〜1000kg
/cm2、温度100〜300℃程度で、前記複合材成
分(樹脂組成物)を金型内で加熱して加圧成形すること
により平板状プレート(平板状セパレータ)を製造でき
る。
Such a plate (separator) (a)
Can be produced by a conventional molding method for a synthetic resin, for example, injection molding or compression molding. In the injection molding, the resin, conductive particles (graphite particles and the like), and a composite material component (resin composition) composed of carbon fibers as required are melt-kneaded (preparation of pellets as necessary and melt-kneading). A flat plate (flat separator) can be manufactured by injection molding in a predetermined mold. When using a thermosetting resin, in compression molding, for example, a pressure of 20 to 1000 kg
/ Cm 2, at a temperature of about 100 to 300 ° C., can be produced flat plates (plate-like separator) by the composite component (resin composition) to pressure molding by heating in a mold.

【0046】導電性プレート又は燃料電池用セパレータ
(b)は、前記成分を含む樹脂組成物の成形体と、この
成形体と一体化した導電材とで構成されている。この成
形体は、前記プレート又はセパレータ(a)と同様に、
樹脂,導電性粒子(黒鉛粒子など)、および必要により
炭素繊維などで構成された組成物で形成してもよい。
The conductive plate or the fuel cell separator (b) is composed of a molded article of the resin composition containing the above components, and a conductive material integrated with the molded article. This molded body is, like the plate or the separator (a),
It may be formed of a composition composed of resin, conductive particles (eg, graphite particles), and, if necessary, carbon fiber.

【0047】前記プレート又はセパレータ(b)におい
て、導電材の種類や形態は特に制限されず、被膜(導電
性塗膜など)、繊維状導電材(金属繊維,炭素繊維など
の導電性繊維やこれらのストランドなど)、薄膜状導電
材(導電性フィルムやシート,金属箔など)、プレート
状導電材(金属板など)、棒状導電性部材(金属ロッド
やピンなど)などであってもよい。導電材の体積抵抗
は、例えば、10-5〜10-2Ωcm程度であってもよ
い。導電材としては、金属、例えば、アルミニウム、
銅、金、銀、白金などが挙げられる。
In the plate or the separator (b), the type and form of the conductive material are not particularly limited, and a coating (conductive coating or the like), a fibrous conductive material (conductive fiber such as metal fiber, carbon fiber, etc.) And the like, a thin-film conductive material (conductive film, sheet, metal foil, etc.), a plate-shaped conductive material (metal plate, etc.), a rod-shaped conductive member (metal rod, pin, etc.), etc. The volume resistance of the conductive material may be, for example, about 10 −5 to 10 −2 Ωcm. As the conductive material, metal, for example, aluminum,
Copper, gold, silver, platinum and the like can be mentioned.

【0048】前記セパレータ(b)には、種々の態様、
例えば、(b-1)前記樹脂組成物による成形体の少なく
とも片面が、導電材で被覆されている燃料電池用セパレ
ータ、(b-2)前記樹脂組成物による成形体の少なくと
も片面又は内部に、密着又は埋設した導電材を有する燃
料電池用セパレータなどが含まれる。前者のセパレータ
(b-1)では、導電材は導電性被膜や薄膜状導電材であ
る場合が多く、後者のセパレータ(b-2)では、導電材
は平板状導電材や棒状導電材である場合が多く、導電材
は少なくとも部分的に成形体に埋設してもよい。
The separator (b) has various modes,
For example, (b-1) at least one side of the molded body made of the resin composition, a fuel cell separator coated with a conductive material, (b-2) at least one side or inside of the molded body made of the resin composition, A fuel cell separator having a closely adhered or buried conductive material is included. In the former separator (b-1), the conductive material is often a conductive film or a thin film conductive material, and in the latter separator (b-2), the conductive material is a plate-shaped conductive material or a rod-shaped conductive material. In many cases, the conductive material may be at least partially embedded in the molded body.

【0049】本発明の方法において、前記燃料電池用セ
パレータ(b)は、成形により前記樹脂組成物の成形体
と導電材とを一体化することにより製造できる。より具
体的には、キャビティを有する平板状金型(雌型)と、
前記キャビティに対応する凸部(コア)とを備えた圧縮
成形機を用いて成形する際、金型のうち成形体の少なく
とも片面(片面又は両面)に対応する部位に導電材(導電
性シートなど)を配設する工程と、前記樹脂組成物を金型
に入れて加圧する工程とを経ることにより、少なくとも
片面が導電材で被覆されたセパレータ又は少なくとも片
面に導電材が密着して一体化したセパレータを製造でき
る。導電材は金型に対して剥離可能に配設すればよく、必
要により接着剤を用いて配設(又は密着)してもよい。ま
た、導電材は、金型のキャビティ側及び/又はコア側に配
設できる。
In the method of the present invention, the fuel cell separator (b) can be manufactured by integrating a molded body of the resin composition and a conductive material by molding. More specifically, a flat mold (female mold) having a cavity,
When molding using a compression molding machine having a convex portion (core) corresponding to the cavity, a conductive material (such as a conductive sheet) is formed on a portion of the mold corresponding to at least one surface (one surface or both surfaces) of the molded body. ) And through the step of pressing the resin composition into a mold, the separator is coated on at least one side with a conductive material or the conductive material is closely adhered to at least one surface and integrated. A separator can be manufactured. The conductive material may be provided so as to be peelable from the mold, and may be provided (or adhered) using an adhesive as necessary. In addition, the conductive material can be disposed on the cavity side and / or the core side of the mold.

【0050】また、導電材の配設に代えて、金型のうち成
形体の少なくとも片面(片面又は両面)に対応する部位に
導電材(導電性樹脂組成物など)を塗布する工程を採用
し、キャビティに前記樹脂組成物を入れて加圧する工程
を経ることにより燃料電池用セパレータを製造すること
もできる。導電性樹脂組成物は導電性塗料などの形態で
あってもよく、金型のキャビティ側及び/又はコア側に剥
離可能に塗布してもよい。
In place of disposing the conductive material, a step of applying a conductive material (such as a conductive resin composition) to a portion of the mold corresponding to at least one surface (one or both surfaces) of the molded body is employed. Alternatively, a fuel cell separator can be manufactured by passing the resin composition into a cavity and pressurizing the resin composition. The conductive resin composition may be in the form of a conductive paint or the like, and may be releasably applied to the cavity side and / or the core side of the mold.

【0051】さらに、金型のうち成形体の少なくとも片
面又は内部に対応する部位に導電材(金属薄板など)を予
めセットする工程と、キャビティに前記樹脂組成物を充
填し、導電材(金属薄板など)と一体化する工程とを経る
ことにより、導電材が成形体の片面又は内部で一体化し
た燃料電池用セパレータを製造できる。
Further, a step of setting a conductive material (such as a thin metal plate) in advance in a portion of the mold corresponding to at least one side or the inside of the molded body, filling the cavity with the resin composition, and forming a conductive material (such as a thin metal plate) And the like, and a step of integrating the same into a molded body, a fuel cell separator in which the conductive material is integrated on one surface or inside the molded body.

【0052】これらの方法では、セパレータ自体の導電
性が不足している場合でも、触媒を担持したポーラスな
黒鉛質ペーパーに接触するセパレータ面側又はその反対
面を含めた両面のみを高導電化することにより、触媒相
での電子の授受をポーラスな黒鉛質ペーパーを通じてセ
パレータ面でスムーズに行なうことができる。
In these methods, even when the conductivity of the separator itself is insufficient, only the both surfaces including the separator surface contacting the porous graphite paper carrying the catalyst or the opposite surface are made highly conductive. Thereby, the transfer of electrons in the catalyst phase can be smoothly performed on the separator surface through the porous graphite paper.

【0053】加圧成形は、樹脂の種類などに応じて、慣
用の方法、例えば、熱硬化性樹脂を用いる場合、圧力2
0〜1000kg/cm2、温度100〜300℃程度
で行うことができる。また、加圧成形には、圧縮成形
法、トランスファ成形法、インサート成形法も採用でき
る。
The pressure molding is carried out according to a conventional method according to the type of the resin.
It can be carried out at a temperature of about 0 to 1000 kg / cm 2 and a temperature of about 100 to 300 ° C. Further, for the pressure molding, a compression molding method, a transfer molding method, and an insert molding method can also be adopted.

【0054】さらに、セパレータの厚み方向の導電性を
高めるため、金型のキャビティ側及びコア側の少なくと
も一方(通常、キャビティ側)に導電材を配してキャビ
ティに樹脂組成物を入れ、金型のキャビティ側及びコア
側の一方(通常、コア側)に、導電性インサート(イン
サートピン,インサート板など)を他方(通常、キャビ
ティ側)に向けて配して加圧成形し、導電性インサート
をセパレータの厚み方向に埋設してもよい。
Further, in order to increase the conductivity in the thickness direction of the separator, a conductive material is disposed on at least one of the cavity side and the core side (usually, the cavity side) of the mold, and the resin composition is put in the cavity, and The conductive insert (insert pin, insert plate, etc.) is arranged on one of the cavity side and the core side (usually the core side) toward the other (usually the cavity side) and press-molded to form the conductive insert. It may be embedded in the thickness direction of the separator.

【0055】図1は、本発明の燃料電池用セパレータの
一例を示す概略断面図である。この例では、燃料電池用
セパレータは、断面凹凸状の導電性金属箔3と、この導
電性金属箔の複数の凹部に所定間隔をおいて起立した導
電性インサートピン2とを備えており、導電性金属箔3
及び導電性インサートピン2は、少なくとも前記導電性
粒子及び非炭素質樹脂とを含む導電性樹脂組成物の成形
体1と一体化している。導電性インサートピン2の一方
の端面は導電性金属箔3と導通しているとともに、他方
の端面は成形体1の平坦面で露呈している。このような
燃料電池用セパレータは、金型のコア側の凹凸溝に沿わ
せて導電性金属箔(アルミニウム箔、白金箔など)3を
断面凹凸状に仮止めし、複数の導電性インサートピン
(アルミニウム製インサートピンなど)2を金型のコア
側の複数の凸部に所定間隔をおいて起立させて挿入し、
導電性樹脂組成物1を金型に入れて成形することにより
得ることができる。成形は、金型のキャビティ側又はコ
ア側のいずれか一方に導電性金属箔(アルミニウム箔、
白金箔など)3が存在する状態で導電性樹脂組成物1を
充填した後、加圧成形することにより行うことができ
る。導電性インサートピン(アルミニウム製インサート
ピン)2は、厚み方向の導電性を付与するため、導電性
金属箔3に接触してセパレータの厚み方向に挿入するこ
とができる。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the fuel cell separator of the present invention. In this example, the fuel cell separator includes a conductive metal foil 3 having an uneven cross section and conductive insert pins 2 standing up at predetermined intervals in a plurality of recesses of the conductive metal foil. Metal foil 3
The conductive insert pin 2 is integrated with a molded body 1 of a conductive resin composition containing at least the conductive particles and the non-carbonaceous resin. One end face of the conductive insert pin 2 is electrically connected to the conductive metal foil 3, and the other end face is exposed on the flat surface of the molded body 1. In such a fuel cell separator, a conductive metal foil (aluminum foil, platinum foil, or the like) 3 is temporarily fixed in an uneven shape in a cross section along an uneven groove on the core side of a mold, and a plurality of conductive insert pins ( Aluminum insert pins, etc.) 2 are inserted upright at predetermined intervals into a plurality of protrusions on the core side of the mold,
It can be obtained by placing the conductive resin composition 1 in a mold and molding. Molding is performed by using a conductive metal foil (aluminum foil,
After filling the conductive resin composition 1 in a state where the platinum foil 3 or the like is present, it can be performed by pressure molding. The conductive insert pin (aluminum insert pin) 2 can be inserted in the thickness direction of the separator by contacting the conductive metal foil 3 in order to impart conductivity in the thickness direction.

【0056】図2は、本発明の燃料電池用セパレータの
他の例を示す概略断面図である。この燃料電池用セパレ
ータは、前記図1に示すセパレータにおいて、断面凹凸
状の導電性金属箔3と反対側の面に、シート状の導電性
金属箔3が位置し、導電性インサートピン2の両端面
は、両面の導電性金属箔3と接触しており、両面の導電
性金属箔3及び導電性インサートピン2は、成形体1と
一体化している。このような燃料電池用セパレータは、
金型のコア側およびキャビティ側に、それぞれ、断面凹
凸状の導電性金属箔とシート状の導電性金属箔(アルミ
ニウム箔、白金箔など)3を固定し、アルミニウム製イ
ンサートピン2をコアの凸部に挿入し、導電性樹脂組成
物1を入れて成形することにより得ることができる。導
電性金属箔3は成形に伴ってセパレータの両面に一体化
できる。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another example of the fuel cell separator of the present invention. In this fuel cell separator, in the separator shown in FIG. 1, a sheet-shaped conductive metal foil 3 is located on a surface opposite to the conductive metal foil 3 having an uneven cross section, and both ends of the conductive insert pin 2 are provided. The surface is in contact with the conductive metal foils 3 on both surfaces, and the conductive metal foils 3 and the conductive insert pins 2 on both surfaces are integrated with the molded body 1. Such a fuel cell separator,
A conductive metal foil having an irregular cross section and a sheet-shaped conductive metal foil (aluminum foil, platinum foil, etc.) 3 are fixed to the core side and the cavity side of the mold, respectively, and the aluminum insert pins 2 are used to project the core convexities. It can be obtained by inserting the conductive resin composition 1 into a part and molding it. The conductive metal foil 3 can be integrated on both surfaces of the separator as it is formed.

【0057】図3は、本発明の燃料電池用セパレータの
さらに他の例を示す概略断面図である。この燃料電池用
セパレータは、一方の面に凹凸溝が形成された板状の成
形体1と、この成形体の凹凸面に形成された導電性塗料
4と、この導電性塗料と接触して厚み方向に延びる導電
性インサートピン2とで構成されており、成形体1と導
電性塗料4と導電性インサートピン2は一体化してい
る。また、導電性インサートピン2は成形体1の隣接す
る凹溝にそれぞれ配されている。導電性インサートピン
2の一方の端面は、導電性塗料4と接触して成形体1の
隣接する凹溝の底部に配され、インサートピンの2の端
面は、成形体1の平坦面で露呈している。このような燃
料電池用セパレータは、金型のコア側に、刷毛塗りなど
の方法で導電性塗料(藤倉化成(株)製、商品名ドータ
イトなど)4を剥離可能に塗布し、複数の導電性インサ
ートピン(アルミニウム製インサートピン)2を厚み方
向に挿入し、導電性樹脂組成物1を入れて成形すること
により得ることができる。なお、成形は、コアの凹凸溝
に沿わせて導電性金属箔を固定することに代えて、コア
の凹凸溝に導電性塗料を塗布する以外、図1の燃料電池
用セパレータと同様にして得ることができる。また、金
型内に導電性インサートピン2を起立させて、一方の面
に凹凸溝を有する成形体1を成形し、得られた成形体1
の凹凸面に導電性塗料4を塗布することにより、前記構
造の燃料電池用セパレータを得ることもできる。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing still another example of the fuel cell separator of the present invention. This fuel cell separator has a plate-shaped molded body 1 having an uneven groove formed on one surface, a conductive paint 4 formed on the uneven surface of the molded body, and a thickness in contact with the conductive paint. The molded body 1, the conductive paint 4, and the conductive insert pins 2 are integrated with each other. In addition, the conductive insert pins 2 are respectively arranged in adjacent grooves of the molded body 1. One end face of the conductive insert pin 2 is disposed at the bottom of the adjacent concave groove of the molded body 1 in contact with the conductive paint 4, and the end face of the insert pin 2 is exposed on the flat surface of the molded body 1. ing. In such a fuel cell separator, a conductive paint (Dotite, manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd., etc.) 4 is releasably applied to the core side of the mold by brushing, etc. It can be obtained by inserting an insert pin (aluminum insert pin) 2 in the thickness direction, adding the conductive resin composition 1 and molding. The molding is performed in the same manner as the fuel cell separator of FIG. 1 except that the conductive metal foil is fixed along the concave and convex grooves of the core and a conductive paint is applied to the concave and convex grooves of the core. be able to. Also, the conductive insert pin 2 is erected in the mold, and the molded body 1 having the concave and convex grooves on one surface is molded.
By applying the conductive paint 4 to the uneven surface of the above, a fuel cell separator having the above structure can be obtained.

【0058】図4は、本発明の燃料電池用セパレータの
別の例を示す概略断面図である。この燃料電池用セパレ
ータは、図3に示す燃料電池用セパレータにおいて、一
方の面に凹凸溝を有する成形体1と、この成形体の両面
に形成された導電性塗料4と、両面の導電性塗料と接触
し、かつ軸が厚み方向に延びる導電性インサートピン2
とを備えている。このような両面に導電性が付与された
燃料電池用セパレータは、金型のキャビティ側及びコア
側に、導電性塗料(ドータイトなど)4を剥離可能に塗
布し、複数の導電性インサートピンを金型内で起立させ
て挿入し、導電性樹脂組成物1を入れて成形する方法、
金型内に導電性インサートピン2を起立させて、一方の
面に凹凸溝を有する成形体1を成形し、得られた成形体
1の両面に導電性塗料4を塗布する方法により得ること
ができる。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of the fuel cell separator of the present invention. This fuel cell separator is the same as the fuel cell separator shown in FIG. 3 except that a molded article 1 having an uneven groove on one surface, a conductive paint 4 formed on both surfaces of the molded article, and a conductive paint Conductive insert pin 2 that contacts the shaft and the shaft extends in the thickness direction.
And In such a fuel cell separator having both surfaces provided with conductivity, a conductive paint (such as dotite) 4 is releasably applied to the cavity side and the core side of the mold, and a plurality of conductive insert pins are attached to the metal. A method of erecting and inserting in a mold, molding the conductive resin composition 1 therein,
The conductive insert pins 2 are erected in the mold, the molded body 1 having the concave and convex grooves on one surface is molded, and the conductive paint 4 is applied to both surfaces of the molded body 1 obtained. it can.

【0059】図5は、本発明の燃料電池用セパレータの
さらに別の例を示す概略断面図である。この燃料電池用
セパレータは、一方の面に凹凸溝が形成された成形体1
と、この成形体の平坦面に一体化した導電性板材(アル
ミニウム板など)5とで構成されている。このような構
造のセパレータは、金型のキャビティ側に導電性板材
(アルミニウム板など)5を仮止めし、金型内に導電性
樹脂組成物1を入れて、成形することにより得ることが
できる。成形は、金型に導電性板材5を配して、導電性
樹脂組成物1を金型内に充填し、加圧成形することによ
り行うことができる。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing still another example of the fuel cell separator of the present invention. This fuel cell separator is a molded product 1 having an uneven groove formed on one surface.
And a conductive plate material (such as an aluminum plate) 5 integrated with the flat surface of the molded body. The separator having such a structure can be obtained by temporarily fixing a conductive plate material (such as an aluminum plate) 5 on the cavity side of the mold, putting the conductive resin composition 1 in the mold, and molding. . The molding can be performed by disposing the conductive plate material 5 in a mold, filling the mold with the conductive resin composition 1, and performing pressure molding.

【0060】図6は、本発明の燃料電池用セパレータの
他の例を示す概略断面図である。このセパレータは、厚
み方向の導電性を高めるため、導電性成形体1の導電性
板材5と接触して導電性インサートピン2が他方の凹凸
面に厚み方向に延びている点を除いて、図5に示すセパ
レータと同様の構造を有している。このような構造のセ
パレータは、金型のキャビティ側に導電性板材(アルミ
ニウム板など)5を仮止めし、コア側の凸部に複数の導
電性インサートピン(アルミニウム製インサートピンな
ど)2を挿入し、金型内に導電性樹脂組成物1を入れ
て、加圧成形することにより得ることができる。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing another example of the fuel cell separator of the present invention. This separator is in contact with the conductive plate 5 of the conductive molded body 1 in order to increase the conductivity in the thickness direction, except that the conductive insert pin 2 extends in the thickness direction on the other uneven surface. 5 has the same structure as the separator shown in FIG. In the separator having such a structure, a conductive plate material (such as an aluminum plate) 5 is temporarily fixed to the cavity side of the mold, and a plurality of conductive insert pins (such as aluminum insert pins) 2 are inserted into the convex portions on the core side. Then, the conductive resin composition 1 can be obtained by putting the conductive resin composition 1 in a mold and performing pressure molding.

【0061】本発明の方法では、炭化又は黒鉛化工程及
び切削工程を経ることなく、炭化温度以下での成形・賦
型工程のみで経済的にセパレータを製造できる。更に成
形時の金型として、キャビティ側及びコア側のうち少な
くとも一方(特にコア側)に連続した凸部(突条)又は溝を
形成した金型を用いることにより、溝付きセパレータを
低コストでありながら高い精度で得ることができる。
According to the method of the present invention, the separator can be economically produced only by the molding and shaping steps at a temperature not higher than the carbonization temperature without going through the carbonizing or graphitizing step and the cutting step. Further, as a mold at the time of molding, by using a mold in which at least one of the cavity side and the core side (particularly the core side) is formed with a continuous convex portion (protrusion) or a groove, a grooved separator can be formed at low cost. It can be obtained with a high degree of accuracy.

【0062】本発明のセパレータは、燃料電池、特に、固
体高分子膜を電解質膜とする固体高分子型燃料電池用セ
パレータとして有用である。
The separator of the present invention is useful as a separator for a fuel cell, particularly for a polymer electrolyte fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte membrane.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明のセパレータは、炭化・黒鉛化工
程及び切削工程を経ることなく、ガス不透過性、電気導電
性、熱伝導性、機械強度、耐酸性などの諸特性に優れてい
る。特にフェノール樹脂を用いた場合には、耐熱性、耐酸
性、強度、耐熱水性の点で有利である。本発明の方法では、
炭化・黒鉛化工程および切削工程を経ることなく、成形
・賦型工程により、高い導電性,熱伝導性などの特性に加
えて、寸法精度の高い溝(ガス流路)を形成できる。そのた
め、本発明は、燃料電池用セパレータ(特に固体高分子型
燃料電池用セパレータ)に有効に適用できる。
The separator of the present invention is excellent in various properties such as gas impermeability, electric conductivity, heat conductivity, mechanical strength, and acid resistance without undergoing a carbonization / graphitization step and a cutting step. . In particular, when a phenol resin is used, it is advantageous in terms of heat resistance, acid resistance, strength, and hot water resistance. In the method of the present invention,
A groove (gas flow path) having high dimensional accuracy can be formed in addition to characteristics such as high electrical conductivity and thermal conductivity by a molding / molding step without passing through a carbonizing / graphitizing step and a cutting step. Therefore, the present invention can be effectively applied to a fuel cell separator (particularly, a polymer electrolyte fuel cell separator).

【0064】[0064]

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【0065】実施例及び比較例において、下記の材料を
用いた。
The following materials were used in Examples and Comparative Examples.

【0066】(1)黒鉛粗粒子 人造黒鉛として、針状コークスを素原料とし、温度28
00℃で黒鉛化を施した後、粉砕分級することにより、
下記の高純度人造黒鉛粉を得た。
(1) Graphite coarse particles As artificial graphite, acicular coke was used as a raw material,
After subjected to graphitization at 00 ° C, by pulverizing and classifying,
The following high-purity artificial graphite powder was obtained.

【0067】(1a)平均粒径(D50%)110μmの
黒鉛粗粒子は、D20%=73μm、D80%=180
μmであり、均斉度D80%/D20%=2.5であ
り、BET比表面積は2m2/g、ジブチルフタレート
(DBP)を用いた吸油量65cc/100gであった。
この黒鉛粗粒子のJIS−R−7222によるブタノー
ル置換真比重は2.24であった。
(1a) Graphite coarse particles having an average particle size (D50%) of 110 μm are D20% = 73 μm and D80% = 180
μm, the degree of uniformity D80% / D20% = 2.5, the BET specific surface area was 2 m 2 / g, and the oil absorption using dibutyl phthalate (DBP) was 65 cc / 100 g.
The butanol-substituted true specific gravity of the coarse graphite particles according to JIS-R-7222 was 2.24.

【0068】(1b)平均粒径(D50%)50μmの黒
鉛粗粒子は、D20%=20μm、D80%=90μm
であり、均斉度D80%/D20%=4.5であり、B
ET比表面積は5m2/g、ジブチルフタレート(DBP)
を用いた吸油量70cc/100gであった。この黒鉛
粗粒子のJIS−R−7222によるブタノール置換真
比重は2.24であった。
(1b) Graphite coarse particles having an average particle diameter (D50%) of 50 μm are D20% = 20 μm and D80% = 90 μm
And the uniformity D80% / D20% = 4.5, and B
ET specific surface area is 5m 2 / g, dibutyl phthalate (DBP)
Was 70 cc / 100 g. The butanol-substituted true specific gravity of the coarse graphite particles according to JIS-R-7222 was 2.24.

【0069】(2)黒鉛細粒子 (2a)上記黒鉛粗粒子と同様にして、平均粒径(D50
%)が25μmの黒鉛細粒子を得た。この黒鉛細粒子
は、D20%=10μm、D80%=42μmであり、
均斉度D80%/D20%=4.2であり、BET比表
面積は8m2/g、ジブチルフタレート(DBP)を用いた
吸油量80cc/100gであった。この黒鉛粗粒のJ
IS−R−7222によるブタノール置換真比重は2.
24であった。 (2b)MCMBの黒鉛化品(大阪ガス(株)製、「MCM
B」:平均粒径20μm) (2c)薄片状天然黒鉛粒子((株)エスイーシー製、「S
NE−10G」:平均粒径10μm)
(2) Fine graphite particles (2a) The average particle diameter (D50
%) Of 25 μm. These graphite fine particles have D20% = 10 μm, D80% = 42 μm,
The degree of uniformity D80% / D20% = 4.2, the BET specific surface area was 8 m 2 / g, and the oil absorption using dibutyl phthalate (DBP) was 80 cc / 100 g. This graphite coarse grain J
The true specific gravity of butanol substitution according to IS-R-7222 is 2.
24. (2b) Graphitized MCMB (manufactured by Osaka Gas Co., Ltd., “MCM
(B): average particle size of 20 μm) (2c) Flaky natural graphite particles (manufactured by SSC Corporation, “S
NE-10G ": average particle diameter 10 μm)

【0070】(3)樹脂 (3a)粉末状フェノール樹脂(鐘紡(株)製、「ベルパー
ルS890」:平均粒径20μm) (3b)ポリフェニレンエーテル樹脂(三菱エンジニアリン
グプラスチックス(株)製、「ユピエースNX−700
0N」) (4)ピッチ系炭素繊維((株)ドナック製「ドナカー
ボS」、平均繊維径13μm、平均繊維長3mm) (5)導電性カーボンブラック(三菱化学(株)製、導
電性カーボンブラック、「#3050」:特殊ファーネ
スブラック、単位粒子径0.04μm、DBP吸油量1
75cc/100g) 比較例1〜4 黒鉛細粒子として、人造黒鉛25μm(2a)、黒鉛化MC
MB20μm(2b)、粉末状フェノール樹脂(3)、導電性
カーボンブラック(5)とを表1に示す割合でミキサーを
用い10分間乾式混合した。この粉末混合物を金型に投入
し、成形圧力50kg/cm2、170℃×20分間の条
件で成形した。
(3) Resin (3a) Powdered phenol resin (manufactured by Kanebo Co., Ltd., “Bellpearl S890”: average particle size: 20 μm) (3b) Polyphenylene ether resin (manufactured by Mitsubishi Engineering-Plastics Co., Ltd., “UPIACE NX”) -700
0N ”) (4) Pitch-based carbon fiber (“ Donacarbo S ”manufactured by Donac Co., Ltd., average fiber diameter 13 μm, average fiber length 3 mm) (5) Conductive carbon black (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, conductive carbon black) , “# 3050”: special furnace black, unit particle size 0.04 μm, DBP oil absorption 1
75 cc / 100 g) Comparative Examples 1-4 Artificial graphite 25 μm (2a), graphitized MC as fine graphite particles
MB 20 μm (2b), powdered phenolic resin (3), and conductive carbon black (5) were dry-mixed at a ratio shown in Table 1 using a mixer for 10 minutes. This powder mixture was charged into a mold and molded under the conditions of a molding pressure of 50 kg / cm 2 and 170 ° C. for 20 minutes.

【0071】実施例1〜8 黒鉛粗粒子として、人造黒鉛粒子110μm(1a)、人造
黒鉛粒子50μm(1b)、黒鉛細粒子として、人造黒鉛2
5μm(2a)、黒鉛化MCMB20μm(2b)、薄片状天然
黒鉛粒子(2c)、粉末状フェノール樹脂(3a)とを表1に示
す割合でミキサーを用い10分間乾式混合した。この粉末
混合物を金型に投入し、成形圧力50kg/cm2、17
0℃×20分間の条件でプレス成形した。
Examples 1 to 8 Artificial graphite particles 110 μm (1a), artificial graphite particles 50 μm (1b) as graphite coarse particles, and artificial graphite particles 2 as fine graphite particles
5 μm (2a), 20 μm (2b) of graphitized MCMB, flaky natural graphite particles (2c), and powdery phenol resin (3a) were dry-mixed for 10 minutes using a mixer at a ratio shown in Table 1. This powder mixture was charged into a mold, and a molding pressure of 50 kg / cm 2 , 17
Press molding was performed under the conditions of 0 ° C. × 20 minutes.

【0072】結果を表1に示す。表中数値は重量部を示
す。
Table 1 shows the results. Numerical values in the table indicate parts by weight.

【0073】[0073]

【表1】 [Table 1]

【0074】表1から明らかなように、比較例では、良
好な成形体が得られたものの、厚み方向の固有抵抗は
0.04Ωcm以上であり目的とする低抵抗の成形体は
得られなかった。これに対して、実施例では、成形体の
表面状態は良好であり、また、厚み方向の固有抵抗も
0.01〜0.02Ωcmとという高い導電性を示し
た。
As is clear from Table 1, in the comparative example, although a good molded product was obtained, the specific resistance in the thickness direction was 0.04 Ωcm or more, and the intended low-resistance molded product was not obtained. . On the other hand, in the examples, the surface condition of the molded body was good, and the specific resistance in the thickness direction was as high as 0.01 to 0.02 Ωcm.

【0075】実施例9 粉末状フェノール樹脂(3a)を100重量部、導電性カー
ボンブラック(5)を100重量部とを予めミキサーを用
い10分間乾式混合した。更に、人造黒鉛粗粒子110
μm(1a)を480重量部、黒鉛細粒子として黒鉛化M
CMB20μm(2b)を120重量部加え、ミキサーを用
い10分間乾式混合した。この粉末混合物を金型に投入し、
成形圧力50kg/cm2、170℃×20分間の条件
でプレス成形した。その結果、得られた成形板の見掛け
密度は1.80g/cm3、厚み方向の固有抵抗は0.
039Ωcmであった。
Example 9 100 parts by weight of the powdery phenol resin (3a) and 100 parts by weight of the conductive carbon black (5) were dry-mixed for 10 minutes using a mixer in advance. Further, artificial graphite coarse particles 110
480 parts by weight of μm (1a), graphitized M as graphite fine particles.
120 parts by weight of 20 μm (2b) of CMB was added and dry-mixed for 10 minutes using a mixer. This powder mixture is poured into a mold,
Press molding was performed under the conditions of a molding pressure of 50 kg / cm 2 and 170 ° C. × 20 minutes. As a result, the apparent density of the obtained molded plate was 1.80 g / cm 3 , and the specific resistance in the thickness direction was 0.8.
039 Ωcm.

【0076】実施例10 人造黒鉛粗粒子110μm(1a)を480重量部、黒鉛
細粒子として黒鉛化MCMB20μm(2b)を120重量
部、炭素繊維(4)を10重量部、粉末状フェノール樹脂
(3a)を100重量部の割合で秤り取り、ミキサーを用い
10分間乾式混合した。この粉末混合物を金型に投入し、成
形圧力50kg/cm2、170℃×20分間の条件で
プレス成形した。その結果、得られた成形板の見掛け密
度は1.88g/cm3、厚み方向の固有抵抗は0.0
17Ωcmであった。
Example 10 480 parts by weight of artificial graphite coarse particles 110 μm (1a), 120 parts by weight of graphitized MCMB 20 μm (2b) as fine graphite particles, 10 parts by weight of carbon fiber (4), powdery phenol resin
(3a) is weighed out at a ratio of 100 parts by weight, and using a mixer
Dry mixed for 10 minutes. This powder mixture was put into a mold and press-molded under the conditions of a molding pressure of 50 kg / cm 2 and 170 ° C. for 20 minutes. As a result, the apparent density of the obtained molded plate was 1.88 g / cm 3 and the specific resistance in the thickness direction was 0.0.
17 Ωcm.

【0077】実施例11 ポリフェニレンエーテル樹脂(3b)を100重量部、人造
黒鉛粗粒子110μm(1a)を400重量部、黒鉛細粒
子として黒鉛化MCMB20μm(2b)を100重量部加
え、ミキサーを用い10分間乾式混合した。この粉末混合
物を押出し成形機に供給し、ペレットを調製した。調製
したペレットを用い、射出成形機により平板を射出成形
した。その結果、得られた成形板の見掛け密度は1.9
0g/cm3、厚み方向の固有抵抗は0.014Ωcm
であった。
Example 11 100 parts by weight of polyphenylene ether resin (3b), 400 parts by weight of artificial graphite coarse particles 110 μm (1a), 100 parts by weight of graphitized MCMB 20 μm (2b) as graphite fine particles were added, and a mixer was used. Dry mixed for minutes. This powder mixture was supplied to an extruder to prepare pellets. Using the prepared pellets, a flat plate was injection molded by an injection molding machine. As a result, the apparent density of the obtained molded plate was 1.9.
0 g / cm 3 , specific resistance in the thickness direction is 0.014 Ωcm
Met.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明の燃料電池用セパレータの一例を
示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a fuel cell separator of the present invention.

【図2】図2は本発明の燃料電池用セパレータの他の例
を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another example of the fuel cell separator of the present invention.

【図3】図3は本発明の燃料電池用セパレータのさらに
他の例を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing still another example of the fuel cell separator of the present invention.

【図4】図4は本発明の燃料電池用セパレータの別の例
を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of the fuel cell separator of the present invention.

【図5】図5は本発明の燃料電池用セパレータのさらに
別の例を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing still another example of the fuel cell separator of the present invention.

【図6】図6は本発明の燃料電池用セパレータの他の例
を示す概略断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing another example of the fuel cell separator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…成形体 2…導電性インサートピン 3…導電性金属箔 4…導電性塗料 5…導電性板材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Molded object 2 ... Conductive insert pin 3 ... Conductive metal foil 4 ... Conductive paint 5 ... Conductive plate material

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 黒鉛粒子と、熱硬化性樹脂および熱可塑
性樹脂から選択された少なくとも一種の非炭素質樹脂と
で構成された燃料電池用セパレータであって、前記黒鉛
粒子が、少なくとも平均粒子径(D50%)40〜12
0μmの黒鉛粗粒子を含む燃料電池用セパレータ。
1. A fuel cell separator comprising graphite particles and at least one non-carbonaceous resin selected from a thermosetting resin and a thermoplastic resin, wherein the graphite particles have at least an average particle diameter. (D50%) 40-12
A fuel cell separator containing 0 μm graphite coarse particles.
【請求項2】 黒鉛粗粒子が非球形の無定形粒子である
請求項1記載の燃料電池用セパレータ。
2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the graphite coarse particles are non-spherical amorphous particles.
【請求項3】 黒鉛粗粒子の粒度分布の均斉度(D80
%/D20%)が5.0以下である請求項1記載の燃料
電池用セパレータ。
3. The uniformity (D80) of the particle size distribution of graphite coarse particles.
% / D20%) is 5.0 or less.
【請求項4】 黒鉛粒子が、平均粒子径(D50%)4
0〜120μmの黒鉛粗粒子と、この黒鉛粗粒子よりも
平均粒子径の小さな黒鉛細粒子とを、前者/後者=10
0/0〜40/60(重量比)の割合で含む請求項1記
載の燃料電池用セパレータ。
4. The graphite particles having an average particle size (D50%) of 4
A graphite coarse particle of 0 to 120 μm and a graphite fine particle having an average particle diameter smaller than the graphite coarse particle were divided into former / latter = 10
The fuel cell separator according to claim 1, wherein the separator is contained in a ratio of 0/0 to 40/60 (weight ratio).
【請求項5】 黒鉛粗粒子の平均粒子径をD1とすると
き、黒鉛細粒子の平均粒子径(D50%)D2が、D2
=D1×0.05〜D1×0.5である請求項4記載の
燃料電池用セパレータ。
5. When the average particle diameter of graphite coarse particles is D1, the average particle diameter (D50%) D2 of fine graphite particles is D2.
5. The fuel cell separator according to claim 4, wherein D1 × 0.05 to D1 × 0.5.
【請求項6】 黒鉛細粒子が、球状黒鉛および薄片状天
然黒鉛粒子から選択された少なくとも一種である請求項
4又は5記載の燃料電池用セパレータ。
6. The fuel cell separator according to claim 4, wherein the graphite fine particles are at least one selected from spherical graphite and flaky natural graphite particles.
【請求項7】 非炭素質樹脂の含有量が、黒鉛粒子およ
び非炭素質樹脂の総量に対して25重量%以下である請
求項1記載の燃料電池用セパレータ。
7. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the content of the non-carbonaceous resin is 25% by weight or less based on the total amount of the graphite particles and the non-carbonaceous resin.
【請求項8】 熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である請
求項1記載の燃料電池用セパレータ。
8. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the thermosetting resin is a phenol resin.
【請求項9】 フェノール樹脂が、(i)メチレン基,メ
チロール基,並びに3官能性のフェノール類残基を主た
る結合単位として含有しており、(ii)KBr錠剤法に
よる赤外線吸収スペクトルにおいて、波数1600cm
-1での吸収強度をD1600とし、波数990〜1015c
-1での最大吸収強度をD990-1015とし、波数890c
-1での吸収強度をD890としたとき、D990-1015/D
1600=0.2〜9.0、D890/D1600=0.09〜
1.0であり、(iii)液体クロマトグラフィーによる遊
離フェノール含有量が50〜500ppmである請求項
8記載の燃料電池用セパレータ。
9. A phenol resin containing (i) a methylene group, a methylol group, and a trifunctional phenol residue as main binding units, and (ii) a wave number in an infrared absorption spectrum by a KBr tablet method. 1600cm
The absorption intensity at -1 and D 1600, wavenumber 990~1015c
The maximum absorption intensity at m -1 is D 990-1015 , and the wave number is 890c.
When the absorption intensity at m -1 is D 890 , D 990-1015 / D
1600 = 0.2 to 9.0, D 890 / D 1600 = 0.09 to
9. The fuel cell separator according to claim 8, wherein (iii) the free phenol content by liquid chromatography is from 50 to 500 ppm.
【請求項10】 さらに炭素繊維を含む請求項1〜9の
いずれかの項に記載の燃料電池用セパレータ。
10. The fuel cell separator according to claim 1, further comprising carbon fibers.
【請求項11】 請求項1〜10に記載の成分を含む組
成物の成形体と、この成形体と一体化した導電材とで構
成されている燃料電池用セパレータ。
11. A fuel cell separator comprising a molded article of the composition containing the components according to claim 1 and a conductive material integrated with the molded article.
【請求項12】 成形体の少なくとも片面が、導電材で
被覆されている請求項11記載の燃料電池用セパレー
タ。
12. The fuel cell separator according to claim 11, wherein at least one surface of the molded body is covered with a conductive material.
【請求項13】 成形体の少なくとも片面又は内部に導
電材を有する請求項11又は12記載の燃料電池用セパ
レータ。
13. The fuel cell separator according to claim 11, wherein a conductive material is provided on at least one surface or inside of the molded body.
【請求項14】 導電性粒子と、熱硬化性樹脂および熱
可塑性樹脂から選択された少なくとも一種の非炭素質樹
脂とで構成されたプレートであって、導電性粒子が、平
均粒子径(D50%)40〜120μmの粗粒子40〜
100重量%と、この粗粒子の粒子間に充填可能な微粒
子0〜60%とで構成され、かつ前記導電性粒子と前記
非炭素質樹脂との割合が、前者/後者=95/5〜75
/25(重量比)である導電性プレート。
14. A plate composed of conductive particles and at least one non-carbonaceous resin selected from a thermosetting resin and a thermoplastic resin, wherein the conductive particles have an average particle diameter (D50% ) 40-120 μm coarse particles 40-
100% by weight and 0 to 60% of fine particles that can be filled between the coarse particles, and the ratio of the conductive particles to the non-carbonaceous resin is the former / the latter = 95/5 to 75
/ 25 (weight ratio).
【請求項15】 請求項1記載の黒鉛粒子と、熱硬化性
樹脂および熱可塑性樹脂から選択された少なくとも一種
の非炭素質樹脂とを含む組成物を射出成形又は圧縮成形
し、請求項1〜9のいずれかの項に記載の燃料電池用セ
パレータを製造する方法。
15. A composition containing the graphite particles according to claim 1 and at least one non-carbonaceous resin selected from a thermosetting resin and a thermoplastic resin, which is injection-molded or compression-molded. 10. A method for producing the fuel cell separator according to any one of items 9.
【請求項16】 成形体と導電材とを一体化する請求項
15に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
16. The method for producing a fuel cell separator according to claim 15, wherein the molded body and the conductive material are integrated.
【請求項17】 金型のうち成形体の少なくとも片面に
対応する部位に導電性シートを配設する工程と、請求項
15記載の組成物を入れて加圧する工程とで構成されて
いる請求項16記載の燃料電池用セパレータの製造方
法。
17. A step of arranging a conductive sheet at a portion of a mold corresponding to at least one surface of a molded body, and a step of putting the composition according to claim 15 and pressing the same. 17. The method for producing a fuel cell separator according to item 16.
【請求項18】 金型のうち成形体の少なくとも片面に
対応する部位に導電性樹脂組成物を塗布する工程と、請
求項15記載の組成物を入れて加圧する工程とで構成さ
れている請求項16記載の燃料電池用セパレータの製造
方法。
18. A method comprising the steps of: applying a conductive resin composition to at least a portion of a mold corresponding to at least one surface of a molded body; and applying the composition according to claim 15 and applying pressure. Item 17. A method for producing a fuel cell separator according to Item 16.
【請求項19】 金型のうち成形体の少なくとも片面又
は内部に対応する部位に導電材を予めセットする工程
と、請求項15記載の組成物を充填し、前記導電材と一体
化する工程とで構成されている請求項16記載の燃料電
池用セパレータの製造方法。
19. A step of previously setting a conductive material on a portion of a mold corresponding to at least one surface or the inside of a molded body, and a step of filling the composition according to claim 15 and integrating with the conductive material. The method for producing a fuel cell separator according to claim 16, wherein:
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