JP2001123081A - 熱硬化性樹脂成形材料及びそれを用いた成形体 - Google Patents
熱硬化性樹脂成形材料及びそれを用いた成形体Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、良好な成形を有し、導電性及び機
械的強度に優れた熱硬化性樹脂成形材料を提供すること
を目的とするものである。更に詳しくは、導電性に優
れ、成形性が良好であることにより強度に優れた燃料電
池セパレーター等の成形品を提供することを目的とする
ものである。 【解決手段】 成形材料全体に対して、熱硬化性樹脂１
０〜３５重量％、黒鉛５０〜８５重量％とガラス繊維の
微粉砕物５〜１５重量％を含有してなることを特徴とす
る熱硬化性樹脂成形材料。
械的強度に優れた熱硬化性樹脂成形材料を提供すること
を目的とするものである。更に詳しくは、導電性に優
れ、成形性が良好であることにより強度に優れた燃料電
池セパレーター等の成形品を提供することを目的とする
ものである。 【解決手段】 成形材料全体に対して、熱硬化性樹脂１
０〜３５重量％、黒鉛５０〜８５重量％とガラス繊維の
微粉砕物５〜１５重量％を含有してなることを特徴とす
る熱硬化性樹脂成形材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、黒鉛とガラス繊維
の微粉砕物とを熱硬化性樹脂に混合することにより、良
好な成形性を有し、機械的強度に優れた高電導性の熱硬
化性樹脂成形材料及びその成形体に関するものであり、
この成形材料は水素、アルコール等を燃料とする燃料電
池のセパレーター等に好適なものである。
の微粉砕物とを熱硬化性樹脂に混合することにより、良
好な成形性を有し、機械的強度に優れた高電導性の熱硬
化性樹脂成形材料及びその成形体に関するものであり、
この成形材料は水素、アルコール等を燃料とする燃料電
池のセパレーター等に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池は通常いくつかの単位電池を直
列に接続して使用される。各電池間は電解液、ガス等に
対して不通気性のセパレーターで仕切られている。セパ
レーターは電気に対しては高導電性であることが必要で
ある。従来この種の材料としては黒鉛粉末に熱硬化性樹
脂等の結合剤を加え、混練、成形、焼成し、さらに不通
気性、電導性を向上させるため前記結合剤を含浸し、焼
成したあと、切削加工して必要とする形状を得ていた。
この方法は焼成しているので耐熱性が良好である利点が
あるが、焼成によって気孔が生ずるため、通常は液状の
熱硬化性樹脂を含浸する工程が必要となり、また切削加
工工程が必須条件でありコスト高になる欠点がある。
列に接続して使用される。各電池間は電解液、ガス等に
対して不通気性のセパレーターで仕切られている。セパ
レーターは電気に対しては高導電性であることが必要で
ある。従来この種の材料としては黒鉛粉末に熱硬化性樹
脂等の結合剤を加え、混練、成形、焼成し、さらに不通
気性、電導性を向上させるため前記結合剤を含浸し、焼
成したあと、切削加工して必要とする形状を得ていた。
この方法は焼成しているので耐熱性が良好である利点が
あるが、焼成によって気孔が生ずるため、通常は液状の
熱硬化性樹脂を含浸する工程が必要となり、また切削加
工工程が必須条件でありコスト高になる欠点がある。
【０００３】更に黒鉛粉末と熱硬化性樹脂を用いて成形
したままで製品とする方法も提案されている（特公昭64
−340号公報）。熱硬化性樹脂自体は電導性でないた
め、この成形体の電導性を高めるためには前記公報に記
載されているように黒鉛粉末の添加量を増やす必要とと
もに樹脂の粘度と黒鉛粉末の粒度を調整する必要がある
が、これだけでは実際の燃料電池のセパレーターのよう
な複雑な形状をした成形品や大型で薄肉の成形品等を製
造する場合には強度が低いためもろく壊れやすい欠点が
あった。
したままで製品とする方法も提案されている（特公昭64
−340号公報）。熱硬化性樹脂自体は電導性でないた
め、この成形体の電導性を高めるためには前記公報に記
載されているように黒鉛粉末の添加量を増やす必要とと
もに樹脂の粘度と黒鉛粉末の粒度を調整する必要がある
が、これだけでは実際の燃料電池のセパレーターのよう
な複雑な形状をした成形品や大型で薄肉の成形品等を製
造する場合には強度が低いためもろく壊れやすい欠点が
あった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な欠点を改良するものであり、良好な成形を有し、導電
性及び機械的強度に優れた熱硬化性樹脂成形材料を提供
することを目的とするものである。更に詳しくは、導電
性に優れ、成形性が良好であることにより強度に優れた
燃料電池セパレーター等の成形品を提供することを目的
とするものである。具体例として、燃料電池セパレータ
ーでは、導電性を示す体積抵抗率が１０-3〜１０0Ω・
ｃｍであり、かつ強度を示す曲げ強さが５０ＭＰａ以上
であるものを得ることを目的としている。
な欠点を改良するものであり、良好な成形を有し、導電
性及び機械的強度に優れた熱硬化性樹脂成形材料を提供
することを目的とするものである。更に詳しくは、導電
性に優れ、成形性が良好であることにより強度に優れた
燃料電池セパレーター等の成形品を提供することを目的
とするものである。具体例として、燃料電池セパレータ
ーでは、導電性を示す体積抵抗率が１０-3〜１０0Ω・
ｃｍであり、かつ強度を示す曲げ強さが５０ＭＰａ以上
であるものを得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決する手段】本発明は、上記目的を達成すべ
く鋭意検討を行った結果、完成されたものであり、成形
材料全体に対して、熱硬化性樹脂１０〜３５重量％、黒
鉛５０〜８５重量％及びガラス繊維の微粉砕物５〜１５
重量％を含有してなることを特徴とする熱硬化性樹脂成
形材料に関するものである。
く鋭意検討を行った結果、完成されたものであり、成形
材料全体に対して、熱硬化性樹脂１０〜３５重量％、黒
鉛５０〜８５重量％及びガラス繊維の微粉砕物５〜１５
重量％を含有してなることを特徴とする熱硬化性樹脂成
形材料に関するものである。
【０００６】従来、燃料電池セパレータ用としては黒鉛
の粒度と樹脂の粘度を調整することにより必要な導電
性、不通気率等の特性を得ていた。しかし、これだけで
は実際の燃料電池セパレータのような複雑な形状をした
成形品や大型で薄肉の成形品等を製造する場合には強度
が低いためもろく壊れやすい欠点があった。本発明は、
これに特定量のガラス繊維の粉砕物を添加することによ
り、流動性を維持しながら導電性と強度を両立した成形
材料を開発したものである。
の粒度と樹脂の粘度を調整することにより必要な導電
性、不通気率等の特性を得ていた。しかし、これだけで
は実際の燃料電池セパレータのような複雑な形状をした
成形品や大型で薄肉の成形品等を製造する場合には強度
が低いためもろく壊れやすい欠点があった。本発明は、
これに特定量のガラス繊維の粉砕物を添加することによ
り、流動性を維持しながら導電性と強度を両立した成形
材料を開発したものである。
【０００７】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明を実施するには、例えば、黒鉛、ガラス繊維の微粉
砕物及び微粉砕した熱硬化性樹脂をヘンシェルミキサー
のような混練機械で均一に混合する。得られた組成物は
そのままでも高導電性を有しているが、更に均一で良好
な導電性を付与する為には熱硬化性樹脂組成物の粒子を
一旦１００μｍ以下に微粉末化することが好ましい。組
成物の粒子が１００μｍを越えると、導電性にバラツキ
が生じやすく、また高導電性も得られにくい。更には、
加熱ロール等で十分な加圧混練をすることにより、より
均一な導電性を得ることができる。
発明を実施するには、例えば、黒鉛、ガラス繊維の微粉
砕物及び微粉砕した熱硬化性樹脂をヘンシェルミキサー
のような混練機械で均一に混合する。得られた組成物は
そのままでも高導電性を有しているが、更に均一で良好
な導電性を付与する為には熱硬化性樹脂組成物の粒子を
一旦１００μｍ以下に微粉末化することが好ましい。組
成物の粒子が１００μｍを越えると、導電性にバラツキ
が生じやすく、また高導電性も得られにくい。更には、
加熱ロール等で十分な加圧混練をすることにより、より
均一な導電性を得ることができる。
【０００８】組成物中の各成分の割合は、熱硬化性樹脂
１０〜３５重量％、黒鉛５０〜８５重量％及びガラス繊
維の微粉砕物５〜１５重量％である。熱硬化性樹脂が１
０重量％未満であると、流動性が低下するため成形加工
性が厳しくなり、３５重量％を超えると十分な導電性を
得られない。黒鉛が５０重量％未満では導電性に乏し
く、８５重量％を超えると流動性が低下するため成形加
工性に難点がある。また、ガラス繊維の微粉砕物が５重
量％未満では導電性に影響は無いが成形品としての強度
が不十分であり、１５重量％を超えると導電性が低下す
るようになる。本発明では１０-3 〜１０-1 Ω・ｃｍの
高伝導性と優れた強度を得るためには、黒鉛とガラス繊
維の微粉砕物との配合量が６０〜９０重量％の範囲であ
ることが好ましい。
１０〜３５重量％、黒鉛５０〜８５重量％及びガラス繊
維の微粉砕物５〜１５重量％である。熱硬化性樹脂が１
０重量％未満であると、流動性が低下するため成形加工
性が厳しくなり、３５重量％を超えると十分な導電性を
得られない。黒鉛が５０重量％未満では導電性に乏し
く、８５重量％を超えると流動性が低下するため成形加
工性に難点がある。また、ガラス繊維の微粉砕物が５重
量％未満では導電性に影響は無いが成形品としての強度
が不十分であり、１５重量％を超えると導電性が低下す
るようになる。本発明では１０-3 〜１０-1 Ω・ｃｍの
高伝導性と優れた強度を得るためには、黒鉛とガラス繊
維の微粉砕物との配合量が６０〜９０重量％の範囲であ
ることが好ましい。
【０００９】本発明で使用できる黒鉛としては特に限定
されない。例えば鱗片状、塊状、土状等の天然黒鉛や人
造黒鉛が使用できる。また、ガラス繊維の微粉砕物は従
来使用されているガラス繊維を微粉砕したものであり、
通常繊維径２０μｍ以下、繊維長３５０μｍ以下であ
る。繊維径２０μｍを越えると、強度向上の効果が不十
分であり、繊維長３５０μｍを越えると流動性が大幅に
低下する。好ましくは、繊維長２５０μｍ以下で未集束
のものが使用される。通常の集束したガラス繊維では、
混練段階でガラス繊維が毛玉状になり易く、また成形段
階では繊維形状のために流動阻害が生じ、流動性が低下
する。また、集束したガラス繊維では成形品の表面粗度
が大きいため、外観の低下を招き、燃料電池のセパレー
ターでは必要特性の１つである接触抵抗を低下させる恐
れがある。従って、未集束ガラス繊維の微粉砕品が好ま
しく使用される。また、繊維長２５０μｍ以下とするこ
とにより、更に流動性が良好となる。
されない。例えば鱗片状、塊状、土状等の天然黒鉛や人
造黒鉛が使用できる。また、ガラス繊維の微粉砕物は従
来使用されているガラス繊維を微粉砕したものであり、
通常繊維径２０μｍ以下、繊維長３５０μｍ以下であ
る。繊維径２０μｍを越えると、強度向上の効果が不十
分であり、繊維長３５０μｍを越えると流動性が大幅に
低下する。好ましくは、繊維長２５０μｍ以下で未集束
のものが使用される。通常の集束したガラス繊維では、
混練段階でガラス繊維が毛玉状になり易く、また成形段
階では繊維形状のために流動阻害が生じ、流動性が低下
する。また、集束したガラス繊維では成形品の表面粗度
が大きいため、外観の低下を招き、燃料電池のセパレー
ターでは必要特性の１つである接触抵抗を低下させる恐
れがある。従って、未集束ガラス繊維の微粉砕品が好ま
しく使用される。また、繊維長２５０μｍ以下とするこ
とにより、更に流動性が良好となる。
【００１０】本発明で使用できる熱硬化性樹脂として
は、常温で固体であるものが使用できる。例えばフェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエルテル樹脂等が
用いられる。耐熱性のよいフェノール樹脂、エポキシ樹
脂が好ましく、フェノール樹脂では、成形時にアンモニ
アが発生せず、成形品中に残存しないという点でレゾー
ル型フェノール樹脂が好ましい。
は、常温で固体であるものが使用できる。例えばフェノ
ール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエルテル樹脂等が
用いられる。耐熱性のよいフェノール樹脂、エポキシ樹
脂が好ましく、フェノール樹脂では、成形時にアンモニ
アが発生せず、成形品中に残存しないという点でレゾー
ル型フェノール樹脂が好ましい。
【００１１】次に、本発明の熱硬化性樹脂成形材料を製
造する方法について、その一例を詳しく説明すると、黒
鉛、ガラス繊維の微粉砕物、微粉砕した熱硬化性樹脂、
及び離型剤をヘンシェルミキサーにて均一に混合する。
この混合組成物はこのままでも成形加工できるが、更に
取り扱いを容易にし、高度な導電性を得るため加熱ロー
ル等で成形材料化し破砕する。必要により顆粒状にする
こともできる。導電性、強度を損なわない範囲で、黒鉛
の代わりにカーボンブラック、炭素繊維等の導電性の充
填材を一部使用することも可能であり、無機充填材も一
部併用使用することができる。
造する方法について、その一例を詳しく説明すると、黒
鉛、ガラス繊維の微粉砕物、微粉砕した熱硬化性樹脂、
及び離型剤をヘンシェルミキサーにて均一に混合する。
この混合組成物はこのままでも成形加工できるが、更に
取り扱いを容易にし、高度な導電性を得るため加熱ロー
ル等で成形材料化し破砕する。必要により顆粒状にする
こともできる。導電性、強度を損なわない範囲で、黒鉛
の代わりにカーボンブラック、炭素繊維等の導電性の充
填材を一部使用することも可能であり、無機充填材も一
部併用使用することができる。
【００１２】このようにして得られた熱硬化性樹脂成形
材料は通常の熱硬化性の成形機で成形でき、例えば、金
型温度１３０〜１８０℃、成形圧力２００〜８００ｋｇ
／ｃｍ2 の条件で、３００×３００×２ｍｍの大きさの
成形品を容易に得ることができる。
材料は通常の熱硬化性の成形機で成形でき、例えば、金
型温度１３０〜１８０℃、成形圧力２００〜８００ｋｇ
／ｃｍ2 の条件で、３００×３００×２ｍｍの大きさの
成形品を容易に得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
【００１４】実施例１〜３、比較例１〜３ 表１に示したように、黒鉛、ガラス繊維の微粉砕物、離
型剤としてステアリン酸、及びフェノール樹脂として、
ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂（数平均
分子量７００、融点８０℃）をヘンシェルミキサーにて
混合して組成物を得た。これらの組成物を８０℃の加熱
ロールで溶融混練後取り出し、顆粒状に粉砕して成形材
料を得た。かかる成形材料を金型温度１７０℃、成形圧
力２００ｋｇ／ｃｍ2、成形時間３分で圧縮成形して３
００×３００×２ｍｍの大きさの成形品を得た。得られ
た成形品の特性を表１下段に示す。
型剤としてステアリン酸、及びフェノール樹脂として、
ジメチレンエーテル型レゾールフェノール樹脂（数平均
分子量７００、融点８０℃）をヘンシェルミキサーにて
混合して組成物を得た。これらの組成物を８０℃の加熱
ロールで溶融混練後取り出し、顆粒状に粉砕して成形材
料を得た。かかる成形材料を金型温度１７０℃、成形圧
力２００ｋｇ／ｃｍ2、成形時間３分で圧縮成形して３
００×３００×２ｍｍの大きさの成形品を得た。得られ
た成形品の特性を表１下段に示す。
【００１５】（測定方法）成形品外観は、目視による観
察であり、良は表面平滑で光沢がある。不良はガラス繊
維による筋が見られ凹凸が認められる。体積固有抵抗
は、ＪＩＳ Ｋ ７１９４により測定した。曲げ強さは、
ＪＩＳ Ｋ ７２０３により測定した。モノホール流動性
は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１により測定した。
察であり、良は表面平滑で光沢がある。不良はガラス繊
維による筋が見られ凹凸が認められる。体積固有抵抗
は、ＪＩＳ Ｋ ７１９４により測定した。曲げ強さは、
ＪＩＳ Ｋ ７２０３により測定した。モノホール流動性
は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１により測定した。
【００１６】
【表１】
【００１７】＊ １）黒鉛： 人造黒鉛：平均粒径１２０μｍ（篩分）、比表面積０．
６０ｍ2／ｇ ＊ ２）黒鉛： 鱗状黒鉛：平均粒径１３０μｍ（篩分）、比表面積１．
２５ｍ2／ｇ ＊ ３）ガラス繊維： 平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１．５ｍｍ ＊ ４）ガラス繊維の微粉砕物： 平均繊維径１０μｍ、平均繊維長２００μｍ
６０ｍ2／ｇ ＊ ２）黒鉛： 鱗状黒鉛：平均粒径１３０μｍ（篩分）、比表面積１．
２５ｍ2／ｇ ＊ ３）ガラス繊維： 平均繊維径１０μｍ、平均繊維長１．５ｍｍ ＊ ４）ガラス繊維の微粉砕物： 平均繊維径１０μｍ、平均繊維長２００μｍ
【００１８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の熱硬化性樹脂成形材料は、機械的強度に優れた高電導
性の熱硬化性樹脂成形材料であり、成形性に優れている
ことから薄肉の成形体を得ることができる。従って、水
素、アルコール等を燃料とする燃料電池のセパレーター
等の成形品を容易に製造することが出来るため、工業的
な導電性樹脂成形材料として好適である。
の熱硬化性樹脂成形材料は、機械的強度に優れた高電導
性の熱硬化性樹脂成形材料であり、成形性に優れている
ことから薄肉の成形体を得ることができる。従って、水
素、アルコール等を燃料とする燃料電池のセパレーター
等の成形品を容易に製造することが出来るため、工業的
な導電性樹脂成形材料として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） //(Ｃ０４Ｂ 26/12 Ｃ０４Ｂ 14:36 14:36 14:42） Ｚ 14:42） Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｆターム(参考） 4J002 CC031 CD001 CF211 DA026 DL007 FA016 FA047 FD116 GQ02 HA09 5G301 DA19 DA34 DA55 DD08 DD10 5H026 AA08 BB01 BB03 BB06 BB08 CX04 EE06 EE12 EE18
Claims (4)
- 【請求項１】 成形材料全体に対して、熱硬化性樹脂１
０〜３５重量％、黒鉛５０〜８５重量％及びガラス繊維
の微粉砕物５〜１５重量％を含有してなることを特徴と
する熱硬化性樹脂成形材料。 - 【請求項２】 熱硬化性樹脂がレゾール型フェノール樹
脂である請求項１記載の熱硬化性樹脂成形材料。 - 【請求項３】 燃料電池セパレーター用である請求項１
又は２記載の熱硬化性樹脂成形材料。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の成形材料を成形し
てなり、成形体の厚みが０．５〜５．０ｍｍであること
を特徴とする導電性成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30824899A JP2001123081A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 熱硬化性樹脂成形材料及びそれを用いた成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30824899A JP2001123081A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 熱硬化性樹脂成形材料及びそれを用いた成形体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001123081A true JP2001123081A (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=17978733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30824899A Pending JP2001123081A (ja) | 1999-10-29 | 1999-10-29 | 熱硬化性樹脂成形材料及びそれを用いた成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001123081A (ja) |
-
1999
- 1999-10-29 JP JP30824899A patent/JP2001123081A/ja active Pending
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