JP2001205731A - フッ素樹脂被覆金属複合体及びその製造方法 - Google Patents

フッ素樹脂被覆金属複合体及びその製造方法

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JP2001205731A
JP2001205731A JP2000016562A JP2000016562A JP2001205731A JP 2001205731 A JP2001205731 A JP 2001205731A JP 2000016562 A JP2000016562 A JP 2000016562A JP 2000016562 A JP2000016562 A JP 2000016562A JP 2001205731 A JP2001205731 A JP 2001205731A
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fluororesin
discharge nozzle
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metal composite
fluoroplastic resin
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Ryoichi Yamamoto
良一 山本
Michinari Miyagawa
倫成 宮川
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Mitsubishi Plastics Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気・電子部品等のクッション材、パッキン
材、スペーサー、特に燃料電池(固体高分子型燃料電
池)のセパレータとして好適に使用でき、特に製品が取
り扱いやすく、また生産効率に優れたフッ素樹脂被覆金
属複合体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 金属薄板の片面に吐出ノズルからフッ素
樹脂を吐出して特定形状のフッ素樹脂層を形成するとと
もに、上記金属薄板の反対面にスクリーン印刷によりフ
ッ素樹脂薄膜層を形成してなるフッ素樹脂被覆金属複合
体、及び、金属薄板の片面に近接して吐出ノズルを設
け、金属薄板と吐出ノズルを相対移動させながら吐出ノ
ズルからフッ素樹脂を吐出して特定形状のフッ素樹脂層
を形成するとともに、反対面にスクリーン印刷によりフ
ッ素樹脂薄膜層を形成することを特徴とするフッ素樹脂
被覆金属複合体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気・電子部品等
のクッション材、パッキン材、スペーサー、特に燃料電
池のセパレータとして好適に使用でき、特に製品が取扱
い易く、また生産効率に優れたフッ素樹脂被覆金属複合
体及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来からフッ素ゴムは、耐
熱性や電気的絶縁性耐薬品性等の特性に優れていること
から、上記クッション材やスペーサー等の各種用途に使
用されている。上記のフッ素ゴム単体からなり、比較的
肉厚の薄い薄膜のものを電気・電子部品等にそのまま組
み入れようとすると、薄膜上にシワが生じたり、薄膜同
志で密着し剥がしずらくなる等の作業性に問題があっ
た。そこで、このような問題点を解消するためにフッ素
ゴム単体と非伸縮性の金属薄板と複合一体化した積層体
が知られている。
【0003】上記複合一体化の方法としては、通常、金
属薄板の少なくとも片面にフッ素ゴムシートを載置し、
加熱加圧する方法が行われているが、部分的に載置する
場合、位置合わせが困難であったり、さらには金属薄板
の表面に凹凸があるものでは、均一に貼り合わせること
が困難という問題があった。
【0004】そこで、フッ素樹脂層を射出成形法により
形成した金属複合体が提案されている。この方法は、あ
る程度生産効率が改良できるが、射出成形法によるバリ
が発生し正確なフッ素樹脂用の形成が困難であり、また
燃料電池のセパレータの場合、得られるセパレータから
不良部分を取り換えたり取り除くことがやり難いという
問題があった。
【0005】また、特に燃料電池のセパレータとして
は、非伸縮性の金属薄板の片面にパッキング材のフッ素
ゴム単体を複合一体化した積層体を用い、電解質膜、電
極材などを介在して積み重ねて使用する事がなされる。
この場合、特定形状をしたフッ素ゴムがガスシール機能
を果たすがシール性を確保するには積み重ねた際、相対
する上記金属薄板表面の裏面にフッ素ゴム層を完全に密
着させる必要があり、このような要求を満足出来るセパ
レータが要望されていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解消できるフッ素樹脂被覆金属複合体及びその製造方
法を見出したものであり、その要旨とするところは、金
属薄板の片面に吐出ノズルからフッ素樹脂を吐出して特
定形状のフッ素樹脂層を形成するとともに、上記金属薄
板の反対面にスクリーン印刷によりフッ素樹脂薄膜層を
形成してなるフッ素樹脂被覆金属複合体、及び、金属薄
板の片面に近接して吐出ノズルを設け、金属薄板と吐出
ノズルを相対移動させながら吐出ノズルからフッ素樹脂
を吐出して特定形状のフッ素樹脂層を形成するととも
に、反対面にスクリーン印刷によりフッ素樹脂薄膜層を
形成することを特徴とするフッ素樹脂被覆金属複合体の
製造方法にある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明に使用される金属薄板としては、鋼板、ステンレ
ス鋼板、メッキ処理鋼板、アルミニウム板、銅板、チタ
ン板等が好適であるが、これらには、限定されない。金
属薄板の厚みは0.1〜3.0mmの範囲のものが好適
であり、表面に凹凸を有するものも使用できる。この凹
凸は用途等によりその形状は異なるが、3次元的な構造
であって、用途が燃料電池、特に固体高分子型燃料電池
のセパレータでは、燃料ガスの流路用溝等が相当する。
【0008】本発明の金属複合体は、上記金属薄板の片
面に吐出ノズルからフッ素樹脂を吐出して特定形状のフ
ッ素樹脂層を形成し、さらに反対面にはフッ素樹脂薄膜
層を形成する。その形成方法は、金属薄板の片面に近接
して吐出ノズルを設け、金属薄板と吐出ノズルを相対移
動させながら吐出ノズルからフッ素樹脂を吐出して特定
形状のフッ素樹脂層を形成し、その反対面にはスクリー
ン印刷法でフッ素樹脂薄膜層を形成する方法にある。
【0009】具体的な上記フッ素樹脂層の形成方法とし
ては、金属薄板表面にフッ素樹脂をあらかじめ充填した
シリンジをXYロボットで移動させながらシリンジ先端
の針状のノズルからエア圧力によって吐出させて線状塗
布する方法が例示できる。この場合、金属薄板を固定し
てシリンジのみ移動させる方法でも、金属薄板を1軸移
動させながらかつシリンジも移動する方法でもよい。上
記フッ素樹脂を形成した金属薄板の反対面には、形成し
た表側のフッ素樹脂層の位置に対応した箇所に薄膜が印
刷できるようなスクリーン版を用いてフッ素樹脂のスク
リーン印刷を行う。
【0010】上記方法により金属薄板の表面と反対面に
それぞれフッ素樹脂層とフッ素樹脂薄膜層を形成した
後、その樹脂の特性に応じた硬化方法で架橋させる。架
橋方法は加熱硬化、室温硬化、紫外線硬化、電子線硬化
などいずれの方法でも良い。
【0011】本発明において、上記の吐出法により金属
薄板の表面に形成するフッ素樹脂層に使用するフッ素樹
脂は液状のフッ素樹脂であって、付加型液状フッ素樹脂
で一液又は二液タイプのものが使用でき、未硬化時25
℃下での粘度(JISK−6381に準拠)が10〜8
00Pa・sの範囲の樹脂が好適に使用できる。表面の
吐出ノズルからの吐出方法において、粘度が10Pa・
s未満のものでは、吐出後流動により厚みが保てず、8
00Pa・sを越えるものでは吐出が困難となり、また
吐出後流動性が不足し接着面積の減少が起き易い。
【0012】また、上記金属薄板の反対面に設けるスク
リーン印刷による薄膜形成においては、粘度(JISK
−6381に準拠)が1〜500Pa・s(25℃)の
フッ素樹脂が好適に使用できる。粘度が1Pa・s未満
のものではスクリーン版を印刷前に透過してしまい、5
00Pa・sを超えるものでは印刷時に版の透過が困難
となりやすい。上記フッ素樹脂には、必要に応じて微粉
末シリカ、ケイそう土、カーボンブラック、高熱伝導性
無機フィラー等の充填剤を添加してもよい。
【0013】なお、上記金属薄板の表面には、密着性の
点から各種プライマー層を設けることが好ましい。この
プライマー層はスプレー法やディッピング法等の通常の
方法により被覆すればよい。プライマー層の厚みは0.
01μm〜5.0μmの範囲であることが好ましく、
0.01μm未満では、塗布厚さの調整が困難であり、
5.0μmを越えるものでは、密着性の改良効果が少な
い。
【0014】本発明では金属薄板の表面にフッ素樹脂層
を吐出ノズルを移動させながら吐出して特定形状を形成
し、反対面にはスクリーン印刷によりフッ素樹脂薄膜層
を形成することに特徴があり、吐出ノズルから吐出成形
後のフッ素樹脂層の厚みは0.05mm〜4.0mmの
範囲とすることが好ましく、0.05mm未満では弾力
効果が出にくく、パッキング材としての利用性に劣り、
4.0mmを超えるものでは燃料電池、特に固体高分子
型燃料電池のセパレータ用としての用途では小型化しず
らく、またコスト高となり易い。反対面のシリコーン樹
脂薄膜層の厚みは0.01mm〜0.30mmの範囲と
することが好ましく、0.01mm以下ではボイドが発
生する危険性があり、0.30mmを越えるものは硬化
時間が長くなり、また印刷時に気泡が混入しやすい。
【0015】さらに、上記方法により形成するフッ素樹
脂層の硬度を10〜70、好ましくは20〜60の範囲
とすることが好ましい。(硬度の測定方法はJISK6
301スプリング式硬さ試験A形に準拠して行なう。)
この硬度が10未満ではゴム反発力が低く初期シール力
が足らずシール不良を起こし、70を超えると硬くなり
すぎて弾力性に欠ける傾向にある。
【0016】本発明の複合体は電気・電子部品等のクッ
ション材、パッキン材、スペーサー、Oリング等に使用
できるが、特に燃料電池(固体高分子型燃料電池)のセ
パレータの用途に好適に使用できる。このようなセパレ
ータはより小型化が要求され、また多数のセパレータを
重ね合わせて使用することから精度が優れ、生産性のよ
いセパレータが要求されており、本発明の金属複合体は
このような要求を満足することが容易である。
【0017】
【実施例】以下、実施例について説明するが、本発明は
これに限定されるものではない。 (実施例)プライマー処理(東芝シリコン(株)製「X
P81−B0016」)した1.0mmtステンレス鋼
板(厚み1.0mm)を可動ステージに載置し、容量5
0ccのシリンジに脱泡後、充填したフッ素樹脂を3軸
ロボットを使って特定形状に線状で塗布しフッ素樹脂層
を形成した。ノズルは内径1.5mmの針状ノズルを使
い吐出エア圧力400kPa で塗布を行った。液状フ
ッ素樹脂としては信越化学(株)製「SIFEL 35
10」を使用した。
【0018】塗布後、乾燥炉内に載置し、160℃×2
分の加熱条件で硬化させた後、平面スクリーン印刷機
(RANAS社FA−1)のステージに載置し、上記ス
テンレス鋼板の反対面にステンレスメッシュ#60、膜
厚300μmのスクリーン版を用いて特定形状のフッ素
樹脂薄膜層をスクリーン印刷した。ついで乾燥炉内で1
60℃×2分の加熱条件で硬化させ、燃料電池セパレー
タを得た。フッ素樹脂層の硬度は50であった。得られ
た燃料電池セパレータではステンレス鋼板とフッ素樹脂
層との間の接着性が良好で剥離等がなく、またセパレー
タを用いて燃料電池を組み立てた場合、セパレータ間の
シール性(密着性)が良好で燃料電池セパレータとして
の性能上問題なかった。
【0019】
【発明の効果】本発明の金属複合体及びその製造方法に
よれば、射出成形法で必要であったバリ除去が不要とな
り、また多数個取りも容易となり生産性が極めて良好で
ある。特に燃料電池のセパレータでは生産速度が著しく
短縮されるという利点がある。また積み重ねて使用する
際、表面の特定形状部が裏面のシリコーン樹脂薄膜層に
接するためシール性(密着性)が非常に良く、内部ガス
のもれが全くない燃料電池のセパレータが製造できる。
このように本発明の金属複合体の製造方法では、上記金
属複合体を正確かつ効率的に製造できるという利点を有
しており、得られる金属複合体は各種電気・電子部品等
のクッション材、パッキン材、スペーサー、特に燃料電
池(固体高分子型燃料電池)のセパレータとしての利用
性が大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D075 AC45 DA06 DB01 DC19 DC21 EB16 4F100 AB01A AB04 AK17B AK17C BA03 BA10B BA10C BA13 BA41 EH462 EH611 EJ081 EJ082 EJ421 EJ422 EJ651 GB48 JA06B JA06C JD02 JK12B JK12C JL02 JM02C YY00B YY00C 5H026 BB00 BB04 EE02 EE19 HH00 HH03

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属薄板の片面に吐出ノズルからフッ素
    樹脂を吐出して特定形状のフッ素樹脂層を形成するとと
    もに、上記金属薄板の反対面にスクリーン印刷によりフ
    ッ素樹脂薄膜層を形成してなるフッ素樹脂被覆金属複合
    体。
  2. 【請求項2】 金属薄板の片面に近接して吐出ノズルを
    設け、金属薄板と吐出ノズルを相対移動させながら吐出
    ノズルからフッ素樹脂を吐出して特定形状のフッ素樹脂
    層を形成するとともに、反対面にスクリーン印刷により
    フッ素樹脂薄膜層を形成することを特徴とするフッ素樹
    脂被覆金属複合体の製造方法。
  3. 【請求項3】 未硬化時25℃下でのフッ素樹脂の粘度
    (JISK−6381に準拠)が10〜800Pa・s
    の範囲で、形成するフッ素樹脂層の厚みが0.01mm
    〜4.0mm、硬度(JISK6301スプリング式硬
    さ試験A形)が10〜70の範囲であることを特徴とす
    る請求項1乃至2記載のフッ素樹脂被覆金属複合体又は
    その製造方法。
  4. 【請求項4】 燃料電池のセパレータに用いることを特
    徴とする請求項1乃至3記載のフッ素樹脂被覆金属複合
    体又はその製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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