JP2001253016A - 弾性ゴム被覆複合体及びその製造方法 - Google Patents

弾性ゴム被覆複合体及びその製造方法

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JP2001253016A
JP2001253016A JP2000066831A JP2000066831A JP2001253016A JP 2001253016 A JP2001253016 A JP 2001253016A JP 2000066831 A JP2000066831 A JP 2000066831A JP 2000066831 A JP2000066831 A JP 2000066831A JP 2001253016 A JP2001253016 A JP 2001253016A
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Japan
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elastic rubber
discharge nozzle
coated composite
specific shape
type
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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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Mitsubishi Plastics Inc
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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、特に燃料電池のセパレータとして好適に
使用でき、特に製品が取り扱い易く、また生産効率に優
れた弾性ゴム被覆複合体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 カーボン薄板の少なくとも片面に、25
℃での粘度(JISK−6381に準拠)が50〜80
0Pa・sの液状ゴムを吐出ノズルから吐出して特定形
状の弾性ゴム層を形成してなる弾性ゴム被覆複合体、及
び、カーボン薄板の少なくとも片面に近接して吐出ノズ
ルを設け、カーボン薄板と吐出ノズルを相対移動させな
がら、25℃での粘度(JISK−6381に準拠)が
50〜800Pa・sの液状ゴムを吐出ノズルから吐出
し、ついで硬化させて特定形状の弾性ゴム層を形成する
ことを特徴とする弾性ゴム被覆複合体の製造方法。

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、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弾性ゴム被覆複合体及びそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来からシリコーンゴムや
フッ素ゴム等の弾性ゴムは、耐熱性、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
材やスペーサ等の各種用途に使用されている。上記の弾
性ゴム単体からなり、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弾性ゴム単体と他の非伸縮性基材と
を複合一体化した積層体が検討されている。
【0003】上記複合一体化の方法としては、通常、上
記非伸縮性基材の少なくとも片面に弾性ゴムシートを載
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、位置合せが困難であったり、さらには基材
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、弾性ゴム層を射出成形法により基
材上に形成した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
リが発生し正確な弾性ゴム層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】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の問題点
を解消できる弾性ゴム被覆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、カーボン
薄板の少なくとも片面に、25℃での粘度(JISK−
6381に準拠)が50〜800Pa・sの液状ゴムを
吐出ノズルから吐出して特定形状の弾性ゴム層を形成し
てなる弾性ゴム被覆複合体、及び、カーボン薄板の少な
くとも片面に近接して吐出ノズルを設け、カーボン薄板
と吐出ノズルを相対移動させながら、上記液状ゴムを吐
出ノズルから吐出し、ついで硬化させて特定形状の弾性
ゴム層を形成することを特徴とする弾性ゴム被覆複合体
の製造方法にある。
【0006】上記の弾性ゴム被覆複合体において、カー
ボン薄板の片面に吐出ノズルから液状ゴムを吐出して特
定形状の弾性ゴム層を形成するとともに、上記カーボン
薄板の反対面にスクリーン印刷により弾性ゴム薄膜層を
形成してなる弾性ゴム被覆複合体を含む。また、上記弾
性ゴム被覆複合体の製造方法において、カーボン薄板の
片面に近接して吐出ノズルを設け、カーボン薄板と吐出
ノズルを相対移動させながら吐出ノズルから液状ゴムを
吐出して特定形状の弾性ゴム層を形成するとともに、反
対面にスクリーン印刷により弾性ゴム薄膜層を形成する
ことを特徴とする製造方法を含む。
【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カーボン薄板としては、通常の樹脂
含浸黒鉛等が使用できるが、これには、限定されない。
カーボン薄板の厚みは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】本発明で使用する液状ゴムは、室温で流動
を示すポリマーであって、適当な化学反応によって三次
元網目構造となり、通常の架橋ゴムと同様な物理特性を
有する。液状ゴムとしては最終用途に応じて適宜選択で
きるが、具体的には、ブタジエン−アクリロニトリル共
重合体等のポリジエン系、ポリイソブチレン等のポリオ
レフィン系、ポリオキシプロピレン等のポリエーテル
系、ポリオキシアルキレンジスルフィド等のポリスルフ
ィド系、ポリジメチルシロキサン等のシリコーン系、及
びフッ素系が例示できる。
【0009】上記液状ゴムは、燃料電池のセパレータの
ように耐熱性を要求される用途では、シリコーン系やフ
ッ素系であって、付加型の樹脂で一液又は二液タイプの
ものが好適に使用できる。使用する液状ゴムでは未硬化
の粘度が50〜800Pa・s(25℃)の樹脂を使用
する必要がある。粘度の測定方法はJISK−6381
に準拠し、単一円筒回転式粘度計により測定する。粘度
が50Pa・s未満のものでは、吐出後流動により厚み
が保てず、800Pa・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
きるという問題がある。さらに液状ゴムには、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。
【0010】なお、上記カーボン薄板の表面には、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。
【0011】本発明の製造方法では上記液状ゴムを用
い、吐出ノズルを相対移動させながら吐出して弾性ゴム
層を形成することに特徴があり、移動速度としては5〜
100mm/秒、吐出圧力としては50〜1,000k
Paの範囲で適宜決めて成形すればよい。吐出成形後の
弾性ゴム層の厚みは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、4.0
mmを超えるものでは燃焼電池、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、
またコスト高になり易い。
【0012】さらに、吐出成形後の弾性ゴム層の硬度を
20〜70、好ましくは30〜60の範囲とすることが
好ましい。硬度の測定方法はJISK6301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20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。
【0013】本発明ではカーボン薄板の片面に上記弾性
ゴム層を形成し、その反対面には、形成した表側の弾性
ゴム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弾性ゴムのスクリーン印刷を行う
ことができる。スクリーン印刷で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。
【0014】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、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、本発明の複合体はこのよ
うな要求を満足することが容易である。
【0015】
【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1)プライマー処理(東芝シリコーン(株)製
「XP81−B0016」)したカーボン板(厚み1.
0mm)を可動ステージに載置し、容量50ccのシリ
ンジに脱泡した液状フッ素ゴムを充填した。ついで、3
軸ロボットを使ってシリンジ先端のノズルから液状フッ
素ゴムを吐出させ、特定形状に線状で移動することでカ
ーボン板上に塗布しフッ素ゴム層を形成した。ノズルは
内径1.5mmの針状ノズルを使い、吐出圧力400k
Paで塗布を行った。上記の液状フッ素ゴムとしては信
越化学(株)製SIFEL 3510を使用した。
【0016】塗布後、乾燥炉内に載置し、160℃×2
分の加熱条件で硬化させ、燃料電池セパレータを得た。
得られた燃料電池セパレータではカーボン薄板とフッ素
ゴム層との間の接着性が良好で剥離等がなく、またバリ
や気泡等の発生が見られず燃料電池セパレータとしての
性能上問題なかった。使用した液状フッ素ゴムの粘度は
25℃で400Pa・s、硬化後のフッ素ゴム層の硬度
は50であった。
【0017】(実施例2)プライマー処理(東芝シリコ
ン(株)製「XP81−B0016」)したカーボン板
(厚み1.0mm)を可動ステージに載置し、容量50
ccのシリンジに脱泡後、充填したシリコーン樹脂を3
軸ロボットを使って特定形状に線状で塗布しッシリコー
ン樹脂層を形成した。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。液状シリコーン樹脂としては信越化学(株)製「K
E1950−30」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、上記カ
ーボン板の反対面にステンレスメッシュ#60、膜厚3
00μmのスクリーン版を用いて特定形状のシリコーン
樹脂薄膜層を上記シリコーン樹脂を用いてスクリーン印
刷した。ついで乾燥炉内で160℃×2分の加熱条件で
硬化させ、燃料電池セパレータを得た。シリコーン樹脂
層の硬度は30であった。得られた燃料電池セパレータ
ではカーボン板とシリコーン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、塗布パターンを変更
したい場合も射出成形法のように金型を製作する必要が
なくロボットのプログラム変更だけであらゆるパターン
の弾性ゴム層が形成できるので低コストで変更可能であ
る。このように本発明の複合体の製造方法では、上記複
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、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 (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09K 3/10 C09K 3/10 Z H01M 8/02 H01M 8/02 B Fターム(参考) 4F100 AA37A AK03B AK17B AK29B AK52B AK54B AN00B AN00C BA02 BA03 BA05 BA06 BA07 BA10B BA10C BA13 EH132 EH152 EH172 GB41 HB31C JA06B JM02C YY00B 4H017 AA03 AA29 AA39 AC10 AD03 AE02 AE05 5H026 AA06 BB00 BB03 BB04 CC03 CX04 CX08 EE05 EE17 EE18 EE19 HH00 HH03 HH08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カーボン薄板の少なくとも片面に、25
    ℃での粘度(JISK−6381に準拠)が50〜80
    0Pa・sの液状ゴムを吐出ノズルから吐出して特定形
    状の弾性ゴム層を形成してなる弾性ゴム被覆複合体。
  2. 【請求項2】 カーボン薄板の片面に吐出ノズルから液
    状ゴムを吐出して特定形状の弾性ゴム層を形成するとと
    もに、上記カーボン薄板の反対面にスクリーン印刷によ
    り弾性ゴム薄膜層を形成してなる請求項1記載の弾性ゴ
    ム被覆複合体。
  3. 【請求項3】 液状ゴムがポリジエン系、ポリオレフィ
    ン系、ポリエーテル系、ポリスルフィド系、シリコーン
    系、及び、フッ素系から選ばれてなる請求項1乃至2記
    載の弾性ゴム被覆複合体。
  4. 【請求項4】 カーボン薄板の少なくとも片面に近接し
    て吐出ノズルを設け、カーボン薄板と吐出ノズルを相対
    移動させながら、25℃での粘度(JISK−6381
    に準拠)が50〜800Pa・sの液状ゴムを吐出ノズ
    ルから吐出し、ついで硬化させて特定形状の弾性ゴム層
    を形成することを特徴とする弾性ゴム被覆複合体の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 カーボン薄板の片面に近接して吐出ノズ
    ルを設け、カーボン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液状ゴムを吐出して特定形状の弾性
    ゴム層を形成するとともに、反対面にスクリーン印刷に
    より弾性ゴム薄膜層を形成することを特徴とする請求項
    4記載の弾性ゴム被覆複合体の製造方法。
  6. 【請求項6】 吐出ノズルにより形成する弾性ゴム層の
    厚みが0.05mm〜4.0mmで硬度(JISK 6
    301スプリング式硬さ試験A形)が20〜70の範囲
    であることを特徴とする請求項1乃至5記載の弾性ゴム
    被覆複合体及びその製造方法。
  7. 【請求項7】 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6記載の弾性ゴム被覆複合体又は
    その製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003044888A1 (fr) * 2001-11-21 2003-05-30 Hitachi Powdered Metals Co.,Ltd. Materiau de revetement pour separateur de pile a combustible
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JP2014222610A (ja) * 2013-05-14 2014-11-27 タイガースポリマー株式会社 固体高分子型燃料電池用の膜電極接合体の製造方法

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