JP2002200631A - 樹脂成形品の成形方法 - Google Patents

樹脂成形品の成形方法

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Takayuki Suzuki
孝之 鈴木
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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    • 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

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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、従来では成形できなかった大型で
薄板状の樹脂成形品を容易に、且つ高精度に成形する方
法を提供することを目的とする。 【解決手段】 平面サイズ200cm2以上 ,厚さ2.
5mm以下の樹脂成形品を成形する方法において、成形
材料にて成形品の40〜100%の平面サイズを有する
予備成形体を成形圧200〜800kg/cm2で成形
し、この予備成形体を成形型内で加熱加圧成形すること
を特徴とする樹脂成形品の成形方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は樹脂成形品の成形方
法に関して、従来では成形できなかった大型で薄型の樹
脂成形品を容易に、且つ高精度に成形する方法を提供す
るものである。本発明の樹脂成形品の成形方法は、特
に、燃料電池セパレーター用成形品を成形するのに好適
に用いられる。
【0002】
【従来の技術】一般に成形品を得ようとする場合、破砕
状または顆粒状である成形材料を用いてコンプレッショ
ン成形またはトランスファー成形、インジェクション成
形をするか、破砕状または顆粒状である成形材料を一端
5cm以下の円柱状タブレットして、それを用いてコン
プレッション成形をしている。しかし、従来にない大型
で薄板状の樹脂成形品を得ようとする場合、通常の成形
方法では充填不足が生じてしまう。また、コンプレッシ
ョン成形機を用いた高圧成形、大幅に流動性を向上した
成形材料の使用により充填不良のない成形品を得ること
ができるが、金型の変形等で成形品の寸法精度が悪化し
たり、機械的特性・成形収縮率等の特性が低下した。特
に、基材等が通常よりも多く配合された流動性の低い成
形材料を成形しようとする場合、充填不足や金型の変形
による成形品寸法精度の低下は避けられなかった。上記
問題点を解決する方法としては、特定の樹脂複合体を特
定圧で予備成形し、その後更に最終形状に成形する方法
が特許第3008022号公報に開示されている。しか
し、この方法では成形圧が十分でないため予備成形体の
粒子間に多量の空隙が残存し成形時にその空隙にある空
気を十分に取り除けないため小ブクレ等の問題点があっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、樹脂成形品
の成形方法において、上記のような欠点を改良するもの
であり、従来では成形できなかった大型で薄板状の樹脂
成形品を容易に、且つ高精度に成形する方法を提供する
ものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)平面サ
イズ200cm2以上 ,厚さ2.5mm以下の樹脂成形
品を成形する方法において、成形材料にて成形品の40
〜100%の平面サイズを有する予備成形体を成形圧2
00〜800kg/cm2で成形し、この予備成形体を
成形型内で加熱加圧成形することを特徴とする樹脂成形
品の成形方法、(2)成形材料が熱硬化性樹脂成形材料
である第(1)項記載の成形方法、(3)成形材料がレ
ゾール型フェノール樹脂及び人造黒鉛を含むフェノール
樹脂成形材料である第(1)又は(2)項記載の成形方
法、(4)樹脂成形品が燃料電池セパレータ用成形品で
ある第(1)項乃至(3)いづれか記載の成形方法、で
ある。即ち、従来の予備成形タブレットサイズにとらわ
れず、成形品サイズに近い大きさまで予備成形体の形状
を大きくすることにより、不足しがちな流動性を補完し
且つ成形時の面圧が従来の予備成形タブレットに比べて
より均等になることにより金型の変形を抑えることがで
き、その結果として厚み等の寸法精度の優れた大型で薄
型の樹脂成形品が得られる成形方法を見いだしたもので
ある。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明は、平面サイズ200cm
2以上 、厚さ2.5mm以下の樹脂成形品を成形する方
法を提供することにある。かかる形状を有する成形品を
寸法精度良く成形するのが困難だからである。即ち、平
面サイズが200cm2未満、厚さ2.5mmを越える
成形品については通常の成形方法で寸法安定精度良く成
形できるからである。なお、本発明では、予め衝撃式粉
砕機等を用いて粒度3mm以下の顆粒品又は破砕品の樹
脂成形材料を製造するとする。通常は粒度3mm以上の
ものが存在すると予備成形体にしたときの空隙が大きく
成形時に成形品のフクレ等の問題が発生するため適当で
ない。
【0006】本発明では、予め成形材料にて成形品の4
0〜100%の平面サイズを有する予備成形体を成形す
ることを特徴とする。かかる平面サイズを有する予備成
形品を予め成形することで、樹脂の流動性不足を補完す
ることができるからである。予備成形体の平面サイズは
成形品に対して40%以上、100%以下が適当であ
る。また、予備成形体の形状は特に限定されないが、充
填性をより向上させるためには成形品の平面形状と相似
形が好ましい。予備成形体の平面サイズが成形品の40
%未満では大型で薄板状の予備成形体を成形しても周辺
部が十分に充填しない。100%を越えると、予備成形
体の平面サイズの方が成形品より大きくなりパーティン
グ面に樹脂が残留するため成形品の厚み精度が大きく低
下する。好ましくは、60%以上、95%以下である。
60%未満では周辺部が十分に充填しないこともあり、
また成形時の型締め圧力により金型の周辺部に変形応力
が発生し十分な成形品厚み精度が得られないことがあ
る。95%を越えると流動しろが少ないため粒子同士の
界面が完全に消滅せず機械的特性の低下が起こる。ま
た、予備成形体の厚みに関しては成形品重量と予備成形
体のサイズにより決まるので、特に限定を要しない。
【0007】本発明では、予備成形品を成形圧200〜
800kg/cm2で成形することを特徴とする。かか
る圧力で予備成形することにより、形状が良好に保持さ
れた予備成形体を金型の変形等なく形成することができ
るからである。成形圧力200kg/cm2未満では粒
子間の空隙が多く加熱加圧成形時に十分にガスが抜けな
いため、この予備成形体を用いて成形しても外観の優れ
た成形品を得ることができない。また、粒子間の接着強
度が弱いため予備成形体が脆く、取り扱いが難しい。ま
た、成形圧力800kg/cm2より大きい場合、金型
の変形が大きく目的の予備成形体を得ることが難しい。
なお、好ましくは予備成形の圧力は予備成形体の形状保
持の観点から、400〜800kg/cm2である。
【0008】次に、予備成形体を成形するための成形条
件について規定する。予備成形体の作製は通常の成形条
件より低い温度で行うため成形材料が十分に溶融しな
い。そのためコンプレッション成形が好ましい。成形温
度は40℃以上90℃以下が望ましい。40℃未満で
は、成形材料の粒子同士の密着性が乏しいため大型の薄
板状予備成形体になりにくい。また熱硬化性樹脂成形材
料の場合、可塑化温度が90℃前後であることから、9
0℃を超えると金型と樹脂との密着性が増大しタブレッ
トの離型性が阻害される恐れがある。
【0009】本発明において、樹脂成形品に使用される
成形材料は特に限定されないが、熱硬化性樹脂成形材料
が好ましく使用される。熱硬化性樹脂成形材料は特に限
定されず、例えば、フェノール樹脂成形材料、エポキシ
樹脂成形材料、不飽和ポリエステル樹脂成形材料,ジア
リルフタレート樹脂成形材料等が用いられる。これらの
中でもフェノール樹脂成形材料が燃料電池セパレータ用
としてコスト、耐熱性、耐薬品性のバランスの点で特に
好ましい。更に、樹脂成形品には、フェノール樹脂及び
人造黒鉛を含むフェノール樹脂成形材料を用いることが
特に好ましい。優れた耐熱性に加え、燃料電池セパレー
ターに要求される導電性、強度、コストが特に優れるか
らである。上記の成形材料を用いる場合、成形材料全体
に対して、フェノール樹脂5〜25重量%及び人造黒鉛
75〜95重量%を含むことが好ましい。
【0010】本発明における燃料電池セパレータとは固
体高分子型燃料電池に使用される導電性、シール性、熱
伝導性等を有する各セルの間に挟んで燃料ガスや空気を
遮断する役割を果たすものである。
【0011】上記のようにして得られた熱硬化性樹脂成
形材料の予備成形体を通常のコンプレッション成形機に
投入して成形することができる。例えば、金型温度14
0〜200℃、成形圧力200〜800kg/cm2
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。
【0012】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳しく説明す
る。
【0013】実施例1 成形材料はレゾール型フェノール樹脂、人造黒鉛を含む
フェノール樹脂成形材料を使用した。生産段階若しくは
後工程で衝撃式粉砕機等を用いて粒度を平均3mm以下
に調整した。この成形材料350gを200mm×20
0mmのキャビティを持つ金型に均一に投入し金型の温
度は60℃に設定した(予備成形体の大きさは金型投入
面積の44.4%である)。上型を締め圧力300kg
/cm2で約1分間程度型締めを行った。型から取りだ
した予備成形体は反りが発生しないように定盤の上で冷
却した。型形状300mm×300mm、深さ2mmの
金型の中央にこのタブレットを配置し、金型温度150
℃、成形圧力300kg/cm2 、成形時間3分で圧縮
成形して300×300×2mmの大きさの成形品を得
た。得られた成形品の特性を表1に示す。 実施例2 予備成形体形状を250mm×250mm(69.4
%)とした以外は、実施例1と同じ方法にて300×3
00×2mmの大きさの成形品を成形した。 実施例3 予備成形体形状を290mm×290mm(93.4
%)とした以外は、実施例1と同じ方法にて300×3
00×2mmの大きさの成形品を成形した。 比較例1 予備成形体形状を150mm×150mm(25.0
%)とした以外は、実施例1と同じ方法にて300×3
00×2mmの大きさの成形品を成形した。 比較例2 上記実施例1で得た粒度が平均3mm以下のフェノール
樹脂成形材料を直接、型形状300mm×300mm、
深さ2mmの金型の中央に投入し、金型温度150℃、
成形圧力300kg/cm2 、成形時間3分で圧縮成形
を実施した。 比較例3 成形材料としては実施例1で使用した汎用の有機フィラ
ー充填フェノール樹脂成形材料に水又はアルコール系溶
剤を添加し、スパイラルフロー測定で流動性を約2倍に
したものを使用する。予備成形体の作製方法及び成形方
法は比較例2と同じである。 比較例4 予備成形体の成形圧力を120kg/cm2とした以外
は、実施例1と同じ方法にて300×300×2mmの
大きさの成形品を成形した。
【0014】
【表1】
【0015】(測定方法) 1.充填性:完全充填したものを○、一部でも未充填が
あるものを×とした。 2.厚み精度:成形品の中央部1点と四隅の厚みをマイ
クロメーターで測定し、その最大値−最小値を厚み精度
とした。 3.外観:ガス欠け・フクレ等がなく、曇りのないもの
を良とし、それ以外のものを不良とした。 4.曲げ強さ:JIS K 6911に準じて測定した。 5.成形収縮率:JIS K 6911に準じて測定し
た。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は大型の薄肉状成形品を高精度で成形する方法に関する
ものであり、特に流動性の不足を補完し、かつ特性の優
れた成形品を得ることができる成形方法である。従っ
て、流動性の低い成形材料でも容易に、且つ高精度で大
型の薄肉状成形品を得ることができる。したがって燃料
電池用セパレータとして本発明を利用することで導電性
の優れた且つ高精度のセパレータをうまく成形すること
がでるため工業的な成形方法として好適である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平面サイズ200cm2以上 ,厚さ2.
    5mm以下の樹脂成形品を成形する方法において、成形
    材料にて成形品の40〜100%の平面サイズを有する
    予備成形体を成形圧200〜800kg/cm2で成形
    し、この予備成形体を成形型内で加熱加圧成形すること
    を特徴とする樹脂成形品の成形方法。
  2. 【請求項2】 成形材料が熱硬化性樹脂成形材料である
    請求項1記載の成形方法。
  3. 【請求項3】 成形材料がレゾール型フェノール樹脂、
    人造黒鉛を含むフェノール樹脂成形材料である請求項1
    又は2記載の成形方法。
  4. 【請求項4】 樹脂成形品が燃料電池セパレータ用成形
    品である請求項1乃至3いづれか記載の成形方法。
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