JP2002294024A - 大型薄板状成形品用成形材料及びその製造方法 - Google Patents

大型薄板状成形品用成形材料及びその製造方法

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JP2002294024A
JP2002294024A JP2001094588A JP2001094588A JP2002294024A JP 2002294024 A JP2002294024 A JP 2002294024A JP 2001094588 A JP2001094588 A JP 2001094588A JP 2001094588 A JP2001094588 A JP 2001094588A JP 2002294024 A JP2002294024 A JP 2002294024A
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JP
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thin plate
molding
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JP2001094588A
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Masahiro Mitsui
正宏 三井
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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Sumitomo Bakelite Co Ltd
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  • Fuel Cell (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型薄板状成形用の材料において製品厚さを
高精度に成形する成形材料を提供すること。 【解決手段】 フェノール樹脂又はエポキシ樹脂、黒鉛
を含む成形材料において、成形材料が下記の粒度分布を
有することを特徴とする大型薄板状成形品用成形材料で
ある。 (A)0.25mm以下が70重量%以上95重量%以
下、(B)0.25〜1mmが1重量%以上30重量%
以下、(C)1mm以上が4重量%以下。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大型で薄板状の成
形品を高精度に成形できることを特徴とする成形材料に
関するものである。具体的には、平面サイズ200cm
2以上厚さ2.5mm以下の大型薄板状成形品の厚さを
高精度に成形できることができる。また、本発明は、特
に燃料電池用セパレータに好適に用いられる成形材料に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、成形材料を製造する際には、熱ロ
ール、2軸混練機等で溶融混練し、冷却したシートある
いは塊を粉砕機を用いて破砕粉砕して成形材料を得る。
そして粉末状になった成形材料や製品面積の80〜98
%の予備成形体を作製し、その成形体を高温の金型に投
入して高圧で成形を行い成形品を得る。従来の成形材料
は、樹脂成分とフィラー成分との比が30:70〜7
0:30(重量)の流動性を有する材料であり、容易に
成形することが可能であった。
【0003】しかし、燃料電池セパレータの用途では導
電性が要求されるため、燃料電池セパレータではフィラ
ー成分を高充填することが必要である。しかし、フィラ
ー成分を高充填すると燃料電池セパレータに要求される
ような平面サイズ200cm 2以上製品厚さ2.5mm
以下最小厚さ寸法が0.3mmである大型の薄板状を成
形することが、材料の流動性、充填性の点で困難であっ
た。また、得られる成形品の製品厚さの精度、機械的強
度等の面においても問題があった。すなわち、成形性と
厚さ精度等とを両立できないことが問題となっていた燃
料電池用セパレーターに関連して特開2000―214
21号公報等があり、特定の平均粒径を有する黒鉛粉末
を熱硬化性樹脂に配合して得られる燃料電池用セパレー
タ材料が開示されている。しかし、この方法でも厚さ精
度、成形性などの問題点があり、十分な成形体は得られ
なかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、大型の薄板
状成形品用の成形材料において、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の薄
板状成形品を容易に、且つ高精度に成形できる成形材料
である。特に、燃料電池用セパレータに要求される導電
性を有し、かつ平面サイズ200cm2以上厚さ2.5
mm以下の大型薄板状成形品の厚さを高精度に成形でき
ることができる。発明者は、上記のような目的を達成す
べく鋭意検討を行った結果、材料粒度を調整することに
よって、大型の薄板状成形品の厚さを高精度にできる成
形材料の粒度分布を見出だした。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)フェノ
ール樹脂又はエポキシ樹脂、黒鉛を含む成形材料におい
て、成形材料が下記の粒度分布を有することを特徴とす
る大型薄板状成形品用成形材料、(A)0.25mm以
下が70重量%以上95重量%以下、(B)0.25〜
1mmが1重量%以上30重量%以下、(C)1mm以
上が4重量%以下、(2)フェノール樹脂又はエポキシ
樹脂と黒鉛の比が10:90〜20:80であることを
特徴とする第(1)項記載の大型薄板状成形品用成形材
料、(3)第(1)又は(2)項記載の成形材料を成形
して得られる燃料電池用セパレーター、(4)第(1)
又は(2)項記載の大型薄板状成形品用成形材料を予め
成形品面積の80〜98%に予備成形した後、該予備成
形体をコンプレッション成形することを特徴とする大型
薄板状成形品の製造方法、である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に本発明について説明する。
本発明で使用するフェノール樹脂又はエポキシ樹脂は、
特に限定されるものではない。フェノール樹脂として
は、レゾール樹脂、ノボラック樹脂等が挙げられる。燃
料電池用セパレータには、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樹脂が好適
に用いられる。また、エポキシ樹脂としては、ビスフェ
ノールA型、ビスフェノールF型などのビスフェノール
型、各種ノボラック型、ビフェニル型、ビフェニルエー
テル型などがあり特に限定されるものではないが、燃料
電池用セパレータとしては、溶融時の低粘度化による充
填材の高充填化が可能なこと、及び充填材としての黒鉛
との密着性等の観点からビスフェノール型エポキシ樹脂
及びまたはオルトクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
が好適に用いられる。本発明ではフェノール樹脂又はエ
ポキシ樹脂が10〜20重量%であることが好ましい。
10重量%未満では、成形品の強度不足になる傾向があ
り、20重量%を超えると電気特性である導電性が低下
する傾向がある。
【0007】本発明で用いる黒鉛は、特に限定されるも
のではない。黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張
黒鉛、土壌黒鉛等が挙げられる。燃料電池用セパレータ
としては取り扱いの容易さ等の点から天然黒鉛及び/又
は人造黒鉛が好適に用いられる。本発明では黒鉛が90
〜80重量%であることが好ましい。90重量%を超え
ると成形品の強度不足になる傾向があり、80重量%未
満では電気特性である導電性が低下する傾向がある。
【0008】本発明では、フェノール樹脂又はエポキシ
樹脂と黒鉛等を熱ロール、2軸混練機等で溶融混練し、
冷却したシートあるいは塊を粉砕機を用いて破砕粉砕し
て成形材料を得る。この破砕粉砕時にふるいを通すこと
により、本発明における特定の粒度分布とすることがで
きる。本発明における成形材料の粒度分布は、0.25
mm以下が70重量%以上95重量%以下、0.25〜
1mmが1重量%以上30重量%以下、かつ1mm以上
が4重量%以下である。かかる粒度分布を有する成形材
料が、大型で薄板状の成形品を製造するのに適するから
である。成形材料の粒度分布において、0.25mm以
下の成形材料が70重量%未満であると未充填分が発生
し不良になり、95重量%を超えると成形材料の歩留ま
りが低下し生産性が悪くなる。また、0.25〜1mm
の成形材料が1重量%未満又は30重量%を超えると充
填不良や製品の厚さ精度が悪くなる。更にまた、1mm
以上が4重量%未満であると充填性に問題が発生する。
従来の成形材料のように1mm以上の粒径が20〜40
重量%の材料を用いた予備成形体を用いると充填性にお
いては、不特定部分にカスレが発生し、カスレをなくそ
うと予備成形体の重量を増やすと厚さ精度が悪くなる。
燃料電池セパレータ用としては、特に成形材料の粒度分
布において、0.25mm以下の成形材料が70〜90
重量%の範囲が成形材料の製造し易さ、製品厚さ精度の
点で好ましい。
【0009】本発明の成形材料の製造方法では、予め製
品面積の80〜98%の予備成形した後、該予備成形体
を成形することを特徴とする。本発明の粒度分布を有す
る材料で予備成形体を作り成形すると充填性、厚さ精度
の良好である製品を得ることができるからである。予備
成形品の面積が80%未満であると成形品周辺部が充填
しない傾向があり、98%を超えると金型内に投入した
時に予備成形体が膨張して金型よりはみ出してしまい材
料が均一に投入できない傾向がある。本発明で得られる
成形材料を用いて、製品面積の80〜98%の予備成形
体の金型を用いて、製品面積の30%〜70%開いてい
る治具に成形材料を一定重量計量し、金型に投入して予
備成形体を作製する。その後、この予備成形体を製品金
型に投入して成形品を作製する。
【0010】本発明で得られる成形材料をコンプレッシ
ョン成形等で成形することにより、燃料電池用セパレー
タを得ることができる。
【0011】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳しく説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0012】フェノール樹脂の製造 フェノール(P)100kg、87%パラホルムアルデ
ヒド(F)62kg(F/Pモル比1.70)、酢酸亜
鉛0.5kgを還流コンデンサー撹拌機、加熱装置、真
空脱水装置、スタティックミキサー付きレジン循環装置
を備えた300リッター反応釜内に入れ、還流反応を3
時間行った。この時点のフェノール反応率は92%であ
った。その後、脱水を行いながら115℃迄加熱し、更
に115℃、真空度100Torrを1時間維持して反
応を進めた後、冷却バット上に取り出し、フェノール換
算での数平均分子量が700のレゾール型フェノール樹
脂A(固形)105kgを得た。
【0013】実施例1 黒鉛は、人造黒鉛(平均粒径120μm、比表面積0.
6m2/g)が85重量%、樹脂成分は、前記レゾール
型フェノール樹脂13重量%、ステアリン酸2重量%を
2軸混練機を用いて80℃、2.5分間溶融混練し、得
られたものを衝撃式粉砕機を用いて任意の粒度分布を有
する成形材料を得た。成形材料の粒度分布、成形性の評
価結果を表1に示す。成形性の評価は、面積120×2
40の予備成形体を用いて成形品サイズが125×25
0×t1.5で金型温度185℃、成形圧力64MP
a、硬化時間3分でコンプレッション成形を行った。
【0014】実施例2〜4 成形材料の粒度分布を変更した以外は、実施例1と同じ
方法にて成形を行った。なお、成形材料の粒度分布は表
1に示す。
【0015】比較例1 従来の粒度分布の成形材料で予備成形体を用いて成形を
行った。なお、成形材料の粒度分布は表1に示す。
【0016】比較例2 従来の粒度分布の成形材料で予備成形体を使用せず粉の
まま成形した。成形条件は、実施例1と同じである。な
お、成形材料の粒度分布は表1に示す。
【0017】比較例3 黒鉛が75重量%の材料を用いて成形を行った。なお、
成形材料の粒度分布は表1に示す。
【0018】比較例4 黒鉛が90重量%以上の材料を用いて成形を行った。な
お、成形材料の粒度分布は表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】(粒度分布測定方法)材料を100g秤量
し、篩いにて10分間篩分した。 (予備成形体)1.厚さ精度:予備成形体の中央部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。 (成形性の評価) 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.厚さ精度: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○とし、それ以外のものを×とした。 (導電性の評価)体積固有抵抗率は、JIS K 71
94により測定した。
【0021】
【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用の成形材料で製品厚さを高精度
で成形する成形材料に関するものであり、特に成形材料
の流動性を補完し、かつ製品厚さ精度の優れた成形品を
得ることができる成形材料である。従って、従来の材料
では、成形が難しかった薄肉の成形品でも容易高精度で
作製することができる。このように、本発明は工業的な
成形方法として好適である。特に燃料電池セパレータ用
の材料として導電性、成形性に優れた成形材料を得るこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B29K 61:04 B29K 61:04 63:00 63:00 105:16 105:16 507:04 507:04 B29L 7:00 B29L 7:00

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フェノール樹脂又はエポキシ樹脂、黒鉛
    を含む成形材料において、成形材料が下記の粒度分布を
    有することを特徴とする大型薄板状成形品用成形材料。 (A)0.25mm以下が70重量%以上95重量%以
    下、 (B)0.25〜1mmが1重量%以上30重量%以
    下、 (C)1mm以上が4重量%以下。
  2. 【請求項2】 フェノール樹脂又はエポキシ樹脂と黒鉛
    の比が10:90〜20:80(重量)であることを特
    徴とする請求項1記載の大型薄板状成形品用成形材
    料。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の成形材料を成形し
    て得られる燃料電池用セパレーター。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載の大型薄板状成形品
    用成形材料を予め成形品面積の80〜98%に予備成形
    した後、該予備成形体をコンプレッション成形すること
    を特徴とする大型薄板状成形品の製造方法。
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JP2002373671A (ja) * 2001-06-14 2002-12-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用セパレータの製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002373671A (ja) * 2001-06-14 2002-12-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池用セパレータの製造方法
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