JP2005209641A - Separator for fuel cell and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a fuel cell, and its manufacturing method, excellent in contact resistance and feedthrough resistance. <P>SOLUTION: The separator for the fuel cell contains at least two layers of a low elastic modulus layer (A) with a single-sided or double-sided surface layer having a quality of a bending elastic modulus of 1.0×10<SP>1</SP>to 6.0×10<SP>3</SP>MPa and a bending strain of 1% or more, and a high elastic modulus layer (B) having a quality of a bending elastic modulus of more than 6.0×10<SP>3</SP>MPa. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、良好な特性(例えば、接触抵抗、貫通抵抗に優れる)を有するセパレータおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a separator having good characteristics (for example, excellent contact resistance and penetration resistance) and a method for producing the same.

近年、環境問題、エネルギー問題の観点から、燃料電池が注目されている。燃料電池は、水素と酸素を利用して電気分解の逆反応で発電し、水以外の排出物がないクリーンな発電装置である。燃料電池は、その電解質の種類に応じて数種類に分類されるが、これらの中でも、固体高分子型燃料電池は低温で作動するため、自動車や民生用として最も有望である。このような燃料電池は、例えば、高分子固体電解質、ガス拡散電極、触媒、セパレータから構成された単セルを積層することによって、高出力の発電が達成できる。   In recent years, fuel cells have attracted attention from the viewpoint of environmental problems and energy problems. A fuel cell is a clean power generation device that uses hydrogen and oxygen to generate power by the reverse reaction of electrolysis and has no emissions other than water. Fuel cells are classified into several types depending on the type of electrolyte. Among these, polymer electrolyte fuel cells are most promising for automobiles and consumer use because they operate at low temperatures. Such a fuel cell can achieve high output power generation by stacking, for example, single cells composed of a polymer solid electrolyte, a gas diffusion electrode, a catalyst, and a separator.

上記構成を有する燃料電池において、単セルを仕切るためのセパレータには、通常、燃料ガス(水素等)と酸化剤ガス(酸素等)を供給し、発生した水分(水蒸気)を排出するための流路(溝)が形成されている。それゆえ、セパレータにはこれらのガスを完全に分離できる高い気体不透過性と、内部抵抗を小さくするために高い導電性が要求される。更には、熱伝導性、耐久性、強度等に優れていることが要求される。   In the fuel cell having the above configuration, a separator for partitioning a single cell is usually supplied with a fuel gas (hydrogen, etc.) and an oxidant gas (oxygen, etc.), and a flow for discharging the generated moisture (water vapor). A path (groove) is formed. Therefore, the separator is required to have high gas impermeability capable of completely separating these gases and high conductivity in order to reduce internal resistance. Furthermore, it is required to have excellent thermal conductivity, durability, strength and the like.

これらの要求を達成する目的で、従来より、このような燃料電池用セパレータは、金属材料と炭素材料の両面から検討されてきた。金属材料は耐食性の問題から、表面に貴金属や炭素を被覆させる試みがされてきたが、充分な耐久性が得られず、更に被覆にかかるコストが問題になる。   In order to achieve these requirements, conventionally, such a fuel cell separator has been studied from both a metal material and a carbon material. Attempts have been made to coat noble metals and carbon on the surface of metal materials due to the problem of corrosion resistance, but sufficient durability cannot be obtained, and the cost of coating becomes a problem.

燃料電池用セパレータ用の炭素材料に関しても多く検討が成され、膨張黒鉛シートをプレス成形して得られた成形品、炭素焼結体に樹脂を含浸させ硬化させた成形品、熱硬化性樹脂を焼成して得られるガラス状カーボン、炭素粉末と樹脂を混合後成形した成形品等が燃料電池用セパレータ用材料の例として挙げられる。   Many studies have also been made on carbon materials for fuel cell separators, including molded products obtained by press-molding expanded graphite sheets, molded products obtained by impregnating and curing carbon sintered bodies, and thermosetting resins. Examples of the fuel cell separator material include glassy carbon obtained by firing, a molded product obtained by mixing carbon powder and resin, and the like.

例えば、特許文献1には、炭素質粉末に結合材を加えて加熱混合後CIP成形(Cold Isostatic Pressing;冷間等方圧加工法)し、次いで焼成、黒鉛化して得られた等方性黒鉛材に熱硬化性樹脂を含浸、硬化処理し、溝を切削加工によって彫るという煩雑な工程が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses isotropic graphite obtained by adding a binder to carbonaceous powder, heating and mixing, then performing CIP molding (Cold Isostatic Pressing), then firing and graphitizing. A complicated process is disclosed in which a material is impregnated with a thermosetting resin, cured, and a groove is carved by cutting.

また、特許文献2には、炭素粉末または炭素繊維を含む紙に熱硬化性樹脂を含浸後、積層圧着し、焼成することが開示されている。特許文献3には、フェノール樹脂をセパレータ形状の金型に射出成形し、焼成することが開示されている。   Patent Document 2 discloses that paper containing carbon powder or carbon fiber is impregnated with a thermosetting resin, then laminated and pressure-bonded, and fired. Patent Document 3 discloses that a phenol resin is injection-molded into a separator-shaped mold and fired.

これらの例のように焼成処理された材料は高い導電性、耐熱性を示すが、焼成に要する時間が長く生産性が乏しく、また、曲げ強度が劣るという問題もある。更に、切削加工が必要な場合は、量産性が更に乏しく高コストであるため、将来普及する材料としては難しい面が多い。   Although the fired material as shown in these examples shows high conductivity and heat resistance, there is a problem that the time required for firing is long, the productivity is poor, and the bending strength is poor. Furthermore, when cutting is required, mass productivity is further poor and the cost is high, so that there are many difficult aspects as a material to be spread in the future.

一方、燃料電池用セパレータの導電性における、支配的因子である接触抵抗の低減は重要である。セパレータの構造を工夫し、接触抵抗を低減する試みがいくつか成されている。例えば、特許文献4には、セパレータの表面に導電性の高い、金属やカーボンを被覆することが開示されている。特許文献5には、導電性樹脂組成物の成形体表面に導電性ポリマーを被覆することが開示されている。特許文献6には、導電材を表面に被覆、または内部に縦方向に埋没させることが開示されている。   On the other hand, reduction of contact resistance, which is a dominant factor in the conductivity of the fuel cell separator, is important. Several attempts have been made to devise the separator structure and reduce the contact resistance. For example, Patent Document 4 discloses that the surface of a separator is coated with highly conductive metal or carbon. Patent Document 5 discloses that a surface of a molded body of a conductive resin composition is coated with a conductive polymer. Patent Document 6 discloses that a conductive material is coated on the surface or buried in the vertical direction inside.

その他、特許文献7では、セパレータの表面の樹脂リッチ層(樹脂に富んだ層)を研削して、表面における炭素粉末の面積率を向上させることが開示されている。特許文献8では、バインダーにゴムを用いることで接触面の密着性を向上させることが開示されている。
特開平8−222241号公報。 特開昭60−161144号公報。 特開2001−68128号公報。 特開2001−196076号公報。 特開2002−8685号公報。 特開2001−52721号公報。 特開2003−282084号公報。 特開2001−216977号公報。
In addition, Patent Document 7 discloses that the resin-rich layer (resin-rich layer) on the surface of the separator is ground to improve the area ratio of the carbon powder on the surface. Patent Document 8 discloses that the adhesion of the contact surface is improved by using rubber as a binder.
JP-A-8-222241. JP-A-60-161144. JP 2001-68128 A. JP 2001-196076 A. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-8585. JP 2001-52721 A. Japanese Patent Laid-Open No. 2003-282084. JP 2001-216977 A.

上述したように、従来、燃料電池用セパレータは高い導電性と、腐食に強く、コストが低いことが特に要求されている。そのため、切削工程が不要なモールド成形タイプのカーボン系の材料が注目され開発も進んでいる。しかし高い導電性を発現するためには、導電性付与材の充填量を大幅に増やす必要があるが、モールド成形性を保持するために樹脂の含有量を少なくするには限界があり、充分に高い導電性を得ることができなかった。   As described above, conventionally, fuel cell separators are particularly required to have high conductivity, resistance to corrosion, and low cost. For this reason, molding-type carbon materials that do not require a cutting process are attracting attention and are being developed. However, in order to develop high conductivity, it is necessary to significantly increase the filling amount of the conductivity imparting material, but there is a limit to reducing the resin content in order to maintain moldability, High conductivity could not be obtained.

また、導電性付与材を高充填した結果、表面の平滑性が損われる、表面が硬くなる、等の影響で成形体の接触抵抗が悪化するうえ、脆い材料であった。その他、成形体の表面をバインダー樹脂が覆ってしまって接触抵抗が悪化した場合、表面を研削する等の処理を行っていた。   Moreover, as a result of high filling with the conductivity imparting material, the contact resistance of the molded body deteriorates due to the influence of the surface smoothness being impaired, the surface becoming hard, and the like, and the material was brittle. In addition, when the surface of the molded body is covered with the binder resin and the contact resistance is deteriorated, the surface is ground.

更に、高い導電性を得るために、成形体を1000〜3000℃の高温で長時間加熱を行う焼成の工程を含むと、製造に要する時間が長くなると共に、製造工程が煩雑となってコストが上昇してしまうという問題があった。   Further, in order to obtain high conductivity, including a firing step in which the molded body is heated at a high temperature of 1000 to 3000 ° C. for a long time, the time required for the production becomes longer, and the production process becomes complicated and the cost is reduced. There was a problem of rising.

一方、多層構造のセパレータは主に、異種層との界面の接着が問題となり難しかった。   On the other hand, in the case of a separator having a multilayer structure, adhesion at the interface with a different layer is hardly a problem.

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消した燃料電池用セパレータとその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、特に接触抵抗、貫通抵抗が低い、多層構造の燃料電池用セパレータとその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a separator for a fuel cell and a method for producing the same, which have solved the above-mentioned drawbacks of the prior art.
Another object of the present invention is to provide a separator for a fuel cell having a multilayer structure with particularly low contact resistance and penetration resistance and a method for producing the same.

本発明者らは鋭意研究の結果、表面層を特定の物性を有する低弾性率層にし、また、低弾性率層以外の層として特定の物性を有する高弾性率層を設けた2層以上の多層構造とすることによって、接触抵抗、貫通抵抗が低い燃料電池用セパレータを実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the inventors have made the surface layer a low elastic modulus layer having specific physical properties, and two or more layers provided with a high elastic modulus layer having specific physical properties as a layer other than the low elastic modulus layer. It has been found that by using a multilayer structure, a fuel cell separator having low contact resistance and low penetration resistance can be realized, and the present invention has been completed.

本発明者は上記知見に基づき更に研究を進めた結果、上記した各層の組成物中に同種のポリマー、あるいは相容性ポリマー対となるポリマーをそれぞれに含有させることによって、層界面の密着性を高め、接触抵抗、貫通抵抗を更に低減できることを見出した。   As a result of further research based on the above findings, the present inventor has made the composition of each layer described above contain the same type of polymer, or a polymer that is a compatible polymer pair, thereby improving the adhesion at the layer interface. It has been found that contact resistance and penetration resistance can be further reduced.

本発明者はまた、その表面層にホウ素を含有する炭素質材料と低弾性率樹脂バインダーを含む組成物を用いることによって、更に導電性が高く接触抵抗が低い燃料電池用セパレータが得られることを見出した。   The inventor has also found that a separator for a fuel cell having a higher conductivity and a lower contact resistance can be obtained by using a composition containing a carbonaceous material containing boron and a low elastic modulus resin binder in the surface layer. I found it.

すなわち、本発明は、例えば以下の[1]〜[16]の事項を含む。   That is, the present invention includes, for example, the following items [1] to [16].

[1] 片面または両面の表面層が、曲げ弾性率1.0×101〜6.0×103MPa、曲げ歪1%以上である性質を有する低弾性率層(A)と、(A)層以外の少なくとも1層が、曲げ弾性率6.0×103MPaを超える性質を有する高弾性率層(B)との少なくとも2層を含む燃料電池用セパレータ。 [1] A low elastic modulus layer (A) having a property that one or both surface layers have a flexural modulus of 1.0 × 10 1 to 6.0 × 10 3 MPa and a bending strain of 1% or more; ) A separator for a fuel cell, wherein at least one layer other than the layer includes at least two layers of a high elastic modulus layer (B) having a property of exceeding a flexural modulus of 6.0 × 10 3 MPa.

[2] A層の厚さが0.5mm以下であり、B層の厚さが0.05〜2mmである[1]の燃料電池用セパレータ。   [2] The fuel cell separator according to [1], wherein the A layer has a thickness of 0.5 mm or less and the B layer has a thickness of 0.05 to 2 mm.

[3] 層構成がA層/B層/A層からなり、全厚さが、0.2〜3mmであり、A層とB層の厚さ比A/Bが0.001〜1である[1]または[2]のいずれかの燃料電池用セパレータ。   [3] The layer structure consists of A layer / B layer / A layer, the total thickness is 0.2 to 3 mm, and the thickness ratio A / B of the A layer and the B layer is 0.001 to 1. The fuel cell separator according to any one of [1] or [2].

[4] A層および/またはB層が(a)樹脂組成物バインダー40〜2質量%と、(b)導電性物質60〜98質量%を含む導電性樹脂複合材料である[1]ないし[3]のいずれかの燃料電池用セパレータ。   [4] The A layer and / or the B layer is a conductive resin composite material including (a) 40 to 2% by mass of a resin composition binder and (b) 60 to 98% by mass of a conductive substance. 3] The fuel cell separator according to any one of 3).

[5] A層の(a)成分はエラストマー20〜99質量%を含む2成分以上を含む熱可塑性または熱硬化性の樹脂組成物からなり、B層の(a)成分は100℃以上の融点を持つ結晶性ポリマーおよび/または100℃以上のガラス転移点を持つ非晶性ポリマーを少なくとも1種含む熱可塑性または熱硬化性の樹脂組成物である〔4〕の燃料電池用セパレータ。   [5] The component (a) of the A layer is composed of a thermoplastic or thermosetting resin composition containing two or more components including 20 to 99% by mass of the elastomer, and the component (a) of the B layer has a melting point of 100 ° C. or higher. [4] The fuel cell separator according to [4], which is a thermoplastic or thermosetting resin composition containing at least one crystalline polymer having an amorphous polymer and / or an amorphous polymer having a glass transition point of 100 ° C or higher.

[6] A層およびB層を構成する(a)成分中に少なくとも1種の同種ポリマー、あるいは相容性ポリマー対となる成分をそれぞれの層に含むことを特徴とする[4]の燃料電池用セパレータ。   [6] The fuel cell according to [4], wherein the component (a) constituting the A layer and the B layer contains at least one kind of the same polymer or a component that is a compatible polymer pair in each layer. Separator for use.

[7] (a)成分がフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、アリルエステル樹脂、1,2−ポリブタジエンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む組成物である[4]または[5]の燃料電池用セパレータ。   [7] The composition according to [4] or [5], wherein the component (a) includes at least one selected from the group consisting of phenol resin, epoxy resin, vinyl ester resin, allyl ester resin, and 1,2-polybutadiene. Fuel cell separator.

[8] (a)成分がポリオレフィン、ポリフェニルスルフィド、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリアセタールからなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂組成物である[4]または[5]の燃料電池用セパレータ。   [8] The fuel cell separator according to [4] or [5], wherein the component (a) is at least one resin composition selected from the group consisting of polyolefin, polyphenyl sulfide, fluororesin, polyamide, and polyacetal.

[9] (a)成分が水添スチレンブタジエンラバー(H−SBR)、スチレン・エチレンブチレン・スチレン ブロックコポリマー(SEBS)、スチレン・エチレンプロピレン・スチレン ブロックコポリマー(SEPS)、オレフィン結晶・エチレンブチレン・オレフィン結晶 ブロックコポリマー(SEPS)、スチレン・エチレンブチレン・オレフィン結晶 ブロックコポリマー(CEBC)、スチレン・イソプレン・スチレン ブロックコポリマー(SIS)及びスチレン・ブタジエン・スチレン ブロックコポリマー(SBS)からなる群から選ばれる少なくとも1種類と、ポリオレフィンの組成物を含むことを特徴とする〔4〕の燃料電池用セパレータ。   [9] (a) Component is hydrogenated styrene butadiene rubber (H-SBR), styrene / ethylene butylene / styrene block copolymer (SEBS), styrene / ethylene propylene / styrene block copolymer (SEPS), olefin crystal / ethylene butylene / olefin Crystal block copolymer (SEPS), styrene / ethylene butylene / olefin crystal block copolymer (CEBC), styrene / isoprene / styrene block copolymer (SIS) and at least one selected from the group consisting of styrene / butadiene / styrene block copolymer (SBS) And a separator for a fuel cell according to [4], comprising a polyolefin composition.

[10] (a)成分がポリ弗化ビニリデンと、軟質アクリル樹脂とを含むことを特徴とする[4]の燃料電池用セパレータ。   [10] The fuel cell separator according to [4], wherein the component (a) contains polyvinylidene fluoride and a soft acrylic resin.

[11] (b)成分が金属材料、炭素質材料、導電性高分子、金属被覆フィラー、および金属酸化物からなる群から選ばれる少なくと1種であることを特徴とする[4]ないし[10]のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。   [11] The component [b] is at least one selected from the group consisting of a metal material, a carbonaceous material, a conductive polymer, a metal-coated filler, and a metal oxide. 10] The fuel cell separator according to any one of [10].

[12] (b)成分が0.05〜5質量%のホウ素を含む炭素質材料であることを特徴とする[1]ないし[10]に記載の燃料電池用セパレータ。   [12] The fuel cell separator according to any one of [1] to [10], wherein the component (b) is a carbonaceous material containing 0.05 to 5% by mass of boron.

[13] (b)成分中に気相法炭素繊維および/またはカーボンナノチューブを0.1〜50質量%含むことを特徴とする[4]ないし[12]のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。   [13] The fuel cell separator according to any one of [4] to [12], wherein the component (b) contains 0.1 to 50% by mass of vapor grown carbon fiber and / or carbon nanotube. .

[14] 気相法炭素繊維、またはカーボンナノチューブが0.05〜5質量%のホウ素を含むことを特徴とする[13]に記載の燃料電池用セパレータ。   [14] The fuel cell separator according to [13], wherein the vapor grown carbon fiber or the carbon nanotube contains 0.05 to 5% by mass of boron.

[15] シート状に成形された低弾性率層(A)と高弾性率層(B)を、ロール圧延成形、圧縮成形、スタンピング成形の中から少なくとも1種の成形方法を用いて積層し、かつ、積層体の両面に溝を形成することを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。   [15] The low elastic modulus layer (A) and the high elastic modulus layer (B) formed into a sheet are laminated using at least one molding method from roll rolling molding, compression molding, and stamping molding, And the manufacturing method of the separator for fuel cells in any one of [1] thru | or [3] characterized by forming a groove | channel on both surfaces of a laminated body.

[16] 低弾性率層(A)と高弾性率層(B)を、多層押出成形、多層射出成形、圧縮成形またはロール圧延の中から少なくとも1種の成形方法を用いてシート状の積層体に成形し、一体化されたシートを圧縮成形またはスタンピング成形いずれかの方法によって積層体の両面に溝を形成することを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。   [16] A sheet-like laminate in which the low elastic modulus layer (A) and the high elastic modulus layer (B) are formed by using at least one molding method among multilayer extrusion molding, multilayer injection molding, compression molding or roll rolling. The groove is formed on both sides of the laminate by either compression molding or stamping molding of the integrated sheet, and the fuel cell according to any one of [1] to [3] Separator manufacturing method.

本発明の燃料電池用セパレータは、接触抵抗、貫通抵抗が低く、セパレータとしての特性に優れているので有用である。また、本発明の製造方法は、シート状に積層した後、圧縮成形あるいはスタンピング成形等によって、両面に溝を形成できるので、低コストで燃料電池用セパレータを提供できる。   The fuel cell separator of the present invention is useful because of its low contact resistance and low penetration resistance and excellent properties as a separator. Moreover, since the groove | channel can be formed in both surfaces by the compression molding or stamping shaping | molding etc. after laminating | stacking on a sheet form, the manufacturing method of this invention can provide the separator for fuel cells at low cost.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「%」は、特に断らない限り質量基準とする。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings as necessary. In the following description, “parts” and “%” representing the quantity ratio are based on mass unless otherwise specified.

(燃料電池用セパレータ)
本発明の燃料電池用セパレータは、片面または両面の表面層が、曲げ弾性率1.0×101〜6.0×103MPa、曲げ歪1%以上である性質を有する低弾性率層(A)と、(A)層以外の少なくとも1層が、曲げ弾性率6.0×103MPaを超える性質を有する高弾性率層(B)との少なくとも2層を含む。本発明の燃料電池用セパレータの代表的な態様を、図1、図2、図3の模式断面図に示す。これらの図において、燃料電池用セパレータは、低弾性率層1を含む片側または両側の表面層と、高弾性率層2の少なくとも2層を含む多層構造体である。
(Separator for fuel cell)
The separator for a fuel cell of the present invention has a low elastic modulus layer (one or both surface layers) having a property that a flexural modulus is 1.0 × 10 1 to 6.0 × 10 3 MPa and a flexural strain is 1% or more ( A) and at least one layer other than the layer (A) include at least two layers of a high elastic modulus layer (B) having a property exceeding a flexural modulus of 6.0 × 10 3 MPa. A typical embodiment of the fuel cell separator of the present invention is shown in the schematic cross-sectional views of FIGS. In these drawings, the fuel cell separator is a multilayer structure including at least two layers, one or both of the surface layers including the low elastic modulus layer 1 and the high elastic modulus layer 2.

(曲げ弾性率)
本発明の低弾性率層(A)の曲げ弾性率は1.0×101〜6.0×103MPaであり、より好ましくは2.0×101〜5.5×103MPaであり、更に好ましくは3.0×101〜5.0×103MPaである。曲げ弾性率が1.0×101MPa未満では、燃料電池スタックの締め付けにより変形してしまい、溝がつぶされてしまう傾向が生じる。他方、曲げ弾性率が6.0×103MPaを超えると、表面が硬く、ガス拡散電極、セパレータ、集電体との接触抵抗が大きくなる傾向がある。
(Flexural modulus)
The bending elastic modulus of the low elastic modulus layer (A) of the present invention is 1.0 × 10 1 to 6.0 × 10 3 MPa, more preferably 2.0 × 10 1 to 5.5 × 10 3 MPa. Yes, more preferably 3.0 × 10 1 to 5.0 × 10 3 MPa. If the flexural modulus is less than 1.0 × 10 1 MPa, the fuel cell stack tends to be deformed and the groove tends to be crushed. On the other hand, when the flexural modulus exceeds 6.0 × 10 3 MPa, the surface is hard and the contact resistance with the gas diffusion electrode, separator, and current collector tends to increase.

低弾性率層(A)の曲げ歪は1%以上であり、より好ましくは1.2%以上であり、更に好ましくは1.4%以上である。曲げ歪が1%未満では、セパレータの表面にヒビが入り易くなる傾向がある。   The bending strain of the low elastic modulus layer (A) is 1% or more, more preferably 1.2% or more, and further preferably 1.4% or more. If the bending strain is less than 1%, cracks tend to enter the separator surface.

本発明の高弾性率層(B)は、曲げ弾性率が6.0×103MPaを超えるものであり、より好ましくは6.5×103MPa以上であり、更に好ましくは7.0×103MPa以上である。曲げ弾性率が6.0×103MPa以下では、燃料電池スタックの締め付けに問題が生じる可能性がある。 The high elastic modulus layer (B) of the present invention has a flexural modulus exceeding 6.0 × 10 3 MPa, more preferably 6.5 × 10 3 MPa or more, and even more preferably 7.0 ×. 10 3 MPa or more. If the flexural modulus is 6.0 × 10 3 MPa or less, there may be a problem in tightening the fuel cell stack.

(各層の厚さ)
本発明のA層の厚さは0.5mm以下が好ましい。より好ましくは0.4mm以下であり、更に好ましくは0.3mm以下である。A層の厚さが0.5mmを超えるとスタックの締め付けで溝が潰れ易くなる傾向が生じる。
(Thickness of each layer)
The thickness of the A layer of the present invention is preferably 0.5 mm or less. More preferably, it is 0.4 mm or less, More preferably, it is 0.3 mm or less. If the thickness of the A layer exceeds 0.5 mm, the groove tends to be crushed by tightening the stack.

本発明のB層の厚さは、0.05〜2mmが好ましく、より好ましくは0.07〜1.8mmであり、更に好ましくは0.09〜1.6mmである。B層の厚さが0.05mm未満では気体のバリヤー性が低くなる傾向が生じる。一方、B層の厚さが2mmを超えると、貫通方向の抵抗が増す傾向が生じる。   The thickness of the B layer of the present invention is preferably 0.05 to 2 mm, more preferably 0.07 to 1.8 mm, and still more preferably 0.09 to 1.6 mm. If the thickness of the B layer is less than 0.05 mm, the gas barrier property tends to be low. On the other hand, when the thickness of the B layer exceeds 2 mm, the resistance in the penetration direction tends to increase.

多層構造体の全厚さは0.2〜3mmが好ましく、より好ましくは0.2〜2.8mmであり、更に好ましくは0.25〜2.6mmである。0.2mm未満では溝の深さを確保できにくく、3mmを超えると貫通方向の導電性が悪くなるので好ましくない。   The total thickness of the multilayer structure is preferably 0.2 to 3 mm, more preferably 0.2 to 2.8 mm, and still more preferably 0.25 to 2.6 mm. If it is less than 0.2 mm, it is difficult to ensure the depth of the groove, and if it exceeds 3 mm, the conductivity in the penetration direction is deteriorated, which is not preferable.

また、低弾性率層(A)と高弾性率層(B)の厚さ比A/Bは0.001〜1が好ましく、より好ましくは0.05〜1、更に好ましくは0.05〜0.8である。この厚さ比A/Bが0.001未満では、低弾性率層の厚さが薄すぎるため接触抵抗の低減効果が低くなる可能性がある。他方、厚さ比A/Bが1を超えるとクリープし易くなる傾向が生じる。   The thickness ratio A / B between the low elastic modulus layer (A) and the high elastic modulus layer (B) is preferably 0.001 to 1, more preferably 0.05 to 1, and still more preferably 0.05 to 0. .8. If this thickness ratio A / B is less than 0.001, the thickness of the low elastic modulus layer is too thin, and the effect of reducing contact resistance may be reduced. On the other hand, when the thickness ratio A / B is more than 1, creeping tends to occur.

本発明における厚さ測定法については、例えば、測定精度0.01mmまで測定可能なマイクロメータを用いて、サンプル平面を20分割し、その20ヶ所を測定して平均値を求めることにより厚さを測定できるが、これに限定されるものではない。   Regarding the thickness measurement method in the present invention, for example, using a micrometer capable of measuring to a measurement accuracy of 0.01 mm, the sample plane is divided into 20 parts, and the average value is obtained by measuring the 20 points to obtain the thickness. Although it can measure, it is not limited to this.

(低弾性率層および/または高弾性率層)
本発明において、低弾性率層および/または高弾性率層は、(a)樹脂組成物バインダーと(b)導電性物質を含む導電性樹脂複合体であることが好ましい。樹脂組成物バインダーがなければ、モールド成形することが困難であり、導電性物質がなければセパレータとして機能することが困難である。
(Low elastic modulus layer and / or high elastic modulus layer)
In the present invention, the low elastic modulus layer and / or the high elastic modulus layer is preferably a conductive resin composite containing (a) a resin composition binder and (b) a conductive substance. Without the resin composition binder, it is difficult to mold, and without the conductive material, it is difficult to function as a separator.

本発明における、(a)成分と(b)成分の組成割合は、(a)成分が40〜2質量%、(b)成分が60〜98質量%であることが好ましい。より好ましくは、(a)成分が30〜5質量%、(b)成分が70〜95質量%である。更に好ましくは、(a)成分が25〜5質量%、(b)成分が75〜95質量%である。(a)成分が2質量%未満では、成形性が悪くなる傾向があるため好ましくない。一方、(a)成分が40質量%を超えると、体積固有抵抗が1Ωcm以上になり易くなるため好ましくない。   In the present invention, the composition ratio of the component (a) and the component (b) is preferably 40 to 2% by mass for the component (a) and 60 to 98% by mass for the component (b). More preferably, the component (a) is 30 to 5% by mass, and the component (b) is 70 to 95% by mass. More preferably, the component (a) is 25 to 5% by mass, and the component (b) is 75 to 95% by mass. If the component (a) is less than 2% by mass, the moldability tends to deteriorate, such being undesirable. On the other hand, when the component (a) exceeds 40% by mass, the volume resistivity tends to be 1 Ωcm or more, which is not preferable.

((a)成分)
本発明における(a)成分は、熱硬化性樹脂組成物および/または熱可塑性樹脂組成物を含むことが好ましい。特に、低弾性率層はエラストマー成分を含む2成分以上の樹脂組成物バインダーに、導電性物質を充填した導電性複合材料よりなることが好ましい。低弾性率層は、エラストマー成分を好ましくは20〜99質量%、より好ましくは25〜95質量%、更に好ましくは30〜95質量%含有することが好ましい。
((A) component)
The component (a) in the present invention preferably contains a thermosetting resin composition and / or a thermoplastic resin composition. In particular, the low elastic modulus layer is preferably made of a conductive composite material in which a conductive material is filled in a two or more resin composition binder containing an elastomer component. The low elastic modulus layer preferably contains an elastomer component in an amount of 20 to 99% by mass, more preferably 25 to 95% by mass, and still more preferably 30 to 95% by mass.

(エラストマー)
本発明において、エラストマーとは、常温付近でゴム状弾性を有する高分子を言う。このエラストマーとしては、例えば、アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエン三元共重合ゴム、エチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、ハイスチレンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、ポリエーテル系特殊ゴム、四フッ化エチレン・プロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ノルボルネンゴム、ブチルゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、1,2−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー、軟質アクリル樹脂等の中から選ばれた1ないし2種類以上の組み合わせによるものが挙げられる。
(Elastomer)
In the present invention, an elastomer refers to a polymer having rubber-like elasticity near normal temperature. Examples of the elastomer include acrylonitrile butadiene rubber, hydrogenated nitrile rubber, styrene butadiene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene terpolymer rubber, ethylene butadiene rubber, fluorine rubber, isoprene rubber, silicone rubber, acrylic rubber, and butadiene. Rubber, High styrene rubber, Chloroprene rubber, Urethane rubber, Polyether special rubber, Tetrafluoroethylene / propylene rubber, Epichlorohydrin rubber, Norbornene rubber, Butyl rubber, Styrenic thermoplastic elastomer, Olefin thermoplastic elastomer, Urethane Thermoplastic elastomer, polyester-based thermoplastic elastomer, polyamide-based thermoplastic elastomer, 1,2-polybutadiene-based thermoplastic elastomer, fluorine-based thermoplastic elastomer Sutoma include those by 1 to 2 kinds or more thereof selected from among such soft acrylic resin.

これらの中でも、アクリロニトリルブタジエンゴム、水素化ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエン三元共重合ゴム、エチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリルゴム、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、1,2−ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー、軟質アクリル樹脂が好ましい。   Among these, acrylonitrile butadiene rubber, hydrogenated nitrile rubber, styrene butadiene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene terpolymer rubber, ethylene butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, acrylic rubber, styrene thermoplastic elastomer, olefin Of these, thermoplastic thermoplastic elastomers, 1,2-polybutadiene thermoplastic elastomers, fluorine thermoplastic elastomers, and soft acrylic resins are preferred.

(高弾性率層)
一方、高弾性率層は、100℃以上の融点を持つ結晶性ポリマー、および/または100℃以上のガラス転移点を持つ非晶性ポリマーを少なくとも1種類以上含む樹脂組成物のバインダーに、導電性物質を高充填してなることが好ましい。融点及びガラス転移点は、105℃以上がより好ましく、更に好ましくは110℃以上である。融点、及びガラス転移点が100℃未満では、燃料電池として耐久性に問題を生じる傾向がある。
(High modulus layer)
On the other hand, the high elastic modulus layer is conductive with a binder of a resin composition containing at least one crystalline polymer having a melting point of 100 ° C. or higher and / or an amorphous polymer having a glass transition point of 100 ° C. or higher. It is preferable that the material is highly filled. The melting point and glass transition point are more preferably 105 ° C or higher, and still more preferably 110 ° C or higher. When the melting point and the glass transition point are less than 100 ° C., the fuel cell tends to cause a problem in durability.

上記の融点、及びガラス転移点の測定法については、例えば、JIS K7121のDSC法に準拠して、パーキンエルマー社製(DSC7)を用いて測定することができるが、これに限定されるものではない。   About the measuring method of said melting | fusing point and a glass transition point, based on DSC method of JISK7121, for example, it can measure using Perkin-Elmer company make (DSC7), However, It is not limited to this Absent.

(他の成分)
本発明のような多層構造を有するセパレータは、特に界面の密着性が重要である。従って、低弾性率層と高弾性率層の成分中には、それぞれの層に同種ポリマー、あるいは相溶性のポリマー対となる成分を含有させ、界面強度および密着性を向上させるのが好ましい。
(Other ingredients)
In the separator having a multilayer structure as in the present invention, interfacial adhesion is particularly important. Therefore, it is preferable that the components of the low elastic modulus layer and the high elastic modulus layer contain the same polymer or a compatible polymer pair in each layer to improve the interfacial strength and adhesion.

同種ポリマーとは、分子状に絡み合うことができる基本となる分子構造が同じポリマーであり、本発明においては全く同じポリマーがA層及びB層の各層に含まれていることが好ましい。一方、相溶性ポリマー対とは、分子状に完全に混合しにくい異種ポリマーであるが、分子構造の一部分が相容れ合って部分的に分子状に絡み合うことができる。または、相溶化剤の助けを借りて部分的に分子状に絡み合うことができる組合せである。例えば、分子構造の一部分が同じ構造である2種類のポリマーをA層およびB層のそれぞれに1種類づつ含ませる。また、相溶化剤を用いる場合は、A層とB層の両方に同じ相溶化剤を含ませることが好ましい。   The same type of polymer is a polymer having the same basic molecular structure that can be entangled in a molecular form. In the present invention, it is preferable that the same polymer is contained in each of the A layer and the B layer. On the other hand, the compatible polymer pair is a heterogeneous polymer that is difficult to be completely mixed in a molecular form, but a part of the molecular structure is compatible and can be partially entangled in a molecular form. Or a combination that can be partially molecularly entangled with the aid of a compatibilizer. For example, two types of polymers having part of the same molecular structure are included in each of the A layer and the B layer. Moreover, when using a compatibilizing agent, it is preferable to include the same compatibilizing agent in both the A layer and the B layer.

(接着性官能基を有する成分)
更に、界面の強度を向上させる目的で、必要に応じて、それぞれの層に化学的反応によって接着しうる官能基を有する成分を含有させることもできる。このような接着性官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基、グリシジルメタクリレート基、カルボニル基、アクリル基、無水マレイン酸基、シリル基、アミン系官能基等を有するポリマーやモノマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの成分を含有させることによって、界面強化の手法がなされ、熱履歴による界面剥離を、より有効に抑制することができる。
(Components with adhesive functional groups)
Furthermore, for the purpose of improving the strength of the interface, a component having a functional group capable of adhering to each layer by a chemical reaction can be contained as necessary. Examples of such adhesive functional groups include hydroxyl groups, carboxyl groups, amino groups, epoxy groups, isocyanate groups, glycidyl methacrylate groups, carbonyl groups, acrylic groups, maleic anhydride groups, silyl groups, and amine functional groups. Examples thereof include, but are not limited to, polymers and monomers. By containing these components, a technique for strengthening the interface is performed, and the interface peeling due to the thermal history can be more effectively suppressed.

(熱硬化性樹脂)
本発明において、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アリルエステル樹脂、フラン樹脂、イミド樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。これらの中でも、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、アリルエステル樹脂、1,2−ポリブタジエンから選ばれた1種類または複数の熱硬化性樹脂であることが好ましい。
(Thermosetting resin)
In the present invention, as the thermosetting resin, phenol resin, unsaturated polyester, epoxy resin, vinyl ester resin, alkyd resin, acrylic resin, melamine resin, xylene resin, guanamine resin, diallyl phthalate resin, allyl ester resin, furan resin Imide resin, urethane resin, urea resin and the like. Among these, one or more thermosetting resins selected from phenol resin, unsaturated polyester, epoxy resin, vinyl ester resin, allyl ester resin, and 1,2-polybutadiene are preferable.

特に、気密性が要求される分野では、エポキシ樹脂とフェノール樹脂の組み合わせ、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、アリルエステル樹脂、1,2−ポリブタジエン等を選択することが好ましい。これらの樹脂を用いることによって硬化体中に空隙がない、気密性の高い成形体を得ることが更に容易となる。   In particular, in a field where airtightness is required, it is preferable to select a combination of an epoxy resin and a phenol resin, unsaturated polyester, vinyl ester resin, allyl ester resin, 1,2-polybutadiene, or the like. By using these resins, it becomes easier to obtain a molded product having high airtightness without voids in the cured product.

更に、耐熱性、耐酸性等が要求される場合は、ビスフェノールA型、ノボラック型、クレゾールノボラック型等の分子骨格をもつ樹脂や、オレフィン系の分子骨格をもつ樹脂が好ましい。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、また、1,2−ポリブタジエン等が好ましい。   Furthermore, when heat resistance, acid resistance, etc. are required, a resin having a molecular skeleton such as bisphenol A type, novolak type, or cresol novolak type, or a resin having an olefin molecular skeleton is preferable. For example, epoxy resin, phenol resin, vinyl ester resin, 1,2-polybutadiene, etc. are preferable.

(熱可塑性樹脂)
本発明の熱可塑性樹脂としては、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルホン等が挙げられる。
(Thermoplastic resin)
Examples of the thermoplastic resin of the present invention include acrylonitrile butadiene styrene copolymer, polystyrene, acrylic resin, polyvinyl chloride, polyimide, liquid crystal polymer, polyether ether ketone, fluororesin, polyolefin, polyacetal, polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate. , Polycarbonate, polycycloolefin, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfone and the like.

これらの中でも、融点が100℃以上のポリオレフィン、フッ素樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリシクロオレフィン、ポリエーテルスルホン、及びガラス転移点が100℃以上のポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンオキシドから選ばれた1種類または複数の熱可塑性樹脂であることが好ましい。   Among these, polyolefin having a melting point of 100 ° C. or higher, fluororesin, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, liquid crystal polymer, polyether ether ketone, polycycloolefin, polyether sulfone, and polycarbonate or polystyrene having a glass transition point of 100 ° C. or higher. One or more thermoplastic resins selected from polyphenylene oxide are preferred.

(熱可塑性樹脂とエラストマーの組み合わせ)
本発明のA層の(a)成分における熱可塑性樹脂とエラストマーの組み合わせとしては、ポリスチレンとポリブタジエンの共重合、ポリスチレンとイソプレンゴムの共重合、ポリオレフィンとスチレン系熱可塑性エラストマーの混合、ポリ弗化ビニリデンとアクリル樹脂の混合、ポリフェニレンスルフィドと無水マレイン酸変性のスチレン系熱可塑性エラストマーの混合、その他、熱可塑性樹脂とエラストマー成分との共重合体、更に、相容化剤または界面活性剤を用いて熱可塑性樹脂とエラストマー成分をミクロ相分離構造させたポリマーアロイ等が好ましい。
(Combination of thermoplastic resin and elastomer)
As the combination of the thermoplastic resin and the elastomer in the component (a) of the layer A of the present invention, copolymerization of polystyrene and polybutadiene, copolymerization of polystyrene and isoprene rubber, mixing of polyolefin and styrene thermoplastic elastomer, polyvinylidene fluoride And acrylic resin, polyphenylene sulfide and maleic anhydride modified styrenic thermoplastic elastomer, other copolymer of thermoplastic resin and elastomer component, and heat using compatibilizer or surfactant A polymer alloy having a microphase separation structure of a plastic resin and an elastomer component is preferable.

これらの中でも、ポリオレフィンとスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリ弗化ビニリデンとアクリル樹脂およびポリフェニレンスルフィドと無水マレイン酸変性のスチレン系熱可塑性エラストマーから選ばれる組合せが好ましい。   Among these, a combination selected from polyolefin and styrene thermoplastic elastomer, polyvinylidene fluoride and acrylic resin, polyphenylene sulfide and maleic anhydride-modified styrene thermoplastic elastomer is preferable.

(スチレン系熱可塑性エラストマー)
本発明のスチレン系熱可塑性エラストマーとしては、水添スチレンブタジエンラバー、スチレン・エチレンブチレン・スチレン ブロックコポリマー、スチレン・エチレンプロピレン・スチレン ブロックコポリマー、オレフィン結晶・エチレンブチレン・オレフィン結晶 ブロックコポリマー、スチレン・エチレンブチレン・オレフィン結晶 ブロックコポリマー、スチレン・イソプレン・スチレン ブロックコポリマー、スチレン・ブタジエン・スチレン ブロックコポリマー等が挙げられる。中でも、水添スチレンブタジエンラバー、スチレン・エチレンブチレン・スチレン ブロックコポリマー、スチレン・エチレンプロピレン・スチレン ブロックコポリマー、及びその変性品が好ましい。
(Styrenic thermoplastic elastomer)
Examples of the styrenic thermoplastic elastomer of the present invention include hydrogenated styrene butadiene rubber, styrene / ethylene butylene / styrene block copolymer, styrene / ethylene propylene / styrene block copolymer, olefin crystal / ethylene butylene / olefin crystal block copolymer, and styrene / ethylene butylene. -Olefin crystal block copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer, styrene / butadiene / styrene block copolymer, and the like. Among them, hydrogenated styrene butadiene rubber, styrene / ethylene butylene / styrene block copolymer, styrene / ethylene propylene / styrene block copolymer, and modified products thereof are preferable.

(ポリオレフィン)
ポリオレフィンとは炭化水素系化合物の総称であり、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン等が挙げられる。中でも、ポリプロピレン、ポリブテンが好ましい。
(Polyolefin)
Polyolefin is a general term for hydrocarbon compounds, and examples thereof include polypropylene, polyethylene, polybutene, and polymethylpentene. Of these, polypropylene and polybutene are preferable.

(他の添加剤)
この他、(a)成分中には、必要に応じて、モノマー、可塑剤、硬化剤、硬化開始剤、硬化助剤、溶剤、紫外線安定剤、酸化防止剤、熱安定剤、消泡剤、レベリング剤、離型剤、滑剤、撥水剤、増粘剤、低収縮剤、または親水性付与剤等から選ばれる成分を添加できる。
(Other additives)
In addition, in component (a), if necessary, a monomer, a plasticizer, a curing agent, a curing initiator, a curing aid, a solvent, an ultraviolet stabilizer, an antioxidant, a thermal stabilizer, an antifoaming agent, A component selected from a leveling agent, a release agent, a lubricant, a water repellent, a thickener, a low shrinkage agent, a hydrophilicity imparting agent, and the like can be added.

((a)成分の製造方法)
本発明の(a)成分の製造方法は特に制限されないが、例えば、溶液法、エマルション法、溶融法等の物理的方法、あるいはグラフト重合法、ブロック重合法、IPN(相互貫入高分子網目)法等の化学的方法による製造法が挙げられる。
(Method for producing component (a))
The production method of the component (a) of the present invention is not particularly limited. For example, physical methods such as solution method, emulsion method, melting method, graft polymerization method, block polymerization method, IPN (interpenetrating polymer network) method are used. The manufacturing method by chemical methods, such as these, is mentioned.

異種ポリマーのブレンドによる(a)成分の製造の場合は、溶融法が好ましい。溶融法とは、特に制限されないが、ロール、ニーダー、バンバリーミキサー、押出機等の混練機械を用いてブレンドする方法等が挙げられる。   In the case of producing component (a) by blending different polymers, a melting method is preferred. Although it does not restrict | limit especially with a melting method, The method of blending using kneading machines, such as a roll, a kneader, a Banbury mixer, an extruder, etc. are mentioned.

また、異種ポリマーのブレンドだけでなく、相容化剤を介在させて界面張力を低下させ、ミクロ相分離構造を制御することによっても、目的とする(a)成分を得ることができる。これは、高分子反応を伴う連続押出機を用いた方法である、リアクティブプロセッシング法による製造がより好ましい。   Further, not only a blend of different polymers but also a compatibilizer may be interposed to lower the interfacial tension and control the microphase separation structure to obtain the desired component (a). This is more preferably produced by a reactive processing method, which is a method using a continuous extruder with a polymer reaction.

((b)成分)
本発明の(b)成分は、金属材料、炭素質材料、導電性高分子、金属被覆フィラー、または金属酸化物の中から選ばれた1種ないし2種類以上の組み合わせが好ましい。より好ましくは、炭素質材料および/または金属材料である。
((B) component)
The component (b) of the present invention is preferably one or more combinations selected from metal materials, carbonaceous materials, conductive polymers, metal-coated fillers, or metal oxides. More preferably, it is a carbonaceous material and / or a metal material.

(金属材料)
金属材料としては、Ni、Fe、Co、B、Pb、Cr、Cu、Al、Ti、Bi、Sn、W、P、Mo、Ag、Pt、Au、TiC、NbC、TiCN、TiN、CrN、TiB2、ZrB2、Fe2Bのいずれか1種類または2種類以上の複合材料であることが好ましい。更に、これらの金属材料を粉末状、あるいは繊維状に加工して使用する。
(Metal material)
As metal materials, Ni, Fe, Co, B, Pb, Cr, Cu, Al, Ti, Bi, Sn, W, P, Mo, Ag, Pt, Au, TiC, NbC, TiCN, TiN, CrN, TiB 2 , any one of ZrB 2 and Fe 2 B, or a composite material of two or more is preferable. Further, these metal materials are used after being processed into powder or fiber.

(炭素質材料)
炭素質材料としては、カーボンブラック、炭素繊維、アモルファスカーボン、膨張黒鉛、人造黒鉛、天然黒鉛、気相法炭素繊維、カーボンナノチューブ、フラーレンの中から選ばれた1ないし2種類以上の組み合わせが挙げられる。
(Carbonaceous material)
Examples of the carbonaceous material include one or more combinations selected from carbon black, carbon fiber, amorphous carbon, expanded graphite, artificial graphite, natural graphite, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, and fullerene. .

(ホウ素を含有する炭素質材料)
更に、炭素質材料中にホウ素が0.05〜5質量%含まれることが好ましい。ホウ素量が0.05質量%未満では、目的とする高導電性の黒鉛粉末が得られ難い傾向がある。ホウ素量が5質量%を超えて含まれていても、炭素材料の導電性向上に寄与し難くなる傾向がある。炭素質材料に含まれるホウ素の量の測定方法は特に制限はなく、どのような測定方法でも測定できる。本発明では誘導型プラズマ発光分光分析法(以下、「ICP」と略す。)又は誘導型プラズマ発光分光質量分析法(以下、「ICP−MS」と略す。)により測定した値を用いる。具体的には試料に硫酸および硝酸を加え、マイクロ波加熱(230℃)して分解(ダイジェスター法)し、更に過塩素酸(HClO4)を加えて分解したものを水で希釈し、これをICP発光分析装置にかけて、ホウ素量を測定する。
(Carbonaceous material containing boron)
Furthermore, it is preferable that 0.05-5 mass% of boron is contained in the carbonaceous material. If the boron content is less than 0.05% by mass, the intended highly conductive graphite powder tends to be difficult to obtain. Even if the boron content exceeds 5% by mass, it tends to be difficult to contribute to the improvement of the conductivity of the carbon material. The method for measuring the amount of boron contained in the carbonaceous material is not particularly limited, and any measurement method can be used. In the present invention, a value measured by induction plasma emission spectrometry (hereinafter abbreviated as “ICP”) or induction plasma emission spectrometry / mass spectrometry (hereinafter abbreviated as “ICP-MS”) is used. Specifically, sulfuric acid and nitric acid are added to the sample, decomposed by microwave heating (230 ° C.) (Digester method), and further decomposed by adding perchloric acid (HClO 4 ) and diluted with water. Is applied to an ICP emission spectrometer to measure the amount of boron.

ホウ素を含有させる方法としては、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、気相法炭素繊維、カーボンナノチューブ等の単品、あるいはそれらの1種以上の混合物にホウ素源として、B単体、B4C、BN、B23、H3B03等を添加し、よく混合して約2300〜3200℃で黒鉛化処理することによって、炭素質材料中にホウ素を含有させることができる。ホウ素化合物の混合が不均一な場合には、黒鉛粉末が不均一になるだけでなく、黒鉛化時に焼結する可能性が高くなる。ホウ素化合物を均一に混合させるために、これらのホウ素源は50μm以下、好ましくは20μm以下程度の粒径を有する粉末にしてコークス等の粉末に混合することが好ましい。 As a method for containing boron, natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon black, carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, carbon nanotube, or the like, or a mixture of at least one of them as a boron source, B alone was added B 4 C, BN, the B 2 0 3, H 3 B0 3 or the like, by treatment graphitized at about 2,300-3,200 ° C. and mixed well, may contain boron carbonaceous material . When the boron compound is not uniformly mixed, not only the graphite powder becomes non-uniform, but also the possibility of sintering during graphitization increases. In order to uniformly mix the boron compound, it is preferable that these boron sources have a particle diameter of about 50 μm or less, preferably about 20 μm or less, and are mixed with a powder such as coke.

ホウ素を添加しない場合、黒鉛化すると黒鉛化度(結晶化度)が下がり、格子間隔が大きくなり、高導電性の黒鉛粉末が得られ難くなる傾向がある。また、黒鉛中にホウ素および/またはホウ素化合物が混合されている限り、ホウ素の含有の形態は特に制限されないが、黒鉛結晶の層間に存在するもの、黒鉛結晶を形成する炭素原子の一部がホウ素原子に置換されたものも、より好適なものとして挙げられる。また、炭素原子の一部がホウ素原子に置換された場合のホウ素原子と炭素原子の結合は、共有結合、イオン結合等どのような結合様式であっても構わない。   When boron is not added, graphitization decreases the degree of graphitization (crystallinity), increases the lattice spacing, and tends to make it difficult to obtain highly conductive graphite powder. Further, as long as boron and / or boron compounds are mixed in graphite, the form of boron content is not particularly limited, but those existing between layers of graphite crystals, and some of carbon atoms forming graphite crystals are boron. Those substituted with atoms are also more preferred. In addition, the bond between the boron atom and the carbon atom when a part of the carbon atom is substituted with the boron atom may be any bond mode such as a covalent bond or an ionic bond.

(カーボンブラック)
上述した炭素質材料の一例であるカーボンブラックとしては、天然ガス等の不完全燃焼、アセチレンの熱分解により得られるケッチェンブラック、アセチレンブラック、炭化水素油や天然ガスの不完全燃焼により得られるファーネスカーボン、天然ガスの熱分解により得られるサーマルカーボン等が挙げられる。
(Carbon black)
Carbon black, which is an example of the carbonaceous material described above, includes furnaces obtained by incomplete combustion of natural gas, etc., ketjen black obtained by thermal decomposition of acetylene, acetylene black, hydrocarbon oil and natural gas. Examples thereof include thermal carbon obtained by pyrolysis of carbon and natural gas.

(炭素繊維)
上記した炭素繊維としては、重質油、副生油、コールタール等から作られるピッチ系と、ポリアクリロニトリルから作られるPAN系が挙げられる。
(Carbon fiber)
Examples of the carbon fiber include pitch systems made from heavy oil, by-product oil, coal tar, and the like, and PAN systems made from polyacrylonitrile.

(アモルファスカーボン)
上記したアモルファスカーボンを得るためには、フェノール樹脂を硬化させて焼成処理し粉砕して粉末とする方法、または、フェノール樹脂を球状、不定形状の粉末の状態で硬化させて焼成処理する方法等がある。導電性の高いアモルファスカーボンを得るためには2000℃以上に加熱処理することが適する。
(Amorphous carbon)
In order to obtain the above-mentioned amorphous carbon, there is a method in which a phenol resin is cured and baked and pulverized to obtain a powder, or a method in which a phenol resin is cured in the form of a spherical, irregularly shaped powder and baked. is there. In order to obtain amorphous carbon having high conductivity, it is suitable to perform heat treatment at 2000 ° C. or higher.

(膨張黒鉛粉末)
上記した膨張黒鉛粉末は、例えば、天然黒鉛、熱分解黒鉛等高度に結晶構造が発達した黒鉛を、濃硫酸と硝酸との混液、濃硫酸と過酸化水素水との混液の強酸化性の溶液に浸漬処理して黒鉛層間化合物を生成させ、水洗してから急速加熱して、黒鉛結晶のC軸方向を膨張処理することによって得られた粉末や、それを一度シート状に圧延したものを粉砕した粉末である。
(Expanded graphite powder)
The above expanded graphite powder is, for example, a strong oxidizing solution of graphite having a highly developed crystal structure such as natural graphite and pyrolytic graphite, a mixture of concentrated sulfuric acid and nitric acid, and a mixture of concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide. Immersion treatment to form a graphite intercalation compound, which is washed with water and then rapidly heated to pulverize the powder obtained by expanding the C-axis direction of the graphite crystal and once rolled into a sheet Powder.

(人造黒鉛)
上記した人造黒鉛を得るためには、通常は先ずコークスを製造する。コークスの原料は石油系ピッチ、石炭系のピッチ等が用いられる。これらの原料を炭化してコークスとする。コークスから黒鉛化粉末にするには一般的にコークスを粉砕後黒鉛化処理する方法、コークス自体を黒鉛化した後粉砕する方法、あるいはコークスにバインダーを加え成形、焼成した焼成品(コークスおよびこの焼成品を合わせてコークス等という)を黒鉛化処理後粉砕して粉末とする方法等がある。原料のコークス等はできるだけ、結晶が発達していない方が良いので、2000℃以下、好ましくは1200℃以下で加熱処理したものが適する。
(Artificial graphite)
In order to obtain the above-mentioned artificial graphite, usually coke is first produced. Coke raw material is petroleum pitch, coal pitch, or the like. These raw materials are carbonized into coke. In general, coke is converted into graphitized powder by pulverizing the coke and then graphitizing, or by pulverizing the coke itself and then pulverizing, or by adding a binder to the coke and molding and firing the product (coke and this calcined product). There is a method of pulverizing a product after combining it with a graphitization process. Since it is better that the raw material coke does not have crystals as much as possible, heat-treated at 2000 ° C. or lower, preferably 1200 ° C. or lower is suitable.

黒鉛化方法は、粉末を黒鉛ルツボに入れ直接通電するアチソン炉を用いる方法、黒鉛発熱体により粉末を加熱する方法等を使用することができる。   As the graphitization method, a method using an Atchison furnace in which powder is put in a graphite crucible and directly energized, a method of heating powder with a graphite heating element, or the like can be used.

(粉砕・分級方法)
コークス、人造黒鉛および天然黒鉛等の粉砕には、高速回転粉砕機(ハンマーミル、ピンミル、ケージミル)や各種ボールミル(転動ミル、振動ミル、遊星ミル)、撹拌ミル(ビーズミル、アトライター、流通管型ミル、アニュラーミル)等が使用できる。また、微粉砕機であるスクリーンミル、ターボミル、スーパーミクロンミル、ジェットミルでも条件を選定することによって使用可能である。これらの粉砕機を用いてコークスおよび天然黒鉛等を粉砕し、その際の粉砕条件の選定、および必要により粉末を分級し、平均粒径や粒度分布をコントロールする。
(Crushing and classification method)
For crushing coke, artificial graphite, natural graphite, etc., high-speed rotary crusher (hammer mill, pin mill, cage mill), various ball mills (rolling mill, vibration mill, planetary mill), stirring mill (bead mill, attritor, distribution pipe) Mold mills, annular mills) and the like can be used. Further, a screen mill, a turbo mill, a supermicron mill, and a jet mill, which are fine pulverizers, can be used by selecting conditions. Crush, natural graphite, and the like are pulverized using these pulverizers, and the selection of pulverization conditions at that time, and classification of the powder as necessary, control the average particle size and particle size distribution.

コークス粉末、人造黒鉛粉末および天然黒鉛粉末等を分級する方法としては、分離が可能であれば何れでも良いが、例えば、篩分法や強制渦流型遠心分級機(ミクロンセパレーター、ターボプレックス、ターボクラシファイアー、スーパーセパレーター)、慣性分級機(改良型バーチュウアルインパクター、エルボジェット)等の気流分級機が使用できる。また湿式の沈降分離法や遠心分級法等も使用できる。   As a method for classifying coke powder, artificial graphite powder, natural graphite powder, etc., any method can be used as long as separation is possible. For example, a sieving method or a forced vortex type centrifugal classifier (micron separator, turboplex, turboclassic) Airflow classifiers such as fire and super separators and inertia classifiers (improved virtual impactor and elbow jet) can be used. A wet sedimentation method or a centrifugal classification method can also be used.

(B成分中の好ましい成分)
本発明のB成分中には、気相法炭素繊維、および/またはカーボンナノチューブを0.1〜50質量%含むことが好ましい。より好ましくは、0.1〜45質量%であり、更に好ましくは、0.2〜40質量%である。0.1質量%未満では、導電性の向上に効果が得られ難い。また、50質量%を超えると成形性が悪くなる傾向がある。
(Preferred component in component B)
The component B of the present invention preferably contains 0.1 to 50% by mass of vapor grown carbon fiber and / or carbon nanotube. More preferably, it is 0.1-45 mass%, More preferably, it is 0.2-40 mass%. If it is less than 0.1% by mass, it is difficult to obtain an effect of improving the conductivity. Moreover, when it exceeds 50 mass%, there exists a tendency for a moldability to worsen.

更に気相法炭素繊維またはカーボンナノチューブ中には0.05〜5質量%のホウ素を含有することが好ましい。より好ましくは、0.06〜4質量%であり、更に好ましくは、0.06〜3質量%である。0.05質量%未満では、ホウ素を添加したことで導電性を向上させる効果が小さい。また、5質量%を超えた添加では、不純物量が多くなり、他の物性の低下をもたらす傾向が生じ易くなる。   Further, the vapor grown carbon fiber or carbon nanotube preferably contains 0.05 to 5% by mass of boron. More preferably, it is 0.06-4 mass%, More preferably, it is 0.06-3 mass%. If it is less than 0.05% by mass, the effect of improving the conductivity by adding boron is small. In addition, when the amount exceeds 5% by mass, the amount of impurities increases, and other physical properties tend to decrease.

(気相法炭素繊維)
気相法炭素繊維とは、例えばベンゼン、トルエン、天然ガス等の有機化合物を原料に、フェロセン等の遷移金属触媒の存在下で、水素ガスとともに800〜1300℃で熱分解反応させることによって得られる(例えば繊維径が約0.5〜10μmの)炭素繊維が好ましい。更には、この炭素繊維をその後約2300〜3200℃で黒鉛化処理した炭素繊維が好ましい。より好ましくは、ホウ素、炭化ホウ素、ベリリウム、アルミニウム、ケイ素等の黒鉛化触媒とともに約2300〜3200℃で黒鉛化処理する。
(Vapor grown carbon fiber)
The vapor grown carbon fiber is obtained, for example, by subjecting an organic compound such as benzene, toluene or natural gas as a raw material to a thermal decomposition reaction at 800 to 1300 ° C. with hydrogen gas in the presence of a transition metal catalyst such as ferrocene. Carbon fibers (for example, having a fiber diameter of about 0.5 to 10 μm) are preferred. Furthermore, carbon fibers obtained by graphitizing the carbon fibers at about 2300 to 3200 ° C. are preferable. More preferably, it is graphitized at about 2300 to 3200 ° C. together with a graphitization catalyst such as boron, boron carbide, beryllium, aluminum and silicon.

(カーボンナノチューブ)
カーボンナノチューブとは、近年その機械的強度のみでなく、電界放出機能や、水素吸蔵機能が産業上注目され、更に磁気機能にも目が向けられ始めている。この種のカーボンナノチューブは、グラファイトウィスカー、フィラメンタスカーボン、グラファイトファイバー、極細炭素チューブ、カーボンチューブ、カーボンフィブリル、カーボンマイクロチューブ、カーボンナノファイバー等とも呼ばれており、繊維径が約0.5〜100nmのものをである。カーボンナノチューブにはチューブを形成するグラファイト膜が一層である単層カーボンナノチューブと、多層である多層カーボンナノチューブがある。本発明では、単層および多層カーボンナノチューブのいずれも使用可能であるが、単層カーボンナノチューブを用いた方が、より高い導電性や機械的強度の組成物が得られる傾向があるため好ましい。
(carbon nanotube)
With carbon nanotubes, in recent years, not only its mechanical strength, but also field emission function and hydrogen storage function have attracted industrial attention, and further attention has been focused on magnetic function. This type of carbon nanotube is also called graphite whisker, filamentous carbon, graphite fiber, ultrafine carbon tube, carbon tube, carbon fibril, carbon microtube, carbon nanofiber, etc., and the fiber diameter is about 0.5-100 nm Stuff. Carbon nanotubes include single-walled carbon nanotubes having a single graphite film forming a tube and multi-walled carbon nanotubes having multiple layers. In the present invention, both single-walled and multi-walled carbon nanotubes can be used. However, it is preferable to use single-walled carbon nanotubes because a composition having higher conductivity and mechanical strength tends to be obtained.

カーボンナノチューブは、例えば、斉藤・板東「カーボンナノチューブの基礎」(23〜57頁、コロナ社出版、1998年発行)に記載のアーク放電法、レーザ蒸発法および熱分解法等により作製し、更に純度を高めるために水熱法、遠心分離法、限外ろ過法、および酸化法等により精製することによって得られる。より好ましくは、不純物を取り除くために約2300〜3200℃の不活性ガス雰囲気中で高温処理する。更に好ましくは、ホウ素、炭化ホウ素、ベリリウム、アルミニウム、ケイ素等の黒鉛化触媒とともに、不活性ガス雰囲気中、約2300〜3200℃で高温処理する。   Carbon nanotubes are produced, for example, by the arc discharge method, laser evaporation method, thermal decomposition method and the like described in Saito and Itoh “Basics of Carbon Nanotubes” (pages 23-57, published by Corona, 1998), and further purity In order to increase the pH, it is obtained by purification by a hydrothermal method, a centrifugal separation method, an ultrafiltration method, an oxidation method or the like. More preferably, high temperature treatment is performed in an inert gas atmosphere at about 2300 to 3200 ° C. to remove impurities. More preferably, a high temperature treatment is performed at about 2300 to 3200 ° C. in an inert gas atmosphere together with a graphitization catalyst such as boron, boron carbide, beryllium, aluminum and silicon.

(添加剤)
更に本発明の低弾性率層および高弾性率層の導電性樹脂組成物には、硬度、強度、導電性、成形性、耐久性、耐候性、耐水性等を改良する目的で、更にガラスファイバー、ウィスカー、金属酸化物、有機繊維、紫外線安定剤、酸化防止剤、離型剤、滑剤、撥水剤、増粘剤、低収縮剤、親水性付与剤等の添加剤を添加することができる。
(Additive)
Furthermore, the conductive resin composition of the low elastic modulus layer and the high elastic modulus layer of the present invention is further made of glass fiber for the purpose of improving hardness, strength, conductivity, moldability, durability, weather resistance, water resistance, etc. Additives such as whiskers, metal oxides, organic fibers, UV stabilizers, antioxidants, mold release agents, lubricants, water repellents, thickeners, low shrinkage agents, hydrophilicity-imparting agents can be added. .

(組成物の製造方法)
本発明における低弾性率層および高弾性率層の導電性樹脂組成物の製造方法は特に制限されないが、例えば、該導電性樹脂組成物の製造方法において、上記した各成分をロール、押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー等の樹脂分野で一般的に用いられている混合機、混練機を使用し、なるべく均一に混合させるのが好ましい。
(Method for producing composition)
Although the manufacturing method of the conductive resin composition of the low elastic modulus layer and the high elastic modulus layer in the present invention is not particularly limited, for example, in the manufacturing method of the conductive resin composition, each of the above-described components is rolled, an extruder, It is preferable to use a mixer or a kneader generally used in the resin field such as a kneader, a Banbury mixer, a Henschel mixer, or a planetary mixer and mix them as uniformly as possible.

また、混合方法としては、上記した(a)成分を予め製造したのち(b)成分と混合する方法と、(b)成分の存在下で(a)成分の各成分を混練する方法等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the mixing method include a method in which the component (a) described above is produced in advance and then mixed with the component (b), and a method in which each component of the component (a) is kneaded in the presence of the component (b). However, it is not limited to these.

本発明における導電性樹脂組成物は、混練または混合した後、成形機や金型への材料供給を容易にする目的で、粉砕あるいは造粒することができる。粉砕には、ホモジナイザー、ウィレー粉砕機、高速回転粉砕機(ハンマーミル、ピンミル、ケージミル、ブレンダー)等が使用でき、材料同士の凝集を防ぐため冷却しながら粉砕することが好ましい。造粒には、押出機、ルーダー、コニーダー等を用いてペレット化する方法、あるいはパン型造粒機等を使用する。   The conductive resin composition in the present invention can be pulverized or granulated for the purpose of facilitating material supply to a molding machine or a mold after kneading or mixing. For pulverization, a homogenizer, a Willet pulverizer, a high-speed rotary pulverizer (hammer mill, pin mill, cage mill, blender) or the like can be used, and it is preferable to pulverize while cooling in order to prevent aggregation of materials. For granulation, a method of pelletizing using an extruder, a ruder, a kneader or the like, or a bread type granulator or the like is used.

(燃料電池用セパレータ)
本発明の燃料電池用セパレータは、低弾性率層および高弾性率層を押出成形機、ロール成形機、カレンダー成形機、圧縮成形機等を用いて、一度各層をシート状に成形する。その後、低弾性率層と高弾性率層を積層してロール圧延成形、圧縮成形、スタンピング成形のいずれか1種または2種以上の成形法を用いて一体化することによって、両面に水素および酸素を供給するための溝を形成したセパレータが得られる。セパレータ内部にボイドやエアーをなくすためには、真空状態で成形することが好ましい。
(Separator for fuel cell)
In the fuel cell separator of the present invention, the low elastic modulus layer and the high elastic modulus layer are once formed into a sheet form using an extrusion molding machine, a roll molding machine, a calender molding machine, a compression molding machine or the like. Thereafter, a low elastic modulus layer and a high elastic modulus layer are laminated and integrated by using one or more molding methods of roll rolling molding, compression molding, stamping molding, and hydrogen and oxygen on both surfaces. A separator in which a groove for supplying is formed is obtained. In order to eliminate voids and air inside the separator, it is preferable to mold in a vacuum state.

また、低弾性率層と高弾性率層を多層押出成形、多層射出成形、圧縮成形、またはロール圧延のいずれか1種または2種以上の成形法を用いてシート状の積層体を成形し、一体化されたシートを圧縮成形、またはスタンピング成形いずれかの方法によってセパレータの両面に水素および酸素を供給するための溝を形成することによって得られる。セパレータ内部にボイドやエアーをなくすためには、真空状態で成形することが好ましい。   In addition, the low elastic modulus layer and the high elastic modulus layer are molded into a sheet-like laminate using one or more molding methods of multilayer extrusion molding, multilayer injection molding, compression molding, or roll rolling, The integrated sheet is obtained by forming grooves for supplying hydrogen and oxygen on both sides of the separator by either compression molding or stamping. In order to eliminate voids and air inside the separator, it is preferable to mold in a vacuum state.

さらには、一体化されたシートを目的の大きさにカットまたは、打ち抜いた後、金型内に1枚、または2枚以上並列に並べるか、重ねて挿入し、圧縮成形機で成形することによっても成形体を得ることができる。欠陥のない良品を得るためには、キャビティ内を真空にすることが好ましい。   Furthermore, after the integrated sheet is cut or punched to a desired size, one sheet or two or more sheets are lined up in parallel in the mold, or inserted one after another, and molded by a compression molding machine. Can also obtain a molded body. In order to obtain a good product having no defects, it is preferable to evacuate the cavity.

以下に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は実施例になんら限定されるものではない。   Examples The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.

積層体の物性の測定方法を以下に示す。   A method for measuring the physical properties of the laminate is shown below.

体積固有抵抗は、JIS K7194に準拠し、四探針法により測定した。   The volume resistivity was measured by a four-probe method according to JIS K7194.

(接触抵抗)
接触抵抗は、カーボンペーパー(東レ製TGP−H−060)との接触抵抗値(Rc)を図4に示す四端子法によって、3つの抵抗値を測定し、下記の式1により算出した。
具体的には、試験片(20mm×20mm×1mm)、カーボンペーパー(20mm×20mm×0.19mm)、金メッキ真鍮板(20mm×20mm×0.5mm)を使用し、試験片を該カーボンペーパーで挟み、更にそれを2つの金メッキ真鍮板で挟んで2MPaで均一に加圧し、金メッキ真鍮板間に1Aの定電流を貫通方向に流して、電圧を測定することで抵抗(R1)を算出する。同様にカーボンペーパー3枚を二つの金メッキ真鍮板で挟んで、同様な測定を行うことで抵抗(R2)を算出する。更に、カーボンペーパー2枚を二つの金メッキ真鍮板で挟んで、同様な測定を行うことで抵抗(R3)を算出した。以上の3つの抵抗値から式1によって、カーボンペーパーと試験片との接触抵抗値を算出する。
(Contact resistance)
The contact resistance was calculated by the following equation 1 by measuring three resistance values of the contact resistance value (Rc) with carbon paper (TGP-H-060 manufactured by Toray) by the four-terminal method shown in FIG.
Specifically, a test piece (20 mm × 20 mm × 1 mm), carbon paper (20 mm × 20 mm × 0.19 mm), a gold-plated brass plate (20 mm × 20 mm × 0.5 mm) is used, and the test piece is made of the carbon paper. Sandwiched between two gold-plated brass plates, pressurized uniformly at 2 MPa, a 1 A constant current is passed between the gold-plated brass plates in the penetration direction, and the resistance (R 1 ) is calculated by measuring the voltage. . Similarly, the resistance (R 2 ) is calculated by sandwiching three pieces of carbon paper between two gold-plated brass plates and performing the same measurement. Further, the resistance (R 3 ) was calculated by sandwiching two pieces of carbon paper between two gold-plated brass plates and performing the same measurement. From the above three resistance values, the contact resistance value between the carbon paper and the test piece is calculated by Equation 1.

〔式1〕 Rc=(R1+R2−2R3)×S/2
Rc:接触抵抗(Ωcm2)、 S:接触面積(cm2
1:測定1により算出した抵抗(Ω)
2:測定2により算出した抵抗(Ω)
3:測定3により算出した抵抗(Ω)
[Formula 1] Rc = (R 1 + R 2 −2R 3 ) × S / 2
Rc: contact resistance (Ωcm 2 ), S: contact area (cm 2 )
R 1 : Resistance calculated from measurement 1 (Ω)
R 2 : Resistance (Ω) calculated by measurement 2
R 3 : Resistance (Ω) calculated by measurement 3

(貫通抵抗)
貫通抵抗は、図5で示す四端子法によって測定による。具体的には、試験片(50mm×50mm×2mm)を4枚重ね、それを2つの金メッキ真鍮板で挟んで2MPaで均一に加圧し、金メッキ真鍮板間に1Aの定電流を貫通方向に流して、電圧を測定することで抵抗(R1)を算出する。同様に試験片を2枚重ね、金メッキ真鍮板で挟んで、同様な測定を行うことで抵抗(R2)を算出する。更に式2に示すように、抵抗(R1)と抵抗(R2)差を取り、接触面積(S)を乗じて、2枚分の試験片の厚み(t)で割ることで貫通抵抗を算出する。
(Penetration resistance)
The penetration resistance is measured by the four-terminal method shown in FIG. Specifically, four test pieces (50 mm x 50 mm x 2 mm) are stacked, sandwiched between two gold-plated brass plates, and uniformly pressurized at 2 MPa, and a constant current of 1 A is passed between the gold-plated brass plates in the penetration direction. Then, the resistance (R 1 ) is calculated by measuring the voltage. Similarly, two test pieces are stacked and sandwiched between gold-plated brass plates, and the resistance (R 2 ) is calculated by performing the same measurement. Furthermore, as shown in Formula 2, the resistance (R 1 ) and resistance (R 2 ) are taken, multiplied by the contact area (S), and divided by the thickness (t) of the two test pieces to reduce the penetration resistance. calculate.

〔式2〕 Rt=(R1−R2)×S/t
Rt:貫通抵抗(Ωcm)、 S:接触面積(cm2
1:測定1により算出した抵抗(Ω)
2:測定2により算出した抵抗(Ω)
t :試験片2枚分の厚さ(cm)
[Formula 2] Rt = (R 1 −R 2 ) × S / t
Rt: penetration resistance (Ωcm), S: contact area (cm 2 )
R 1 : Resistance calculated from measurement 1 (Ω)
R 2 : Resistance (Ω) calculated by measurement 2
t: Thickness (cm) of two test pieces

(曲げ強度等)
曲げ強度、曲げ弾性率および曲げ歪みは、島津製作所(株)製のオートグラフ(AG−10kNI)を用いて測定を行った。JIS K6911法で、試験片(80mm×10mm×1.5mm)をスパン間隔64mm、曲げ速度1mm/minの条件で3点式曲げ強度測定法により測定した。
(Bending strength, etc.)
The bending strength, bending elastic modulus and bending strain were measured using an autograph (AG-10kNI) manufactured by Shimadzu Corporation. A test piece (80 mm × 10 mm × 1.5 mm) was measured by a JIS K6911 method by a three-point bending strength measurement method under a span interval of 64 mm and a bending speed of 1 mm / min.

次に、用いた材料を以下に示す。   Next, the materials used are shown below.

(a)成分:表1に記載の樹脂組成物を用いた。表中の組成比率の単位は質量%で表記した。
(A) Component: The resin composition described in Table 1 was used. The unit of the composition ratio in the table is expressed by mass%.

(b)成分:導電性物質
<b1>:ホウ素含有黒鉛微紛
非針状コークスであるエム・シー・カーボン(株)製MCコークスをパルベライザー(ホソカワミクロン(株)製)で2mm〜3mm以下の大きさに粗粉砕した。この粗粉砕品をジェットミル(IDS2UR、日本ニューマチック(株)製)で微粉砕した。その後、分級により所望の粒径に調整した。5μm以下の粒子除去は、ターボクラシファイアー(TC15N、日清エンジニアリング(株)製)を用い、気流分級を行った。この調整した微粉砕品の一部14.4kgに炭化ホウ素(B4C)0.6kgを加え、ヘンシェルミキサーにて800rpmで5分間混合した。これを内径40cm、容積40リットルの蓋付き黒鉛ルツボに封入し、黒鉛ヒーターを用いた黒鉛化炉に入れてアルゴンガス雰囲気下2900℃の温度で黒鉛化した。これを放冷後、粉末を取り出し、14kgの粉末を得た。得られた黒鉛微粉は平均粒径20.5μm、B含有量1.9質量%であった。
(B) Component: Conductive substance <b1>: Boron-containing graphite fine powder MC coke manufactured by MC Carbon Co., which is non-acicular coke, is 2 mm to 3 mm or less in size with a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation). Coarsely ground. The coarsely pulverized product was finely pulverized with a jet mill (IDS2UR, manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd.). Then, it adjusted to the desired particle size by classification. For removing particles of 5 μm or less, air classification was performed using a turbo classifier (TC15N, manufactured by Nisshin Engineering Co., Ltd.). 0.6 kg of boron carbide (B 4 C) was added to 14.4 kg of a part of this finely pulverized product, and mixed at 800 rpm with a Henschel mixer for 5 minutes. This was sealed in a graphite crucible with a lid having an inner diameter of 40 cm and a volume of 40 liters, placed in a graphitization furnace using a graphite heater, and graphitized at a temperature of 2900 ° C. in an argon gas atmosphere. After standing to cool, the powder was taken out to obtain 14 kg of powder. The obtained graphite fine powder had an average particle size of 20.5 μm and a B content of 1.9% by mass.

<b2>:気相法炭素繊維(以下、「VGCF」と略す。昭和電工登録商標。)とb1(黒鉛微粉)との混合物
b1成分95質量%とVGCF5質量%をヘンシェルミキサーにて混合した。得られた炭素材料混合物の平均粒径は12.4μm、B含有量1.3質量%であった。
<B2>: Mixture of vapor grown carbon fiber (hereinafter abbreviated as “VGCF”, Showa Denko registered trademark) and b1 (graphite fine powder) 95% by mass of b1 component and 5% by mass of VGCF were mixed in a Henschel mixer. The average particle diameter of the obtained carbon material mixture was 12.4 μm and the B content was 1.3% by mass.

気相法炭素繊維は、昭和電工社製 VGCF−G(繊維径0.1〜0.3μm、繊維長10〜50μm)を用いた。   As the vapor grown carbon fiber, VGCF-G (fiber diameter 0.1 to 0.3 μm, fiber length 10 to 50 μm) manufactured by Showa Denko Co., Ltd. was used.

<b3>: カーボンナノチューブ(以下、「CNT」と略す。)とb1(黒鉛微粉)との混合物
b1成分95質量%とCNT5質量%をヘンシェルミキサーにて混合した。得られた炭素材料混合物の平均粒径は9.2μm、B含有量1.2質量%であった。カーボンナノチューブは以下の方法で得た。
<B3>: Mixture of carbon nanotubes (hereinafter abbreviated as “CNT”) and b1 (graphite fine powder) 95% by mass of the component b1 and 5% by mass of CNT were mixed with a Henschel mixer. The obtained carbon material mixture had an average particle size of 9.2 μm and a B content of 1.2% by mass. Carbon nanotubes were obtained by the following method.

直径6mm、長さ50mmのグラファイト棒に、先端から中心軸に沿って直径3mm、深さ30mmの穴をあけ、この穴にロジウム(Rh):白金(Pt):グラファイト(C)を質量比率1:1:1の混合粉末として詰め込み、陽極を作製した。一方、純度99.98質量%のグラファイトからなる、直径13mm、長さ30mmの陰極を作製した。これらの電極を反応容器に対向配置し、直流電源に接続した。そして、反応容器内を純度99.9体積%のヘリウムガスで置換し、直流アーク放電を行った。その後、反応容器内壁に付着した煤(チャンバー煤)と陰極に堆積した煤(陰極煤)を回収した。反応容器中の圧力と電流は、600Torrと70Aで行った。反応中は、陽極と陰極間のギャップが常に1〜2mmになるように操作した。   A graphite rod having a diameter of 6 mm and a length of 50 mm is drilled with a hole having a diameter of 3 mm and a depth of 30 mm along the central axis from the tip, and a rhodium (Rh): platinum (Pt): graphite (C) mass ratio is 1 in this hole. It was packed as a 1: 1 mixed powder to prepare an anode. On the other hand, a cathode having a diameter of 13 mm and a length of 30 mm made of graphite having a purity of 99.98% by mass was produced. These electrodes were placed opposite to the reaction vessel and connected to a DC power source. Then, the inside of the reaction vessel was replaced with helium gas having a purity of 99.9% by volume, and DC arc discharge was performed. Thereafter, soot (chamber soot) adhering to the inner wall of the reaction vessel and soot deposited on the cathode (cathode soot) were collected. The pressure and current in the reaction vessel were 600 Torr and 70A. During the reaction, the operation was performed so that the gap between the anode and the cathode was always 1 to 2 mm.

回収した煤は、水とエタノールが質量比で1:1の混合溶媒中に入れ超音波分散させ、その分散液を回収して、ロータリエバポレーターで溶媒を除去した。そして、その試料を陽イオン界面活性剤である塩化ベンザルコニウムの0.1%水溶液中に超音波分散させた後、5000rpmで30分間遠心分離して、その分散液を回収した。更に、その分散液を350℃の空気中で5時間熱処理することによって精製し、繊維径が1nm〜10nm、繊維長が0.05〜5μmのカーボンナノチューブを得た。   The collected soot was ultrasonically dispersed in a 1: 1 mixed solvent of water and ethanol, the dispersion was recovered, and the solvent was removed with a rotary evaporator. The sample was ultrasonically dispersed in a 0.1% aqueous solution of benzalkonium chloride, which is a cationic surfactant, and then centrifuged at 5000 rpm for 30 minutes to recover the dispersion. Further, the dispersion was purified by heat treatment in air at 350 ° C. for 5 hours to obtain carbon nanotubes having a fiber diameter of 1 nm to 10 nm and a fiber length of 0.05 to 5 μm.

<A1〜A6:低弾性率組成物、B1、B2:高弾性率組成物>:
低弾性率層及び高弾性率層の組成物は、下記の方法で製作した。
上記の表1に示した組成の原材料をラボプラストミル((株)東洋精機製作所製、モデル50C150)を用いて温度200℃、45rpmで7分間混練した。その混練物を100mm×100mm×1.5mmの平板ができる金型に投入し、50t圧縮成形機を用いて温度230℃、予熱3分後、圧力15MPaで3分間加圧加熱し、その後、冷却プレスを用いて温度25℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却させて成形体を得た。各成形体の物性については表2に示した。
<A1-A6: Low elastic modulus composition, B1, B2: High elastic modulus composition>:
The composition of the low elastic modulus layer and the high elastic modulus layer was produced by the following method.
The raw materials having the composition shown in Table 1 were kneaded for 7 minutes at a temperature of 200 ° C. and 45 rpm using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Model 50C150). The kneaded product is put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 1.5 mm, heated at 230 ° C. for 3 minutes with a 50 t compression molding machine, and heated under pressure at 15 MPa for 3 minutes, and then cooled. The compact was obtained by cooling for 2 minutes under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a pressure of 15 MPa using a press. The physical properties of each molded body are shown in Table 2.

実施例1
上記の表2に示した組成物A1、組成物B1をφ40単軸押出機(田辺プラスチックス機械(株)VS40/26ベント式)を用いて温度250℃、40rpmで幅100mmのシートを成形し、そのシートをロールにより温度180℃で圧延し、組成物A1は0.6mm、組成物B1は1.8mmの厚みに調整した。その後、A1/B1/A1の順で積層し、100mm×100mm×1.5mmの平板ができる金型に投入し、50t圧縮成形機を用いて温度240℃、予熱3分後、圧力15MPaで3分間加圧加熱し、その後、冷却プレスを用いて温度25℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却させて成形体を得た。得られた積層体の物性測定結果は表3に示した。
Example 1
The composition A1 and composition B1 shown in Table 2 above were formed into a sheet having a width of 100 mm at a temperature of 250 ° C. and 40 rpm using a φ40 single-screw extruder (Tanabe Plastics Machinery Co., Ltd., VS40 / 26 vent type). The sheet was rolled with a roll at a temperature of 180 ° C., and the composition A1 was adjusted to a thickness of 0.6 mm and the composition B1 was adjusted to a thickness of 1.8 mm. Thereafter, the layers are laminated in the order of A1 / B1 / A1, put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 1.5 mm, and after 3 minutes of preheating at 240 ° C. using a 50 t compression molding machine, 3 at a pressure of 15 MPa. The mixture was heated under pressure for 1 minute, and then cooled for 2 minutes using a cooling press at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 15 MPa to obtain a molded body. The physical property measurement results of the obtained laminate are shown in Table 3.

実施例2〜5
上記の表2に示した組成物A2〜A5、組成物B1をφ40単軸押出機(田辺プラスチックス機械(株)VS40/26ベント式)を用いて温度250℃、40rpmで幅100mmのシートを成形し、そのシートをロールにより温度180℃で圧延し、組成物A2〜A5は0.4mm、組成物B1は2.2mmの厚みに調整した。その後、それぞれ、A2/B1/A2、A3/B1/A3、A4/B1/A4、A5/B1/A5、の順で積層し、100mm×100mm×1.5mmの平板ができる金型に投入し、50t圧縮成形機を用いて温度240℃、予熱3分後、圧力15MPaで3分間加圧加熱し、その後、冷却プレスを用いて温度25℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却させて成形体を得た。得られた積層体の物性測定結果は表3に示した。
Examples 2-5
Using a φ40 single screw extruder (Tanabe Plastics Machinery Co., Ltd., VS40 / 26 vent type), a sheet having a width of 100 mm at a temperature of 250 ° C. and 40 rpm is used for the compositions A2 to A5 and the composition B1 shown in Table 2 above. It shape | molded and the sheet | seat was rolled at the temperature of 180 degreeC with the roll, composition A2-A5 adjusted to 0.4 mm, and composition B1 adjusted to 2.2 mm. Then, A2 / B1 / A2, A3 / B1 / A3, A4 / B1 / A4, A5 / B1 / A5 are stacked in this order, and put into a mold that can make a flat plate of 100mm x 100mm x 1.5mm. , Using a 50t compression molding machine at a temperature of 240 ° C. for 3 minutes after preheating, then pressurizing and heating at a pressure of 15 MPa for 3 minutes, and then using a cooling press to cool at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 15 MPa for 2 minutes. Got. The physical property measurement results of the obtained laminate are shown in Table 3.

実施例6
上記の表2に示した組成物A6、組成物B2をφ40単軸押出機(田辺プラスチックス機械(株)VS40/26ベント式)を用いて温度220℃、40rpmで幅100mmのシートを成形し、そのシートをロールにより温度185℃で圧延し、組成物A6は0.4mm、組成物B2は2.2mmの厚みに調整した。その後、A6/B2/A6の順で積層し、100mm×100mm×1.5mmの平板ができる金型に投入し、50t圧縮成形機を用いて温度220℃、予熱3分後、圧力15MPaで3分間加圧加熱し、その後、冷却プレスを用いて温度25℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却させて成形体を得た。得られた積層体の物性測定結果は表3に示した。
Example 6
The composition A6 and the composition B2 shown in Table 2 above were formed into a sheet having a width of 100 mm at a temperature of 220 ° C. and 40 rpm using a φ40 single-screw extruder (Tanabe Plastics Machinery Co., Ltd., VS40 / 26 vent type). The sheet was rolled with a roll at a temperature of 185 ° C., and the composition A6 was adjusted to a thickness of 0.4 mm, and the composition B2 was adjusted to a thickness of 2.2 mm. Thereafter, the layers are laminated in the order of A6 / B2 / A6, put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 1.5 mm, and heated at 220 ° C. for 3 minutes using a 50 t compression molding machine, and 3 at a pressure of 15 MPa. The mixture was heated under pressure for 1 minute, and then cooled for 2 minutes using a cooling press at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 15 MPa to obtain a molded body. The physical property measurement results of the obtained laminate are shown in Table 3.

比較例1
上記の表2に示した組成物A1、組成物B1をφ40単軸押出機(田辺プラスチックス機械(株)VS40/26ベント式)を用いて温度250℃、40rpmで幅100mmのシートを成形し、そのシートをロールにより温度180℃で圧延し、組成物A1は1.2mm、組成物B1は0.6mmの厚みに調整した。その後、B1/A1/B1の順で積層し、100mm×100mm×1.5mmの平板ができる金型に投入し、50t圧縮成形機を用いて温度240℃、予熱3分後、圧力15MPaで3分間加圧加熱し、その後、冷却プレスを用いて温度25℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却させて成形体を得た。得られた積層体の物性測定結果は表3に示した。
Comparative Example 1
The composition A1 and composition B1 shown in Table 2 above were formed into a sheet having a width of 100 mm at a temperature of 250 ° C. and 40 rpm using a φ40 single-screw extruder (Tanabe Plastics Machinery Co., Ltd., VS40 / 26 vent type). The sheet was rolled with a roll at a temperature of 180 ° C., and the composition A1 was adjusted to a thickness of 1.2 mm, and the composition B1 was adjusted to a thickness of 0.6 mm. Thereafter, the layers are laminated in the order of B1 / A1 / B1, put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 1.5 mm, and after 3 minutes of preheating at 240 ° C. using a 50 t compression molding machine, 3 at a pressure of 15 MPa. The mixture was heated under pressure for 1 minute, and then cooled for 2 minutes using a cooling press at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 15 MPa to obtain a molded body. The physical property measurement results of the obtained laminate are shown in Table 3.

比較例2
上記の表2に示した組成物B1、B2をφ40単軸押出機(田辺プラスチックス機械(株)VS40/26ベント式)を用いてB1は温度250℃、B2は温度220℃で、回転数40rpmにより幅100mmのシートを成形し、そのシートをロールにより温度180℃で圧延し、組成物B2は0.4mm、組成物B1は2.2mmの厚みに調整した。その後、それぞれ、B2/B1/B2の順で積層し、100mm×100mm×1.5mmの平板ができる金型に投入し、50t圧縮成形機を用いて温度230℃、予熱3分後、圧力15MPaで3分間加圧加熱し、その後、冷却プレスを用いて温度25℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却させて成形体を得た。得られた積層体の物性測定結果は表3に示した。
Comparative Example 2
Using compositions φ1 and B2 shown in Table 2 above using a φ40 single-screw extruder (Tanabe Plastics Machinery Co., Ltd., VS40 / 26 vent type), B1 is 250 ° C., B2 is 220 ° C., and the number of revolutions A sheet having a width of 100 mm was formed at 40 rpm, and the sheet was rolled with a roll at a temperature of 180 ° C., and the composition B2 was adjusted to a thickness of 0.4 mm, and the composition B1 was adjusted to a thickness of 2.2 mm. Thereafter, the layers were laminated in the order of B2 / B1 / B2, respectively, and put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 1.5 mm, using a 50 t compression molding machine, temperature 230 ° C., preheating 3 minutes, pressure 15 MPa And then heated under pressure for 3 minutes, and then cooled for 2 minutes under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a pressure of 15 MPa using a cooling press to obtain a molded body. The physical property measurement results of the obtained laminate are shown in Table 3.

比較例3
上記の表2に示した組成物A2、組成物A6をφ40単軸押出機(田辺プラスチックス機械(株)VS40/26ベント式)を用いてA2は温度250℃、A6は温度220℃で、回転数40rpmにより幅100mmのシートを成形し、そのシートをロールにより温度180℃で圧延し、組成物A2は0.4mm、組成物A6は2.2mmの厚みに調整した。その後、それぞれ、A2/A6/A2の順で積層し、100mm×100mm×1.5mmの平板ができる金型に投入し、50t圧縮成形機を用いて温度230℃、予熱3分後、圧力15MPaで3分間加圧加熱し、その後、冷却プレスを用いて温度25℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却させて成形体を得た。得られた積層体の物性測定結果は表3に示した。
Comparative Example 3
The composition A2 and composition A6 shown in Table 2 above were prepared using a φ40 single screw extruder (Tanabe Plastics Machinery Co., Ltd. VS40 / 26 vent type), A2 at a temperature of 250 ° C., A6 at a temperature of 220 ° C., A sheet having a width of 100 mm was formed at a rotation speed of 40 rpm, and the sheet was rolled with a roll at a temperature of 180 ° C., and the composition A2 was adjusted to a thickness of 0.4 mm, and the composition A6 was adjusted to a thickness of 2.2 mm. After that, they are laminated in the order of A2 / A6 / A2, respectively, and put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 1.5 mm, using a 50 t compression molding machine, temperature 230 ° C., preheating 3 minutes, pressure 15 MPa And then heated under pressure for 3 minutes, and then cooled for 2 minutes under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a pressure of 15 MPa using a cooling press to obtain a molded body. The physical property measurement results of the obtained laminate are shown in Table 3.

上記実施例および比較例の結果を示した表3より、表面を低弾性率組成物とし、中間を高弾性率組成物とした本発明の積層体は、導電性に優れ、特に貫通抵抗を向上させることがきた。   From Table 3 showing the results of the above Examples and Comparative Examples, the laminate of the present invention in which the surface is a low elastic modulus composition and the middle is a high elastic modulus composition is excellent in conductivity, and particularly improves the penetration resistance. I came to let you.

比較例1のように、表面が厚く硬い層で覆われた場合は、貫通抵抗が悪くなる結果となった。   As in Comparative Example 1, when the surface was covered with a thick and hard layer, the penetration resistance deteriorated.

また、比較例2、3のように異種材料の積層体は界面で剥離が生じ、貫通抵抗を悪くする結果となった。   In addition, as in Comparative Examples 2 and 3, the laminate of different materials peeled off at the interface, resulting in poor penetration resistance.

実施例7
実施例5の積層体を圧縮成形機に、200×120×1.5mmのサイズで溝幅1mmピッチ、溝深さ0.5mmの溝が両面にできる平板を成形できる金型に投入し、380t圧縮成形機を用いて、金型温度230℃、50MPaの加圧下で3分間加圧加熱し、その後、金型温度を100℃まで冷却し、両面溝付きで体積固有抵抗が6.8mΩcm、貫通抵抗7.2mΩcm、接触抵抗が2.9mΩcm2、熱伝導率が19W/m・K、通気率が4.3×10-9cm2/secである燃料電池用セパレータ形状の平板を得た。
Example 7
The laminate of Example 5 was put into a compression molding machine into a mold capable of forming a flat plate having a size of 200 × 120 × 1.5 mm, a groove width of 1 mm, a groove depth of 0.5 mm on both sides, and 380 t. Using a compression molding machine, pressurize and heat at a mold temperature of 230 ° C. under a pressure of 50 MPa for 3 minutes, then cool the mold temperature to 100 ° C., with a double-sided groove and a volume resistivity of 6.8 mΩcm, through A separator plate for a fuel cell having a resistance of 7.2 mΩcm, a contact resistance of 2.9 mΩcm 2 , a thermal conductivity of 19 W / m · K, and an air permeability of 4.3 × 10 −9 cm 2 / sec was obtained.

本発明のセパレータの1例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows one example of the separator of this invention. 本発明のセパレータの他の例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the other example of the separator of this invention. 本発明のセパレータの他の例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the other example of the separator of this invention. 接触抵抗の測定方法の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the measuring method of contact resistance. 貫通抵抗の測定方法一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the measuring method of penetration resistance.

符号の説明Explanation of symbols

1 低弾性率層
2 高弾性率層
11 カーボンペーパー
12 試験片
13 金メッキ真鍮
14 定電流発生装置
15 電圧計
21 試験片
22 金メッキ真鍮
23 定電流発生装置
24 電圧計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Low elastic modulus layer 2 High elastic modulus layer 11 Carbon paper 12 Test piece 13 Gold plated brass 14 Constant current generator 15 Voltmeter 21 Test piece 22 Gold plated brass 23 Constant current generator 24 Voltmeter

Claims (16)

片面または両面の表面層が、曲げ弾性率1.0×101〜6.0×103MPa、曲げ歪1%以上である性質を有する低弾性率層(A)と、(A)層以外の少なくとも1層が、曲げ弾性率6.0×103MPaを超える性質を有する高弾性率層(B)との少なくとも2層を含む燃料電池用セパレータ。 A low elastic modulus layer (A) having a single or double-sided surface layer having a flexural modulus of 1.0 × 10 1 to 6.0 × 10 3 MPa and a bending strain of 1% or more, and other than the (A) layer A fuel cell separator comprising at least one layer of at least two layers including a high elastic modulus layer (B) having a property of exceeding a flexural modulus of 6.0 × 10 3 MPa. A層の厚さが0.5mm以下であり、B層の厚さが0.05〜2mmである請求項1記載の燃料電池用セパレータ。   The fuel cell separator according to claim 1, wherein the thickness of the A layer is 0.5 mm or less and the thickness of the B layer is 0.05 to 2 mm. 層構成がA層/B層/A層からなり、全厚さが0.2〜3mmであり、A層とB層の厚さ比A/Bが0.001〜1である請求項1または請求項2に記載の燃料電池用セパレータ。   The layer structure is composed of A layer / B layer / A layer, the total thickness is 0.2 to 3 mm, and the thickness ratio A / B of the A layer and the B layer is 0.001 to 1. The fuel cell separator according to claim 2. A層および/またはB層が(a)樹脂組成物バインダー40〜2質量%と、(b)導電性物質60〜98質量%を含む導電性樹脂複合材料である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ。   The A layer and / or the B layer is a conductive resin composite material comprising (a) 40-2% by mass of a resin composition binder and (b) 60-98% by mass of a conductive substance. 2. A fuel cell separator according to item 1. A層の(a)成分はエラストマー20〜99質量%を含む2成分以上を含む熱可塑性または熱硬化性の樹脂組成物からなり、B層の(a)成分は100℃以上の融点を持つ結晶性ポリマーおよび/または100℃以上のガラス転移点を持つ非晶性ポリマーを少なくとも1種含む熱可塑性または熱硬化性の樹脂組成物である請求項4記載の燃料電池用セパレータ。   The component (a) of the A layer is composed of a thermoplastic or thermosetting resin composition containing two or more components including 20 to 99% by mass of an elastomer, and the component (a) of the B layer is a crystal having a melting point of 100 ° C. or higher. The fuel cell separator according to claim 4, which is a thermoplastic or thermosetting resin composition containing at least one kind of a crystalline polymer and / or an amorphous polymer having a glass transition point of 100 ° C. or higher. A層およびB層を構成する(a)成分中に少なくとも1種の同種ポリマーあるいは相容性ポリマー対となる成分を含むことを特徴とする請求項4記載の燃料電池用セパレータ。   5. The fuel cell separator according to claim 4, wherein the component (a) constituting the A layer and the B layer contains at least one kind of a homopolymer or a compatible polymer pair. (a)成分がフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、アリルエステル樹脂、1,2−ポリブタジエンからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む組成物である請求項4または5に記載の燃料電池用セパレータ。   6. The fuel cell according to claim 4 or 5, wherein the component (a) is a composition containing at least one selected from the group consisting of phenol resin, epoxy resin, vinyl ester resin, allyl ester resin, and 1,2-polybutadiene. Separator. (a)成分がポリオレフィン、ポリフェニルスルフィド、フッ素樹脂、ポリアミド、ポリアセタールからなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂組成物である請求項4または5に記載の燃料電池用セパレータ。   6. The fuel cell separator according to claim 4 or 5, wherein the component (a) is at least one resin composition selected from the group consisting of polyolefin, polyphenyl sulfide, fluororesin, polyamide, and polyacetal. (a)成分が水添スチレンブタジエンラバー、スチレン・エチレンブチレン・スチレン
ブロックコポリマー、スチレン・エチレンプロピレン・スチレン ブロックコポリマー、オレフィン結晶・エチレンブチレン・オレフィン結晶 ブロックコポリマー、スチレン・エチレンブチレン・オレフィン結晶 ブロックコポリマー、スチレン・イソプレン・スチレン ブロックコポリマー及びスチレン・ブタジエン・スチレン ブロックコポリマーからなる群から選ばれる少なくとも1種類と、ポリオレフィンの組成物を含むことを特徴とする請求項4に記載の燃料電池用セパレータ。
(A) Component is hydrogenated styrene butadiene rubber, styrene / ethylene butylene / styrene block copolymer, styrene / ethylene propylene / styrene block copolymer, olefin crystal / ethylene butylene / olefin crystal block copolymer, styrene / ethylene butylene / olefin crystal block copolymer, 5. The fuel cell separator according to claim 4, comprising at least one selected from the group consisting of a styrene / isoprene / styrene block copolymer and a styrene / butadiene / styrene block copolymer and a polyolefin composition.
(a)成分がポリ弗化ビニリデンと、軟質アクリル樹脂とを含むことを特徴とする請求項4記載の燃料電池用セパレータ。   The fuel cell separator according to claim 4, wherein the component (a) contains polyvinylidene fluoride and a soft acrylic resin. (b)成分が金属材料、炭素質材料、導電性高分子、金属被覆フィラーおよび金属酸化物からなる群から選ばれる少なくと1種である請求項4ないし10のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ。   The fuel according to any one of claims 4 to 10, wherein the component (b) is at least one selected from the group consisting of metal materials, carbonaceous materials, conductive polymers, metal-coated fillers, and metal oxides. Battery separator. (b)成分が0.05〜5質量%のホウ素を含む炭素質材料であることを特徴とする請求項4ないし10のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ。   11. The fuel cell separator according to claim 4, wherein the component (b) is a carbonaceous material containing 0.05 to 5 mass% of boron. (b)成分中に気相法炭素繊維および/またはカーボンナノチューブを0.1〜50質量%含むことを特徴とする請求項4ないし12のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。   The fuel cell separator according to any one of claims 4 to 12, wherein the component (b) contains 0.1 to 50 mass% of vapor grown carbon fiber and / or carbon nanotube. 気相法炭素繊維、またはカーボンナノチューブが0.05〜5質量%のホウ素を含むことを特徴とする請求項13に記載の燃料電池用セパレータ。   14. The fuel cell separator according to claim 13, wherein the vapor grown carbon fiber or the carbon nanotube contains 0.05 to 5% by mass of boron. シート状に成形された低弾性率層(A)と高弾性率層(B)を、ロール圧延成形、圧縮成形またはスタンピング成形の中から少なくとも1種の成形法を用いて積層し、かつ、積層体の両面に溝を形成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。   Laminating a low elastic modulus layer (A) and a high elastic modulus layer (B) formed into a sheet shape by using at least one molding method from roll rolling molding, compression molding or stamping molding, and laminating The method for producing a fuel cell separator according to any one of claims 1 to 3, wherein grooves are formed on both sides of the body. 低弾性率層(A)と高弾性率層(B)を多層押出成形、多層射出成形、圧縮成形またはロール圧延の中から少なくとも1種の成形法を用いてシート状の積層体に成形し、一体化されたシートを圧縮成形、またはスタンピング成形いずれかの方法によって積層体の両面に溝を形成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。   The low elastic modulus layer (A) and the high elastic modulus layer (B) are molded into a sheet-like laminate using at least one molding method from multilayer extrusion molding, multilayer injection molding, compression molding or roll rolling, 4. The fuel cell separator according to claim 1, wherein grooves are formed on both sides of the laminate by compression molding or stamping of the integrated sheet. 5. Method.
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