JP2006164816A - 抄造シート及び燃料電池用セパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】導電性及び曲げ特性を共に向上させることが可能な抄造シート及び燃料電池用セパレータを提供する。
【解決手段】抄造シートが、平均繊維長が２ｍｍを超える導電性繊維と、導電性粉末と、樹脂とを含有する。ここで、前記導電性繊維の含有率が１〜２０質量％、前記導電性粉末の含有率が５０〜９６質量％、前記樹脂の含有率が３〜２０質量％であることが好ましい。また、前記導電性繊維の平均直径が３〜５０μｍ、前記導電性粉末の平均粒径が５〜２００μｍであることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、導電性及び曲げ強度、曲げ弾性率、曲げ歪などの曲げ特性に優れた抄造シート、特に燃料電池セパレータ用として好適な抄造シート、及び、これを用いた燃料電池用セパレータに関する。

固体高分子型燃料電池は、単位セルを数十個〜数百個程度直列に積層した構造（スタック構造）からなり、各単位セルは、固体高分子膜、水素極側触媒、空気極側触媒、及び、水素ガスと空気を遮断するセパレータなどから構成されている。前記セパレータには、少なくとも片面に空気や水素ガスを導入するためのガス流路が形成されており、また、高い導電性、強度、厚み精度、空気や水素に対するガスバリアー性、及び、高分子膜の劣化に影響するイオン性不純物の溶出が少ないことなどの性能が要求される。

このような状況に対し、従来より、燃料電池用セパレータとしては様々なものが検討されている。

例えば、特開２００２−２５５７２号公報（特許文献１）には、炭素繊維５〜１５重量％、黒鉛粉末６５〜８０重量％、熱硬化性樹脂１５〜３０重量％からなる固体高分子型燃料電池用溝付セパレータが開示（請求項１参照）されている。また、特開２００１−２３６９６６号公報（特許文献２）には、メソカーボン小球体の黒鉛化物１００重量部に対して、樹脂１０〜３５重量部、黒鉛粉末、カーボンブラックおよび微細炭素繊維から選ばれる１種または２種以上を合計で１〜４０重量部を含有する燃料電池用セパレータが開示（請求項１参照）されている。

また、特開２００２−９３４３１号公報（特許文献３）には、膨張黒鉛粒子、アラミドなどの有機系補強繊維（繊維長が０．９〜２ｍｍ）、結合剤としての樹脂を抄造したシートからなる燃料電池用セパレータが開示（請求項１及び明細書の段落番号［００１７］、［００１８］参照）されている。また、特開２０００−１３３２８１号公報（特許文献４）には、抄造法により導電性繊維（含有量２０〜５５重量％）を合成樹脂で結着固化させたシート形状物である燃料電池用セパレータが開示されている（請求項１及び明細書の段落番号［００２４］参照）。
特開２００２−２５５７２号公報 特開２００１−２３６９６６号公報 特開２００２−９３４３１号公報 特開２０００−１３３２８１号公報

燃料電池用セパレータに含まれる導電性繊維（炭素繊維）及び導電性粉末（炭素粉末）は、燃料電池用セパレータの導電性を向上させる役目を有する。また、燃料電池用セパレータに含まれる導電性繊維（炭素繊維）は、燃料電池用セパレータの曲げ強度、曲げ弾性率、曲げ歪などの曲げ特性を向上させる役目を有する。ここで、前記導電性繊維の長さが長いほど導電性、曲げ特性は向上し、前記導電性繊維及び導電性粉末の含有量が多いほど導電性が向上すると考えられる。

しかし、上記特許文献１及び２に記載の技術は、炭素繊維、黒鉛粉末、樹脂粉末を単純に混合して圧縮成形するものであり、均一な混合物とするためには、炭素繊維の長さはそれぞれ、特許文献１で１ｍｍ未満（請求項６参照）、特許文献２で平均繊維長が５００μｍ以下（請求項２参照）と非常に短くする必要がある。そのため、燃料電池用セパレータとして必要な導電性及び曲げ特性を確保することが困難であるという問題がある。

これに対し、仮に繊維長の長い、例えば１０ｍｍ以上の長さの炭素繊維を用いると、上記特許文献１及び２に記載の技術においては、炭素繊維、黒鉛粉末及び樹脂粉末を均一に混合することができず、かえって導電性及び曲げ特性の低下をもたらす。これを均一に混合するためには、例えば、押出し機などの混練機を用いる必要があるが、この場合炭素繊維の繊維長が1ｍｍ以下にまで低下してしまうため意味がない。

また、上記特許文献３に記載の技術においては、含有される有機系補強繊維は導電性を示すものではなく、燃料電池用セパレータとしての導電性の向上が困難である。さらに、前記有機系補強繊維の繊維長も２ｍｍ以下と短く、燃料電池用セパレータとしての曲げ特性の向上も困難である。

また、上記特許文献４に記載の技術においては、導電性粉末を添加する旨の記載がなく、燃料電池用セパレータとしての導電性の向上が困難となる。さらに、特許文献４に記載の水で懸濁する抄造法では、例えば２ｍｍ以上の長さの繊維を均一に混合することは極めて困難であり、曲げ特性の向上も困難である。

そこで、本発明は、導電性及び曲げ特性を共に向上させることが可能な抄造シート及び燃料電池用セパレータを提供することを目的とする。

導電性繊維、導電性粉末及び樹脂を含有するシートに関し、導電性を向上させるには、導電性繊維及び導電性粉末である導電性物の含有量を高くする必要があり、曲げ特性を向上させるには導電性繊維を混合することが有効である。しかし、前記導電性繊維を過剰に含有させるとシート全体の流動性が低下し、燃料電池用セパレータとして用いる場合に必要な溝成形を行うことが困難となる。

また、前記シートの実用化を図る上では、成形品の大型化と燃料電池用セパレータとして用いるのに必要な溝形状を得るために溝成形までの一体成形が必要となる。

そこで、本発明者らは、導電性繊維、導電性粉末及び樹脂を含有するシートに関し、導電性及び曲げ特性を共に向上させると共に、成形品の大型化と燃料電池用セパレータとして用いるのに必要な溝形状を得るために溝成形まで含めた一体成形が可能な方法について鋭意検討を行った。

その結果、導電性繊維、導電性粉末及び樹脂を特定の形状或いは特定の含有率とすること、さらに、シートを抄造法により形成することで、導電性及び曲げ特性を共に向上させると共に、成形品の大型化及び燃料電池用セパレータとして用いる場合に溝成形まで含めた一体成形が可能であることを見い出した。

本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、以下のような特徴を有する。
［１］平均繊維長が２ｍｍを超える導電性繊維と、導電性粉末と、樹脂とを含有することを特徴とする抄造シート。
［２］上記［１］において、前記導電性繊維の含有率が１〜２０質量％、前記導電性粉末の含有率が５０〜９６質量％、前記樹脂の含有率が３〜２０質量％であることを特徴とする抄造シート。
［３］上記［１］または［２］において、前記導電性繊維の平均直径が３〜５０μｍ、前記導電性粉末の平均粒径が５〜２００μｍであることを特徴とする抄造シート。
［４］前記抄造シートが燃料電池セパレータ用抄造シートであることを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の抄造シート。
［５］上記［１］乃至［４］のいずれかに記載の抄造シートを成形してなる燃料電池用セパレータ。

本発明によれば、導電性及び曲げ特性を共に向上させることが可能な抄造シート及び燃料電池用セパレータが提供される。

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。

本発明に係る抄造シートは、平均繊維長が２ｍｍを超える導電性繊維と、導電性粉末と、樹脂とを含有するものである。ここで、前記導電性繊維は、前記導電性粉末の間に存在し、導電性粉末間の空隙を埋めることで、導電性物同士の接触面積を増大させ導電性を向上させるとともに、補強効果を示して、曲げ強度、曲げ弾性率、曲げ歪などの曲げ特性を向上させる。また、導電性粉末を含有することで、シートへの成形加工を行う際に、主に導電性粉末と樹脂が流動し、シートを燃料電池用セパレータとして用いる場合に溝成形が可能になるとともに、シートの薄膜化も可能となる。

以下、本発明に係る抄造シートの構成要件、つまり原材料である、導電性繊維と、導電性粉末と、樹脂とについてさらに詳しく説明する。
（１）導電性繊維
本発明で用いる導電性繊維としては、ステンレス繊維、チタン繊維などの各種金属繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維などの各種炭素繊維、黒鉛繊維、または、ガラス繊維、鉱物繊維などの無機繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維などの有機繊維に金属を蒸着またはメッキした繊維などを、単独で、又は２種以上を併用して用いることができる。特に、耐食性、高弾性の観点からは、前記各種炭素繊維もしくは黒鉛繊維を用いることが好ましい。

また、前記導電性繊維の平均繊維長は、シートの導電性及び曲げ特性を確保するという観点からは、２ｍｍを超えるものを用いる必要があり、補強効果を確保するという観点からは、２ｍｍ超で１００ｍｍ以下が好ましい。なお、後述する抄造工程で生成される不織布状の中間生成物であるウェブ製造時における均一分散性とハンドリング性の観点からは、前記導電性繊維の平均繊維長は３ｍｍ以上５０ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。

また、前記導電性繊維の平均直径は、特に制限はないが補強効果と導電性粉末との接触面積を確保するという観点から、導電性粉末の粒径よりも小さいことが好ましく、５０μｍ以下とすること、さらに好ましくは３０μｍ以下とすることが好ましい。より好ましくは３〜３０μmである。平均直径が小さい場合、使用する繊維本数が多くなるため流動性が低下するおそれがある。

前記導電性繊維の含有率は１〜２０質量％、さらに好ましくは１〜１０質量％とすることが好ましい。１質量％未満では補強効果が得られず、また、導電性粉末との接触面積が十分に確保されないため、抵抗を低減できず、シートに成形した場合の導電性の向上が図れない。２０質量％を超えると抄造シートの流動性が得られず、ショートショットが発生しやすくなる。また、繊維の堆積厚みが大きくなり、シートへの成形後、空気が残存して膨れが発生したり、シートを燃料電池用セパレータとして用いる場合にガス不透過性が低下する。
（２）導電性粉末
本発明で用いる導電性粉末としては、ステンレス粉末、チタン粉末などの各種金属粉末、ＰＡＮ系炭素粉末、ピッチ系炭素粉末、レーヨン系炭素粉末などの各種炭素粉末、黒鉛粉末、または、ガラス粉末、鉱物粉末などの無機粉末、ポリエステル粉末、アラミド粉末などの有機粉末に金属を蒸着またはメッキした粉末などを、単独で、もしくは併用して用いることができる。特に、耐食性と導電性の確保という観点からは、黒鉛粉末を用いることが好ましい。なお、前記黒鉛粉末としては、天然黒鉛、人造黒鉛及びこれらの混合物などを用いることができる。

前記導電性粉末の平均粒径としては、特に制限はないが、５〜２００μｍ、より好ましくは１０〜１００μｍ、さらに好ましくは２０〜８０μｍのものを用いることが好ましい。前記導電性粉末の平均粒径が小さすぎると、成形時の流れ性が低下して、シートを燃料電池用セパレータとして用いる場合に溝成形が難しくなる場合があり、平均粒径が大きすぎると、成形品の空隙が大きくなり、成形品肉薄部の機械的強度が低下する場合がある。

前記導電性粉末の含有率は５０〜９６質量％、より好ましくは７５〜９６質量％とすることが好ましい。前記導電性粉末の含有率が少なすぎるとシートの電気抵抗が大きくなり、含有率が多すぎるとシートが脆くなり、曲げ特性が低下する。
（３）樹脂
本発明で用いる樹脂（「マトリックス樹脂」ともいう。）は、前記導電性繊維と導電性粉末を結合させ、成形体内部の空隙を低減させることにより、気体不透過性を確保することを主目的として含有される。

前記樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも使用することができるが、曲げ強度、曲げ弾性率、耐熱クリープの観点からは熱硬化性樹脂が好ましい。

前記熱硬化性樹脂としては、その種類は特に制限されるものではないが、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ-フェノール樹脂、又はこれらの１種以上の混合物を用いることが好ましく、特に、イオンの溶出が少ない、レゾール型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、又はこれらの１種以上の混合物を用いることがより好ましい。

前記熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタールなど、あるいはエチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体などの共重合体、ＥＰＭ、ＥＰＤＭなどの熱可塑性エラストマーなどを単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。特に、これらの中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂は、強度、剛性及び成形性に優れることから、好適に用いられる。さらに、強度、剛性及び成形性のバランスに優れ、かつ低価格であることから、ポリプロピレンがより好適に用いられる。

さらに、前記ポリプロピレンの中でも、ＭＦＲ(測定条件はＪＩＳ Ｋ６７５８に準拠、２１０℃、２１．２Ｎ（２.１６ｋｇｆ）)が５０〜８００ｇ／１０分の範囲のものが、強度、剛性および成形性の点から好ましく、さらに１００〜６００ｇ／１０分のものがより好ましい。

また、前記導電性繊維及び導電性粉末である導電性物と熱可塑性樹脂との接着性を向上させるために、熱可塑性樹脂を、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸無水物などの酸、あるいはエポキシ化合物などの種々の化合物で変性処理したものを併用することができる。前記変性処理は、グラフト共重合などによって行うことができる。例えば、ポリプロピレンに、マレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸などをグラフト共重合して得られる分子内に酸無水物基、カルボキシル基などの変性基を有するものを使用してもよい。

前記樹脂の含有率としては３〜２０質量％であることが好ましい。樹脂の含有率が少なすぎると導電性繊維と導電性粉末の結合強度が不足する。樹脂の含有率が多すぎると、導電性繊維と導電性粉末との接触面積が小さくなり電気抵抗が大きくなり、シートに成形した場合の導電性の向上が図れない。

前記樹脂の形状は、粉末、ペレット、フレークなどの粒子形態、もしくは繊維形態のものを使用することができる。前記粒子形態の場合に、その粒径は、特に制限されないが、平均粒径１０００μｍ以下、より好ましくは８００μｍ以下、更に好ましくは５μｍ〜３００μｍ以下のものを用いることが好ましい。前記平均粒径が大きすぎると樹脂の間隔が広くなるため、成形加工したした際に不均一になりやすい。前記平均粒径が小さすぎると、抄造工程で脱落するおそれがある。

また、前記樹脂の平均繊維径としては５０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１〜５０μｍである。その平均繊維長は５０ｍｍ以下、より好ましくは１〜３０ｍｍ以下であることが好ましい。平均繊維長が長すぎると樹脂溶融時の収縮が大きく、抄造シートが平面方向で不均一になりやすい。平均繊維径が大きすぎると樹脂の間隔が広くなるため、成形加工した際に不均一になりやすい。

なお、抄造工程での取り扱い性を改善するために導電性粉末と樹脂とを予め造粒しても構わない。造粒品の平均粒径は２ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは５００μｍ以下のものを用いることが好ましい。

以下、上述の導電性繊維と、導電性粉末と、樹脂とを含有する抄造シートの製造方法について説明する。ここで、この抄造シートの製造方法は、抄造工程、シート化工程に分けることができる。また、この抄造シートを成形してなる燃料電池用セパレータの製造方法についても説明する。
（１）抄造工程
導電性繊維と導電性粉末と樹脂とを主成分とする原料を空気の微小気泡を含む界面活性剤水性媒体（以下、「泡液」という。）中で分散させる。泡液を使用することで、比重の異なる原料が泡の間に保持され、均一に混合でき、長繊維の導電性繊維を混合することが可能となる。また、泡液を使用することで、前記比重の異なる原料が液送中に分離するのを防ぐことができる。

次に、前記泡液中に前記原料を分散させて得られた液（以下、「分散液」という。）を多孔性支持体上で、吸引、脱水し、分散液中の原料である固形分を堆積させる。この堆積物を乾燥させることで不織布状の中間生成物が得られる。なお、この不織布状の中間性生物をウェブと称する。

ここで、前記乾燥前に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が分散または溶解したエマルジョンを前記堆積物に塗布・含浸させることが好ましい。エマルジョンを塗布・含浸しておくと、乾燥後エマルジョンの樹脂分が導電性繊維、導電性粉末、マトリックス樹脂を決着させるため、ウェブのハンドリング性が向上するからである。

また、前記界面活性剤としては、アニオン系、ノニオン系、カチオン系のいずれのものでも用いることができるが、特に、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、やし油脂肪酸ジエタノールアミドなどは、導電性繊維と樹脂とを主成分とする原料を均一に分散させることに優れている点で好適に用いられる。

なお、前記泡液を用いた抄造法で製造したウェブは、幅方向および厚み方向の原料の分散が均一で、かつ、繊維状物がほとんど単繊維の状態にまで解繊している。

また、燃料電池セパレータに親水性や撥水性が必要な場合には、予め導電性粉末や導電性繊維に親水性処理や撥水性処理を行っておいても良く、また、抄造成形前後に親水性向上剤や撥水性向上剤を適宜添加しても良い。
（２）シート化工程
樹脂が熱硬化性樹脂の場合、上記抄造工程で作製したウェブを、熱硬化性樹脂が軟化し、硬化しない温度と時間の範囲内で加熱した後、前記ウェブの空隙率が７０％以下になるように加圧圧縮して、熱硬化性樹脂を導電性物に含浸させ、その後冷却する。ここで、前記空隙率が７０％を超えると、加圧圧縮後の抄造シートをハンドリングする際に導電性粉末が落下したり、成形時に空隙が残り、ガス不透過性が低下する。

樹脂が熱可塑性樹脂の場合、上記抄造工程で作製したウェブを、熱可塑性樹脂が溶融する温度以上に加熱した後、ウェブの空隙率が７０％以下になるように加圧圧縮して、熱可塑性樹脂を導電性物に含浸させ、その後冷却固化する。空隙率が７０％を超えると加圧圧縮後の抄造シートをハンドリングする際に導電性粉末が落下したり、成形時に空隙が残り、ガス不透過性が低下する。

ここで、ウェブを圧縮して抄造シートを作製する際、複数のウェブを重ねて圧縮しても良く、導電性繊維、導電性粉末あるいは樹脂の含有率が異なるウェブを複数重ねてシート化しても良い。特に、曲げ強度を向上させたい場合は、導電性繊維の含有率が高いウェブを外側になるように積層してシート化するのが良い。また、深い溝を成形加工するために、導電性繊維の含有率が低いウェブや樹脂の含有率が高いウェブを外側になるように積層してシート化しても良い。

なお、ウェブをシート化する方法としては、通常のバッチ式の間欠プレス法、テフロン（登録商標）やスチールベルトを用いた連続プレス法、ロールプレス法など、公知の方法を適用することができる。
（３）燃料電池用セパレータの成形方法
樹脂が熱硬化性樹脂の場合、上記の方法で作製した抄造シートを、熱硬化性樹脂が硬化する温度に加熱された金型内に装入して、型締めを行い、圧縮成形するとともに熱硬化性樹脂を硬化させる。特に、最終厚みに到達するまでに、一旦型締めを停止し、熱硬化樹脂が硬化しない条件でシートを加熱した後、さらに加圧力を高め、目的とする厚みまで型締めを行い、シートを流動させてから硬化させると良い。

樹脂が熱可塑性樹脂の場合、上記の方法で作製した抄造シートを、熱可塑性樹脂が溶融する温度以上、熱分解する温度未満に加熱し、金型内に装入して、圧縮成形を行う。圧縮成形する金型の温度、あるいは冷却固化する温度は、熱可塑性樹脂の凝固点以下であれば良く、流動性を確保する点から出来るだけ高い温度とする方が望ましい。

ここで、前記２つの場合に、金型内に装入される抄造シートの大きさは、金型内における投影面積が最も大きい面の５０％以上、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上が覆われるような大きさとすることが好ましい。金型内に装入される抄造シートの大きさが小さいと、圧縮成形した際に、シートが流動した部分が結合して出来るウェルドが大きくなり、曲げ特性が低下する。

また、溝の深さ、形状に合わせて大きさの異なる複数のシートを重ね合わせて成形しても良く、導電性物の含有率が異なるシートを目的に応じて、複数重ね合わせて成形しても良い。

本発明の抄造シートは導電性と曲げ特性に優れるため、これらの特性を必要とする用途、たとえば、リチウムイオン二次電池用負極材料などにも使用できるが、導電性と曲げ特性に加えて、成形性をも要求される燃料電池用セパレータに最適である。

実施例１〜４及び比較例１〜３に用いた導電性繊維、導電性粉末及び樹脂の配合比並びに燃料電池用セパレータとしての成形したシートの導電性を評価するための体積固有抵抗率の測定結果と、曲げ特性を評価するための曲げ強度、曲げ弾性率及び曲げ歪の測定結果（曲げ試験結果）とを表１に示す。

表１に示す抄造シートの製造法及び燃料電池用セパレータとしての成形方法を以下に記載する。
Ａ．抄造シートの製造法
Ａ−１．抄造工程
Ａ−１：実施例１〜４，比較例２
水３リットル中に界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを０．５ｇ／リットルとなるように添加し、攪拌して微小気泡を含む泡液を調整した。そこへ、乾燥重量で表１に示す量の導電性繊維、導電性粉末及び樹脂を投入し、１０分間攪拌してよく分散させ、分散液とした。次に、その分散液を抄紙器で脱泡して、乾燥状態で目付け４０００ｇ／ｍ^２のウェブを作製した。
Ａ−２．シート化工程
Ａ−２−１：実施例１，２
ウエブを８０℃で乾燥後、１２０℃のプレス盤で挟み、空隙率が３０％になるまで圧力を掛け、シート化した。
Ａ−２−２：実施例３，４，比較例２
ウエブを１８０℃で乾燥後、２００℃のプレス盤で挟み、空隙率が３０％になるまで圧力を掛け、シート化した。
Ａ−２−３：比較例１
導電性繊維、導電性粉末及び樹脂をミキサーで予備混合した後、この混合物を射出圧縮成型機（名機製作所製、型締力１．４７×１０^６Ｎ（１５０ｔf）、シリンダー温度１２０℃、金型温度８０℃、型締め時間３０秒の条件）を用いて、厚み２．２ｍｍ、縦１７ｃｍ、横１０．５ｃｍの表面が実質的に平滑なプレートを成形した。
Ａ−２−４：比較例３
導電性繊維、導電性粉末及び樹脂をミキサーで予備混合した後、押出し機を用いて混練し、均一な混合物を得た（この混合物の炭素繊維の平均繊維長は０．１５ｍｍであった）この混合物を射出圧縮成型機（名機製作所製、型締力１．４７×１０^６Ｎ（１５０ｔf）、シリンダー温度１２０℃、金型温度８０℃、型締め時間３０秒の条件）を用いて、厚み２．２ｍｍ、縦１７ｃｍ、横１０．５ｃｍの表面が実質的に平滑なプレートを成形した。

Ｂ．燃料電池用セパレータとしての成形方法
Ｂ−１：実施例１，２
金型温度を２００℃に設定した平板成形金型（２００ｍｍ×２００ｍｍ）上に抄造シート（１９０ｍｍ×１９０ｍｍ）を置き、面圧９８ＭＰａで型締めして（２ｍｍ狙い）、１０分間樹脂を硬化した。成形品から試験片を切り出し、曲げ試験を行い、体積抵抗率を測定した。
Ｂ−２：実施例３，４，比較例２,３
金型温度を１００℃に設定した平板成形金型（２００ｍｍ×２００ｍｍ）上に、遠赤外線加熱炉で２００℃に加熱した抄造シート（１９０ｍｍ×１９０ｍｍ）を置き、面圧９８ＭＰａで型締めして（２ｍｍ狙い）、２分間冷却化した。成形品から試験片を切り出し、曲げ試験を行い、体積抵抗率を測定した。
Ｂ−３：比較例１
金型温度を２００℃に設定した平板成形金型(１００ｍｍ×１００ｍｍ)上に９０ｍｍ×９０ｍｍに切り出したプレートを置き、面圧９８ＭＰａで型締めして（２ｍｍ狙い）、１０分間樹脂を硬化し成形した。その成形品から試験片を切り出し、曲げ試験を行い、体積抵抗率を測定した。

また、以下に、曲げ強度、曲げ弾性率及び曲げ歪を測定する曲げ試験方法及び体積固有抵抗率測定方法を示す。
［曲げ試験方法］
成形体の平滑部分からサンプルを切り出し、ＪＩＳ Ｋ ７０７４−１９８８に準拠した方法で、島津製作所製オートグラフを用いて行った。
［体積固有抵抗率測定方法］
成形体の平滑部分を５ｃｍ×５ｃｍに切断後、金メッキした電極にカーボンシートを介して挟み、４０ＭＰaの圧力を加えて、電気抵抗を測定し、（１）式の体積固有抵抗率を測定した。

体積固有抵抗率（mΩcm）=抵抗（mΩ）× 面積(cm²) ／厚み（cm） （１）
実施例１〜４、比較例２、３の成形品を６００℃で焼成し、炭素繊維の長さを観察した。実施例１〜４と比較例２の炭素繊維の平均長さは原材料と同であり、比較例３の炭素繊維の平均長さは０．１５ｍｍであった。

熱硬化樹脂を用いた実施例１，２と比較例１を比較すると、平均繊維長が長い炭素繊維を混合した実施例１，２の方が曲げ特性、体積固有抵抗率に優れることが明らかである。熱可塑性樹脂を用いた実施例３，４と比較例２，３を比較すると、平均繊維長が長い炭素繊維と天然黒鉛を混合した実施例３，４の方が曲げ特性、体積固有抵抗率に優れることが明らかである。特に、平均繊維長が長い炭素繊維と天然黒鉛を混合したものは曲げ強度、曲げ弾性率、曲げ歪をバランスよく向上させていることが分かる。したがって、抄造シートを用いた方が曲げ特性、特に曲げ歪を大きく向上させることが可能であり、大型化したときのハンドリング性に優れることが分かる。

Claims (5)

1. 平均繊維長が２ｍｍを超える導電性繊維と、導電性粉末と、樹脂とを含有することを特徴とする抄造シート。
2. 前記導電性繊維の含有率が１〜２０質量％、前記導電性粉末の含有率が５０〜９６質量％、前記樹脂の含有率が３〜２０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の抄造シート。
3. 前記導電性繊維の平均直径が３〜５０μｍ、前記導電性粉末の平均粒径が５〜２００μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の抄造シート。
4. 前記抄造シートが燃料電池セパレータ用抄造シートであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の抄造シート。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の抄造シートを成形してなる燃料電池用セパレータ。