JP2007173142A - Fuel container for direct methanol fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直接メタノール燃料電池に燃料であるメタノールを供給するための容器等に関し、特に燃料電池を使用する機器に標準的に装備される燃料容器、及び、補充用の燃料容器に関する。 The present invention relates to a container or the like for supplying methanol as a fuel directly to a methanol fuel cell, and more particularly to a fuel container that is standardly installed in equipment using the fuel cell and a fuel container for replenishment.
燃料としてメタノールを使用する直接メタノール燃料電池(DMFC)は、電解質として固体高分子膜を用いて低温で作動させることができる上、燃料が液体であるため輸送・貯蔵が容易であり小型化もできることから移動性に富んでいる。このため、ノートパソコン、カメラ一体型VTR、携帯電話などの携帯機器に応用し、これらの機器における動作時間の長時間化を可能とすることができるだけでなく、2次電池のような充電時間を必要としないことから、今後の展開が期待されている。 A direct methanol fuel cell (DMFC) that uses methanol as a fuel can be operated at low temperatures using a solid polymer membrane as an electrolyte, and since the fuel is liquid, it can be easily transported and stored, and can be downsized. It is rich in mobility. For this reason, it can be applied to portable devices such as notebook computers, camera-integrated VTRs, mobile phones, etc., and not only can the operating time of these devices be extended, but also the charging time of a secondary battery can be reduced. Future development is expected because it is not necessary.
直接メタノール燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に触媒電極を含む多孔性の燃料極及び空気極を設置し、ここにそれぞれメタノール及び空気を供給する。燃料極でメタノールが水と反応して、二酸化炭素とプロトン及び電子を生成し、プロトンは固体高分子電解質膜を通って空気極に達し、空気中の酸素と上記プロトン及び空気極から供給される電子が反応して水になるものである。 In a direct methanol fuel cell, a porous fuel electrode and an air electrode including a catalyst electrode are installed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, and methanol and air are supplied thereto, respectively. Methanol reacts with water at the fuel electrode to produce carbon dioxide, protons and electrons, and the protons reach the air electrode through the solid polymer electrolyte membrane, and are supplied from oxygen in the air, the protons and the air electrode. Electrons react to become water.
携帯機器に直接メタノール燃料電池を使用する場合のメタノール供給用燃料容器には、小型軽量性が求められるだけでなく、メタノールの充填量を確認する必要があることから、燃料容器の材料は透明でなくてはならない。また、液体燃料を供給する機構においてはポンプなどの機類を省略することが望ましいため、燃料容器の材質としては、その機構を兼ね備えた複雑な形状に成形することができる材質である必要がある。従って、汎用の成形法である射出成形法によって成形可能な樹脂であることが好ましい。さらにこの樹脂には、アルコールの透過度が小さく、かつ内部のメタノール液面を目視によって確認できるような特性が必要であり、アルコール存在下での耐熱性、良好な取り扱い性及び内圧に耐える機械的物性が求められる。 When using a methanol fuel cell directly in a portable device, the fuel container for methanol supply is not only small and lightweight, but it is necessary to check the amount of methanol filled. Must-have. In addition, since it is desirable to omit the pump and other devices in the mechanism for supplying liquid fuel, the material of the fuel container needs to be a material that can be molded into a complicated shape that also has the mechanism. . Therefore, a resin that can be molded by an injection molding method, which is a general-purpose molding method, is preferable. In addition, this resin must have the properties of low alcohol permeability and the ability to visually confirm the internal methanol liquid surface, and it is mechanically resistant to heat resistance in the presence of alcohol, good handleability and internal pressure. Physical properties are required.
一般に、非結晶性樹脂を用いることによって内部が可視化された容器を得ることができるが、耐メタノール透過性が十分ではない。一方、一般的な結晶性樹脂を用いた場合には、耐メタノール透過性には優れるが内部が可視化できないという欠点がある。また、これまでに、透明性を有する結晶性樹脂の成形物として、特定のポリアセタール樹脂の成形物(特許文献1)や特定の共重合ポリエステル樹脂の成形物(特許文献2−7)、及び特定の熱可塑性ポリエステル樹脂組成物の成形物(特許文献8)がそれぞれ開示されている。しかしながら、これらはいずれも内部を可視化できる透明性や半透明性を有するものの、アルコールに対する耐透過性やアルコール存在下での耐熱性や機械的物性などについては十分ではないという欠点があった。 In general, a container whose interior is visualized can be obtained by using an amorphous resin, but the methanol permeation resistance is not sufficient. On the other hand, when a general crystalline resin is used, the methanol permeation resistance is excellent, but the inside cannot be visualized. In addition, as a molded product of a crystalline resin having transparency, a molded product of a specific polyacetal resin (Patent Document 1), a molded product of a specific copolymerized polyester resin (Patent Documents 2-7), and a specified A molded product of the thermoplastic polyester resin composition (Patent Document 8) is disclosed. However, these have transparency and semi-transparency that can visualize the inside, but have a drawback that they are not sufficient in terms of permeation resistance to alcohol, heat resistance in the presence of alcohol, mechanical properties, and the like.
従って本発明の目的は、メタノールの透過が少ないだけでなく内部のメタノール液面を目視によって確認できると共に、メタノール存在下における、耐熱性、良好な取り扱い性、及び内圧に耐える機械的物性を備えた、射出成形可能な直接メタノール型燃料電池に使用する燃料容器を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is not only less permeation of methanol but also visually confirming the methanol liquid level inside, and has heat resistance in the presence of methanol, good handleability, and mechanical properties that can withstand internal pressure. Another object of the present invention is to provide a fuel container for use in an injection moldable direct methanol fuel cell.
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、結晶化度及び/又は結晶配向度が特定の範囲にある特定の結晶性樹脂は、透明性を有するのみならず耐メタノ−ル透過性に優れ、内部のメタノール液面を可視化できる上、耐熱性、強度、剛性を満足し、しかも射出成形が可能で、直接メタノール型燃料電池の燃料容器用樹脂として好適であることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that a specific crystalline resin having a crystallinity and / or crystal orientation in a specific range has not only transparency but also resistance. It is excellent in methanol permeability, can visualize the internal methanol liquid level, satisfies heat resistance, strength and rigidity, and can be injection-molded, and is suitable as a resin for fuel containers of direct methanol fuel cells. As a result, the present invention has been completed.
すなわち本発明は、直接メタノール燃料電池にメタノールを供給するための射出成形により成形されたプラスチック製の燃料容器であって、該容器を構成するプラスチックが、X線回折法によって測定された結晶化度が10〜80%であると共に容器内部のメタノールの量を視認できる透明性を有するプラスチックであることを特徴とする、直接メタノール燃料電池用燃料容器である。本発明においては、前記プラスチックが、X線回折法によって測定された結晶配向度が80%以上であると共に結晶化度が50〜80%のポリアセタール樹脂、X線回折法によって測定された結晶化度が10〜30%であると共に、コモノマー成分を5〜20モル%含有するポリブチレンテレフタレート樹脂、又は、X線回折法によって測定された結晶化度が10〜30%であって、ポリエチレンテレフタレート樹脂を5〜30重量%含むポリブチレンテレフタレート樹脂の何れかであることが好ましい。 That is, the present invention relates to a plastic fuel container formed by injection molding for directly supplying methanol to a methanol fuel cell, wherein the plastic constituting the container has a crystallinity measured by an X-ray diffraction method. The fuel container for direct methanol fuel cells is characterized by being a plastic having transparency in which the amount of methanol inside the container can be visually recognized. In the present invention, the plastic is a polyacetal resin having a degree of crystal orientation measured by X-ray diffraction of 80% or more and a crystallinity of 50 to 80%, crystallinity measured by X-ray diffraction Is a polybutylene terephthalate resin containing 5 to 20 mol% of a comonomer component, or a crystallinity measured by an X-ray diffraction method is 10 to 30%, and a polyethylene terephthalate resin The polybutylene terephthalate resin is preferably contained in an amount of 5 to 30% by weight.
本発明の直接メタノール型燃料電池の燃料容器は、射出成形が可能であるにもかかわらず、耐アルコール透過性、アルコール存在下での耐熱性、及び取り扱い性に優れる上内部のメタノール液面を確認する事ができ、さらに内圧に耐える機械的物性を有するので小型化が容易であり、携帯型燃料電池用燃料容器として好適である。 The fuel container of the direct methanol fuel cell according to the present invention is excellent in alcohol permeation resistance, heat resistance in the presence of alcohol, and handleability despite the fact that injection molding is possible. Furthermore, since it has mechanical properties that can withstand internal pressure, it can be easily downsized and is suitable as a fuel container for a portable fuel cell.
以下に、本発明の直接メタノール燃料電池用燃料容器について詳述する。本発明の燃料容器は、X線回折法によって測定された結晶化度が10〜80%であると共に容器内部のメタノールの量を確認できる透明性を有するプラスチックによって構成される。また、上記燃料容器は汎用性であることが前提となるから、このプラスチックも汎用性であることが必要であることはもとより、射出成形可能であることも必要である。 Below, the fuel container for direct methanol fuel cells of this invention is explained in full detail. The fuel container of the present invention is made of a plastic having a crystallinity of 10 to 80% measured by an X-ray diffraction method and having transparency capable of confirming the amount of methanol inside the container. In addition, since the fuel container is premised on versatility, it is necessary that this plastic be versatile as well as injection moldable.
汎用性プラスチックとしては種々のものが知られているが、本発明では特に、内部のメタノール量が可視化できる、(A)X線回折法による結晶配向度が80%以上で結晶化度が50〜80%であるアセタール樹脂、(B)X線回折法による結晶化度が10〜30%であって、コモノマー成分を5〜20モル%含有するポリブチレンテレフタレート樹脂、及び、(C)X線回折法による結晶化度が10〜30%であって、ポリエチレンテレフタレート樹脂5〜30重量%を含むポリブチレンテレフタレート樹脂の中から選択された何れかの樹脂を使用することが好ましい。 Various plastics are known as general-purpose plastics. In the present invention, in particular, the amount of methanol inside can be visualized. (A) The degree of crystal orientation by X-ray diffraction method is 80% or more and the degree of crystallinity is 50 to 50%. An acetal resin that is 80%, (B) a polybutylene terephthalate resin having a crystallinity of 10 to 30% by X-ray diffraction method and containing 5 to 20 mol% of a comonomer component, and (C) X-ray diffraction It is preferable to use any resin selected from polybutylene terephthalate resins having a crystallinity of 10 to 30% by the method and containing 5 to 30% by weight of polyethylene terephthalate resin.
本発明の前記燃料容器に使用するポリアセタール樹脂は、トリオキサン、及び、ホルマリンを主原料としてなるものであり、その基本的な分子構造がオキシメチレンユニットの繰り返し単位からなる全ての樹脂を包含する。このようなポリアセタール樹脂の例としては、オキシメチレンユニットのみからなるホモポリマー、オキシメチレンユニットを主たる構成単位とするポリアセタール樹脂であって、エチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、又は1,4−ブタンジオールホルマール等のコモノマー成分を含むコポリマー、若しくはブロック成分を導入したブロックポリマー等のポリアセタール樹脂を挙げることができる。 The polyacetal resin used in the fuel container of the present invention is mainly composed of trioxane and formalin, and includes all resins whose basic molecular structure is composed of repeating units of oxymethylene units. Examples of such polyacetal resins include homopolymers composed solely of oxymethylene units, polyacetal resins mainly composed of oxymethylene units, ethylene oxide, 1,3-dioxolane, diethylene glycol formal, or 1,4- A polyacetal resin such as a copolymer containing a comonomer component such as butanediol formal, or a block polymer into which a block component has been introduced can be mentioned.
本発明で使用するポリアセタール樹脂としては、分岐・架橋構造を有する分岐・架橋ポリアセタール樹脂(以下、架橋ポリアセタール樹脂(A)と略す)が特に好ましい。分岐・架橋構造を形成する成分としては、公知の多官能グリシジル系化合物、多官能アルコール系化合物、多官能エステル系化合物、多官能イソシアネート系化合物、多官能酸無水物系化合物、多官能アルコキシシラン系化合物等が例示される。これらは、ポリアセタール樹脂の重合時の反応、又は、押出機内での押出時の反応に使用され、ポリアセタール樹脂の分子内及び/又は分子間に、分岐・架橋構造を形成するものである。上記した架橋ポリアセタール樹脂(A)は、公知の方法によって製造することができる。架橋ポリアセタール樹脂は直鎖ポリアセタール樹脂と異なり、製品の厚みを極端に薄くするなどの工夫を必要とせず、設計自由度が高いので、内部のメタノール液面を可視化できる燃料容器を得るのに好適である。 As the polyacetal resin used in the present invention, a branched / crosslinked polyacetal resin having a branched / crosslinked structure (hereinafter abbreviated as a crosslinked polyacetal resin (A)) is particularly preferable. As a component that forms a branched / crosslinked structure, known polyfunctional glycidyl compounds, polyfunctional alcohol compounds, polyfunctional ester compounds, polyfunctional isocyanate compounds, polyfunctional acid anhydride compounds, polyfunctional alkoxysilane compounds Examples thereof include compounds. These are used for a reaction during polymerization of a polyacetal resin or a reaction during extrusion in an extruder to form a branched / crosslinked structure within and / or between molecules of the polyacetal resin. The above-mentioned crosslinked polyacetal resin (A) can be produced by a known method. Cross-linked polyacetal resin, unlike linear polyacetal resin, does not require any contrivance such as extremely reducing the thickness of the product and has a high degree of design freedom, so it is suitable for obtaining a fuel container that can visualize the internal methanol liquid level. is there.
本発明で使用する架橋ポリアセタール樹脂(A)は、X線回折法による結晶配向度が80%以上であると共に、結晶化度が50〜80%である必要がある。本発明で使用するX線回折法は、広角X線回折(透過モード)を使用して測定するものである。結晶配向度は、二次元散乱図形における架橋ポリアセタール樹脂(A)の、(100)回折面における方位角のピーク強度(半値幅)の全方位角に対する比率(百分率)から求めることができ、結晶化度は、(100)回折面のX線回折強度とアモルファスハロー強度の合計に対する、(100)回折面のX線回折強度の比率(百分率)の平均値から求めることができる。さらに、本発明の燃料容器である成形品については、内部のメタノール量を確認できるように透明性を制御する必要がある。かかる観点から、本発明で使用する架橋ポリアセタール樹脂(A)の全光線透過率(JIS K7105)は、70%以上であることが好ましい。 The crosslinked polyacetal resin (A) used in the present invention needs to have a crystal orientation of 80% or more by X-ray diffraction method and a crystallinity of 50 to 80%. The X-ray diffraction method used in the present invention is measured using wide-angle X-ray diffraction (transmission mode). The degree of crystal orientation can be obtained from the ratio (percentage) of the cross-linked polyacetal resin (A) in the two-dimensional scattering pattern to the total azimuth angle of the peak intensity (half-value width) of the azimuth angle on the (100) diffraction plane. The degree can be obtained from the average value of the ratio (percentage) of the X-ray diffraction intensity of the (100) diffraction surface to the total of the X-ray diffraction intensity and the amorphous halo intensity of the (100) diffraction surface. Furthermore, it is necessary to control the transparency of the molded product which is the fuel container of the present invention so that the amount of methanol inside can be confirmed. From this viewpoint, the total light transmittance (JIS K7105) of the crosslinked polyacetal resin (A) used in the present invention is preferably 70% or more.
本発明の燃料容器に使用するポリブチレンテレフタレート樹脂(B)は、コモノマー成分を5〜20モル%含有するポリブチレンテレフタレート樹脂であって、テレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体と1,4−ブタンジオールを主成分とすると共に、これら以外のコモノマー成分が第3のモノマー原料として用いられる。かかるコモノマー成分である第3のモノマー原料としては、公知のカルボン酸類とその誘導体、ヒドロキシカルボン酸類とその誘導体、フェノール類とその誘導体、脂肪族アルコール類とその誘導体、脂環族アルコール類とその誘導体、アミン類とその誘導体、ヒドロキシアミン類とその誘導体、アミド類とその誘導体、イソシアネート類とその誘導体、イソシアヌレート類とその誘導体等を挙げることができる。本発明においては、これら第3の原料を単独で使用することも2種以上併用することもできる。 The polybutylene terephthalate resin (B) used in the fuel container of the present invention is a polybutylene terephthalate resin containing 5 to 20 mol% of a comonomer component, which is terephthalic acid or an ester-forming derivative thereof and 1,4-butanediol. And a comonomer component other than these are used as the third monomer raw material. As the third monomer raw material which is such a comonomer component, known carboxylic acids and derivatives thereof, hydroxycarboxylic acids and derivatives thereof, phenols and derivatives thereof, aliphatic alcohols and derivatives thereof, alicyclic alcohols and derivatives thereof And amines and derivatives thereof, hydroxyamines and derivatives thereof, amides and derivatives thereof, isocyanates and derivatives thereof, isocyanurates and derivatives thereof, and the like. In the present invention, these third raw materials can be used alone or in combination of two or more.
上記のポリブチレンテレフタレート樹脂(B)は、縮合反応やエステル交換反応を利用する界面重縮合や溶融重合、あるいは溶液重合等の公知の方法によって適宜製造することができる。また、得られた樹脂を、減圧又は不活性ガス存在下で熱処理し、固相重合させることにより、樹脂の重合度を更に高めることができる。 Said polybutylene terephthalate resin (B) can be suitably manufactured by well-known methods, such as interfacial polycondensation using a condensation reaction or transesterification, melt polymerization, or solution polymerization. Moreover, the polymerization degree of resin can further be raised by heat-processing the obtained resin under reduced pressure or presence of inert gas, and carrying out solid phase polymerization.
本発明の燃料容器に使用するポリブチレンテレフタレート樹脂(B)は、X線回折法による結晶化度が10〜30%である必要がある。ここで使用するX線回折法は、ポリアセタール樹脂の場合と同様に、広角X線回折(透過モード)を用いて測定するものであり、結晶化度は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の(100)回折面のX線回折強度とアモルファスハロー強度の合計に対する、(100)回折面のX線回折強度の比率(百分率)の平均値から求めることができる。さらに、本発明においては直接メタノール燃料電池用燃料容器としたときに、内部のメタノール量を確認できるように透明性を制御する必要があり、かかる観点から、全光線透過率(JIS K7105)を70%以上とすることが好ましい。 The polybutylene terephthalate resin (B) used for the fuel container of the present invention needs to have a crystallinity of 10 to 30% by X-ray diffraction. The X-ray diffraction method used here is measured using wide-angle X-ray diffraction (transmission mode) as in the case of the polyacetal resin, and the crystallinity is the (100) diffraction plane of the polybutylene terephthalate resin. It can be determined from the average value of the ratio (percentage) of the X-ray diffraction intensity of the (100) diffraction surface to the total of the X-ray diffraction intensity and the amorphous halo intensity. Furthermore, in the present invention, when the fuel container for a direct methanol fuel cell is used, it is necessary to control the transparency so that the amount of methanol inside can be confirmed. From this viewpoint, the total light transmittance (JIS K7105) is 70. % Or more is preferable.
本発明で使用する、ポリエチレンテレフタレート樹脂5〜30重量%を含むポリブチレンテレフタレート樹脂(C)は、上記したポリブチレンテレフタレート樹脂(B)、または、該樹脂(B)で使用したコモノマー成分を0〜5モル%に減らして使用したポリブチレンテレフタレート樹脂に対し、ポリエチレンテレフタレート樹脂を5〜30重量%配合した樹脂である。これらの樹脂混合組成物は、従来から、樹脂混合組成物調製法として一般に用いられている公知の設備と方法によって容易に調製される。 The polybutylene terephthalate resin (C) containing 5 to 30% by weight of polyethylene terephthalate resin used in the present invention is the above-described polybutylene terephthalate resin (B) or the comonomer component used in the resin (B) of 0 to It is a resin in which 5 to 30% by weight of polyethylene terephthalate resin is blended with respect to polybutylene terephthalate resin used by reducing to 5 mol%. These resin mixed compositions are easily prepared by known equipment and methods that have been conventionally used as a method for preparing resin mixed compositions.
本発明で使用する、上記した、ポリエチレンテレフタレート樹脂5〜30重量%を含むポリブチレンテレフタレート樹脂(C)の、X線回折法による結晶化度は10〜30%である必要がある。ここで使用するX線回折法はアセタール樹脂の場合と同様であり、広角X線回折(透過モード)を用いて測定したときの結晶化度は、ポリブチレンテレフタレート樹脂の(100)回折面のX線回折強度とアモルファスハロー強度の合計に対する、(100)回折面のX線回折強度の比率(百分率)の平均値から求めることができる。さらに、本発明においては直接メタノール燃料電池用燃料容器としたときに、内部のメタノール量を確認できるように透明性を制御する必要があり、かかる観点から、全光線透過率(JIS K7105)を70%以上とすることが好ましい。 The above-mentioned polybutylene terephthalate resin (C) containing 5 to 30% by weight of the polyethylene terephthalate resin used in the present invention needs to have a crystallinity of 10 to 30% by the X-ray diffraction method. The X-ray diffraction method used here is the same as in the case of the acetal resin, and the crystallinity when measured using wide-angle X-ray diffraction (transmission mode) is X of the (100) diffraction plane of the polybutylene terephthalate resin. It can be determined from the average value of the ratio (percentage) of the X-ray diffraction intensity of the (100) diffraction surface with respect to the total of the line diffraction intensity and the amorphous halo intensity. Furthermore, in the present invention, when the fuel container for a direct methanol fuel cell is used, it is necessary to control the transparency so that the amount of methanol inside can be confirmed. From this viewpoint, the total light transmittance (JIS K7105) is 70. % Or more is preferable.
なお、本発明の燃料容器に使用する、前述した架橋ポリアセタール樹脂(A)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(B)、および、5〜30重量%のポリエチレンテレフタレート樹脂を含むポリブチレンテレフタレート樹脂(C)には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、熱可塑性樹脂に対する一般的な添加剤、例えば、酸化防止剤、抗酸剤等の安定剤、染料、顔料等の着色剤、滑剤、核剤、離型剤、帯電防止剤、界面活性剤、或いは、有機高分子材料、無機又は有機の繊維状、粉体状、板状の充填剤等を、1種又は2種以上添加することができる。 In addition, the above-mentioned crosslinked polyacetal resin (A), polybutylene terephthalate resin (B), and polybutylene terephthalate resin (C) containing 5 to 30% by weight of polyethylene terephthalate resin used in the fuel container of the present invention include As long as the effect of the present invention is not impaired, a general additive for the thermoplastic resin, for example, a stabilizer such as an antioxidant or an antioxidant, a colorant such as a dye or a pigment, a lubricant, Add one or more nucleating agents, release agents, antistatic agents, surfactants, organic polymer materials, inorganic or organic fibrous, powdery, plate-like fillers, etc. Can do.
本発明の直接メタノール燃料電池用燃料容器は、公知の射出成形機を用いて成形することができる。成形条件は、金型温度が10〜100℃、射出圧力が20〜500MPa、射出速度が5〜1000mm/s、スクリュー回転数が30〜600rpmであることが好ましい。シリンダー内の樹脂温度を可塑化が可能な温度領域とすれば、成形サイクル、可塑化時間等は任意に設定することができる。 The fuel container for a direct methanol fuel cell of the present invention can be molded using a known injection molding machine. The molding conditions are preferably a mold temperature of 10 to 100 ° C., an injection pressure of 20 to 500 MPa, an injection speed of 5 to 1000 mm / s, and a screw rotation speed of 30 to 600 rpm. If the resin temperature in the cylinder is in a temperature range where plasticization is possible, the molding cycle, plasticization time, etc. can be arbitrarily set.
いずれの条件であっても、最終的に成形された容器が、(A)の架橋ポリアセタール樹脂で構成される場合には、X線回折法による結晶配向度が80%以上で結晶化度が50〜80%であり、内部のメタノール量を確認することができること、(B)のコモノマー成分を5〜20モル%含有するポリブチレンテレフタレート樹脂で構成される場合には、X線回折法による結晶化度が10〜30%であり、内部のメタノール量を確認することができること、及び、(C)のポリエチレンテレフタレート樹脂5〜30重量%を含むポリブチレンテレフタレート樹脂の場合には、X線回折法による結晶化度が10〜30%であり、内部のメタノール量を確認することができること等の特性を満足することが必要である。 Under any condition, when the finally molded container is composed of the crosslinked polyacetal resin (A), the degree of crystal orientation by the X-ray diffraction method is 80% or more and the degree of crystallinity is 50. When it is composed of a polybutylene terephthalate resin containing 5 to 20 mol% of the comonomer component (B), crystallization by X-ray diffraction method is possible. In the case of polybutylene terephthalate resin containing 5 to 30% by weight of (C) polyethylene terephthalate resin, the degree of methanol is 10 to 30%, and can be confirmed by the X-ray diffraction method. It is necessary to satisfy characteristics such as a crystallinity of 10 to 30% and confirmation of the amount of methanol inside.
これらの特性が満足されたプラスチックを使用することにより、耐アルコール透過性、アルコール存在下での耐熱性、及び取り扱い性に優れるだけでなく、内部のメタノール液面を確認することができ、さらに内圧に耐える機械的物性を有する、本発明の直接メタノール型燃料電池の燃料容器を作製することができる。 By using a plastic that satisfies these characteristics, not only is it resistant to alcohol permeation, heat resistance in the presence of alcohol, and handleability, but it is also possible to check the methanol liquid level inside, The fuel container of the direct methanol fuel cell of the present invention having mechanical properties that can withstand the above can be produced.
本発明の燃料容器は小型軽量化が容易であるので、燃料としてメタノールを使用する直接メタノール燃料電池(DMFC)用の燃料容器又は補充用の容器等として好適であり、これを燃料容器等として用いることによって、ノートパソコン、カメラ一体型VTR、携帯電話などの各種電気・電子機器への、直接メタノール燃料電池の応用を実現し易くすることができるので、産業上極めて有意義である。
以下、本発明を実施例、比較例によってさらに説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
Since the fuel container of the present invention can be easily reduced in size and weight, it is suitable as a fuel container for a direct methanol fuel cell (DMFC) using methanol as a fuel or a replenishment container, and this is used as a fuel container or the like. As a result, it is possible to easily realize the application of a direct methanol fuel cell to various electric / electronic devices such as a notebook computer, a camera-integrated VTR, and a mobile phone, which is extremely significant in the industry.
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further, this invention is not limited by these.
架橋ポリアセタール樹脂A(トリオキサン、1,3−ジオキソラン、及び、多官能グリシジル系化合物を原料として重合した架橋ポリアセタール樹脂)、架橋ポリアセタール樹脂A2(トリオキサン、1,3−ジオキソランの重合反応物を多官能イソシアネート化合物と押出機内で反応させた架橋ポリアセタール樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂B1(コモノマー成分を8モル%含有するポリブチレンテレフタレート樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂B2(コモノマー成分を12モル%含有するポリブチレンテレフタレート樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂C1(ポリエチレンテレフタレート樹脂を10重量%配合)、及び、ポリブチレンテレフタレート樹脂C2(ポリエチレンテレフタレート樹脂を15重量%配合)を、射出成形機を用い、成形条件を調整して、20(mm)×20(mm)×20(mm)の箱型部品(5つの面により構成された燃料容器のモデル型部品、厚みは1mm)を射出成形した。次いで結晶化度、及び、結晶配向度、耐メタノール透過性、透明性、及び、機械的物性の評価を実施した。結果を表1(架橋ポリアセタール樹脂)及び表2(ポリブチレンテレフタレート樹脂)に示した。なお、評価条件は下記のとおりである。 Cross-linked polyacetal resin A (cross-linked polyacetal resin polymerized using trioxane, 1,3-dioxolane and polyfunctional glycidyl compound as a raw material), cross-linked polyacetal resin A2 (trioxane, 1,3-dioxolane polymerization reaction product as polyfunctional isocyanate) Cross-linked polyacetal resin reacted with the compound in an extruder), polybutylene terephthalate resin B1 (polybutylene terephthalate resin containing 8 mol% of comonomer component), polybutylene terephthalate resin B2 (polybutylene terephthalate containing 12 mol% of comonomer component) Resin), polybutylene terephthalate resin C1 (containing 10% by weight of polyethylene terephthalate resin), and polybutylene terephthalate resin C2 (15% by weight of polyethylene terephthalate resin) ), Using an injection molding machine, adjusting the molding conditions, 20 (mm) × 20 (mm) × 20 (mm) box-shaped part (model part of fuel container composed of five surfaces, thickness Was injection molded. Next, the crystallinity, crystal orientation, methanol permeation resistance, transparency, and mechanical properties were evaluated. The results are shown in Table 1 (crosslinked polyacetal resin) and Table 2 (polybutylene terephthalate resin). The evaluation conditions are as follows.
(1)結晶化度、及び、結晶配向度の評価
得られた成形品を用いて、広角X線回折(透過モード)により結晶性の評価を行い、結晶化度、及び、結晶配向度(ポリアセタール樹脂系材料のみ)を測定した。結晶化度は、ポリアセタール樹脂あるいはポリブチレンテレフタレート樹脂の(100)回折面のX線回折強度とアモルファスハロー強度の合計に対する、各(100)回折面のX線回折強度の比率(百分率)の平均値から求めた。また、結晶配向度は、二次元散乱図形におけるポリアセタール樹脂の(100)回折面の方位角のピーク強度(半値幅)の全方位角に対する比率(百分率)から求めた。
(1) Evaluation of degree of crystallinity and degree of crystal orientation Using the obtained molded product, crystallinity is evaluated by wide-angle X-ray diffraction (transmission mode), and the degree of crystallinity and degree of crystal orientation (polyacetal) Resin material only) was measured. The degree of crystallinity is the average value of the ratio (percentage) of the X-ray diffraction intensity of each (100) diffraction surface to the total of the X-ray diffraction intensity and amorphous halo intensity of the (100) diffraction surface of the polyacetal resin or polybutylene terephthalate resin. I asked for it. The degree of crystal orientation was determined from the ratio (percentage) of the peak intensity (half width) of the azimuth angle of the (100) diffraction plane of the polyacetal resin in the two-dimensional scattering pattern to the total azimuth angle.
(2)耐メタノール透過性の評価
ガラス製耐圧密閉容器を用い、得られた成形品をメタノール中に20℃で25週間、及び、60℃で3週間、それぞれ浸漬した後表面を拭き取り、浸漬直後の成形品の重量増加率を測定することにより、耐メタノール透過性を評価した。なお、評価は以下の基準で行った。
○:成形品の重量増加率が非常に少ない。
△:成形品の重量増加率が少ない。
×:成形品の重量増加率が顕著に多い。
(2) Evaluation of resistance to methanol permeation Using a pressure-resistant sealed container made of glass, the obtained molded product was immersed in methanol at 20 ° C. for 25 weeks and at 60 ° C. for 3 weeks, and then the surface was wiped off. The methanol permeation resistance was evaluated by measuring the weight increase rate of the molded product. Evaluation was performed according to the following criteria.
○: The weight increase rate of the molded product is very small.
(Triangle | delta): The weight increase rate of a molded article is small.
X: The weight increase rate of a molded article is remarkably many.
(3)透明性の評価
得られた成形品内にメタノールを注ぎ、目視によって透明性の評価を実施し、透明性の程度を以下の基準で評価した。さらに、成形品の各面に対する全光線透過率(JIS K7105)の測定を行い、平均値を算出した。
○:メタノールの液面及び液内が明瞭に確認できる。
△:メタノールの液面が明瞭に見え、液内は多少確認できる。
×:メタノールの液面の確認が困難、または全く確認できない。
(3) Evaluation of transparency Methanol was poured into the obtained molded product, transparency was evaluated visually, and the degree of transparency was evaluated according to the following criteria. Furthermore, the total light transmittance (JIS K7105) for each surface of the molded product was measured, and the average value was calculated.
○: The liquid level and the inside of the liquid can be clearly confirmed.
(Triangle | delta): The liquid level of methanol can be seen clearly and the inside of a liquid can be confirmed a little.
X: It is difficult or impossible to confirm the liquid level of methanol.
(4)機械的物性の評価
得られた成形品を、3mの高さから鉄板に自由落下させ、衝撃破壊評価を実施し、割れ、クラックの評価を行った。
(4) Evaluation of mechanical properties The obtained molded product was freely dropped onto an iron plate from a height of 3 m, impact fracture evaluation was performed, and cracks and cracks were evaluated.
比較例1〜6
実施例1、3、5で使用したポリアセタール樹脂A1、ポリブチレンテレフタレート樹脂B1、及び、ポリブチレンテレフタレート樹脂C1を使用し、成形条件(A1は射出圧・射出速度、B1及びC1は金型温度・シリンダー温度)をそれぞれ調整して、結晶化度、及び、結晶配向度の異なる箱型部品を成形し、続いて、耐メタノール透過性、透明性、及び、機械的物性の評価を実施例と同様に実施した。結果を表1(架橋ポリアセタール樹脂)及び表2(ポリブチレンテレフタレート樹脂)に示した。
Comparative Examples 1-6
Polyacetal resin A1, polybutylene terephthalate resin B1 and polybutylene terephthalate resin C1 used in Examples 1, 3, and 5 were used, and molding conditions (A1 was injection pressure / injection speed, B1 and C1 were mold temperatures, Cylinder temperature) is adjusted to form box-shaped parts with different crystallinity and crystal orientation, and then the methanol permeability resistance, transparency, and mechanical properties are evaluated in the same manner as in the examples. Implemented. The results are shown in Table 1 (crosslinked polyacetal resin) and Table 2 (polybutylene terephthalate resin).
比較例7及び8
ポリアセタール樹脂a(ホルムアルデヒドを原料とした直鎖状のポリアセタール樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂b(コモノマー成分を含有しないポリブチレンテレフタレート樹脂)を使用し、結晶化度、及び、結晶配向度の異なる箱型部品を成形し、続いて、耐メタノール透過性、透明性、及び、機械的物性の評価を実施例と同様に実施した。結果を表1(ポリアセタール樹脂)及び表2(ポリブチレンテレフタレート樹脂)に示した。
Comparative Examples 7 and 8
Box shape with different crystallinity and crystal orientation using polyacetal resin a (linear polyacetal resin made from formaldehyde) and polybutylene terephthalate resin b (polybutylene terephthalate resin containing no comonomer component) The parts were molded, and subsequently, methanol permeation resistance, transparency, and mechanical properties were evaluated in the same manner as in the examples. The results are shown in Table 1 (polyacetal resin) and Table 2 (polybutylene terephthalate resin).
Claims (4)
The direct methanol fuel according to claim 1, wherein the plastic is a polybutylene terephthalate resin containing 5 to 30% by weight of a polyethylene terephthalate resin, and the crystallinity measured by X-ray diffraction method is 10 to 30%. Battery container for batteries.
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JP2005371705A JP2007173142A (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Fuel container for direct methanol fuel cell |
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