JP4628143B2 - Conductive resin composition and molded body thereof - Google Patents

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Description

本発明は、導電性、および強靭性に優れたモールド成形性が良好な導電性樹脂組成物と、その成形体に関する。本発明の導電性樹脂組成物ないし成形体は、燃料電池用セパレータとしての用途に、特に好適に使用可能である。   The present invention relates to a conductive resin composition excellent in conductivity and toughness and good moldability, and a molded body thereof. The conductive resin composition or molded product of the present invention can be used particularly suitably for applications as a fuel cell separator.

従来、高い導電性が求められる用途に対しては、金属や炭素材料等の材料が用いられてきた。中でも、炭素材料は導電性に優れ、金属のような腐食がなく、耐熱性、潤滑性、熱伝導性、耐久性等にも優れた材料であることから、エレクトロニクス、電気化学、エネルギー、輸送機器等の分野で重要な役割を果たしてきた。そして、炭素材料と高分子材料の組み合わせによる複合材料においても目覚ましい発展を遂げ、その結果、このような複合材料も高性能化、高機能性化の一翼を担って来た。特に、高分子材料との複合化により成形加工性の自由度が向上したことが、導電性が要求される各分野で炭素材料が発展してきた一つの理由である。   Conventionally, materials such as metals and carbon materials have been used for applications requiring high conductivity. Among them, carbon materials are excellent in electrical conductivity, do not corrode like metals, and are excellent in heat resistance, lubricity, thermal conductivity, durability, etc., so electronics, electrochemistry, energy, transportation equipment Has played an important role in these fields. As a result, remarkable progress has been made in composite materials made by combining carbon materials and polymer materials. As a result, such composite materials have also played a role in improving performance and functionality. In particular, the improvement in the degree of freedom of molding processability due to the combination with a polymer material is one reason why carbon materials have been developed in various fields where conductivity is required.

導電性が要求される炭素材料の用途としては、回路基板、抵抗器、積層体、電極等の電子材料や、ヒーター、発熱装置部材、集塵フィルタエレメント等の部材等が挙げられる。これらの用途においては、導電性と共に高い耐熱性が要求されている。   Applications of carbon materials that require electrical conductivity include electronic materials such as circuit boards, resistors, laminates, and electrodes, and members such as heaters, heating device members, and dust collecting filter elements. In these applications, high heat resistance is required along with conductivity.

他方、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。該燃料電池は、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、高出力の発電が可能になる。   On the other hand, 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. The fuel cell can generate high output power by stacking single cells composed of, for example, 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気体不透過性と、内部抵抗を小さくするための高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も要求される。   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 gas impermeability capable of completely separating these gases and high conductivity to reduce the internal resistance. Furthermore, it is requested | required that it is excellent in thermal conductivity, durability, intensity | strength, etc.

これらの要求を達成するセパレータを得る方法としては、例えば、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燃料電池用黒鉛部剤の製造方法(特許文献1)、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、焼成する炭素薄板の製造方法(特許文献2)およびフェノール樹脂をセパレータ形状の金型に射出成形し、焼成する燃料電池用セパレーター(特許文献3)等が開示されている。   As a method of obtaining a separator that satisfies these requirements, for example, a binder is added to carbonaceous powder, heated and mixed, and then subjected to CIP molding (Cold Isostatic Pressing), followed by firing and graphitization. A method for producing a graphite part for a fuel cell in which the obtained isotropic graphite material is impregnated with a thermosetting resin, cured, and a groove is carved by cutting (Patent Document 1), paper containing carbon powder or carbon fiber A method for producing a carbon thin plate that is impregnated with a thermosetting resin, then laminated and pressure-bonded and fired (Patent Document 2), and a fuel cell separator that is injection-molded and fired with a phenol resin in a separator-shaped mold (Patent Document 3) Etc. are disclosed.

これらの焼成処理された材料は高導電性および耐熱性には優れるが、曲げ強度が劣るという問題がある上、更に焼成に要する時間が長く生産性が乏しいという問題もある。また、切削加工が必要な場合は、更に高コストになる。   Although these fired materials are excellent in high conductivity and heat resistance, there are problems that the bending strength is inferior, and there is also a problem that the time required for firing is long and productivity is poor. Further, when cutting is necessary, the cost is further increased.

一方、量産性が高く低コストが期待できる手法としてモールド成形法が検討されているが、それに適用可能な材料としては導電性樹脂組成物が一般的である。例えば、特許文献4、特許文献5、特許文献6には、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂と黒鉛、カーボンからなるセパレータが開示されている。   On the other hand, a molding method has been studied as a method that can be expected to be high in mass productivity and low in cost, but a conductive resin composition is generally used as a material applicable thereto. For example, Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6 disclose a separator made of a thermosetting resin such as a phenol resin, graphite, and carbon.

また、特許文献7、特許文献8では、ホウ素を含有した黒鉛と樹脂の組合せによる高導電性樹脂組成物が開示されている。   Patent Documents 7 and 8 disclose highly conductive resin compositions using a combination of boron-containing graphite and resin.

特開平8−222241号公報。JP-A-8-222241. 特開昭60−161144号公報。JP-A-60-161144. 特開2001−68128号公報。JP 2001-68128 A. 特開2000−182630号公報。JP 2000-182630 A. 特開2000−331690号公報。JP 2000-331690 A. 特開2001−067932号公報。JP 2001-067932 A. 特開2002−060639号公報。Japanese Patent Laid-Open No. 2002-060639. 特開2003−020418号公報。JP2003-020418A.

上述したように燃料電池用セパレータは高導電性と、腐食に強く、強靭性があって割れにくく、コストが低いことが特に要求されている。更に、セパレータから溶出するようなイオン性の不純物が多いと電解質膜の性能低下やショートの原因になるため問題となる。   As described above, the fuel cell separator is particularly required to have high conductivity, corrosion resistance, toughness, resistance to cracking, and low cost. Furthermore, if there are a lot of ionic impurities that are eluted from the separator, it causes a problem in that the performance of the electrolyte membrane is reduced or a short circuit is caused.

一方、最も低コストが期待できる、カーボンと樹脂の複合材料によるモールド成形タイプのセパレータの検討も多くなされているが、高い導電性を発現するために導電性付与材を高充填するため、流動性が悪く成形加工に問題があった。   On the other hand, many studies have been made on a mold type separator made of a composite material of carbon and resin, which can be expected at the lowest cost. There was a problem in the molding process.

そこで、導電性が高く、腐食しない導電性付与材としてホウ素をドープした炭素材料と樹脂の組合せによるカーボン樹脂複合材料が検討された。
しかし、熱処理の際ホウ素は窒素など他の元素と化合物をつくり、また、種々の不純物を引付けやすい。そのため、炭素材料中の不純物が多くなり、熱水抽出などによる溶出イオンが多く、バインダー樹脂との界面強度も低いため、耐久性として充分でなかった。
本発明の目的は、上記した従来技術における問題を解消することが可能な導電性樹脂組成物ないしその成形体を提供することにある。
本発明の他の目的は、導電性に優れ、熱水抽出によるイオン性不純物が少なく、且つ曲げ特性に優れた導電性樹脂組成物およびその成形体を提供することにある。
Therefore, a carbon resin composite material comprising a combination of a carbon material doped with boron and a resin as a conductivity imparting material that has high conductivity and does not corrode has been studied.
However, during heat treatment, boron forms compounds with other elements such as nitrogen and easily attracts various impurities. Therefore, the impurities in the carbon material increase, the amount of ions eluted by hot water extraction and the like, and the interface strength with the binder resin is low, so that the durability is not sufficient.
An object of the present invention is to provide a conductive resin composition or a molded body thereof capable of solving the above-described problems in the prior art.
Another object of the present invention is to provide a conductive resin composition excellent in conductivity, less ionic impurities due to hot water extraction, and excellent in bending properties, and a molded product thereof.

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のホウ素含有炭素質材料と樹脂バインダーとを組み合わせることが、上記課題の解決に極めて効果的なことを見出し、かかる知見に基き本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that combining a specific boron-containing carbonaceous material and a resin binder is extremely effective in solving the above problems, and such knowledge Based on this, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は、例えば以下の[1]〜[12]の態様を含む。
〔1〕 (A)窒素分が0.2質量%以下、且つ硫黄分が0.05質量%以下であるホウ素含有炭素質材料および(B)樹脂バインダーを含む導電性樹脂組成物(ここに、上記した「質量%」は、窒素分および硫黄分を含むホウ素含有炭素質材料の質量を基準とする)。
〔2〕 (A)ホウ素含有炭素質材料中のホウ素が0.01〜5質量%である請求項〔1〕の導電性脂組成物。
〔3〕 (A)ホウ素含有炭素質材料中の窒化ホウ素(BN)が0.5質量%以下であることを特徴とする〔1〕または〔2〕に記載の導電性樹脂組成物(ここに、上記した「質量%」は、BNを含むホウ素含有炭素質材料の質量を基準とする)。
〔4〕 (A)ホウ素含有炭素質材料20〜99質量%および(B)樹脂バインダー80〜1質量%を含む〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の導電性樹脂組成物(ここに、上記した「質量%」は、(A)成分および(B)成分の合計質量(100質量%)を基準とする)。
〔5〕 (A)ホウ素含有炭素質材料1に対し純水5の質量比で、温度150℃、120時間の条件で熱水抽出した水の導電率が150μS/cm以下であることを特徴とする〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の導電性樹脂組成物。
〔6〕 (A)ホウ素含有炭素質材料は、1MPaに加圧した状態での加圧方向の粉末圧密比抵抗が0.05Ωcm以下である特性を有することを特徴とする〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の導電性樹脂組成物。
〔7〕 (A)ホウ素含有炭素質材料の原料が、コークス、メソフェーズカーボン、ピッチ、木炭、樹脂炭、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、アモルファスカーボンおよびフラーレンからなる群から選ばれた1種ないし2種以上の組み合わせである〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の導電性樹脂組成物。
〔8〕 (B)樹脂バインダーがエラストマー成分を0.5〜80質量%含むことを特徴とする〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載の導電性樹脂組成物(ここに、上記した「質量%」は、エラストマー成分を含む樹脂バインダーの質量を基準とする)。
〔9〕 〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載の導電性樹脂組成物を成形してなる導電性成形体。
〔10〕 体積固有抵抗が0.1Ωcm以下および接触抵抗が0.1Ωcm2以下であることを特徴とする〔9〕記載の導電性成形体。
〔11〕 〔9〕または〔10〕に記載の導電性成形体を使用してなる燃料電池用セパレータ。
〔12〕 両面に幅0.1〜2mm、深さ0.1〜1.5mmの溝が形成され、最薄部の厚さが1mm以下、体積固有抵抗が0.1Ωcm以下および接触抵抗が0.1Ωcm2以下であることを特徴とする〔11〕に記載の燃料電池用セパレータ。
That is, the present invention includes the following aspects [1] to [12], for example.
[1] (A) a conductive resin composition comprising a boron-containing carbonaceous material having a nitrogen content of 0.2% by mass or less and a sulfur content of 0.05% by mass or less and (B) a resin binder (here, The above-mentioned “mass%” is based on the mass of the boron-containing carbonaceous material containing nitrogen and sulfur.
[2] The conductive fat composition according to [1], wherein boron in the (A) boron-containing carbonaceous material is 0.01 to 5% by mass.
[3] (A) The conductive resin composition according to [1] or [2] (herein), wherein boron nitride (BN) in the boron-containing carbonaceous material is 0.5% by mass or less. The above-mentioned “mass%” is based on the mass of the boron-containing carbonaceous material containing BN).
[4] The conductive resin composition according to any one of [1] to [3] including (A) 20 to 99% by mass of a boron-containing carbonaceous material and (B) 80 to 1% by mass of a resin binder (here) The above-mentioned “mass%” is based on the total mass (100 mass%) of the component (A) and the component (B)).
[5] (A) The conductivity of water extracted by hot water at a temperature ratio of 150 ° C. for 120 hours at a mass ratio of pure water 5 to boron-containing carbonaceous material 1 is 150 μS / cm or less. The conductive resin composition according to any one of [1] to [4].
[6] (A) The boron-containing carbonaceous material has a characteristic that the powder compaction specific resistance in the pressurizing direction under a pressure of 1 MPa is 0.05 Ωcm or less [1] to [5 ] The conductive resin composition in any one of.
[7] (A) The raw material of the boron-containing carbonaceous material is coke, mesophase carbon, pitch, charcoal, resin charcoal, natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon black, carbon fiber, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube The conductive resin composition according to any one of [1] to [7], which is a combination of one or more selected from the group consisting of amorphous carbon and fullerene.
[8] The conductive resin composition according to any one of [1] to [7], wherein the (B) resin binder contains an elastomer component in an amount of 0.5 to 80% by mass (herein the “ "Mass%" is based on the mass of the resin binder containing the elastomer component).
[9] A conductive molded article obtained by molding the conductive resin composition according to any one of [1] to [8].
[10] a volume resistivity of 0.1? Cm or less and a contact resistance is equal to or is 0.1? Cm 2 or less (9) electrically conductive molded article according.
[11] A fuel cell separator using the conductive molded article according to [9] or [10].
[12] Grooves having a width of 0.1 to 2 mm and a depth of 0.1 to 1.5 mm are formed on both surfaces, the thickness of the thinnest part is 1 mm or less, the volume resistivity is 0.1 Ωcm or less, and the contact resistance is 0 The fuel cell separator as described in [11], which is 1 Ωcm 2 or less.

本発明の樹脂組成物は、導電性および曲げ特性に優れ、且つ熱水抽出水伝導率が低いという特性を有する。このため、本発明の樹脂組成物は、例えば、燃料電池用セパレータ用途として特に有用である。   The resin composition of the present invention has the properties of being excellent in conductivity and bending properties and having low hot water extraction water conductivity. For this reason, the resin composition of this invention is especially useful, for example as a separator for fuel cells.

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。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings as necessary.

(樹脂組成物)
本発明の樹脂組成物は、(A)窒素分が0.2質量%以下、且つ硫黄分が0.05質量%以下であるホウ素含有炭素質材料および(B)樹脂バインダーを含む。
(ホウ素含有炭素質材料)
本発明における(A)ホウ素含有炭素質材料(以下「(A)成分」ともいうこともある。)は、窒素含有量が0.2質量%以下および硫黄含有量が0.05質量%以下であることが必要である。本発明においては、窒素含有量は0.1質量%以下0.0001質量%以上および硫黄含有量0.02質量%以下0.0001質量%以上であることが好ましく、更に窒素含有量0.05質量%以下0.0001質量%以上および硫黄含有量0.01質量%以下0.0001質量%以上であることが特に好ましい。窒素成分が0.2質量%を超え、および/又は硫黄成分が0.05質量%を超えると、本願発明の導電性樹脂組成物の成形体(特に燃料電池用セパレータ)のイオン性不純物の溶出が多くなり耐久性が問題となるため好ましくない。
(Resin composition)
The resin composition of the present invention includes (A) a boron-containing carbonaceous material having a nitrogen content of 0.2% by mass or less and a sulfur content of 0.05% by mass or less, and (B) a resin binder.
(Boron-containing carbonaceous material)
In the present invention, the (A) boron-containing carbonaceous material (hereinafter also referred to as “component (A)”) has a nitrogen content of 0.2 mass% or less and a sulfur content of 0.05 mass% or less. It is necessary to be. In the present invention, the nitrogen content is preferably 0.1% by mass or less and 0.0001% by mass or more and the sulfur content is 0.02% by mass or less and 0.0001% by mass or more, and further the nitrogen content is 0.05. It is particularly preferable that the content is 0.0001% by mass or more and 0.01% by mass or less and 0.0001% by mass or more. When the nitrogen component exceeds 0.2% by mass and / or the sulfur component exceeds 0.05% by mass, elution of ionic impurities in the molded body of the conductive resin composition of the present invention (particularly, a separator for a fuel cell) Is unfavorable because of the increase in the thickness and the durability becomes a problem.

(ホウ素)
本発明の(A)成分中のホウ素量は、0.01〜5質量%が好ましく、0.01〜4質量%がより好ましく、0.02〜4質量%が更に好ましい。ホウ素量が0.01質量%未満では、目的とする高導電性の炭素質材料が得られないことがある。一方、ホウ素量が5質量%を超えても更なる導電性の向上は望めない。
(Boron)
0.01-5 mass% is preferable, as for the amount of boron in (A) component of this invention, 0.01-4 mass% is more preferable, and 0.02-4 mass% is still more preferable. If the boron content is less than 0.01% by mass, the intended highly conductive carbonaceous material may not be obtained. On the other hand, even if the boron content exceeds 5% by mass, further improvement in conductivity cannot be expected.

炭素質材料にホウ素を含有させる方法としては、例えば、炭素質材料にホウ素源として、B単体、B4C、BN、B23、H3B03等を添加し、よく混合して約2000〜3200℃のヘリウム、アルゴン等、0族元素の不活性ガス雰囲気中で熱処理する方法が挙げられる。不活性ガスとして窒素を用いるとホウ素と結合して、炭素質材料量に窒素分が残留するので好ましくない。一般の炭素質材料ではホウ素を含まず、BNが形成されないので、不活性ガスとしてN2を使用することも可能である。
ホウ素化合物の混合が不均一な場合には、炭素質材料が不均一になるだけでなく、熱処理によって部分的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混合することが好ましい。
As a method of incorporating boron into the carbonaceous material, for example, as a boron source in the carbonaceous material, adding B alone, B 4 C, BN, the B 2 0 3, H 3 B0 3 or the like, about well mixed The method of heat-processing in the inert gas atmosphere of 0 group elements, such as 2000-3200 degreeC helium and argon, is mentioned. Use of nitrogen as an inert gas is not preferable because it combines with boron and a nitrogen content remains in the amount of carbonaceous material. Since a general carbonaceous material does not contain boron and BN is not formed, it is possible to use N 2 as an inert gas.
If the boron compound is not uniformly mixed, not only the carbonaceous material becomes non-uniform, but also the possibility of partial sintering by heat treatment increases. In order to uniformly mix the boron compound, it is preferable to mix these boron sources in the form of powder having a particle size of about 50 μm or less, preferably about 20 μm or less.

また、炭素質材料中にホウ素および/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が、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よい。   In addition, as long as boron and / or boron compounds are mixed in the carbonaceous material, the form of boron content is not particularly limited, but it is present between layers of graphite crystals, or part of carbon atoms forming graphite crystals. In which is substituted with a boron atom is more preferable. 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.

(BN)
本発明の(A)成分中にはBNが0.5質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.2質量%以下であり、更に好ましくは0.08質量%以下である。BNの含有量が0.5質量%を超えると、BNが高温の熱水により加水分解しイオン性の不純物となるため好ましくない。
(BN)
In the component (A) of the present invention, BN is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less, and still more preferably 0.08% by mass or less. When the content of BN exceeds 0.5% by mass, BN is hydrolyzed by high-temperature hot water and becomes an ionic impurity, which is not preferable.

(熱水抽出)
更に、本発明の(A)成分は、純水(導電率2μS/cm以下):(A)成分の質量比が5:1で、150℃、120時間の条件で熱水抽出した水の導電率(23℃にて測定)が150μS/cm以下であることが好ましい。より好ましくは、100μS/cm以下、更に好ましくは80μS/cm以下である。熱水抽出水の導電率が150μS/cmを超えると成形体としたときの耐久性が落ちるため好ましくない。
(Hot water extraction)
Furthermore, the component (A) of the present invention is pure water (conductivity 2 μS / cm or less): the mass ratio of the component (A) is 5: 1, and the conductivity of water extracted by hot water at 150 ° C. for 120 hours. The rate (measured at 23 ° C.) is preferably 150 μS / cm or less. More preferably, it is 100 μS / cm or less, and still more preferably 80 μS / cm or less. If the conductivity of the hot water extraction water exceeds 150 μS / cm, it is not preferable because the durability of the molded body is lowered.

(粉末圧密比抵抗)
更に、本発明の(A)成分は、1MPa加圧下において、加圧方向のA成分の粉末圧密比抵抗が0.05Ωcm以下であることが好ましい。より好ましくは、0.04Ωcm以下であり、更に好ましくは0.02Ωcm以下である。粉末圧密比抵抗が0.05Ωcmを超えると成形体にしたときの導電性が悪くなるため好ましくない。
(Powder consolidation specific resistance)
Furthermore, the component (A) of the present invention preferably has a powder compaction specific resistance of the component A in the pressurizing direction of 0.05 Ωcm or less under a pressure of 1 MPa. More preferably, it is 0.04 Ωcm or less, and still more preferably 0.02 Ωcm or less. If the powder compaction specific resistance exceeds 0.05 Ωcm, the conductivity when formed into a molded product is deteriorated, which is not preferable.

((A)成分の原料)
本発明の(A)成分の原料としては、コークス、メソフェーズカーボン、ピッチ、木炭、樹脂炭、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。中でも、コークス、メソフェーズカーボン、カーボンブラック、天然黒鉛、人造黒鉛、気相法炭素繊維、カーボンナノチューブから選ばれる組み合わせが好ましく。より好ましくは、コークス、メソフェーズカーボン、カーボンブラック、気相法炭素繊維、カーボンナノチューブから選ばれる組み合わせが好ましい。ホウ素をより包括させるために、コークス、メソフェーズカーボン、カーボンブラック、気相法炭素繊維、カーボンナノチューブから選ばれる原料が更に好ましい。
(Raw material of component (A))
As the raw material of the component (A) of the present invention, coke, mesophase carbon, pitch, charcoal, resin charcoal, carbon black, carbon fiber, amorphous carbon, expanded graphite, artificial graphite, natural graphite, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube , And one or more combinations selected from fullerenes. Among these, a combination selected from coke, mesophase carbon, carbon black, natural graphite, artificial graphite, vapor grown carbon fiber, and carbon nanotube is preferable. A combination selected from coke, mesophase carbon, carbon black, vapor grown carbon fiber, and carbon nanotube is more preferable. In order to further include boron, a raw material selected from coke, mesophase carbon, carbon black, vapor grown carbon fiber, and carbon nanotube is more preferable.

(人造黒鉛)
上記した人造黒鉛を得る方法としては、通常は先ず石油系ピッチ、石炭系のピッチ等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。また、窒素分、硫黄分の含有量を所定値以下とする為には黒鉛化処理等の熱処理をヘリウム、アルゴン等の0族の不活性ガス雰囲気で行うことが望ましい。ホウ素を含有しない炭素質材料の場合には、不活性ガスとして窒素を使用しても特に問題はないが、ホウ素を含有すると窒素と結合しBNを生成する為、好ましくない。
(Artificial graphite)
As a method for obtaining the above-mentioned artificial graphite, usually, first, raw materials such as petroleum pitch and coal pitch are carbonized to obtain 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. In order to keep the nitrogen content and sulfur content below a predetermined value, it is desirable to perform a heat treatment such as graphitization in an atmosphere of a group 0 inert gas such as helium or argon. In the case of a carbonaceous material that does not contain boron, there is no particular problem even if nitrogen is used as the inert gas. However, if boron is contained, it binds to nitrogen and produces BN, which is not preferable.

(カーボンブラック)
上記したA成分の原料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 raw material of the above-described component A, is a furnace obtained by incomplete combustion of natural gas or the like, ketjen black obtained by thermal decomposition of acetylene, acetylene black, hydrocarbon oil or 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方法としては、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などがある。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好ましい。
(Amorphous carbon)
As a method of obtaining the above-mentioned amorphous carbon, there is a method of curing a phenol resin and baking treatment and pulverizing it into a powder, or a method of curing a phenol resin in a spherical, irregular shape powder and baking treatment. is there. In order to obtain highly conductive amorphous carbon, it is preferable 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としては、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等が挙げられる。
(Expanded graphite powder)
As the above expanded graphite powder, for example, graphite having a highly crystallized structure such as natural graphite, pyrolytic graphite, etc., a strong oxidizing property of a mixed solution of concentrated sulfuric acid and nitric acid, a mixed solution of concentrated sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. A graphite intercalation compound is formed by immersing in a solution, washed with water, rapidly heated, and a powder obtained by expanding the C-axis direction of the graphite crystal, or a sheet obtained by rolling it into a sheet. Examples thereof include pulverized powder.

(気相法炭素繊維)
上記した気相法炭素繊維は、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ものである、繊維径が約0.5〜10μmであって、更に、約2300〜3200℃で黒鉛化処理したものが好ましい。熱分解反応時に不活性ガスを使用する場合には、N2ではなくアルゴン等の0族元素ガスを使用することが望ましい。
(Vapor grown carbon fiber)
The above-mentioned vapor grown carbon fiber can be 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. It is preferable that the fiber diameter is about 0.5 to 10 μm and graphitized at about 2300 to 3200 ° C. When an inert gas is used during the thermal decomposition reaction, it is desirable to use a group 0 element gas such as argon instead of N 2 .

(カーボンナノチューブ)
上記したカーボンナノチューブは、近年その機械的強度のみならず、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もので、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がより高い導電性や機械的強度が得られる傾向があるため好ましい。
(carbon nanotube)
The above-mentioned carbon nanotubes have recently attracted attention not only in their mechanical strength, but also in the field emission function and hydrogen storage function in the industry, and also in the magnetic function. Graphite whiskers, filamentous carbon, It is also called graphite fiber, ultrafine carbon tube, carbon tube, carbon fibril, carbon microtube, carbon nanofiber, etc., and has a fiber diameter of about 0.5 to 100 nm. 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, but single-walled carbon nanotubes are preferred because they tend to provide higher electrical conductivity and mechanical strength.

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。本発明では、更に、不純物を取り除くために約2300〜3200℃の0族元素の不活性ガス雰囲気中で高温処理することが好ましい。   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 to 57, published by Corona Publishing Co., Ltd., 1998). 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. In the present invention, it is preferable to perform high temperature treatment in an inert gas atmosphere of a group 0 element at about 2300 to 3200 ° C. in order to remove impurities.

(粒度)
本発明の(A)成分の粒度としては、上記原料を必要とされる粒度に予め粉砕や分級等で調整しておいても、熱処理後粉砕や分級等で調整してもよいが、予め必要とされる粒度に粉砕等で調整しておくことが好ましい。熱処理後に粉砕すると改質された表面が損傷を受けるため好ましくない。
(Granularity)
The particle size of the component (A) of the present invention may be adjusted by pulverization or classification in advance to the required particle size, or may be adjusted by pulverization or classification after heat treatment. It is preferable to adjust the particle size by grinding or the like. Grinding after heat treatment is not preferable because the modified surface is damaged.

(粉砕・分級)
材料の粉砕には、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)
For material crushing, 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 mill, annular mill), etc. 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. It grind | pulverizes using these grinders, the selection of the grinding | pulverization conditions in that case, and classification of a powder if necessary, controls an average particle diameter and a particle size distribution.

材料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。   Any method can be used as long as separation is possible. For example, a sieving method, a forced vortex type centrifugal classifier (micron separator, turboplex, turbo classifier, super separator), an inertia classifier ( Airflow classifiers such as improved birch impactors and elbow jets) can be used. A wet sedimentation method or a centrifugal classification method can also be used.

(熱処理)
熱処理としては、上記の原料とホウ素源をよく混合して均一にし、その粉末を黒鉛ルツボに入れ通電するアチソン炉を用いる方法、高周波誘導加熱炉を用い黒鉛発熱体により粉末を加熱する方法等が挙げられる。処理温度は約2000〜3200℃で、0族元素の不活性ガス雰囲気中で熱処理する。
(Heat treatment)
As the heat treatment, there are a method of using an Atchison furnace in which the above raw materials and a boron source are mixed well and made uniform, and the powder is placed in a graphite crucible and energized, a method of heating the powder with a graphite heating element using a high frequency induction heating furnace, etc. Can be mentioned. The treatment temperature is about 2000 to 3200 ° C., and heat treatment is performed in an inert gas atmosphere of a group 0 element.

(樹脂バインダー)
上述した(A)ホウ素含有炭素質材料とともに、本発明の組成物を構成すべき(B)樹脂バインダー(以下「(B)成分ということもある。」としては、一般的にバインダーと称されている樹脂である限り特に制限されない。このバインダーとしては、例えば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられる。
(熱可塑性樹脂)
上記熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体、エチレンを主体とする共重合体、ポリメチルペンテン、ポリブテン等)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリイミド(PI)、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フッ素樹脂、ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンスルホン(PES)等が挙げられる。
これらの中でも、ポリオレフィン、ポリスチレン(PS)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリイミド(PI)、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フッ素樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンスルホン(PES)が耐水性と耐熱性の点から好ましい。
(Resin binder)
The (B) resin binder (hereinafter also referred to as “component (B)”) that constitutes the composition of the present invention together with the above-described (A) boron-containing carbonaceous material is generally referred to as a binder. The binder is not particularly limited as long as it is a resin, and examples of the binder include thermoplastic resins and thermosetting resins.
(Thermoplastic resin)
Examples of the thermoplastic resin include polyolefin (polyethylene, polypropylene, ethylene propylene copolymer, ethylene-based copolymer, polymethylpentene, polybutene, etc.), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), acrylonitrile butadiene. Styrene copolymer (ABS resin), acrylic resin (PMMA), polyimide (PI), liquid crystal polymer, polyether ether ketone (PEEK), fluororesin, polyacetal (POM), polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), Polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene ether (PPE), polyphenylene sulfone (PES) Etc. The.
Among these, polyolefin, polystyrene (PS), acrylic resin (PMMA), polyimide (PI), liquid crystal polymer, polyether ether ketone (PEEK), fluororesin, polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), cycloolefin Polymer (COP), polyphenylene sulfide (PPS), polyphenylene ether (PPE), and polyphenylene sulfone (PES) are preferable from the viewpoint of water resistance and heat resistance.

(熱硬化性樹脂)
また、上記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−ポリブタジエンが好ましく、1種または2種以上を混合したものでもよい。
(Thermosetting resin)
Examples of the thermosetting resin include 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, Examples thereof include an imide resin, a urethane resin, and a urea resin.
Among these, phenol resin, unsaturated polyester, epoxy resin, vinyl ester resin, allyl ester resin, and 1,2-polybutadiene are preferable, and one or a mixture of two or more may be used.

(好適な樹脂)
また、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−ポリブタジエンなどが硬化体中に空隙がなく気密性の高い成形体を得ることができるため好ましい。
(Suitable resin)
In fields where airtightness is required, a combination of epoxy resin and phenolic resin, unsaturated polyester, vinyl ester resin, allyl ester resin, 1,2-polybutadiene, etc. have high airtightness without voids in the cured product. Since a body can be obtained, it is preferable.

更に、耐熱性、耐酸性などが要求される分野では、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など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、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, in fields where heat resistance, acid resistance, etc. are required, resins having a molecular skeleton such as bisphenol A type, novolac type, cresol novolak type, and resins having an olefinic molecular skeleton such as epoxy resins and phenol resins Vinyl ester resin and 1,2-polybutadiene are preferred.

(組成比率)
本発明の導電性樹脂組成物における(A)成分と(B)成分の組成比率は、A成分:B成分が(20〜99質量%):(80〜1質量%)であることが好ましく、より好ましくは、(30〜95質量%):(70〜5質量%)、更に好ましくは(50〜92質量%):(50〜8質量%)である。(A)成分が20質量%未満では、高い導電性が発現できない。一方、99質量%を超えると加工が困難となるため好ましくない。
(Composition ratio)
The composition ratio of the component (A) and the component (B) in the conductive resin composition of the present invention is preferably such that the component A: component B is (20 to 99% by mass): (80 to 1% by mass), More preferably, it is (30-95 mass%) :( 70-5 mass%), More preferably, it is (50-92 mass%) :( 50-8 mass%). When the component (A) is less than 20% by mass, high conductivity cannot be expressed. On the other hand, if it exceeds 99% by mass, the processing becomes difficult, which is not preferable.

(エラストマー成分)
本発明の(B)成分にはエラストマー成分を0.5〜80質量%含むことが好ましく、より好ましくは1〜80質量%、更に好ましくは2〜75質量%である。エラストマー成分が0.5質量%未満では脆い材料となる。一方、80質量%を超えると剛性が不足し成形体にしたときリブが潰れてしまうため好ましくない。
(Elastomer component)
The component (B) of the present invention preferably contains an elastomer component in an amount of 0.5 to 80% by mass, more preferably 1 to 80% by mass, and still more preferably 2 to 75% by mass. When the elastomer component is less than 0.5% by mass, a brittle material is obtained. On the other hand, if it exceeds 80% by mass, the rigidity is insufficient and the ribs are crushed when formed into a molded body, such being undesirable.

上記エラストマー成分は、常温付近でゴム状弾性を有する高分子であり、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が挙げられる。これらは1種でもよく、2種以上を組み合わせで用いてもよい。   The elastomer component is a polymer having rubber-like elasticity near normal temperature, such as acrylonitrile butadiene rubber, hydrogenated nitrile rubber, styrene butadiene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene propylene diene terpolymer rubber, ethylene butadiene rubber, Fluoro rubber, isoprene rubber, silicone rubber, acrylic rubber, butadiene rubber, high styrene rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, polyether-based special rubber, ethylene tetrafluoride / propylene rubber, epichlorohydrin rubber, norbornene rubber, butyl rubber, styrene Thermoplastic elastomer, olefin thermoplastic elastomer, urethane thermoplastic elastomer, polyester thermoplastic elastomer, polyamide thermoplastic elastomer, 1,2-polybutadiene Thermoplastic elastomer, fluorine-based thermoplastic elastomer, soft acrylic resins. These may be used alone or in combination of two or more.

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耐水性の点で好ましい。   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, fluoro thermoplastic elastomers, and soft acrylic resins are preferred.

(添加剤)
更に、本発明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、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してもよい。
(Additive)
Furthermore, in the conductive resin composition of the present invention, glass fiber, whisker, metal oxide, organic fiber, for the purpose of improving hardness, strength, conductivity, moldability, durability, weather resistance, water resistance, etc. Additives such as UV stabilizers, antioxidants, mold release agents, lubricants, water repellents, thickeners, low shrinkage agents, hydrophilicity imparting agents and the like may be added.

(樹脂組成物の製法)
本発明の導電性樹脂組成物は、例えば、上記各成分をロール、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に用いられている混合機、混練機を使用し、均一に混合させて得ることができる。
(Production method of resin composition)
The conductive resin composition of the present invention uses, for example, a mixer or a kneader generally used in the resin field such as a roll, an extruder, a kneader, a Banbury mixer, a Henschel mixer, or a planetary mixer. Can be obtained by mixing uniformly.

本発明の導電性樹脂組成物は、成形機や金型への材料供給を容易にする目的で、粉砕あるいは造粒してもよい。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ればよい。   The conductive resin composition of the present invention may be pulverized or granulated for the purpose of facilitating material supply to a molding machine or a mold. 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 pelletizing method using an extruder, a ruder, a kneader or the like, or a bread type granulator may be used.

(成形体)
本発明の導電性樹脂組成物を成形体にする方法は特に制限されるものはない。成形方法の具体例としては、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、注型法、射出圧縮成形法が挙げられるが、これに限定するわけではない。これらの成形加工時には金型内あるいは金型全体を真空状態にすることが好ましい。また、金型温度を上下に調節できる装置を具備することは、高精度の成形体が得られるため更に好ましい。
(Molded body)
There is no particular limitation on the method for forming the conductive resin composition of the present invention into a molded body. Specific examples of the molding method include, but are not limited to, a compression molding method, a transfer molding method, an injection molding method, a casting method, and an injection compression molding method. In these molding processes, it is preferable that the inside of the mold or the entire mold is in a vacuum state. In addition, it is more preferable to provide an apparatus that can adjust the mold temperature up and down because a highly accurate molded body can be obtained.

厚み精度の良い成形体を得るためには、一度押出機、ロール、カレンダー等を用いて所定の厚み、幅のシートに成形した後、再度ロールやカレンダーで圧延することが好ましい。また、シート中のボイドやエアーをなくすためには、真空状態で押出成形することが好ましい。   In order to obtain a molded body with good thickness accuracy, it is preferable that the sheet is once formed into a sheet having a predetermined thickness and width using an extruder, a roll, a calender or the like, and then rolled again with a roll or a calender. Further, in order to eliminate voids and air in the sheet, it is preferable to perform extrusion molding in a vacuum state.

得られたシートは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成形体を得る。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。   The obtained sheet is cut or punched to a desired size, and one or two or more sheets are arranged in parallel in the mold, or are inserted one after another, and are molded by a compression molding machine to obtain a molded body. In order to obtain a good product having no defects, it is preferable to evacuate the cavity.

(成形体の物性)
本発明の導電性樹脂組成物の成形体は、体積固有抵抗が0.1Ωcm以下であることが好ましい。より好ましくは0.05Ωcm以下であり、更に好ましくは0.01Ωcm以下である。体積固有抵抗が0.1Ωcmを超えると、高導電性が要求される分野では制限を受けることがあるため好ましくない。
(Physical properties of the molded product)
The molded body of the conductive resin composition of the present invention preferably has a volume resistivity of 0.1 Ωcm or less. More preferably, it is 0.05 ohm-cm or less, More preferably, it is 0.01 ohm-cm or less. If the volume resistivity exceeds 0.1 Ωcm, it may be restricted in a field where high conductivity is required.

本発明の導電性樹脂組成物の成形体は、カーボンペーパーとの接触抵抗が0.1Ωcm2以下であることが好ましい。より好ましくは0.05Ωcm2以下であり、更に好ましくは0.01Ωcm2以下である。接触抵抗が0.1Ωcm2を超えると、高導電性が要求される分野では制限を受ける可能性がある。 The molded product of the conductive resin composition of the present invention preferably has a contact resistance with carbon paper of 0.1 Ωcm 2 or less. More preferably, it is 0.05 ohm-cm < 2 > or less, More preferably, it is 0.01 ohm-cm < 2 > or less. When the contact resistance exceeds 0.1 Ωcm 2 , there is a possibility that the field where high conductivity is required is limited.

(燃料電池用セパレータ)
本発明の導電性樹脂組成物を燃料電池用セパレータ(以下「セパレータ」ということもある。)に成形する方法としては特に制限されるものはなく、例えば圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、注型法、射出圧縮成形法が挙げられる。また、成形加工時に金型内あるいは金型全体を真空状態にする方法がより好ましい。
(Separator for fuel cell)
There is no particular limitation on the method for molding the conductive resin composition of the present invention into a fuel cell separator (hereinafter sometimes referred to as “separator”). For example, compression molding, transfer molding, injection molding, and the like. , Casting method and injection compression molding method. Further, a method in which the inside of the mold or the entire mold is evacuated during the molding process is more preferable.

圧縮成形においては、多数個取り金型を用いることが生産性の点で好ましい。更に好ましくは、多段プレス(積層プレス)を用いると小さな出力で多数の製品を成形できる。平面状の製品で面精度を向上させるためには、前記したように一度シートを成形してから圧縮成形することが好ましい。   In compression molding, it is preferable in terms of productivity to use a multi-cavity mold. More preferably, when a multistage press (lamination press) is used, a large number of products can be formed with a small output. In order to improve the surface accuracy with a flat product, it is preferable that the sheet is once molded and then compression molded as described above.

射出成形においては、更に成形性を向上させる目的で、炭酸ガスを成形機シリンダーの途中から注入し、材料中に溶かし込んで超臨界状態で成形する方法を採用してもよい。製品の面精度を上げるには、射出圧縮方法を用いることが好ましい。射出圧縮法としては、金型を開いた状態で射出して閉じる方法、金型を閉じながら射出する方法、閉じた金型の型締め力をゼロにして射出してから型締め力をかける方法等が挙げられる。   In the injection molding, for the purpose of further improving the moldability, a method of injecting carbon dioxide gas from the middle of the molding machine cylinder, dissolving it in the material, and molding in a supercritical state may be adopted. In order to increase the surface accuracy of the product, it is preferable to use an injection compression method. As the injection compression method, a method of injecting and closing with the mold open, a method of injecting while closing the mold, and a method of applying the mold clamping force after injecting with the mold clamping force of the closed mold being zero Etc.

使用する金型については、制限されるものはないが、例えば、材料の固化が速く、流動性が悪い場合は、キャビティ内に断熱層を仕込んだ断熱金型を用いることが好ましい。また、金型温度を成形時に上下できる温度プロファイルシステムを導入した金型がより好ましい。温度プロファイルの方法としは、誘導加熱と冷媒(空気、水、オイルなど)の切換えによるシステム、熱媒(熱水、加熱オイルなど)と冷媒の切換えによるシステムなどが挙げられる。   Although there is no restriction | limiting about the metal mold | die to be used, For example, when solidification of material is quick and fluidity | liquidity is bad, it is preferable to use the heat insulation metal mold | die with which the heat insulation layer was prepared in the cavity. Further, a mold in which a temperature profile system capable of raising and lowering the mold temperature during molding is introduced is more preferable. Examples of the temperature profile method include a system by switching between induction heating and a refrigerant (air, water, oil, etc.), a system by switching between a heat medium (hot water, heating oil, etc.) and a refrigerant, and the like.

金型温度は、組成物の種類に応じて最適温度を選定、探索することができる。例えば、90〜200℃の温度範囲で、10〜1200秒という範囲で適宜決定することができる。成形品を高温で取出した場合、冷却する場合があるが、その方法は制限されるものでない。例えば、反りを抑制する目的で、成形品を冷却板で挟んで冷却する方法、または、金型ごと冷却する方法などが挙げられる。   As the mold temperature, an optimum temperature can be selected and searched according to the type of the composition. For example, it can be appropriately determined within a temperature range of 90 to 200 ° C. and a range of 10 to 1200 seconds. When the molded product is taken out at a high temperature, it may be cooled, but the method is not limited. For example, for the purpose of suppressing warpage, a method of cooling a molded product by sandwiching it with a cooling plate, a method of cooling the entire mold, or the like can be mentioned.

(セパレータの形状等)
燃料電池用セパレータは、両面または片面にガスを流すための流路を形成する必要があるが、上記成形法により形成することができる。ガスを流すための流路は導電性樹脂組成物の成形体を機械加工により、当該流路(溝等)を形成してもよい。また、ガス流路の反転形状を有する金型を使用し圧縮成形、スタンプ成形等によってガス流路形成を行ってもよい。
(Separator shape, etc.)
The fuel cell separator needs to be formed with a flow path for flowing gas on both sides or one side, but can be formed by the above molding method. The flow path for flowing the gas may be formed by machining the molded body of the conductive resin composition. Alternatively, the gas flow path may be formed by compression molding, stamp molding, or the like using a mold having an inverted shape of the gas flow path.

本発明のセパレータの流路断面形状や流路形状は特に制限されるものはない。例えば、流路断面形状は長方形、台形、三角形、半円形などが挙げられる。流路形状は、ストレート型、蛇行型などが挙げられる。流路の幅は0.1〜2mm、深さ0.1〜1.5mmが好ましい。   There are no particular limitations on the channel cross-sectional shape and the channel shape of the separator of the present invention. For example, the channel cross-sectional shape includes a rectangle, a trapezoid, a triangle, a semicircle, and the like. Examples of the channel shape include a straight type and a meandering type. The width of the channel is preferably 0.1 to 2 mm and the depth is 0.1 to 1.5 mm.

本発明のセパレータの最薄部は1mm以下が好ましい。より好ましくは0.8mmである。1mmを超えるとセルの電圧降下が大きくなるため好ましくない。   The thinnest part of the separator of the present invention is preferably 1 mm or less. More preferably, it is 0.8 mm. If it exceeds 1 mm, the voltage drop of the cell increases, which is not preferable.

(セパレータの物性)
本発明のセパレータは、体積固有抵抗が0.1Ωcm以下であることが好ましい。より好ましくは0.05Ωcm以下であり、更に好ましくは0.01Ωcm以下である。体積固有抵抗が0.1Ωcmを超えると、高導電性が要求される分野では、制限を受けることがあるため好ましくない。
(Physical properties of separator)
The separator of the present invention preferably has a volume resistivity of 0.1 Ωcm or less. More preferably, it is 0.05 ohm-cm or less, More preferably, it is 0.01 ohm-cm or less. When the volume resistivity exceeds 0.1 Ωcm, it is not preferable because it may be restricted in a field where high conductivity is required.

本発明のセパレータは、カーボンペーパーとの接触抵抗が0.1Ωcm2以下であることが好ましい。より好ましくは0.05Ωcm2以下であり、更に好ましくは0.01Ωcm2以下である。接触抵抗が0.1Ωcm2を超えると、高導電性が要求される用途では、制限を受ける恐れがある。 The separator of the present invention preferably has a contact resistance with carbon paper of 0.1 Ωcm 2 or less. More preferably, it is 0.05 ohm-cm < 2 > or less, More preferably, it is 0.01 ohm-cm < 2 > or less. When the contact resistance exceeds 0.1 Ωcm 2 , there is a risk of being restricted in applications where high conductivity is required.

(用途)
また、本発明の導電性樹脂組成物は、モールド成形が容易なため燃料電池用セパレータ用途以外の分野の複合材料としても好適である。更に、その成形体は、黒鉛の導電性や熱伝導性を限りなく再現でき、成形精度等に優れる点で極めて高性能なものが得られる。従って、エレクトロニクス分野、電機、機械、車輌などの各種部品等の各用途に有用であり、特に、コンデンサー用または各種電池用集電体、電磁波遮蔽材、電極、放熱板、放熱部品、エレクトロニクス部品、半導体部品、軸受、PTC素子およびブラシ用として有望である。
(Use)
Moreover, since the conductive resin composition of the present invention can be easily molded, it is also suitable as a composite material in fields other than the fuel cell separator application. Furthermore, the molded body can reproduce the conductivity and thermal conductivity of graphite as much as possible, and an extremely high performance can be obtained in terms of excellent molding accuracy and the like. Therefore, it is useful in various applications such as various parts such as the electronics field, electrical machinery, machinery, and vehicles, and in particular, current collectors for capacitors or various batteries, electromagnetic wave shielding materials, electrodes, heat sinks, heat dissipation parts, electronic parts, It is promising for semiconductor parts, bearings, PTC elements and brushes.

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。
実施例、比較例で用いた炭素質材料の製法を以下に示す。
(A)成分:炭素質材料
<A1>:ホウ素含有黒鉛微紛(不純物BN含有0wt%)
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、分級により約20μm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。得られた微粉砕コークス14.85kgに炭化ホウ素(B4C)0.15kgを加え、ヘンシェルミキサーにて800rpmで5分間混合した。この1kgを、容積1.5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、炉内を一端真空にしてアルゴンガス置換し、内圧0.12MPa、アルゴンガス雰囲気の気流下で2800℃の温度で黒鉛化した。これをアルゴンガス雰囲気で放冷後、粉末を取り出し、0.94kgの粉末を得た。得られた黒鉛微粉の平均粒径は20μmであり、窒素分は検出されなかった。
Examples The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the examples.
The production methods of the carbonaceous materials used in Examples and Comparative Examples are shown below.
(A) Component: Carbonaceous material <A1>: Boron-containing graphite fine powder (impurity BN-containing 0 wt%)
MC coke manufactured by MC Carbon Co., which is non-acicular coke, was coarsely pulverized to a size of 2 mm to 3 mm or less with a pulverizer (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.). The coarsely pulverized product was finely pulverized with a jet mill (IDS2UR, manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd.). Thereafter, the particle size was adjusted to about 20 μm 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.). Boron carbide (B 4 C) 0.15 kg was added to 14.85 kg of the finely pulverized coke obtained and mixed at 800 rpm with a Henschel mixer for 5 minutes. 1 kg of this was sealed in a graphite crucible with a lid of 1.5 liters, placed in a graphitization furnace using a graphite heater, the inside of the furnace was evacuated and replaced with argon gas, an internal pressure of 0.12 MPa, an argon gas atmosphere Graphitized at a temperature of 2800 ° C. After allowing this to cool in an argon gas atmosphere, the powder was taken out to obtain 0.94 kg of powder. The average particle size of the obtained graphite fine powder was 20 μm, and no nitrogen content was detected.

<A2>:気相法炭素繊維(以下、「VGCF」と略す。昭和電工登録商標。)とA1(黒鉛微粉)との混合物
上記A1の微粉砕コークス14.1kgにVGCF 0.75kgと炭化ホウ素(B4C)0.15kgを加え、ヘンシェルミキサーにて800rpmで5分間混合した。この1kgを、容積1.5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、炉内を一端真空にしてアルゴンガス置換し、内圧0.12MPa、アルゴンガス雰囲気の気流下で2800℃の温度で黒鉛化した。これをアルゴンガス雰囲気で放冷後、粉末を取り出し、0.94kgの粉末を得た。得られた黒鉛微粉の平均粒径は15μmであり、窒素分は検出されなかった。
<A2>: Mixture of vapor grown carbon fiber (hereinafter abbreviated as “VGCF”, Showa Denko Trademark) and A1 (graphite fine powder) 14.1 kg of finely ground coke of A1 above, 0.75 kg of VGCF and boron carbide (B 4 C) 0.15 kg was added and mixed with a Henschel mixer at 800 rpm for 5 minutes. 1 kg of this was sealed in a graphite crucible with a lid of 1.5 liters, placed in a graphitization furnace using a graphite heater, the inside of the furnace was evacuated and replaced with argon gas, an internal pressure of 0.12 MPa, an argon gas atmosphere Graphitized at a temperature of 2800 ° C. After allowing this to cool in an argon gas atmosphere, the powder was taken out to obtain 0.94 kg of powder. The obtained graphite fine powder had an average particle size of 15 μm, and no nitrogen content was detected.

<A3>:カーボンナノチューブ(以下、「CNT」と略す。)とA1(黒鉛微粉)との混合物
上記A1の微粉砕コークス14.1kgに、下記の方法で得たCNT0.75kg(製法は下記に記載)と炭化ホウ素(B4C)0.15kgを加え、ヘンシェルミキサーにて800rpmで5分間混合した。この1kgを、容積1.5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、炉内を一端真空にしてアルゴンガス置換し、内圧0.12MPa、アルゴンガス雰囲気の気流下で2800℃の温度で黒鉛化した。これをアルゴンガス雰囲気で放冷後、粉末を取り出し、0.94kgの粉末を得た。得られた黒鉛微粉の平均粒径は12μmであり、窒素分は検出されなかった。
<A3>: A mixture of carbon nanotubes (hereinafter abbreviated as “CNT”) and A1 (graphite fine powder) 14.1 kg of finely pulverized coke of A1 above, 0.75 kg of CNT obtained by the following method (the production method is as follows) Described) and boron carbide (B 4 C) 0.15 kg were added and mixed with a Henschel mixer at 800 rpm for 5 minutes. 1 kg of this was sealed in a graphite crucible with a lid of 1.5 liters, placed in a graphitization furnace using a graphite heater, the inside of the furnace was evacuated and replaced with argon gas, an internal pressure of 0.12 MPa, an argon gas atmosphere Graphitized at a temperature of 2800 ° C. After allowing this to cool in an argon gas atmosphere, the powder was taken out to obtain 0.94 kg of powder. The average particle size of the obtained graphite fine powder was 12 μm, and no nitrogen content was detected.

<CNTの製法>
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。
<Manufacturing method of CNT>
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1〜10nm、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 to 10 nm and a fiber length of 0.05 to 5 μm.

<A4>:ホウ素含有黒鉛微紛(BN含有量0.7質量%)
上記A1の微粉砕コークス14kgに炭化ホウ素(B4C)1kgを加え、ヘンシェルミキサーにて800rpmで5分間混合した。この1kgを、容積1.5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、内圧0.103MPa、アルゴンガス雰囲気の気流下で2800℃の温度で黒鉛化した。これを窒素雰囲気に置換し放冷後、粉末を取り出し、0.92kgの粉末を得た。得られた黒鉛微粉は平均粒子径18μmであり、窒素分を分析した結果、0.39質量%検出され、BNに換算すると約0.7質量%含有していた。
<A4>: Boron-containing graphite fine powder (BN content 0.7% by mass)
1 kg of boron carbide (B 4 C) was added to 14 kg of the finely pulverized coke of A1 and mixed with a Henschel mixer at 800 rpm for 5 minutes. 1 kg of this was enclosed in a graphite crucible with a lid having a volume of 1.5 liters, placed in a graphitization furnace using a graphite heater, and graphitized at a temperature of 2800 ° C. in an argon gas atmosphere with an internal pressure of 0.103 MPa. . This was replaced with a nitrogen atmosphere and allowed to cool, and then the powder was taken out to obtain 0.92 kg of powder. The obtained graphite fine powder had an average particle diameter of 18 μm, and as a result of analyzing the nitrogen content, it was detected to be 0.39% by mass and contained in an amount of about 0.7% by mass when converted to BN.

<A5>:ホウ素非含有黒鉛微紛
上記A1の微粉砕コークス15kgをヘンシェルミキサーにて800rpmで5分間混合した。この1kgを容積1.5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、内圧0.103MPa、アルゴンガス雰囲気の気流下で2800℃の温度で黒鉛化した。これを窒素雰囲気で放冷後、粉末を取り出し、0.96kgの粉末を得た。得られた黒鉛微粉は平均粒子径21μmであり、窒素分を分析した結果、検出されなかった。
<A5>: Boron-free graphite fine powder 15 kg of the finely pulverized coke of A1 above was mixed with a Henschel mixer at 800 rpm for 5 minutes. 1 kg of this was sealed in a graphite crucible with a lid of 1.5 liters, placed in a graphitization furnace using a graphite heater, and graphitized at a temperature of 2800 ° C. under an air flow of an internal pressure of 0.103 MPa and an argon gas atmosphere. After allowing this to cool in a nitrogen atmosphere, the powder was taken out to obtain 0.96 kg of powder. The obtained graphite fine powder had an average particle size of 21 μm and was not detected as a result of analyzing the nitrogen content.

<A6>:気相法炭素繊維(以下、「VGCF」と略す。昭和電工登録商標。)とA1(黒鉛微粉)との混合物(BN含有量0.6wt%)
上記A1の微粉砕コークス14.1kgにVGCF0.75kgと炭化ホウ素(B4C)0.15kgを加え、ヘンシェルミキサーにて800rpmで5分間混合した。この1kgを、容積1.5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、内圧0.103MPa、アルゴンガス雰囲気の気流下で2800℃の温度で黒鉛化した。これを窒素雰囲気で放冷後、粉末を取り出し、0.94kgの粉末を得た。得られた黒鉛微粉の平均粒径は14μmであり、窒素分を分析した結果、0.32質量%検出され、BNに換算すると約0.58質量%含有していた。
上記の炭素質材料の諸特性を表1に示す。
<A6>: Mixture of vapor grown carbon fiber (hereinafter abbreviated as “VGCF”, registered trademark of Showa Denko) and A1 (graphite fine powder) (BN content 0.6 wt%)
VGCF 0.75 kg and boron carbide (B 4 C) 0.15 kg were added to 14.1 kg of the finely pulverized coke of A1 and mixed for 5 minutes at 800 rpm with a Henschel mixer. 1 kg of this was enclosed in a graphite crucible with a lid having a volume of 1.5 liters, placed in a graphitization furnace using a graphite heater, and graphitized at a temperature of 2800 ° C. in an argon gas atmosphere with an internal pressure of 0.103 MPa. . After allowing this to cool in a nitrogen atmosphere, the powder was taken out to obtain 0.94 kg of powder. The obtained graphite fine powder had an average particle size of 14 μm. As a result of analyzing the nitrogen content, it was detected to be 0.32% by mass, and when converted to BN, it contained about 0.58% by mass.
Table 1 shows various characteristics of the carbonaceous material.

Figure 0004628143
Figure 0004628143

炭素質材料の諸特性の測定方法を下記に示す。
<平均粒子径>
試料(炭素質材料)50mgを秤量し、50mlの蒸留水に添加し、更に2%Triton(界面活性剤)水溶液0.2mlを加えて3分間超音波分散させた後、日機装社製のマイクロトラックHRA装置で測定した。
A method for measuring various characteristics of the carbonaceous material is shown below.
<Average particle size>
Weigh 50 mg of sample (carbonaceous material), add it to 50 ml of distilled water, add 0.2 ml of 2% Triton (surfactant) aqueous solution, and ultrasonically disperse for 3 minutes, then Microtrack made by Nikkiso Co., Ltd. Measured with an HRA instrument.

<窒素分含有量>
JIS M8813(セミミクロガス化法)に準拠し、試料(炭素質材料)0.1gをスズカプセルに秤量し、水蒸気気流中で加熱・分解ガス化して、生成するアンモニアをホウ酸飽和溶液に捕集した後、これを硫酸標準溶液で滴定し、無水試料に対する質量百分率を求めて窒素の定量を行った。
<Nitrogen content>
In accordance with JIS M8813 (semi-micro gasification method), 0.1 g of sample (carbonaceous material) is weighed into a tin capsule, heated and decomposed in a steam stream, and the generated ammonia is collected in a boric acid saturated solution. After that, this was titrated with a sulfuric acid standard solution, and the mass percentage with respect to the anhydrous sample was determined to determine nitrogen.

<硫黄分含有量>
JIS M8813(高温燃焼法)に準拠し、試料(炭素質材料)0.1gを石英ボートに秤量し、酸素気流中で約1350℃に加熱し、硫黄を酸化してガス化し、これを過酸化水素水に捕集した後、陰イオンクロマトグラフィーで硫酸イオンの測定を行い試料中硫黄濃度に換算した。
<Sulfur content>
In accordance with JIS M8813 (high temperature combustion method), 0.1 g of sample (carbonaceous material) is weighed in a quartz boat, heated to about 1350 ° C. in an oxygen stream, oxidized sulfur and gasified, and this is peroxidized After collecting in hydrogen water, sulfate ions were measured by anion chromatography and converted to the sulfur concentration in the sample.

<ホウ素含有量>
試料50mgをダイジェスター容器に秤量し、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、ホウ素量を測定した。
<Boron content>
Weigh 50 mg of the sample into a digester container, add sulfuric acid and nitric acid, decompose by microwave heating (230 ° C) (digester method), add perchloric acid (HClO 4 ) and decompose with water. After dilution, this was applied to an ICP emission spectrometer to measure the amount of boron.

<BN含有量>
前記セミミクロガス化法により測定した窒素の総量と、上記ICP発光分析装置により測定したホウ素の総量とのモル比からBN相当量を算出した。
<BN content>
The equivalent amount of BN was calculated from the molar ratio of the total amount of nitrogen measured by the semi-micro gasification method and the total amount of boron measured by the ICP emission analyzer.

<熱水抽出水導電率>
加圧分解容器(AD−70、ヤナコ製)を使用して、純水45g(2μS/cm以下)、試料(炭素質材料)9gを±0.05gまで量り採り、密閉して150±0.5℃に校正されたオーブンに入れ、120時間抽出する。その後、室温(23℃)まで冷却し、濾過し、その抽出水をHORIBA製の導電率計(ES−12)により測定した。
<Hot water extraction water conductivity>
Using a pressure decomposition vessel (AD-70, manufactured by Yanaco), weigh 45 g (2 μS / cm or less) of pure water and 9 g of a sample (carbonaceous material) up to ± 0.05 g, and seal 150 ± 0.00. Place in an oven calibrated to 5 ° C. and extract for 120 hours. Then, it cooled to room temperature (23 degreeC), filtered, and the extracted water was measured with the conductivity meter (ES-12) made from HORIBA.

<粉末圧密比抵抗>
加圧方向の粉末圧密比抵抗は、図1に示した装置を用いて測定する。1、1’は電圧測定端子であり、図1(b)のように側壁の中央部に設置されている。2は試料である。3は側枠で、4は圧縮ロッドであり、すべて絶縁性の樹脂からなる。5、5’は銅製の電極で、6は電圧計、7は定電流発生電源である。この図1に示す四端子法を用いて、以下のように試料の比抵抗を測定する。
試料を圧縮ロッド4により圧縮し、1MPaまで加圧する。電極5より電極5’へ(加圧方向)、定電流(I)1Aを流す。端子1、1’により端子間の電圧(V)を測定する。試料の電気抵抗(端子間)をR2(Ω)とするとR2=V2/I2となる。これからρ2=R2×S2/L2により比抵抗を求めることができる(ρ2:比抵抗、S2=試料の通電方向、即ち加圧方向に対し、垂直方向の断面積(cm2)、L2は端子1、1’間の距離(cm)である)。実際の測定では、試料は底面が3cm×3cmの正方形、高さは1MPaの加圧状態で3〜4cmになるように試料を充填して測定した。
<Powder consolidation specific resistance>
The powder compaction specific resistance in the pressing direction is measured using the apparatus shown in FIG. Reference numerals 1 and 1 ′ denote voltage measuring terminals, which are installed at the center of the side wall as shown in FIG. 2 is a sample. 3 is a side frame and 4 is a compression rod, which are all made of insulating resin. 5 and 5 'are copper electrodes, 6 is a voltmeter, and 7 is a constant current generating power source. Using the four-terminal method shown in FIG. 1, the specific resistance of the sample is measured as follows.
The sample is compressed by the compression rod 4 and pressurized to 1 MPa. A constant current (I) 1A is passed from the electrode 5 to the electrode 5 '(in the pressurizing direction). The voltage (V) between the terminals is measured by the terminals 1 and 1 ′. If the electric resistance (between terminals) of the sample is R 2 (Ω), then R 2 = V 2 / I 2 . From this, the specific resistance can be obtained by ρ 2 = R 2 × S 2 / L 22 : specific resistance, S 2 = cross-sectional area perpendicular to the energization direction of the sample, that is, the pressurizing direction (cm 2 ), L 2 is the distance (cm) between the terminals 1, 1 ′). In the actual measurement, the sample was filled with a sample such that the bottom surface was a 3 cm × 3 cm square and the height was 3 to 4 cm in a pressurized state of 1 MPa.

実施例1〜3、比較例1〜3
下記の表2に示す各成分および組成割合で原材料をラボプラストミル(東洋精機製作所社製、モデル50C150)を用いて温度80℃、35rpmで5分間混練した。その混練物を100mm×100mm×2mm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180℃、圧力15MPaで10分間硬化し、その後、冷却プレスを用いて温度40℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却させて成形体を得た。得られた成形体の特性を表3に示す。
Examples 1-3, Comparative Examples 1-3
The raw materials were kneaded at a temperature of 80 ° C. and 35 rpm for 5 minutes using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Model 50C150) at the respective components and composition ratios shown in Table 2 below. The kneaded product is put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 2 mm, cured using a 50 t compression molding machine at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 15 MPa for 10 minutes, and then a temperature of 40 ° C. and a pressure using a cooling press. The molded body was obtained by cooling for 2 minutes under the condition of 15 MPa. Table 3 shows the characteristics of the obtained molded body.

Figure 0004628143
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表3から、ホウ素を含有し窒素、硫黄分が少なく、BNがほとんどない炭素質材料では、導電性が高く、曲げ特性に優れ、熱水によるイオン性不純物の抽出がほとんどない成形体が得られる。一方、比較例1、3のようにホウ素を含むが、不純物の多い炭素質材料を用いると熱水抽出水の導電率が高く、曲げ特性も悪くなる。また、比較例2のようにホウ素を含まないと導電性が悪くなる。   From Table 3, a carbonaceous material containing boron, having a low content of nitrogen and sulfur, and having almost no BN provides a molded product having high conductivity, excellent bending characteristics, and little extraction of ionic impurities with hot water. . On the other hand, when boron-containing carbonaceous materials are used as in Comparative Examples 1 and 3, the conductivity of the hot water extraction water is high and the bending characteristics are also deteriorated. Moreover, when boron is not included like the comparative example 2, electroconductivity will worsen.

実施例4、比較例4
表4に示す各成分および配合割合の原材料をラボプラストミル(東洋精機製作所社製、モデル50C150)を用いて温度90℃、35rpmで5分間混練した。その混練物を100mm×100mm×2mm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180℃、圧力15MPaで10分間硬化した。その後、冷却プレスを用いて温度40℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却した。更に、硬化促進させるために、300℃、窒素雰囲気のオーブン中で3時間アフターキュアーして成形体を得た。得られた成形体の特性を表5に示す。
Example 4 and Comparative Example 4
The raw materials of each component and blending ratio shown in Table 4 were kneaded for 5 minutes at a temperature of 90 ° C. and 35 rpm using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Model 50C150). The kneaded product was put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 2 mm, and cured for 10 minutes at a temperature of 180 ° C. and a pressure of 15 MPa using a 50 t compression molding machine. Then, it cooled for 2 minutes on the conditions of the temperature of 40 degreeC, and the pressure of 15 MPa using the cooling press. Further, in order to accelerate curing, the molded body was obtained by after-curing for 3 hours in an oven of 300 ° C. and nitrogen atmosphere. Table 5 shows the characteristics of the obtained molded body.

Figure 0004628143
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表5から、ホウ素を含有し窒素、硫黄分が少なく、BNがほとんどない炭素質材料では、導電性が高く、曲げ特性に優れ、熱水によるイオン性不純物の抽出がほとんどない成形体が得られる。一方、ホウ素を含むが、不純物の多い炭素質材料を用いると熱水抽出水の導電率が高く、曲げ特性が悪い。   From Table 5, a carbonaceous material containing boron, having a low content of nitrogen and sulfur, and having almost no BN provides a molded body having high conductivity, excellent bending characteristics, and almost no extraction of ionic impurities with hot water. . On the other hand, when a carbonaceous material containing boron but containing many impurities is used, the conductivity of hot water extraction water is high, and the bending characteristics are poor.

実施例5〜8、比較例5〜9
表6に示す各成分および組成割合の原材料をラボプラストミル(東洋精機製作所社製、モデル50C150)を用いて温度200℃、35rpmで5分間混練した。その混練物を100mm×100mm×2mm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℃で予熱3分、その後圧力15MPaで2分間加熱加圧して保持した。次ぎに、圧力15MPa下、温度135℃の温度で5分間保持し、冷却プレスを用いて温度60℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却して成形体を得た。得られた成形体の特性を表7に示す。
Examples 5-8, Comparative Examples 5-9
The raw materials of each component and composition ratio shown in Table 6 were kneaded for 5 minutes at a temperature of 200 ° C. and 35 rpm using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Model 50C150). The kneaded product was put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 2 mm, and preheated at a temperature of 230 ° C. for 3 minutes and then heated and pressurized at a pressure of 15 MPa for 2 minutes using a 50 t compression molding machine. Next, it was held for 5 minutes at a temperature of 135 ° C. under a pressure of 15 MPa, and cooled for 2 minutes under the conditions of a temperature of 60 ° C. and a pressure of 15 MPa using a cooling press to obtain a molded body. Table 7 shows the characteristics of the obtained molded body.

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表7から、ホウ素を含有し窒素、硫黄分が少なく、BNがほとんどない炭素質材料では、導電性が高く、曲げ特性に優れ、熱水によるイオン性不純物の抽出がほとんどない成形体が得られる。一方、比較例5、比較例7〜9のようにホウ素を含むが、不純物の多い炭素質材料を用いると熱水抽出水の導電率が高く、曲げ特性が悪い。また、比較例6のようにホウ素を含まないと導電性が悪くなる。   From Table 7, a carbonaceous material containing boron, having a low content of nitrogen and sulfur, and having almost no BN provides a molded product having high conductivity, excellent bending properties, and little extraction of ionic impurities with hot water. . On the other hand, boron is contained as in Comparative Example 5 and Comparative Examples 7 to 9, but when a carbonaceous material with a large amount of impurities is used, the conductivity of hot water extraction water is high and bending characteristics are poor. Moreover, when boron is not included like the comparative example 6, electroconductivity will worsen.

実施例9〜10、比較例10〜11
表8に示す各成分および組成割合の原材料をラボプラストミル(東洋精機製作所社製、モデル50C150)を用いて温度200℃、35rpmで5分間混練した。その混練物を100mm×100mm×2mm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℃で予熱3分、その後圧力15MPaで2分間加熱加圧して保持した。次ぎに、圧力15MPa下、温度140℃の温度で5分間保持し、冷却プレスを用いて温度40℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却して成形体を得た。得られた成形体の特性を表9示す。
Examples 9-10, Comparative Examples 10-11
The raw materials of each component and composition ratio shown in Table 8 were kneaded for 5 minutes at a temperature of 200 ° C. and 35 rpm using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Model 50C150). The kneaded product was put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 2 mm, and preheated at a temperature of 220 ° C. for 3 minutes and then heated and pressurized at a pressure of 15 MPa for 2 minutes using a 50 t compression molding machine. Next, it was held for 5 minutes at a temperature of 140 ° C. under a pressure of 15 MPa, and cooled for 2 minutes under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a pressure of 15 MPa using a cooling press to obtain a molded body. Table 9 shows the characteristics of the obtained molded body.

Figure 0004628143
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表9から、ホウ素を含有し窒素、硫黄分が少なく、BNがほとんどない炭素質材料では、導電性が高く、曲げ特性に優れ、熱水によるイオン性不純物の抽出がほとんどない成形体が得られる。一方、ホウ素を含むが、不純物の多い炭素質材料を用いると熱水抽出水の導電率が高く、曲げ特性が悪い。   From Table 9, a carbonaceous material containing boron, low in nitrogen and sulfur, and almost free from BN can provide a molded body having high conductivity, excellent bending characteristics, and little extraction of ionic impurities with hot water. . On the other hand, when a carbonaceous material containing boron but containing many impurities is used, the conductivity of hot water extraction water is high, and the bending characteristics are poor.

実施例11、比較例12
表10に示す各成分および組成割合の原材料をラボプラストミル(東洋精機製作所社製、モデル50C150)を用いて温度300℃、35rpmで5分間混練した。その混練物を100mm×100mm×2mm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320℃で予熱3分、その後圧力15MPaで2分間加熱加圧して保持した。次ぎに、圧力15MPa下、温度265℃の温度で5分間保持し、冷却プレスを用いて温度40℃、圧力15MPaの条件で2分間冷却して成形体を得た。得られた成形体の特性を表11に示す。
Example 11 and Comparative Example 12
The raw materials of each component and composition ratio shown in Table 10 were kneaded for 5 minutes at a temperature of 300 ° C. and 35 rpm using a lab plast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho, Model 50C150). The kneaded material was put into a mold capable of forming a flat plate of 100 mm × 100 mm × 2 mm, and preheated at a temperature of 320 ° C. for 3 minutes and then heated and pressurized at a pressure of 15 MPa for 2 minutes using a 50 t compression molding machine. Next, it was held at a temperature of 265 ° C. for 5 minutes under a pressure of 15 MPa, and cooled for 2 minutes under the conditions of a temperature of 40 ° C. and a pressure of 15 MPa using a cooling press to obtain a molded body. Table 11 shows the properties of the obtained molded body.

Figure 0004628143
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表11から、ホウ素を含有し窒素、硫黄分が少なく、BNがほとんどない炭素質材では、導電性が高く、曲げ特性に優れ、熱水によるイオン性不純物の抽出がほとんどない成形体が得られる。一方、ホウ素を含むが、不純物の多い炭素質材料を用いると熱水抽出水の導電率が高く、曲げ特性が悪い。   From Table 11, a carbonaceous material containing boron, having a low content of nitrogen and sulfur, and having almost no BN, has a high conductivity, excellent bending characteristics, and a molded product with little extraction of ionic impurities by hot water. . On the other hand, when a carbonaceous material containing boron but containing many impurities is used, the conductivity of hot water extraction water is high, and the bending characteristics are poor.

成形体の特性の測定方法を以下に示す。
<体積固有抵抗>
JIS K7194に準拠し、四探針法により測定した。
<接触抵抗>
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、下記式により算出した。
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つの抵抗値から下記式によって、カーボンペーパーと試験片との接触抵抗値を算出する。
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)
A method for measuring the characteristics of the molded body is shown below.
<Volume specific resistance>
Based on JIS K7194, it measured by the four probe method.
<Contact resistance>
The contact resistance value (Rc) with carbon paper (TGP-H-060 manufactured by Toray Industries, Inc.) was measured 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. The contact resistance value between the carbon paper and the test piece is calculated from the above three resistance values by the following formula.
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

<曲げ強度、曲げ弾性率および曲げ歪み>
島津製作所(株)製のオートグラフ(AG−10kNI)を用いて、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, flexural modulus and bending strain>
Using an autograph (AG-10kNI) manufactured by Shimadzu Corporation, a JIS K6911 method, a test piece (80 mm × 10 mm × 1.5 mm) with a span interval of 64 mm and a bending speed of 1 mm / min is a three-point system. It was measured by a bending strength measurement method.

実施例12
実施例1の組成物を、200mm×120mm×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180℃、50MPaの加圧下で10分間加圧加熱し、燃料電池用セパレータ形状の平板を得た。得られた平板は、両面溝付きで体積固有抵抗が5.6mΩcm、接触抵抗が3.1mΩcm2、熱伝導率が19W/m・K、通気率が2.3×10-9cm2/secであった。
Example 12
The composition of Example 1 was put into a mold capable of forming a flat plate having a size of 200 mm × 120 mm × 1.5 mm, a groove width of 1 mm, a groove depth of 0.5 mm on both sides, and a 380 t compression molding machine. Then, pressurization and heating were performed for 10 minutes under a mold temperature of 180 ° C. and a pressure of 50 MPa to obtain a separator plate for fuel cells. The obtained flat plate is grooved on both sides, has a volume resistivity of 5.6 mΩcm, a contact resistance of 3.1 mΩcm 2 , a thermal conductivity of 19 W / m · K, and an air permeability of 2.3 × 10 −9 cm 2 / sec. Met.

実施例13
実施例5の組成物を、200mm×120mm×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135℃まで温度を下げ5分間保持し、次ぎに60℃まで温度を下げて燃料電池用セパレータ形状の成形体を得た。得られた成形体は両面溝付きで体積固有抵抗が4.2mΩcm、接触抵抗が2.8mΩcm2、熱伝導率が21W/m・K、通気率が4.6×10-9cm2/secであった。
Example 13
The composition of Example 5 was put into a mold capable of forming a flat plate having 200 mm × 120 mm × 1.5 mm groove width 1 mm pitch and groove depth 0.5 mm on both sides, and a 380 t compression molding machine was used. And then pressurizing and heating at a mold temperature of 230 ° C. under a pressure of 50 MPa for 3 minutes, then lowering the temperature to 135 ° C. and holding for 5 minutes, and then lowering the temperature to 60 ° C. to form a separator-shaped molded body for fuel cells Got. The obtained molded body has a groove on both sides, a volume resistivity of 4.2 mΩcm, a contact resistance of 2.8 mΩcm 2 , a thermal conductivity of 21 W / m · K, and an air permeability of 4.6 × 10 −9 cm 2 / sec. Met.

平板の特性の測定方法を以下に示す。
<熱伝導率>
レーザーフラッシュ法(t1/2法、レーザーフラッシュ法熱定数測定装置 LF/TCM FA8510B 理学電気社製)により、試験片(直径 φ10mm、厚さ 1.7mm)を温度80℃、真空中、照射光ルビーレーザー光(励起電圧2.5kV)の条件で測定した。
<通気率>
JIS K7126 A法に準拠し、23℃でヘリウムガスを用いて測定した。
A method for measuring the characteristics of the flat plate is shown below.
<Thermal conductivity>
Using a laser flash method (t 1/2 method, laser flash method thermal constant measuring device LF / TCM FA8510B, manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.), a test piece (diameter φ10 mm, thickness 1.7 mm) was irradiated at 80 ° C. in vacuum. The measurement was performed under the condition of ruby laser light (excitation voltage: 2.5 kV).
<Air permeability>
Based on JIS K7126 A method, it measured using helium gas at 23 degreeC.

粉末圧密比抵抗(加圧方向)の測定方法を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the measuring method of powder compaction specific resistance (pressurization direction). 接触抵抗の測定方法を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the measuring method of contact resistance.

符号の説明Explanation of symbols

1、1’ 電圧測定端子
2 試料
3 側枠
4 圧縮ロッド
5、5’ 銅製の電極
6 電圧計
7 定電流発生電源
8 カーボンペーパー
9 試験片
10 金メッキ真鍮
11 定電流発生装置
12 電圧計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 'Voltage measuring terminal 2 Sample 3 Side frame 4 Compression rod 5, 5' Copper electrode 6 Voltmeter 7 Constant current generating power source 8 Carbon paper 9 Test piece 10 Gold-plated brass 11 Constant current generator 12 Voltmeter

Claims (9)

(A)窒素分が0.2質量%以下、且つ硫黄分が0.05質量%以下であるホウ素含有炭素質材料20〜99質量%および(B)樹脂バインダー80〜1質量%を含む導電性樹脂組成物を成形してなる燃料電池用セパレータ(A) nitrogen content is 0.2 wt% or less, and the sulfur content is 20 to 99 mass% boron-containing carbonaceous material is less than 0.05 wt% and (B) including guiding the 1:80 mass% resin binder A fuel cell separator formed by molding an electrically conductive resin composition. (A)ホウ素含有炭素質材料中のホウ素が0.01〜5質量%であることを特徴とする請求項1記載の燃料電池用セパレータ(A) Boron in a boron containing carbonaceous material is 0.01-5 mass%, The fuel cell separator of Claim 1 characterized by the above-mentioned. (A)ホウ素含有炭素質材料中の窒化ホウ素(BN)が0.5質量%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池用セパレータ(A) Boron nitride (BN) in a boron containing carbonaceous material is 0.5 mass% or less, The fuel cell separator of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. (A)ホウ素含有炭素質材料1に対し純水5の質量比で、温度150℃、120時間の条件で熱水抽出した水の導電率が150μS/cm以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ(A) Conductivity of water extracted by hot water under a condition of a mass ratio of pure water 5 to boron-containing carbonaceous material 1 at a temperature of 150 ° C. for 120 hours is 150 μS / cm or less. The fuel cell separator according to any one of 1 to 3 . (A)ホウ素含有炭素質材料は、1MPaに加圧した状態での加圧方向の粉末圧密比抵抗が0.05Ωcm以下である特性を有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ(A) a boron-containing carbonaceous material, any one of the claims 1-4 in which the powder compaction ratio of pressure direction resistance in a state where pressurized to 1MPa is characterized by having a property or less 0.05Ωcm The separator for a fuel cell according to Item. (A)ホウ素含有炭素質材料の原料が、コークス、メソフェーズカーボン、ピッチ、木炭、樹脂炭、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、アモルファスカーボンおよびフラーレンからなる群から選ばれた1種ないし2種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ(A) The raw material of the boron-containing carbonaceous material is coke, mesophase carbon, pitch, charcoal, resin charcoal, natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon black, carbon fiber, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, amorphous carbon The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 5 , wherein the separator is one or a combination of two or more selected from the group consisting of fullerenes. (B)樹脂バインダーがエラストマー成分を0.5〜80質量%含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ(B) Resin binder contains 0.5-80 mass% of elastomer components, The fuel cell separator of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 体積固有抵抗が0.1Ωcm以下および接触抵抗が0.1Ωcm以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 7, characterized in that volume resistivity of 0.1? Cm or less and a contact resistance of 0.1? Cm 2 or less. 両面または片面に幅0.1〜2mm、深さ0.1〜1.5mmの溝が形成され、最薄部の厚さが1mm以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータ。 One or both sides to a width 0.1 to 2 mm, groove depth 0.1~1.5mm is formed, any of the preceding claims in which the thickness of the thinnest portion is characterized in that it is a below 1mm or less the fuel cell separator according to any one of claims.
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