JP5719668B2 - Adhesive seal member for fuel cell - Google Patents

Adhesive seal member for fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP5719668B2
JP5719668B2 JP2011092159A JP2011092159A JP5719668B2 JP 5719668 B2 JP5719668 B2 JP 5719668B2 JP 2011092159 A JP2011092159 A JP 2011092159A JP 2011092159 A JP2011092159 A JP 2011092159A JP 5719668 B2 JP5719668 B2 JP 5719668B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seal member
fuel cell
mass
adhesive seal
rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011092159A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012226907A (en
Inventor
山本 健次
健次 山本
秀哉 門野
秀哉 門野
英明 棚橋
英明 棚橋
志水 孝行
孝行 志水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Riko Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Riko Co Ltd filed Critical Sumitomo Riko Co Ltd
Priority to JP2011092159A priority Critical patent/JP5719668B2/en
Priority to EP12774093.4A priority patent/EP2701224B1/en
Priority to PCT/JP2012/060333 priority patent/WO2012144484A1/en
Publication of JP2012226907A publication Critical patent/JP2012226907A/en
Priority to US13/738,095 priority patent/US20130157173A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5719668B2 publication Critical patent/JP5719668B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、燃料電池の構成部材をシールする接着性シール部材に関し、詳しくは、極低温下でもシール性が良好な接着性シール部材に関する。   The present invention relates to an adhesive seal member that seals a constituent member of a fuel cell, and more particularly to an adhesive seal member that has good sealing performance even at extremely low temperatures.

ガスの電気化学反応により電気を発生させる燃料電池は、発電効率が高く、排出されるガスがクリーンで環境に対する影響が極めて少ない。なかでも固体高分子型燃料電池は、比較的低温で作動させることができ、大きな出力密度を有する。このため、発電用、自動車用電源等、種々の用途が期待される。   A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction of gas has high power generation efficiency, clean gas discharged, and extremely little influence on the environment. Among these, the polymer electrolyte fuel cell can be operated at a relatively low temperature and has a large power density. For this reason, various uses, such as a power generation and an automotive power source, are expected.

固体高分子型燃料電池においては、膜電極接合体(MEA)等をセパレータで挟持したセルが発電単位となる。MEAは、電解質となる高分子膜(電解質膜)と、電解質膜の厚さ方向両面に配置された一対の電極触媒層(燃料極(アノード)触媒層、酸素極(カソード)触媒層)と、からなる。一対の電極触媒層の表面には、さらにガスを拡散させるための多孔質層が配置される。燃料極側には水素等の燃料ガスが、酸素極側には酸素や空気等の酸化剤ガスがそれぞれ供給される。供給されたガスと電解質と電極触媒層との三相界面における電気化学反応により、発電が行われる。固体高分子型燃料電池は、上記セルを多数積層したセル積層体を、セル積層方向の両端に配置したエンドプレート等により締め付けて構成される。   In a polymer electrolyte fuel cell, a cell in which a membrane electrode assembly (MEA) or the like is sandwiched between separators is a power generation unit. The MEA includes a polymer membrane (electrolyte membrane) serving as an electrolyte, a pair of electrode catalyst layers (a fuel electrode (anode) catalyst layer, an oxygen electrode (cathode) catalyst layer) disposed on both sides in the thickness direction of the electrolyte membrane, Consists of. On the surface of the pair of electrode catalyst layers, a porous layer for further diffusing gas is disposed. A fuel gas such as hydrogen is supplied to the fuel electrode side, and an oxidant gas such as oxygen or air is supplied to the oxygen electrode side. Power generation is performed by an electrochemical reaction at the three-phase interface between the supplied gas, the electrolyte, and the electrode catalyst layer. The polymer electrolyte fuel cell is configured by fastening a cell laminate in which a large number of the cells are laminated with end plates or the like arranged at both ends in the cell lamination direction.

セパレータには、各々の電極に供給されるガスの流路や、発電の際の発熱を緩和するための冷媒の流路が形成される。例えば、各々の電極に供給されるガスが混合すると、発電効率が低下する等の問題が生じる。また、電解質膜は、水を含んだ状態でプロトン導電性を有する。このため、作動時には、電解質膜を湿潤状態に保つ必要がある。したがって、ガスの混合、ガスおよび冷媒の漏れを防止すると共に、セル内を湿潤状態に保持するためには、MEAおよび多孔質層の周囲や、隣り合うセパレータ間のシール性を確保することが重要となる。これらの構成部材をシールするシール部材としては、例えば、特許文献1、2において、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)等を用いたゴム材料が提案されている。   The separator is formed with a flow path of gas supplied to each electrode and a flow path of refrigerant for relaxing heat generation during power generation. For example, when the gas supplied to each electrode is mixed, problems such as a decrease in power generation efficiency occur. The electrolyte membrane has proton conductivity in a state containing water. For this reason, it is necessary to keep the electrolyte membrane in a wet state during operation. Therefore, in order to prevent gas mixing, gas and refrigerant leakage, and to keep the inside of the cell moist, it is important to ensure the sealing performance around the MEA and the porous layer and between adjacent separators. It becomes. For example, Patent Documents 1 and 2 propose rubber materials using ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), and the like as seal members for sealing these constituent members.

特開2009−94056号公報JP 2009-94056 A 特開2010−146781号公報JP 2010-146781 A 特開2004−150591号公報JP 2004-150591 A 欧州特許第0315363号明細書European Patent No. 0315363

固体高分子型燃料電池の電解質膜には、全フッ素系スルホン酸膜等の高分子膜が用いられる。このため、ゴム組成物を電解質膜の近くに配置して架橋、接着する場合には、架橋時の加熱により、電解質膜が劣化しないよう配慮する必要がある。つまり、シール部材の架橋、接着工程を、より低温で、かつ短時間で行うことが望ましい。   A polymer membrane such as a perfluorinated sulfonic acid membrane is used for the electrolyte membrane of the solid polymer fuel cell. For this reason, when the rubber composition is disposed near the electrolyte membrane for crosslinking and bonding, it is necessary to consider that the electrolyte membrane does not deteriorate due to heating during crosslinking. That is, it is desirable to perform the cross-linking and bonding process of the seal member at a lower temperature and in a shorter time.

この点、上記特許文献1、2に記載のシール部材を構成するゴム組成物は、130℃以下の低温で、比較的短時間で架橋することができる。したがって、当該シール部材は、電解質膜の近傍にも適用可能である。また、当該シール部材は、接着成分を含む。このため、他の接着剤を使用しなくても、部材と接着することができる。しかしながら、−20〜−30℃程度の極低温下では、EPMやEPDMのゴム弾性が失われるおそれがある。このため、寒冷地等において燃料電池を使用する場合、所望のシール性を確保することが難しい。   In this respect, the rubber composition constituting the sealing member described in Patent Documents 1 and 2 can be crosslinked in a relatively short time at a low temperature of 130 ° C. or lower. Therefore, the seal member can also be applied in the vicinity of the electrolyte membrane. Further, the seal member includes an adhesive component. For this reason, even if it does not use another adhesive agent, it can adhere | attach with a member. However, the rubber elasticity of EPM and EPDM may be lost at an extremely low temperature of about -20 to -30 ° C. For this reason, when using a fuel cell in a cold district etc., it is difficult to ensure desired sealing performance.

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、低温かつ短時間で架橋することができると共に、極低温下においてもシール性が良好な燃料電池用接着性シール部材を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such a situation, and provides an adhesive seal member for a fuel cell which can be crosslinked at a low temperature in a short time and has a good sealing property even at an extremely low temperature. Let it be an issue.

上記課題を解決するため、本発明の燃料電池用接着性シール部材(以下、適宜「本発明の接着性シール部材」と称す)は、以下の(A)〜(E)を含むゴム組成物の架橋物からなり、燃料電池の構成部材をシールすることを特徴とする。
(A)エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムから選ばれる一種以上のゴム成分。
(B)1時間半減期温度が130℃以下の有機過酸化物。
(C)架橋助剤。
(D)レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、アルミネート系カップリング剤と、シランカップリング剤と、から選ばれる一種以上の接着成分。
(E)流動点が−40℃以下の軟化剤。
In order to solve the above-mentioned problems, an adhesive seal member for a fuel cell of the present invention (hereinafter referred to as “adhesive seal member of the present invention” as appropriate) is a rubber composition containing the following (A) to (E): It consists of a cross-linked product and is characterized by sealing the constituent members of the fuel cell.
(A) One or more rubber components selected from ethylene-propylene rubber and ethylene-propylene-diene rubber.
(B) Organic peroxide having a one-hour half-life temperature of 130 ° C. or lower.
(C) A crosslinking aid.
(D) One or more adhesive components selected from resorcinol compounds and melamine compounds, aluminate coupling agents, and silane coupling agents.
(E) A softener having a pour point of −40 ° C. or lower.

EPMやEPDMに軟化剤を配合すると、ガラス転移点(Tg)が低下する。しかしながら、軟化剤の流動点が高い場合、軟化剤を配合しても、極低温下におけるゴム弾性の低下を改善することはできない。例えば、上記特許文献3、4には、ポリαオレフィン等の軟化剤を含むゴム組成物が開示されている。同文献によると、軟化剤は、ゴム成形体の潤滑性や柔軟性を向上させるために、配合されているにすぎない。よって、軟化剤の流動点は、何ら考慮されていない。この点、本発明の接着性シール部材は、流動点が−40℃以下の軟化剤を含む(上記(E))。流動点が−40℃以下の軟化剤は、−20〜−30℃程度の極低温下においても、粘度が小さく流れやすい。このため、EPMやEPDMに当該軟化剤を配合すると、極低温下におけるゴム弾性の低下を抑制することができる。したがって、本発明の接着性シール部材は、極低温下においてもシール性に優れる。   When a softening agent is added to EPM or EPDM, the glass transition point (Tg) decreases. However, when the pour point of the softening agent is high, even if the softening agent is blended, the decrease in rubber elasticity at extremely low temperatures cannot be improved. For example, Patent Documents 3 and 4 disclose rubber compositions containing a softening agent such as poly-α-olefin. According to the document, the softening agent is only blended in order to improve the lubricity and flexibility of the rubber molded body. Therefore, no consideration is given to the pour point of the softener. In this regard, the adhesive seal member of the present invention includes a softener having a pour point of −40 ° C. or less (the above (E)). A softener having a pour point of −40 ° C. or lower has a low viscosity and easily flows even at an extremely low temperature of about −20 to −30 ° C. For this reason, when the said softener is mix | blended with EPM and EPDM, the fall of the rubber elasticity under cryogenic temperature can be suppressed. Therefore, the adhesive seal member of the present invention is excellent in sealability even at extremely low temperatures.

また、本発明の接着性シール部材は、接着成分を含む(上記(D))。よって、本発明の接着性シール部材は、他の接着剤を使用することなく、部材と接着することができる。例えば、接着成分としてレゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物を含む場合には、メラミン系化合物がメチレン供与体となり、レゾルシノール系化合物がメチレン授与体となる。架橋時に、メチレン基の供与により、レゾルシノール系化合物とゴム成分、およびレゾルシノール系化合物と接着対象の部材の間に、各々、化学結合が形成される。これにより、ゴム成分(接着性シール部材)と部材とが接着される。また、接着成分としてアルミネート系カップリング剤を含む場合には、アルミネート系カップリング剤を介して、接着性シール部材と部材とが接着される。同様に、接着成分としてシランカップリング剤を含む場合には、シランカップリング剤を介して、接着性シール部材と部材とが接着される。   Moreover, the adhesive sealing member of this invention contains an adhesive component (above (D)). Therefore, the adhesive seal member of the present invention can be bonded to the member without using another adhesive. For example, when a resorcinol compound and a melamine compound are included as an adhesive component, the melamine compound becomes a methylene donor and the resorcinol compound becomes a methylene donor. At the time of cross-linking, a chemical bond is formed between the resorcinol compound and the rubber component, and between the resorcinol compound and the member to be bonded by donating a methylene group. Thereby, a rubber component (adhesive sealing member) and a member are adhere | attached. When an aluminate coupling agent is included as an adhesive component, the adhesive seal member and the member are bonded via the aluminate coupling agent. Similarly, when a silane coupling agent is included as an adhesive component, the adhesive seal member and the member are bonded via the silane coupling agent.

これらの接着成分の接着力は大きい。加えて、燃料電池の作動環境においても、接着力は低下しにくい。したがって、本発明の接着性シール部材によると、燃料電池を長期間作動させた場合でも、良好なシール性が確保される。すなわち、燃料電池の作動信頼性を向上させることができる。   The adhesive strength of these adhesive components is great. In addition, even in the operating environment of the fuel cell, the adhesive force is unlikely to decrease. Therefore, according to the adhesive seal member of the present invention, good sealability is ensured even when the fuel cell is operated for a long time. That is, the operation reliability of the fuel cell can be improved.

本発明の接着性シール部材において、「燃料電池の構成部材をシールする」とは、構成部材の周囲や、構成部材間をシールすることを意味する。本発明の接着性シール部材は、燃料電池の作動温度から−30℃程度までの広い温度範囲で、ゴム弾性を有する。このため、本発明の接着性シール部材によると、接着によるシールだけでなく、応力によるシールが可能となる。例えば、本発明の接着性シール部材を、対向する部材間に配置する場合、本発明の接着性シール部材を一方の部材にのみ接着して、他方の部材との間は応力によりシールする態様を採用することができる。勿論、本発明の接着性シール部材を両方の部材に各々接着して、部材間を接着シールする態様を採用してもよい。極低温下でゴム弾性が失われると、接着シールよりも、応力シールにおいてシール性が低下しやすい。この点、本発明の接着性シール部材によると、極低温下においてもゴム弾性が維持されるため、応力シールであってもシール性が低下しにくい。   In the adhesive sealing member of the present invention, “sealing the constituent members of the fuel cell” means sealing around the constituent members and between the constituent members. The adhesive seal member of the present invention has rubber elasticity in a wide temperature range from the operating temperature of the fuel cell to about −30 ° C. For this reason, according to the adhesive sealing member of this invention, not only the sealing by adhesion | attachment but the sealing by stress is attained. For example, when the adhesive seal member of the present invention is disposed between opposing members, the adhesive seal member of the present invention is bonded to only one member and sealed between the other members by stress. Can be adopted. Of course, the adhesive sealing member of the present invention may be bonded to both members, and the members may be bonded and sealed. When rubber elasticity is lost at a very low temperature, the sealing performance is more likely to deteriorate in the stress seal than in the adhesive seal. In this regard, according to the adhesive seal member of the present invention, the rubber elasticity is maintained even at an extremely low temperature, and therefore the sealability is not easily lowered even with a stress seal.

また、本発明の接着性シール部材によると、架橋剤として、1時間半減期温度が130℃以下の有機過酸化物を用いる(上記(B))。ここで「半減期」とは、有機過酸化物の濃度が初期値の半分になるまでの時間である。よって、「半減期温度」は、有機過酸化物の分解温度を示す指標となる。上記「1時間半減期温度」は、半減期が1時間となる温度である。つまり、1時間半減期温度が低いほど、低温で分解しやすい。1時間半減期温度が130℃以下の有機過酸化物を用いることにより、架橋をより低温(具体的には150℃以下)で、かつ短時間で行うことができる。したがって、例えば、固体高分子型燃料電池の電解質膜の近傍においても、本発明の接着性シール部材を使用することができる。   Further, according to the adhesive seal member of the present invention, an organic peroxide having a one-hour half-life temperature of 130 ° C. or less is used as the crosslinking agent (above (B)). Here, the “half-life” is the time until the concentration of the organic peroxide becomes half of the initial value. Therefore, the “half-life temperature” is an index indicating the decomposition temperature of the organic peroxide. The “1 hour half-life temperature” is a temperature at which the half-life is 1 hour. In other words, the lower the one-hour half-life temperature, the easier it is to decompose at low temperatures. By using an organic peroxide having a one-hour half-life temperature of 130 ° C. or less, crosslinking can be performed at a lower temperature (specifically, 150 ° C. or less) and in a short time. Therefore, for example, the adhesive seal member of the present invention can be used also in the vicinity of the electrolyte membrane of the solid polymer fuel cell.

本発明の接着性シール部材を使用した固体高分子型燃料電池の斜視図である。1 is a perspective view of a polymer electrolyte fuel cell using an adhesive seal member of the present invention. 積層されたセルの斜視図である。It is a perspective view of the laminated | stacked cell. 単一のセルの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a single cell. 図2のIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing of FIG.

以下に、本発明の燃料電池用接着性シール部材の実施形態を説明する。なお、本発明の燃料電池用接着性シール部材は、下記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   Below, embodiment of the adhesive seal member for fuel cells of this invention is described. The adhesive seal member for a fuel cell according to the present invention is not limited to the following embodiment, and various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. It can be implemented in the form.

<燃料電池用接着性シール部材>
上述したように、本発明の接着性シール部材は、上記(A)〜(E)を含むゴム組成物の架橋物からなる。まず、(A)のゴム成分について説明する。ゴム成分は、エチレン−プロピレンゴム(EPM)およびエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)から選ばれる一種以上である。ゴム成分としては、EPM、EPDMの一方を用いてもよく、両方を混合して用いてもよい。また、後述するエチレン含有量等が異なる二つ以上の同種のゴムを、混合して用いてもよい。燃料電池の作動環境における耐酸性および耐水性を考慮すると、ゴム成分は、EPDMを含むことが望ましい。
<Adhesive seal member for fuel cell>
As described above, the adhesive seal member of the present invention comprises a crosslinked product of the rubber composition containing the above (A) to (E). First, the rubber component (A) will be described. The rubber component is one or more selected from ethylene-propylene rubber (EPM) and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). As the rubber component, one of EPM and EPDM may be used, or a mixture of both may be used. Further, two or more of the same types of rubbers having different ethylene contents and the like, which will be described later, may be mixed and used. Considering acid resistance and water resistance in the operating environment of the fuel cell, it is desirable that the rubber component contains EPDM.

EPM、EPDMは、エチレン含有量が少ないほど、極低温下で結晶化しにくい。つまり、エチレン含有量が少ないEPM、EPDMは、極低温下においてもゴム弾性が低下しにくい。したがって、極低温下におけるゴム弾性の低下を抑制し、シール性を向上させるという観点から、ゴム成分としては、エチレン含有量が53質量%以下のEPM、EPDMを用いることが望ましい。エチレン含有量が50質量%以下のEPM、EPDMが、より好適である。一方、エチレン含有量が少なすぎると、ゴムの物性が低下するおそれがある。したがって、接着性シール部材に必要な伸びや引張り強さを確保するという観点から、ゴム成分としては、エチレン含有量が40質量%以上のEPM、EPDMを用いることが望ましい。   EPM and EPDM are less likely to crystallize at extremely low temperatures as the ethylene content decreases. That is, EPM and EPDM having a low ethylene content are less likely to have a reduced rubber elasticity even at extremely low temperatures. Therefore, it is desirable to use EPM and EPDM having an ethylene content of 53% by mass or less as a rubber component from the viewpoint of suppressing a decrease in rubber elasticity at an extremely low temperature and improving a sealing property. EPM and EPDM having an ethylene content of 50% by mass or less are more preferable. On the other hand, if the ethylene content is too small, the physical properties of the rubber may be reduced. Therefore, from the viewpoint of securing the elongation and tensile strength required for the adhesive seal member, it is desirable to use EPM or EPDM having an ethylene content of 40% by mass or more as the rubber component.

次に、(B)の有機過酸化物について説明する。1時間半減期温度が130℃以下の有機過酸化物としては、パーオキシケタール、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート等が挙げられる。なかでも、130℃程度の温度で架橋しやすく、架橋剤を加えて混練したゴム組成物の取扱性にも優れるという理由から、1時間半減期温度が100℃以上のパーオキシケタールおよびパーオキシエステルの少なくとも一種を採用することが望ましい。特に、1時間半減期温度が110℃以上のものが好適である。また、パーオキシエステルを用いると、より短時間で架橋を行うことができる。   Next, the organic peroxide (B) will be described. Examples of the organic peroxide having a one-hour half-life temperature of 130 ° C. or lower include peroxyketals, peroxyesters, diacyl peroxides, peroxydicarbonates, and the like. Among them, peroxyketals and peroxyesters having a one-hour half-life temperature of 100 ° C. or more are easy to crosslink at a temperature of about 130 ° C. and are excellent in the handleability of a rubber composition kneaded by adding a crosslinking agent. It is desirable to employ at least one of the above. In particular, a one-hour half-life temperature of 110 ° C. or higher is preferable. Moreover, when a peroxy ester is used, crosslinking can be performed in a shorter time.

パーオキシケタールとしては、例えば、n−ブチル4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレレート、2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブタン、2,2−ジ(4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン等が挙げられる。   Examples of the peroxyketal include n-butyl 4,4-di (t-butylperoxy) valerate, 2,2-di (t-butylperoxy) butane, 2,2-di (4,4-di). (T-butylperoxy) cyclohexyl) propane, 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane, 1,1-di (t-hexylperoxy) cyclohexane, 1,1-di (t-hexylperoxy) ) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di (t-butylperoxy) -2-methylcyclohexane and the like.

また、パーオキシエステルとしては、例えば、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート等が挙げられる。   Examples of peroxyesters include t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxyacetate, t-hexyl peroxybenzoate, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, t -Butylperoxy 2-ethylhexyl monocarbonate, t-butylperoxylaurate, t-butylperoxyisopropyl monocarbonate, t-butylperoxy-3,5,5-trimethylhexanoate, t-butylperoxymalein An acid, t-hexyl peroxy isopropyl monocarbonate, etc. are mentioned.

これらのうち、ゴム成分との反応が比較的速いという理由から、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートが好適である。なかでも、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートを用いると、より短時間で架橋を行うことができる。   Of these, 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane, t-butylperoxyacetate, and t-butylperoxyisopropyl monocarbonate are preferred because of their relatively fast reaction with the rubber component. . Especially, when t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate is used, crosslinking can be performed in a shorter time.

次に、(C)の架橋助剤について説明する。架橋助剤は、上記有機過酸化物(B)の種類に応じて適宜選択すればよい。架橋助剤としては、例えば、マレイミド化合物、トリアリルシアヌレート(TAC)、トリアリルイソシアヌレート(TAIC)、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPT)等が挙げられる。なかでも、架橋密度や引張り強さの向上効果が大きいという理由から、マレイミド化合物を用いることが望ましい。   Next, the crosslinking aid (C) will be described. What is necessary is just to select a crosslinking adjuvant suitably according to the kind of said organic peroxide (B). Examples of the crosslinking aid include maleimide compounds, triallyl cyanurate (TAC), triallyl isocyanurate (TAIC), and trimethylolpropane trimethacrylate (TMPT). Among these, it is desirable to use a maleimide compound because it has a great effect of improving the crosslinking density and tensile strength.

ゴム成分が架橋されると、架橋点において分子が拘束される。このため、架橋点が多いほど、ゴム成分は結晶化しにくい。すなわち、架橋密度を大きくすることにより、極低温下におけるゴム成分の結晶化を、抑制することができる。架橋密度を大きくするためには、例えば、有機過酸化物(B)や架橋助剤(C)の配合量を増加すればよい。このような観点から、有機過酸化物の配合量は、ゴム成分の100質量部に対して1質量部以上であることが望ましい。一方、有機過酸化物の配合量が多すぎると、架橋反応時に架橋密度が急激に上昇して、接着力の低下を招く。よって、有機過酸化物の配合量は、ゴム成分の100質量部に対して10質量部以下であることが望ましい。同様に、架橋助剤の配合量は、ゴム成分の100質量部に対して0.1質量部以上とすることが望ましい。一方、架橋助剤の配合量が多すぎると、架橋密度が大きくなりすぎて、接着力の低下を招く。このため、架橋助剤の配合量は、3質量部以下とすることが望ましい。   When the rubber component is crosslinked, the molecules are constrained at the crosslinking point. For this reason, the more cross-linking points, the harder the crystallization of the rubber component. That is, by increasing the crosslinking density, crystallization of the rubber component at an extremely low temperature can be suppressed. In order to increase the crosslinking density, for example, the blending amount of the organic peroxide (B) and the crosslinking aid (C) may be increased. From such a viewpoint, it is desirable that the compounding amount of the organic peroxide is 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. On the other hand, when the amount of the organic peroxide is too large, the crosslinking density rapidly increases during the crosslinking reaction, resulting in a decrease in adhesive strength. Therefore, the compounding amount of the organic peroxide is desirably 10 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Similarly, the blending amount of the crosslinking aid is desirably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. On the other hand, when there are too many compounding quantities of a crosslinking adjuvant, a crosslinking density will become large too much and will cause the fall of adhesive force. For this reason, it is desirable that the amount of the crosslinking aid is 3 parts by mass or less.

次に、(D)の接着成分について説明する。接着成分(D)は、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、アルミネート系カップリング剤と、シランカップリング剤と、から選ばれる一種以上である。すなわち、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物、アルミネート系カップリング剤、シランカップリング剤、を各々単独で用いてもよい。また、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物とアルミネート系カップリング剤、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物とシランカップリング剤、アルミネート系カップリング剤とシランカップリング剤、を各々組み合わせて使用してもよい。さらには、レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、アルミネート系カップリング剤と、シランカップリング剤と、を全て使用してもよい。   Next, the adhesive component (D) will be described. The adhesive component (D) is at least one selected from resorcinol compounds and melamine compounds, aluminate coupling agents, and silane coupling agents. That is, a resorcinol compound, a melamine compound, an aluminate coupling agent, and a silane coupling agent may be used alone. In addition, resorcinol compounds and melamine compounds and aluminate coupling agents, resorcinol compounds and melamine compounds and silane coupling agents, aluminate coupling agents and silane coupling agents may be used in combination. Good. Furthermore, you may use all the resorcinol type compound and melamine type compound, an aluminate type coupling agent, and a silane coupling agent.

レゾルシノール系化合物としては、例えば、レゾルシン、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド(RF)樹脂等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、低揮発性、低吸湿性、ゴムとの相溶性が優れるという点で、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂が好適である。変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂としては、例えば、次の一般式(1)〜(3)で表されるものが挙げられる。特に、一般式(1)で表されるものが好適である。

Figure 0005719668
Figure 0005719668
Figure 0005719668
Examples of the resorcinol compound include resorcin, modified resorcin / formaldehyde resin, resorcin / formaldehyde (RF) resin, and the like. One of these may be used alone, or two or more may be mixed and used. Among these, a modified resorcin / formaldehyde resin is preferable in that it has low volatility, low hygroscopicity, and excellent compatibility with rubber. Examples of the modified resorcin / formaldehyde resin include those represented by the following general formulas (1) to (3). In particular, those represented by the general formula (1) are suitable.
Figure 0005719668
Figure 0005719668
Figure 0005719668

所望の接着力を得るため、レゾルシノール系化合物の配合量は、ゴム成分の100質量部に対して、0.1質量部以上であることが望ましい。0.5質量部以上であるとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招くため、レゾルシノール系化合物の配合量は10質量部以下であることが望ましい。5質量部以下であるとより好適である。   In order to obtain a desired adhesive force, the amount of the resorcinol compound is desirably 0.1 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is more preferable that it is 0.5 parts by mass or more. Further, since excessive blending causes a decrease in the physical properties of the rubber, the blending amount of the resorcinol compound is desirably 10 parts by mass or less. It is more preferable that it is 5 parts by mass or less.

メラミン系化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物、ヘキサメチレンテトラミン等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。これらは、架橋の際の加熱下で分解し、ホルムアルデヒドを系に供給する。なかでも、低揮発性、低吸湿性、ゴムとの相溶性が優れるという点で、ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物が好適である。ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物としては、例えば、以下の一般式(4)で表されるものが好適である。特に、一般式(4)中、n=1の化合物が43〜44質量%、n=2の化合物が27〜30質量%、n=3の化合物が26〜30質量%の混合物が好適である。

Figure 0005719668
Examples of the melamine compound include methylated formaldehyde / melamine polymer, hexamethylenetetramine, and the like. One of these may be used alone, or two or more may be mixed and used. These decompose under heating during crosslinking and supply formaldehyde to the system. Of these, a methylated product of formaldehyde / melamine polymer is preferred because it has low volatility, low hygroscopicity, and excellent compatibility with rubber. As the methylated formaldehyde / melamine polymer, for example, those represented by the following general formula (4) are suitable. In particular, in the general formula (4), a mixture in which n = 1 compound is 43 to 44% by mass, n = 2 compound is 27 to 30% by mass, and n = 3 compound is 26 to 30% by mass is preferable. .
Figure 0005719668

上記レゾルシノール系化合物とメラミン系化合物との配合比は、質量比で、1:0.5〜1:2の範囲が望ましい。1:0.77〜1:1.5の範囲がより好適である。レゾルシノール系化合物に対するメラミン系化合物の配合比が0.5未満の場合、ゴムの引張り強さ、伸び等が若干低下する傾向がみられる。反対に、メラミン系化合物の配合比が2を超えると、接着力が飽和する。このため、それ以上の配合は、コストアップにつながる。   The compounding ratio of the resorcinol compound and the melamine compound is preferably in the range of 1: 0.5 to 1: 2 in terms of mass ratio. A range of 1: 0.77 to 1: 1.5 is more preferred. When the compounding ratio of the melamine compound to the resorcinol compound is less than 0.5, there is a tendency that the tensile strength, elongation and the like of the rubber are slightly reduced. On the other hand, when the blending ratio of the melamine compound exceeds 2, the adhesive force is saturated. For this reason, the compounding beyond it leads to a cost increase.

アルミネート系カップリング剤は、加水分解可能なアルコキシ基と、ゴム成分と親和性がある部分と、を有するアルミニウム有機化合物の中から、接着性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリーブチレート、アルミニウムセカンダリーブチレート、アルミニウムエチレート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムモノイソプロポキシモノオレキシエチルアセトアセテート等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテートが好適である。   The aluminate coupling agent may be appropriately selected from an aluminum organic compound having a hydrolyzable alkoxy group and a portion having an affinity for the rubber component in consideration of adhesiveness and the like. For example, aluminum alkyl acetoacetate diisopropylate, aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate, aluminum trisethyl acetoacetate, aluminum isopropylate, aluminum diisopropylate monosecondary butyrate, aluminum secondary butyrate, aluminum ethylate, aluminum bis Examples include ethyl acetoacetate monoacetylacetonate, aluminum trisacetylacetonate, aluminum monoisopropoxymonooroxyethyl acetoacetate, and the like. One of these may be used alone, or two or more may be mixed and used. Of these, aluminum alkyl acetoacetate / diisopropylate, aluminum ethylacetoacetate / diisopropylate, and aluminum trisethylacetoacetate are preferable.

所望の接着力を得るため、アルミネート系カップリング剤の配合量は、ゴム成分の100質量部に対して、0.5質量部以上であることが望ましい。2質量部以上であるとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招き、加工性も低下するおそれがある。このため、アルミネート系カップリング剤の配合量は10質量部以下であることが望ましい。6質量部以下であるとより好適である。   In order to obtain a desired adhesive strength, the amount of the aluminate coupling agent is desirably 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is more preferable that it is 2 parts by mass or more. Excessive blending also causes a decrease in the physical properties of the rubber and there is a risk that the processability will also decrease. For this reason, it is desirable that the compounding amount of the aluminate coupling agent is 10 parts by mass or less. It is more preferable that it is 6 parts by mass or less.

シランカップリング剤は、官能基としてエポキシ基、アミノ基、ビニル基等を有する化合物群の中から、接着性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス(2−メトキシエトキシ)シラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランおよびN−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。なかでも、エポキシ基を有する化合物群から選ばれる一種以上を用いると、接着力が向上すると共に、燃料電池の作動環境においても、接着力が低下しにくい。具体的には、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等が好適である。   The silane coupling agent may be appropriately selected from a group of compounds having an epoxy group, an amino group, a vinyl group or the like as a functional group in consideration of adhesiveness. For example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyl-tris (2-methoxyethoxy) silane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxy Examples thereof include silane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane. One of these may be used alone, or two or more may be mixed and used. In particular, when one or more selected from the group of compounds having an epoxy group is used, the adhesive force is improved and the adhesive force is hardly reduced even in the operating environment of the fuel cell. Specifically, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane Etc. are suitable.

所望の接着力を得るため、シランカップリング剤の配合量は、ゴム成分の100質量部に対して、0.5質量部以上であることが望ましい。2質量部以上であるとより好適である。また、過剰な配合はゴムの物性低下を招き、加工性も低下するおそれがある。このため、シランカップリング剤の配合量は10質量部以下であることが望ましい。6質量部以下であるとより好適である。   In order to obtain a desired adhesive force, the amount of the silane coupling agent is desirably 0.5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is more preferable that it is 2 parts by mass or more. Excessive blending also causes a decrease in the physical properties of the rubber and there is a risk that the processability will also decrease. For this reason, it is preferable that the compounding quantity of a silane coupling agent is 10 mass parts or less. It is more preferable that it is 6 parts by mass or less.

次に、(E)の軟化剤について説明する。軟化剤の流動点は−40℃以下である。このような軟化剤としては、例えば、ポリαオレフィン、ジオクチルフタレート(DOP)、ジオクチルアジペート(DOA)、ジオクチルセバケート(DOS)、ジブチルセバケート(DBS)が挙げられる。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。なかでも、ゴム成分との相溶性が良好で、ブリードしにくいという観点から、ポリαオレフィンが好適である。ポリαオレフィンは、炭素数6〜16のαオレフィンを重合させたものである。ポリαオレフィンにおいては、分子量が小さいほど、粘度が小さく流動点も低い。   Next, the softening agent (E) will be described. The pour point of the softener is -40 ° C or lower. Examples of such softeners include polyalphaolefin, dioctyl phthalate (DOP), dioctyl adipate (DOA), dioctyl sebacate (DOS), and dibutyl sebacate (DBS). One of these may be used alone, or two or more may be used in combination. Of these, poly-α-olefins are preferred from the viewpoint of good compatibility with the rubber component and difficulty in bleeding. The poly α olefin is obtained by polymerizing an α olefin having 6 to 16 carbon atoms. In the polyalphaolefin, the smaller the molecular weight, the lower the viscosity and the lower the pour point.

軟化剤は、流動点が低いほど、極低温下において硬化しにくい。したがって、流動点が低いものほど、極低温下におけるゴム成分の結晶化抑制効果が大きい。より好適な軟化剤の流動点は、−50℃以下である。一方、流動点が低すぎると、燃料電池の作動時等において揮発しやすくなる。よって、軟化剤の流動点は、−80℃以上であることが望ましい。流動点の測定は、JIS K2269(1987)に準じて行えばよい。   The lower the pour point, the harder the softener becomes harder to cure at extremely low temperatures. Therefore, the lower the pour point, the greater the effect of suppressing the crystallization of the rubber component at extremely low temperatures. The pour point of a more preferable softener is −50 ° C. or lower. On the other hand, if the pour point is too low, it tends to volatilize during operation of the fuel cell. Therefore, the pour point of the softener is desirably -80 ° C or higher. The pour point may be measured according to JIS K2269 (1987).

接着性シール部材が極低温下においてもゴム弾性を失わず、良好なシール性を維持するためには、軟化剤の配合量を、ゴム成分100質量部に対して5質量部以上とすることが望ましい。より好適には10質量部以上、さらには20質量部以上とするとよい。一方、軟化剤の配合量が多すぎると、ブリードして軟化剤の配合効果を得にくくなる。このため、軟化剤の配合量を、ゴム成分100質量部に対して50質量部以下とすることが望ましい。より好適には40質量部以下、さらには30質量部以下とするとよい。   In order for the adhesive seal member to maintain good sealing properties without losing rubber elasticity even at extremely low temperatures, the blending amount of the softening agent may be 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. desirable. More preferably, it is 10 parts by mass or more, and more preferably 20 parts by mass or more. On the other hand, if the blending amount of the softening agent is too large, it will bleed and it will be difficult to obtain the blending effect of the softening agent. For this reason, it is desirable that the blending amount of the softening agent is 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component. More preferably, it is 40 mass parts or less, Furthermore, it is good to set it as 30 mass parts or less.

本発明の接着性シール部材を構成するゴム組成物は、上記(A)〜(E)の他、通常ゴム用の添加剤として用いられる各種添加剤を含んでいてもよい。例えば、補強剤としてカーボンブラックを含むことが望ましい。カーボンブラックのグレードは、特に限定されるものではなく、SAF級、ISAF級、HAF級、MAF級、FEF級、GPF級、SRF級、FT級、MT級等から適宜選択すればよい。カーボンブラックの配合量を多くすると、接着性シール部材が硬くなる。これにより、引張り強さや伸びが低下するおそれがある。このため、カーボンブラックの配合量を、ゴム成分の100質量部に対して10質量部以上70質量部以下とすることが望ましい。   The rubber composition constituting the adhesive seal member of the present invention may contain various additives usually used as additives for rubber in addition to the above (A) to (E). For example, it is desirable to include carbon black as a reinforcing agent. The grade of carbon black is not particularly limited, and may be appropriately selected from SAF class, ISAF class, HAF class, MAF class, FEF class, GPF class, SRF class, FT class, MT class, and the like. When the blending amount of carbon black is increased, the adhesive seal member becomes hard. Thereby, there exists a possibility that tensile strength and elongation may fall. For this reason, it is desirable that the compounding amount of carbon black is 10 parts by mass or more and 70 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component.

他の添加剤としては、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等が挙げられる。例えば、老化防止剤としては、フェノール系、イミダゾール系、ワックス等が挙げられる。老化防止剤は、ゴム成分の100質量部に対して0.5〜10質量部程度配合するとよい。また、上記(E)の軟化剤と共に、流動点が−40℃より高い軟化剤を配合してもよい。併用可能な軟化剤としては、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、ワセリン等の石油系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリン等のワックス類、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸等が挙げられる。   Other additives include anti-aging agents, tackifiers, processing aids, and the like. For example, examples of the antiaging agent include phenolic, imidazole, and wax. The anti-aging agent may be blended in an amount of about 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Moreover, you may mix | blend the softener whose pour point is higher than -40 degreeC with the softener of said (E). Examples of softeners that can be used in combination include petroleum oils such as process oil, lubricating oil, paraffin, liquid paraffin, and petroleum jelly, fatty oil softeners such as castor oil, linseed oil, rapeseed oil, coconut oil, and tall oil. , Waxes such as sub, beeswax, carnauba wax and lanolin, linoleic acid, palmitic acid, stearic acid, lauric acid and the like.

<燃料電池用接着性シール部材の製造方法>
本発明の接着性シール部材は、上記(A)〜(E)および必要に応じて各種添加剤を含むゴム組成物を架橋して製造される。ゴム組成物は、例えば、次のようにして調製すればよい。まず、(B)有機過酸化物、(C)架橋助剤、および(D)接着成分以外の材料を予備混合して、80〜140℃で数分間混練する。次に、得られた混練物を冷却して、(B)有機過酸化物、(C)架橋助剤、および(D)接着成分を加える。そして、オープンロール等のロール類を用い、ロール温度40〜70℃で5〜30分間混練する。なお、(D)接着成分は、予備混合の段階で配合しても構わない。
<Method for Producing Adhesive Seal Member for Fuel Cell>
The adhesive seal member of the present invention is produced by crosslinking the rubber composition containing the above (A) to (E) and various additives as required. What is necessary is just to prepare a rubber composition as follows, for example. First, materials other than (B) an organic peroxide, (C) a crosslinking aid, and (D) an adhesive component are premixed and kneaded at 80 to 140 ° C. for several minutes. Next, the obtained kneaded material is cooled, and (B) an organic peroxide, (C) a crosslinking aid, and (D) an adhesive component are added. And using rolls, such as an open roll, it kneads for 5 to 30 minutes at roll temperature 40-70 degreeC. In addition, you may mix | blend (D) adhesive component in the stage of preliminary mixing.

調製されたゴム組成物を、所定の温度下で架橋する。架橋することにより、ゴム組成物は、本発明の接着性シール部材となる。この際、部材に接触させながら架橋すると、当該部材と接着性シール部材とを接着することができる。ここで、架橋温度は150℃以下とすることが望ましい。低温かつ短時間で架橋を行うことにより、例えば、固体高分子型燃料電池の電解質膜の近傍においても、本発明の接着性シール部材を使用することができる。   The prepared rubber composition is crosslinked at a predetermined temperature. By crosslinking, the rubber composition becomes the adhesive seal member of the present invention. Under the present circumstances, if it bridge | crosslinks making it contact with a member, the said member and an adhesive sealing member can be adhere | attached. Here, the crosslinking temperature is desirably 150 ° C. or lower. By performing crosslinking at a low temperature for a short time, for example, the adhesive seal member of the present invention can be used also in the vicinity of the electrolyte membrane of a polymer electrolyte fuel cell.

また、調製されたゴム組成物は、所定の形状に成形しておくことが望ましい。例えば、フィルム状に成形すると、部材に接着性シール部材を貼り付けて、容易に架橋、接着させることができる。この場合、燃料電池の構成部材同士の煩雑な位置合わせが不要になるため、連続加工がしやすくなる。また、部材に予め接着性シール部材をラミネートしておけば、さらに接着作業が容易になる。このように、本発明の接着性シール部材をフィルム状にすることで、例えば、燃料電池の生産性をより向上させることができる。また、燃料電池のMEA、セパレータ等の構成部材と、本発明の接着性シール部材と、を金型に入れて加熱することにより、一体成形することも可能である。   The prepared rubber composition is desirably molded into a predetermined shape. For example, when it is formed into a film shape, an adhesive seal member can be attached to the member so that it can be easily crosslinked and adhered. In this case, since complicated alignment between the constituent members of the fuel cell is not required, continuous processing is facilitated. Further, if an adhesive seal member is laminated on the member in advance, the bonding operation is further facilitated. Thus, by making the adhesive seal member of the present invention into a film shape, for example, the productivity of the fuel cell can be further improved. Moreover, it is also possible to integrally mold the structural members such as the MEA and separator of the fuel cell and the adhesive seal member of the present invention by placing them in a mold and heating them.

上述したように、極低温下におけるゴム成分の結晶化を抑制するという観点から、架橋密度は大きい方がよい。架橋密度を判断する場合、100%モジュラスの値を指標とすることができる。例えば、本発明の接着性シール部材の100%モジュラスは、2MPa以上4MPa以下であることが望ましい。この場合、架橋密度が大きいため、極低温下においてもゴム弾性が低下しにくい。なお、100%モジュラスは、ダンベル状試験片を100%伸長した時の引張力を、ダンベル状試験片の初期断面積で除した値である。100%モジュラスは、JIS K6251(2010)に準じて測定すればよい。   As described above, from the viewpoint of suppressing crystallization of the rubber component at an extremely low temperature, it is preferable that the crosslinking density is large. When determining the crosslinking density, a value of 100% modulus can be used as an index. For example, the 100% modulus of the adhesive seal member of the present invention is desirably 2 MPa or more and 4 MPa or less. In this case, since the crosslinking density is large, the rubber elasticity is not easily lowered even at an extremely low temperature. The 100% modulus is a value obtained by dividing the tensile force when the dumbbell-shaped test piece is stretched 100% by the initial cross-sectional area of the dumbbell-shaped test piece. The 100% modulus may be measured according to JIS K6251 (2010).

本発明の接着性シール部材は、極低温下においてもシール性に優れる。これについては、後に実施例で示すように、本発明の接着性シール部材のゲーマン捻り試験温度T2が、−40℃以下であることからも明らかである。ゲーマン捻り試験は、JIS K6261(2006)に準じて行えばよい。T2は、室温(23℃±2℃)のモジュラスに対する比モジュラスが2倍になる温度である。T2が−40℃以下であれば、極低温下においてもゴム弾性が維持され、所望のシール性を確保することができる。   The adhesive seal member of the present invention is excellent in sealability even at extremely low temperatures. This is also apparent from the fact that, as will be shown later in the examples, the Gehman twist test temperature T2 of the adhesive seal member of the present invention is −40 ° C. or lower. The Gehman torsion test may be performed according to JIS K6261 (2006). T2 is a temperature at which the specific modulus with respect to the modulus at room temperature (23 ° C. ± 2 ° C.) is doubled. If T2 is −40 ° C. or lower, rubber elasticity is maintained even at an extremely low temperature, and a desired sealing property can be ensured.

<燃料電池への適用>
本発明の接着性シール部材は、燃料電池の構成部材をシールする。適用対象となる燃料電池は、本発明の接着性シール部材のゴム成分が使用可能な温度で作動するものであればよい。例えば、固体高分子型燃料電池(PEFC)(ダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC)を含む)が好適である。
<Application to fuel cells>
The adhesive seal member of the present invention seals the constituent members of the fuel cell. The fuel cell to be applied only needs to operate at a temperature at which the rubber component of the adhesive seal member of the present invention can be used. For example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) (including a direct methanol fuel cell (DMFC)) is suitable.

シールする部位は、燃料電池の種類、構造等により様々である。すなわち、本発明の接着性シール部材は、気密性、液密性が要求され、従来よりシール部材が配置されていたいずれの部位に対しても使用することができる。また、本発明の接着性シール部材を、燃料電池においてシールが必要な全ての部位に使用してもよいし、シールが必要な部位の一部に使用してもよい。シール部位としては、例えば、MEAを挟んで対向するセパレータとセパレータとの間、MEAや多孔質層の周囲、隣り合うセルを各々構成するセパレータとセパレータとの間等が挙げられる。   The part to be sealed varies depending on the type and structure of the fuel cell. That is, the adhesive seal member of the present invention is required to be airtight and liquid-tight, and can be used for any part where the seal member has been conventionally disposed. In addition, the adhesive seal member of the present invention may be used for all parts that require sealing in a fuel cell, or may be used for a part of parts that require sealing. Examples of the sealing portion include a separator between the separator and the separator facing each other across the MEA, a periphery of the MEA and the porous layer, and between the separator and the separator respectively constituting adjacent cells.

以下に、本発明の接着性シール部材を使用した固体高分子型燃料電池の一実施形態を示す。図1に、本発明の接着性シール部材を使用した固体高分子型燃料電池の斜視図を示す。図1に示すように、固体高分子型燃料電池1は、セルCが多数積層されて構成されている。図2に、積層されたセルC(三枚分のみ)の斜視図を示す。図3に、単一のセルCの分解斜視図を示す。図4に、図2のIV−IV断面図を示す。図2〜図4に示すように、セルCは、MEA2と、セパレータ3と、接着性シール部材4aと、を備えている。   An embodiment of a polymer electrolyte fuel cell using the adhesive seal member of the present invention will be shown below. FIG. 1 is a perspective view of a polymer electrolyte fuel cell using the adhesive seal member of the present invention. As shown in FIG. 1, the polymer electrolyte fuel cell 1 is configured by stacking a number of cells C. FIG. 2 shows a perspective view of the stacked cells C (for only three cells). FIG. 3 shows an exploded perspective view of a single cell C. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. As shown in FIGS. 2 to 4, the cell C includes an MEA 2, a separator 3, and an adhesive seal member 4 a.

MEA2は、電解質膜20と、一対の電極21a、21bと、からなる。電解質膜20は、矩形薄板状を呈している。一対の電極21a、21bは、矩形薄板状を呈している。一対の電極21a、21bは、電解質膜20を挟んで積層方向(上下方向)両側に配置されている。   The MEA 2 includes an electrolyte membrane 20 and a pair of electrodes 21a and 21b. The electrolyte membrane 20 has a rectangular thin plate shape. The pair of electrodes 21a and 21b has a rectangular thin plate shape. The pair of electrodes 21a and 21b are arranged on both sides in the stacking direction (vertical direction) with the electrolyte membrane 20 interposed therebetween.

セパレータ3は、金属製であり、矩形薄板状を呈している。セパレータ3には、長手方向に延在する溝が合計六つ凹設されている。当該溝により、セパレータ3の断面は、凹凸形状を呈している(図4参照)。セパレータ3は、MEA2の積層方向両側に、対向して配置されている。MEA2とセパレータ3との間には、凹凸形状を利用して、電極21a、21bにガスを供給するためのガス流路30が区画されている。また、積層方向に隣接するセルCの、背向するセパレータ3同士の間には、凹凸形状を利用して、冷媒を流すための冷媒流路31が区画されている。   The separator 3 is made of metal and has a rectangular thin plate shape. The separator 3 has a total of six grooves extending in the longitudinal direction. Due to the groove, the cross section of the separator 3 has an uneven shape (see FIG. 4). The separators 3 are arranged to face each other on both sides of the MEA 2 in the stacking direction. A gas flow path 30 for supplying gas to the electrodes 21a and 21b is defined between the MEA 2 and the separator 3 by using an uneven shape. Further, between the separators 3 facing each other in the cell C adjacent to each other in the stacking direction, a refrigerant flow path 31 for flowing a refrigerant is defined using an uneven shape.

接着性シール部材4aは、積層方向肉厚が厚い、矩形枠状を呈している。接着性シール部材4aは、MEA2の周囲、および積層されるセパレータ3に接着されている。また、接着性シール部材4aは、対向するセパレータ3間においてMEA2の周囲を封止している。   The adhesive seal member 4a has a rectangular frame shape with a large thickness in the stacking direction. The adhesive seal member 4a is bonded to the periphery of the MEA 2 and to the separator 3 to be laminated. The adhesive seal member 4a seals the periphery of the MEA 2 between the separators 3 facing each other.

積層方向に隣接するセルCの、背向するセパレータ3同士の間には、接着性シール部材4bが介装されている。接着性シール部材4bは、積層方向肉厚が薄い、矩形枠状を呈している。接着性シール部材4bの下面は、下方に配置されるセパレータ3の上面に接着されている。接着性シール部材4bの上面周縁部には、枠状のリップ部40bが形成されている(図3中、セルCの上方に示した接着性シール部材4bにハッチングで示す)。リップ部40bは、上方に配置されるセパレータ3の下面に接触している。リップ部40bは、セルCを積層して固体高分子型燃料電池1を組み立てる際に、積層方向の締結力により押圧され変形する。これにより、シールラインが形成され、冷媒の漏れが抑制される。接着性シール部材4a、4bは、本発明の接着性シール部材に含まれる。   An adhesive seal member 4b is interposed between the separators 3 facing each other in the cell C adjacent in the stacking direction. The adhesive seal member 4b has a rectangular frame shape with a thin thickness in the stacking direction. The lower surface of the adhesive seal member 4b is bonded to the upper surface of the separator 3 disposed below. A frame-like lip portion 40b is formed on the peripheral edge of the upper surface of the adhesive seal member 4b (shown by hatching in the adhesive seal member 4b shown above the cell C in FIG. 3). The lip portion 40b is in contact with the lower surface of the separator 3 disposed above. The lip portion 40b is pressed and deformed by the fastening force in the stacking direction when the cells C are stacked and the polymer electrolyte fuel cell 1 is assembled. Thereby, a seal line is formed and leakage of the refrigerant is suppressed. The adhesive seal members 4a and 4b are included in the adhesive seal member of the present invention.

固体高分子型燃料電池1の作動時には、燃料ガスおよび酸化剤ガスが、各々ガス流路30を通じて供給される。また、発電の際の発熱を緩和するために、冷媒が冷媒流路31を流れる。ここで、MEA2の周囲は、接着性シール部材4aによりシールされている。このため、ガスの混合や漏れは生じない。また、電解質膜20の湿潤状態も保持される。さらに、接着性シール部材4aは、150℃程度の低温、かつ短時間で接着可能である。よって、接着加工時に電解質膜20が劣化するおそれは小さい。また、積層方向に隣接するセルCの、背向するセパレータ3同士の間も、接着性シール部材4bによりシールされている。このため、冷媒流路31から外部に冷媒が漏出しにくい。また、−20〜−30℃程度の極低温下においても、接着性シール部材4a、4bのシール性は低下しにくい。さらに、接着性シール部材4a、4bの接着性は、固体高分子型燃料電池1の作動環境においても低下しにくい。したがって、固体高分子型燃料電池1は耐久性に優れる。すなわち、長期間に亘り、固体高分子型燃料電池1を安定して作動させることができる。   During operation of the polymer electrolyte fuel cell 1, fuel gas and oxidant gas are supplied through the gas flow paths 30. Further, the refrigerant flows through the refrigerant flow path 31 in order to relieve the heat generated during power generation. Here, the periphery of the MEA 2 is sealed by the adhesive seal member 4a. For this reason, gas mixing and leakage do not occur. Further, the wet state of the electrolyte membrane 20 is also maintained. Furthermore, the adhesive seal member 4a can be bonded at a low temperature of about 150 ° C. in a short time. Therefore, there is little possibility that the electrolyte membrane 20 deteriorates during the bonding process. In addition, the separators 3 facing each other in the cell C adjacent in the stacking direction are also sealed by the adhesive seal member 4b. For this reason, it is difficult for the refrigerant to leak from the refrigerant flow path 31 to the outside. Further, even at an extremely low temperature of about -20 to -30 ° C, the sealing performance of the adhesive seal members 4a and 4b is unlikely to deteriorate. Furthermore, the adhesiveness of the adhesive seal members 4 a and 4 b is not easily lowered even in the operating environment of the polymer electrolyte fuel cell 1. Therefore, the polymer electrolyte fuel cell 1 is excellent in durability. That is, the polymer electrolyte fuel cell 1 can be stably operated over a long period of time.

次に、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。   Next, an Example is given and this invention is demonstrated in detail.

<ゴム組成物の調製>
下記表1に示す原料を配合して、実施例および比較例の各々のゴム組成物を調製した。表1中、各原料については以下のものを使用した。
(A)ゴム成分
EPDM(1):JSR(株)製「JSR EP27」(エチレン含有量=54質量%)。
EPDM(2):住友化学(株)製「エスプレン(登録商標)505A」(エチレン含有量=50質量%)。
EPDM(3):三井化学(株)製「三井EPT 4045M」(エチレン含有量=45質量%)。
EPDM(4):DSM社製「ケルタン(登録商標)4903」(エチレン含有量=48質量%)。
EPDM(5):三井化学(株)製「三井EPT 9090M」(エチレン含有量=41質量%)。
(B)有機過酸化物
パーオキシケタール:日油(株)製「パーヘキサ(登録商標)C−40」(1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、純度40%、1時間半減期温度=111.1℃)。
(C)架橋助剤
マレイミド化合物:大内新興化学工業(株)製「バルノック(登録商標)PM」。
(D)接着成分
レゾルシノール系化合物:田岡化学工業(株)製「タッキロール(登録商標)620」。メラミン系化合物:住友化学(株)製「スミカノール(登録商標)507AP」。
シランカップリング剤:信越化学工業(株)製「KBM403」(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)。
(E)軟化剤
パラフィン系プロセスオイル:出光興産(株)製「ダイアナ(登録商標)プロセスオイルPW380」(流動点=−15℃)。
ポリαオレフィン(1):エクソンモービル社製「SpectraSyn(登録商標)4」(流動点=−60℃)
ポリαオレフィン(2):エクソンモービル社製「SpectraSyn 10」(流動点=−48℃)
ポリαオレフィン(3):エクソンモービル社製「SpectraSyn 2C」(流動点=−57℃)
ポリαオレフィン(4):新日鉄化学(株)製「シンフルード(登録商標)401」(流動点=−73℃)
(F)補強剤
カーボンブラック(GPF級):キャボットジャパン(株)製「ショウブラック(登録商標)IP200」。

Figure 0005719668
<Preparation of rubber composition>
The rubber composition of each of the examples and comparative examples was prepared by blending the raw materials shown in Table 1 below. In Table 1, the following were used for each raw material.
(A) Rubber component EPDM (1): “JSR EP27” manufactured by JSR Corporation (ethylene content = 54 mass%).
EPDM (2): “Esprene (registered trademark) 505A” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (ethylene content = 50 mass%).
EPDM (3): “Mitsui EPT 4045M” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. (ethylene content = 45 mass%).
EPDM (4): “Keltan (registered trademark) 4903” manufactured by DSM (ethylene content = 48 mass%).
EPDM (5): “Mitsui EPT 9090M” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. (ethylene content = 41 mass%).
(B) Organic peroxide peroxyketal: “Perhexa (registered trademark) C-40” manufactured by NOF Corporation (1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane, purity 40%, 1 hour half-life Temperature = 111.1 ° C).
(C) Crosslinking assistant maleimide compound: “Barunok (registered trademark) PM” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.
(D) Adhesive component resorcinol-based compound: “Tacchiol (registered trademark) 620” manufactured by Taoka Chemical Industry Co., Ltd. Melamine-based compound: “SUMIKANOL (registered trademark) 507AP” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Silane coupling agent: “KBM403” (3-glycidoxypropyltrimethoxysilane) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
(E) Softener paraffinic process oil: “Diana (registered trademark) process oil PW380” manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd. (pour point = −15 ° C.).
Poly α-olefin (1): “SpectraSyn (registered trademark) 4” manufactured by ExxonMobil (pour point = −60 ° C.)
Polyalphaolefin (2): “SpectraSyn 10” manufactured by ExxonMobil (pour point = −48 ° C.)
Poly α-olefin (3): “SpectraSyn 2C” manufactured by ExxonMobil (pour point = −57 ° C.)
Polyalphaolefin (4): “Shinflude (registered trademark) 401” manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd. (pour point = −73 ° C.)
(F) Reinforcing agent carbon black (GPF grade): “Show Black (registered trademark) IP200” manufactured by Cabot Japan Co., Ltd.
Figure 0005719668

まず、表1中、(A)ゴム成分、(E)軟化剤、および(F)補強剤を、バンバリーミキサーを用いて120℃で5分間混練した。混練物を冷却した後、(B)有機過酸化物、(C)架橋助剤、および(D)接着成分を追加して、オープンロールを用いて50℃で10分間混練し、ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を、プレスにより所定の厚さの平板状に成形した。   First, in Table 1, (A) rubber component, (E) softener, and (F) reinforcing agent were kneaded at 120 ° C. for 5 minutes using a Banbury mixer. After the kneaded product is cooled, (B) an organic peroxide, (C) a crosslinking aid, and (D) an adhesive component are added, and the mixture is kneaded at 50 ° C. for 10 minutes using an open roll. Obtained. The obtained rubber composition was molded into a flat plate having a predetermined thickness by pressing.

<シール部材の製造、および引張り特性の評価>
実施例1〜12および比較例1のゴム組成物を、150℃で10分間保持することにより架橋して、シール部材を製造した。実施例1〜12のシール部材は、本発明の接着性シール部材に含まれる。
<Manufacture of seal members and evaluation of tensile properties>
The rubber compositions of Examples 1 to 12 and Comparative Example 1 were cross-linked by holding at 150 ° C. for 10 minutes to produce seal members. The seal members of Examples 1 to 12 are included in the adhesive seal member of the present invention.

実施例および比較例のシール部材について、100%モジュラスを測定した。100%モジュラスの測定は、JIS K6251(2010)に準拠して行った。試験片には、ダンベル状5号形を用いた。測定結果を、上記表1にまとめて示す。   About the sealing member of an Example and a comparative example, 100% modulus was measured. The measurement of 100% modulus was performed according to JIS K6251 (2010). Dumbbell-shaped No. 5 was used for the test piece. The measurement results are summarized in Table 1 above.

表1に示すように、実施例のシール部材の100%モジュラスは、いずれも2MPa以上であり、比較例1のシール部材の100%モジュラスよりも大きくなった。実施例のシール部材においては、いずれも、比較例のシール部材と比較して、架橋助剤の配合量が多い。このため、実施例のシール部材については、架橋密度が大きくなり、100%モジュラスが大きくなった。   As shown in Table 1, the 100% modulus of the seal member of the example was 2 MPa or more, which was larger than the 100% modulus of the seal member of Comparative Example 1. In each of the seal members of the examples, the blending amount of the crosslinking aid is larger than that of the seal member of the comparative example. For this reason, about the sealing member of the Example, the crosslinking density became large and the 100% modulus became large.

<接着性の評価>
JIS K6256−2(2006)に準拠した90°剥離試験を行い、実施例および比較例のシール部材の接着性を評価した。まず、幅25mm、長さ60mm、厚さ5mmの平板状のゴム組成物を、幅25mm、長さ60mm、厚さ2mmのステンレス板の表面に配置した。続いて、ゴム組成物側から押圧しながら150℃で10分間保持して架橋、接着させることより、試験片を作製した。次に、作製した試験片を所定の試験ジグに取り付けて、90°剥離試験を行った。上記表1に、90°剥離試験における各試験片の剥離強さをまとめて示す。なお、表1には、比較例1のシール部材の剥離強さを基準(100)とした時の、各シール部材の剥離強さの指数を示す。剥離強さの指数については、次式(I)により算出した。
剥離強さ指数=(各シール部材の剥離強さ)/(比較例1のシール部材の剥離強さ)×100・・・(I)
表1に示すように、実施例のシール部材の剥離強さは、いずれも、比較例1のシール部材の剥離強さと同じであった。このように、実施例のシール部材の接着性は良好である。
<Evaluation of adhesiveness>
A 90 ° peel test in accordance with JIS K6256-2 (2006) was conducted to evaluate the adhesiveness of the seal members of Examples and Comparative Examples. First, a flat rubber composition having a width of 25 mm, a length of 60 mm, and a thickness of 5 mm was placed on the surface of a stainless steel plate having a width of 25 mm, a length of 60 mm, and a thickness of 2 mm. Subsequently, while pressing from the rubber composition side, the test piece was prepared by holding at 150 ° C. for 10 minutes for crosslinking and bonding. Next, the produced test piece was attached to a predetermined test jig, and a 90 ° peel test was performed. Table 1 collectively shows the peel strength of each test piece in the 90 ° peel test. Table 1 shows an index of the peel strength of each seal member when the peel strength of the seal member of Comparative Example 1 is used as a reference (100). The peel strength index was calculated by the following formula (I).
Peel strength index = (Peel strength of each seal member) / (Peel strength of the seal member of Comparative Example 1) × 100 (I)
As shown in Table 1, the peel strength of the seal member of the example was the same as the peel strength of the seal member of Comparative Example 1. Thus, the adhesiveness of the sealing member of an Example is favorable.

<低温特性の評価>
[ゲーマン捻り試験]
実施例および比較例のシール部材について、JIS K6261(2006)に準拠したゲーマン捻り試験を行い、室温(23℃)のモジュラスに対する比モジュラスが2倍になる温度T2を測定した。測定結果を、上記表1にまとめて示す。
<Evaluation of low temperature characteristics>
[Geman twist test]
For the seal members of Examples and Comparative Examples, a Gehman torsion test based on JIS K6261 (2006) was performed, and a temperature T2 at which the ratio modulus to the modulus at room temperature (23 ° C.) was doubled was measured. The measurement results are summarized in Table 1 above.

表1に示すように、比較例1のシール部材のT2は−31℃であるのに対して、実施例のシール部材のT2は、いずれも−40℃以下であった。この結果から、実施例のシール部材は、−20〜−30℃の極低温下においても硬くなりにくく、ゴム弾性を維持できることがわかる。例えば、同じEPDMを使用した実施例12と比較例1とを比較すると、流動点が−48℃のポリαオレフィン(2)を含む実施例12のシール部材の方が、流動点が−15℃のパラフィン系プロセスオイルを含む比較例1のシール部材よりも、T2が低くなった。この結果から、流動点が−40℃以下の軟化剤による、ゴム弾性の低下抑制効果を確認できる。なお、実施例2のシール部材は、軟化剤として、流動点が−60℃のポリαオレフィン(1)と、流動点が−15℃のパラフィン系プロセスオイルと、の両方を含む。このため、実施例2のシール部材においては、流動点が−60℃のポリαオレフィン(1)のみを同量含む実施例1のシール部材と比較して、T2が若干上昇した。   As shown in Table 1, T2 of the sealing member of Comparative Example 1 was −31 ° C., whereas T2 of the sealing member of the example was −40 ° C. or less. From this result, it can be seen that the seal member of the example is not easily hardened even at an extremely low temperature of −20 to −30 ° C. and can maintain rubber elasticity. For example, when Example 12 using the same EPDM is compared with Comparative Example 1, the pour point is −15 ° C. in the seal member of Example 12 containing the polyα-olefin (2) having a pour point of −48 ° C. T2 was lower than that of the seal member of Comparative Example 1 containing the paraffinic process oil. From this result, it is possible to confirm the effect of suppressing the decrease in rubber elasticity by the softening agent having a pour point of −40 ° C. or lower. In addition, the sealing member of Example 2 contains both the poly alpha olefin (1) whose pour point is -60 degreeC and paraffin type process oil whose pour point is -15 degreeC as a softening agent. For this reason, in the sealing member of Example 2, T2 raised a little compared with the sealing member of Example 1 containing only the poly alpha olefin (1) whose pour point is -60 degreeC.

[圧縮永久歪み試験]
実施例および比較例のシール部材について、JIS K6262(2006)に準拠した圧縮永久歪み試験を行った。圧縮永久歪み試験は、−30℃の低温試験、100℃の高温試験、の二種類行った。低温試験においては、−30℃下で24時間圧縮した後、解放し、そのままの温度下で30分経過した後の厚さを測定して、圧縮永久ひずみを算出した。高温試験においては、100℃下で24時間圧縮した後、解放し、室温下で30分経過した後の厚さを測定して、圧縮永久ひずみを算出した。いずれの試験においても、圧縮率は25%とした。測定結果を、上記表1にまとめて示す。なお、表1中、−30℃、100℃の圧縮永久歪みについては、各々、比較例1のシール部材を基準(100)とした時の指数を示す。圧縮永久歪みの指数については、次式(II)により算出した。
圧縮永久歪み指数=(各シール部材の圧縮永久歪み)/(比較例1のシール部材の圧縮永久歪み)×100・・・(II)
[Compression set test]
The compression set test based on JIS K6262 (2006) was done about the sealing member of the Example and the comparative example. Two types of compression set tests were performed: a low temperature test at −30 ° C. and a high temperature test at 100 ° C. In the low temperature test, after compression for 24 hours at −30 ° C., the sample was released and the thickness after 30 minutes had passed under the same temperature was measured to calculate the compression set. In the high temperature test, after compression for 24 hours at 100 ° C., the sample was released and the thickness after 30 minutes at room temperature was measured to calculate compression set. In any test, the compression rate was 25%. The measurement results are summarized in Table 1 above. In Table 1, the compression set at −30 ° C. and 100 ° C. is an index when the seal member of Comparative Example 1 is used as the reference (100). The compression set index was calculated by the following formula (II).
Compression set index = (compression set of each seal member) / (compression set of seal member of Comparative Example 1) × 100 (II)

表1に示すように、低温、高温のいずれの試験においても、実施例のシール部材の圧縮永久歪みは、比較例1のシール部材の圧縮永久歪みと比較して、小さくなった。例えば、同じEPDMを使用した実施例12と比較例1とを比較すると、低温、高温のいずれの試験においても、流動点が−48℃のポリαオレフィン(2)を含む実施例12のシール部材の方が、流動点が−15℃のパラフィン系プロセスオイルを含む比較例1のシール部材よりも、圧縮永久歪みが小さくなった。この結果から、流動点が−40℃以下の軟化剤による、ゴム弾性の低下抑制効果を確認できる。このように、実施例のシール部材は、100℃の高温下、−30℃の極低温下の両方において、へたりにくい。したがって、本発明の接着性シール部材によると、高温下でのシール性を犠牲にすることなく、極低温下でのシール性向上を実現することができる。   As shown in Table 1, the compression set of the seal member of the example was smaller than that of the seal member of Comparative Example 1 in both the low temperature and high temperature tests. For example, when Example 12 using the same EPDM and Comparative Example 1 are compared, the seal member of Example 12 containing polyα-olefin (2) having a pour point of −48 ° C. in both the low temperature and high temperature tests. The compression set was smaller than that of the seal member of Comparative Example 1 containing paraffinic process oil having a pour point of −15 ° C. From this result, it is possible to confirm the effect of suppressing the decrease in rubber elasticity by the softening agent having a pour point of −40 ° C. or lower. As described above, the seal member of the example is difficult to sag both at a high temperature of 100 ° C. and at an extremely low temperature of −30 ° C. Therefore, according to the adhesive seal member of the present invention, it is possible to realize an improvement in sealability at an extremely low temperature without sacrificing the sealability at a high temperature.

本発明の接着性シール部材によると、他の接着剤を使用することなく、低温かつ短時間で、部材との接着が可能である。また、本発明の接着性シール部材は、−20〜−30℃程度の極低温下においてもゴム弾性を失わない。このため、寒冷地においても良好なシール性を発揮する。このように、本発明の接着性シール部材によると、燃料電池が使用される幅広い温度範囲で、接着シールと応力シールとの両方が可能である。   According to the adhesive seal member of the present invention, it is possible to bond to the member at a low temperature and in a short time without using another adhesive. Further, the adhesive seal member of the present invention does not lose rubber elasticity even at an extremely low temperature of about −20 to −30 ° C. For this reason, good sealing performance is exhibited even in cold regions. As described above, according to the adhesive seal member of the present invention, both the adhesive seal and the stress seal are possible in a wide temperature range in which the fuel cell is used.

1:固体高分子型燃料電池 2:MEA 20:電解質膜 21a、21b:電極
3:セパレータ 30:ガス流路 31:冷媒流路 4a、4b:接着性シール部材
40b:リップ部 C:セル
1: Solid polymer fuel cell 2: MEA 20: Electrolyte membrane 21a, 21b: Electrode 3: Separator 30: Gas flow path 31: Refrigerant flow path 4a, 4b: Adhesive seal member 40b: Lip part C: Cell

Claims (4)

以下の(A)〜(E)を含むゴム組成物の架橋物からなり、燃料電池の構成部材をシールする燃料電池用接着性シール部材。
(A)エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムから選ばれる一種以上のゴム成分。
(B)1時間半減期温度が130℃以下であり、該(A)のゴム成分100質量部に対する配合量が1質量部以上10質量部以下である有機過酸化物。
(C)該(A)のゴム成分100質量部に対する配合量が0.1質量部以上3質量部以下である架橋助剤。
(D)レゾルシノール系化合物およびメラミン系化合物と、アルミネート系カップリング剤と、シランカップリング剤と、から選ばれる一種以上の接着成分。
(E)流動点が−40℃以下であり、該(A)のゴム成分100質量部に対する配合量が5質量部以上50質量部以下である軟化剤。
An adhesive seal member for a fuel cell, comprising a crosslinked product of a rubber composition containing the following (A) to (E), and sealing a constituent member of a fuel cell.
(A) One or more rubber components selected from ethylene-propylene rubber and ethylene-propylene-diene rubber.
(B) An organic peroxide having a one-hour half-life temperature of 130 ° C. or less and a blending amount of 100 parts by weight of the rubber component (A) of 1 part by weight or more and 10 parts by weight or less .
(C) A crosslinking aid having a blending amount of 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component of (A) .
(D) One or more adhesive components selected from resorcinol compounds and melamine compounds, aluminate coupling agents, and silane coupling agents.
(E) A softener having a pour point of −40 ° C. or less and a blending amount of 100 parts by mass of the rubber component (A) of 5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less .
前記(E)の軟化剤は、ポリαオレフィンである請求項1に記載の燃料電池用接着性シール部材。   The adhesive seal member for a fuel cell according to claim 1, wherein the softening agent (E) is a polyα-olefin. 100%モジュラスは、2MPa以上4MPa以下である請求項1または請求項2に記載の燃料電池用接着性シール部材。 The adhesive seal member for a fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the 100% modulus is 2 MPa or more and 4 MPa or less. ゲーマン捻り試験温度T2は、−40℃以下である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の燃料電池用接着性シール部材。 The adhesive seal member for a fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein a Gehmann twist test temperature T2 is -40 ° C or lower.
JP2011092159A 2011-04-18 2011-04-18 Adhesive seal member for fuel cell Active JP5719668B2 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011092159A JP5719668B2 (en) 2011-04-18 2011-04-18 Adhesive seal member for fuel cell
EP12774093.4A EP2701224B1 (en) 2011-04-18 2012-04-17 Adhesive sealing member for fuel cells
PCT/JP2012/060333 WO2012144484A1 (en) 2011-04-18 2012-04-17 Adhesive sealing member for fuel cells
US13/738,095 US20130157173A1 (en) 2011-04-18 2013-01-10 Adhesive seal member for fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011092159A JP5719668B2 (en) 2011-04-18 2011-04-18 Adhesive seal member for fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012226907A JP2012226907A (en) 2012-11-15
JP5719668B2 true JP5719668B2 (en) 2015-05-20

Family

ID=47276875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011092159A Active JP5719668B2 (en) 2011-04-18 2011-04-18 Adhesive seal member for fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5719668B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6334870B2 (en) * 2013-09-02 2018-05-30 興国インテック株式会社 Seal composition for fuel cell
JP6307536B2 (en) * 2016-02-24 2018-04-04 本田技研工業株式会社 Low temperature startup method for fuel cell system
JP6645617B2 (en) * 2017-06-28 2020-02-14 Nok株式会社 Seal material for fuel cell separator

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5268313B2 (en) * 2007-09-21 2013-08-21 東海ゴム工業株式会社 Adhesive seal member for fuel cell
JP5219774B2 (en) * 2008-12-17 2013-06-26 東海ゴム工業株式会社 Adhesive seal member for fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012226907A (en) 2012-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5396337B2 (en) Adhesive seal member for fuel cell
JP5219774B2 (en) Adhesive seal member for fuel cell
JP5186317B2 (en) Adhesive seal member for fuel cell
WO2013147020A1 (en) Rubber composition and sealed fuel cell
JP4526093B2 (en) Fuel cell module
JP6190607B2 (en) Fuel cell seal
JP6681247B2 (en) Fuel cell seal member
US9543596B2 (en) Seal member for fuel cell and fuel cell seal body using same
JP5719669B2 (en) Adhesive seal member for fuel cell
JP6688718B2 (en) Fuel cell seal member
WO2012144484A1 (en) Adhesive sealing member for fuel cells
JP5719668B2 (en) Adhesive seal member for fuel cell
JP7007473B2 (en) Rubber composition
JP6190608B2 (en) Fuel cell seal
JP6067417B2 (en) Laminate manufacturing method
JP5268313B2 (en) Adhesive seal member for fuel cell
US20170288237A1 (en) Sealing member for a fuel cell
JP5941804B2 (en) Laminate and production method thereof
JP6681246B2 (en) Method of manufacturing seal member for fuel cell
CN110799585A (en) Rubber composition and sealing material for fuel cell separator
WO2022208926A1 (en) Multilayer body
JP2021086791A (en) Seal member for fuel cell
JP2010192460A (en) Manufacturing method of fuel cell module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20141216

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150216

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150310

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150323

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5719668

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150