JP6190608B2 - Fuel cell seal - Google Patents

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Description

本発明は、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材と、それをシールするゴム部材とが、接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体の接着層に用いる液状のゴム組成物を用いてなる燃料電池シール体に関するものである。 The present invention uses a component for a fuel cell, such as a metal separator, and a rubber member for sealing it, the rubber composition of the liquid used for the adhesive layer of the fuel cell sealing member formed by bonding with an adhesive layer This relates to a fuel cell seal body.

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)等を金属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(ガス拡散層)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 metal separators is a power generation unit. The MEA is composed of a polymer membrane (electrolyte membrane) serving as an electrolyte and a pair of electrode catalyst layers (a fuel electrode (anode) catalyst layer and an oxygen electrode (cathode) catalyst layer) disposed on both sides in the thickness direction of the electrolyte membrane. Become. On the surface of the pair of electrode catalyst layers, a porous layer (gas diffusion 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.

金属セパレータには、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。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ともに、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、隣り合う金属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、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)等のゴム成分に、レゾルシノール系化合物等の接着成分を練り込み、シール部材自体に接着性を持たせ、接着剤を塗布することなしに(接着剤レス)、金属セパレータ等の構成部材とのシール性を確保した燃料電池用接着性シール部材が提案されている(特許文献1)。   The metal separator is formed with a flow path for gas supplied to each electrode and a flow path for refrigerant for relaxing heat generation during power generation. Moreover, since the electrolyte membrane has proton conductivity in a state containing water, 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 in a wet state, it is necessary to ensure sealing performance around the MEA and the porous layer and between adjacent metal separators. It becomes important. As a sealing member for sealing these constituent members, for example, an adhesive component such as a resorcinol compound is kneaded into a rubber component such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), and the sealing member itself has an adhesive property to be bonded. There has been proposed an adhesive seal member for a fuel cell that does not apply an adhesive (adhesive-less) and ensures a sealing property with a constituent member such as a metal separator (Patent Document 1).

特開2011−249283号公報JP 2011-249283 A

上記特許文献1に記載の燃料電池用接着性シール部材は、ゴム成分中に練り込んだ接着剤成分と、金属セパレータとが水素結合により接着するため、シール性の点では非常に優れている。しかしながら、上記ゴム成分中に練り込んだ接着成分が、汎用の金型に対しても接着し、金型が汚染するという問題がある。この対策として、表面をテフロン(登録商標)コーティング処理した金型を使用することも考えられるが、耐久性が悪く、また接着成分の汚染が徐々に進むため、金型を清掃する必要があり、自動化が困難で、コストが高く、量産性の点で改良の余地がある。   The adhesive seal member for a fuel cell described in Patent Document 1 is very excellent in terms of sealability because the adhesive component kneaded in the rubber component and the metal separator are bonded by hydrogen bonding. However, there is a problem that the adhesive component kneaded in the rubber component adheres to a general-purpose mold and the mold is contaminated. As a countermeasure, it is conceivable to use a mold with a Teflon (registered trademark) coating on the surface, but the durability is poor and the contamination of the adhesive component gradually progresses, so it is necessary to clean the mold, Automation is difficult, cost is high, and there is room for improvement in terms of mass productivity.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、金型汚染がなく、低コストで量産性に優れ、接着信頼性の高いゴム組成物を用いてなる燃料電池シール体の提供をその目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell seal body that uses a rubber composition that is free from mold contamination, is low in cost, is excellent in mass productivity, and has high adhesion reliability. And

本発明者らは、金型汚染がなく、低コストで量産性に優れ、接着信頼性の高い燃料電池シール体の接着層用のゴム組成物を得るため、鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、シール用のゴム部材中に接着成分を練り込むのではなく、接着成分を含有しないゴム部材(加硫ゴム等)を予め作製し、このゴム部材および燃料電池用構成部材(金属セパレータ等)の少なくとも一方に、液状ゴム組成物を塗布して後接着することに着目した。その結果、少なくとも液状ゴムを含有するゴム成分(A)、有機過酸化物からなる架橋剤(B)およびレゾルシノール系化合物等の接着成分(C)を含有する液状のゴム組成物を突き止め、これを用いて燃料電池シール体の接着層を形成すると、燃料電池用構成部材と、シール用のゴム部材等の接着信頼性が高くなり、所期の目的を達成できることを見いだし、本発明に到達した。   The inventors of the present invention have made extensive studies to obtain a rubber composition for an adhesive layer of a fuel cell sealing body that is free from mold contamination, is low in cost, is excellent in mass productivity, and has high adhesion reliability. In the course of the research, instead of kneading the adhesive component into the rubber member for sealing, a rubber member containing no adhesive component (such as vulcanized rubber) is prepared in advance, and this rubber member and fuel cell component ( Attention was paid to the application of the liquid rubber composition to at least one of the metal separator and the like, followed by adhesion. As a result, a liquid rubber composition containing an adhesive component (C) such as a rubber component (A) containing at least a liquid rubber, a crosslinking agent (B) composed of an organic peroxide, and a resorcinol compound was identified. When the adhesive layer of the fuel cell seal body is formed by using the fuel cell, the adhesion reliability of the fuel cell constituent member and the rubber member for sealing is increased, and the intended purpose can be achieved, and the present invention has been achieved.

すなわち、本発明は、接着層を介して金属セパレータが接着されてなるシール用のゴム部材と、接着層を介して膜電極接合体が接着されてなるシール用のゴム部材とを備え、上記膜電極接合体に接着されたゴム部材同士が接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体であって、上記接着層の全てが、厚み0.01〜0.5mmであり、下記の(A)〜(C)を含有する液状の非溶剤系ゴム組成物が架橋されてなる層である燃料電池シール体を、その要旨とする。
(A)液状ゴムとともに、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムおよび水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つのソリッドゴムを含有するゴム成分。
(B)有機過酸化物からなる架橋剤。
(C)レゾルシノール系化合物、メラミン系化合物、アルミネート系カップリング剤およびシランカップリング剤からなる群から選ばれた少なくとも一つの接着成分。
That is, the present invention comprises a rubber member for seal metal separators, which are bonded via an adhesive layer, the membrane electrode assembly via the adhesive layer and a rubber member for seal formed by the adhesive, the film A fuel cell sealing body in which rubber members bonded to an electrode assembly are bonded to each other through an adhesive layer , and all of the adhesive layers have a thickness of 0.01 to 0.5 mm, and the following (A ) to a fuel cell sealing member non-solvent based rubber composition liquid containing is a layer formed by crosslinking the (C), the gist of it.
(A) A rubber component containing at least one solid rubber selected from the group consisting of ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber and hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber together with liquid rubber.
(B) A crosslinking agent comprising an organic peroxide.
(C) At least one adhesive component selected from the group consisting of a resorcinol compound, a melamine compound, an aluminate coupling agent, and a silane coupling agent.

以上のように、本発明に係るゴム組成物は、燃料電池シール体の接着層に使用する液状のゴム組成物であって、少なくとも液状ゴムを含有するゴム成分(A)、有機過酸化物からなる架橋剤(B)およびレゾルシノール系化合物等の接着成分(C)を含有する液状のゴム組成物(以下、「液状ゴム組成物」と記載する場合もある。)である。
なお、本明細書において、液状のゴム組成物(液状ゴム組成物)とは、常温で液状のゴム組成物を意味する。
As described above, the rubber composition according to the present invention is a liquid rubber composition used for an adhesive layer of a fuel cell seal body, and includes at least a rubber component (A) containing a liquid rubber and an organic peroxide. A liquid rubber composition (hereinafter sometimes referred to as “liquid rubber composition”) containing an adhesive component (C) such as a crosslinking agent (B) and a resorcinol compound.
In the present specification, the liquid rubber composition (liquid rubber composition) means a rubber composition that is liquid at room temperature.

上記液状ゴム組成物は、接着成分(C)を含有するため、燃料電池用構成部材とシール用のゴム部材との接着性、もしくは上記ゴム部材同士の接着性が良好で、接着信頼性が高い。例えば、接着成分(C)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部材(加硫ゴム等)の2重結合とが架橋して化学結合するとともに、燃料電池用構成部材(金属セパレータ等)の水酸基とも水素結合する。これにより接着層を介してゴム部材(加硫ゴム等)と燃料電池用構成部材(金属セパレータ等)とが接着するようになる。また、接着成分(C)としてアルミネート系カップリング剤を含む場合には、接着剤層中のアルミネート系カップリング剤を介して、燃料電池用構成部材とシール用ゴム部材とが接着する。同様に、接着成分(C)としてシランカップリング剤を含む場合には、接着剤層中のシランカップリング剤を介して、燃料電池用構成部材とシール用ゴム部材とが接着する。さらに、燃料電池用構成部材が金属セパレータ等以外の非金属材料の場合、例えば、膜電極接合体(MEA)やガス拡散層等の場合は、接着層中の接着成分(C)と、燃料電池用構成部材との相溶性もしくは熱融着力により、両者が接着するものと考えられる。   Since the liquid rubber composition contains an adhesive component (C), the adhesion between the fuel cell component and the rubber member for sealing or the adhesion between the rubber members is good, and the adhesion reliability is high. . For example, when a resorcinol compound and a melamine compound are included as the adhesive component (C), the melamine compound is a methylene donor and the resorcinol compound is a methylene donor. At the time of cross-linking, the methylene group is donated, and the resorcinol compound and the double bond of the rubber member (vulcanized rubber, etc.) are cross-linked and chemically bonded. To do. As a result, the rubber member (vulcanized rubber or the like) and the fuel cell constituent member (metal separator or the like) are bonded via the adhesive layer. When the aluminate coupling agent is included as the adhesive component (C), the fuel cell constituent member and the sealing rubber member are bonded via the aluminate coupling agent in the adhesive layer. Similarly, when a silane coupling agent is included as the adhesive component (C), the fuel cell component and the sealing rubber member are bonded via the silane coupling agent in the adhesive layer. Further, when the fuel cell component is a non-metallic material other than a metal separator, for example, a membrane electrode assembly (MEA) or a gas diffusion layer, the adhesive component (C) in the adhesive layer and the fuel cell It is considered that they are bonded to each other due to the compatibility with the structural member for use or the heat fusion force.

これらの接着成分(C)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、本発明の燃料電池シール体によると、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 (C) is large. In addition, even in the operating environment of the fuel cell, the adhesive force is unlikely to decrease. Therefore, according to the fuel cell seal body of the present invention, good sealing performance 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.

本発明の燃料電池シール体は、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、本発明の燃料電池シール体によると、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。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、本発明の燃料電池シール体によると、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。   The fuel cell seal body 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 fuel cell seal body of the present invention, not only sealing by adhesion but also sealing by stress is possible. 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 fuel cell seal body of the present invention, the rubber elasticity is maintained even at extremely low temperatures, and therefore the sealing performance is hardly lowered even with a stress seal.

このように、本発明の燃料電池シール体は、燃料電池用構成部材とシール用のゴム部材とが、また上記ゴム部材同士が、上記(A)〜(C)を含有する液状ゴム組成物からなる接着層により接着されているため、接着信頼性が高い。したがって、上記シール用のゴム部材中に接着成分を練り込む必要がないため、金型汚染がない。よって、金型を清掃する必要がないため、自動化が可能で、低コストで量産性に優れている。また、本発明では、液状ゴムを使用することにより、ゴム組成物の粘度を下げることができるため、ディスペンサー塗布等により接着層を容易に形成することができ、作業効率に優れている。さらに、トルエン等の有機溶剤を使用しないため、揮発性有機化合物(VOC)の排出を低減することができ、環境汚染の問題も解消することができる。 Thus, the fuel cell sealing member of the present invention, and a rubber member for components and seals for fuel cells, also the rubber members together are the liquid rubber composition containing the (A) ~ (C) Adhesion reliability is high because it is adhered by an adhesive layer. Therefore, it is not necessary to knead the adhesive component into the rubber member for sealing, and there is no mold contamination. Therefore, since there is no need to clean the mold, automation is possible, and the mass production is excellent at low cost. Moreover, in this invention, since the viscosity of a rubber composition can be lowered | hung by using liquid rubber, an adhesive layer can be easily formed by dispenser application etc., and it is excellent in working efficiency. Furthermore, since no organic solvent such as toluene is used, emission of volatile organic compounds (VOC) can be reduced, and the problem of environmental pollution can be solved.

上記特定のゴム(A)中の、エチレン−プロピレンゴム(EPM)やエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)は、そのエチレン含有量が少ないほど、−20〜−30℃程度の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ため、極低温下においてもゴム弾性を維持することができる。よって、エチレン含有量が60重量%以下のエチレン−プロピレンゴムやエチレン−プロピレン−ジエンゴムを使用すると、極低温下におけるシール性がさらに向上する。   The ethylene-propylene rubber (EPM) and the ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) in the specific rubber (A) are crystallized at an extremely low temperature of about −20 to −30 ° C. as the ethylene content decreases. Hateful. In other words, EPM and EPDM with a low ethylene content are less likely to have rubber elasticity even at extremely low temperatures, and therefore can maintain rubber elasticity even at extremely low temperatures. Therefore, when ethylene-propylene rubber or ethylene-propylene-diene rubber having an ethylene content of 60% by weight or less is used, the sealing performance at extremely low temperatures is further improved.

本発明の燃料電池シール体の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the fuel cell seal body of this invention.

つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
本発明のゴム組成物は、燃料電池シール体の接着層に使用する液状のゴム組成物であって、下記の(A)〜(C)を含有する。
(A)少なくとも液状ゴムを含有するゴム成分。
(B)有機過酸化物からなる架橋剤。
(C)レゾルシノール系化合物、メラミン系化合物、アルミネート系カップリング剤およびシランカップリング剤からなる群から選ばれた少なくとも一つの接着成分。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to this embodiment.
The rubber composition of the present invention is a liquid rubber composition used for an adhesive layer of a fuel cell seal body and contains the following (A) to (C).
(A) A rubber component containing at least a liquid rubber.
(B) A crosslinking agent comprising an organic peroxide.
(C) At least one adhesive component selected from the group consisting of a resorcinol compound, a melamine compound, an aluminate coupling agent, and a silane coupling agent.

《特定のゴム成分(A)》
上記特定のゴム(A)は、上記液状ゴム組成物の主成分であって、通常、液状ゴム組成物全体の過半を占める。
<< Specific rubber component (A) >>
The specific rubber (A) is a main component of the liquid rubber composition and usually occupies a majority of the entire liquid rubber composition.

上記特定のゴム成分(A)は、少なくとも液状ゴムを含有する必要がある。
本発明において、液状ゴムとは、常温で液状であって、粘度が1000Pa・s以下のゴムをいう。
The specific rubber component (A) needs to contain at least a liquid rubber.
In the present invention, the liquid rubber means a rubber that is liquid at room temperature and has a viscosity of 1000 Pa · s or less.

上記液状ゴムとしては、例えば、液状エチレン−プロピレンゴム(液状EPM)、液状エチレン−プロピレン−ジエンゴム(液状EPDM)、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム(液状NBR)、液状水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム(液状H−NBR)等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。なかでも、シール性の点で、液状EPM、液状EPDMが好ましい。   Examples of the liquid rubber include liquid ethylene-propylene rubber (liquid EPM), liquid ethylene-propylene-diene rubber (liquid EPDM), liquid acrylonitrile-butadiene rubber (liquid NBR), and liquid hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (liquid H- NBR) and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, liquid EPM and liquid EPDM are preferable in terms of sealing properties.

上記液状EPMまたは液状EPDMのエチレン含有量は、極低温下におけるシール性の向上の観点から、60重量%以下が好ましく、特に好ましくは53重量%以下である。   The ethylene content of the liquid EPM or liquid EPDM is preferably 60% by weight or less, particularly preferably 53% by weight or less, from the viewpoint of improving the sealing property at an extremely low temperature.

上記特定のゴム成分(A)は、液状ゴムとともに、液状ゴム以外のゴム(以下、「ソリッドゴム」と記載する場合もある。)を含有する
なお、本明細書において「ソリッドゴム」とは、上記「液状ゴム」に対する意味であり、通常、常温で固体であって、混練可能なゴムを意味する。
The specific rubber component (A), together with the liquid rubber, rubber other than liquid rubber (hereinafter, also. Be referred to as a "solid rubber") containing.
In the present specification, the term “solid rubber” means the above “liquid rubber”, and usually means a rubber that is solid at room temperature and can be kneaded.

上記ソリッドゴムとしては、例えば、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)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム(H−NBR)があげられる。これらの1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。また、ムーニー粘度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。 Examples of the solid rubber include ethylene-propylene rubber (EPM), ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), and hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber (H-NBR ) . One of these may be used alone, or two or more thereof may be mixed and used. Two or more similar rubbers having different Mooney viscosities may be mixed and used.

上記液状ゴムの含有量は、上記特定のゴム成分(A)全体(液状ゴム+ソリッドゴム)の40重量%以上であることが好ましく、特に好ましくは60重量%以上、最も好ましくは80重量%以上である。液状ゴムの含有量が少なすぎると、ゴム組成物の粘度が高くなり、塗工性が悪化する傾向がみられる。   The content of the liquid rubber is preferably 40% by weight or more, particularly preferably 60% by weight or more, most preferably 80% by weight or more of the entire specific rubber component (A) (liquid rubber + solid rubber). It is. When there is too little content of liquid rubber, the viscosity of a rubber composition will become high and the tendency for coating property to deteriorate will be seen.

上記特定のゴム成分(A)のムーニー粘度は、100[ML(1+4)100℃]以下が好ましく、特に好ましくは60[ML(1+4)100℃]以下である。ムーニー粘度が上記範囲内であると、液状ゴム組成物の流動性が高くなり、塗工性が向上する。
なお、本明細書において、ムーニー粘度は、JIS K6300−1(2001)に準じて測定された値を意味する。
The Mooney viscosity of the specific rubber component (A) is preferably 100 [ML (1 + 4) 100 ° C.] or less, and particularly preferably 60 [ML (1 + 4) 100 ° C.] or less. When the Mooney viscosity is within the above range, the fluidity of the liquid rubber composition is increased, and the coatability is improved.
In this specification, Mooney viscosity means a value measured according to JIS K6300-1 (2001).

燃料電池の作動環境における耐酸性および耐水性の観点から、上記特定のゴム成分(A)は、EPDM(液状EPDM、もしくは液状EPDMとソリッドEPDM)を含むことが好ましい。上記EPDMのジエン量(ジエン成分の質量割合)は、4〜15重量%の範囲が好ましい。   From the viewpoint of acid resistance and water resistance in the operating environment of the fuel cell, the specific rubber component (A) preferably contains EPDM (liquid EPDM, or liquid EPDM and solid EPDM). The EPDM diene content (diene component mass ratio) is preferably in the range of 4 to 15% by weight.

上記EPDMのジエン成分としては、例えば、炭素数5〜20のジエン系モノマーが好ましく、具体的には、1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキサジエン、1,4−オクタジエン、1,4−シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン(DCP)、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、5−ブチリデン−2−ノルボルネン、2−メタリル−5−ノルボルネン、2−イソプロペニル−5−ノルボルネン等があげられる。   As the diene component of the EPDM, for example, a diene monomer having 5 to 20 carbon atoms is preferable, and specifically, 1,4-pentadiene, 1,4-hexadiene, 1,5-hexadiene, 2,5-dimethyl. -1,5-hexadiene, 1,4-octadiene, 1,4-cyclohexadiene, cyclooctadiene, dicyclopentadiene (DCP), 5-ethylidene-2-norbornene (ENB), 5-butylidene-2-norbornene, Examples include 2-methallyl-5-norbornene and 2-isopropenyl-5-norbornene.

《特定の架橋剤(B)》
上記特定の架橋剤(B)は、有機過酸化物からなるものである。上記有機過酸化物としては、例えば、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、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。このような有機過酸化物のなかでも、例えば、1時間半減期温度が160℃以下の有機過酸化物からなるものが好ましく用いられる。そして、電解質膜と接着させるためには、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がより好ましい。さらには、これらのなかでも、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方が好ましく、特に好ましくは、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。
<< Specific cross-linking agent (B) >>
The specific crosslinking agent (B) is composed of an organic peroxide. Examples of the organic peroxide include peroxyketals, peroxyesters, diacyl peroxides, peroxydicarbonates, dialkyl peroxides, hydroperoxides, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these organic peroxides, for example, those composed of organic peroxides having a one-hour half-life temperature of 160 ° C. or less are preferably used. And in order to adhere | attach with an electrolyte membrane, it is more preferable to use the organic peroxide whose 1 hour half-life temperature is 130 degrees C or less. Further, among these, a peroxy having a one-hour half-life temperature of 100 ° C. or more is easy to crosslink at a temperature of about 130 ° C. and is excellent in the handleability of a rubber composition kneaded with a crosslinking agent. At least one of a ketal and a peroxyester is preferable, and a one-hour half-life temperature of 110 ° C. or higher is particularly preferable. Moreover, when a peroxy ester is used, crosslinking can be performed in a shorter time.

本発明において、上記架橋剤(B)での、1時間半減期温度が160℃以下の有機過酸化物における「半減期」とは、有機過酸化物の濃度(活性酸素量)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160℃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、本発明の燃料電池シール体を使用することができる。   In the present invention, the “half-life” in an organic peroxide having a one-hour half-life temperature of 160 ° C. or less in the crosslinking agent (B) means that the concentration of organic peroxide (active oxygen amount) is an initial value. Time to halve. 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 160 ° 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 fuel cell seal body of the present invention can be used also in the vicinity of the electrolyte membrane of a solid polymer fuel cell.

上記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あげられる。   Examples of the peroxyketal include n-butyl-4,4-di (t-butylperoxy) valerate, 2,2-di (t-butylperoxy) butane, and 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-hexyl) Peroxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di (t-butylperoxy) -2-methylcyclohexane and the like.

上記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があげられる。   Examples of the peroxyester include t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxyacetate, t-hexyl peroxybenzoate, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, t- Butyl peroxy-2-ethylhexyl monocarbonate, t-butyl peroxylaurate, t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate, t-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate, t-butyl peroxymalein Examples thereof include acid and t-hexylperoxyisopropyl monocarbonate.

これらのうち、上記特定のゴム成分(A)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, t-butylperoxyisopropyl, because the reaction with the specific rubber component (A) is relatively fast. Monocarbonate is preferred. Especially, when t-butyl peroxyisopropyl monocarbonate is used, crosslinking can be performed in a shorter time.

上記特定の架橋剤(B)(純度100%の原体の場合)の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して0.4〜12重量部の範囲が好ましい。上記特定の架橋剤(B)の配合量が少なすぎると、架橋反応を充分に進行させることが困難となる傾向がみられ、上記特定の架橋剤(B)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傾向がみられる。   The compounding amount of the specific crosslinking agent (B) (in the case of a raw material having a purity of 100%) is preferably in the range of 0.4 to 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A). When the blending amount of the specific crosslinking agent (B) is too small, it tends to be difficult to sufficiently advance the crosslinking reaction. When the blending amount of the specific crosslinking agent (B) is too large, crosslinking is performed. There is a tendency that the crosslinking density rapidly rises during the reaction, leading to a decrease in adhesive strength.

《特定の接着成分(C)》
上記特定の接着成分(C)としては、レゾルシノール系化合物、メラミン系化合物、アルミネート系カップリング剤およびシランカップリング剤からなる群から選ばれた少なくとも一つが用いられる。
<< Specific adhesive component (C) >>
As the specific adhesive component (C), at least one selected from the group consisting of a resorcinol compound, a melamine compound, an aluminate coupling agent, and a silane coupling agent is used.

上記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)樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。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、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂が好ましい。上記変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂としては、例えば、下記の一般式(1)〜(3)で表されるものがあげられる、特に好ましくは、一般式(1)で表されるものである。   Examples of the resorcinol compound include resorcin, modified resorcin / formaldehyde resin, resorcin / formaldehyde (RF) resin, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, a modified resorcin / formaldehyde resin is preferred 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), particularly preferably those represented by the general formula (1).

Figure 0006190608
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上記レゾルシノール系化合物の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して0.1〜30重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは1〜15重量部の範囲である。上記レゾルシノール系化合物の配合量が少なすぎると、所望の接着力を得ることが困難となる傾向がみられ、上記レゾルシノール系化合物の配合量が多すぎると、ゴムの物性が低下する傾向がみられる。   The compounding amount of the resorcinol compound is preferably in the range of 0.1 to 30 parts by weight, particularly preferably in the range of 1 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A). If the compounding amount of the resorcinol compound is too small, it tends to be difficult to obtain a desired adhesive force. If the compounding amount of the resorcinol compound is too large, the physical properties of the rubber tend to decrease. .

上記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あげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。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ましい。上記ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物としては、例えば、下記の一般式(4)で表されるものが好ましく、特に、一般式(4)中、n=1の化合物が43〜44重量%、n=2の化合物が27〜30重量%、n=3の化合物が26〜30重量%の混合物が好ましい。   Examples of the melamine compound include methylated formaldehyde / melamine polymer, hexamethylenetetramine, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. These decompose under heating during crosslinking and supply formaldehyde to the system. Among these, a methylated product of formaldehyde / melamine polymer is preferable in terms of low volatility, low hygroscopicity, and excellent compatibility with rubber. As the methylated product of the above-mentioned formaldehyde / melamine polymer, for example, those represented by the following general formula (4) are preferable, in particular, in the general formula (4), the compound of n = 1 is 43 to 44% by weight, Preference is given to a mixture of 27-30% by weight of n = 2 compounds and 26-30% by weight of n = 3 compounds.

Figure 0006190608
Figure 0006190608

ここで、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、重量比で、1:0.5〜1:2の範囲が好ましく、特に好ましくは1:0.77〜1:1.5の範囲である。メラミン系化合物の配合比が小さすぎると、ゴムの引張り強さ、伸び等が若干低下する傾向がみられ、メラミン系化合物の配合比が高すぎると、接着力が飽和するため、それ以上の配合はコストアップにつながる。   Here, the blending ratio of the resorcinol compound and the melamine compound is preferably in the range of 1: 0.5 to 1: 2, more preferably 1: 0.77 to 1: 1.5 in terms of weight ratio. It is a range. If the blending ratio of the melamine compound is too small, the tensile strength and elongation of the rubber tend to be slightly reduced. If the blending ratio of the melamine compound is too high, the adhesive strength is saturated, so that more blending is required. Leads to cost increase.

上記アルミネート系カップリング剤としては、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あげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。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ましい。   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 thereof include ethyl acetoacetate monoacetylacetonate, aluminum trisacetylacetonate, aluminum monoisopropoxymonooroxyethyl acetoacetate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, aluminum alkyl acetoacetate / diisopropylate, aluminum ethylacetoacetate / diisopropylate, and aluminum trisethylacetoacetate are preferable.

上記アルミネート系カップリング剤の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して0.5〜20重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは3〜15重量部の範囲である。上記アルミネート系カップリング剤の配合量が少なすぎると、所望の接着力を得ることが困難となる傾向がみられ、上記アルミネート系カップリング剤の配合量が多すぎると、ゴムの物性低下を招き、加工性も低下する傾向がみられる。   The blending amount of the aluminate coupling agent is preferably in the range of 0.5 to 20 parts by weight, particularly preferably in the range of 3 to 15 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A). . If the blending amount of the aluminate coupling agent is too small, it tends to be difficult to obtain the desired adhesive strength. If the blending amount of the aluminate coupling agent is too large, the physical properties of the rubber deteriorate. Tend to decrease, and the workability tends to decrease.

上記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あげられる。また、揮発を防ぐために、これら化合物が結合したオリゴマーも用いられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。なかでも、エポキシ基またはビニル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、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)シラン等が好ましい。   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. Moreover, in order to prevent volatilization, the oligomer which these compounds couple | bonded is also used. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, when one or more compounds selected from the group of compounds having an epoxy group or a vinyl group are used, the adhesive force is improved and the adhesive force is not easily lowered even in the operating environment of the fuel cell. Specifically, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane , Vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyl-tris (2-methoxyethoxy) silane and the like are preferable.

上記シランカップリング剤の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して0.5〜20重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは5〜10重量部の範囲である。上記シランカップリング剤の配合量が少なすぎると、所望の接着力を得ることが困難となる傾向がみられ、上記シランカップリング剤の配合量が多すぎると、ゴムの物性低下を招き、加工性も低下する傾向がみられる。   The blending amount of the silane coupling agent is preferably in the range of 0.5 to 20 parts by weight, particularly preferably in the range of 5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A). If the compounding amount of the silane coupling agent is too small, it tends to be difficult to obtain a desired adhesive force. If the compounding amount of the silane coupling agent is too large, the physical properties of the rubber are deteriorated and processed. There is a tendency for the sex to decline.

なお、本発明に使用する液状ゴム組成物には、上記(A)〜(C)以外に、架橋助剤(D)、軟化剤、補強剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等の、通常のゴム組成物に用いられる各種添加剤を配合しても差し支えない。   In addition to the above (A) to (C), the liquid rubber composition used in the present invention includes a crosslinking aid (D), a softening agent, a reinforcing agent, a plasticizer, an antiaging agent, a tackifier, a processing agent. Various additives used in ordinary rubber compositions such as auxiliaries may be blended.

《架橋助剤(D)》
上記架橋助剤としては、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)等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。これらのなかでも、架橋密度や強度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好ましい。
<< Crosslinking aid (D) >>
Examples of the crosslinking aid include maleimide compounds, triallyl cyanurate (TAC), triallyl isocyanurate (TAIC), and trimethylolpropane trimethacrylate (TMPT). These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a maleimide compound because the effect of improving the crosslinking density and strength is great.

上記架橋助剤(D)の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して0.1〜3重量部の範囲が好ましい。上記架橋助剤の配合量が少なすぎると、架橋反応を充分に進行させることが困難となる傾向がみられ、上記架橋助剤の配合量が多すぎると、架橋密度が大きくなり過ぎて、接着力が低下する傾向がみられる。   The amount of the crosslinking aid (D) is preferably in the range of 0.1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A). If the blending amount of the crosslinking aid is too small, there is a tendency that it is difficult to sufficiently advance the crosslinking reaction. If the blending amount of the crosslinking aid is too large, the crosslinking density becomes too large and adhesion is caused. There is a tendency for power to decline.

《軟化剤》
上記軟化剤としては、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、ラウリン酸等があげられる。
<Softener>
Examples of the softener include petroleum oil softeners such as process oil, lubricating oil, paraffin, liquid paraffin, and petroleum jelly, fatty oil softeners such as castor oil, linseed oil, rapeseed oil, and coconut oil, tall oil, And waxes such as beeswax, carnauba wax and lanolin, linoleic acid, palmitic acid, stearic acid, lauric acid and the like.

上記軟化剤の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して通常40重量部以下である。   The blending amount of the softener is usually 40 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A).

上記軟化剤のなかでも、流動点が−40℃以下の軟化剤が好ましく、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)等があげられる。これらは単独でもしくは2種以上併せて用いられる。なかでも、特定のゴム成分(A)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オレフィンが好ましい。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。   Among the softeners, softeners having a pour point of −40 ° C. or less are preferable. For example, polyalphaolefin, dioctyl phthalate (DOP), dioctyl adipate (DOA), dioctyl sebacate (DOS), dibutyl sebacate (DBS) ) Etc. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, poly-α-olefins are preferred from the viewpoint of good compatibility with the specific rubber component (A) 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、−40℃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。
なお、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 −40 ° 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).

《補強剤》
上記補強剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ等があげられる。上記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。
《Reinforcing agent》
Examples of the reinforcing agent include carbon black and silica. The grade of the 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.

上記補強剤の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して、通常10〜150重量部の範囲である。   The compounding amount of the reinforcing agent is usually in the range of 10 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A).

上記可塑剤としては、ジオクチルフタレート(DOP)等の有機酸誘導体、リン酸トリクレジル等のリン酸誘導体があげられる。   Examples of the plasticizer include organic acid derivatives such as dioctyl phthalate (DOP) and phosphoric acid derivatives such as tricresyl phosphate.

上記可塑剤の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して、通常40重量部以下である。   The compounding amount of the plasticizer is usually 40 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A).

上記老化防止剤としては、フェノール系、イミダゾール系、ワックス等があげられる。上記老化防止剤の配合量は、上記特定のゴム成分(A)100重量部に対して、通常0.5〜10重量部の範囲である。   Examples of the anti-aging agent include phenols, imidazoles, and waxes. The compounding amount of the anti-aging agent is usually in the range of 0.5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the specific rubber component (A).

〈シール用のゴム部材〉
上記シール用のゴム部材(以下、「シール用ゴム部材」と記載する場合もある。)は、有機過酸化物(架橋剤)により架橋するゴムが好ましく、具体的には、上記で例示したソリッドゴム(EPM、EPDM、NBR、H−NBR)等があげられる。なかでも、極低温下におけるシール性の向上の観点から、エチレン含有量が60重量%以下、特に好ましくは53重量%以下のEPMもしくはEPDMが好ましい。
<Rubber member for sealing>
The rubber member for sealing (hereinafter sometimes referred to as “seal rubber member”) is preferably a rubber that is crosslinked with an organic peroxide (crosslinking agent), and specifically, the solid exemplified above. Examples thereof include rubber (EPM, EPDM, NBR, H-NBR). Of these, EPM or EPDM having an ethylene content of 60% by weight or less, particularly preferably 53% by weight or less is preferred from the viewpoint of improving the sealing performance at extremely low temperatures.

上記シール用ゴム部材を形成するゴム組成物としては、上記ソリッドゴムとともに、特定の架橋剤(B)を使用することもできる。また、上記シール用ゴム部材を形成するゴム組成物には、接着成分(C)以外の添加剤、例えば、架橋助剤、軟化剤、補強剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等の、通常のゴム組成物に用いられる各種添加剤を配合しても差し支えない。   As the rubber composition forming the sealing rubber member, a specific cross-linking agent (B) can be used together with the solid rubber. Further, the rubber composition forming the sealing rubber member includes additives other than the adhesive component (C), for example, a crosslinking aid, a softening agent, a reinforcing agent, a plasticizer, an anti-aging agent, a tackifier, and a processing. Various additives used in ordinary rubber compositions such as auxiliaries may be blended.

〈燃料電池シール体〉
本発明の燃料電池シール体としては、燃料電池用構成部材と、それをシールするゴム部材とが、接着層を介して接着されてなるもの、また上記燃料電池用構成部材をシールするゴム部材同士が、接着層を介して接着されてなるものがあげられる。
<Fuel cell seal body>
The fuel cell sealing member of the present invention, a configuration for a fuel cell member, and a rubber member for sealing it, those formed by bonding through an adhesive layer, also the rubber members together to seal the components for the fuel cell but also the the like formed by bonding through an adhesive layer.

上記ゴム部材によりシールされる燃料電池用構成部材は、燃料電池の種類、構造等により様々であるが、例えば、セパレータ(金属セパレータ等)、ガス拡散層(GDL)、MEA(電解質膜、電極)等があげられる。   The fuel cell components sealed by the rubber member vary depending on the type and structure of the fuel cell. For example, separators (metal separators, etc.), gas diffusion layers (GDL), MEAs (electrolyte membranes, electrodes) Etc.

図1は、複数枚のセルが積層されてなる燃料電池における単一のセル1を主として示したものであり、セル1は、MEA2と、ガス拡散層(GDL)3と、ゴム部材4aと、セパレータ5と、接着層6を備えている。また、積層方向に隣接するセル(図示せず)の背向するセパレータ5同士は、接着層6を介して、ゴム部材4bと接着されている。   FIG. 1 mainly shows a single cell 1 in a fuel cell in which a plurality of cells are stacked. The cell 1 includes an MEA 2, a gas diffusion layer (GDL) 3, a rubber member 4a, A separator 5 and an adhesive layer 6 are provided. In addition, separators 5 facing each other in cells (not shown) adjacent to each other in the stacking direction are bonded to the rubber member 4b through an adhesive layer 6.

本発明の燃料電池シール体としては、例えば、図1に示すように、セパレータ5とゴム部材4a,4bとが接着層6を介して接着されてなるもの、MAE2とゴム部材4aとが接着層6を介して接着されてなるもの、ガス拡散層3とゴム部材4aとが接着層6を介して接着されてなるもの、隣接するゴム部材4a同士が接着層6を介して接着されてなるもの等があげられる。   As the fuel cell seal body of the present invention, for example, as shown in FIG. 1, a separator 5 and rubber members 4a and 4b are bonded through an adhesive layer 6, and MAE 2 and rubber member 4a are bonded to each other. 6, the gas diffusion layer 3 and the rubber member 4a are bonded via the adhesive layer 6, and the adjacent rubber members 4a are bonded via the adhesive layer 6 Etc.

MEA2は、図示しないが、電解質膜を挟んで積層方向両側に配置されている一対の電極からなる。電解質膜および一対の電極は、矩形薄板状を呈している。上記MEA2を挟んで積層方向両側には、ガス拡散層3が配置されている。上記ガス拡散層3は、多孔質層で、矩形薄板状を呈している。   Although not shown, the MEA 2 includes a pair of electrodes disposed on both sides in the stacking direction with the electrolyte membrane interposed therebetween. The electrolyte membrane and the pair of electrodes have a rectangular thin plate shape. Gas diffusion layers 3 are disposed on both sides in the stacking direction with the MEA 2 interposed therebetween. The gas diffusion layer 3 is a porous layer and has a rectangular thin plate shape.

上記セパレータ5は、チタン等の金属製のものが好ましく、導通信頼性の観点から、DLC膜(ダイヤモンドライクカーボン膜)やグラファイト膜等の炭素薄膜を有する金属セパレータが特に好ましい。上記セパレータ5は、矩形薄板状を呈しており、長手方向に延在する溝が合計六つ凹設されており、この溝により、セパレータ5の断面は、凹凸形状を呈している。セパレータ5は、ガス拡散層3の積層方向両側に、対向して配置されている。ガス拡散層3とセパレータ5との間には、凹凸形状を利用して、電極にガスを供給するためのガス流路7が区画されている。また、積層方向に隣接するセル(図示せず)の背向するセパレータ5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8が区画されている。   The separator 5 is preferably made of a metal such as titanium, and a metal separator having a carbon thin film such as a DLC film (diamond-like carbon film) or a graphite film is particularly preferable from the viewpoint of conduction reliability. The separator 5 has a rectangular thin plate shape and is provided with a total of six grooves extending in the longitudinal direction. The cross section of the separator 5 has an uneven shape due to the grooves. The separators 5 are opposed to each other on both sides of the gas diffusion layer 3 in the stacking direction. A gas flow path 7 for supplying gas to the electrode is defined between the gas diffusion layer 3 and the separator 5 by using an uneven shape. Further, between the separators 5 facing each other in a cell (not shown) adjacent in the stacking direction, a refrigerant flow path 8 for flowing a refrigerant is defined using an uneven shape.

上記シール用のゴム部材4aは、矩形枠状を呈しており、シール用のゴム部材4bよりも積層方向肉厚が厚い。ゴム部材4aは、接着層6を介して、MEA2やガス拡散層3の周縁部、およびセパレータ5に接着され、MEA2やガス拡散層3の周縁部を封止している。なお、図1において、ゴム部材4aは、上下に分かれた2個の部材を使用しているが、両者を合わせた単一のゴム部材であっても差し支えない。   The sealing rubber member 4a has a rectangular frame shape and is thicker in the stacking direction than the sealing rubber member 4b. The rubber member 4 a is bonded to the peripheral portion of the MEA 2 and the gas diffusion layer 3 and the separator 5 via the adhesive layer 6, and seals the peripheral portion of the MEA 2 and the gas diffusion layer 3. In FIG. 1, the rubber member 4 a uses two members that are divided into upper and lower parts, but may be a single rubber member in which both are combined.

上記シール用のゴム部材4bは、矩形枠状を呈しており、シール用のゴム部材4aよりも積層方向肉厚が薄い。ゴム部材4bは、接着層6を介して、積層方向に隣接するセル(図示せず)背向するセパレータ5に接着されている。ゴム部材4bにより、背向するセパレータ5間に、冷媒流路8が封止されている。   The sealing rubber member 4b has a rectangular frame shape and is thinner in the stacking direction than the sealing rubber member 4a. The rubber member 4b is bonded to a separator 5 facing away from a cell (not shown) adjacent in the stacking direction via an adhesive layer 6. The refrigerant flow path 8 is sealed between the separators 5 facing away by the rubber member 4b.

固体高分子型燃料電池等の燃料電池の作動時には、燃料ガスおよび酸化剤ガスが、各々ガス流路7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8を流れる。ここで、MEA2の周縁部は、接着層6を介して、シール用のゴム部材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、積層方向に隣接するセル(図示せず)の背向するセパレータ5同士の間も、接着層6を介して、シール用のゴム部材4bによりシールされている。このため、冷媒流路8から外部に冷媒が漏出しにくい。   During operation of a fuel cell such as a polymer electrolyte fuel cell, fuel gas and oxidant gas are supplied through the gas flow path 7 respectively. Further, the refrigerant flows through the refrigerant flow path 8 in order to relieve the heat generated during power generation. Here, the peripheral edge of the MEA 2 is sealed by a sealing rubber member 4 a via the adhesive layer 6. For this reason, gas mixing and leakage do not occur. Further, the separators 5 facing each other in cells (not shown) adjacent to each other in the stacking direction are also sealed with a rubber member 4 b for sealing via an adhesive layer 6. For this reason, it is difficult for the refrigerant to leak from the refrigerant flow path 8 to the outside.

本発明の燃料電池シール体は、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、上記シール用のゴム部材は、例えば、上記EPDM、有機過酸化物(架橋剤)および必要に応じて各種添加剤を含有するゴム組成物を調製し、これを所定条件(130〜170℃×3〜30分)で架橋することにより得ることができる。上記ゴム部材は、シール部の形状に応じて、所定形状に成形しておくことが好ましい。この場合、燃料電池用構成部材と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り、燃料電池の生産性をより向上させることができる。なお、上記シール部材としては、未加硫ゴムを使用することも可能である。   The fuel cell seal body of the present invention can be produced, for example, as follows. That is, for the rubber member for sealing, for example, a rubber composition containing the above EPDM, organic peroxide (crosslinking agent) and various additives as required is prepared, and this is subjected to predetermined conditions (130 to 170 ° C. × 3 to 30 minutes). The rubber member is preferably molded into a predetermined shape according to the shape of the seal portion. In this case, since complicated alignment with the constituent members for the fuel cell is not required, continuous processing is facilitated, and the productivity of the fuel cell can be further improved. In addition, as the sealing member, it is also possible to use unvulcanized rubber.

上記接着層用の液状ゴム組成物は、例えば、つぎのようにして調製することができる。すなわち、まず、架橋剤(B)、接着成分(C)、架橋助剤(D)以外の材料を予備混合して、80〜140℃で数分間混練する。つぎに、得られた混練物を冷却して、架橋剤(B)、接着成分(C)および必要に応じて架橋助剤(D)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、接着成分(C)は、予備混合の段階で配合しても差し支えない。   The liquid rubber composition for the adhesive layer can be prepared, for example, as follows. That is, first, materials other than the crosslinking agent (B), the adhesive component (C), and the crosslinking aid (D) are premixed and kneaded at 80 to 140 ° C. for several minutes. Next, the obtained kneaded product is cooled, and a crosslinking agent (B), an adhesive component (C) and, if necessary, a crosslinking aid (D) are added. And using rolls, such as an open roll, it kneads for 5 to 30 minutes at roll temperature 40-70 degreeC. The adhesive component (C) may be blended in the preliminary mixing stage.

つぎに、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材、およびこれをシールするゴム部材の何れか一方もしくは双方に、上記液状ゴム組成物を塗布することにより、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材と、ゴム部材とが、接着層を介して接着されてなる、本発明の燃料電池シール体を得ることができる。   Next, by applying the liquid rubber composition to one or both of the fuel cell constituent member such as a metal separator and the rubber member sealing the same, a fuel cell constituent member such as a metal separator; It is possible to obtain the fuel cell seal body of the present invention in which a rubber member is bonded via an adhesive layer.

上記液状ゴム組成物のB型粘度計による粘度(常温)は、通常10000Pa・s以下であり、好ましくは500〜5000Pa・sである。   The viscosity (normal temperature) of the liquid rubber composition measured by a B-type viscometer is usually 10000 Pa · s or less, preferably 500 to 5000 Pa · s.

上記液状ゴム組成物の塗布方法としては、例えば、ディスペンサー塗布等があげられ、通常は常温の条件化で塗布すればよい。   Examples of the method for applying the liquid rubber composition include dispenser application and the like, and the application may usually be performed under normal temperature conditions.

本発明の燃料電池シール体における接着層の厚みは、通常0.01〜0.5mmであり、好ましくは0.05〜0.3mmである。   The thickness of the adhesive layer in the fuel cell seal body of the present invention is usually 0.01 to 0.5 mm, preferably 0.05 to 0.3 mm.

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、例中、「部」、「%」は重量基準を意味する。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist. In the examples, “parts” and “%” mean weight standards.

まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示すゴム組成物の材料を準備した。   First, prior to the examples and comparative examples, the following rubber composition materials were prepared.

《特定のゴム成分(A)》
〔液状EPDM(A1)〕
三井化学社製、三井PX 068(ブルックフィールド回転粘度=10Pa・s/常温、エチレン量=50%、ジエン量=11%)
〔EPDM(A2)〕
住友化学社製、エスプレン505(ムーニー粘度=75[ML(1+4)100℃]、エチレン量=50%、ジエン量=10%)
〔EPDM(A3)〕
JSR社製、JSR EP27(ムーニー粘度=105[ML(1+4)100℃]、エチレン量=54%、ジエン量=4.5%)
<< Specific rubber component (A) >>
[Liquid EPDM (A1)]
Mitsui Chemicals, Mitsui PX 068 (Brookfield rotational viscosity = 10 Pa · s / normal temperature, ethylene content = 50%, diene content = 11%)
[EPDM (A2)]
Manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., Esprene 505 (Mooney viscosity = 75 [ML (1 + 4) 100 ° C.], ethylene content = 50%, diene content = 10%)
[EPDM (A3)]
JSR EP27 (Mooney viscosity = 105 [ML (1 + 4) 100 ° C.], ethylene content = 54%, diene content = 4.5%), manufactured by JSR Corporation

《特定の架橋剤(B)》
〔パーオキシケタール(B1)〕
1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(日油社製、パーヘキサC−40、純度40%、1時間半減期温度=111.1℃)
[ジアルキルパーオキサイド(B2)]
日油社製、パーヘキシン25B−40、純度40%、1時間半減期温度=149.9℃)
<< Specific cross-linking agent (B) >>
[Peroxyketal (B1)]
1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane (manufactured by NOF Corporation, perhexa C-40, purity 40%, half hour temperature for 1 hour = 111.1 ° C.)
[Dialkyl peroxide (B2)]
(Manufactured by NOF CORPORATION, perhexine 25B-40, purity 40%, 1 hour half-life temperature = 149.9 ° C.)

《接着成分(C)》
〔レゾルシノール系化合物(C1)〕
田岡化学工業社製、タッキロール620
〔メラミン系化合物(C2)〕
住友化学社製、スミカノール507AP
〔シランカップリング剤(C3)〕
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM403)
<< Adhesive component (C) >>
[Resorcinol compound (C1)]
Tachiroll 620, manufactured by Taoka Chemical Industries
[Melamine compound (C2)]
SUMIKANOL 507AP, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
[Silane coupling agent (C3)]
3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM403)

《架橋助剤(D)》
〔マレイミド化合物(D1)〕
大内新興化学工業社製、バルノックPM
<< Crosslinking aid (D) >>
[Maleimide compound (D1)]
Made by Ouchi Emerging Chemical Industries, Balnock PM

《軟化剤(E)》
〔パラフィン系プロセスオイル(E1)〕
出光興産社製、ダイアナプロセスオイルPW380(流動点=−15℃)
<Softener (E)>
[Paraffinic process oil (E1)]
Idemitsu Kosan Co., Ltd., Diana Process Oil PW380 (pour point = -15 ° C)

《補強剤(F)》
〔カーボンブラック(GPF級)(F1)〕
キャボットジャパン社製、ショウブラックIP200
〔シリカ(F2)〕
デグサ社製、カープレックス1120
<< Reinforcing agent (F) >>
[Carbon black (GPF class) (F1)]
Cabot Japan, Show Black IP200
[Silica (F2)]
Carplex 1120 manufactured by Degussa

《溶剤》
テトラヒドロフラン(THF)
"solvent"
Tetrahydrofuran (THF)

〔実施例1〕
(接着層用の液状ゴム組成物の調製)
下記の表1に示す各成分を同表に示す割合で配合し、液状ゴム組成物を調製した。すなわち、まず、表1中、ゴム成分(A)、軟化剤(E)および補強剤(F)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、架橋剤(B)、接着成分(C)および架橋助剤(D)を追加して、オープンロールを用いて50℃で10分間混練し、液状ゴム組成物(B型粘度計による粘度:3000Pa・s/常温)を調製した。
[Example 1]
(Preparation of liquid rubber composition for adhesive layer)
The components shown in Table 1 below were blended in the proportions shown in the same table to prepare a liquid rubber composition. That is, first, in Table 1, the rubber component (A), the softener (E), and the reinforcing agent (F) were kneaded at 120 ° C. for 5 minutes using a Banbury mixer. After cooling the kneaded product, a cross-linking agent (B), an adhesive component (C) and a cross-linking auxiliary agent (D) are added and kneaded at 50 ° C. for 10 minutes using an open roll to obtain a liquid rubber composition (Type B Viscosity with a viscometer: 3000 Pa · s / normal temperature) was prepared.

(シール用の加硫ゴムの作製)
EPDM(住友化学社製、エスプレン505)100部、パラフィン系プロセスオイル(出光興産社製、ダイアナプロセスオイルPW380)10部、GPF級カーボンブラック(キャボットジャパン社製、ショウブラックIP200)35部、シリカ(デグサ社製、カープレックス1120)10部を、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、パーオキシケタール〔1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン(日油社製、パーヘキサC−40)5部を追加して、オープンロールを用いて50℃で10分間混練し、ゴム組成物を調製した。そして、このゴム組成物を150℃で10分間架橋した後、ゴム片を切り出し、シール用の加硫ゴム(厚み5mm、大きさ25mm×60mm)を作製した。
(Preparation of vulcanized rubber for sealing)
EPDM (Sumitomo Chemical Co., Esprene 505) 100 parts, paraffinic process oil (Idemitsu Kosan Co., Diana Process Oil PW380) 10 parts, GPF grade carbon black (Cabot Japan Co., Show Black IP200) 35 parts, silica ( 10 parts of Carplex 1120) manufactured by Degussa Co. were kneaded at 120 ° C. for 5 minutes using a Banbury mixer. After cooling the kneaded product, 5 parts of peroxyketal [1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane (manufactured by NOF Corporation, Perhexa C-40) is added, and an open roll is used at 50 ° C. The rubber composition was prepared by kneading for 10 minutes. The rubber composition was crosslinked at 150 ° C. for 10 minutes, and then a rubber piece was cut out to produce a vulcanized rubber for sealing (thickness 5 mm, size 25 mm × 60 mm).

Figure 0006190608
Figure 0006190608

上記のようにして得られた液状ゴム組成物および加硫ゴムを用い、下記の基準に従って、各特性の評価を行った。その結果を、上記表1に併せて示した。   Using the liquid rubber composition and vulcanized rubber obtained as described above, each characteristic was evaluated according to the following criteria. The results are also shown in Table 1 above.

〔加硫ゴム接着性(加硫ゴム/接着層)〕
JIS K6256−2(2006)に準拠した90°剥離試験を行い接着性を評価した。すなわち、上記で作製した加硫ゴム(厚み5mm、大きさ25mm×60mm)の片面に、上記で調製した液状ゴム組成物を、武蔵エンジニアリング社製のJETMERTER2を用いて、ディスペンサー塗布(条件:射出速度60mm/sec、射出圧力0.05〜0.06MPa)し、これを150℃×30分保持して架橋、接着させることにより試験片(接着層の厚み0.1mm)を作製した。つぎに、上記試験片を所定の試験ジグに取り付けて、90°剥離試験を行い、接着性の評価を行った。評価基準は、ゴム破壊したものを○、界面剥離したものを×とした。
[Vulcanized rubber adhesion (vulcanized rubber / adhesive layer)]
A 90 ° peel test in accordance with JIS K6256-2 (2006) was conducted to evaluate adhesion. That is, the liquid rubber composition prepared above was applied to one side of the vulcanized rubber produced above (thickness 5 mm, size 25 mm × 60 mm) using a JETMERTER 2 manufactured by Musashi Engineering Co., Ltd. (condition: injection speed) 60 mm / sec, injection pressure 0.05 to 0.06 MPa), and this was held at 150 ° C. for 30 minutes to crosslink and bond to prepare a test piece (adhesive layer thickness 0.1 mm). Next, the test piece was attached to a predetermined test jig, a 90 ° peel test was performed, and the adhesion was evaluated. The evaluation criteria were “◯” when the rubber was broken, and “X” when the interface was peeled off.

〔金属接着性(加硫ゴム/接着層/金属)〕
JIS K6256−2(2006)に準拠した90°剥離試験を行い、接着性を評価した。すなわち、チタン板(厚み5mm、大きさ25mm×60mm)の表面に、上記で調製した液状ゴム組成物を、武蔵エンジニアリング社製のJETMERTER2を用いて、ディスペンサー塗布(条件:射出速度60mm/sec、射出圧力0.05〜0.06MPa)した。つぎに、その表面に、上記で作製した加硫ゴム(厚み5mm、大きさ25mm×60mm)を配置した。そして、加硫ゴム側から押圧しながら150℃で30分間保持して架橋、接着させることにより試験片(接着層の厚み0.1mm)を作製した。つぎに、上記試験片を所定の試験ジグに取り付けて、90°剥離試験を行い、接着性の評価を行った。評価基準は、ゴム破壊したものを○、界面剥離したものを×とした。
[Metal adhesion (vulcanized rubber / adhesion layer / metal)]
A 90 ° peel test based on JIS K6256-2 (2006) was performed to evaluate the adhesion. That is, the liquid rubber composition prepared above was applied to the surface of a titanium plate (thickness 5 mm, size 25 mm × 60 mm) using a JETMERTER 2 manufactured by Musashi Engineering Co., Ltd. (conditions: injection speed 60 mm / sec, injection Pressure 0.05-0.06 MPa). Next, the vulcanized rubber produced above (thickness 5 mm, size 25 mm × 60 mm) was placed on the surface. And while pressing from the vulcanized rubber side, it hold | maintained at 150 degreeC for 30 minute (s), and the test piece (thickness of an adhesive layer 0.1mm) was produced by making it bridge | crosslink and adhere | attach. Next, the test piece was attached to a predetermined test jig, a 90 ° peel test was performed, and the adhesion was evaluated. The evaluation criteria were “◯” when the rubber was broken, and “X” when the interface was peeled off.

〔電解質膜接着性(加硫ゴム/接着層/電解質膜)〕
上記金属接着性の評価において、チタン板に代えて、フッ素系樹脂(デュポン社製、ナフィオン)からなる電解質膜(厚み0.001mm、大きさ10mm×50mm)を使用する以外は、上記と同様にして、接着性の評価を行った。評価基準は、ゴム破壊したものを○、界面剥離したものを×とした。
[Electrolytic membrane adhesion (vulcanized rubber / adhesive layer / electrolyte membrane)]
In the evaluation of the metal adhesion, the same procedure as described above was used except that an electrolyte membrane (thickness 0.001 mm, size 10 mm × 50 mm) made of a fluororesin (manufactured by DuPont, Nafion) was used instead of the titanium plate. The adhesiveness was evaluated. The evaluation criteria were “◯” when the rubber was broken, and “X” when the interface was peeled off.

〔実施例2〜5,7〕
接着層用の液状ゴム組成物として、上記表1に示す各ゴム組成物を使用する以外は、実施例1に準じて、加硫ゴム接着性、金属接着性および電解質膜接着性の評価を行った。その結果を、上記表1に併せて示した。なお、実施例7のゴム組成物を用いた試験片の作製条件(加硫条件)は、190℃×30分間とした。
[Examples 2-5, 7]
Except for using each rubber composition shown in Table 1 above as the liquid rubber composition for the adhesive layer, vulcanized rubber adhesion, metal adhesion, and electrolyte membrane adhesion were evaluated according to Example 1. It was. The results are also shown in Table 1 above. Incidentally, the manufacturing conditions (vulcanization conditions) of the specimen using the rubber composition of Example 7, was set to 190 ° C. × 30 minutes.

〔比較例1〕
接着層用のゴム組成物として、液状ゴム組成物に代えて、上記表1に示す溶剤系ゴム組成物(B型粘度計による粘度:2800Pa・s/常温)を使用する以外は、実施例1に準じて、加硫ゴム接着性、金属接着性および電解質膜接着性の評価を行った。その結果を、上記表1に併せて示した。
[Comparative Example 1]
Example 1 except that instead of the liquid rubber composition, the solvent-based rubber composition shown in Table 1 above (viscosity by B-type viscometer: 2800 Pa · s / room temperature) was used as the rubber composition for the adhesive layer. The vulcanized rubber adhesion, metal adhesion, and electrolyte membrane adhesion were evaluated according to the above. The results are also shown in Table 1 above.

〔実施例6,8〕
シール用の加硫ゴムに代えて未加硫ゴムを使用する以外は、実施例1に準じて、金属接着性および電解質膜接着性の評価を行った。なお、実施例8のゴム組成物を用いた試験片の作製条件(加硫条件)は、190℃×30分間とした。
[Examples 6 and 8]
Metal adhesion and electrolyte membrane adhesion were evaluated according to Example 1 except that unvulcanized rubber was used instead of vulcanized rubber for sealing. Incidentally, the manufacturing conditions (vulcanization conditions) of the specimen using the rubber composition of Example 8, was set to 190 ° C. × 30 minutes.

(未加硫ゴムの作製)
シール用の実施例1の加硫ゴムの作製に用いたものと同様のゴム組成物を調製した。そして、このゴム組成物から、未加硫ゴム片を切り出し、シール用の未加硫ゴム(厚み5mm、大きさ25mm×60mm)を作製した。
(Preparation of unvulcanized rubber)
A rubber composition similar to that used for producing the vulcanized rubber of Example 1 for sealing was prepared. And from this rubber composition, an unvulcanized rubber piece was cut out to produce an unvulcanized rubber for sealing (thickness 5 mm, size 25 mm × 60 mm).

〔金属接着性(未加硫ゴム/接着層/金属)〕
JIS K6256−2(2006)に準拠した90°剥離試験を行い、接着性を評価した。すなわち、チタン板(厚み5mm、大きさ25mm×60mm)の表面に、上記で調製した液状ゴム組成物を、武蔵エンジニアリング社製のJETMERTER2を用いて、ディスペンサー塗布(条件:射出速度60mm/sec、射出圧力0.05〜0.06MPa)した。つぎに、その表面に、上記で作製した未加硫ゴム(厚み5mm、大きさ25mm×60mm)を配置した。続いて、未加硫ゴム側から押圧しながら150℃で30分間保持して架橋、接着させることより、試験片(接着層の厚み0.1mm)を作製した。つぎに、上記試験片を所定の試験ジグに取り付けて、90°剥離試験を行い、接着性の評価を行った。評価基準は、ゴム破壊したものを○、界面剥離したものを×とした。
[Metal adhesion (unvulcanized rubber / adhesion layer / metal)]
A 90 ° peel test based on JIS K6256-2 (2006) was performed to evaluate the adhesion. That is, the liquid rubber composition prepared above was applied to the surface of a titanium plate (thickness 5 mm, size 25 mm × 60 mm) using a JETMERTER 2 manufactured by Musashi Engineering Co., Ltd. (conditions: injection speed 60 mm / sec, injection Pressure 0.05-0.06 MPa). Next, the unvulcanized rubber (thickness 5 mm, size 25 mm × 60 mm) prepared above was placed on the surface. Subsequently, a test piece (adhesive layer thickness 0.1 mm) was prepared by holding and crosslinking and bonding at 150 ° C. for 30 minutes while pressing from the unvulcanized rubber side. Next, the test piece was attached to a predetermined test jig, a 90 ° peel test was performed, and the adhesion was evaluated. The evaluation criteria were “◯” when the rubber was broken, and “X” when the interface was peeled off.

〔電解質膜接着性(未加硫ゴム/接着層/電解質膜)〕
上記金属接着性の評価において、チタン板に代えて、フッ素系樹脂(デュポン社製、ナフィオン)からなる電解質膜(厚み0.001mm、大きさ10mm×50mm)を使用する以外は、上記と同様にして、接着性の評価を行った。評価基準は、ゴム破壊したものを○、界面剥離したものを×とした。
[Electrolytic membrane adhesion (unvulcanized rubber / adhesive layer / electrolyte membrane)]
In the evaluation of the metal adhesion, the same procedure as described above was used except that an electrolyte membrane (thickness 0.001 mm, size 10 mm × 50 mm) made of a fluororesin (manufactured by DuPont, Nafion) was used instead of the titanium plate. The adhesiveness was evaluated. The evaluation criteria were “◯” when the rubber was broken, and “X” when the interface was peeled off.

上記表1の結果から、全実施例品は、接着層用の液状ゴム組成物中に、接着成分(C)を配合しているため、ゴム部材(加硫ゴム、未加硫ゴム)、金属もしくは電解質膜との接着性に優れていた。しかも、全実施例品は、シール用ゴム部材(加硫ゴム、未加硫ゴム)中に接着成分(C)を配合していないため、金型汚染がなく、低コストで量産性に優れている。ちなみに、実施例品のなかでも、実施例7,8品[架橋剤としてジアルキルパーオキサイド(B2)使用]と比較して実施例1〜6品[架橋剤としてパーオキシケタール(B1)使用]の方が、より低温での加硫が可能となり好ましいと言える。   From the results of Table 1 above, the products of all the examples have the rubber component (vulcanized rubber, unvulcanized rubber), metal, because the adhesive component (C) is blended in the liquid rubber composition for the adhesive layer. Or it was excellent in adhesiveness with an electrolyte membrane. In addition, since all the products of the examples do not contain the adhesive component (C) in the rubber member for sealing (vulcanized rubber, unvulcanized rubber), there is no mold contamination, low cost and excellent mass productivity. Yes. Incidentally, among the examples, the products of Examples 1 to 6 [use of peroxyketal (B1) as a cross-linking agent] compared to the products of Examples 7 and 8 [use of dialkyl peroxide (B2) as a cross-linking agent]. It is preferable to vulcanize at a lower temperature.

なお、接着層用の液状ゴム組成物中の液状EPDM(A1)に代えて、液状EPM、液状NBR、液状H−NBRを使用した場合も、上記液状EPDMを使用した場合と同様の評価結果が得られた。   In addition, when using liquid EPM, liquid NBR, and liquid H-NBR instead of liquid EPDM (A1) in the liquid rubber composition for the adhesive layer, the same evaluation results as when using the above liquid EPDM are obtained. Obtained.

これに対して、比較例1品は、接着層用の溶剤系ゴム組成物中に接着成分(C)を配合していないため、ゴム部材(加硫ゴム、未加硫ゴム)、金属もしくは電化質膜との接着性が劣っていた。   On the other hand, since the product of Comparative Example 1 does not contain the adhesive component (C) in the solvent-based rubber composition for the adhesive layer, the rubber member (vulcanized rubber, unvulcanized rubber), metal or electrification Adhesion with the membrane was inferior.

本発明の液状ゴム組成物は、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材と、それをシールするゴム部材とが接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体、もしくは上記ゴム部材同士が接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体の接着層に用いられる。上記接着層は、(A)〜(C)を含有する液状ゴム組成物により形成されているため、接着信頼性が高い。そのため、上記ゴム部材には、接着成分(C)を練り込む必要がない。したがって、金型汚染の問題がなく、低コストで量産性に優れている。   The liquid rubber composition of the present invention is a fuel cell sealing body in which a constituent member for a fuel cell such as a metal separator and a rubber member for sealing it are bonded via an adhesive layer, or the rubber members are bonded to each other. It is used for the adhesive layer of the fuel cell seal body that is bonded via Since the adhesive layer is formed of a liquid rubber composition containing (A) to (C), the adhesive reliability is high. Therefore, it is not necessary to knead the adhesive component (C) into the rubber member. Therefore, there is no problem of mold contamination, and it is excellent in mass productivity at low cost.

1 セル
2 MEA
3 ガス拡散層
4a,4b ゴム部材
5 セパレータ
6 接着層
1 cell 2 MEA
3 Gas diffusion layer 4a, 4b Rubber member 5 Separator 6 Adhesive layer

Claims (9)

接着層を介して金属セパレータが接着されてなるシール用のゴム部材と、接着層を介して膜電極接合体が接着されてなるシール用のゴム部材とを備え、上記膜電極接合体に接着されたゴム部材同士が接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体であって、上記接着層の全てが、厚み0.01〜0.5mmであり、下記の(A)〜(C)を含有する液状の非溶剤系ゴム組成物が架橋されてなる層であることを特徴とする燃料電池シール体。
(A)液状ゴムとともに、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムおよび水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つのソリッドゴムを含有するゴム成分。
(B)有機過酸化物からなる架橋剤。
(C)レゾルシノール系化合物、メラミン系化合物、アルミネート系カップリング剤およびシランカップリング剤からなる群から選ばれた少なくとも一つの接着成分。
A sealing rubber member in which a metal separator is bonded through an adhesive layer; and a sealing rubber member in which a membrane electrode assembly is bonded through an adhesive layer, and is bonded to the membrane electrode assembly. A fuel cell seal body in which rubber members are bonded to each other through an adhesive layer , and all of the adhesive layers have a thickness of 0.01 to 0.5 mm, and the following (A) to (C): A fuel cell sealing body, which is a layer formed by crosslinking a liquid non-solvent rubber composition.
(A) A rubber component containing at least one solid rubber selected from the group consisting of ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber and hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber together with liquid rubber.
(B) A crosslinking agent comprising an organic peroxide.
(C) At least one adhesive component selected from the group consisting of a resorcinol compound, a melamine compound, an aluminate coupling agent, and a silane coupling agent.
上記液状の非溶剤系ゴム組成物の粘度が、500〜10000Pa・sである請求項1記載の燃料電池シール体。 The fuel cell seal body according to claim 1, wherein the liquid non-solvent rubber composition has a viscosity of 500 to 10,000 Pa · s. 液状ゴムの含有量が、(A)全体の40重量%以上である請求項1または2記載の燃料電池シール体。   The fuel cell seal body according to claim 1 or 2, wherein the content of the liquid rubber is 40% by weight or more of the total amount of (A). 液状ゴムが、液状エチレン−プロピレンゴム、液状エチレン−プロピレン−ジエンゴム、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴムおよび液状水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料電池シール体。   The liquid rubber is at least one selected from the group consisting of liquid ethylene-propylene rubber, liquid ethylene-propylene-diene rubber, liquid acrylonitrile-butadiene rubber and liquid hydrogenated acrylonitrile-butadiene rubber. The fuel cell seal body according to one item. 液状ゴムが、エチレン含有量が60重量%以下の液状エチレン−プロピレンゴムおよび液状エチレン−プロピレン−ジエンゴムの少なくとも一方である請求項1〜3のいずれか一項に記載の燃料電池シール体。   The fuel cell sealing body according to any one of claims 1 to 3, wherein the liquid rubber is at least one of a liquid ethylene-propylene rubber and a liquid ethylene-propylene-diene rubber having an ethylene content of 60% by weight or less. 上記有機過酸化物が、1時間半減期温度が160℃以下の有機過酸化物である請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料電池シール体。   The fuel cell seal body according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic peroxide is an organic peroxide having a one-hour half-life temperature of 160 ° C or lower. 上記液状の非溶剤系ゴム組成物が、さらに下記の(D)を含有する請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料電池シール体。
(D)架橋助剤。
The fuel cell seal body according to any one of claims 1 to 6, wherein the liquid non-solvent rubber composition further contains the following (D).
(D) A crosslinking aid.
シール用のゴム部材が、加硫ゴムである請求項1〜7のいずれか一項に記載の燃料電池シール体。   The fuel cell seal body according to any one of claims 1 to 7, wherein the rubber member for sealing is vulcanized rubber. シール用のゴム部材が、エチレン含有量が60重量%以下のエチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムの少なくとも一方を含有する請求項1〜8のいずれか一項に記載の燃料電池シール体。   The fuel cell seal body according to any one of claims 1 to 8, wherein the rubber member for sealing contains at least one of ethylene-propylene rubber and ethylene-propylene-diene rubber having an ethylene content of 60% by weight or less.
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