JPH081663A - フィラー高充填配合物の成形用ペレットの製造方法 - Google Patents

フィラー高充填配合物の成形用ペレットの製造方法

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JPH081663A
JPH081663A JP6137131A JP13713194A JPH081663A JP H081663 A JPH081663 A JP H081663A JP 6137131 A JP6137131 A JP 6137131A JP 13713194 A JP13713194 A JP 13713194A JP H081663 A JPH081663 A JP H081663A
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JP
Japan
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conductive
extruder
molding
filled compound
highly
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JP6137131A
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English (en)
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Nobuyuki Hiruma
信幸 昼間
Hiroshi Takanashi
浩 高梨
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Shin Etsu Polymer Co Ltd
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Polymer Co Ltd
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】フィラー高充填配合物を連続的に混練・ペレッ
ト化でき、かつ成形機への安定した材料供給を可能にし
た成形用ペレットの製造方法を提供する。 【構成】この成形用ペレットの製造方法は、押出機のヘ
ッド部を開放した状態で導電性フィラー高充填配合物を
混練・押し出すものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃料電池用セパレータ、
可動接点等の接点部材、導電性インク用導電付与材等の
導電性成形品の製造に有用な成形機への安定供給が可能
な、フィラー高充填配合物の成形用ペレットの製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料電池は化石エネルギーを用いて高効
率、低公害に発電する電気化学システムである。燃料電
池にはリン酸型燃料電池(以下PAFCとする)、固体
酸化物型燃料電池(以下SOFCとする)、固体高分子
電解質型燃料電池(以下PEFCとする)、溶融炭酸塩
型燃料電池(以下MCFCとする)、アルカリ型燃料電
池(以下AFCとする)といった各種の方式のものがあ
る。現在、上記の各種燃料電池が検討・実用化されてい
るが、その中でPAFCおよびPEFCではセパレータ
などの導電性成形品が使用されている。セパレータは単
位セルを積層する場合に不可欠なもので、これには一方
の面に水素ガス、他方の面に酸素および水蒸気の流路が
設けられている溝付きセパレータ方式と、表面に溝のな
い平板型セパレータ方式との2種類が存在する。
【0003】ところで、セパレータは10-1Ω・cm 以下の
導電性を必要とし、また酸化等の化学的腐食に耐えなけ
ればならず、さらに耐加水分解性、耐熱水性なども要求
されることから、グラッシーカーボン板と呼ばれる焼成
物が一般に使用されている。グラッシーカーボン板はフ
ェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フラン
樹脂などを原料として硬化反応させた成形品を不活性雰
囲気中で焼成させて得られたものである。しかし、グラ
ッシーカーボン板は、このままでは衝撃強度、曲げ強度
が弱く、燃料電池の組立時および設置時に破損し易いと
いう欠点がある。また弾力性が全くないため電極との合
わせ面からの水素ガスおよび酸素ガスの漏れを防止する
ことができず、そのために10μm レベルの平滑度が要求
されている。さらにグラッシーカーボン板の製造に当た
っては、原料の配合→成形→硬化→焼成→機械加工→検
査といった多くの工程を必要とするため、非常に高価な
ものとになるという問題もあった。また、接点部材や導
電性インク用導電付与材についても同様の問題があっ
た。以下、樹脂製導電板を例として説明する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
るために、樹脂にカーボンフィラーを配合した樹脂製導
電板等が検討されているが、求められる導電性を満足す
るためには導電性カーボンフィラーを大量に添加しなけ
ればならず、またそれにより配合物の流動性が極端に低
下してしまう。このため配合物を、ストランドダイを取
り付けた押出機により連続的に混練・ペレット化して、
射出成形等の成形に供する従来の方法では、流動性が悪
いためにダイからの押出しができずペレット化が困難で
あり、そのために加圧ニーダー等でバッチごとに混練し
たものを、粉砕工程を経てペレット化しなければならな
かった。しかし、これでは粉砕工程で得られるペレット
の大きさにバラツキがあり過ぎて、例えば射出成形時の
材料供給の繰り返し精度が悪くなり、安定した成形品が
得られにくいため、結果的に生産効率が悪くなりコスト
高の原因となってしまうという問題があった。したがっ
て、本発明の目的は、これらの問題を解決し、燃料電池
用セパレータ等の導電性成形品の製造に有用な、フィラ
ー高充填配合物を連続的に混練・ペレット化でき、かつ
成形機への安定した材料供給を可能にした、成形用ペレ
ットの製造方法を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題の
解決のため、フィラー高充填配合物の成形用ペレットの
製造方法を種々検討の結果、押出機のヘッド部を開放し
た状態で導電性フィラー高充填配合物を混練・押出しす
れば、フレーク状のペレットが得られ、これにより各種
成形法に対する材料供給が可能になり、高品質の成形品
の得られることを見出し、本発明を完成した。すなわ
ち、本発明によるフィラー高充填配合物の成形用ペレッ
トの製造方法は、押出機のヘッド部を開放した状態で導
電性フィラー高充填配合物を混練・押出すことを特徴と
するものである。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。通常の押
出機はシリンダの先端にブレーカプレートと目的とする
押出物の形状に合ったダイス(金型)とを取り付けて使
用するものであるが、本発明は押出機のヘッド部を開放
した状態、すなわちブレーカプレートとダイスを取り付
けない状態で導電性フィラー高充填配合物を混練・押出
す方法である。したがって、本発明の方法を行う場合に
は、配合する樹脂および導電性フィラーの容積比率、樹
脂の種類などが重要となる。本発明で適用される樹脂と
しては熱硬化性樹脂よりも熱可塑性樹脂がより好まし
く、例えば、PAFC用のセパレータでは連続使用温度
が最高 220℃程度となるため、 これを満足する耐熱性が
必要となり、またその他にも気体不透過性、耐加水分解
性、耐熱水性、耐酸性などの特性が必要となる。これら
の要求特性を満足する樹脂としては、フッ素樹脂、ポリ
エーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹
脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイ
ド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケト
ン樹脂、ポリオキシベンゾイルエステル樹脂、液晶ポリ
エステル樹脂などを挙げることができる。
【0007】また、PEFC用のセパレータでは連続使
用温度が最高 100〜 150℃程度であることから、この耐
熱条件と上記と同様の要求特性を満たす樹脂の採用が必
要となる。このような樹脂としては、上記の樹脂に加え
て、さらに芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリ
アミド、ポリアリレート、ポリアリルスルホン、ポリベ
ンゾイミダゾール、ポリエーテルニトリル、ポリチオエ
ーテルスルホン、ポリイミド、ポリアミノビスマレイミ
ド、ポリケトン、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホ
ンなどが挙げられる。樹脂の配合量は15〜50容量%、好
ましくは15〜40容量%の範囲内で調整することが望まし
い。これが15容量%未満では樹脂分が少なくなり過ぎて
粉状のものしか押出されずペレット化が困難になるだけ
でなく、成形品の機械的強度が不十分となり、また50容
量%を超えると、樹脂分が多過ぎてヘッド部を開放した
状態で押出しても、押出物がつながって出てきてフレー
ク状のペレットが得られないほか、燃料電池用セパレー
タとして要求される導電特性を満足させることができな
くなる。
【0008】一方、導電性フィラーとしては金属フィラ
ー、セラミックフィラー、カーボンブラック、黒鉛粒子
等が挙げられ、導電性フィラーの形状としては繊維状、
鱗片状、フレーク状、球状などが挙げられる。導電性フ
ィラーの配合量は50〜85容量%、好ましくは60〜85容量
%の範囲内で調整することが望ましい。これが50容量%
未満では前述したようにフレーク状のペレットが得られ
にくくなるほか、燃料電池用セパレータとして要求され
る導電特性を満足させることができず、また85容量%を
超えるとペレット化が困難になるだけでなく、成形品の
機械的強度が不十分となる。添加する導電性フィラーそ
のものの体積固有抵抗値は10-1Ω・cm 以下であることが
望ましい。これよりも体積固有抵抗値が高いフィラーを
添加しても低抵抗化に対する効果はあまり期待できず、
また効果を出すためには大量のフィラーの添加が必要と
なって、配合物の流動性が極端に低下して、最悪の場合
には成形が不可能となったり、あるいは成形できたとし
ても衝撃強度、曲げ強度といった機械的特性を悪化させ
ることになる。
【0009】本発明の実施には、加工性を改善するため
に滑剤を添加してもよく、これには例えば、流動パラフ
ィン、天然パラフィン、マイクロワックス、ポリエチレ
ンワックス等の炭化水素系滑剤、高級脂肪酸、オキシ脂
肪酸等の脂肪酸系滑剤、脂肪酸アミド、アルキレンビス
脂肪酸アミド等の脂肪酸アミド系滑剤、脂肪酸低級アル
コールエステル、脂肪酸多価アルコールエステル、脂肪
酸ポリグリコールエステル等のエステル系滑剤、脂肪ア
ルコール、多価アルコール、ポリグリコール、ポリグリ
セロール等のアルコール系滑剤、金属石けん等が挙げら
れる。押出機については、スクリューの構造によって分
類すると、単一スクリュー押出機、二本スクリュー、三
本スクリューといった多スクリュー押出機などがある
が、本発明では十分な混練能力のある多スクリュー押出
機を用いることが望ましい。これは十分な混練能力を持
たないと、押出機のヘッド部からフレーク状のペレット
が得られないためである。また、押出機のスクリュー径
とスクリュー長さの比をL/Dとして表すが、本発明の
場合にはL/Dが20以上、とくには25以上であることが
望ましい。L/Dが20未満のものでは十分な混練ができ
ないため押出機のヘッド部からフレーク状のペレットが
得られない。なお、本発明は燃料電池用セパレータ以外
の用途におけるフィラー高充填配合物に対しても応用が
可能で、その場合には製品の必要特性を満足させるよう
に樹脂およびフィラーの種類をを選択すればよい。
【0010】
【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例および比
較例を挙げて説明する。 (実施例)ポリフェニレンサルファイド:フォートロン
0220A9(ポリプラスチック社製、商品名、比重:1.85)
100重量部に、ケッチェンブラックEC(ライオン社製、
商品名、比重:1.90)75重量部、真球状導電性フィラ
ー:ガラスボンP(大和田カーボン工業社製、商品名、
30μm 品、比重:1.50) 200重量部および球状導電性フ
ィラー:ベルパールC-2000(鐘紡社製、商品名、比重:
1.50) 100重量部を添加し、これを二軸押出機PCM-30
(池貝社製、商品名)を用いて温度 340℃で、押出機の
ヘッド部を開放した状態で混練・押出しを行った。この
方法によって得られたフレーク状押出物を用いて 100×
100×5mmの成形品を射出成形法により成形したとこ
ろ、繰り返しの材料供給も安定し、これにより不良の少
ない成形品を得ることができた。
【0011】(比較例1)実施例と同じ組成物を加圧ニ
ーダーにより 340℃でおよそ20分間混練した後、粉砕機
で粉砕した。これを用いて 100mm× 100mm×5mmの成形
品を射出成形法により成形したところ、材料供給が不安
定で実施例に比べて不良率が高くなった。
【0012】(比較例2)実施例と同じ組成物で同じ押
出機を用い、ブレーカープレートとφ3mm、5穴のスト
ランドダイを取り付けたほかは、実施例と全く同じ条件
で混練・押出しを行ったところ、ダイス部で材料が詰ま
ったりしてダイスから安定して押出物が出てこず、ペレ
ットが得られなかった。また、材料の詰まりが発生する
ことで樹脂温度が 380℃まで上昇し、物性に悪影響を及
ぼし易い状態を形成した。
【0013】
【発明の効果】本発明の方法によれば、プレス成形、射
出成形、押出成形等の種々の成形方法における材料供給
が安定してできるようになり、成形不良率を低下させる
ことができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】押出機のヘッド部を開放した状態で導電性
    フィラー高充填配合物を混練・押出すことを特徴とする
    フィラー高充填配合物の成形用ペレットの製造方法。
JP6137131A 1994-06-20 1994-06-20 フィラー高充填配合物の成形用ペレットの製造方法 Pending JPH081663A (ja)

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