JPS61103946A - ガス不透過性導電性複合シート - Google Patents

ガス不透過性導電性複合シート

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JPS61103946A
JPS61103946A JP59223866A JP22386684A JPS61103946A JP S61103946 A JPS61103946 A JP S61103946A JP 59223866 A JP59223866 A JP 59223866A JP 22386684 A JP22386684 A JP 22386684A JP S61103946 A JPS61103946 A JP S61103946A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 燃料電池用セパレーター、′4jL極式水電解装置その
他の電気化学装置における複極式電極セパレーターなど
として用いらnる導電性41曾シート。
従来の技術 燃料電池や複極式電極におけるセパレーターとしては、
従来金属シート或いはカーがン板ないしカーyW 7<
 − /< − t,主体として用いている。
発明が解決しようとする問題点 ところが上記しt工うな従来のものはそれぞれに不利、
欠点t−;frしている。即ち釡属シートによるものは
耐薬品性が充分でなく、電′S漱にLる腐寅進行が不可
避的でt池その他の耐用性が充分に得られない。なお一
部に耐食性をもつt金属も開発されているが、このよう
な耐食性、金属シートは非常に高価で前記し土工うな電
池ないし電極のセパレーターとして利用するに適しない
。東にこの工うな金属性シートは比重が大きいので電池
等の軽量化が要請される場合には不利とならざるを得な
い。
又カー?ン板などによるものではガス遮断性に劣9、燃
料ガス等■反応物質や電解液などの漏洩の九め電池ない
し電極などの寿命に悪影響を及ぼす不利があり、特にカ
ーIン板によるものでは硬くて脆い之め充分な電気的接
触が得られず、性能に悪影響を及ぼし、又セル組立時に
おける締付は等にも工夫を必要とする。
「発明の構成」 問題点を解決する定めの手段 本発明は上記し土工つな従来のものの問題点を解消する
ように創案されtもので、あって、ポリテトラフルオロ
エチレン3〜40%と平均粒径101gn以下の導電性
微粉末60.〜97%からなる導電シートの空隙部に熱
溶融性樹脂を充填させたことを特徴とする導電性複合7
−トでるる。
作用 ポリテトラフルオロエチレンが3%以上であることにエ
フシート化が適切に得らn1又40%以下とすることに
工り配会さwe導電性粉末との関係において適当な導電
性を得しめる。導電性微粉末の平均粒径が10μm以下
とされることによシ加工性が適切に確保される。
上記のような導電性シートに熱溶融性樹脂を層厚方向の
一部又は全部に充填し複台シートとすることによりガス
透過率が非常に小さいものとして得らn1又高導電性を
有し、しかも全体としては柔軟な製品として得られる。
製造はポリテトラフルオロエチレンの水性分散液と導電
性微粉末の水分散体とを混会し共凝させて得九混合物を
押出し、圧延などに工って導電性シートが得らnlこの
導電性シートに熱溶融性樹脂シート1重ね、該熱溶融性
シートの融点以上の温度に加熱加圧することに19量産
的に行われ得る。
実施例 上記し土工うな本発明について更に具体的に説明すると
、先ず導電性微粉末として平均粒径10μm以下、好ま
しくは3μm以下で、最適には1μm以下の、例えば金
属微粉末又は炭素質微粉末など、具体的には銀粉末、触
媒粉末、力−−ンツラッ、り、グラファイト粉末などを
用意する。場合によっては触媒などt−担持しtもので
もよく、又それらの粉末の混合物でも1い。該導電性微
粉末の平均粒径が10 JIWI以上では以後の製膜加
工工程で加工性が著しく阻害される。
特に押出し或いは正規加工に工りIf膜する場合にこの
不利が著しく、又粒子相互の接触面積も確保し4くなシ
、充分な導電性が得られ離くなると共に空隙容積も増加
してガス遮断性も有効に得難いことになる。
上記のような微粉末は水に分散せしめらnるが、その水
の撒ζしては粉末の1類にエフ異るとしても一般的には
粉末100重量部に対して水を100〜5000重量部
の範囲で適宜に選定さルる。又必要なら界面活性剤など
の分散剤、増粘剤等を刃口えても、分散は一般的な攪拌
機、ホモジナイザー、コロイドミル等にLって行うこと
ができる。
次いで上記の1うな導電性微粉末にポリテトラフルオロ
エチレン(以下単にPTFEという)のディスパージョ
ンを樹脂分が3〜40%の範囲内となる工うに添加する
。この工うなPTFKによるディスパージョンの濃度は
2〜60%前後まで適宜に設定することができ、それが
2%以下ではシート化加工が困確となり、シートとなつ
tとしても強度的に頗る弱いので導電性粉末も脱落し易
い。一方40%以上では樹脂分過大の定め必要な導電性
を得難いこととなる。
PTFEディスパージョンを添加しtものは攪拌混合さ
れ、その後この混会され沈水分散体を一過堆積させてか
ら乾燥してシート状としても工く、又適当な支持体(例
えば後述する熱溶融性樹脂シート)上に吹きつけ乾燥し
てシート状としても工く、更に熱お工び/まtは圧力を
加えて圧密化して得九シートとしてもLいが、最も好ま
しい方法はPTFEディスパージョ/l−加え九後攪拌
混曾1tPT?E粉末2工び導電性粉末が凝集し全体が
グル化析出するまで続行する共凝析を行うことである。
この共凝析完了後上置液を傾斜排出し、得られるPTF
Eと導電性粉末との混合物をiiL燥する。この共凝析
法に工9極めて微細なレベルまで均一な混合が達成さn
lその結果として以下の成形方法が可能となる。
即ち慣用のPTFI微粉末(ファインパウダー)と液状
潤滑剤との混和物の成形方法(ペースト押出成形法)−
に準じて成形され得る。つまり導電性粉末とPTFEと
の混和物を例えばソルベントナフサ、ホワイトオイルな
どの液状炭化水素、石油エーテル、イノグロビルアルコ
ール、流動パラフィン、エチレングリ;−ル、クリセリ
ン、水、ブチルベンジルフタレート、ポリアルキルグリ
コール等の液状潤滑剤と適当を混合する。
液状潤滑剤は導電性粉末の種類にニジ選定し、又混合比
率も導電性粉末の種類、物性、成形方法、形状等にLす
適宜に決定するが、一般的には混合物(PTFE+導電
性粉末)100重証部に対して15〜300!i部の範
囲で設定さnる。この混合物から予備成形品をつくり、
該予備成形品を押出機にエフシート状或いはビード状に
押出し、必要なら更に圧延することにLシシートとする
。或いは直接ロール圧延することに! p 7− )と
することも可能でるるが押出工程を経tものの方が好ま
しい。その膜厚は目出に設定し得るが一般的には0.0
5〜2順程度々なる。
斯うして得られ九シート状成形品から液状潤滑剤f、油
抽出は加熱連歌させて除去し、目的のシートを得る。又
は更に圧力を加えて圧密比しても工く、更にPTFKの
分解1匿以下の温度を加えても工い。又場曾に1っては
このシートを   1゛延伸して多孔質化し几ものでめ
っても工く、更にこf′Lt−圧密化し友ものでもよい
。何れにしても本発明においては次の工程において加熱
加圧さn1大小の差はあるにしても圧密化されることに
なる。
以上のようにして得られたシートは何れも柔軟で、比較
的高強度を有し、圧密化さf17t−%のでは導電性粉
末の種類、含有量お2び膜の微細構造、多孔質性などに
工ってそnなりに異るが、高導電性を有するものである
。更に驚くべきことは導電性粉末としてカーがングラン
クを使用しtものでは弾力性を有しておシ、これは本発
明の工うな用途においては非常に好ましい性質である。
前述し之工うにして得らnt導電性7−トの片面或いは
両面に熱溶融性樹脂シート、好ましく t! PTFE
、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体(PFA)、ポリクロロトリフルオ
ロエチレン(PCTFE )、テトラフルオロエチレン
とエチレン共重合体(ETF’l )などの熱可塑性弗
素樹脂、岬に好ましくはPFA又はF’EP樹脂シート
1−!ね、少なくともこの熱可塑性樹脂の融点以上に加
熱、加圧し、導電性シートの空隙部に熱可塑性樹脂を充
填することにより7!/ス不透過性が達成さnる。この
場曾導電性シートは全体として非常に柔軟で、しかも耐
熱性を有している。一方導電性粉末は固体で硬い之め、
かなシの圧力を加えても成る限度以上は漬れず、又盤崩
nなども生じない結果、相当の高溶融粘度を有する樹脂
でも充填可能である。熱可塑性樹脂シートの厚みは加熱
加圧されたときの導電性シートの厚さおよび空隙率と目
的とするガス不透過層の厚みに工って適宜に選ばれるが
、少なくとも全空隙容積となる厚さ以下とすべきである
。又101μm以下では充分なガス不透過効果が得られ
難くなる定め、一般的には10 Am以上が好ましい。
更に圧力は導電性シートの特性、熱可塑性樹脂シートの
物性等にニジ適宜に設定さnるが、一般的には10〜1
5ookg/iの範囲となる。加熱加圧方法もロール法
、プレス法などの何れに工ってもよい。
他の実施形態として、複数の導電性シートの間に熱溶融
性樹脂シートを介在させ7を後、前述同様に少なくとも
熱溶融性樹脂の融点以上の温度に加熱し九条件下で加圧
して本発明の導電性シートとしてよい。この場せ両端面
部分は導電性シート又は熱溶融性樹脂7−トの何−rt
でも工い。斯うして得られた導電性41合シートでは熱
溶融性樹脂シートが溶融して完全に導電性シートの空隙
中に充填され、実質的に絶縁層は消失され−る。又導電
性樹脂シート間に配置さAl熱溶融性樹脂シートは両導
電性7−トに充填されると共に両シート間のバインダー
としての機能七釆丁ことになる。
上記しt工うな導電性夜営シートは、全体としては何れ
も柔軟で、高導電性金有してお9、又ガス透過性も非常
に小さいものであって、燃料電池等の電気化学装置に用
い次場曾、電極或いはセル間の接触が良好に保たn1且
つセル組立時の締付けに際して応力吸収体としての作用
も釆し、信頼性向上に役立つと共に良好なガス不透過性
を有するので、電気化学装置の性能および寿命の向上に
大きく貢献するものである。
本発明によるものの具体的な製造例について説明すると
以下の如くである。
アセチレンブランク(lt気化学社襄:商品名デンカ・
ブランク)850ft−水25tに分散させt後、PT
FEディスパージョンの固形分が1502となる量を添
加し、攪拌混合してアセチレンブランクとPTFE f
共凝析させ、凝析完了後上澄液を流出し、得られ九凝析
物を120℃で2日間に亘り加熱乾燥してアセチレン・
ブランク85%、PTFl 15%から成る混合物を得
比。
次に上記混曾物100重量部に°対して200重量部の
石油す7+I″t−混会し、通常のPTFKペースト押
出成押出成形機にしてシート状に押出し、ロール圧延し
t後、加熱しながらこのシー   。
トから石油ナフサを完全く揮散除去して厚さQ、5m1
I、ガーレーナンバー250秒の長尺導電性シートを得
之(このシートを■とする。)又ロール圧延後のシート
を幅方向に3倍迄延伸し、その延伸状態を維持しtoま
1、加熱して石油ナフサを完全に揮発除去することに工
り、厚さ0,2111に、ガーレー数20秒の導電性シ
ートを得九(このシートラ■とする)。
上記し友ようなシート■■を335℃に加熱焼成してシ
ート■−a1■−aft得、又シート■■を夫々350
Ki9/7で加圧、圧密化して得友シートを各々7−ト
■−b1■−すとし、更にこれらのシート■−ム、■−
bf:335℃に加熱焼成して′4九シートを夫々7−
ト■−C1■−Cとして、これらの谷シートの膜厚、通
気性(、f−レーナンバー)、体積抵抗率を測定しt結
果は次の衣1の如くである。
表  1 更にこれらのシートを夫々2枚づつ用意し、その間に5
0μmの膜厚を有するFEPシートを介装し、温度35
0℃で100 ig/、4の加圧条件で熱プレスするこ
とにょシ導電性シートの空隙部にFEP f充填してガ
ス不透過性とした。即ち斯うして得られt導電性1!!
会シートのガーレーナンバーおよび表裏間の抵抗値を測
定した結果は次の表2に示す如くであつt0 表  2 父上記し之工うな不発明によるものは、何れも比重0.
3〜2.0楊度で頗る4i量でめり、しかも柔軟でろっ
て殊更に面M度を出すようなことなく各電極間や単セル
間などにおける電気的接触を的確に得しめるものであっ
た。
なお本発明に;るものの製造法について要約して示すと
以下の如くでろる。
I  PTFE3〜40%と平均粒径1077m以下の
導電性微粉末60〜97%から成る導電性シートが、P
TFEの水性分散液と導電性微粉末の水分散体とを混廿
し、共凝析させて得之混合物を、押出、圧延の少なくと
も一方を含む方法に1シシート状として得九ものである
ことを特徴とする導電性4.会シートの製造法。
2 導電性シートに熱溶融性樹脂シートt−重ねた後、
少なくとも熱溶融性樹脂の融点以上の温度に加熱加圧す
ることにニジ導電性シートの空隙部に層の一部又は全厚
にわtシ熱溶融性樹脂を充填する前項記載の導電性複合
シートの製造法。
3 複数の導電性シートの間に熱溶融性樹脂シートを配
置しt後、少なくと、ち熱溶融性樹脂の融点以上の温度
に加熱加圧することにニジ導電性シートの空隙部に層厚
の−Sあるいは全厚にわtって熱溶融性樹脂金充填する
前々項記載の導電性複合シートの製造法。
〆 「発明の効果」 以上説明しt工うな本発明によれば、導電性シートとし
て好ましい特性合音し、しかも@量で又眠気的接触を的
確に得しめることのできるシート材を低コストに得しめ
るものであって、工業的にその効果の大きい発明でるる

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ポリテトラフルオロエチレン3〜40%と平均粒径
    10μm以下の導電性微粉末60〜97%からなる導電
    シートの空隙部に熱溶融性樹脂を充填させたことを特徴
    とする導電性複合シート。 2 熱溶性樹脂がポリテトラフルオロエチレン、テトラ
    フルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテ
    ルの共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオ
    ロプロピレンの共重合体、ポリクロロトリフルオロエチ
    レン、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体の
    何れかを含む弗素系樹脂である特許請求の範囲第1項に
    記載の導電性複合シート。 3 導電性粉末が炭素質微粉末であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載の導電性複合シート。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63284236A (ja) * 1987-04-21 1988-11-21 ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエイツ,インコーポレイティド 被覆製品及びその製造方法
CN1060792C (zh) * 1995-10-27 2001-01-17 复旦大学 一种导电粘合剂及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5065476A (ja) * 1973-10-12 1975-06-03
JPS5749020A (en) * 1980-09-05 1982-03-20 Honda Motor Co Ltd Turbo supercharger in internal combustion engine
JPS59134565A (ja) * 1983-01-24 1984-08-02 Meidensha Electric Mfg Co Ltd 亜鉛−臭素電池のプラスチツク電極
JPS59141172A (ja) * 1983-01-31 1984-08-13 Nitto Electric Ind Co Ltd ガス遮断性を有する導電性シ−ト

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5065476A (ja) * 1973-10-12 1975-06-03
JPS5749020A (en) * 1980-09-05 1982-03-20 Honda Motor Co Ltd Turbo supercharger in internal combustion engine
JPS59134565A (ja) * 1983-01-24 1984-08-02 Meidensha Electric Mfg Co Ltd 亜鉛−臭素電池のプラスチツク電極
JPS59141172A (ja) * 1983-01-31 1984-08-13 Nitto Electric Ind Co Ltd ガス遮断性を有する導電性シ−ト

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63284236A (ja) * 1987-04-21 1988-11-21 ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエイツ,インコーポレイティド 被覆製品及びその製造方法
CN1060792C (zh) * 1995-10-27 2001-01-17 复旦大学 一种导电粘合剂及其制备方法

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