KR101089412B1 - Manufacturing method of a separator for a fuel cell and separator for a fuel cell - Google Patents

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Abstract

기계적 특성의 저하, 성형 불량, 도전성의 부족을 초래하지 않고, 연료 전지의 생산성이나 내구성을 향상시킬 수 있는 연료 전지용 격리판의 제조 방법 및 연료 전지용 격리판을 제공한다. 분말의 리니어 타입 폴리페닐렌술피드 수지와 분말의 인조 흑연을 폴리페닐렌술피드 수지가 용융되지 않도록 혼합하여 성형 재료(5)를 조제하고, 성형 재료(5)를 금형(6)에 충전하여 가열 가압한 후, 가압 냉각하여 금형(6)으로부터 탈형한다. 리니어 타입의 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연이 혼합된 성형 재료(5)에 의해 연료 전지용 격리판을 성형하므로 뛰어난 내열성이나 내수성을 얻을 수 있고, 연료 전지의 내구성에 악영향을 미치는 용출 이온이나 중금속분이 적은 연료 전지용 격리판을 제조할 수 있다.Provided are a method for producing a fuel cell separator and a fuel cell separator that can improve productivity and durability of a fuel cell without causing a decrease in mechanical properties, poor molding, and lack of conductivity. The linear material polyphenylene sulfide resin and the powdered artificial graphite are mixed to prevent the polyphenylene sulfide resin from melting to prepare a molding material 5, and the molding material 5 is filled into the mold 6 to be heated and pressurized. After that, it is press-cooled and demolded from the mold 6. Since the separator for fuel cell is molded by the molding material (5) mixed with linear polyphenylene sulfide resin and artificial graphite, excellent heat resistance and water resistance can be obtained, and elution ions and heavy metal powders that adversely affect the durability of the fuel cell are contained. Less fuel cell separators can be produced.

연료 전지, 격리판, 폴리페닐렌술피드, 흑연, 금형 Fuel cell, separator, polyphenylene sulfide, graphite, mold

Description

연료 전지용 격리판의 제조 방법 및 연료 전지용 격리판{MANUFACTURING METHOD OF A SEPARATOR FOR A FUEL CELL AND SEPARATOR FOR A FUEL CELL}Manufacturing method of separator for fuel cell and separator for fuel cell {MANUFACTURING METHOD OF A SEPARATOR FOR A FUEL CELL AND SEPARATOR FOR A FUEL CELL}

도 1은 본 발명에 관계되는 연료 전지용 격리판(separator)의 실시 형태를 모식적으로 나타내는 평면 설명도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a plan explanatory drawing which shows typically embodiment of the fuel cell separator which concerns on this invention.

도 2는 본 발명에 관계되는 연료 전지용 격리판의 실시 형태를 모식적으로 나타내는 단면 설명도이다.2 is a cross-sectional explanatory diagram schematically showing an embodiment of a fuel cell separator according to the present invention.

도 3은 본 발명에 관계되는 연료 전지용 격리판의 제조 방법의 실시 형태에 있어서의 금형을 모식적으로 나타내는 단면 설명도이다.It is sectional explanatory drawing which shows typically the metal mold | die in embodiment of the manufacturing method of the fuel cell separator which concerns on this invention.

도 4는 본 발명에 관계되는 연료 전지용 격리판의 실시 형태를 모식적으로 나타내는 그래프이다.It is a graph which shows typically embodiment of the fuel cell separator which concerns on this invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1    연료 전지용 격리판(separator)Separators for fuel cells

2    베이스판(base plate)2 base plate

3    홈(groove)3 Groove

5    성형 재료5 forming material

6    금형(mold)6 mold

7    상형(upper mold)7upper mold

8    하형(lower mold)8 lower mold

9    성형부9 molding part

특허 문헌 1 : 일본국 특허공개 2003­100313호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Publication No. 2003­100313

   특허 문헌 2 : 일본국 특허 제3693275호Patent Document 2: Japanese Patent No. 3693275

   특허 문헌 3 : 일본국 특허공개 2003­346827호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Publication No. 2003­346827

특허 문헌 4 : 일본국 특허공개 2001­085030호 공보Patent Document 4: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001­085030

  본 발명은 지구 온난화 방지나 에너지 절약 등에 이바지하는 연료 전지용 격리판(separator)의 제조 방법 및 연료 전지용 격리판에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a fuel cell separator and a fuel cell separator for contributing to global warming prevention, energy saving, and the like.

  연료 전지에 사용되는 연료 전지용 격리판에는 도전성, 기계적 특성, 내구성이 중요 특성으로서 요구되지만, 이들 이외에도 저가격을 실현하여 보급시키기 위해 높은 생산성이 요구되고 있다.The fuel cell separator used for a fuel cell is required to have conductivity, mechanical properties, and durability as important characteristics, but in addition to these, high productivity is required in order to realize low price and spread.

이러한 연료 전지용 격리판을 제조하는 경우에는, 도시하지 않지만, 종래, 소정의 수지와 흑연을 소정량 혼합하여 성형하는 방법이 채용되고 있다(특허 문헌 1, 2, 3, 4 참조). 소정의 수지로서는 열가소성 수지 혹은 열경화성 수지를 들 수 있다. 또, 흑연은 도전성을 확보하기 위해 소정의 수지에 많이 배합하여 용융 혼련된다.When manufacturing such a fuel cell separator, although not shown, conventionally, a method of mixing and molding a predetermined amount of a predetermined resin and graphite is employed (see Patent Documents 1, 2, 3, and 4). As predetermined resin, a thermoplastic resin or a thermosetting resin is mentioned. Moreover, graphite is melt-kneaded by mix | blending many with predetermined resin in order to ensure electroconductivity.

  종래에 있어서의 연료 전지용 격리판은 이상과 같이 제조되고, 도전성을 확보하기 위해 흑연의 비율을 많게 하고 있지만, 흑연을 많게 하면, 성형 재료의 유동성이 매우 악화되어 격리판의 요철이나 단부에 성형 재료를 충분히 충전할 수가 없고, 기계적 특성의 저하나 성형 불량을 초래한다고 하는 문제가 있다. 또, 특허 문헌 1, 2의 경우에는 열가소성 수지를 사용하지만, 열가소성 수지와 분말의 흑연을 용융 혼련하여 성형하면, 용융 혼련시에 열가소성 수지가 흑연의 주변에 과도하게 밀착하여 도전성을 저해하고, 도전성이 부족할 우려가 적지 않다.Conventionally, the fuel cell separator is manufactured as described above, and the graphite is increased in order to secure the conductivity. However, when the graphite is increased, the fluidity of the molding material is greatly deteriorated, and the molding material is formed on the irregularities and ends of the separator. Cannot be sufficiently filled, resulting in a decrease in mechanical properties or poor molding. In the case of Patent Documents 1 and 2, thermoplastic resins are used. However, when the thermoplastic resin and the graphite of the powder are melt-kneaded and molded, the thermoplastic resin excessively adheres to the periphery of the graphite during melt-kneading, thereby inhibiting conductivity and There is not much concern about this shortage.

  또, 특허 문헌 3, 4의 경우에는 열경화성 수지를 사용하지만, 열경화성 수지의 경화에는 장시간을 요하므로 생산성에 어려움이 있다. 또한, 미경화 성분이나 반응 생성물이 연료 전지용 격리판 중에 잔류물로서 잔류하기 쉽기 때문에, 연료 전지의 작동 중에 이러한 잔류물이 용출하여 연료 전지의 내구성을 저하시킨다고 하는 문제가 있다. 이 결점을 해소하기 위해 종래에 있어서는 후가열하여 잔류물을 제거하고 있지만, 충분한 효과를 기대할 수 없고 생산성의 저하를 초래하고 있다.In the case of Patent Documents 3 and 4, thermosetting resins are used. However, the curing of the thermosetting resins requires a long time, which leads to difficulty in productivity. In addition, since uncured components and reaction products tend to remain as residues in the separator for fuel cells, such residues elute during operation of the fuel cells, thereby degrading the durability of the fuel cells. In order to eliminate this drawback, in the past, the residue is removed by post-heating, but a sufficient effect cannot be expected, resulting in a decrease in productivity.

본 발명은 상기한 바를 감안하여 이루어진 것으로, 기계적 특성의 저하, 성형 불량, 도전성의 부족을 초래하지 않고, 연료 전지의 생산성이나 내구성을 향상시킬 수 있는 연료 전지용 격리판의 제조 방법 및 연료 전지용 격리판을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and a method for producing a fuel cell separator and a fuel cell separator that can improve productivity and durability of a fuel cell without causing a decrease in mechanical properties, poor molding, and lack of conductivity. The purpose is to provide.

  본 발명에 있어서는 상기 과제를 해결하기 위해, 베이스판의 적어도 한 면에 연료용의 유로를 구획하는 홈을 형성한 연료 전지용 격리판의 제조 방법으로서, 분말의 리니어 타입 폴리페닐렌술피드(polyphenylenesulfide) 수지와 분말의 인조 흑연을 폴리페닐렌술피드 수지가 용융되지 않게 혼합하여 성형 재료를 조제하고, 이 성형 재료를 금형에 충전하여 가열 가압한 후, 탈형하는 것을 특징으로 하고 있다.In this invention, in order to solve the said subject, as a manufacturing method of the fuel cell separator which provided the groove | channel which divides the flow path for fuel in at least one surface of a base board, a powder type linear polyphenylene sulfide resin And powdered artificial graphite are mixed so that the polyphenylene sulfide resin is not melted, a molding material is prepared, and the molding material is filled into a mold and heated and pressurized, followed by demolding.

  또한, 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연을 중량비로 1:2.5∼1:5의 비율로 배합하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to mix | blend polyphenylene sulfide resin and artificial graphite in the ratio of 1: 2.5-1: 5 by weight ratio.

  또, 폴리페닐렌술피드 수지 100중량부에 대해서 인조 흑연을 300∼500중량부 배합하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to mix | blend 300-500 weight part of artificial graphite with respect to 100 weight part of polyphenylene sulfide resin.

  또, 폴리페닐렌술피드 수지를 세정한 후에 분말의 인조 흑연과 혼합하는 것이 바람직하다.Moreover, after wash | cleaning polyphenylene sulfide resin, it is preferable to mix with artificial graphite of powder.

  또, 인조 흑연을, 괴상의 흑연 중에 봉상의 흑연을 혼재시킴으로써 조제하고, 이 봉상의 흑연의 직경과 길이의 비를 1:3∼20으로 하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable to prepare artificial graphite by mixing rod-like graphite in block graphite, and to make ratio of the diameter and length of this rod-shaped graphite into 1: 3-20.

  또, 금형의 하형에 계량한 성형 재료를 충전하여 대략 균일하게 고르고, 홈을 성형하는 금형의 성형부의 성형 재료를 긁어모아 덜어내면 좋다.Moreover, what is necessary is just to fill the lower mold | die of the metal mold | die with the weighing | molding molding material, and to make it substantially uniform, and to scrape away the molding material of the shaping part of the metal mold | die which forms a groove | channel.

  또한, 본 발명에 있어서는 상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재의 연료 전지용 격리판의 제조 방법으로 제조되는 연료 전지용 격리판으로서, 로레스타(Loresta) 저항률계에 의해 측정되는 체적 저항률이 6mΩ·cm 이하인 것을 특징으로 하고 있다.Moreover, in this invention, in order to solve the said subject, it is a fuel cell separator manufactured by the manufacturing method of the fuel cell separator of any one of Claims 1-4, and it measures by a Loresta resistivity meter. It is characterized by the volume resistivity which becomes 6 m (ohm) * cm or less.

여기서, 특허청구의 범위에 있어서의 연료용의 유로를 구획하는 홈은 베이스 판의 표면, 이면, 혹은 표리면에 필요한 수가 형성된다. 또, 인조 흑연에는 완전한 인조의 흑연 외에, 산 세정이나 1000℃ 이상의 가열 처리에 의해 잔류 금속 성분이나 용출 이온 등이 제거된 흑연이 포함된다.Here, the groove | channel which partitions the flow path for fuels in a claim is provided with the required number on the surface, back surface, or front and back surface of a base plate. In addition to the artificial graphite, artificial graphite includes graphite in which residual metal components, elution ions, etc. have been removed by acid washing or heating at 1000 ° C or higher.

  이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시의 형태를 설명하면, 본 실시 형태에 있어서의 연료 전지용 격리판(1)은, 도 1 내지 도 3에 나타내듯이, 폴리페닐렌술피드 수지와 도전 충전제(filler)인 인조 흑연을 혼합하여 성형 재료(5)를 조제하고, 이 성형 재료(5)를 금형(6)에 충전하여 가열 가압한 후, 가압 냉각하여 금형(6)으로부터 탈형함으로써 압축 성형되고, JIS­K7194에 준거한 로레스타 저항률계의 4단자 4탐침법에 의해 측정되는 체적 저항률이 6mΩ·cm 이하로 된다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, preferred embodiment of this invention is described, The fuel cell separator 1 in this embodiment is a polyphenylene sulfide resin and a conductive filler (as shown to FIG. 1 thru | or 3). artificial graphite, which is a filler, is mixed to prepare a molding material 5, the molding material 5 is filled into the mold 6, heated and pressurized, and then press-cooled to be demolded from the mold 6 to be compression molded. The volume resistivity measured by the four-terminal four-probe method of a lorsta resistivity meter based on JISK7194 becomes 6 m (ohm) * cm or less.

  연료 전지용 격리판(1)은, 도 1이나 도 2에 나타내듯이, 평면 대략 사각형의 베이스판(base plate)(2)을 구비하고, 이 베이스판(2)의 대략 평탄한 표리면의 중앙부에는, 연료용의 유로를 구획하는 복수의 홈(3)이 횡일렬로 늘어서 각각 평면 대략 S자형으로 배열 형성되어 있고, 도시하지 않은 전해질층, 공기극, 연료극과 함께 적층되어 연료 전지를 구성하도록 기능한다. 복수의 홈(3)은 그 주위에 사각형을 나타낸 복수의 관통구(4)가 나란히 천공되고, 각 홈(3)이 단면 대략 U자형으로 오목하게 형성된다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the fuel cell separator 1 includes a base plate 2 of a substantially planar shape, and at the center of the substantially flat front and back surfaces of the base plate 2, The plurality of grooves 3 for dividing the fuel flow path are arranged side by side in a substantially S-shaped plane, respectively, and are stacked together with an electrolyte layer, an air electrode, and a fuel electrode (not shown) to function as a fuel cell. The plurality of grooves 3 are perforated side by side with a plurality of through-holes 4 having a rectangular shape around them, and each of the grooves 3 is formed to be concave in a substantially U-shaped cross section.

  성형 재료(5)는, 분쇄하여 분말화된 리니어 타입(linear type)의 폴리페닐렌술피드(PPS; polyphenylenesulfide) 수지와 분말의 인조 흑연을 폴리페닐렌술피드 수지가 용융되지 않도록 혼합함으로써 조제한다.The molding material 5 is prepared by mixing a pulverized linear type polyphenylene sulfide (PPS) resin and powdered artificial graphite so that the polyphenylene sulfide resin does not melt.

  폴리페닐렌술피드 수지가 사용되는 것은 실용상 최적이기 때문이지만, 예를 들면 액정 폴리머(liquid crystal polymer)의 경우에는 폴리에스테르 수지 특유의 가수분해에 기인하는 시간 경과에서의 강도 저하의 우려가 있고, 폴리프로필렌(PP; polypropylene)의 경우에는 기계적인 강도가 부족하거나 산화 방지제의 영향에 의한 용출 이온의 문제가 발생하기 때문이다. 또, 폴리카보네이트(PC; polycarbonate), 폴리에테르이미드(PEI; polyetherimide), 폴리에테르술폰(polyethersulfone) 등으로 이루어지는 결정성 수지의 경우에는 흑연의 충전 부족에 수반하는 인성(靭性) 결여 등의 문제가 생기기 때문이다.The use of polyphenylene sulfide resin is optimal in practical use, but for example, in the case of liquid crystal polymer, there is a fear of a decrease in strength over time due to hydrolysis peculiar to the polyester resin, In the case of polypropylene (PP; polypropylene), there is a problem of eluting ions due to the lack of mechanical strength or the influence of antioxidants. In the case of crystalline resins made of polycarbonate (PC), polyetherimide (PEI), polyethersulfone (polyethersulfone) and the like, problems such as lack of toughness due to insufficient filling of graphite Because it occurs.

  폴리페닐렌술피드 수지는 용출 이온 방지의 관점에서 산이나 물 등에 의해 세정하여 사용되는 것이 바람직하다. 이는 폴리페닐렌술피드 수지를 세정하여 사용하면, 연료 전지의 작동 중에 열수 중으로 용출하는 이온을 저감하여, 연료 전지의 열화를 방지할 수 있기 때문이다. 이온의 용출은 폴리페닐렌술피드 수지 1g을 순수한 물 4g에 담그고, 121℃의 프레셔 쿠커(pressure cooker) 중에 100HR 방치 후, 순수한 물의 도전율을 측정함으로써 평가할 수 있다. 순수한 물의 도전율은 100μS(지멘스; Siemens) 이하가 바람직하다.It is preferable to use polyphenylene sulfide resin after washing | cleaning with an acid, water, etc. from a viewpoint of prevention of elution ion. This is because when the polyphenylene sulfide resin is washed and used, ions eluted in hot water during operation of the fuel cell can be reduced, and deterioration of the fuel cell can be prevented. Elution of ions can be evaluated by immersing 1 g of polyphenylene sulfide resin in 4 g of pure water, leaving 100HR in a pressure cooker at 121 ° C, and measuring the conductivity of pure water. The conductivity of pure water is preferably 100 μS (Siemens) or less.

  폴리페닐렌술피드 수지는 높은 유동성을 얻기 위해, 가교 타입이 아니라 리니어 타입(linear type)이 바람직하다. 이 리니어 타입의 폴리페닐렌술피드 수지의 중량 평균 분자량은 25000∼100000의 범위 내가 최적이다. 이는 중량 평균 분자량이 25000 미만의 경우에는 기계적 강도가 부족하고, 반대로 중량 평균 분자량이 100000을 초과하는 경우에는 유동성이 악화되어 양호한 성형을 기대할 수 없기 때문이다.In order to obtain high fluidity, the polyphenylene sulfide resin is preferably a linear type, not a crosslinking type. The weight average molecular weight of this linear type polyphenylene sulfide resin is optimal in the range of 25000-100000. This is because when the weight average molecular weight is less than 25000, the mechanical strength is insufficient. On the contrary, when the weight average molecular weight is more than 100000, fluidity deteriorates and good molding cannot be expected.

  폴리페닐렌술피드 수지의 유동성의 지표로서는 멜트 플로우 레이트(MFR(melt flow rate):용액 지수)로 파악한 경우에, 융점+100℃, 압력 100kg/cm2, 다이스(dice) 직경 1mm, 랜드 길이 10mm에서의 멜트 플로우 레이트가 300cc/10분∼1200cc/10분, 바람직하게는 400cc/10분∼1000cc/10분이 좋다. 이는 300cc/10분 미만의 경우에는 유동성이 작고, 정밀도가 좋은 양호한 성형을 할 수 없다는 이유에 근거한다. 반대로, 1200cc/10분을 초과하는 경우에는 충분한 기계적 특성을 얻을 수 없다는 이유에 근거한다.As an index of the fluidity of the polyphenylene sulfide resin, when it is understood by the melt flow rate (MFR (melt flow rate): solution index), at a melting point of + 100 ° C, a pressure of 100 kg / cm 2 , a die diameter of 1 mm, and a land length of 10 mm The melt flow rate of is 300 cc / 10 minutes to 1200 cc / 10 minutes, preferably 400 cc / 10 minutes to 1000 cc / 10 minutes. This is based on the reason that when less than 300 cc / 10 minutes, the flowability is small and good molding cannot be performed. On the contrary, it is based on the reason that sufficient mechanical properties cannot be obtained when it exceeds 1200 cc / 10 minutes.

  인조 흑연은 천연 타입은 아니고, 인조 타입, 구체적으로는 타르(tar)나 코크스(cokes) 등을 고온에서 소성하고, 소정의 입자 직경으로 분쇄한 타입, 페놀(phenol) 등의 유기 재료를 소성한 타입이 사용되고, 30∼200μm, 바람직하게는 50∼150μm의 평균 입자 직경으로 조정된다. 이는, 흑연이 천연 타입인 경우에는 각종의 불순물이 혼입하고 있으므로, 연료 전지용 격리판(1)으로서 사용하기 위해서는 철분, 규소분, 회분 등으로 이루어지는 잔류물, 나트륨, 염소 등의 용출 이온분을 제거해야 하고, 이 때문에 산 세정이나 1000℃ 이상의 온도에서 휘발 제거할 필요가 있고, 결과적으로 제조 비용이 커진다는 이유에 근거한다.Artificial graphite is not a natural type, but artificial type, specifically, tar and cokes are fired at high temperature, and a type and a pulverized organic material such as phenol are pulverized to a predetermined particle diameter. The type is used and adjusted to an average particle diameter of 30 to 200 µm, preferably 50 to 150 µm. When graphite is a natural type, since various impurities are mixed, in order to use it as the fuel cell separator 1, residues made of iron, silicon, ash and the like, and elution ions such as sodium and chlorine are removed. For this reason, it is necessary to volatilize and remove at an acid wash or at a temperature of 1000 ° C or higher, and as a result, the manufacturing cost increases.

  인조 흑연은 중시하는 특성에 따라 괴상, 봉상, 구상, 섬유상의 형상이 선택되거나 복수의 형상이 조합하여 사용된다. 이 인조 흑연은 도전성, 기계적 특성, 성형성을 균형(balance) 좋게 만족시키는 관점에서, 괴상의 흑연 100 중에 봉상의 흑연이 10∼40중량부 혼재된 타입이 바람직하다. 이는 괴상의 흑연의 표면은 모나 있으므로, 도전성이나 기계적 특성의 향상에 이바지하기 때문이다. 또, 봉상의 흑연을 혼재시키면 구부림 강도가 향상되기 때문이다.Artificial graphite is selected in the form of lumps, rods, spheres, and fibrous shapes, or a plurality of shapes are used in combination depending on the characteristics of importance. This artificial graphite is preferably a type in which 10-40 parts by weight of rod-like graphite is mixed in the bulk graphite 100 from the viewpoint of satisfactorily satisfying the conductivity, mechanical properties, and moldability. This is because the surface of the bulk graphite is monolithic, which contributes to the improvement of conductivity and mechanical properties. This is because the bending strength is improved by mixing rod-like graphite.

  봉상의 흑연은 직경과 길이의 비가 1:3∼20 정도의 섬유상이 아닌 타입이 사용된다. 이는 섬유상의 흑연의 경우에는 상온에서 혼합할 때 서로 얽혀 양호한 분산성을 얻을 수 없기 때문이다.The rod-shaped graphite is a non-fibrous type having a diameter and length ratio of about 1: 3 to 20. This is because, in the case of fibrous graphite, good dispersibility cannot be obtained by entanglement with each other when mixing at room temperature.

  또한, 인조 흑연이 둥그스름한 형상이나 구상인 경우에는 기계적 강도가 작게 되지만, 성형 재료(5)의 유동성이 향상되므로 생산성이나 치수 정밀도를 향상시키는 경우에 의의가 있다. 따라서, 인조 흑연을 괴상의 흑연 중에 봉상의 흑연, 둥그스름한 흑연, 및/또는 구상의 흑연이 혼재된 타입으로 해도 좋다.In addition, in the case where the artificial graphite has a rounded shape or spherical shape, the mechanical strength is reduced. However, since the fluidity of the molding material 5 is improved, there is a significance when the productivity and dimensional accuracy are improved. Therefore, artificial graphite may be a type in which rod-shaped graphite, rounded graphite, and / or spherical graphite are mixed in the bulk graphite.

  상기에 있어서, 연료 전지용 격리판(1)을 제조하는 경우에는, 먼저, 리니어 타입의 폴리페닐렌술피드 수지를 분쇄하여 분말화하고, 이 폴리페닐렌술피드 수지와 분말의 인조 흑연을 폴리페닐렌술피드 수지가 용융되지 않게 소정의 비율로 가열하지 않고 혼합하여 성형 재료(5)를 조제한다.In the above, when manufacturing the fuel cell separator 1, first, the linear type polyphenylene sulfide resin is pulverized and powdered, and the polyphenylene sulfide resin and the artificial graphite of the powder are polyphenylene sulfide. The molding material 5 is prepared by mixing without heating the resin at a predetermined ratio so that the resin does not melt.

  폴리페닐렌술피드 수지의 분쇄의 방법으로서는 냉동 분쇄법이나 충돌 파쇄법 등이 채용된다. 이 분말의 폴리페닐렌술피드 수지의 평균 입자 직경은 인조 흑연의 평균 입자 직경의 1.5배 이하로 10μm 이상인 것이 바람직하다. 이는 인조 흑연의 평균 입자 직경의 1.5배를 초과하는 경우에는 성형 재료(5) 중의 폴리페닐렌술피드 수지가 감소하고, 연료 전지용 격리판(1) 내에 수지 얼룩을 생기게 하고, 특성의 불균일이 생기기 때문이다. 또, 10μm 미만의 경우에는 분쇄에 품이 들고 제조 공정에서 비산하여 제조 환경이 악화되기 때문이다.As a method of grinding | pulverizing polyphenylene sulfide resin, the freeze grinding method, the impact crushing method, etc. are employ | adopted. It is preferable that the average particle diameter of the polyphenylene sulfide resin of this powder is 1.5 micrometers or less of the average particle diameter of artificial graphite, and is 10 micrometers or more. This is because when the average particle diameter of the artificial graphite is more than 1.5 times, the polyphenylene sulfide resin in the molding material 5 decreases, resulting in resin staining in the fuel cell separator 1 and nonuniformity of characteristics. to be. Moreover, when less than 10 micrometers, it is a thing which grind | pulverizes and scatters in a manufacturing process, and a manufacturing environment worsens.

  폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연은 중량비로 1:2.5∼1:5, 바람직하게는 1:3∼1:4.5의 비율로 배합된다. 이는 인조 흑연이 1:2.5 미만의 경우에는 로레스타 저항률계에 의해 측정된 연료 전지용 격리판(1)의 체적 저항률이 6mΩ·cm 이상으로 되고, 반대로 인조 흑연이 1:5를 초과하는 경우에는 성형 재료(5)의 유동성이 악화되고, 연료 전지용 격리판(1) 1매당 필요한 ±30μm의 두께 치수 정밀도를 얻을 수 없기 때문이다. 또, 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연의 혼합에 즈음해서는, 예를 들면 텀블러(tumbler)나 헨셀 믹서(Hensel mixer) 등이 사용된다.Polyphenylene sulfide resin and artificial graphite are mix | blended in the ratio of 1: 2.5-1: 5 by weight, Preferably it is 1: 3-1: 4.5. This means that when the artificial graphite is less than 1: 2.5, the volume resistivity of the separator 1 for fuel cell measured by a Loresta resistivity meter is 6 mΩ · cm or more, and conversely, when artificial graphite is larger than 1: 5, It is because the fluidity | liquidity of the material 5 deteriorates, and the thickness dimension precision of +/- 30 micrometers required for each fuel cell separator 1 cannot be obtained. In addition, for the mixing of polyphenylene sulfide resin and artificial graphite, a tumbler, a Henschel mixer, etc. are used, for example.

  또, 폴리페닐렌술피드 수지의 유동성은 멜트 플로우 레이트(melt flow rate)로 파악한 경우에, 융점+100℃, 압력 100kg/cm2, 다이스(dice) 직경 1mm, 랜드 길이 10mm에서의 멜트 플로우 레이트가 300cc/10분∼1200cc/10분이 좋다. 이 점에 대해서 설명하면, 인조 흑연의 배합 비율에 의해 성형품인 연료 전지용 격리판(1)의 선팽창 계수가 크게 변화하고, 금형(6)을 구성하는 강재의 선팽창 계수와의 차가 너무 크게 되면, 금형(6)으로부터 탈형할 때에 연료 전지용 격리판(1)의 홈(3) 등이 걸리고, 꺼낼 때 품이 들거나 연료 전지용 격리판(1)을 파손시킬 우려가 있다.In addition, when the fluidity of polyphenylene sulfide resin was grasped | ascertained by the melt flow rate, the melt flow rate in melting | fusing point +100 degreeC, pressure 100kg / cm <2> , dice diameter 1mm, land length 10mm is 300cc. 10 minutes to 1200 cc / 10 minutes is good. Explaining this point, if the linear expansion coefficient of the fuel cell separator 1 which is a molded article is greatly changed by the blending ratio of artificial graphite, and the difference with the linear expansion coefficient of the steel constituting the mold 6 becomes too large, the mold When demolding from (6), the grooves 3 and the like of the fuel cell separator 1 are caught, and when taken out, there is a risk that the product may be damaged or the fuel cell separator 1 may be damaged.

  금형(6)의 선팽창 계수는 일반적으로 11∼12(ppm)이지만, 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연의 중량비가 1:5인 경우에는 6(ppm), 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연의 중량비가 1:4인 경우에는 10(ppm), 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연의 중량비가 1:3인 경우에는 14(ppm)이고, 1:5로 압축 성형한 경우에는 연료 전지용 격리판(1)에 파손이나 손상이 많이 생긴다.Although the linear expansion coefficient of the metal mold | die 6 is 11-12 (ppm) generally, when the weight ratio of polyphenylene sulfide resin and artificial graphite is 1: 5, it is 6 (ppm) and the weight ratio of polyphenylene sulfide resin and artificial graphite. Is 1: 4 when the weight ratio of polyphenylene sulfide resin and artificial graphite is 1: 3, and is 14 (ppm) when the weight ratio is 1: 3. ) A lot of breakage or damage occurs.

  도 4는 320℃의 성형 재료(5), 유로 직경 2mmφ, 랜드 길이 5mm, 압력 500kg/cm2의 조건에서 측정한 멜트 플로우 레이트의 그래프이다. 여기서, 성형 재료(5)는 중량 평균 분자량이 36000의 리니어 타입의 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연이 혼합됨으로써 조제되고, 인조 흑연은 평균 입자 직경이 70μm의 괴상의 흑연 중에 평균 입자 직경이 145μm인 봉상의 흑연이 혼재됨으로써 조제된다.4 is a graph of melt flow rate measured under conditions of a molding material 5 at 320 ° C., a flow path diameter of 2 mmφ, a land length of 5 mm, and a pressure of 500 kg / cm 2 . Here, the molding material 5 is prepared by mixing a linear type polyphenylene sulfide resin having a weight average molecular weight of 36000 and artificial graphite, and artificial graphite has an average particle diameter of 145 μm in a bulk graphite having an average particle diameter of 70 μm. It is prepared by mixing rod-like graphite.

  성형 재료(5)의 멜트 플로우 레이트는 P 가공성의 지표로서 활용할 수가 있다. 실험의 결과, 유로 직경 2mmφ, 랜드 길이 5mm, 압력 500kg/cm2의 조건에서 측정한 멜트 플로우 레이트는, 300cc/10분∼1000cc/10분의 범위 내에 있는 값을 사용하면, 필요한 도전성이나 기계적 특성을 가지는 연료 전지용 격리판(1)을 1매당의 두께 정밀도 ±30μm로 안정하게 성형할 수 있는 것이 판명되었다.The melt flow rate of the molding material 5 can be utilized as an index of P workability. As a result of the experiment, the melt flow rate measured under the conditions of a flow path diameter of 2 mm φ, a land length of 5 mm, and a pressure of 500 kg / cm 2 was obtained by using values within the range of 300 cc / 10 min to 1000 cc / 10 min. It has been found that the separator 1 for fuel cell can be stably formed with a thickness accuracy of ± 30 μm per sheet.

  이러한 값은 연료 전지용 격리판(1)을 분쇄하여 멜트 플로우 레이트를 평가해도 성형재료(5)와 대략 동일한 값이 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 320℃의 연료 전지용 격리판(1)은 유로 직경 2mmφ, 랜드 길이 5mm, 압력 500kg/cm2의 조건에서 측정한 멜트 플로우 레이트가 300cc/10분인 것이 좋다.Such a value becomes substantially the same as that of the molding material 5, even if the fuel cell separator 1 is crushed and the melt flow rate is evaluated. Therefore, it is preferable that the melt flow rate measured on the conditions of the flow path diameter 2mm (phi), land length 5mm, and pressure 500kg / cm <2> of the 320 degreeC fuel cell separator 1 in this embodiment is 300cc / 10min.

  폴리페닐렌술피드 수지와 분말의 인조 흑연은 폴리페닐렌술피드 수지가 용융되지 않도록 가열하지 않고 혼합된다. 이는 가열하여 용융 혼련하면 인조흑연의 주변에 폴리페닐렌술피드 수지가 과도하게 밀착하여 도전성을 저해하고 에너지 비용을 삭감할 수가 없다고 하는 이유에 근거한다.Artificial graphite of the polyphenylene sulfide resin and the powder is mixed without heating so that the polyphenylene sulfide resin does not melt. This is based on the reason that, when heated and melt-kneaded, the polyphenylene sulfide resin adheres excessively around the artificial graphite to inhibit conductivity and reduce energy costs.

  성형 재료(5)를 조제하면, 이 성형 재료(5)를 예비 성형하지 않고, 소정량 금형(6)에 충전(도 3 참조)하여 그 상형(7)과 하형(8)을 조이고, 금형(6)을 가열 가압하여 연료 전지용 격리판(1)을 압축 성형한다.When the molding material 5 is prepared, a predetermined amount of the mold 6 is filled (see FIG. 3) without preforming the molding material 5, the upper mold 7 and the lower mold 8 are tightened, and the mold ( 6) is heated and pressurized to compression-form the fuel cell separator 1.

  성형 재료(5)를 충전하는 경우에는, 연료 전지용 격리판(1)의 베이스판(2)과 복수의 홈(3)에서 성형 재료(5)의 성형량이 상위하므로, 이를 고려하여 충전한다. 구체적으로는 (1) 금형(6)의 하형(8)에 계량한 성형 재료(5)를 충전하여 스크래블러(scrabbler) 등에 의해 균일하게 고르고, 복수의 홈(3)을 성형하는 금형(6)의 성형부(9)의 성형 재료(5)를 스크래블러 등에 의해 긁어모아 덜어내어, 성형 재료(5)를 균형 좋게 충전하는 방법, (2) 연료 전지용 격리판(1)의 형상을 고려하여, 금형(6)의 하형(8)에 성형 재료(5)를 디스펜서(dispenser)에 의해 증감시키면서 충전하는 방법을 들 수 있다.When the molding material 5 is filled, since the molding amount of the molding material 5 differs from the base plate 2 of the fuel cell separator 1 and the plurality of grooves 3, the filling material 5 is filled in consideration of this. Specifically, (1) the metal mold 6 for filling the lower mold 8 of the metal mold 6 with the weighing molding material 5 uniformly and uniformly by a scrabble or the like to form a plurality of grooves 3. The method of filling the molding material 5 in a balanced manner by scraping the molding material 5 of the molding part 9 of the molding part 9 by the scrubber etc., (2) taking into account the shape of the fuel cell separator 1, The lower mold 8 of the metal mold | die 6 is filled with the molding material 5 with a dispenser, and the method of filling is mentioned.

  성형 재료(5)의 충전에 즈음해서는, 금형(6)의 성형 온도를 폴리페닐렌술피드 수지의 융점보다 낮게 해 두는 것이 바람직하다. 또, 금형(6)의 가열 가압에 즈음해서는, 성형 재료(5)의 충전된 금형(6)을 성형기의 소정 온도까지 가열한 한 쌍의 열판 사이에 세트(set)하여 가열 가압한다. 또, 금형(6)의 가열 온도는 폴리페닐렌술피드 수지의 융점+100℃∼+150℃ 정도가 바람직하고, 금형(6)의 가압 압력은 300kg/cm2 이상이 필요하다.On the occasion of filling the molding material 5, it is preferable to keep the molding temperature of the mold 6 lower than the melting point of the polyphenylene sulfide resin. Moreover, in the case of the heating pressurization of the metal mold | die 6, it sets and heats and presses between the pair of hot plates which heated the metal mold 6 filled with the molding material 5 to predetermined temperature of the molding machine. Moreover, as for the heating temperature of the metal mold | die 6, melting | fusing point +100 degreeC-+150 degreeC of polyphenylene sulfide resin is preferable, and the pressurization pressure of the metal mold | die 6 needs 300 kg / cm <2> or more.

  금형(6)이 가열 가압되면 성형 재료(5)가 가압되고, 복수의 인조 흑연끼리가 접촉하여 그 사이에 폴리페닐렌술피드 수지의 유입하는 공극이 형성된다. 그리고, 금형(6)의 가열에 의해, 폴리페닐렌술피드 수지의 융점을 초과한 온도 영역에서 폴 리페닐렌술피드 수지가 유동하기 시작하고, 복수의 인조 흑연의 사이에 폴리페닐렌술피드 수지가 유입한다. 따라서, 인조 흑연의 주변에 폴리페닐렌술피드 수지가 과도하게 밀착하지 않고 양호한 도전성을 얻을 수 있다.When the die 6 is heated and pressurized, the molding material 5 is pressurized, and a plurality of artificial graphites come into contact with each other to form voids in which the polyphenylene sulfide resin flows in between. Then, by heating the mold 6, the polyphenylene sulfide resin begins to flow in the temperature range exceeding the melting point of the polyphenylene sulfide resin, and the polyphenylene sulfide resin flows between the plurality of artificial graphites. do. Therefore, the polyphenylene sulfide resin does not adhere excessively around the artificial graphite, and good conductivity can be obtained.

  금형(6)의 가열 가압 시간으로서는 복수의 인조 흑연의 사이에 폴리페닐렌술피드 수지가 유입하는데 필요한 시간이면 좋다. 구체적으로는 폴리페닐렌술피드 수지의 융점+100℃, 가압 압력 800kg/cm2(연료 전지용 격리판(1)의 투영 면적에 대해서)의 조건에서 20∼100초이다.The heat pressurization time of the die 6 may be any time required for the polyphenylene sulfide resin to flow between the plurality of artificial graphites. Specifically, it is 20 to 100 seconds under the conditions of the melting point + 100 ° C of the polyphenylene sulfide resin and the pressurization pressure 800 kg / cm 2 (relative to the projected area of the fuel cell separator 1).

  그리고, 그 후 금형(6)을 가압 냉각하여 연료 전지용 격리판(1)을 탈형하면, 도 1이나 도 2에 나타내는 연료 전지용 격리판(1)을 제조할 수가 있다. 금형(6)을 가압(가압 압력 800kg/cm2) 냉각하는 방법으로서는, (1) 금형(6)을 떼어내어 냉각된 다른 성형기의 한 쌍의 열판 사이에 세트하고, 가압 냉각하는 방법, (2) 금형(6)을 성형기의 한 쌍의 열판 사이에 세트한 채로 가압 냉각하는 방법 등을 들 수 있다.After that, the die 6 is pressurized and cooled to demold the fuel cell separator 1, whereby the fuel cell separator 1 shown in Figs. 1 and 2 can be manufactured. As a method of pressurizing (pressurizing pressure 800 kg / cm <2> ) the die 6, it is a method of (1) removing the die 6, setting it between a pair of hot plates of another cooled molding machine, and carrying out pressure cooling (2 ) Pressurized cooling with the metal mold | die 6 set between a pair of hot plates of a molding machine, etc. are mentioned.

  금형(6)은 폴리페닐렌술피드 수지의 융점 이하, 바람직하게는 폴리페닐렌술피드 수지의 융점-100℃ 이하, 보다 바람직하게는 폴리페닐렌술피드 수지의 유리전이점 이하까지 냉각한다. 이는, 이러한 온도까지 금형(6)을 냉각하면, 연료 전지용 격리판(1)의 도전성이 향상되거나, 젖혀짐, 구부러짐의 저감에 이바지하기 때문이다.The metal mold | die 6 is cooled below melting | fusing point of polyphenylene sulfide resin, Preferably melting | fusing point -100 degrees C or less of polyphenylene sulfide resin, More preferably, it is below glass transition point of polyphenylene sulfide resin. This is because, when the mold 6 is cooled to such a temperature, the conductivity of the separator for fuel cell 1 is improved, which contributes to the reduction of bending and bending.

  단, 냉각 온도의 저하에 수반하여 생산성이 악화되므로, 도전성을 만족하는 범위의 고온에서 연료 전지용 격리판(1)을 탈형하고, 유리전이점 이상의 온도에서 어닐링(annealing)하여 연료 전지용 격리판(1)의 젖혀짐, 구부러짐을 교정해도 좋다. 어닐링은 연료 전지용 격리판(1)을 적층하여 0.05kg/cm2의 추를 탑재함으로써 실시하는 것이 바람직하다. However, since the productivity deteriorates with the decrease in the cooling temperature, the fuel cell separator 1 is demolded at a high temperature within a range satisfying the conductivity, and is annealed at a temperature equal to or higher than the glass transition point, thereby separating the fuel cell separator 1 ) You can correct the bending and bending of the). The annealing is preferably carried out by stacking the fuel cell separator 1 and mounting a weight of 0.05 kg / cm 2 .

  상기에 의하면, 리니어 타입의 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연이 혼합된 성형 재료(5)에 의해 연료 전지용 격리판(1)을 사출 성형하는 것이 아니라, 압축 성형하므로 뛰어난 내열성이나 내수성을 얻을 수 있고, 연료 전지의 내구성에 악영향을 미치는 용출 이온이나 중금속분이 적은 연료 전지용 격리판(1)을 제조할 수가 있다.According to the above, rather than injection molding the separator 1 for fuel cell with the molding material 5 in which the linear type polyphenylene sulfide resin and artificial graphite are mixed, it is compression-molded so that excellent heat resistance and water resistance can be obtained. The fuel cell separator 1 having less eluting ions or heavy metal powder can adversely affect the durability of the fuel cell.

  또, 압축 성형에 의해 수지량을 많게 하고, 흑연분을 적게 할 수가 있으므로, 적은 인조 흑연으로 극히 양호한 도전성을 확보할 수가 있고, 기계적 특성의 저하나 성형 불량을 초래하지 않고, 또한 치수 정밀도의 향상을 도모할 수도 있다. 또한, 폴리페닐렌술피드 수지가 용융되지 않도록 가열하지 않고 혼합하므로, 인조 흑연의 주변에 폴리페닐렌술피드 수지가 과도하게 밀착하여 도전성을 저해하거나, 도전성이 부족하게 될 우려를 유효하게 배제하는 것이 가능하게 된다.In addition, since the amount of resin can be increased and the amount of graphite can be reduced by compression molding, extremely good conductivity can be ensured with a small amount of artificial graphite, and the dimensional accuracy is improved without causing a decrease in mechanical properties or poor molding. You can also promote In addition, since the polyphenylene sulfide resin is mixed without heating so as not to melt, the polyphenylene sulfide resin may be excessively adhered to the vicinity of the artificial graphite, thereby effectively eliminating the possibility of inhibiting conductivity or insufficient conductivity. Done.

  또한, 성형 재료(5)를 금형(6)에 충전하여 가열 가압할 때에 가열 기구를 사용하거나, 가압 냉각할 때에 냉각 기구를 사용해도 좋다. 이렇게 하면, 설비 비용이 약간 증가하지만 에너지 비용 대책으로 유리하다. 구체적으로는 금형(6)에 전기 히터로 이루어지는 가열 기구를 설치하거나, 냉각수용의 유로로 이루어지는 냉각 기구를 내장할 수가 있다. 또, 금형(6)에 유로를 내장하여 가열용의 증기나 냉각용 의 냉각수를 유통시킬 수도 있다. 이 증기를 사용할 때, 과열 증기를 사용하면 상온에서 고온을 얻을 수 있고, 또한 양호한 가열 효과율을 얻을 수 있다.In addition, a heating mechanism may be used when the molding material 5 is filled into the mold 6 and heated and pressurized, or a cooling mechanism may be used when pressurized cooling. This slightly increases the cost of the plant, but is advantageous as an energy cost measure. Specifically, the metal mold | die 6 can provide the heating mechanism which consists of an electric heater, or can incorporate the cooling mechanism which consists of a flow path for cooling water. In addition, a flow path may be built in the mold 6 to distribute the heating steam or cooling cooling water. When using this steam, when superheated steam is used, high temperature can be obtained at normal temperature and a favorable heating effect rate can be obtained.

<실시예><Examples>

  이하, 본 발명에 관계되는 연료 전지용 격리판의 제조 방법 및 연료 전지용 격리판의 실시예를 비교예와 함께 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of the manufacturing method of the fuel cell separator and the fuel cell separator which concern on this invention is demonstrated with a comparative example.

실시예Example 1 One

  먼저, 분말의 리니어 타입 폴리페닐렌술피드 수지 1에 대해서 분말의 인조 흑연 3중량비를 텀블러(tumbler)에 의해 1시간 혼합하여 성형 재료를 조제하였다. 폴리페닐렌술피드(polyphenylenesulfide) 수지는 중량 평균 분자량이 36000의 제품(토레이주식회사 제조:제품명 E2180)을 냉동 분쇄하여 평균 입자 직경 70μm로 분말화하였다. 또, 인조 흑연은 평균 입자 직경 140μm의 제품(오리엔탈카본주식회사 제조:제품명 8020S)을 사용하였다.First, 3 weight ratios of artificial graphite of powder were mixed with the tumbler for 1 hour with respect to the linear type polyphenylene sulfide resin 1 of powder, and the molding material was prepared. Polyphenylene sulfide (polyphenylenesulfide) resin was pulverized by crushing a product having a weight average molecular weight of 36000 (Toray Co., Ltd. product: product name E2180) to an average particle diameter of 70 µm. In addition, the artificial graphite used the product (Oriental Carbon Co., Ltd. product: product name 8020S) of 140 micrometers of average particle diameters.

  폴리페닐렌술피드 수지가 용융되지 않도록 성형 재료를 조제하면, 이 성형 재료를 금형에 균일하게 충전하여 가열 가압하였다. 성형 재료의 충전에 즈음해서는, 연료 전지용 격리판의 복수의 홈을 성형하는 금형의 성형부의 성형 재료를 스크래블러(scrabbler) 등에 의해 긁어모아 덜어내어, 성형재료를 균형 좋게 충전하였다. 또, 금형을 가열 가압하는 경우에는, 열판 온도가 440℃인 압축 성형기에 금형을 탑재하고, 연료 전지용 격리판의 면적에 대해서 800kg/cm2의 압력을 작용시켰다.When the molding material was prepared so that the polyphenylene sulfide resin did not melt, the molding material was uniformly filled in a mold and heated and pressurized. On the occasion of filling the molding material, the molding material of the molding part of the mold for forming the plurality of grooves of the separator for fuel cell is scraped off by a scrabble or the like, and the molding material is well balanced. Moreover, when heat-pressurizing a metal mold | die, the metal mold | die was mounted in the compression molding machine whose hotplate temperature is 440 degreeC, and the pressure of 800 kg / cm <2> was made to act on the area of the separator for fuel cells.

다음에, 금형을 가열 가압하고, 금형의 온도가 400℃에 이르면, 열판 온도가 30℃인 냉각용의 압축 성형기에 금형을 옮겨 탑재하여 가압 냉각하고, 그 후 금형으로부터 탈형함으로써, 297mm×210mm×2mm의 외형의 연료 전지용 격리판을 얻었다. 이 연료 전지용 격리판은 표리 양면에 있어서의 복수의 홈의 형성 영역이 210mm×170mm이고, 각 홈의 폭이 1mm, 각 홈의 깊이가 0.7mm이다.Next, when the mold is heated and pressurized, and the temperature of the mold reaches 400 ° C, the mold is transferred to a compression molding machine for cooling having a hot plate temperature of 30 ° C, mounted under pressure, and then subjected to press-cooling, followed by demolding from the mold. A separator for a fuel cell having an external shape of 2 mm was obtained. In the fuel cell separator, the grooves formed on both front and back sides are 210 mm x 170 mm, the width of each groove is 1 mm, and the depth of each groove is 0.7 mm.

  연료 전지용 격리판을 제조하면, 이 연료 전지용 격리판의 도전성, 두께 불균일, 및 용출 도전도를 각각 측정하고 평가하여 표 1에 정리하였다. 연료 전지용 격리판의 도전성은 연료 전지용 격리판의 주변의 평탄부를 잘라내고, 로레스타 저항률계(미츠비시화학 제조)에 의해 4단자법으로 측정하였다.When manufacturing the fuel cell separator, the conductivity, thickness nonuniformity, and elution conductivity of the separator for fuel cell were measured and evaluated, respectively, and are summarized in Table 1. The conductivity of the separator for fuel cell was cut out of the flat portion around the separator for fuel cell, and measured by a four-terminal method using a lorsta resistivity meter (manufactured by Mitsubishi Chemical).

  연료 전지용 격리판의 두께 불균일에 대해서는, 연료 전지용 격리판의 35점(点)을 매크로미터(macrometer)에 의해 측정하였다. 또, 연료 전지용 격리판의 용출 도전도에 대해서는, 연료 전지용 격리판의 일부 30g을 대략 15mm 모서리에서 잘라내어 순수한 물 120g에 담그고, 121℃의 프레셔 쿠커(pressure cooker) 중에 100HR 방치 후, 23℃로 되돌린 후에 순수한 물의 도전율을 측정함으로써 평가하였다.About the thickness nonuniformity of the separator for fuel cells, 35 points of the separator for fuel cells were measured with the macrometer. In addition, about the elution conductivity of the fuel cell separator, some 30 g of the fuel cell separator is cut at approximately 15 mm corners, soaked in 120 g of pure water, and left at 100 hr in a pressure cooker at 121 ° C. to 23 ° C. It was evaluated by measuring the conductivity of pure water after turning.

실시예Example 2 2

  분말의 리니어 타입 폴리페닐렌술피드 수지 1에 대해서 분말의 인조 흑연 4.5중량비를 텀블러에 의해 1시간 혼합하여 성형 재료를 조제하였다. 그 외의 부분은 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다.4.5 weight ratios of the artificial graphite of powder were mixed with the tumbler with respect to the linear type polyphenylene sulfide resin 1 of powder for 1 hour, and the molding material was prepared. Other parts were evaluated in the same manner as in Example 1.

실시예Example 3 3

  분말의 리니어 타입 폴리페닐렌술피드 수지 1에 대해서 분말의 인조 흑연 3중량비를 텀블러에 의해 1시간 혼합하여 성형 재료를 조제하였다. 인조 흑연은 평균 입자 직경 대략 50μm의 제품(오리엔탈카본주식회사 제조:제품명 AT-No.5 SX)을 사용하였다. 그 외의 부분은 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다.To the linear type polyphenylene sulfide resin 1 of powder, artificial graphite 3 weight ratio of powder was mixed with a tumbler for 1 hour, and the molding material was prepared. As the artificial graphite, a product (Oriental Carbon Co., Ltd. product: product name AT-5) X having an average particle diameter of approximately 50 µm was used. Other parts were evaluated in the same manner as in Example 1.

실시예Example 4 4

  분말의 리니어 타입 폴리페닐렌술피드 수지 1에 대해서 분말의 흑연 3중량비를 텀블러에 의해 1시간 혼합하여 성형 재료를 조제하였다. 흑연은 천연품(일본흑연주식회사 제조:제품명 CGC100)을 황산에 의해 세정하여 수세하고, 1300℃에서 3HR 가열하고, 천연 흑연과 동등의 불순물 레벨(level)까지 정제하여 사용하였다. 그 외의 부분은 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다.To graphite linear polyphenylene sulfide resin 1 of powder, 3 weight ratios of graphite of powder were mixed with a tumbler for 1 hour, and the molding material was prepared. Graphite was washed with natural products (manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd .: product name CGC100), washed with sulfuric acid, washed with water, heated to 3HR at 1300 ° C, and purified to an impurity level equivalent to that of natural graphite. Other parts were evaluated in the same manner as in Example 1.

비교예Comparative example 1 One

  가교 타입의 폴리페닐렌술피드 수지 1에 대해서 분말의 인조 흑연 2.5중량비를 텀블러에 의해 1시간 혼합하여 성형 재료를 조제하였다. 그 외의 부분은 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다. To the crosslinked polyphenylene sulfide resin 1, 2.5 parts by weight of artificial graphite in powder was mixed with a tumbler for 1 hour to prepare a molding material. Other parts were evaluated in the same manner as in Example 1.

비교예Comparative example 2 2

  가교 타입의 폴리페닐렌술피드 수지 1에 대해서 분말의 인조 흑연 5중량비를 텀블러에 의해 1시간 혼합하여 성형 재료를 조제하였다. 그 외의 부분은 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다.5 weight ratios of artificial graphite of powder were mixed for 1 hour with the tumbler with respect to the polyphenylene sulfide resin 1 of crosslinking type, and the molding material was prepared. Other parts were evaluated in the same manner as in Example 1.

비교예Comparative example 3 3

  가교 타입의 폴리페닐렌술피드 수지 1에 대해서 분말의 흑연 3중량비를 텀블러에 의해 1시간 혼합하여 성형 재료를 조제하였다. 흑연은 평균 입자 직경이 대략 100μm의 천연품(일본흑연주식회사 제조:제품명 CGC100)을 그대로 사용하였다. 그 외의 부분은 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다.With respect to the crosslinked polyphenylene sulfide resin 1, 3 weight ratios of graphite of the powder were mixed with a tumbler for 1 hour to prepare a molding material. As the graphite, a natural product having an average particle diameter of approximately 100 µm (Japanese Graphite Co., Ltd. product: CGC100) was used as it is. Other parts were evaluated in the same manner as in Example 1.

비교예Comparative example 4 4

  폴리페닐렌술피드 수지 1에 대해서 분말의 흑연 3중량비를 320℃로 가열한 가압 니더(kneader) 중에서 혼련하여 취하고, 이 혼련물을 파쇄하여 과립상으로 하고 성형 재료를 조제하였다. 폴리페닐렌술피드 수지와 흑연은 실시예 1과 마찬가지로 하였다. 그 외의 부분은 실시예 1과 마찬가지로 하여 평가하였다.The graphite 3 weight ratio of the powder with respect to polyphenylene sulfide resin 1 was knead | mixed in the pressurized kneader heated at 320 degreeC, this kneaded material was crushed into granular form, and the molding material was prepared. Polyphenylene sulfide resin and graphite were the same as in Example 1. Other parts were evaluated in the same manner as in Example 1.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 도전성
(mΩ·cm)
Conductivity
(mΩcm)

5.5

5.5

4.5

4.5

5

5

6

6

11

11

3.2

3.2

6

6

12

12
두께불균일
(μm)
Thickness nonuniformity
(μm)

±25

± 25

±30

± 30

±26

± 26

±23

± 23

±20

± 20

±75

± 75

±22

± 22

±25

± 25
용출도전도
(μS)
Dissolution Challenge
(μS)

70

70

65

65

65

65

95

95

80

80

65

65

220

220

85

85

평가

evaluation

양호

Good

양호

Good

양호

Good
용출 다소 높지만, 양호Elution somewhat high, but good
도전성
부족

Conductivity
lack

두께정밀도 불량

Thickness Accuracy Poor

용출불량

Dissolution

도전성
불량

Conductivity
Bad

  본 발명에 의하면, 연료 전지용 격리판의 기계적 특성의 저하, 성형 불량, 도전성의 부족을 초래하지 않고, 연료 전지용 격리판의 생산성이나 내구성을 향상시킬 수가 있다는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that the productivity and durability of the fuel cell separator can be improved without causing a decrease in the mechanical properties of the fuel cell separator, poor molding, and lack of conductivity.

  또, 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연을 중량비로 1:2.5∼1:5의 비율로 배합하면, 로레스타 저항률계에 의해 측정되는 연료 전지용 격리판의 체적 저항률이 6mΩ·cm 이상으로 되지 않고 양호한 도전성을 얻을 수 있다. 또, 성형 재료의 유동성 악화를 억제하고, 연료 전지용 격리판 1매당 필요한 ±30μm의 두께 치수 정밀도를 비교적 용이하게 얻을 수 있다.Moreover, when polyphenylene sulfide resin and artificial graphite are mix | blended in the ratio of 1: 2.5-1: 5 by weight ratio, the volume resistivity of the separator for fuel cells measured by a lorsta resistivity meter does not become 6 m (ohm) * cm or more, and is favorable. Electroconductivity can be obtained. In addition, deterioration in fluidity of the molding material can be suppressed, and the thickness dimension accuracy of ± 30 μm per fuel cell separator can be obtained relatively easily.

  또, 인조 흑연을, 괴상의 흑연 중에 봉상의 흑연을 혼재시킴으로써 조제하고, 이 봉상의 흑연의 직경과 길이의 비를 1:3∼20으로 하면, 연료 전지용 격리판의 도전성, 기계적 특성, 성형성을 균형 좋게 만족시키는 것이 가능하게 된다. 또, 연료 전지용 격리판의 구부림 강도의 향상을 기대할 수 있다.In addition, artificial graphite is prepared by mixing rod-like graphite in the bulk graphite, and when the ratio of the diameter and length of the rod-shaped graphite is 1: 3-20, the conductivity, mechanical properties, and moldability of the separator for fuel cell It is possible to satisfy the balance well. Moreover, the improvement of the bending strength of the separator for fuel cells can be expected.

또한, 금형의 하형에 계량한 성형 재료를 충전하여 대략 균일하게 고르고, 홈을 성형하는 금형의 성형부의 성형 재료를 긁어모아 덜어내면, 성형 재료를 낭비 없게 또한 균형(balance) 좋게 충전하는 것이 가능하게 된다.In addition, by filling the lower mold of the mold with a molding material weighed approximately evenly, and scraping away the molding material of the molding portion of the mold for forming the groove, it is possible to fill the molding material without waste and with good balance. do.

Claims (5)

베이스판의 적어도 한 면에 연료용의 유로를 구획하는 홈을 형성한 연료 전지용 격리판의 제조 방법으로서,A method of manufacturing a separator for fuel cells, in which grooves for partitioning a flow path for fuel are formed on at least one surface of the base plate,   분말의 리니어 타입 폴리페닐렌술피드 수지와 분말의 인조 흑연을 폴리페닐렌술피드 수지가 용융되지 않도록 가열하지 않고 혼합하여 성형 재료를 조제하고, 이 성형 재료를 금형에 충전하여 가열 가압한 후 탈형하고,The linear linear polyphenylene sulfide resin and powdered artificial graphite are mixed without heating so that the polyphenylene sulfide resin is not melted to prepare a molding material. 상기 인조 흑연을, 괴상의 흑연 중에 섬유상이 아닌 타입의 봉상의 흑연을 혼재시킴으로써 조제하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 격리판의 제조 방법.The said artificial graphite is prepared by mixing rod-like graphite of a type which is not fibrous in mass graphite, The manufacturing method of the separator for fuel cells characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서,  The method of claim 1, 폴리페닐렌술피드 수지와 인조 흑연을 중량비로 1:2.5∼1:5의 비율로 배합하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 격리판의 제조 방법.A polyphenylene sulfide resin and artificial graphite are blended in the ratio of 1: 2.5-1: 5 by weight ratio, The manufacturing method of the separator for fuel cells characterized by the above-mentioned.   제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 봉상의 흑연의 직경과 길이의 비를 1:3∼20으로 하는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 격리판의 제조 방법.A ratio of the diameter and length of said rod-shaped graphite is 1: 3-20, The manufacturing method of the separator for fuel cells characterized by the above-mentioned.   제1항에 있어서,The method of claim 1, 금형의 하형에 계량한 성형 재료를 충전하여 균일하게 고르고, 홈을 성형하는 금형의 성형부의 성형 재료를 긁어모아 덜어내는 것을 특징으로 하는 연료 전지용 격리판의 제조 방법.A method for producing a separator for fuel cells, characterized in that the lower mold of the mold is filled with uniformly selected molding materials, and the molded materials of the molding portion of the mold for forming the grooves are scraped off.   제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재의 연료 전지용 격리판의 제조 방법으로 제조되는 연료 전지용 격리판으로서,A fuel cell separator manufactured by the method for producing a fuel cell separator according to any one of claims 1 to 4, 로레스타 저항률계에 의해 측정되는 체적 저항률이 6mΩ·cm 이하인 것을 특징으로 하는 연료 전지용 격리판.A separator for a fuel cell, wherein the volume resistivity measured by a lorsta resistivity meter is 6 mΩ · cm or less.
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