KR20010101567A

KR20010101567A - 사출 성형가능한 전도성 방향족 열가소성 액정 중합체조성물

Info

Publication number: KR20010101567A
Application number: KR1020017009012A
Authority: KR
Inventors: 무케시 케이. 비사리아; 피터 앤드린; 모하메드 압두; 유끼 카이
Original assignee: 메리 이. 보울러; 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2001-11-14
Also published as: EP1153401A1; USRE40083E1; EP1153401B1; BR0008588A; CA2352380C; CN1337048A; DE60006490T2; DE60006490D1; CN1191591C; JP2002535173A; US6379795B1; ATE254334T1; WO2000044005A1; CA2352380A1

Abstract

사출 성형가능한 조성물을 사용하여 특성들 및 가공성의 목적하는 조합을 갖는 성형품 또는 10^-2ohm-cm 미만의 부피 저항을 갖는 성형품의 제조 방법이 제공된다. 특히, 형성된 성형품은 연료 전지 용도에서 집전 장치로서 사출 성형된 쌍극판을 포함한다.

Description

사출 성형가능한 전도성 방향족 열가소성 액정 중합체 조성물 {Injection Moldable Conductive Aromatic Thermoplastic Liquid Crystalline Polymeric Compositions}

당업계의 현 상태에서, 통상의 연료 전지는 도 1에 나타낸 부재를 포함한다. 격리판(11) 및 그의 한쪽 면상의 촉매 코팅물(12) 및 2개의 가스 확산 배킹 쉬이트(20)를 포함하는 막/전극 조립체(MEA)(10)가 2개의 전기 전도성 흑연판(40)사이에서 개스킷(30)에 의해 밀봉되어 있다. 흑연판은 종종 나타내지 않은 전기 연결부를 통해 전자를 외부 로드에 운반하는 집전 장치로서, 다른 연료 전지 부품용의 기계적 지지체로서, 그리고 그의 표면상에 새겨진 유동장의 패턴을 통한 가스 및 물 분배 그물망(50)으로서 다수의 역할을 한다. 가스 및 물의 유입 및 유출은일반적으로 흑연판에 필수적이나 나타내지는 않는다. 흑연판은 통상 쌓여있는 인접 전지사이의 계면으로서 작용한다. 흑연판은 집전 장치, 유동장 및 쌍극(또는 단극) 판으로서 다양하게 공지되어 있다. 추가 정보를 위해, 예를 들어 문헌(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th ed. Vol.12A, pp.55ff, VCH, New York, 1989)을 참조하기 바란다.

쌍극판의 다수의 역할 때문에, 쌍극판은 충족시켜야 하는 많은 요건을 갖는다. 쌍극판은 화학 반응성 연료 전지 환경에서 양호한 전기 전도성, 양호한 기계적 또는 구조적 특성 및 높은 화학 안정성을 가져야 한다. 또한, 그의 가스 분배 역할 때문에, 기체 불투과성 물질로부터 제조되어야 하고, 그의 표면을 가로질러 복잡한 가스 운반 통로가 형성되어야 한다.

당업계의 현 실무에서, 흑연은 그의 높은 전기 전도성, 높은 강도 및 부식에 대한 내성때문에 쌍극판용으로 선택되는 물질이다. 그러나, 흑연은 취성이고 값이 비싸고, 제조를 위해 값비싼 기계 가공을 요구한다. 흑연의 취성으로 인해 약 6 mm 두께의 판을 사용할 필요가 있고, 이는 연료 전지에 중량 및 부피를 가해서 사용시 그의 전력 밀도(kW/l 또는 kW/kg)를 감소시킨다.

탄소/흑연이 충전된 열가소성 중합체는 오랫동안 쌍극판에서 흑연에 대한 유망한 대체물로서 확인되어 왔다. 원칙상, 전도성이며 강화된 열가소성 중합체 조성물은 저비용의 고속 성형 공정을 이용하여 번잡하며 복잡한 성형 부재로 직접 성형될 수 있다. 이외에, 이러한 연성 물질은 성형가능한 플라스틱이 연료 전지 부재의 형태에 휠씬 큰 유연성을 제공하기 때문에 새로운 적층 설계의 개발을 가능하게 할 것이다. 불행하게도, 이러한 잠재성은 그러한 많은 시도에도 불구하고 당업계에서 실현되지 않았다.

10^-3내지 10^-2ohm-cm의 부피 저항을 제공하는 전기 전도성 열가소성 중합체 조성물이 당업계에 공지되어 있고, 연료 전지 집전 장치의 제조에 특히 관심의 대상이 된다.

니콜스(Nickols)의 US-A-3,945,844호는 중합체/금속 복합체를 개시하고 있다. 폴리술폰, 폴리페닐렌 술피드, 폴리페닐렌 옥시드, 아크릴로니트릴부타디엔-스티렌 공중합체가 스테인레스강, 은, 금 및 니켈과 다양한 방식으로 합쳐진다. 중합체/금속 복합체에서 금속 분말 또는 충전제 또는 이들 모두의 양은 50 내지 80 중량%이다. 10^-3ohm-cm 만큼 낮은 저항 수준이 보고되어 있다.

비디크(Biddick) 등의 US-A-4,098,967호는 40 내지 80 부피%의 미분된 유리질 탄소로 충전된 열가소성 수지로부터 형성된 쌍극판을 제공한다. 상기 조성물에 사용된 플라스틱은 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 폴리페닐렌 옥시드를 포함한다. 쌍극판은 건조 배합된 조성물을 압축 성형하여 형성되고, 0.002 ohm-cm 정도의 비저항을 갖는다. 흑연 분말 및 폴리비닐리덴 플루오라이드의 용액 배합물로부터 형성된 압축 성형된 쌍극판은 듀스(Dews) 등의 US-3,801,374호에 개시되어 있다. 그렇게 형성된 판은 2.0 g/cc의 밀도 및 4×10^-3ohm-cm의 부피 저항을 갖는다.

로렌스(Lawrance)의 US-A-4,214,969호는 탄소 및 흑연 입자 및 플루오로중합체 수지의 건조 혼합물을 가압 성형하여 제조된 쌍극판을 개시하고 있다. 탄소 또는 흑연은 중합체에 대해 중량비로 2.5:1 내지 16:1로 존재한다. 6 내지 28 중량%의 중합체 농도의 경우, 부피 저항은 3.0 내지 8.9×10^-3ohm-cm(1.2 내지 3.5×10^-3ohm-in)이다.

발코(Balko) 등의 US-A-4,339,322호에서, US-A-4,214,969호의 압축 성형된 복합체의 물리적 강도가 몇몇 흑연 분말대신에 탄소 섬유 또는 다른 섬유상 탄소 구조물을 사용함으로써 개선되었다. 통상의 조성물은 20 중량%의 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 16 중량%의 탄소 섬유, 및 흑연 분말을 포함한다. 이 건조 혼합물이 배합된 후 판으로 가압 성형된다. 부피 저항은 7 내지 26 중량%의 결합제/수지 부가 수준에서 4.8×10^-3내지 9.9×10^-3ohm-cm(1.9×10^-3내지 3.9×10^-3ohm-in)이다.

브라운(Braun) 등의 US-A-4,554,063-85호는 캐소드 집전 장치를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 집전 장치는 입도가 10 ㎛ 내지 200 ㎛인 고순도의 흑연(합성) 분말 및 내부에 불규칙적으로 분포되어 있으며 길이 1 mm 내지 30 mm의 탄소 섬유로 이루어져 있고, 흑연 분말/탄소 섬유의 질량비는 10:1 내지 30:1이다. 사용되는 결합제/수지는 폴리비닐리덴 플루오라이드이다. 집전 장치를 제조하기 위해, 결합제는 예를 들어 디메틸포름아미드중에 용해된다. 그 후, 흑연 분말 및 탄소 섬유가 가해지고, 생성된 윤활 그리스형 물질이 유리판상에 퍼짐으로써 목적하는 두께로 되고, 약 50℃에서 약 1시간 동안 건조된다. 또한, 판은 주조, 퍼짐 및 압출에 의해 형성되었다.

라폴레테(Lafollette)의 US-A-5,582,622호는 긴 탄소 섬유, 탄소 입자의 충전제 및 플루오로탄성중합체의 복합체를 포함하는 쌍극판을 개시하고 있다.

또한, 금속 코팅, 특히 니켈 코팅된 세단 흑연 섬유를 사용하여 전도성 중합체 조성물을 형성하는 것이 당업계에 공지되어 있다. 컴파운딩에 의한 섬유 마멸을 감소시키기 위해, 종래 기술은 단지 예비 건조 배합 단계만을 사용하여 열가소성 매트릭스 수지로 직접 사출 성형가능한 니켈 코팅된 흑연 섬유의 열가소성 수지 함침된 다발을 사용하는 것을 개시하고 있다. 예를 들어 문헌(Kiesche, "Conductive Composites Find Their Niche", Plastics Technology, November 1985, P.77ff; Murthy 등, "Metal Coated Graphite Fiber Structural Foam Composites", Fourteenth Annual Structural Foam Conference and Parts Competition, The Society of the Plastics Industry, Inc., April 1986, pp 86ff)을 참조하기 바란다. 흑연 섬유를 처리하는 성형기에서 폭이 넓은 게이트 및 흐름 통로의 사용이 예를 들어 문헌(International Encyclopedia of Composites, S. Lee, ed. pp 474ff, VCH 출판, 1990)에 개시되어 있다. 또한, 상기 문헌에 성형 공정시 중합체 매트릭스내의 높은 종횡비의 전도성 섬유의 배향에 의해 전도성을 향상시키는 것이 개시되어 있다.

또한 금속 코팅된 흑연에 적용가능한 수지 함침된 흑연 섬유의 형성 방법이 당업계에 공지되어 있다. 이러한 방법중 몇몇은 문헌(J.Iroh의 Polymeric Materials Encyclopedia, J.C.Salamone, ed., pp.2861ff,CRC Press 1996에서 "Graphite Fiber Composites(Electrochemical Processing)")에 개시되어 있다.

본원 명세서에서 상기 인용된 기술은 최종 용품으로 형성하려는 광범위한 기계 가공을 요구하는 순수한 금속 또는 흑연 성분을 최종 용품을 형성하기 위해 후-성형 기계 가공을 덜 요구하는 열가소성 중합체 수지를 기재로 하는 성형가능한 조성물로 대체하는 것에 관한 것이다.

성형된 열가소성 중합체 부품의 이점을 실현할 때 문제점은 전도성 충전제의 농도와 가공성 및 기계적 특성사이의 역관계성에 관련되어 왔다. 실제로, 본원 명세서에서 상기 인용된 기술에 나타낸 바와 같이, 연료 전지에서 10^-2ohm-cm 저항 목표치를 달성하는데 요구되는 전도성 충전제의 양은 제한된 실제 유용성을 갖는 제품을 초래한다. 이는 특히 연료 전지 용도에서 집전 장치의 형성에 있어 해당된다.

실제 유용성을 제한하지 않으면서 사출 성형가능한 조성물에서 특성들과 가공성의 조합을 달성하는 것이 바람직하다. 또다른 요구되는 이점은 통상의 방법과 비교하여 집전 장치와 같은 최종 용품을 형성할 때 비용의 감소이다.

<발명의 요약>

간략히 말하자면, 본 발명의 한 측면에 따라,

사출 성형가능한 방향족 열가소성 액정 중합체 수지, 및 비액정 열가소성 결합제 수지로 함침된 니켈 코팅된 흑연 섬유를 포함하는 조성물을 합쳐서 열가소성 액정 중합체 수지의 융점 미만의 온도에서 혼합물을 형성하고, 이 때 흑연 섬유는 2 cm 미만의 길이를 가지며 혼합물의 약 5 내지 약 50 중량%를 이루고, 결합제 수지는 흑연의 약 0.1 내지 약 20 중량%를 이루는 단계;

혼합물을 사출 성형기에 공급하고, 이 사출 성형기에서 열가소성 액정 중합체 수지는 용융되어 용융 상태로 금형에 공급되는 단계; 금형을 혼합물내 열가소성 액정 중합체가 더이상 유동하지 않는 온도로 냉각시키는 단계; 및 성형된 혼합물을 금형으로부터 분리하는 단계

를 포함함을 특징으로 하는, 10^-2ohm-cm 미만의 부피 저항을 갖는 성형품을 제조하는 방법이 제공된다.

본 발명의 또다른 측면에 따라, 방향족 액정 중합체 약 50 내지 약 95 중량%, 길이 2 cm 미만의 니켈 코팅된 흑연 섬유 약 5 내지 약 50 중량%, 및 흑연 섬유의 중량에 대해 약 0.1 내지 약 20 중량%의 비액정 열가소성 결합제 수지를 포함함을 특징으로 하는, 10^-2ohm-cm 미만의 부피 저항을 갖는 성형품이 제공된다.

본 발명의 또다른 측면에 따라,

평균 입도가 1500 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 입자 형태의 사출 성형가능한 방향족 열가소성 액정 중합체 수지와 흑연 충전제를 합쳐서 열가소성 액정 중합체 수지의 융점 미만의 온도에서 혼합물을 형성하고, 이 때 흑연 충전제는 총 혼합물의 중량의 약 5 내지 약 80 중량%의 농도로 존재하는 단계; 혼합물을 사출 성형기에 공급하고, 이 사출 성형기에서 방향족 열가소성 액정 중합체 수지는 용융되어 용융 상태로 금형에 공급되는 단계; 금형을 혼합물내 수지가 더이상 유동하지 않는 온도로 냉각시키는 단계; 및 성형된 혼합물을 금형으로부터 분리하는 단계

를 포함함을 특징으로 하는, 전기 전도성 성형품의 제조 방법이 제공된다.

<도면의 간단한 설명>

본 발명의 다른 특징은 도면을 참고로 하여 하기 설명이 진행됨에 따라 명백해질 것이다.

도 1은 통상의 연료 전지의 개략도이고,

도 2는 유체 분배 통로가 있는 성형된 쌍극판의 개략도이다.

본 발명은 방향족 열가소성 액정 중합체(LCP)를 포함함을 특징으로 하는 사출 성형가능한 전기 전도성 조성물, 이로부터 제조된 전기 전도성 용품 및 이를 제조하기 위한 사출 성형 방법에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 전지 집전 장치, 고효율 전자기/라디오 주파수 간섭 차폐물 및 정전기 방산 패키징 및 장치 하우징과 같은 전기 화학 디바이스를 포함하는 폭넓은 용도에 유용하다. 본 발명은 특히 연료 전지에 유용하다.

본 발명의 조성물은 전도성, 가공성 및 구조적 특성들 사이에 신규한 균형을 제공한다. 놀랍게도, 본 발명의 수행에서 10^-3내지 10^-2ohm-cm의 전기 부피 저항을 가지며 우수한 강도 및 강성을 갖는 사출 성형된 플라크가 제조될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 그렇게 형성된 플라크는 약 0.2 내지 약 10 mm, 바람직하게는 1 내지 3 mm의 두께로 연료 전지에서 집전 장치로서 사용하기에 적합하다. 이 플라크에 의해 달성되는 특성들의 조합은 연료 전지 개발에서 현상태의 기술을 나타내는 기계 가공된 흑연 플라크와 상당히 비교된다. 그러나, 본 발명은 성형품의 제조시 상당히 감소된 비용의 이점을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시 양태에서, 우수한 구조적 특성, 가공성 및 10^-2ohm-cm 이하의 부피 저항을 갖는 복잡한 성형품의 직접 사출 성형을 가능하게 하는 특성들의 필요한 균형이 달성된다. 종래 기술의 교시 및 현행의 값비싼 방법을 대체하는 사출 성형된 집전 장치를 개발하고자 하는 명백한 동기에도 불구하고, 어떠한 만족스러운 사출 성형된 집전 장치도 본 발명에 앞서 제조되지 않았다. 중합체 매트릭스내에 혼입된 충전제의 양이 증가함에 따라 가공성 및 구조적 특성이 악화된다는 것이 당업계에 공지되어 있다. 상기 기재된 바와 같이, 당업계에서 연료 전지에 대한 실제적 응용에 필요한 10^-2ohm-cm 이하의 부피 저항을 달성하기 위해, 선택된 중합체 매트릭스내로의 전도성 섬유 및 다른 충전제의 필수적인 양 또는 부가는 용융 점도를 너무 증가시켜 사출 성형을 할 수 없게 했고, 연성, 굴곡 강도 및 충격 강도와 같은 그러한 불량한 구조적 특성으로 인해 사용시 구조적 실패를 나타내지 않는 단지 과도하게 두꺼운 플라크만이 사용될 수 있었다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "열가소성 수지"는 스크류 압출 및 사출 성형과 같은 플라스틱 용융 가공에 대해 당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 용융 가공될 수 있는 본 발명의 수행에 적합한 열가소성 액정 중합체 수지를 가리킨다.

본 발명에서, 방향족 열가소성 액정 중합체의 용이한 성형성은 복잡한 형상 및 얇은 벽의 전도성 성형품을 형성할 수 있게 하고, 전도성 충전제의 충분한 부가는 우수한 전도성을 가능하게 한다. 성형 상태의 복잡한 형상을 갖는 성형된 방향족 열가소성 액정 중합체의 우수한 내화학성으로 인해 본 발명의 방법은 연료 전지에 유용한 쌍극판의 제조에 특히 적합하다.

또한, 본 발명의 실시 양태는 사출 성형가능한 방향족 열가소성 액정 중합체, 열가소성 액정 중합체 수지 및 전도성 흑연 충전제를 포함함을 특징으로 하는 사출 성형가능한 조성물을 제공하며, 이 조성물은 사출 성형기에 공급되고, 여기서방향족 열가소성 액정 중합체는 용융되고, 흑연 충전제는 사출 성형 스크류의 진행시 형성된 중합체 용융물내에 분산되고, 용융된 수지 조성물은 금형에 공급되어 고화된 후 고형 용품으로서 탈형된다.

본 발명의 바람직한 실시 양태에서, 조성물의 성분들은 공급전에 건조 혼합된다. 건조 혼합은 텀블링과 같은 임의의 편리한 수단에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는 조성물은 또한 분산제를 포함하고, 그러한 다른 첨가제가 가공성 또는 최종 사용 특성을 개선시키는데 바람직하거나 필요할 수 있다.

본 발명의 수행에 적합한 방향족 열가소성 액정 중합체는 미국 특허 제3,991,013호, 제3,991,014호, 제4,011,199호, 제4,048,148호, 제4,075,262호, 제4,083,829호, 제4,118,372호, 제4,122,070호, 제4,130,545호, 제4,153,779호, 제4,159,365호, 제4,161,470호, 제4,169,933호, 제4,184,996호, 제4,189,549호, 제4,219,461호, 제4,232,143호, 제4,232,144호, 제4,245,082호, 제4,256,624호, 제4,269,964호, 제4,272,625호, 제4,370,466호, 제4,383,105호, 제4,447,592호, 제4,522,974호, 제4,617,369호, 제4,664,972호, 제4,684,712호, 제4,727,129호, 제4,727,131호, 제4,728,714호, 제4,749,769호, 제4,762,907호, 제4,778,927호, 제4,816,555호, 제4,849,499호, 제4,851,496호, 제4,851,497호, 제4,857,626호, 제4,864,013호, 제4,868,278호, 제4,882,410호, 제4,923,947호, 제4,999,416호, 제5,015,721호, 제5,015,722호, 제5,0254,082호, 제5,086,158호, 제5,102,935호, 제5,110,896호, 제5,143,956호에 기재된 것을 포함한다.

유용한 방향족 열가소성 액정 중합체는 폴리에스테르, 폴리(에스테르-아미드), 폴리(에스테르-이미드) 및 폴리아조메틴을 포함한다. 특히 유용한 것은 폴리에스테르 또는 폴리(에스테르-아미드)인 방향족 열가소성 액정 중합체이다. 또한, 이들 폴리에스테르 및 폴리(에스테르-아미드)에서 에스테르 또는 아미드기에 대한 결합, 즉 -C(O)O- 및 -C(O)NR¹-(여기서, R¹은 수소 또는 히드로카르빌임)의 자유 결합의 약 50% 이상, 바람직하게는 약 75% 이상이 방향족 고리의 일부인 탄소 원자에 대한 결합인 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시 양태에서, 폴리에스테르 또는 폴리(에스테르-아미드)는 이소프탈산, 테레프탈산, 4,4-비벤조산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산과 같은 1종 이상의 방향족 디카르복실산; 히드로퀴논, 메틸히드로퀴논, t-부틸히드로퀴논 및 클로로히드로퀴논과 같은 치환된 히드로퀴논, 레소르시놀, 4,4'-비페놀, 2,6-나프탈렌디올 및 2,7-나프탈렌디올과 같은 1종 이상의 방향족 디히드록시 화합물; 3-히드록시벤조산, 4-히드록시벤조산 및 6-히드록시-2-나프토산과 같은 1종 이상의 방향족 히드록시산; 및 (폴리(에스테르-아미드)의 경우) p-페닐렌디아민 또는 m-페닐렌디아민과 같은 1종 이상의 방향족 디아민과 같은 단량체로부터 제조된다.

본원 명세서에서 방향족 열가소성 액정 중합체의 정의내에는 2종 이상의 방향족 열가소성 액정 중합체의 블렌드, 또는 방향족 열가소성 액정 중합체와 1종 이상의 비방향족 열가소성 액정 중합체의 블렌드가 포함되고, 여기서 방향족 열가소성 액정 중합체는 연속상이다.

본 발명의 한 실시 양태에서, 방향족 열가소성 액정 수지는 전도성이며 금속코팅, 바람직하게는 니켈 코팅된 흑연 섬유와 합쳐지고, 열가소성 수지 결합제의 접착 작용에 의해 펠렛으로 형성된다. 본 발명의 방법에서, 방향족 열가소성 액정 수지는 바람직하게는 금속 코팅된 흑연 섬유 펠렛과 텀블링에 의해 건조 혼합되어 조 균질 혼합물을 형성한다. 혼합물은 사출 성형기의 공급 통로에 공급되고, 수지 혼합물로서 수지 용융물이 스크류의 날을 따라 운반되는 동안 스크류는 섬유를 방향족 열가소성 액정 수지 용융물내에 분산되도록 작용한다. 용융된 분산물은 금형에 공급되고, 여기서 용융물이 경화되어 성형품을 형성한 후 금형으로부터 탈형된다.

본 발명의 바람직한 실시 양태에서, 본 발명의 방법에 따라 형성된 성형품은 필요한 후성형 마무리 단계가 거의 없거나 전혀 없이 수소 또는 직접 메탄올 연료 전지에 사용하기에 적합한 그의 표면으로 성형되는 유체 유동 통로를 갖는 쌍극판이다. 적합한 전도성 섬유는 흑연 섬유, 바람직하게는 금속 코팅된 흑연 섬유, 가장 바람직하게는 니켈 코팅된 흑연 섬유이다. 흑연 섬유의 길이는 약 2.54 cm(약 1 인치) 미만, 바람직하게는 0.3175 내지 1.27 cm(0.125 내지 0.5 인치)이고, 직경은 약 5 내지 약 40 ㎛, 바람직하게는 약 5 내지 약 15 ㎛이다. 임의의 정도의 금속 코팅이 비코팅된 흑연 섬유보다 개선된 것이지만, 금속 코팅된 섬유와 열가소성 수지 결합제의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 70 중량%의 금속 코팅 수준이 바람직하고, 대략 45 내지 60 중량%가 가장 바람직하다. 화학적 안정성, 저밀도, 우수한 성능 및 저비용의 조합때문에, 니켈이 바람직한 코팅 물질이다.

본 발명의 바람직한 실시 양태에서, 니켈 코팅된 흑연 섬유는 본 발명의 조성물중에 약 5 내지 약 50 중량%, 바람직하게는 약 10 내지 약 40 중량%의 농도로 존재한다.

본 발명의 바람직한 실시 양태에서, 열가소성 수지 결합제는 본 발명의 조성물중으로 혼합되기 전에 총 니켈 코팅된 흑연 섬유 조성물의 약 0.1 내지 약 20 중량%, 바람직하게는 약 5 내지 약 15 중량%를 나타낸다. 가장 바람직한 중합체 결합제는 저융점 폴리아미드 공중합체 또는 삼원공중합체이다.

하기 설명은 본 발명의 바람직한 실시 양태를 설명하기 위한 것이고 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 사출 성형기에서 체류 시간과 스크류 설계 모두에 대한 제약때문에, 용융된 수지 매트릭스에서 금속 코팅된 흑연 섬유의 분산에 이용가능한 시간이 최대화될 때 상당한 이익이 발생하리라 믿어진다. 이 목표에 따라, 열가소성 결합제 수지는 방향족 열가소성 액정 수지가 용융되는 온도보다 낮은 온도에서 유체가 되는 것이 바람직하고, 따라서 방향족 열가소성 액정 수지가 용융되는 동안 섬유의 분산이 잘 수행되는 것을 보장할 것이다.

열가소성 결합제 수지는 분산제로서 유용할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 또한, 조성물에 분산제를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다.

열가소성 수지 결합제는 용융 함침, 용액 함침, 분산된 단량체의 동일 반응계 중합 및 전착을 포함하는 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 본 발명의 섬유상에 침착될 수 있다. 당업계에 공지된 어떠한 수단도 그 이외의 수단보다 더 바람직한 것은 아니다.

방향족 열가소성 액정 중합체가 제조되어 약 0.3175 cm(약 0.125 인치) 직경의 펠렛으로 상업적으로 시판된다. 놀랍게도, 본 발명의 수행에서 전도성 흑연 충전제와 합치기 전에 방향족 액정 펠렛을 크기 축소하여 평균 입도가 1500 ㎛ 미만, 바람직하게는 1000 ㎛ 미만인 입자를 형성할 때 전도성이 개선된다는 것이 밝혀졌다.

본 발명의 또다른 실시 양태에서, 평균 입도가 1500 ㎛ 미만, 바람직하게는 1000 ㎛ 미만인 방향족 열가소성 액정 수지가 전도성 흑연 충전제와 합쳐진다. 본 발명의 방법에서, 방향족 열가소성 액정 수지는 바람직하게는 흑연 충전제와 텀블링에 의해 건조 혼합되어 조 균질 혼합물을 형성한다. 혼합물은 사출 성형기의 공급 통로에 공급되고, 방향족 열가소성 액정 중합체 용융물은 스크류의 날을 따라 운반되고, 스크류는 충전제를 방향족 열가소성 액정 수지 용융물내에 분산하도록 작용한다. 용융된 분산물은 금형에 공급되고, 여기서 용융물이 경화되어 성형품을 형성한 후 금형으로부터 탈형된다.

전도성 흑연 충전제는 본 발명의 조성물중에 약 5 내지 80 중량%, 바람직하게는 약 30 내지 70 중량%, 가장 바람직하게는 30 내지 50 중량%로 존재한다. 적합한 흑연 충전제는 써모카르브(Thermocarb)(등록상표) 흑연 분말(Conoco, Inc. 제조)과 같은 분말 형태의 흑연, 바람직하게는 피치 기재의 흑연 섬유(Conoco, Inc. 제조)와 같은 흑연 섬유, 더욱 바람직하게는 금속 코팅된 흑연 섬유, 가장 바람직하게는 상기 기재된 바와 같은 니켈 코팅된 흑연 섬유를 포함한다.

방향족 열가소성 액정 수지 펠렛의 입도의 축소는 하기 과정에 따라 수행될 수 있다: 회전 절단기 또는 분쇄기, 예를 들어 ABBE 절단기(모델 번호: 000 실험실 회전 절단기 일련 번호 49491호, 미국 11211 뉴욕주 브루클린 소재의 아베(Abbe) 엔지니어링 캄파니)에 0.15 cm(0.060 인치) 직경의 구멍을 갖는 금속망을 장착한다. 비이커를 방향족 열가소성 액정 수지 펠렛으로 충전하고, 액체 질소에 침지시키고 액체가 끓는 것이 멈춘 후 약 2분 동안 유지한다. 액체 질소에 침지한 후, 펠렛의 비이커를 제거하고, 펠렛을 절단기의 가동 날에 공급한다. 단지 약 50%의 수지 펠렛이 실제로 효과적으로 절단되어 절단기가 가온된 펠렛의 생성으로 오염되기 때문에 절단기의 빈번한 세정이 필요하다. 잔류 펠렛은 액체 질소중 추가 침지후 절단기로 순환될 수 있다.

본 발명의 수행에서, 약 3.2 mm 크기 이상의 니켈 코팅된 흑연의 펠렛이 1.5 mm 크기 미만, 특히 1.0 mm 크기 미만의 분말 형태의 열가소성 액정 수지와 합쳐질 때 사출 성형기에 공급시 성분들의 약간의 분리가 일어난다. 생성된 성형품내에서 약간의 균질성 손실이 발생될 것이다. 따라서, 성분들이 공급시 거시적 규모에서 잘 혼합된 상태로 남아 있는 것을 보장하는 추가 수단을 강구하는 것이 바람직하다. 이는 작은 종횡비를 갖는 니켈 코팅된 흑연 섬유를 사용하여 그로부터 형성된 펠렛이 작은 치수를 가지도록 함으로써 수행될 수 있다. 또다른 방법은 압출기에 대한 공급 수단으로서 공지된 충전 박스 기술을 사출 성형기에 공급하기 위해 채용하는 것이다. 또다른 방법은 물질이 사출 성형기의 스크류중으로 공급될 때에 혼합을 유지하는 것이다. 당업계에 공지된 이러한 방법 및 다른 방법이 단독 또는 함께 사용되어 공급시 상당한 크기 불일치가 물질에 일어나는 본 발명의 실시 양태에서 균질성을 유지할 수 있다.

방향족 열가소성 액정 중합체중으로의 전도성 충전제의 분산물의 균질성을 개선시키기 위해, 본 발명의 방법에 따라 형성된 조성물중으로 분산 보조제를 혼입시키는 것이 바람직할 수 있다. 분산 보조제는 중합체 용융물에서 금속 또는 흑연 섬유의 분산성을 증진시키는데 유용한 당업계에 공지된 임의의 유형의 것일 수 있다. 분산 보조제는 결정성 또는 비결정성일 수 있고, 통상 실온에서 액체일 수 있다. 본 발명에서, 분산 보조제는 실온에서 조성물내에서 고정성인 것이 요구된다. 액체 분산 보조제의 경우, 액체는 섬유상으로의 흡착 또는 흡수에 의해 고정화되어야 한다. 적합한 분산 보조제는 지방산, 실란, 이관능성 올리고머 등과 같은 저분자량 화합물을 포함한다. 분산 보조제는 또한 본 발명에 사용하기에 바람직한 니켈 코팅된 흑연 섬유 펠렛중으로 혼입된 열가소성 수지 결합제와 같은 중합체 성질을 가질 수 있다. 분산 보조제의 선택은 또한 매트릭스 중합체와의 상용성에 의해 지배된다. 상용성은 주로 경험적 결정이다. 상용성 분산 보조제는 섬유가 중합체 매트릭스내에 분산되도록 하는 것인 반면, 비상용성 분산 보조제는 분산물을 형성하지 않는 대신에 섬유가 단리된 덩어리를 형성하도록 하는 것이다.

본 발명의 조성물은 가공성 또는 특성을 개선시키는데 필요할 수 있는 다른 첨가제를 함유할 수 있다. 특히, 본 발명의 수행에서, 조성물에 약 5 내지 20 중량%의 카본블랙을 첨가하는 것은 가공성 또는 구조적 특성의 비교적 작은 저하를 나타내면서 전도성의 바람직한 개선을 제공한다. 바람직한 것은 고도로 구조화된 카본블랙, 예를 들어 프린텍스(Printex) XE(Degussa사 제조), 블랙 퍼얼(Black Pearl) 2000(Cabot사 제조) 또는 켓젠블랙(Ketjenblack) EC300J(Akzo Nobel사 제조)이다.

본 발명에서, 충전된 중합체 조성물을 형성하도록 통상 수행되는 용융 혼합 및 압출과 관련된 전단력이 전도도 성능의 저하를 초래하기 때문에 성분들이 가능한 한 작은 전단력을 받는 것이 중요하다. 따라서, 본 발명의 방법에서 모든 단계는 전단력을 낮게 유지하는 쪽으로 시야를 가져야 한다.

낮은 전단에서 혼합하기 위한 당업계에 공지된 임의의 수단이 적합한 반면, 본 발명의 수행에서 성분들의 단순한 건조 텀블링은 유효하다. 본 발명의 방법에서, 그렇게 형성된 혼합물은 통상의 사출 성형기에 공급되고, 여기서 중합체는 용융되고, 금형에 운반된 후 냉각 및 탈형된다. 본 발명의 사출 성형가능한 조성물은 매트릭스 중합체 용융물내에서 섬유의 분산에 필요한 제한된 용융물 전단을 제공하는 임의의 사출 성형기에 사용하기에 적합하다. 폭넓은 범위의 금형 및 러너(runner) 기하학이 사용될 수 있지만, 큰 직경의 게이트 및 러너를 사용함으로써 용융물에 가해지는 전단 정도를 감소시키는 것이 유리한 것으로 드디어 밝혀졌다.

본 발명의 목적상, 건조 또는 비용융된 성분들을 낮은 전단으로 예비 혼합하는 것은 예를 들어 혼합물이 사출 성형기의 공급 통로내에서 제조되는 제어된 중량 손실 속도의 공급기를 사용함으로써 단순히 개별 성분들을 사출 성형기의 공급 호퍼에 직접 공급하는 것을 포함한다.

본 발명은 더욱 얇고(예를 들어, 하기 실시예에서 모든 성형된 시료는 약 3.2 mm(1/8 인치) 두께이고, 연료 전지에서 쌍극판에 대한 목표 두께 범위는 약 1내지 약 3 mm임), 가볍고, 적은 비용의 전도성 용품의 제조를 가능하게 하면서, 당업계의 현 상태에서 사용되는 값비싼 기계 가공 단계에 대한 필요성을 상당히 감소시키거나 제거한다. 본 발명의 용품은 약 10^-2ohm-cm 이하의 부피 저항을 나타낸다. 바람직한 실시 양태에서, 연료 전지에 사용하기에 매우 적합한 복잡한 가스 유동 그물망을 갖는 집전 장치는 사용전에 마무리 단계를 거의 또는 전혀 요구하지 않으면서 직접 사출 성형될 수 있다.

본 발명을 설명하기 위한 목적으로 하기 특정 실시 양태를 참고한다.

인용된 하기 실시예에서 사용된 물질의 명세는 하기 표 1에 제공된다.

물질의 명세
명칭	설명	제조업자	수지 융점	제품 형태
제나이트(Zenite)(등록상표) HX8000	방향족 액정방향족 폴리에스테르	미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀폰 캄파니	약 240 내지 260℃	수지 펠렛
PP1-1204-Ni60 및 PP1-1208-Ni60	수지 함침된 니켈 코팅된 흑연 섬유(60 중량%의 니켈 코팅물을 가짐)	미국 뉴욕주 마마론넥 소재의 콤포지트 머티리얼스 엘엘씨(Composite Materials, LLC)	약 232℃	펠렛 형태의 6.35 mm(1/4인치) 및 12.7 mm(1/2 인치) 섬유, 펠렛 직경(약 1.58 mm(약 1/16 인치)), 펠렛당 약 12000개 섬유(약 7 내지 8㎛), 통상의 섬유 종횡비 약 300 내지 1000
PP1-1204-NiCu40	약 35% 구리 및 약 5% 니켈을 갖는 수지 함침된 니켈-구리 코팅된 흑연 섬유	미국 뉴욕주 마마론넥 소재의 콤포지트 머티리얼스 엘엘씨	약 232℃	펠렛 형태의 6.35 mm(1/4인치) 및 12.7 mm(1/2 인치) 섬유, 펠렛 직경(약 1.58 mm(약 1/16 인치)), 펠렛당 약 12000개 섬유(약 7 내지 8㎛), 통상의 섬유 종횡비 약 300 내지 1000
써모카르브(등록상표) CF300	흑연 분말	미국 오클라호마주 폰카시 소재의 코노코		입도 45 내지 300㎛
중간결정상 피치 기재의 흑연 섬유	흑연 섬유	미국 오클라호마주 폰카시 소재의 코노코		섬유 길이 약 1 mm

니켈 코팅된 흑연 섬유를 융점이 232℃인 저융점 폴리아미드 결합제 5 내지 15 중량%를 함유하는 12,000개의 섬유 펠렛 형태로 공급하였다. 섬유는 추가로 니켈 60 중량% 및 흑연 25 내지 35 중량%로 이루어졌다. 섬유를 6.35 mm(1/4 인치) 및 12.7 mm(1/2 인치)의 길이로 제공하였다.

하기 인용된 실시예에서 인용된 물질에 적용가능한 건조 조건을 하기 표 2에 나타내었다.

건조 조건
물질	건조 온도(℃)	지속 시간(시간)	기타
제나이트(등록상표) HX8000	105	=12	N₂하의 호퍼 건조기
니켈 코팅된 흑연 섬유	220	=4	N₂하의 오븐 건조
써모카르브(등록상표) CF300	-	-	구입한 상태로 사용
메조 피치 흑연 섬유			구입한 상태로 사용

모든 실시예에서, 180톤의 사출 성형기(Nissei Manufacturing, Nagano, Japan)를 사용하여 사출 성형을 수행하였다. 형성된 부품은 7.62cm×15.24cm×0.3175cm (3인치×6인치×0.125인치) 및 10.16cm×10.16cm×0.3175cm (4인치×4인치×0.125인치)의 평평한 플라크이었다.

모든 부피 저항 측정을 4점 탐침을 사용하여 평평하게 성형된 플라크상에서 수행하였다(참조 문헌(Electrical Resistivity Measurements of Polymer Materials, A.R. Blythe in Polymer Testing 4(1984) 195-200). 6회의 측정을 시료의 각 측면상에 수행하고, 측정치의 평균을 하기 실시예에서 부피 전도도 값으로서 기록하였다.

<실시예 1>

HX8000(105℃에서 12시간 동안 건조됨) 2730 g을 각각 6.35 mm(1/4인치) 및 12.7 mm(1/2 인치) 길이의 니켈 코팅된 흑연 섬유 펠렛 910 g과 텀블링에 의해 건조 배합하였다. 배합된 혼합물을 하기 조건에서 사출 성형하였다.

용융 온도	320℃
금형 온도	30 내지 70℃
사출 압력	703 kg/cm²
사출 속도	2.5 내지 5 cm/s
스크류 속도	50 내지 75 RPM
설정 사출 시간(최대)	14초
설정 경화 시간(최대)	18초
설정 사이클 출발 시간(최대)	1초
배압	0 kg/cm²

부피 저항은 약 2.0×10^-3ohm-cm인 것으로 밝혀졌다.

내부에 성형된 유체 분배 통로(100)가 있는 실시예 1의 성형된 쌍극판을 나타내는 도 2를 참고한다.

<실시예 2>

HX8000 3185 g을 각각 6.35 mm(1/4인치) 및 12.7 mm(1/2 인치) 길이의 니켈 코팅된 흑연 섬유 펠렛 682 g과 건조 배합하였다. 배합된 혼합물을 하기 조건에서 사출 성형하였다.

용융 온도	320℃
금형 온도	80 내지 87℃
사출 압력	492 kg/cm²
사출 속도	2.5 내지 5 cm/s(사이클에서 가변적임)
스크류 속도	50 내지 75 RPM
설정 사출 시간(최대)	14초
설정 경화 시간(최대)	18초
설정 사이클 출발 시간(최대)	1초
배압	0 kg/cm²
쇼트 크기	54%

부피 저항은 약 1.0×10^-3ohm-cm인 것으로 밝혀졌다.

<비교예 1>

HX8000 2730 g 및 써모카르브 CF300 흑연 분말 6370 g을 웰딩 엔지니어스(Welding Engineers)(King of Prussia, PA) 20 mm 계수기-회전 2축 압출기에서 진공하에 용융 컴파운딩하였다. 중합체를 제1 대역에 공급하는 반면 흑연을 중합체가 용융된 후 하류에 공급하였다. 스크류 속도는 125 내지 150 rpm이고, 처리량은 약 4550 내지 6800 g이었다. 다이 온도는 약 290 내지 300℃이었다. 압출된 스트랜드를 약 3.175 mm(약 0.125 인치) 펠렛으로 세단하였다.

먼저, 얻어진 컴파운딩된 조성물 약 1360 g을 추가 HX8000 910 g과 건조 배합한 후, 각각 12.7 mm(1/2 인치) 및 6.35 mm(1/4인치) 길이의 니켈 흑연 섬유 펠렛 455 g과 건조 배합하였다. 배합된 혼합물을 하기 조건에서 사출 성형하였다.

용융 온도	320℃
금형 온도	70 내지 80℃
사출 압력	984 kg/cm²
사출 속도	2.5 내지 5 cm/s(사이클에서 가변적임)
스크류 속도	50 내지 75 RPM
설정 사출 시간(최대)	14초
설정 경화 시간(최대)	18초
설정 사이클 출발 시간(최대)	1초
배압	0 kg/cm²

부피 저항은 약 2.5×10^-2ohm-cm인 것으로 밝혀졌다.

<비교예 2>

HX8000 2730 g을 (니켈 코팅물상에) 구리 코팅된(섬유 기준으로 약 45 중량%의 금속) 흑연 섬유 펠렛 1820 g과 건조 배합하였다. 각각의 펠렛은 나일론 전용기재의 결합제(섬유 기준으로 5 내지 15 중량%)와 함께 보유된 12000개의 섬유를 함유했다.

배합된 혼합물을 하기 조건에서 사출 성형하였다.

용융 온도	320℃
금형 온도	70 내지 76℃
사출 압력	703 kg/cm²
사출 속도	2.5 내지 5 cm/s
스크류 속도	50 내지 75 RPM
설정 사출 시간(최대)	14초
설정 경화 시간(최대)	18초
설정 사이클 출발 시간(최대)	1초
배압	0 kg/cm²

부피 저항은 약 2.3×10^-2ohm-cm인 것으로 밝혀졌다.

<실시예 3 내지 6 및 비교예 3 내지 6>

실시예 3 내지 6 및 비교예 3 내지 6에서, 제조업자로부터 구입한 3200 ㎛(0.125 인치)의 방향족 열가소성 액정 수지 펠렛을 포함하는 조성물과 951㎛의 평균 입도의 극저온 분쇄된 펠렛을 포함하는 조성물로부터 성형된 평판들 사이의 부피 저항을 비교하였다.

바닥에 구멍이 제공되며 와이어 핸들이 갖추어진 250 ml의 플라스틱 비이커를 약 3.2 mm(약 1/8 인치)의 수지 펠렛으로 충전시킨 후, 충전된 비이커를 듀와(Dewar) 플라스크에 포함된 큰 액체 질소 조에 침지시킴으로써 열가소성 액정 수지 분말을 제조하였다. 액체 질소의 활동적인 비등이 정지한 후 비이커를 액체 질소중에 2분 동안 유지시켰다. 1.5 mm(0.060 인치)의 구멍을 갖는 금속망이 제공된 ABBE 회전 절단기를 호퍼 슬라이드가 폐쇄된 상태로 작동시켰다. 안면 가리개 및 단열 장갑을 착용한 상태로, 수지 충전된 비이커를 액체 질소로부터 제거하고,그의 내용물을 절단기의 공급 호퍼에 부었다. 슬라이드를 개방하고, 펠렛을 날중으로 떨어뜨렸다. 모든 운전에서, 공급된 펠렛의 단지 약 50%만이 분쇄되었다. 따라서, 3회 또는 4회 운전마다 정지시켜 잔류하는 현재 가온된 펠렛을 제거하여 공정을 통해 순환시키는 것이 필요하였다.

맬번 마스터사이저(Malvern Mastersizer) X(영국 맬번 소재의 Malvern Instruments Ltd사 제조)를 사용하는 레이저 회절 방법을 이용하여 크기 측정을 수행하였다.

분말 또는 펠렛 형태로 제나이트 8000 열가소성 액정 수지(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀폰사로부터 3.2 mm 펠렛으로 시판됨)를 질소하에 105℃에서 12시간 동안 건조하였다.

모든 경우에, 180 톤의 사출 성형기(Nissei Mftg, Nagano, Japan)를 사용하여 7.62cm×15.24cm×0.3175cm (3인치×6인치×0.125인치) 또는 10.16cm×10.16cm×0.3175cm (4인치×4인치×0.125인치) 치수의 플라크를 형성하였다.

결과를 하기 표 3에 나타내었다.

<실시예 3>

열가소성 액정 수지 분말 700 g을 써모카르브(등록상표) CF300 흑연 분말 1300 g과 텀블링 배합한 후, 배합물을 사출 성형기에 즉시 공급하고, 하기 사출 성형 조건하에 성형하였다.

용융 온도	320℃
금형 온도	150℃
사출 압력	1125 kg/cm²
사출 속도	5 cm/s(사이클에서 가변적임)
스크류 속도	125 내지 140 RPM
설정 사출 시간(최대)	30.0초
설정 경화 시간(최대)	60.0초
설정 사이클 출발 시간(최대)	1초
배압	0 kg/cm²
쇼트 크기	약 40 내지 60%

<실시예 4>

열가소성 액정 수지 분말 600 g을 써모카르브(등록상표) CF300 1400 g과 합친 것을 제외하고는 실시예 3의 물질 및 조건을 반복하였다.

<실시예 5>

열가소성 액정 수지 분말 1050 g을 써모카르브(등록상표) CF300 흑연 분말 1290 g 및 중간결정상 피치 기재 흑연 섬유 660 g과 텀블링 배합하였다. 배합물을 사출 성형기에 즉시 공급하고, 하기 사출 성형 조건하에 성형하였다.

용융 온도	320℃
금형 온도	150℃
사출 압력	1335 kg/cm²
사출 속도	2.5 내지 5 cm/s(사이클에서 가변적임)
스크류 속도	100 내지 125 RPM
설정 사출 시간(최대)	25.0초
설정 경화 시간(최대)	45.0초
설정 사이클 출발 시간(최대)	1초
배압	0 kg/cm²
쇼트 크기	약 40 내지 60%

<실시예 6>

흑연 섬유 990 g을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5의 물질 및 과정을 사용하였다.

<비교예 3>

건조된 제나이트 8000 펠렛 700 g을 써모카르브(등록상표) 흑연 분말 CF300 1300 g과 텀블링에 의해 건조 배합하였다. 배합된 혼합물을 하기 사출 성형 조건에 따라 직접 사출 성형하였다.

용융 온도	320℃
금형 온도	150℃
사출 압력	1195 kg/cm²
사출 속도	2.5 내지 5 cm/s(사이클에서 가변적임)
스크류 속도	100 내지 125 RPM
설정 사출 시간(최대)	20.0초
설정 경화 시간(최대)	30.0초
설정 사이클 출발 시간(최대)	1초
배압	0 kg/cm²
쇼트 크기	약 40 내지 60%

<비교예 4>

건조된 제나이트 8000 펠렛 600 g을 써모카르브(등록상표) CF300 1400 g과 합친 것을 제외하고는 실시예 3의 물질 및 과정을 사용하였다.

<비교예 5>

건조된 제나이트 8000 펠렛 1050 g을 써모카르브(등록상표) 흑연 분말 CF300 1290 g 및 피치 기재 흑연 섬유 660 g과 텀블링에 의해 건조 배합하였다. 배합된 혼합물을 하기 사출 성형 조건하에 사출 성형하였다.

<비교예 6>

제나이트 1050 g을 써모카르브(등록상표) CF300 990 g 및 피치 기재 흑연 섬유 990 g과 합친 것을 제외하고는 비교예 5의 물질 및 과정을 반복하였다.

실시예 4 내지 8 및 비교예 4 내지 8에서의 부피 저항
실시예	부피 저항(4점 탐침) ohm-cm
실시예 3	0.18
비교예 3	0.21
실시예 4	0.12
비교예 4	0.15
실시예 5	0.18
비교예 5	0.27
실시예 6	0.18
비교예 6	0.32

Claims

사출 성형가능한 방향족 열가소성 액정 중합체 수지, 및 비액정 열가소성 결합제 수지로 함침된 니켈 코팅된 흑연 섬유를 포함하는 조성물을 합쳐서 열가소성 액정 중합체 수지의 융점 미만의 온도에서 혼합물을 형성하고, 이 때 흑연 섬유는 2 cm 미만의 길이를 가지며 혼합물의 약 5 내지 약 50 중량%를 이루고, 결합제 수지는 흑연의 약 0.1 내지 약 20 중량%를 이루는 단계;

혼합물을 사출 성형기에 공급하고, 이 사출 성형기에서 열가소성 액정 중합체 수지는 용융되어 용융 상태로 금형에 공급되는 단계;

금형을 혼합물내 열가소성 액정 중합체가 더이상 유동하지 않는 온도로 냉각시키는 단계; 및

성형된 혼합물을 금형으로부터 분리하는 단계

를 포함함을 특징으로 하는, 10^-2ohm-cm 미만의 부피 저항을 갖는 성형품의 제조 방법.
제1항에 있어서, 니켈 코팅된 흑연 섬유가 총 조성물의 약 10 내지 약 40 중량%를 이루는 것인 방법.
제1항에 있어서, 니켈 코팅된 흑연 섬유의 직경이 약 5 내지 약 15 ㎛인 방법.
제1항에 있어서, 니켈 코팅된 흑연 섬유가 니켈 코팅된 흑연 섬유의 총 중량의 약 45 내지 약 60 중량%를 나타내는 니켈 코팅물을 갖는 것인 방법.
제1항에 있어서, 방향족 열가소성 액정 중합체가 폴리에스테르 또는 폴리(에스테르-아미드)인 방법.
제5항에 있어서, 에스테르 또는 아미드 기에 대한 결합의 50% 이상이 방향족 고리의 일부인 탄소 원자에 대한 결합인 방법.
제6항에 있어서, 에스테르 또는 아미드 기에 대한 결합의 75% 이상이 방향족 고리의 일부인 탄소 원자에 대한 결합인 방법.
제1항에 있어서, 결합제 수지가 흑연의 약 5 내지 약 15 중량%를 이루는 것인 방법.
열가소성 방향족 액정 중합체 약 50 내지 약 95 중량%, 길이 2 cm 미만의 니켈 코팅된 흑연 섬유 약 5 내지 약 50 중량%, 및 흑연 섬유의 중량에 대해 약 0.1내지 약 20 중량% 농도의 비액정 열가소성 수지를 포함함을 특징으로 하는, 10^-2ohm-cm 미만의 부피 저항을 갖는 성형품.
제9항에 있어서, 성형품이 니켈 코팅된 흑연 섬유 약 10 내지 약 40 중량%를 포함함을 특징으로 하는 성형품.
제9항에 있어서, 니켈 코팅된 흑연 섬유의 직경이 약 5 내지 약 15 ㎛인 성형품.
제9항에 있어서, 니켈 코팅물이 니켈 코팅된 흑연 섬유의 총 중량의 약 45 내지 약 60 중량%를 나타내는 성형품.
제9항에 있어서, 방향족 열가소성 액정 중합체가 폴리에스테르 또는 폴리(에스테르-아미드)인 성형품.
제13항에 있어서, 에스테르 또는 아미드 기에 대한 결합의 50% 이상이 방향족 고리의 일부인 탄소 원자에 대한 결합인 성형품.
제14항에 있어서, 에스테르 또는 아미드 기에 대한 결합의 75% 이상이 방향족 고리의 일부인 탄소 원자에 대한 결합인 성형품.
제9항에 있어서, 결합제 수지가 흑연의 약 5 내지 약 15 중량%를 이루는 것인 성형품.
제9항에 있어서, 쌍극판 형태를 이루는 성형품.
제17항에 있어서, 쌍극판의 두께가 약 0.1 내지 약 10 mm인 성형품.
제18항에 있어서, 쌍극판의 두께가 약 1 내지 약 3 mm인 성형품.
제17항에 있어서, 추가로 표면에 유체 분배 통로가 새겨진 것을 특징으로 하는 성형품.
평균 입도가 1500 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 입자 형태의 사출 성형가능한 방향족 열가소성 액정 중합체 수지와 흑연 충전제를 합쳐서 열가소성 액정 중합체 수지의 융점 미만의 온도에서 혼합물을 형성하고, 이 때 흑연 충전제는 총 혼합물의 약 5 내지 약 80 중량%의 농도로 존재하는 단계;

혼합물을 사출 성형기에 공급하고, 이 사출 성형기에서 방향족 열가소성 액정 중합체 수지는 용융되어 용융 상태로 금형에 공급되는 단계;

금형을 혼합물내 수지가 더이상 유동하지 않는 온도로 냉각시키는 단계; 및

성형된 혼합물을 금형으로부터 분리하는 단계

를 포함함을 특징으로 하는 전기 전도성 성형품의 제조 방법.
제21항에 있어서, 열가소성 액정 중합체 수지 입자가 1000 ㎛ 미만의 평균 입도를 특징으로 하는 것인 방법.
제21항에 있어서, 흑연 충전제가 흑연 섬유를 포함함을 특징으로 하는 것인 방법.
제23항에 있어서, 흑연 충전제가 길이 2 cm 미만의 섬유를 포함함을 특징으로 하는 것인 방법.
제23항에 있어서, 흑연 섬유가 금속 코팅물을 더 포함함을 특징으로 하는 것인 방법.
제25항에 있어서, 금속 코팅물이 니켈 코팅물인 방법.
제26항에 있어서, 니켈 코팅된 흑연 섬유가 총 조성물의 약 10 내지 약 40 중량%를 이루는 것인 방법.
제26항에 있어서, 니켈 코팅된 흑연 섬유의 직경이 5 내지 15 ㎛인 방법.
제26항에 있어서, 니켈 코팅물이 니켈 코팅된 흑연 섬유의 총 중량의 약 45 내지 약 60 중량%를 나타내는 것인 방법.
제21항에 있어서, 방향족 열가소성 액정 중합체가 폴리에스테르 또는 폴리(에스테르-아미드)인 방법.
제30항에 있어서, 에스테르 또는 아미드 기에 대한 결합의 50% 이상이 방향족 고리의 일부인 탄소 원자에 대한 결합인 방법.
제31항에 있어서, 에스테르 또는 아미드 기에 대한 결합의 75% 이상이 방향족 고리의 일부인 탄소 원자에 대한 결합인 방법.
제26항에 있어서, 니켈 코팅된 흑연 섬유가 비액정 열가소성 결합제 수지를 더 포함함을 특징으로 하는 것인 방법.
제33항에 있어서, 결합제 수지가 흑연의 약 0.1 내지 20 중량%를 이루는 것인 방법.
제34항에 있어서, 결합제 수지가 흑연의 약 5 내지 약 15 중량%를 이루는 것인 방법.
제1항의 방법에 따라 형성된 성형품.
제21항의 방법에 따라 형성된 성형품.
제36항에 있어서, 쌍극판 형태를 이루는 성형품.
제37항에 있어서, 쌍극판 형태를 이루는 성형품.
제36항에 있어서, 추가로 표면에 유체 분배 통로가 새겨진 것을 특징으로 하는 성형품.
제37항에 있어서, 추가로 표면에 유체 분배 통로가 새겨진 것을 특징으로 하는 성형품.