TWI336655B - Injection/compression molding method for conductive thermoplastic resin composition - Google Patents

Description

1336655 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於針對以含導電 導電性熱可塑性樹脂組成物，將 體內成形的導電性熱可塑性樹脂 擊 【先前技術】 φ 近年來，從環境問題或能源 電池利用含氫的氣體燃料和含氧 電，不產生除了水以外排出物的 目，而活躍地進行家庭用或汽車 上的燃料電池除了具有低公害高 位電池（1個電池）取出的電壓 池層疊成數十〜數百個串聯使用 • 層疊各單位電池時，使各單 • 於單位電池供給而獲得氣體燃料 的屏壁板（分隔片）。該燃料用 的來自電極的集電功能，而必須 相對於其表面形成氣體燃料通過 " 於阻氣性、機械強度、電解質（ 耐腐鈾性等的諸特性。 另一方面，作爲製面重要的 ' 動性，獲得形成均勻壁厚度分布 高的碳粉等導電性塡料（例如 性塡料高的含有率塡充的 該塡料均勻地分散到成形 之射出壓縮成形方法。 問題的觀點來看，以燃料 的空氣藉著電解反應來發 無公害發電裝置爲人所注 用的燃料電池的開發。以 發電率之外，且由於從單 低，因此可以將各單位電 〇 位電池具有導電性，相對 及空氣的分離邊界膜功能 分隔片具備有作爲製品面 要有高的電傳導性，並且 的流路等，藉以要求相對 磷酸、硫酸等）、離子的 是以成形時良好的樹脂流 的成形體，但是以含有率 80質量％以上）含有的 -5- (2) I33M53 熱可塑性樹脂的流·動性非常不良，並且 困難的問題。相對於此，一般成形性不 是使用衝壓成形或壓縮成形，但是其成 加壓成形機，因此衝壓成形或加壓成形 φ 合大量生產。 # ~ 因此，使用生產性高的成形方法， ® 用分隔片技術的提供。 # 以上的技術有例如，使用含有8 0 -碳纖維的聚縮醛等的熱可塑性組成物， 各種成形方法作爲成形體的技術（例如 1 :特開2003-82247號公報等）。並且 無機材及樹脂材料以射出成形、射出壓 用分隔片成形的技術（例如日本專利文 2003 -242994 號公報）。 • 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 „ 但是，以射出壓縮成形將含有多數 等導電性塡料的樹脂材料成形時，和熱 於迅速進行所塡充之導電性塡料的冷卻 的成形體上困難，例如在獲得均勻壁厚 屬加熱冷卻的樹脂塡充時的模具溫度形 ’ 2 70〜3 00 °C )的狀態，隨後除了必須 述專利文獻1及專利文獻2所記載的技 會因冷卻而有成形 良的成形方法一般 形方法是根據熔融 的生產性差，不適 求取獲得燃料電池 -98質量％的瀝青 使用含射出成形的 參照日本專利文獻 ，提出使用導電性 縮成形使燃料電池 獻2 :特開 燃料電池用分隔片 可塑性樹脂比較由 ，在獲得壁厚均勻 的成形體時，藉金 成非常高溫（例如 進行冷卻之外，上 術，會有不能實施 -6- (3) 1336655 以上處理的場合，在導電性塡料高含有率的燃料電池用分 隔片成形上的困難。 因此，有鑒於上述的課題，本發明的目的是提供以高 含有率塡充導電性塡料的導電性熱可塑性樹脂組成物形成 良好之成形時的該樹脂組成物的流動性，可獲得均勻分散 ' 導電性塡料的成形體的導電性熱可塑性樹脂組成物之射出 > 壓縮成形方法。 〔解決課題用的手段〕 本發明的導電性熱可塑性樹脂組成物之射出壓縮成形 方法是藉著射出壓縮成形使導電性熱可塑性樹脂組成物成 形的方法，其特徵爲：相對於模具溫度150〜250 °C的模 具的合模面所形成的間隔設定爲0.5〜5.0 mm的腔體空間 ’射出塡充含有70〜95質量％的導電性塡料的導電性熱 &可塑性樹脂組成物的射出•塡充工序，及塡充完成後，關 ® 閉模具空間，使塡充於該空間內的導電性熱可塑性樹脂組 成物在壓縮速度1.0〜20 mm /秒、壓縮壓力10 Mpa以上 予以壓縮賦形的壓縮•賦形工序所構成。 根據本發明的導電性熱可塑性樹脂之射出壓縮成形方 法’由於導電性熱可塑性樹脂組成物之射出壓縮成形是藉 著預定的射出•塡充工序及壓縮•賦形工序進行，因此在 成形過程中會形成非常良好的導電性熱可塑性樹脂組成物 的流動性’同時有良好樹脂的流動性，可適當地提供以高 含有率塡充導電性塡料之成形體成形的成形方法。 (4) 1336655 並且’本發明的射出壓縮成形方法，係以導電性熱可 塑性樹脂組成物之射出塡充的下述（I)式或（11)式所 表示的剪切速度爲5000〜50000/秒爲佳。 v a = 4Qy π R3 …（I) (其中，分別表示Q爲射出率（cc /秒）、R爲湊□半p (cm ))。

v b = 6Q/ Wh2 ·· ( II ) (其中，分別表示Q爲射出率（cc /秒）、…爲澆口寬 度（cm) 、h爲澆口厚度（cm) ) » 根據本發明’由於導電性熱可塑性樹脂組成物之射出 塡充的（I)式（模具內澆口的剖面爲圓形的場合）或者 (II )式（模具內澆口的剖面爲矩形的場合）表示的剪切 速度在特定的範圍內’在射出塡充時導電性塡料形成以粉 未狀均勻地分散到熱可塑性樹脂內。因此，同樣形成良好 之模具內的導電性熱可塑性樹脂組成物的流動性，並且所 獲得的成形體，導電性塡料被均勻地分散，形成優異的外 觀》 再者，本發明的壓縮成形方法，也可對於射出塡充的 導電性熱可塑性樹脂組成物注入超臨界流體，藉此也可以 在射出塡充時導電性塡料形成以粉未狀均勻地分散至熱可 塑性樹脂內，可適當獲得以上的效果。 其中，超臨界流體是以使用超臨界狀態的二氧化碳及 /或超臨界狀態的氮氣爲佳。 又，本發明的射出壓縮成形方法是相對於上述的導電 -8- (5) 1336655 性熱可塑性樹脂，也可以添加產生二氧化碳及/或氮氣的 化學發泡劑，也可以據以射出塡充時，使導電性塡料呈粉 末狀均句地分散到熱可塑性樹脂內，可適當獲得上述的效 果。 本發明的射出壓縮成形方法是相對於上述模具的表面 ，以形成厚度〇 . 5〜3.0 m m的絕熱層爲佳。 I 根據以上的本發明，由於是相對於模具的表面形成特 # 定厚度的絕熱層，因此可適當地防止成形體的焊接線的產 生或毛刺的產生。 本發明的射出壓縮成形方法的上述熱可塑性樹脂是以 聚苯硫醚（PPS)，上述導電性塡料是以石墨爲佳。 根據以上的本發明，作爲導電性熱可塑性樹脂組成物 的構成，熱可塑性樹脂是採用聚苯硫醚（PPS )、導電性 塡料是採用石墨，因此作爲燃料電池用分隔片可提供適當 .的成形體。 〔實施發明之最佳型態〕 本發明的導電性熱可塑性樹脂組成物的射出壓縮成形 方法（以下，有僅稱爲「本發明的成形方法」的場合）是 將熱可塑性樹脂和導電性塡料所構成的導電性熱可塑性樹 脂採用預定的射出•塡充工序及壓縮•賦形工序加以實施 ，又，根據本發明的成形方法所獲得的導電性熱可塑性樹 脂成形體（以下，有僅稱爲「成形體」的場合）是以高含 有率塡充導電性塡料，從該導電性塡料同樣良好分散的點 -9- (6) 1336655 來看’可運用在燃料電池用分隔片等。 本發明的成形方法所使用的熱可塑性樹脂是以使用具 有耐熱性、耐水性、耐藥性的樹脂材料爲佳，可舉例如聚 苯硫醚（PPS ) '丙烯腈一丁苯（ABS )樹脂、聚碳酸酯 (PC )樹脂、聚二苯醚（PPO )樹脂、聚縮醛樹脂等，可 ' 以該等中的單獨一種，或者組合兩種以上使用。實施本發 > 明的方法時，以使用最適當的聚苯硫醚（PPS )樹脂作爲 φ 構成燃料電池用分隔片爲佳。 並且，導電性塡料舉例如天然石墨、人工石墨、膨脹 石墨等的各種石墨、碳粉、碳纖維、氣相法碳纖維、碳奈 米管等，可以該等中的單獨一種，或者組合兩種以上使用 。實施本發明的方法時，以使用小的電阻率優異的電導度 ，同時分散性良好的石墨爲佳。 再者，導電性塡料的形狀以球形、粉末狀爲佳，例如 b 可以10〜200 /zm的平均粒徑、0.15〜0.90 g/cm3的體積 • 比重。 藉著該導電性塡料和上述熱可塑性樹脂的混合，形成 導電性熱可塑性樹脂組成物。導電性塡料以相對於熱可塑 性樹脂含有70〜95質量％、含有75〜85質量％爲佳，尤 其以含有80〜85質量％爲佳。 本發明所使用的導電性熱可塑性樹脂組成物由於如上 述具有高的導電性塡料的含有率，因此形成具備高的導電 性。並且，相關導電性熱可塑性樹脂組成物的射出壓縮成 形中，藉著本發明成形方法的運用，可相對於成形體良好 -10- (7) 1336655 地分散該等的導電性塡料。 又，不使熱可塑性樹脂和導電性塡料混合攪拌獲得導 電性熱可塑性樹脂組成物時，以使用輥、擠製機、攪拌機 、密閉式攪拌機（Banbury type mixer)、亨舍耳攪拌機 (Henschel mixer)、行星式攪拌機（Planetary mixer) ' 等的各種攪拌機等習知的混合機或混練機，均勻混合爲佳 # 本發明的方法是藉著射出壓縮成形來實施混合該熱可 塑性樹脂和導電性塡料所構成的導電性熱可塑性樹脂，使 用第1圖及第2圖說明實施上述射出壓縮成形的一樣態如 下。 第1圖是表示實施本發明射出壓縮成形方法的射出壓 縮單元1的圖，表示開啓模具11、12，射出•塡充狀態 的模式圖，又，第2圖是表示在第1圖的射出壓縮成形單 I 元1中關閉模具11、12，進行該等樹脂組成物15的壓縮 ♦•賦型狀態的模式圖。 其中，實施射出壓縮成形時，如第1圖表示，首先， 使壓縮單元10後退的狀態，開啓模具11、12的合模面的 狀態而形成腔體空間1 3 (以下，有僅稱爲「空間丨3」的 場合），相對於該空間1 3，從射出單元20內，射出塡充 導電性熱可塑性樹脂組成物15((1)射出•塡充工序） 〇 其次，在完成預定量的該等樹脂組成物15的射出塡 充後，如第2圖表示，進行壓縮單元1〇的狀態（朝第2 -11 - (8) 1336655 圖的箭頭方向移動）爲關閉模具11、12施以合模力，進 行塡充導電性熱可塑性樹脂組成物1 5的壓縮•賦型，以 獲得預定形狀的成形體（（2)壓縮•賦型工序）。 本發明的射出壓縮成形方法，首先藉著上述（1)射 出塡充工序的模聚的合模面11a、12a所形成的空腔空間 13的間隔爲〇.5〜5.0 mm，並以3.0〜5.0 mm爲佳。設定 k 該等間隔的範圍時，除了可適當地射出塡充熔融狀態的導 ® 電性熱可塑性樹脂組成物1 5之外，並可適當進行後工序 的（2)壓縮•賦型工序的壓縮，良好進行壓縮·賦型處 理。 (1)射出•塡充工序的模具11、12的加熱方式尤其 不加以限定，使用以往習知的加熱器，在導電性熱可塑性 樹脂組成物1 5的塡充前形成模具U、1 2的加熱狀態即可 〇 t 又，例如也可以在模具11、12的表面配置通電加熱 ^ 體，在樹脂塡充前將該通電加熱體通電，將模具11、12 加熱到預定的溫度即可。該通電加熱體的種類可舉例如氮 化矽、氮化鈦、氮化鋁、氧化锆等》 再者，模具溫度根據導電性熱可塑性樹脂組成物的種 類來決定即可，以150〜250 °C左右即可。本發明的成形 方法由於不需要如以往的射出壓縮成形方法，使模具溫度 形成高溫狀態（例如，270〜3 00°C )，因此同時可順利進 行成形體的冷卻，可以簡單地進行射出壓縮成形。 又，也可以對於模具11、12的表面設置絕熱層，藉 -12- 1336655

上述在模具Π、12的表面設置絕熱層，可以防止成形體 焊接線的產生或毛刺產生，絕熱層的厚度爲0.5〜3.0 mm 左右即可。

此外，絕熱層的構成材料可舉例如鍩系陶瓷、耐熱性 聚亞胺、氧化鋁等。又，也可以使用市售品的ULPAC( 註冊商標）模具（或者ULP AC層：（股）太洋工作所製 ))» 並且，（1 )射出.塡充工序中，將導電性熱可塑性 樹脂組成物1 5相對於該空間1 3射出填充時，爲了提高對 於成形體的上述比較高含有率的導電性塡料的分散性及成 形性的目的，施以下述的手段1以至手段3爲佳。該等的 手段可以分別單獨地進行，或者適當地組合進行。 首先，將導電性塡料對於成形體適當地分散，提高成 形性的手段1可舉例以5000〜50000/秒作爲下述（I) 式或（Π)式所表示射出塡充時的剪切速度。 其中，式（I)所算出的剪切速度ra式分別對應澆口 30的剖面形狀爲矩形時的剪切速度。 v a = 4Q/ π R3 ··· ( I ) (其中，分別表示Q爲射出率（c c /秒）、R爲澆口半徑 ν b = 6Q/ Wh2 - ( II) (其中，分別表示Q爲射出率（cc/秒）、w爲澆口寬 度（cm ) 、h爲澆口厚度（cm ))。 又，式（I) (Π)所表示的射出率Q是表示每單位 -13- (10) 1336655 時間所射出樹脂的量（體積），本發明的（1 )射出·塡 充工序時一般可以在80〜500 (cc /秒）左右，對應使用 的熱可塑性樹脂的種類等設定任意的數値即可。 另外，手段2是舉例相對於熔融狀態的導電性熱可塑 性樹脂組成物〗5，注入超臨界流體。其中，超臨界流體 ' 的種類以使用超臨界狀態的二氧化碳或氮氣爲佳。 I 再者，超臨界狀態是稱超過氣體和液體可共存的邊界 # 溫度及壓力，使得氣體和液體的密度相等不能區別2層的 狀態，此超臨界狀態產生的流體稱爲超臨界流體。又，超 ..臨界狀態的溫度及壓力爲超臨界溫度及超臨界壓力，例如 ，二氧化碳爲31°C、7.4 Mpa。該等超臨界流體只要相對 於導電性熱可塑性樹脂組成物注入0.5〜3.0質量％左右 即可，例如可以在汽缸內注入熔融狀態的該等組成物。 另外，手段3可舉例如相對於導電性熱可塑性樹脂組 b 成物1 5添加化學發泡劑。所使用的化學發泡劑在添加於 I 該樹脂組成物使其塑化熔融時，以使用可引起熱分解而產 生氮氣或二氧化碳的化學發泡劑爲佳，相對於熔融前的導 電性熱可塑性樹脂組成物乾摻合1.0〜5.0質量％左右即 可。 如上述，在（1)射出·塡充工序中塑化後的熔融狀 ^ 態的導電性熱可塑性樹脂組成物是相對於形成在模具11 、12的合模面11a、12a之間的空間13進行射出•塡充 〇 並且，在完成預定量的該等樹脂組成物15的射出塡 -14- (11) 1336655 充後，使壓縮單元10前進，關閉模具11、12實 導電性熱可塑性樹脂組成物1 5的壓縮•賦型的（ •賦型工序。 再者，（2)壓縮•賦型工序的開始雖然是 熱可塑性樹脂組成物1 5的塡充完成時，但是除 ' 塡充完成時之外，也可以在完成塡充的瞬間前（ I 充完成的〇 · 1〜〇 . 5秒前）。 # 實施本發明的成形方法時，該（2)壓縮· 的壓縮速度是以1〜20 mm/秒、並以5〜20 mm 。施以壓縮速度的範圍，除了可適當進行所射出 導電性熱可塑性樹脂組成物1 5的壓縮•賦型之 速度小於1 mm/秒時，會造成所獲得成形體的 不良（例如，形成澆口側較厚，流動末端較薄） 噴射等，有對連續成形性造成不良影響的場合。 t 20 mm/秒時，除了使成形體的品質穩定化之外 ^ 於成形機或模具較大的負載，而會產生該等成形 的消耗等問題。 另外，（2)壓縮•賦型工序的壓縮壓力爲1 並以50 MPa爲佳。又，此時的合模壓力爲60噸 300噸左右爲佳。壓縮壓力在10 MPa以上時可 壓縮、賦型，除了可獲得良好外觀的成形體之外 力小於10 MPa時，壓力不足，在成形體的外觀 毛刺或翹曲，會有造成外觀不良的場合並不理想 如上述使壓縮單元10前進，關閉模具11、】 施塡充後 :2 )壓縮 在導電性 了在完全 例如，塡 賦型工序 /秒爲佳 塡充後的 外，壓縮 壁厚分布 、多數短 又，大於 ，造成對 機等急劇 10 MPa， 左右，以 充分進行 ，壓縮壓 上會產生 〇 1 2施以合 -15- (12) 1336655 模力，並將塡充後的導電性熱可塑性樹脂組成物1 5壓縮 、賦型後，冷卻模具11、12’使模具11、12內部的導電 性熱可塑性樹脂組成物1 5冷卻固化。冷卻條件尤其不加 以限定，冷卻溫度以160〜250°C (以180〜230°C爲佳） ，並且冷卻時間以3 0〜9 0秒（以5 0〜7 0秒爲佳）左右即 可 〇 並且，使該樹脂組成物1 5冷卻固化後，開啓模具1 1 、12取出成形體，可藉此獲得均勻分散導電性塡料的成 形體。 以下，針對本發明的射出壓縮成形方法，使用第1圖 及第2圖的射出壓縮成形單元1說明代表性實施樣態之一 例。 首先，如第1圖表示，模具11、12的合模面11a、 12a所形成的空間13的間隔是以0.5〜5.0 mm的狀態下，

將熔融狀態的導電性熱可塑性樹脂組成物1 5射出塡充到 ((1)射出.塡充工序）模具11、12內。此外，此時施 以上述手段1至手段3的至少其中之一處理時，在射出塡 充時將導電性塡料以粉末狀均勻地分散到熱可塑性樹脂內 藉此（1 )射出·塡充工序將熔融狀態的導電性熱可 塑性樹脂組成物1 5塡充到模具內之後，如第2圖表示， 使壓縮單元10前進，合模關閉模具11、12，藉下述的壓 縮•賦型條件進行模具內的該等樹脂組成物1 5的壓縮賦 型（（2)壓縮•賦型工序）^ -16- (13) 1336655 (壓縮•賦型條件） 壓縮速度 1〜20mm /秒 壓縮壓力 lOMPa以上 並且，該（2)壓縮·賦型工序之後，以160^ (以1 8 0〜2 3 0 °C爲佳），並且以3 0〜9 0 °C (以5 0 ->)左右的冷卻時間將模具1 1、1 2冷卻，使模具內 # 性熱可塑性樹脂組成物1 5冷卻固化，該組成物固 開啓模具11、12取出，可獲得預定形狀的成形體。 根據以上說明的本發明的射出壓縮成形方法， 藉著預定的（1)射出•塡充工序及（2)壓縮•賦 進行，因此在成形過程中形成良好之導電性熱可塑 組成物1 5的流動性且成形性良好。因此，適當提 含有率塡充導電性塡料可成形爲成形體的成形方法 B 又，（1)射出•塡充工序中，施以上述手段 Ο 段3的處理，藉此在射出塡充時將導電性塡料以粉 句地分散到熱可塑性樹脂內，因此形成模具內之導 可塑性樹脂組成物1 5的良好流動性，獲得成形體 勻地分散導電性塡料之外，並形成優異的外觀。 另外，相對於模具11、12的表面，形成厚度f 3.0 mm絕熱層時，可適當防止成形體的焊接線的 毛刺產生。 並且，導電性熱可塑性樹脂組成物15的構成 聚苯硫醚（PPS )作爲熱可塑性樹脂、採用石墨作 '2 5 0 〇C -70秒 的導電 化後， 由於是 型工序 性樹脂 供以高 〇 1至手 末狀均 電性熱 除了均 》0.5〜 產生或 ，採用 爲導電 -17- (14) 1336655 性塡料’藉此即使作爲燃料電池用分隔片用途仍可提供最 適當的射出壓縮成形方法。 此外’藉本發明射出壓縮成形方法所獲得的成形體是 以高含有率塡充導電性塡料，且均勻地分散該等導電性塡 料’因此形成必要的高導電性成形體。上述本發明的成形 體由於可以成形爲預定的形狀，因此可以作爲燃料電池用 > 分隔片（尤其是固體高分子型燃料電池用分隔片）或樹脂 # 製電極及電路廣泛地利用。 其中，第3圖是表示使用本發明射出壓縮成形方法所 獲得成形體構成的燃料用電池分隔片的燃料電池50的基 本構成例的槪略圖。 第3圖表示的燃料電池50爲燃料極51、電解質板52 、氧化極板53及燃料電池用分隔片54 (以下，有僅稱爲 「分隔片54」的場合）所構成，相對於該分隔片54的表 I 裏兩面，分別形成有複數個溝槽55。 I 又，對於形成在該燃料電池用分隔片54的複數個溝 槽55，可以藉著本發明的射出壓縮成形方法，一次形成 ，藉此不需要切削等的機械加工，可以低成本獲得分隔片 54。又，根據分隔片54的形狀，會有僅使用模具進行1 次射出壓縮成形仍不能獲得預定形狀的場合，此時，作爲 追加的處理，可以對於所獲得的成形體施以切削、鑽孔、 螺紋切削等的機械加工。 再者，以上說明的樣態是表示本發明之一樣態，本發 明不僅限於上述的實施型態，在可達成本發明的目的及效 -18- (15) 1336655 果範圍內的變形或改良，當然接包含在本發明的內容內。 並且，實施本發明時的具體構造及形狀，在達成本發明的 目的及效果的範圍內，也可以其他的構造或形狀等。 例如，上述的實施型態中，導電性熱可塑性樹脂組成 物1 5雖是表示導電性塡料和熱可塑性樹脂所構成的例， ' 但是對於導電性熱可塑性樹脂組成物1 5，在不損及本發 > 明的效果的範圍內，也可以添加其他的塡充材。 # 該塡充材的具體例可舉例如玻璃纖維、鈦酸單晶纖維 、氧化鋅單晶纖維、硼酸鋁單晶纖維、芳族聚醯胺纖維、 氧化鋁纖維、碳化矽纖維、陶瓷纖維、石棉纖維、石膏纖 維、金屬纖維等的纖維系塡充材、矽石灰（CaO. Si03) 、泡沸石、絹雲母、高嶺土 '雲母、黏土、葉蠟石（ pyrophyllite)、膨潤土、石棉、滑石、矽酸鋁等的矽酸 鹽、氧化鋁、氧化砂、氧化鎂、氧化锆、氧化欽、氧化鐵 &等的金屬化合物、碳酸鈣、碳酸鎂、白雲石等的碳酸鹽、 ♦ 硫酸鈣、硫酸鋇等的硫酸鹽、氫氧化鎂、玻璃片、玻璃碎 屑、陶瓷片、氮化硼、碳化矽、二氧化矽等的非纖維系塡 充材等，該等也可以形成中空體。又，也可以單獨使用該 等的一種類，或組合2種類以上使用。另外，爲了獲得更 優異的機械強度，也可以將該等的纖維狀塡充材、非纖維 狀塡充材以異氰酸酯系化合物、有機矽烷系化合物、有機 鈦酸鹽系化合物、有機甲硼烷系化合物、環氧系化合物等 的耦合劑施以前處理使用。 並對於導電性熱可塑性樹脂組成物15在不妨礙本發 -19- (16) 1336655 明效果的範圍內，可以適當添加有機磷化合物、聚醚等的 結晶核劑、連二亞硫酸的防止著色劑、受阻酚、受阻胺等 的氧化防止劑、紫外線防止劑、染料或顏料等的著色劑、 熱穩定劑、滑劑、帶電防止劑、可塑劑等的添加劑。 另外，第3圖中所舉例的燃料電池5 0 (固體高分子 型燃料電池）及分隔片54的形狀也僅是其中的一例，不 b 限定燃料電池50的構成及分隔片54的形狀等所涉及的內 • 容’可以任意的構成及形狀。 並且，在實施本發明的射出壓縮成形方法時，成形體 的尺寸等是以預先預測導電性熱可塑性樹脂組成物15的 毛刺等進行模具設計爲佳，藉此使模具形狀反應其成形體 的形狀，尤其可以獲得厚度方向的尺寸精度的提升。 其他，本發明實施的具體構造及形狀等在可以達成本 發明目的之範圍內也可以其他的構造等。

【實施方式】 以下，例舉實施例及比較例，更具體地說明本發明， 但是本發明不僅限於該等的實施例等。 〔實施例1〕 將熱可塑性樹脂的聚苯硫醚（PPS ) ( IPC-1 :出光石 油化學（股）製、熔融黏度7Pa · s )、導電性塡料的石 墨（CGC-100H:日本石墨工業（股）製），相對於該樹 脂組成物整體形成含8 2質量％的導電性塡料’構成導電 -20- (17) 1336655 性熱可塑性樹脂組合物。 再者’該導電性熱可塑性樹脂組成物的流動性是樹脂 溫度爲320°C、模具溫度爲135°C的旋流値在壁厚1.0時 形成60 mm、壁厚1.5 mm時形成90 mm。 並且’該導電性熱可塑性樹脂組成物是使用具備第1 圖及第2圖的射出壓縮成形單元的射出壓縮成形機（AZ-I 7000 :日精樹脂工業（股）製，合模力3 50噸（3430kN ♦ ) ’根據下述的（1)射出•塡充工序及（2)壓縮•賦型 工序，實施本發明的射出壓縮成形方法，獲得板狀成形體 (尺寸：長 2 0 0 m m X 寬 3 0 0 m m X 厚 1 . 5 m m )。 另外，使用的模具即所謂的熱流道模具，熱流道的出 口値徑爲#2.0 mm。又，澆口的寬度爲 20 mm、厚度爲 2.0 mm的4點扇型澆口，澆口是形成在板狀成形體的縱 向側（200 mm側）。 &並且，模具溫度是藉加熱器控制在後述表1表示的溫 ^ 度（180。。或 230。。）。 (1 )射出•塡充工序 第1圖表示的射出壓縮單元中，模具的合模面彼此的 間隔以2.0 mm’使成形體的壁厚形成1.5 mm，將熔融狀 態的導電性熱可塑性樹脂組成物射出塡充到空腔空間內。 另外，在射出塡充中，根據下述（II)式，調整射出量使 剪切速度形成5100/秒。 v b = 6Q/ Wh2 …（II ) -21 - (18) 1336655 (其中’分別表示Q爲射出率（cc/秒）、w爲 度（cm) 、h爲澆口厚度（cm))。 (2)壓縮•賦型工序 藉上述（1)射出•塡充工序將熔融狀態的導 ' 可塑性樹脂組成物塡充到模具內後，如第2圖表示 t 壓縮單元合模關閉模具，以壓縮速度5.0 % 壓力50 MPa’進行模具之空腔空間內的導電性熱 樹脂組成物的壓縮賦型。 並且，（2)壓縮·賦型工序之後，將模具以 、5 0秒左右冷卻，使模具內的導電性熱可塑性樹 物冷卻固化，在該組成物固化後，從模具取出，獲 明的成形體。 > 〔實施例2〕 • 表示在實施例1的射出壓縮成形方法中，從卖 5 100/秒變更到34400/秒以外，使用和實施例1 方法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例3〕 實施例1表示的射出壓縮成形方法中 180t變更到230°C以外，使用和實施例1同樣 得本發明的板狀成形體。 澆口寬 電性熱 ，進行 、壓縮 可塑性 1 80°C 脂組成 得本發 切速度 同樣的 具溫度 方法獲 -22- (19) 1336655 〔實施例4〕 表示在實施例3的射出壓縮成形方法中，從剪切速度 5 100/秒變更到34400/秒以外，使用和實施例3同樣的 方法獲得本發明的板狀成形體。 * 〔實施例5〕 I 表示在實施例3的射出壓縮成形方法中，從模具的間 Φ 隔5.0mm變更到2.0mm以外，使用和實施例3同樣的方 法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例6〕 表示在實施例3的射出壓縮成形方法中，從壓縮速度 5.0 mm /秒變更到1 · 〇 mm /秒以外，使用和實施例3同 樣的方法獲得本發明的板狀成形體。並且，將實施例1至 I 實施例6的射出壓縮成形方法所採用的成形條件歸納顯示 在表1。 (射出壓縮成形條件） -23- (20) 1336655

表1 模具溫度 模具間隔 剪切速度 壓縮速度 壓縮壓力 (°C ) (mm) (/秒） (mm/秒） (Mpa) 實施例1 180 5.0 5100 5.0 50 實施例2 180 5.0 34400 5.0 50 實施例3 230 5.0 5100 5.0 50 實施例4 230 5.0 34400 5.0 50 實施例5 230 2.0 34400 5.0 50 實施例6 230 5.0 34400 1.0 50 〔試驗例1〕 相對於實施例1至實施例6所獲得的板狀成形體，以 下述的方法測定（A)壁厚分布及（B)體積電阻率。將 結果表不於表2。 (A)壁厚分布： 針對成形體的2處（澆口側和流動部末端），使用市 售的滑動卡鉗（1 / 1 00 mm )測定壁厚，確認最大値及最 小値。 (B )體積電阻率 使用市售的電阻率計（LORESTA GP/ASP探針（三 菱化學（股））），以JIS K7194爲依據，根據4探針法 進行測定，同時確認最大値和最小値。 -24 - (21) 1336655

(結果） 表2 壁厚分布（mm) 體積電阻率（ηιΩ · cm) 最大値 最小値 最大値 最小値 實 施 例 1 1.78 1.58 20 20 實 施 例 2 1.65 1.53 20 15 實 施 例 3 1.64 1.52 20 15 實 施 例 4 1.5 1 1.5 1 15 15 實 施 例 5 1.68 1.57 15 15 實 施 例 6 1.75 1.58 15 15 如表2的結果可得知，根據實施例1至實施例6的射 出壓縮成形方法所獲得的本發明的板狀成形體具有均勻的 壁厚分布，並且具有優異的體積電阻率。 另外，在實施實施例1至實施例6的射出壓縮成形方 法時，爲了確認射出時溶融狀態的導電性熱可塑性樹脂組 成物的導電性塡料的石墨分散狀態，即根據熱流道淸除， 確認熱流道出口 2 mm的樹脂的型態時，實施例1至實 施例6的任意之一在射出時，將導電性塡料以粉末狀均勻 地分散到導電性熱可塑性樹脂組成物內。 〔實施例7〕 表示在實施例I的射出壓縮成形方法中，在調整剪切 -25- (22) 1336655 速度爲5100/秒的代替上（剪切速度爲1 000/秒的狀態 )，相對於所射出熔融狀態的導電性熱可塑性樹脂組成物 ，對導電性熱可塑性樹脂組成物注入超臨界狀態的二氧化 碳形成〇 . 5〜3.0質量％以外，使用和實施例1相同的方 法獲得本發明的板狀成形體。 、· > 〔實施例8〕 # 表示在實施例7的射出壓縮成形方法中，除了將模具 溫度從180°C變更到230°C以外，使用和實施例7相同的 方法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例9〕 表示在實施例8的射出壓縮成形方法中，注入超臨界 狀態的二氧化碳的代替上，將化學發泡劑（聚苯乙烯 t EB201 (以鋇偶氮二羧酸酯爲成份的20%母料）：永和化 ^ 成（股）製），對於導電性熱可塑性樹脂組成物形成3質 量％乾混物以外，使用和實施例8相同的方法獲得本發明 的板狀成形體。 此外，將上述實施例7至實施例9的射出壓縮成形方 法中所採用的成形條件歸納顯示於表3中。 (射出壓縮成形條件） -26- (23) 1336655 表3 模具溫度 模具間隔 分散手段 壓縮速度 壓縮壓力 (°C ) (mm) (mm/秒） (Mpa) 實施例7 1 80 5.0 超臨界流體 5.0 50 實施例8 230 5.0 超臨界流體 5.0 50 實施例9 230 5.0 添加發泡劑 5.0 50 〔試驗例2〕 相對於實施例7至實施例9所獲得的板狀成形體，使 $和I試驗例1相同的方法測定（A )壁厚分布及（B )體 積電阻率。將結果表示於表4。 (結果） 表4 壁厚分布（mm) 體積電阻率（γπΩ · cm) 最大値 最小値 最大値 最小値 實 施 例7 1.69 1 .58 20 15 實 施 例8 1.53 1.5 1 15 15 實 施 例9 1.62 1.55 20 15

如表4的結果可得知，根據實施例7至實施例9的射 出壓縮成形方法所獲得的本發明的板狀成形體具有均勻的 壁厚分布，並且具有優異的體積電阻率。 另外，和上述實施例1至實施例6同樣地，在確認射 -27- (24) 1336655 出時熔融狀態的導電性熱可塑性樹脂組成物的導電性塡料 的石墨分散狀態時，實施例7至實施例9的任意之一在射 出時，將導電性塡料以粉末狀均勻地分散到導電性熱可塑 性樹脂組成物內。 * 〔實施例1 〇〕 > 表示在實施例1的射出壓縮成形方法中，相對於使用 # 的模具表面形成厚度2.0 mm的絕熱層（使用（股）太平 洋製作所製的ULPAC (註冊商標，以下相同））以外， 使用和實施例2相同的方法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例1 1〕 表示在實施例2的射出壓縮成形方法中，相對於使用 的模具表面形成厚度2.0 mm的絕熱層（使用（股）太平 t 洋製作所製的ULPAC)以外，使用和實施例2相同的方 ^ 法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例1 2〕 表示在實施例3的射出壓縮成形方法中，相對於使用 的模具表面形成厚度2.0 mm的絕熱層（使用（股）太平 洋製作所製的ULPAC )以外，使用和實施例3相同的方 法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例1 3〕 -28- (25) 1336655 表示在實施例4的射出壓縮成形方法中’相對於使用 的模具表面形成厚度2.0 mm的絕熱層（使用（股）太平 洋製作所製的ULPAC)以外，使用和實施例4相同的方 法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例1 4〕 I 表示在實施例5的射出壓縮成形方法中，相對於使用 • 的模具表面形成厚度2.0 mm的絕熱層（使用（股）太平 洋製作所製的ULPAC )以外，使用和實施例5相同的方 法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例1 5〕 表示在實施例6的射出壓縮成形方法中，相對於使用 _ 的模具表面形成厚度2.0 mm的絕熱層（使用（股）太平 洋製作所製的ULPAC)以外，使用和實施例6相同的方 ^ 法獲得本發明的板狀成形體。 〔實施例1 6〕 表示在實施例15的射出壓縮成形方法中，壓縮速度 從1.0 mm/秒變更到5.0 mm/秒，絕熱層的厚度從2.0 mm變更爲0.5 mm以外，使用和實施例15相同的方法獲 得本發明的板狀成形體。 此外，將上述實施例1 〇至實施例1 6的射出壓縮成形 方法所採用的成形條件歸納顯示在表5。 -29- (26) (26) 模具溫度 模具間隔 剪切速度 壓縮速度 壓縮壓力 (°C ) (mm) (/秒） (m m / 秒） (Mpa) 實施例 10 1 80 5.0 5100 5.0 50 實施例 11 1 80 5.0 34400 5.0 50 實施例 12 230 5.0 5 100 5.0 50 實施例 13 230 5.0 34400 5.0 50 實施例 14 230 5.0 34400 5.0 50 實施例 15 230 2.0 34400 1.0 50 實施例 16 230 5.0 34400 5.0 50 (射出壓縮成形條件） 表5 _ 〔試驗例3〕 相對於實施例1 〇至實施例丨6所獲得的板狀成形體， 使用和試驗例1相同的方法測定（A )壁厚分布及（B ) 體積電阻率。將結果表示於表6。 (結果） -30- (27) 1336655

表6 壁厚分布（mm) 體積電阻率（πιΩ · cm) 最大値 最小値 最大値 最小値 實 施 例 10 1.68 1.53 20 20 實 施 例 11 1.55 1.51 20 1 5 實 施 例 12 1.62 1.5 1 20 15 實 施 例 13 1.5 1 1.5 1 15 15 實 施 例 14 1.65 1.56 20 15 實 施 例 15 1.69 1.58 20 15 實 施 例 16 1.5 1 1.51 15 15 從表6的結果可得知，根據實施例10實施例16的射 出壓縮成形方法所獲得的本發明的板狀成形體具有均勻的 壁厚分布，並且具有優異的體積電阻率。 另外，在實施實施例10至實施例16同樣地，爲了確 認射出時熔融狀態的導電性熱可塑性樹脂組成物的導電性 塡料的石墨分散狀態時，實施例1 0至實施例1 6的任意之 一在射出時，將導電性塡料以粉末狀均勻地分散到導電性 熱可塑性樹脂組成物內。 從以上的結果，藉表示在實施例1至實施例1 6的本 發明的射出壓縮成形方法，確認出均勻的壁厚分布，並以 高的導電性塡料含有率塡充，獲得具有優異的均勻分散導 電性塡料之導電性的板狀成形體。該板狀成形體例如可以 廣泛地利用到燃料電池用分隔片等。 -31 - (28) 1336655 【圖式簡單說明】 第1圖是表示實施本發明射出壓縮成形方法的射出壓 縮單元的一型態圖，表示開啓模具狀態（進行射出塡充的 狀態）的槪略圖。 第2圖是表示在上述第1圖中，關閉模具狀態（進行 > 壓縮賦型的狀態）的狀態圖。 # 第3圖是表示使用藉著本發明射出壓縮成形方法所成 形的燃料用電池分隔片的燃料電池之一型態的槪略圖。 【主要元件符號說明】 I ·_射出壓縮成形單元 10 :壓縮單元 II 、 12 :模具

1 la、12a :合模面 1 3 :空腔空間 1 5 :導電性熱可塑性樹脂組成物 20 :射出單元 5 0 :燃料電池 51 :燃料極 52 :電解質板 5 3 :氧化極板 54:燃料電池用分隔片（分隔片） -32-

Claims (1)

1. (1) 1336655 十、申請專利範圍 1 · 一種導電性熱可塑性樹脂組成物之射出壓縮成形 方法’係藉著射出壓縮成形使導電性熱可塑性樹脂組成物 成形的方法，其特徵爲： 相對於模具溫度150〜25 0 °c的模具的合模面所形成 的間隔設定爲0.5〜5.0 mm的腔體空間，射出塡充含有70 〜95質量％的導電性塡料的導電性熱可塑性樹脂組成物 的射出•塡充工序，及 塡充完成後，關閉模具空間，使塡充於該空間內的導 電性熱可塑性樹脂組成物在壓縮速度1 . G〜20 mm /秒、 壓縮壓力1 0 Mpa以上予以壓縮賦形的壓縮•賦形工序所 構成。 2·如申請專利範圍第1項記載的導電性熱可塑性樹 脂組成物之射出壓縮成形方法，其中上述導電性熱可塑性 樹脂組成物之射出塡充的下述（I)所表示的剪切速度爲 5000 〜50000 / 秒， y a = 4Q/ π R3 ··· ( I ) /秒 R爲澆口半徑 (其中，分別表示Q爲射出率（ (cm ) ) 〇 3 .如申請專利範圍第1項記載的導電性熱可塑性樹 脂組成物之射出壓縮成形方法，其中上述導電性熱可塑性 樹脂組成物之射出塡充的下述（II)所表示的剪切速度爲 5000 〜50000 /秒， (II 6Q/ Wh: 33- (2) 1336655 (其中’分別表示Q爲射出率（cc /秒）、W爲澆口寬 度（cm) 、h爲澆口厚度（Cln))。 4·如申請專利範圍第1項記載的導電性熱可塑性樹 脂組成物之射出壓縮成形方法，其中係對於射出塡充的熔 融狀態的導電性熱可塑性樹脂組成物注入超臨界流體。 5 ·如申請專利範圍第4項記載的導電性熱可塑性樹 > 脂組成物之射出壓縮成形方法，其中上述超臨界流體爲超 # 臨界狀態的二氧化碳及/或超臨界狀態的氮氣。 6·如申請專利範圍第1項記載的導電性熱可塑性樹 脂組成物之射出壓縮成形方法，其中係對於上述導電性熱 可塑性樹脂組成物’添加產生二氧化碳及/或氮氣的化學 發泡劑。 7.如申請專利範圍第1項至第6項中任一項記載的 導電性熱可塑性樹脂組成物之射出壓縮成形方法，其中係 t 對於上述模具的表面，形成厚度0.5〜3.Omm的絕熱層。 ♦ 8.如申請專利範圍第1項至第6項中任一項記載的 導電性熱可塑性樹脂組成物之射出壓縮成形方法，其中上 述熱可塑性樹脂爲聚苯硫醚（PPS)，上述導電性塡料爲 石墨。 9.如申請專利範圍第7項記載的導電性熱可塑性樹脂 組成物之射出壓縮成形方法，其中上述熱可塑性樹脂爲聚 苯硫醚（PPS)，上述導電性塡料爲石墨。 -34-