(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の構成部材をシールするために用いられる、ゴム組成物の架橋体からなる燃料電池用シール部材であって、上記ゴム組成物が下記の（Ａ）および（Ｂ）を含有することを特徴とする燃料電池用シール部材。
（Ａ）エチレン−エチレンの２連子分布が２９モル％以下である、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムの少なくとも一方からなるゴム成分。
（Ｂ）有機過酸化物からなる架橋剤。
【請求項２】
（Ａ）ゴム成分が、エチレン−エチレン−エチレンの３連子分布が２７モル％以下である、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムの少なくとも一方からなるゴム成分である請求項１記載の燃料電池用シール部材。
【請求項３】
上記有機過酸化物が、１時間半減期温度が１６０℃以下の有機過酸化物である請求項１または２記載の燃料電池用シール部材。
【請求項４】
（Ａ）および（Ｂ）とともに、下記の（Ｃ）を含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池用シール部材。
（Ｃ）レゾルシノール系化合物、メラミン系化合物、アルミネート系カップリング剤およびシランカップリング剤からなる群から選ばれた少なくとも一つの接着成分。
【請求項５】
さらに下記の（Ｄ）を含有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池用シール部材。
（Ｄ）架橋助剤。
【請求項６】
燃料電池用構成部材とシール部材とが接着層を介して接着されてなるか、もしくは上記シール部材同士が接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体であって、上記シール部材が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池用シール部材からなることを特徴とする燃料電池シール体。
【請求項７】
燃料電池用構成部材とシール部材とが直接接着されてなるか、もしくは上記シール部材同士が直接接着されてなる燃料電池シール体であって、上記シール部材が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料電池用シール部材からなることを特徴とする燃料電池シール体。
【請求項８】
燃料電池用構成部材が、金属セパレータ、膜電極接合体およびガス拡散層からなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項６または７記載の燃料電池シール体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材をシールするために用いられる燃料電池用シール部材であり、さらに詳しくは、低温シール性に優れた燃料電池用シール部材およびそれを用いた燃料電池シール体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスの電気化学反応により電気を発生させる燃料電池は、発電効率が高く、排出されるガスがクリーンで環境に対する影響が極めて少ない。なかでも固体高分子型燃料電池は、比較的低温で作動させることができ、大きな出力密度を有する。このため、発電用、自動車用電源等、種々の用途が期待される。
【０００３】
固体高分子型燃料電池においては、膜電極接合体（ＭＥＡ）等を金属セパレータで挟持したセルが発電単位となる。ＭＥＡは、電解質となる高分子膜（電解質膜）と、電解質膜の厚さ方向両面に配置された一対の電極触媒層〔燃料極（アノード）触媒層、酸素極（カソード）触媒層〕とからなる。一対の電極触媒層の表面には、さらにガスを拡散させるための多孔質層（ガス拡散層）が配置される。燃料極側には水素等の燃料ガスが、酸素極側には酸素や空気等の酸化剤ガスがそれぞれ供給される。供給されたガスと電解質と電極触媒層との三相界面における電気化学反応により、発電が行われる。固体高分子型燃料電池は、上記セルを多数積層したセル積層体を、セル積層方向の両端に配置したエンドプレート等により締め付けて構成される。
【０００４】
また、上記金属セパレータには、各々の電極に供給されるガスの流路や、発電の際の発熱を緩和するための冷媒の流路が形成される。また、電解質膜は、水を含んだ状態でプロトン導電性を有するため、作動時には、電解質膜を湿潤状態に保つ必要がある。したがって、ガスの混合、ガスおよび冷媒の漏れを防止するとともに、セル内を湿潤状態に保持するためには、ＭＥＡおよび多孔質層の周囲や、隣り合う金属セパレータ間のシール性を確保することが重要となる。これらの構成部材をシールするシール部材としては、例えば、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）やエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム成分に、レゾルシノール系化合物等の接着成分を練り込み、シール部材自体に接着性を持たせ、接着剤を塗布することなしに（接着剤レス）、金属セパレータ等の構成部材とのシール性を確保した燃料電池用接着性シール部材が提案されている（特許文献１参照）。そして、このようなシール部材において、極低温下では、上記ＥＰＭやＥＰＤＭのゴム弾性が失われるおそれがあるため、寒冷地等において燃料電池を使用する場合の、所望のシール性を確保することが困難となることから、極低温下においても良好なシール性を付与することのできるシール部材の開発が検討されている。例えば、エチレン含有量５３重量％以下のＥＰＭおよびＥＰＤＭの少なくとも一方からなるゴム成分と、１時間半減期温度が１３０℃以下の有機過酸化物と、架橋助剤と、特定の接着成分とを含有する燃料電池用接着性シール部材が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２４９２８３号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２６９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載の燃料電池用接着性シール部材であっても、極低温下でのシール性に関して未だ不充分であり、さらに過酷な低温条件下においても良好なシール性を確保することが可能となるシール部材が求められているのが実情である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、極低温条件下においても優れたシール性を備えた燃料電池用シール部材およびそれを用いた燃料電池シール体の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、より過酷な低温条件下においても良好なシール性を発揮することのできる燃料電池用シール部材を得るため、鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、シール部材を形成するゴム組成物の構成成分であるゴム成分に着目し、従来から使用されているゴム成分であるＥＰＭ、ＥＰＤＭにおいて、まず、低温シール性が悪化する原因を突き止めるべく検討を重ねた結果、低温下でのポリマーの結晶化によりゴム弾性が低下し、それによりシール性が低下するという知見を得た。この知見に基づきさらに研究を重ねた結果、上記ゴム成分中のエチレン構造単位は結晶性が高く、このエチレン構造単位の含有率が高いほど、またこのエチレン鎖が長い程、低温下でポリマーの主鎖が配向し結晶化しやすくなることに着目し、このエチレン鎖の連続性が少ないゴム成分を用いると、低温下でも結晶化し難くシール性が良好となることを突き止めた。そして、有機過酸化物からなる架橋剤（Ｂ）とともに、エチレン−エチレンの２連子分布が２９モル％以下となる、ＥＰＭおよびＥＰＤＭの少なくとも一方からなるゴム成分（Ａ）を用いると、極低温条件下においてもポリマーの結晶化が抑制され、所期の目的が達成できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は、燃料電池の構成部材をシールするために用いられる、ゴム組成物の架橋体からなる燃料電池用シール部材であって、上記ゴム組成物が下記の（Ａ）および（Ｂ）を含有する燃料電池用シール部材を第１の要旨とする。
（Ａ）エチレン−エチレンの２連子分布が２９モル％以下である、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムの少なくとも一方からなるゴム成分。
（Ｂ）有機過酸化物からなる架橋剤。
【００１０】
そして、本発明は、燃料電池用構成部材とシール部材とが接着層を介して接着されてなるか、もしくは上記シール部材同士が接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体であって、上記シール部材が、上記第１の要旨の燃料電池用シール部材からなる燃料電池シール体を第２の要旨とする。
【００１１】
または、本発明は、燃料電池用構成部材とシール部材とが直接接着されてなるか、もしくは上記シール部材同士が直接接着されてなる燃料電池シール体であって、上記シール部材が、上記第１の要旨の燃料電池用シール部材からなる燃料電池シール体を第３の要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明の燃料電池用シール部材は、燃料電池の構成部材をシールするために用いられる、ゴム組成物の架橋体からなる燃料電池用シール部材であって、上記ゴム組成物が、エチレン−エチレンの２連子分布が２９モル％以下である、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムの少なくとも一方からなるゴム成分（Ａ）、および、有機過酸化物からなる架橋剤（Ｂ）を含有するゴム組成物である。このため、極低温条件下においてもゴム弾性が失われることがなくゴム弾性が維持され、燃料電池シール体に使用した場合、優れたシール性を備えるようになる。
【００１３】
上記ゴム成分（Ａ）として、エチレン−エチレンの２連子分布が２９モル％以下であることに加えて、エチレン−エチレン−エチレンの３連子分布が２７モル％以下である、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムの少なくとも一方からなるゴム成分を用いると、より一層の低温シール性の向上が実現する。
【００１４】
また、上記ゴム組成物が、上記特定のゴム成分（Ａ）および特定の架橋剤（Ｂ）とともに、後述の特定の接着成分（Ｃ）を含有すると、接着層との接着性が良好となり、接着信頼性が向上する。そして、上記特定の接着成分（Ｃ）を含有することによる接着力の向上効果に加えて、燃料電池の作動環境においても、接着力は低下し難くなる。したがって、本発明の燃料電池シール体によると、燃料電池を長期間作動させた場合でも、より一層良好なシール性が確保されることとなる。すなわち、燃料電池の作動信頼性を向上させることができる。
【００１５】
このように、本発明の燃料電池シール体は、燃料電池用構成部材と上記特定のシール部材とが、もしくは上記特定のシール部材同士が、接着層を介して、あるいは、直接接着されているため、接着信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の燃料電池シール体の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の燃料電池用シール部材を使用した一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
本発明の燃料電池用シール部材（以下、単に「シール部材」という場合がある。）は、燃料電池の構成部材をシールするために用いられるものであって、下記の（Ａ）および（Ｂ）を含有するゴム組成物を用い、これを架橋してなる架橋体からなる。
（Ａ）エチレン−エチレンの２連子分布が２９モル％以下である、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンゴムの少なくとも一方からなるゴム成分。
（Ｂ）有機過酸化物からなる架橋剤。
【００１８】
《特定のゴム成分（Ａ）》
上記特定のゴム（Ａ）は、上記ゴム組成物の主成分であって、通常、ゴム組成物全体の過半を占める。
【００１９】
上記特定のゴム成分（Ａ）は、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）が用いられ、これらは単独でもしくは２種併せて用いられる。
【００２０】
そして、このようなゴム成分において、２連子分布全体（プロピレン−プロピレン２連子分布とエチレン−プロピレン２連子分布とエチレン−エチレン２連子分布の合計）におけるエチレン−エチレンの２連子分布が２９モル％以下でなければならない。より好ましくは２６モル％以下であり、特に好ましくは２４モル％以下である。また、エチレン−エチレンの２連子分布の下限は、１５モル％である。すなわち、エチレン−エチレンの２連子分布が特定の割合を超えると、エチレン鎖が長くなってポリマー主鎖が配向して結晶構造を取りやすくなり、結果、低温シール性が低下する。さらには、このようなゴム成分において、上記エチレン−エチレンの２連子分布の割合に加えて、３連子全体（プロピレン−プロピレン−プロピレン３連子分布とプロピレン−プロピレン−エチレン３連子分布とエチレン−プロピレン−エチレン３連子分布とプロピレン−エチレン−プロピレン３連子分布とエチレン−エチレン−プロピレン３連子分布とエチレン−エチレン−エチレン３連子分布の合計）におけるエチレン−エチレン−エチレンの３連子分布が２７モル％以下であることが好ましく、より好ましくは２５モル％以下であり、特に好ましくは２２モル％以下である。また、エチレン−エチレン−エチレンの３連子分布の下限は、１５モル％である。このように上記エチレン−エチレンの２連子分布の割合に加えて、エチレン−エチレン−エチレンの３連子分布が特定の割合とすることにより、低温シール性に関してより一層の向上効果が得られる。なお、上記エチレン−エチレンの２連子分布には、上記エチレン−エチレン−エチレンの３連子分布は含まない趣旨である。
【００２１】
上記エチレン−エチレンの２連子分布の含有量（モル％）は、例えば、つぎのようにして測定・算出することができる。すなわち、ＥＰＤＭを例にとると、まず、加硫してなるＥＰＤＭを、溶媒（ｏ−ジクロロベンゼン／ベンゼン−ｄ６の混合溶媒）で膨潤させ、１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルにて測定する。そして、上記１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルによる測定結果から、エチレン−エチレンの２連子分布を算出する。その際、上記測定によるピーク面積の和から、下記を算出する。なお、下記の数式においてＳはメチレンを意味する。
【００２２】
ＰＰ（プロピレン-プロピレンの２連子）＝Ｓαα
ＥＰ（エチレン-プロピレンの２連子）＝Ｓαγ＋Ｓαδ
ＥＥ（エチレン-エチレンの２連子）＝１／２（Ｓβγ＋Ｓδδ）＋１／４（Ｓγδ）
なお、上記数式において、
Ｓαα：４４〜４８ｐｐｍ付近
Ｓαγ＋Ｓαδ：３７〜３９ｐｐｍ付近
Ｓβγ：２７．４〜２８．０ｐｐｍ付近
Ｓδδ：２９．５〜３０．０ｐｐｍ付近
Ｓγδ：３０．０〜３０．４ｐｐｍ付近
である。上記数式に記載の各ギリシア文字は、最短の２つのメチル基が結合している主鎖上の炭素原子間にあるメチレン炭素原子の位置を示し、メチル基が結合している炭素原子の隣の炭素原子をαとする。例えば、主鎖上のある炭素原子が、一方のメチル基が結合している炭素原子の隣であり、他方のメチル基が結合している炭素原子から３番目である場合、その炭素原子はαγとなる。
【００２３】
そして、上記ＰＰ，ＥＰ，ＥＥの和が１００％になるように規格化し、それぞれＰＰ，ＥＰ，ＥＥの２連子分布を算出する。このようにしてＥＥ（エチレン-エチレンの２連子）分布の含有量（モル％）を算出することができる。
【００２４】
上記エチレン−エチレンの２連子分布の含有量（モル％）は、上記のように加硫後の加硫ゴムを用いて測定することも可能であるし、加硫前の未加硫ゴムを用いて測定することもできる。
【００２５】
また、上記エチレン−エチレン−エチレンの３連子分布の含有量（モル％）は、例えば、つぎのようにして測定・算出することができる。すなわち、ＥＰＤＭを例にとると、まず、原料となる未加硫のＥＰＤＭを、溶媒（ｏ−ジクロロベンゼン／ベンゼン−ｄ６の混合溶媒）で膨潤させ、１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルにて測定する。そして、上記１３Ｃ−ＮＭＲスペクトルによる測定結果から、エチレン−エチレン−エチレンの３連子分布を算出する。その際、上記測定によるピーク面積の和から、下記を算出する。なお、下記の数式においてＳはメチレン、Ｔはメチンをそれぞれ意味する。
【００２６】
ＰＰＰ（プロピレン-プロピレン-プロピレンの３連子）＝Ｔββ
ＰＰＥ（プロピレン−プロピレン−エチレンの３連子）＝Ｔβδ
ＥＰＥ（エチレン−プロピレン−エチレンの３連子）＝Ｔδδ
ＰＥＰ（プロピレン−エチレン-プロピレンの３連子）＝Ｓββ
ＥＥＰ（エチレン−エチレン-プロピレンの３連子）＝Ｓβδ
ＥＥＥ（エチレン−エチレン-エチレンの３連子）＝１／２（Ｓδδ）＋１／４（Ｓγδ）
なお、上記数式において、
Ｔββ：２８．０〜２８．８ｐｐｍ付近
Ｔβδ：３０．５５〜３０．８ｐｐｍ付近
Ｔδδ：３３ｐｐｍ付近
Ｓββ：２４〜２５ｐｐｍ付近
Ｓβδ：２６．５〜２７．４ｐｐｍ付近
Ｓδδ：２９．５〜３０．０ｐｐｍ付近
Ｓγδ：３０．０〜３０．４ｐｐｍ付近
である。上記数式に記載の各ギリシア文字は、上記２連子分布と同じであり、最短の２つのメチル基が結合している主鎖上の炭素原子間にあるメチレン炭素原子の位置を示し、メチル基が結合している炭素原子の隣の炭素原子をαとする。例えば、主鎖上のある炭素原子が、一方のメチル基が結合している炭素原子の隣であり、他方のメチル基が結合している炭素原子から３番目である場合、その炭素原子はαγとなる。また、Ｔ（メチン）の場合も同様である。
【００２７】
そして、ＰＰＰ，ＰＰＥ，ＥＰＥ，ＰＥＰ，ＥＥＰ，ＥＥＥの和が１００％になるように規格化し、それぞれＰＰＰ，ＰＰＥ，ＥＰＥ，ＰＥＰ，ＥＥＰ，ＥＥＥの３連子分布を算出する。このようにしてＥＥＥ（エチレン-エチレン−エチレンの３連子）分布の含有量（モル％）を算出することができる。
【００２８】
このように、上記エチレン−エチレン−エチレンの３連子分布の含有量（モル％）は、加硫前の未加硫ゴムを用いて測定することができる。
【００２９】
さらに、上記ＥＰＭやＥＰＤＭは、上記２連子分布および３連子分布の特定に加えて、そのエチレン含有量が少ないほど、−２０〜−３０℃程度の極低温下で結晶化しにくいものである。つまり、エチレン含有量が少ないＥＰＭ、ＥＰＤＭは、極低温下においてもゴム弾性が低下しにくい。よって、上記ＥＰＭやＥＰＤＭにおけるエチレン含有量は、極低温下におけるシール性の向上の観点から、６０重量％以下であることが好ましく、特に好ましくは５３重量％以下である。一方で、上記エチレン含有量が少なすぎると、ゴム物性が低下し、シール部材に必要な伸びや引っ張り特性を確保することが困難となることから、上記エチレン含有量が４０重量％以上であることが好ましい。
【００３０】
そして、燃料電池の作動環境における耐酸性および耐水性の観点から、上記特定のゴム成分（Ａ）としては、ＥＰＤＭを用いることが好ましい。特に、上記ＥＰＤＭ中のジエン量が多くなれば、それに比例して架橋体であるシール部材の架橋密度が高くなり、より一層低温シール性が向上することとなる。このようなことから、上記ＥＰＤＭ中のジエン量（ジエン成分の質量割合）は、１〜２０重量％の範囲が好ましく、より好ましくは３〜１５重量％の範囲が好ましい。
【００３１】
上記ＥＰＤＭのジエン成分としては、例えば、炭素数５〜２０のジエン系モノマーが好ましく、具体的には、１，４−ペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、１，５−ヘキサジエン、２，５−ジメチル−１，５−ヘキサジエン、１，４−オクタジエン、１，４−シクロヘキサジエン、シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）、５−エチリデン−２−ノルボルネン（ＥＮＢ）、５−ブチリデン−２−ノルボルネン、２−メタリル−５−ノルボルネン、２−イソプロペニル−５−ノルボルネン等があげられる。
【００３２】
《特定の架橋剤（Ｂ）》
上記特定の架橋剤（Ｂ）は、有機過酸化物からなるものである。上記有機過酸化物としては、例えば、パーオキシケタール、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、ジアルキルパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。このような有機過酸化物のなかでも、例えば、１時間半減期温度が１６０℃以下の有機過酸化物からなるものが好ましく用いられ、電解質膜と接着させるためには、１時間半減期温度が１３０℃以下の有機過酸化物を用いることが好ましい。さらには、１３０℃程度の温度で架橋しやすく、架橋剤を加えて混練したゴム組成物の取扱性にも優れるという理由から、１時間半減期温度が１００℃以上のパーオキシケタールおよびパーオキシエステルの少なくとも一方が好ましく、特に好ましくは、１時間半減期温度が１１０℃以上のものが好適である。また、パーオキシエステルを用いると、より短時間で架橋を行うことができる。
【００３３】
本発明において、上記架橋剤（Ｂ）での、１時間半減期温度が１６０℃以下の有機過酸化物における「半減期」とは、有機過酸化物の濃度（活性酸素量）が初期値の半分になるまでの時間である。よって、「半減期温度」は、有機過酸化物の分解温度を示す指標となる。上記「１時間半減期温度」は、半減期が１時間となる温度である。つまり、１時間半減期温度が低いほど、低温で分解しやすい。例えば、１時間半減期温度が１６０℃以下の有機過酸化物を用いることにより、架橋をより低温（具体的には１５０℃以下）で、かつ短時間で行うことができる。したがって、例えば、固体高分子型燃料電池の電解質膜の近傍においても、本発明の燃料電池シール体を使用することができる。
【００３４】
上記パーオキシケタールとしては、例えば、ｎ−ブチル−４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）バレレート、２，２−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、２，２−ジ（４，４−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキシル）プロパン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）−２−メチルシクロヘキサン等があげられる。
【００３５】
上記パーオキシエステルとしては、例えば、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ヘキシルパーオキシベンゾエート、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキシルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシマレイン酸、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネートがあげられる。
【００３６】
これらのうち、上記特定のゴム成分（Ａ）との反応が比較的速いという理由から、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートが好適である。なかでも、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートを用いると、より短時間で架橋を行うことができる。
【００３７】
上記特定の架橋剤（Ｂ）（純度１００％の原体の場合）の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して０．４〜１２重量部の範囲が好ましい。上記特定の架橋剤（Ｂ）の配合量が少なすぎると、架橋反応を充分に進行させることが困難となる傾向がみられ、上記特定の架橋剤（Ｂ）の配合量が多すぎると、架橋反応時に架橋密度が上昇して、伸びの低下を招く傾向がみられる。
【００３８】
《特定の接着成分（Ｃ）》
本発明におけるゴム組成物には、上記特定のゴム成分（Ａ）および上記特定の架橋剤（Ｂ）に加えて、特定の接着成分（Ｃ）を用いることが好ましい。上記特定の接着成分（Ｃ）としては、レゾルシノール系化合物、メラミン系化合物、アルミネート系カップリング剤およびシランカップリング剤とからなる群から選ばれた少なくとも一つが用いられる。
【００３９】
上記レゾルシノール系化合物としては、例えば、レゾルシン、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド（ＲＦ）樹脂等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、低揮発性、低吸湿性、ゴムとの相溶性が優れるという点で、変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂が好ましい。上記変性レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂としては、例えば、下記の一般式（１）〜（３）で表されるものがあげられる。特に好ましくは、一般式（１）で表されるものである。
【００４０】
【化１】
0005641528.tif 000002
【化２】
0005641528.tif 000003
【化３】
0005641528.tif 000004
【００４１】
上記レゾルシノール系化合物の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して０．１〜３０重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは１〜１５重量部の範囲である。上記レゾルシノール系化合物の配合量が少なすぎると、所望の接着力を得ることが困難となる傾向がみられ、上記レゾルシノール系化合物の配合量が多すぎると、ゴムの物性が低下する傾向がみられる。
【００４２】
上記メラミン系化合物としては、例えば、ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物、ヘキサメチレンテトラミン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらは、架橋の際の加熱下で分解し、ホルムアルデヒドを系に供給する。なかでも、低揮発性、低吸湿性、ゴムとの相溶性が優れるという点で、ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物が好ましい。上記ホルムアルデヒド・メラミン重合物のメチル化物としては、例えば、下記の一般式（４）で表されるものが好ましく、特に、一般式（４）中、ｎ＝１の化合物が４３〜４４重量％、ｎ＝２の化合物が２７〜３０重量％、ｎ＝３の化合物が２６〜３０重量％の混合物が好ましい。
【００４３】
【化４】
0005641528.tif 000005
【００４４】
ここで、上記レゾルシノール系化合物とメラミン系化合物を併用する場合の両者の配合比は、重量比で、レゾルシノール系化合物：メラミン系化合物＝１：０．５〜１：２の範囲が好ましく、特に好ましくは１：０．７７〜１：１．５の範囲である。メラミン系化合物の配合比が小さすぎると、ゴムの引張り強さ、伸び等が若干低下する傾向がみられ、メラミン系化合物の配合比が高すぎると、接着力が飽和するため、それ以上の配合はコストアップにつながる。
【００４５】
上記アルミネート系カップリング剤としては、加水分解可能なアルコキシ基と、ゴム成分と親和性がある部分とを有するアルミニウム有機化合物の中から、接着性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムジイソプロピレートモノセカンダリーブチレート、アルミニウムセカンダリーブチレート、アルミニウムエチレート、アルミニウムビスエチルアセトアセテート・モノアセチルアセトネート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート、アルミニウムモノイソプロポキシモノオレキシエチルアセトアセテート等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、アルミニウムアルキルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムエチルアセトアセテート・ジイソプロピレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテートが好ましい。
【００４６】
上記アルミネート系カップリング剤の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して０．５〜２０重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは３〜１５重量部の範囲である。上記アルミネート系カップリング剤の配合量が少なすぎると、所望の接着力を得ることが困難となる傾向がみられ、上記アルミネート系カップリング剤の配合量が多すぎると、ゴムの物性低下を招き、加工性も低下する傾向がみられる。
【００４７】
上記シランカップリング剤は、官能基としてエポキシ基、アミノ基、ビニル基等を有する化合物群の中から、接着性等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシランおよびＮ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等があげられる。また、揮発を防ぐために、これら化合物が結合したオリゴマーも用いられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、エポキシ基またはビニル基を有する化合物群から選ばれる一種以上を用いると、接着力が向上するとともに、燃料電池の作動環境においても、接着力が低下しにくい。具体的には、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル−トリス（２−メトキシエトキシ）シラン等が好ましい。
【００４８】
上記シランカップリング剤の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して０．５〜２０重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは５〜１０重量部の範囲である。上記シランカップリング剤の配合量が少なすぎると、所望の接着力を得ることが困難となる傾向がみられ、上記シランカップリング剤の配合量が多すぎると、ゴムの物性低下を招き、加工性も低下する傾向がみられる。
【００４９】
なお、本発明のシール部材に使用するゴム組成物には、上記（Ａ）および（Ｂ）、さらに上記（Ｃ）以外に、架橋助剤（Ｄ）、軟化剤、補強剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等の、通常のゴム組成物に用いられる各種添加剤を配合しても差し支えない。
【００５０】
《架橋助剤（Ｄ）》
上記架橋助剤としては、例えば、マレイミド化合物、トリアリルシアヌレート（ＴＡＣ）、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴ）等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのなかでも、架橋密度や強度の向上効果が大きいという理由から、マレイミド化合物を用いることが好ましい。
【００５１】
上記架橋助剤（Ｄ）の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して０．１〜３重量部の範囲が好ましい。上記架橋助剤の配合量が少なすぎると、架橋反応を充分に進行させることが困難となる傾向がみられ、上記架橋助剤の配合量が多すぎると、架橋密度が大きくなり過ぎて、接着力が低下する傾向がみられる。
【００５２】
《軟化剤》
上記軟化剤としては、例えば、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、ワセリン等の石油系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油等の脂肪油系軟化剤、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリン等のワックス類、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸等があげられる。
【００５３】
上記軟化剤の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して通常４０重量部以下である。
【００５４】
上記軟化剤のなかでも、流動点が−４０℃以下の軟化剤が好ましく、例えば、ポリαオレフィン、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、ジブチルセバケート（ＤＢＳ）等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、特定のゴム成分（Ａ）との相溶性が良好で、ブリードしにくいという観点から、ポリαオレフィンが好ましい。ポリαオレフィンは、炭素数６〜１６のαオレフィンを重合させたものである。ポリαオレフィンにおいては、分子量が小さいほど、粘度が小さく流動点も低い。
【００５５】
軟化剤は、流動点が低いほど、極低温下において硬化しにくい。したがって、流動点が低いものほど、極低温下におけるゴム成分の結晶化抑制効果が大きい。より好適な軟化剤の流動点は、−４０℃以下である。一方、流動点が低すぎると、燃料電池の作動時等において揮発しやすくなる。よって、軟化剤の流動点は、−８０℃以上であることが望ましい。なお、流動点の測定は、ＪＩＳ  Ｋ２２６９（１９８７）に準じて行えばよい。
【００５６】
《補強剤》
上記補強剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ等があげられる。上記カーボンブラックのグレードは、特に限定されるものではなく、ＳＡＦ級、ＩＳＡＦ級、ＨＡＦ級、ＭＡＦ級、ＦＥＦ級、ＧＰＦ級、ＳＲＦ級、ＦＴ級、ＭＴ級等から適宜選択すればよい。
【００５７】
上記補強剤の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して、通常１０〜１５０重量部の範囲である。
【００５８】
《可塑剤》
上記可塑剤としては、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）等の有機酸誘導体、リン酸トリクレジル等のリン酸誘導体があげられる。
【００５９】
上記可塑剤の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して、通常４０重量部以下である。
【００６０】
《老化防止剤》
上記老化防止剤としては、フェノール系、イミダゾール系、ワックス等があげられる。上記老化防止剤の配合量は、上記特定のゴム成分（Ａ）１００重量部に対して、通常０．５〜１０重量部の範囲である。
【００６１】
〈燃料電池用シール部材の作製〉
本発明の燃料電池用シール部材は、例えば、上記特定のゴム成分（Ａ）、特定の架橋剤（Ｂ）および必要に応じて各種添加剤を含有するゴム組成物を調製した後、これを架橋することにより作製することができる。上記ゴム組成物は、例えば、つぎのようにして調製することができる。まず、特定の架橋剤（Ｂ）、さらには各種添加剤の接着成分（Ｃ）、および架橋助剤（Ｄ）以外の材料を予備混合して、８０〜１４０℃で数分間混練する。つぎに、得られた混練物を冷却して、上記特定の架橋剤（Ｂ）、各種添加剤の接着成分（Ｃ）、および架橋助剤（Ｄ）を加える。そして、オープンロール等のロール類を用い、ロール温度４０〜７０℃で５〜３０分間混練する。なお、接着成分（Ｄ）は、予備混合の段階で配合しても構わない。これを所定条件（１３０〜１９０℃×１〜３０分）で架橋することにより本発明の燃料電池用シール部材となる。上記シール部材は、シール部の形状に応じて、所定形状に成形しておくことが好ましい。例えば、フィルム状に成形すると、燃料電池の各種構成部材にシール部材を貼り付けて、容易に架橋、接着させることができる。この場合、燃料電池用構成部材との煩雑な位置合わせが不要になるため、連続加工がしやすくなり、燃料電池の生産性をより向上させることができる。また、燃料電池のＭＥＡ、セパレータ等の構成部材と、本発明のシール部材とを金型に入れて加熱することにより、一体成形することも可能である。
【００６２】
そして、先に述べたように、極低温下におけるゴム成分の結晶化を抑制するという観点から、架橋密度は大きい方がよい。この架橋密度を判断する場合、例えば、１００％モジュラスの値を指標とすることができる。具体的には、本発明の燃料電池用シール部材の１００％モジュラスは、２．０〜１０．０ＭＰａであることが好ましい。このように架橋密度がある程度大きいと、極低温下においてもゴム弾性が低下しにくい。なお、１００％モジュラスは、ダンベル状試験片を１００％伸長した時の引張力を、ダンベル状試験片の初期断面積で除した値である。上記１００％モジュラスは、例えば、ＪＩＳ  Ｋ６２５１（２０１０）に準じて測定することができる。
【００６３】
〈接着層形成材料〉
上記接着層形成材料としては、例えば、ゴム糊や、常温で液状のゴム組成物を用いることが好ましく、上記液状のゴム組成物としては、ゴム成分、有機過酸化物（架橋剤）等を含有するゴム組成物があげられる。上記ゴム成分の一例としては、液状を呈するゴムがあげられ、具体的には、液状ＥＰＭ、液状ＥＰＤＭ、液状アクリロニトリル−ブタジエンゴム（液状ＮＢＲ）、液状水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（液状Ｈ−ＮＢＲ）等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。なかでも、極低温下におけるシール性の向上の観点から、エチレン含有量が６０重量％以下、特に好ましくは５３重量％以下の液状ＥＰＭもしくは液状ＥＰＤＭが好ましい。あるいは、上記ゴム成分として上記液状ゴム以外の常温で固体を呈するゴムを用いてもよい。
【００６４】
そして、上記有機過酸化物としては、前述の特定の架橋剤（Ｂ）を使用することができる。また、上記接着層を形成するゴム組成物には、前述の接着成分（Ｃ）、さらには、上記有機過酸化物、接着成分以外の添加剤、例えば、架橋助剤、軟化剤、補強剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤、加工助剤等の、通常のゴム組成物に用いられる各種添加剤を配合しても差し支えない。
【００６５】
上記常温で液状のゴム組成物を用いる場合のＢ型粘度計による粘度（常温）は、通常、１００００Ｐａ・ｓ以下であり、好ましくは５００〜５０００Ｐａ・ｓである。
【００６６】
また、上記ゴム糊としては、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）等のゴム成分、および、前述の特定の架橋剤（Ｂ）とともに、溶剤を含有してなる溶剤系のゴム組成物があげられる。上記ゴム成分としては、常温で固体のゴム(ソリッドゴム)を用いることが好ましい。
【００６７】
さらに、上記接着層形成材料の他の例として、アミノ基含有シランカップリング剤と、ビニル基含有シランカップリング剤との共重合オリゴマー（α）を含有するプライマーがあげられる。
【００６８】
上記アミノ基含有シランカップリング剤としては、例えば、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのアミノ基含有シランカップリング剤は、これをそのまま接着層の一成分として使用すると、皮膜形成が上手くできず、良好な接着性を与えることができないので、ビニル基含有アルコキシシランとの共重合オリゴマーとして用いられる。
【００６９】
また、上記ビニル基含有シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。これらのビニル基含有シランカップリング剤は、水に溶け難く、油状となって分離してしまい、他の成分と混合することができない。また、そのオリゴマーも水に溶け難く、沈殿を生じてしまうため、アミノ基含有シランカップリング剤とのオリゴマーとして用いられる。
【００７０】
オリゴマー化反応に際しては、アミノ基含有シランカップリング剤１００重量部に対して、ビニル基含有シランカップリング剤２５〜４００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部および加水分解用の水２０〜１５０重量部が用いられる。ビニル基含有シランカップリング剤の配合量が多すぎると、シール部材との相溶性が悪くなって接着性が低下する傾向がみられ、ビニル基含有シランカップリング剤の配合量が少なすぎると、耐水性が低下する傾向がみられる。
【００７１】
オリゴマー化反応は、上記原料（アミノ基含有シランカップリング剤、ビニル基含有シランカップリング剤、加水分解用の水等）を、蒸留装置および撹拌機を有する反応器内に仕込み、約６０℃で約１時間撹拌する。その後、アミノ基含有シランカップリング剤１モルに対し、ギ酸等の酸約１〜２モルを１時間以内に添加する。この際の温度は約６５℃に保たれる。さらに１〜５時間撹拌し、反応を進行させると同時に、加水分解によって生成したアルコールを減圧下で蒸留する。蒸留水が水しか存在しなくなった時点で蒸留を終了させ、その後シラン濃度が３０〜８０重量％になるように希釈して調節することにより、共重合オリゴマー（α）を得ることができる。この共重合オリゴマー（α）は、メタノール、エタノール等のアルコール系有機溶媒に可溶な程度のオリゴマーである。なお、上記共重合オリゴマー（α）としては、市販されているものをそのまま用いることもできる。上記共重合オリゴマー（α）は、３量体以上のものが好ましい。
【００７２】
上記共重合オリゴマー（α）中のアミノ基（ａ）とビニル基（ｂ）との比率（重量比）は、（ａ）／（ｂ）＝１００／２００〜１００／５０の範囲が好ましく、特に好ましくは（ａ）／（ｂ）＝１００／２００〜１００／１５０の範囲である。（ｂ）がリッチであると、接着性が向上するため好ましい。なお、上記アミノ基（ａ）はアミノ基含有シランカップリング剤に由来するアミノ基であり、ビニル基（ｂ）はビニル基含有シランカップリング剤に由来するビニル基である。
【００７３】
上記共重合オリゴマー（α）の具体例としては、ロード・ファー・イースト社製のＡＰ−１３３〔アミノ基（ａ）とビニル基（ｂ）との重量比：（ａ）／（ｂ）＝１００／１８６〕や、ロード・ファー・イースト社製のケムロック６０７〔アミノ基（ａ）とビニル基（ｂ）との重量比：（ａ）／（ｂ）＝１００／６３〕等があげられる。
【００７４】
なお、上記プライマーは、必要に応じて、上記共重合オリゴマー（α）濃度が約０．５〜１５重量％程度になるように有機溶剤で希釈した溶液として用いられる。上記有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、２−エトキシエタノール(エチレングリコールモノエチルエーテル)等のアルコール系有機溶剤や、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系有機溶剤等があげられる。
【００７５】
〈燃料電池シール体〉
本発明の燃料電池シール体としては、燃料電池用構成部材と、それをシールするシール部材とが、接着層を介して接着されてなるもの、もしくは上記燃料電池用構成部材をシールするシール部材同士が、接着層を介して接着されてなるもの等があげられる。あるいは、燃料電池用構成部材と、それをシールするシール部材とが上記のように接着層を介さず直接接着されてなるもの、もしくは上記燃料電池用構成部材をシールするシール部材同士が上記のように接着層を介さず直接接着されてなるもの等があげられる。
【００７６】
本発明のシール部材によりシールされる燃料電池用構成部材は、燃料電池の種類、構造等により様々であるが、例えば、セパレータ（金属セパレータ等）、ガス拡散層（ＧＤＬ）、ＭＥＡ（電解質膜、電極）等があげられる。
【００７７】
本発明の燃料電池シール体の一例を図１に示す。図１は、複数枚のセルが積層されてなる燃料電池における単一のセル１を主として示したものであり、セル１は、ＭＥＡ２と、ガス拡散層（ＧＤＬ）３と、シール部材４ａと、セパレータ５と、接着層６を備えている。
【００７８】
本発明の燃料電池シール体としては、例えば、図１に示すように、セパレータ５とシール部材４ａとが接着層６を介して接着されてなるもの、ＭＡＥ２とシール部材４ａとが接着層６を介して接着されてなるもの、ガス拡散層３とシール部材４ａとが接着層６を介して接着されてなるもの、隣接するシール部材４ａ同士が接着層６を介して接着されてなるもの等があげられる。あるいは、図１に示す燃料電池シール体において、接着層６を介さず、セパレータ５とシール部材４ａとが直接接着されてなるもの、ＭＡＥ２とシール部材４ａとが直接接着されてなるもの、ガス拡散層３とシール部材４ａとが直接接着されてなるもの、隣接するシール部材４ａ同士が直接接着されてなるもの等があげられる。
【００７９】
ＭＥＡ２は、図示しないが、電解質膜を挟んで積層方向両側に配置されている一対の電極からなる。電解質膜および一対の電極は、矩形薄板状を呈している。上記ＭＥＡ２を挟んで積層方向両側には、ガス拡散層３が配置されている。上記ガス拡散層３は、多孔質層で、矩形薄板状を呈している。
【００８０】
上記セパレータ５は、チタン等の金属製のものが好ましく、導通信頼性の観点から、ＤＬＣ膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）やグラファイト膜等の炭素薄膜を有する金属セパレータが特に好ましい。上記セパレータ５は、矩形薄板状を呈しており、長手方向に延在する溝が合計六つ凹設されており、この溝により、セパレータ５の断面は、凹凸形状を呈している。セパレータ５は、ガス拡散層３の積層方向両側に、対向して配置されている。ガス拡散層３とセパレータ５との間には、凹凸形状を利用して、電極にガスを供給するためのガス流路７が区画されている。
【００８１】
上記シール部材４ａは、矩形枠状を呈している。そして、上記シール部材４ａは、接着層６を介して、ＭＥＡ２やガス拡散層３の周縁部、およびセパレータ５に接着され、ＭＥＡ２やガス拡散層３の周縁部を封止している。なお、図１において、シール部材４ａは、上下に分かれた２個の部材を使用しているが、両者を合わせた単一のシール部材であっても差し支えない。
【００８２】
固体高分子型燃料電池等の燃料電池の作動時には、燃料ガスおよび酸化剤ガスが、各々ガス流路７を通じて供給される。ここで、ＭＥＡ２の周縁部は、接着層６を介して、シール部材４ａによりシールされている。このため、ガスの混合や漏れは生じない。
【００８３】
本発明の燃料電池シール体は、例えば、つぎのようにして作製することができる。まず、前述のように、本発明の燃料電池用シール部材を作製する。
【００８４】
一方、上記接着層形成材料となるゴム組成物を、例えば、つぎのようにして調製する。まず、有機過酸化物（架橋剤）、接着成分、架橋助剤以外の材料を予備混合して、８０〜１４０℃で数分間混練する。つぎに、得られた混練物を冷却して、有機過酸化物（架橋剤）、接着成分および必要に応じて架橋助剤を加える。そして、オープンロール等のロール類を用い、ロール温度４０〜７０℃で５〜３０分間混練することによりゴム組成物を調製する。なお、上記接着成分は、予備混合の段階で配合しても差し支えない。
【００８５】
つぎに、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材、およびこれをシールするシール部材のいずれか一方もしくは双方に、上記接着層形成材料となるゴム組成物を塗布することにより、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材と、シール部材とが、接着層を介して接着されてなる、本発明の燃料電池シール体を得ることができる。
【００８６】
上記ゴム組成物の塗布方法としては、例えば、ディスペンサー塗布等があげられ、通常は常温の条件化で塗布すればよい。
【００８７】
本発明の燃料電池シール体における接着層の厚みは、上記液状ゴム組成物を用いる場合、通常、０．０１〜０．５ｍｍであり、好ましくは０．０５〜０．３ｍｍである。また、上記プライマーを用いる場合、通常、１０〜５００ｎｍであり、好ましくは３０〜２００ｎｍである。
【００８８】
さらに、本発明の燃料電池用シール部材を用いた他の使用例を図２に示す。図２は、矩形薄板状を呈し、長手方向に延在する溝が合計六つ凹設された、上述の断面凹凸形状を呈するセパレータ５の周縁部に、接着層６を介して、矩形状で断面凸部形状のリップ４ｂが設けられてなる部材である。そして、上記リップ４ｂとして、本発明の燃料電池シール部材が用いられる。なお、セパレータ５形成材料、接着層６形成材料としては、いずれも先に述べた材料と同様のものが用いられる。また、図２に示す部材において、セパレータ５とリップ４ｂとが接着層６を介さず直接接着された態様もあげられる。
【実施例】
【００８９】
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。なお、例中、「部」、「％」は断りのない限り重量基準を意味する。
【００９０】
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示すゴム組成物の材料を準備した。
【００９１】
《特定のゴム成分（Ａ）》
［ＥＰＤＭ（Ａ１）］（比較例用）
ＪＳＲ社製、ＪＳＲ  ＥＰ２７（エチレン含有量＝５４％、ジエン量＝５％）
［ＥＰＤＭ（Ａ２）］（比較例用）
住友化学社製、エスプレン５３２（エチレン含有量＝５１％、ジエン量＝４％）
［ＥＰＤＭ（Ａ３）］（比較例用）
三井化学社製、三井ＥＰＴ  ４０４５Ｍ（エチレン含有量＝４５％、ジエン量＝８％）
［ＥＰＤＭ（Ａ４）］（実施例用）
つぎのようにしてＥＰＤＭを作製した。すなわち、撹拌機を備える容量１０リットルのステンレス鋼製オートクレーブ内で１ＭＰａの圧力下、連続的に重合反応を行なった。この際、オートクレーブの下部より、重合溶媒であるヘキサンを毎時３０ｋｇ、エチレンとプロピレンをそれぞれ毎時１．２ｋｇおよび２．９ｋｇ、５−エチリデン−２−ノルボルネンを毎時１９０ｇの速度で連続的に供給した。同時に、触媒であるエチルアルミニウムセスキクロライドと三塩化バナジウムを各々毎時１１．９ｇおよび１．０ｇの各速度で連続的に供給し、水素を分子量調節剤として使用し、オートクレーブ内の温度を３０℃に保持して共重合させた。このようにして目的とするＥＰＤＭ（ジエン成分：５−エチリデン−２−ノルボルネン）を作製した。得られたＥＰＤＭは、エチレン含有量が４１％、ジエン量が１４％であり、また重量平均分子量（Ｍｗ）３１００００、数平均分子量（Ｍｎ）６３０００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）４．９であった。
【００９２】
上記重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）装置（Ｗａｔｅｒｓ社製、型式「１５０Ｃ」）により、上記ＥＰＤＭをｏ−ジクロルベンゼンに１．５ｍｇ／ｍｌの濃度で溶解し、インジェクション量５００μｌ、溶出温度１３５℃、溶出溶媒速度１．０ｍｌ／分で測定し、ポリスチレン換算の数平均分子量（Ｍｎ）、重量平均分子量（Ｍｗ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を測定、算出した。なお、使用したカラムは、昭和電工社製の「Ｓｈｏｄｅｘ  ＡＴ８０３Ｓ」と「Ｓｈｏｄｅｘ  ＡＴ８０４Ｓ」、および「Ｓｈｏｄｅｘ  ＡＴ８０５Ｓ」と「Ｓｈｏｄｅｘ  ＡＴ８０７Ｓ」をそれぞれ直列に接続して用いた。また、分子量標準物質は東ソー社製のポリスチレンを使用した。
［ＥＰＤＭ（Ａ５）］（実施例用）
ランクセス社製、ケルタン  ６９５０（エチレン含有量＝４８％、ジエン量＝９％）
［ＥＰＤＭ（Ａ６）］（実施例用）
エクソンモービルケミカル社製、Vistalon２５０２（エチレン含有量＝４８％、ジエン量＝４％）
【００９３】
上記ＥＰＤＭ（Ａ１）〜（Ａ６）における組成比（重量％）、各２連子分布含有割合（モル％）、各３連子分布含有割合（モル％）を下記の表１に併せて示す。なお、各２連子分布含有割合（モル％）、各３連子分布含有割合（モル％）は、前述の方法に従って測定・算出した。
【００９４】
【表１】
0005641528.tif 000006
【００９５】
《架橋剤（Ｂ）》
［パーオキシケタール（Ｂ１）］
１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（日油社製、パーヘキサＣ−４０、純度４０％、１時間半減期温度＝１１１．１℃）
［ジアルキルパーオキサイド（Ｂ２）］
日油社製、パーヘキシン２５Ｂ、純度４０％、１時間半減期温度＝１４９．９℃）
【００９６】
《接着成分（Ｃ）》
［レゾルシノール系化合物（Ｃ１）］
田岡化学工業社製、タッキロール６２０
［メラミン系化合物（Ｃ２）］
住友化学社製、スミカノール５０７ＡＰ
［シランカップリング剤（Ｃ３）］
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業社製、ＫＢＭ４０３）
【００９７】
《架橋助剤（Ｄ）》
マレイミド化合物（大内新興化学工業社製、バルノックＰＭ）
【００９８】
《軟化剤（Ｅ）》
ポリαオレフィン化合物［エクソンモービル社製、SpectraSyn  ４（流動点＝−６０℃）］
【００９９】
《補強剤（Ｆ）》
カーボンブラック（ＧＰＦ級）（キャボットジャパン社製、ショウブラックＩＰ２００）
【０１００】
［実施例１〜７，９〜１１、比較例１〜３］
（シール部材用の加硫ゴムの作製）
下記の表２〜表３に示す各成分を同表に示す割合で配合し、ゴム組成物を調製した。すなわち、まず、表２〜表３中、ゴム成分（Ａ）、軟化剤（Ｅ）および補強剤（Ｆ）を、バンバリーミキサーを用いて１２０℃で５分間混練した。混練物を冷却した後、架橋剤（Ｂ）、接着成分（Ｃ）および架橋助剤（Ｄ）を追加して、オープンロールを用いて５０℃で１０分間混練し、ゴム組成物を調製した。そして、得られたゴム組成物を、１５０℃で１０分間保持することにより架橋した後、ゴム片を切り出し、シール部材となる加硫ゴム（厚み５ｍｍ、大きさ２５ｍｍ×６０ｍｍ）を作製した。
【０１０１】
［実施例８］
下記の表２に示す各成分を同表に示す割合で配合し、ゴム組成物を調製した。すなわち、まず、表２中、ゴム成分（Ａ）、軟化剤（Ｅ）および補強剤（Ｆ）を、バンバリーミキサーを用いて１２０℃で５分間混練した。混練物を冷却した後、架橋剤（Ｂ）、接着成分（Ｃ）および架橋助剤（Ｄ）を追加して、オープンロールを用いて５０℃で１０分間混練し、ゴム組成物を調製した。そして、得られたゴム組成物を、１９０℃で１０分間保持することにより架橋した後、ゴム片を切り出し、シール部材となる加硫ゴム（厚み５ｍｍ、大きさ２５ｍｍ×６０ｍｍ）を作製した。
【０１０２】
【表２】
0005641528.tif 000007
【０１０３】
【表３】
0005641528.tif 000008
上記のようにして得られた加硫ゴムを用い、下記の基準に従って、各特性の評価を行った。その結果を、上記表２〜表３に併せて示した。
【０１０４】
［１００％モジュラス］
上記加硫ゴムを用いて、ＪＩＳ５号ダンベルにてサンプルを打ち抜き、ＪＩＳ  Ｋ６２５１（２０１０）に準拠して測定した。
【０１０５】
［引張り強さ］
得られた加硫ゴムを用い、つぎのようにして引張り強さを測定した。すなわち、上記加硫ゴムを用いて、ＪＩＳ５号ダンベルにてサンプルを打ち抜き、ＪＩＳ  Ｋ６２５１（２０１０）に準拠して、引張り強さ（引張強度）を測定した。なお、表２〜表３には、比較例１品である加硫ゴムの引張り強さを基準（１００）とした時の各加硫ゴムの引張り強さの指数を示す。すなわち、引張り強さの指数は、下記の式により算出した。
引張り強さ指数＝（各加硫ゴムの引張り強さ）／（比較例１の加硫ゴムの引張り強さ）×１００
【０１０６】
［切断時伸び］
得られた加硫ゴムを用い、つぎのようにして切断時伸び（破断伸び）を測定した。すなわち、上記加硫ゴムを用いて、ＪＩＳ５号ダンベルにてサンプルを打ち抜き、ＪＩＳ  Ｋ６２５１（２０１０）に準拠して、切断時伸び（破断伸び）を測定した。なお、表２〜表３には、比較例１品である加硫ゴムの切断時伸びを基準（１００）とした時の各加硫ゴムの切断時伸びの指数を示す。すなわち、切断時伸びの指数は、下記の式により算出した。
切断時伸び指数＝（各加硫ゴムの切断時伸び）／（比較例１の加硫ゴムの切断時伸び）×１００
【０１０７】
［ＴＲ試験］
得られた加硫ゴムを用い、−３０℃におけるＴＲ値を、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６１に準拠して測定した。なお、表２〜表３には、比較例１品である加硫ゴムのＴＲ値を基準（１００）とした時の各加硫ゴムのＴＲ値の指数を示す。すなわち、ＴＲ値の指数は、下記の式により算出した。
ＴＲ値指数＝（各加硫ゴムのＴＲ値）／（比較例１の加硫ゴムのＴＲ値）×１００
【０１０８】
［圧縮永久歪み試験］
得られた加硫ゴムについて、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６２（２００６）に準拠した圧縮永久歪み試験を行なった。上記圧縮永久歪み試験としては、−３０℃の低温試験、１００℃の高温試験の二種類の試験を行なった。まず、−３０℃の低温試験においては、−３０℃下で２４時間圧縮した後、解放し、そのままの温度下で３０分経過した後の厚みを測定して、圧縮永久歪みを算出した。一方、１００℃の高温試験においては、１００℃下で２４時間圧縮した後、解放し、室温（２５℃）下で３０分経過した後の厚みを測定して、圧縮永久歪みを算出した。いずれの試験においても、圧縮率は２５％とした。測定結果を、上記表２〜表３にまとめて示す。なお、表２〜表３中、−３０℃、１００℃の各圧縮永久歪みについては、各々、比較例１品である加硫ゴムの各圧縮永久歪みを基準（１００）とした時の各加硫ゴムの圧縮永久歪みの指数を示す。すなわち、各圧縮永久歪みの指数については、下記の式により算出した。
圧縮永久歪み指数＝（各加硫ゴムの圧縮永久歪み）／（比較例１の加硫ゴムの圧縮永久歪み）×１００
【０１０９】
上記表２〜表３の結果から、全実施例品は、シール部材（加硫ゴム）形成材料であるゴム組成物中に、エチレン−エチレンの２連子分布の割合が特定値以下となるＥＰＤＭを用いているため、１００℃圧縮永久歪みはもちろん、−３０℃時のＴＲ試験、−３０℃圧縮永久歪みともに良好な結果が得られた。このことから、極低温条件下においてもポリマーの結晶化が抑制され、燃料電池用シール部材として優れたシール性能が発揮することが可能となることがわかる。
【０１１０】
なお、シール部材形成材料であるゴム組成物中のＥＰＤＭに代えてＥＰＭを使用した場合も、上記ＥＰＤＭを使用した場合と略同等程度の評価結果が得られた。
【０１１１】
これに対して、各比較例品は、エチレン−エチレンの２連子分布の割合が特定値を上回るＥＰＤＭを用いているため、１００℃圧縮永久歪みはもちろん、−３０℃時のＴＲ試験、−３０℃圧縮永久歪みともに、実施例品に比べて劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の燃料電池用シール部材は、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材と、それをシールするゴム製のシール部材とが接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体、もしくは上記シール部材同士が接着層を介して接着されてなる燃料電池シール体の上記シール部材に用いられる。または、金属セパレータ等の燃料電池用構成部材と、それをシールするゴム製のシール部材とが直接接着されてなる燃料電池シール体、もしくは上記シール部材同士が直接接着されてなる燃料電池シール体の上記シール部材に用いられる。
【符号の説明】
【０１１３】
１  セル
２  ＭＥＡ
３  ガス拡散層
４ａ  シール部材
４ｂ  リップ
５  セパレータ
６  接着層
７  ガス流路
【図１】
0005641528.tif 000009
【図２】
0005641528.tif 000010