(57)【要約】【課題】炭素粉末と熱硬化性樹脂とからなる原料粉に対する熱間圧縮成形工程と、熱硬化性樹脂の加熱硬化工程とを併用することにより、生産速度を落とすことなく、樹脂の硬化膨張による性能低下を抑制した燃料電池セパレータを製造する。【解決手段】炭素粉末と熱硬化性樹脂の混合物を原料粉として用いる燃料電池セパレータの製造方法であって、前記原料粉を金型キャビティに充填し、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱しながら、所要の加圧力でセパレータ形状の成形板を圧縮成形する圧縮成形工程と、前記圧縮成形工程によって圧縮成形された前記成形板を、無加圧の状態で、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱硬化させる加熱硬化工程と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素粉末と熱硬化性樹脂の混合物を原料粉として用いる燃料電池セパレータの製造方法であって、
前記原料粉を金型キャビティに充填し、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱しながら、所要の加圧力でセパレータ形状の成形板を圧縮成形する圧縮成形工程と、
前記圧縮成形工程によって圧縮成形された前記成形板を、無加圧の状態で、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱硬化させる加熱硬化工程と、
を有することを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項２】
前記圧縮成形工程は、前記成形板の圧縮成形が達成され、かつ、前記熱硬化性樹脂が半硬化状態で終了されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項３】
前記加熱硬化工程は、前記圧縮成形工程では半硬化状態の熱硬化性樹脂の硬化が完全硬化状態まで行われることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項４】
前記圧縮成形工程は、前記加熱硬化工程前後における前記成形板の重量変化が０．０５〜０．５％に収まるように圧縮成形条件が決められることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項５】
前記原料粉は、炭素粉末が８０〜９０％、熱硬化性樹脂が１０〜２０％の重量割合であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項６】
前記圧縮成形工程における前記所要温度は、８０℃〜２００℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項７】
前記圧縮成形工程における前記所要の加圧力は、１００ＭＰａ〜３００ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項８】
前記加熱硬化工程における前記所要温度は、１５０℃〜２００℃であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項９】
前記加熱硬化工程前後における前記成形板の重量変化が、０．０５〜０．５％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項１０】
前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項１１】
前記圧縮成形工程後の前記成形板における遊離フェノールの含有量が、０．００８ｗｔ％〜０．０８ｗｔ％であることを特徴とする請求項１０記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項記載の製造方法で製造されたセパレータであって、前記加熱硬化工程後の密度が１．９５ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする燃料電池セパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池に用いられる燃料電池セパレータの製造方法および燃料電池セパレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池を構成する主要部材のひとつとして燃料電池セパレータがある。この燃料電池セパレータは、表裏両面に複数個の溝部を備えて構成されており、その製造方法として、冷間プレス工程を有する製造方法と、熱間プレス工程を有する製造方法とが知られている。
【０００３】
前者の製造方法の概略を説明すると、まず、黒鉛粉末に熱硬化性樹脂が被覆されてなる熱硬化性樹脂被覆粉末黒鉛（以下、単に「燃料電池セパレータ用材料」という）を、プレス装置にセットされた常温の金型に充填し、熱硬化性樹脂の軟化溶融温度以下の温度で、金型に１５〜１００ＭＰａの圧縮力を加え（冷間プレス）、所定形状に成形し、その成形体を無加圧の状態で加熱して樹脂を硬化させる方法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、後者の製造方法の概略を説明すると、炭素粉末と熱硬化性樹脂を混合して、プレス装置にセットされた金型に充填し、金型に２０〜４０ＭＰａの圧縮力を作用させると同時に、金型を樹脂の熱硬化開始温度以上である１５０℃〜２５０℃に加熱（熱間プレス）して、プレスとほぼ同時に樹脂を硬化させて製造する方法である（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
なお、上記した熱硬化性樹脂は、その物性として軟化溶融温度を有しており、この樹脂を加熱すると、まず軟化溶融が始まり、その後、熱硬化を開始するものである。また、熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度は、例えば、示差走査熱量計（ＤＳＣ）で発熱開始温度を測定することにより評価できる。
【特許文献１】特開２００５−１７４８８２号公報
【特許文献２】特開２００４−１９２８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した製造方法には下記の問題点がある。
【０００７】
まず、前者の冷間プレス工程を有する製造方法は、圧縮成形後に、無加圧の状態で熱硬化性樹脂を硬化させるため、膨張し密度が大幅に低下する。それに伴って、体積抵抗率及び曲げ強度等の性能も低下してしまう。
【０００８】
一方、後者の熱間プレス工程を有する製造方法では、プレス中に樹脂を完全硬化させる必要があるために、硬化速度の早い熱硬化樹脂を使用したとしても、熱が原料粉に伝熱して樹脂が硬化するまでに１６０℃の温度で５〜１０分程度必要となり、製造速度が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明者は、製造速度を低下させずに、セパレータに要求される物性値を満たす製造方法について鋭意研究を行った結果、圧縮成形時の温度を熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上とし、圧縮成形後、熱硬化性樹脂が完全に硬化していない状態で、樹脂の硬化工程を導入することで、大幅に改善できることを見出した。すなわち、上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池セパレータの製造方法および燃料電池セパレータは、下記の技術的手段を講じた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に係る燃料電池セパレータの製造方法は、炭素粉末と熱硬化性樹脂の混合物を原料粉として用いる燃料電池セパレータの製造方法であって、前記原料粉を金型キャビティに充填し、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱しながら、所要の加圧力でセパレータ形状の成形板を圧縮成形する圧縮成形工程と、前記圧縮成形工程によって圧縮成形された前記成形板を、無加圧の状態で、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱硬化させる加熱硬化工程とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記圧縮成形工程は、前記成形板の圧縮成形が達成され、かつ、前記熱硬化性樹脂の硬化が半硬化状態で終了されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１または請求項２記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記加熱硬化工程は、前記圧縮成形工程では半硬化状態の熱硬化性樹脂の硬化が完全硬化状態まで行われることを特徴とする。
【００１３】
ここで、完全硬化状態とは、成形された燃料電池用セパレータに対し、更なる加熱を行っても、重量変化が±０．０５％以内にある状態であり、半硬化状態とは、更なる加熱を行ったときに、完全硬化状態における燃料電池用セパレータの重量と比較して、０．０５％〜０．５％相違する状態と定義する。なお、本文では触れていないが、未硬化状態とは、更なる加熱を行ったときに、完全硬化状態における燃料電池用セパレータの重量と比較して、０．５％超相違する状態と定義する。
【００１４】
本発明の請求項４に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１〜３のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記圧縮成形工程は、前記加熱硬化工程前後における前記成形板の重量変化が０．０５〜０．５％に収まるように圧縮成形条件が決められることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項５に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１〜４のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記原料粉は、炭素粉末が８０〜９０％、熱硬化性樹脂が１０〜２０％の重量割合であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項６に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１〜５のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記圧縮成形工程における前記所要温度は、８０℃〜２００℃であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項７に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１〜６のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記圧縮成形工程における前記所要の加圧力は、１００ＭＰａ〜３００ＭＰａであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項８に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１〜７のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記加熱硬化工程における前記所要温度は、１５０℃〜２００℃であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項９に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１〜８のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記加熱硬化工程前後における前記成形板の重量変化が、０．０５〜０．５％であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の請求項１０に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１〜９のいずれか１項記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の請求項１１に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１０記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記圧縮成形工程後の前記成形板における遊離フェノールの含有量が、０．００８ｗｔ％〜０．０８ｗｔ％であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の請求項１２に係る燃料電池セパレータは、請求項１〜１１のいずれか１項記載の製造方法で製造されたセパレータであって、前記加熱硬化工程後の密度が１．９５ｇ／ｃｍ３以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の温度で加熱しながら圧縮成形するため、その後の樹脂硬化工程前後での重量変化を小さくすることができ、従って硬化膨張に起因する体積抵抗率、曲げ強度及びガス透過度の性能低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、この発明による燃料電池セパレータの一実施形態を示す（ａ）正面図および（ｂ）背面図、図２は、図１のII−II線に沿ってとられた（ａ）断面図および（ｂ）Ａ部の拡大図である。
【００２６】
この燃料電池セパレータ１は、固体高分子型燃料電池システムに適用されるセパレータであり、表裏両面（少なくとも片面）には、流路溝部２および、流路溝部２の周囲を囲む囲繞部４を有している。流路溝部２には、燃料ガス、酸化ガスまたは冷却水の流路となる溝（流路溝）３が形成されている。そして、流路溝３は、セパレータ１表面の囲繞部４に囲まれた所定領域内に細密な配置で形成されて、流路溝部２を構成している。
【００２７】
このような流路溝３は、セパレータ１の囲繞部４に形成されたマニホルド５に連結していて、マニホルド５を通して、燃料ガス、酸化ガスまたは冷却水が流路溝３に導入・排出されるようになっている。なお、図１では、流路溝３およびマニホルド５を２系統だけ図示し、第３の流路溝および第３のマニホルドは図示を省略してある。
【００２８】
図３は、この発明による燃料電池セパレータの製造方法に用いる成形金型をセットしたプレス装置の一実施形態を示す概略的説明図である。
【００２９】
図３に示すように、このプレス装置１０は、成形金型２０を所定位置に位置決めして載置する油圧シリンダ１１を備えている。油圧シリンダ１１は、後述するキャビティ２５内に充填された炭素粉末と熱硬化性樹脂との混合物からなる原料粉を、成形金型２０を介して所要の加圧力で加圧（圧縮成形）するものである。
【００３０】
成形金型２０は、下側ブロック２１に設けられる下パンチ（下金型）２２と、上側ブロック２６に設けられる上パンチ（上金型）２７と、上下両金型２２，２７間に形成されるキャビティ２５の外周を担う金型であるダイ（枠体）２４とを備えている。
【００３１】
また、成形金型２０は、下パンチ（下金型）２２および上パンチ（上金型）２７に、ヒータ２３，２８をそれぞれ備えている。ヒータ２３，２８は、圧縮成形時に、キャビティ２５内に充填された原料粉を、それに含まれる熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度に加熱するものである。
【００３２】
図４は、この発明による燃料電池セパレータの製造方法に用いる加熱装置の一実施形態を示す概略的説明図である。
【００３３】
図４に示すように、この加熱装置（硬化炉）３０は、多数のセパレータ１を多段に並べて収容可能な内容積を有し、また、上部にヒータ（電気ヒータ等）３１を備えている。ヒータ３１（加熱装置３０）は、成形金型２０のキャビティ２５に充填されてプレス装置１０で圧縮成形され、成形金型２０から取り出して加熱装置（硬化炉）３０に収容された成形板（セパレータ１の半製品）を、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度に加熱して硬化させるものである。
【００３４】
この発明による燃料電池セパレータの製造方法は、炭素粉末と熱硬化性樹脂の混合物を原料粉として用いる燃料電池セパレータの製造方法である。
【００３５】
すなわち、この発明による燃料電池セパレータの製造方法は、（１）まず、プレス装置１０および成形金型２０を用いて、前記原料粉を成形金型２０のキャビティ２５に充填し、ヒータ２３，２８により前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱しながら、油圧シリンダ１１により所要の加圧力でセパレータ形状の成形板を圧縮成形する（圧縮成形工程）。
【００３６】
この圧縮成形工程により、前記成形板の圧縮成形が達成され、かつ、前記熱硬化性樹脂の硬化が半硬化状態の成形板（セパレータ１の半製品）が得られる。つまり、ここで得られた成形板（セパレータ１の半製品）は、形状は板状に形成されているが、原料粉に含まれる熱硬化性樹脂は半硬化状態のものである。
【００３７】
圧縮成形工程の終了の目安について、具体的には、つぎの加熱硬化工程の前後（つまり、圧縮成形工程終了時と、加熱硬化工程終了時）における前記成形板の重量変化が、０．０５〜０．５％に収まるように圧縮成形条件（圧縮速度・圧縮時間）が決められ、圧縮成形工程が終了されることが好ましい。
【００３８】
（２）つぎに、前記圧縮成形工程によって圧縮成形された前記成形板（セパレータ１の半製品）を、加熱装置（硬化炉）３０を用いて、無加圧の状態で、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱硬化させる（加熱硬化工程）。
【００３９】
この加熱硬化工程は、前記圧縮成形工程では前記半硬化状態の熱硬化性樹脂が完全硬化されるまで行われる。この加熱硬化工程により、前記成形板（セパレータ１の半製品）の原料粉に含まれる熱硬化性樹脂が完全に硬化され終わったセパレータ１が得られる。
【００４０】
上記の燃料電池セパレータの製造方法において、まず、炭素粉末と熱硬化性樹脂とを所定の重量割合で調合し、充分に攪拌して原料粉を混成する。なお、原料粉の混合重量割合は、炭素粉末９０％〜８０％、熱硬化性樹脂１０％〜２０％となる割合にするのが好適である。また、原料粉には、炭素粉末および熱硬化性樹脂以外に、必要に応じて繊維基材、充填材、離型剤、耐加水分解剤等を添加しても良い。
【００４１】
熱硬化性樹脂としては、レゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂に代表されるフェノール樹脂を用いると成形性として良好であり、さらに炭素粉末をフェノール樹脂がコーティングしている材料を使用すると、強度も高くなり、好適である。
【００４２】
圧縮成形工程では、図３に示すようなプレス装置１０を用い、成形金型２０のキャビティ２５内に原料粉を均一に張り込み（充填し）、熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上である８０℃〜２００℃で加熱を行いながら、油圧シリンダ１１によって原料粉に１００ＭＰａ〜３００ＭＰａの圧力を作用させ、セパレータ形状の成形板を圧縮成形する。
【００４３】
この熱間圧縮工程により、成形速度を落とすことなく、硬化工程前後における成形板の重量変化が０．０５％〜０．５％となる程度まで、熱硬化性樹脂を硬化させることができる。
【００４４】
従って、樹脂の加熱硬化工程における硬化膨張率を低減でき、体積抵抗率、曲げ強度及びガス透過度の性能低下を防ぐことができる。
【００４５】
また、プレス装置１０によって圧縮成形するときに、１００ＭＰａ〜３００ＭＰａの圧力を原料粉に作用させることにより、高密度なセパレータ形状の成形板を得ることができ、量産性と高性能を合わせ持った燃料電池セパレータ１を製造することができる。
【００４６】
さらに、従来の熱間圧縮成形と異なり、熱硬化性樹脂が完全に硬化していないため、金型と製品の接着も起こらず、離型性に優れるという利点を有する。
【００４７】
加熱硬化工程では、成形金型２０から取り出した半硬化状態の成形板（セパレータ１の半製品）を、図４に示すような加熱装置（硬化炉）３０に搬入し、無加圧の状態で、ヒータ（電気ヒータ等）３１によって熱硬化性樹脂の樹脂硬化温度以上である１５０℃〜２００℃に加熱を行い、熱硬化性樹脂を完全に硬化させることで、燃料電池セパレータ１が得られる。
【００４８】
このとき、加熱硬化工程の前後における成形板の重量変化が０．０５％〜０．５％程度であるから、樹脂の硬化膨張による性能低下を防ぐことができる。
【００４９】
また、その際の圧縮成形工程後の成形板における遊離フェノールの含有量が、０．００８ｗｔ％〜０．０８ｗｔ％である。
【００５０】
また、得られた燃料電池セパレータ１は、加熱硬化工程後の密度が１．９５ｇ／ｃｍ３以上である。
【００５１】
なお、加熱硬化工程においては、バッチ式の炉に沢山の成形板を搬入して加熱しても良く、連続炉によりベルトコンベヤ上に成形板を乗せて加熱しても良い。どちらの方式にせよ、加熱には時間がかかるが、この方式ならば沢山の数量を処理することが可能であり、トータルの製造時間は少なくなる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態によれば、炭素粉末と熱硬化性樹脂とからなる原料粉に対するプレス装置１０による熱間圧縮成形工程と、加熱装置３０による熱硬化性樹脂の加熱硬化工程とを併用することにより、生産速度を落とすことなく、樹脂の硬化膨張による性能低下を抑制した燃料電池セパレータを製造することが可能である。
【００５３】
以下、いくつかの実施例および比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。
【００５４】
まず、各実施例及び各比較例において共通する燃料電池セパレータ用材料の構成を説明すると、平均粒子径が５〜５０μｍ程度の球状の黒鉛粉末１００重量部に対し、２０重量部のフェノール樹脂を溶液被覆法によって被覆したものを用いた。このフェノール樹脂の熱硬化開始温度は８０℃程度である。
【００５５】
各実施例および各比較例について重量、密度、体積抵抗率、曲げ強度及びガス透過度を測定して比較したが、密度、体積抵抗率、曲げ強度及びガス透過度の測定方法は、以下の通りである。
【００５６】
密度：直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形サンプルを作成し、電子上皿天秤（島津サイエンス製）を用い、アルキメデス法により算出した。
【００５７】
体積抵抗率：直径５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形サンプルを作成し、ダイヤインスツルメンツ社製の抵抗率計ロレスタＧＰを用いて、４端子法にて測定を行った。
【００５８】
曲げ強度：ＪＩＳ_Ｋ７１７１に準拠し、長さ５０ｍｍ、幅２５ｍｍ、厚さ３ｍｍの成形サンプルを用いて、スパン４０ｍｍの３点曲げにて測定を行った。
【００５９】
ガス透過度：直径５０ｍｍ、厚さ１ｍｍの成形サンプルを作成し、東洋精機製のガス透過率測定装置を用いて、差圧法にて測定を行った。
【００６０】
なお、燃料電池セパレータとして要求される性能としては、一般的には、体積抵抗率１２ｍΩ・ｃｍ以下で、曲げ強度５０ＭＰａ以上とされている。
【実施例１】
【００６１】
炭素粉８７％、樹脂１３％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を１７０〜１７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、重量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、１０．５８ｇ、２．０２２ｇ／ｃｍ３、１０．８１ｍΩ・ｃｍであった。
【００６２】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、反りや、変形、膨れ等の異常は観察されなかった。さらに、重量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、１０．５５ｇ、２．０１１ｇ／ｃｍ３、１０．８０ｍΩ・ｃｍ、５８．７７ＭＰａ、８．２×１０−１７ｍｏｌ・ｍ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、いずれの性能も燃料電池セパレータとして好適な値であった。
【実施例２】
【００６３】
炭素粉８９％、樹脂１１％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を１７０〜１７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１５０ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、重量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、１０．３２ｇ、２．０１４ｇ／ｃｍ３、１０．５９ｍΩ・ｃｍであった。
【００６４】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、反りや、変形、膨れ等の異常は観察されなかった。さらに、重量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、１０．２９ｇ、２．００４ｇ／ｃｍ３、１０．５６ｍΩ・ｃｍ、５２．３３ＭＰａ、１．２×１０−１６ｍｏｌ・ｍ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、いずれの性能も燃料電池セパレータとして好適な値であった。
【実施例３】
【００６５】
炭素粉８５％、樹脂１５％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を１７０〜１７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、重量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、９．０３ｇ、１．９９９ｇ／ｃｍ３、１０．７７ｍΩ・ｃｍであった。
【００６６】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、反りや、変形、膨れ等の異常は観察されなかった。さらに、重量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、９．００ｇ、１．９８３ｇ／ｃｍ３、１１．１８ｍΩ・ｃｍ、６３．５７ＭＰａ、６．２×１０−１７ｍｏｌ・ｍ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、いずれの性能も燃料電池セパレータとして好適な値であった。
【００６７】
［比較例１］
炭素粉８９％、樹脂１１％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、重量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、１０．８５ｇ、１．９７８ｇ／ｃｍ３、１２．２２ｍΩ・ｃｍであった。
【００６８】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、気泡が観察された。さらに、重量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、１０．７７ｇ、１．９４３ｇ／ｃｍ３、１４．７８ｍΩ・ｃｍ、３２．３９ＭＰａ、６．２×１０−１４ｍｏｌ・ｍ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度共、大きく劣化しており、燃料電池セパレータとしては使用することが不適であった。
【００６９】
［比較例２］
炭素粉８９％、樹脂１１％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を常温（２５℃）に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、重量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、１１．１２ｇ、１．９７９ｇ／ｃｍ３、１３．０５ｍΩ・ｃｍであった。
【００７０】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、気泡が観察された。さらに、重量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、１１．０３ｇ、１．９３８ｇ／ｃｍ３、１７．６９ｍΩ・ｃｍ、１７．５０ＭＰａであり、ガス透過度に至っては、気密性が悪いため測定することができなかった。体積抵抗率、曲げ強度共、大きく劣化しており、燃料電池セパレータとしては使用することが不適であった。
【００７１】
［硬化度の検証］
黒鉛粉末８７％、フェノール樹脂１３％となる割合で充分に混合して原料粉とした（サンプルＡ）。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を１７０〜１７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した（サンプルＢ）。次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた（サンプルＣ）。このようにして得られたサンプルＡ〜Ｃに対し、重量変化及び未反応フェノール（遊離フェルール）の残留重量を測定した。測定方法は、ＪＩＳ＿Ｋ７２４０「フェノール樹脂成形中の遊離フェノールの測定方法＿よう素滴定方法」による。その結果を表１に示す。
【表１】
2008060066.tif 000003
【００７２】
表１に示すように、サンプルＢ→Ｃの工程で、重量が０．１５％減少しており、これに伴い、遊離フェノールの割合が０．００９ｗｔ％減少していることがわかる。
【００７３】
以上のように、圧縮成形工程における温度が、熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上である実施例１〜３では、外観、体積抵抗率、曲げ強度及びガス透過度のいずれの性能も満たした充分な物性を有する燃料電池セパレータ１を得ることができた。これに対し、圧縮成形工程において熱硬化開始温度以下である比較例１〜２では、外観、体積抵抗率、曲げ強度において劣り、充分な物性を有する燃料電池セパレータを得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】この発明による燃料電池セパレータの一実施形態を示す（ａ）正面図および（ｂ）背面図である。
【図２】図１のII−II線に沿ってとられた（ａ）断面図および（ｂ）Ａ部の拡大図である。
【図３】この発明による燃料電池セパレータの製造方法に用いる成形金型をセットしたプレス装置の一実施形態を示す概略的説明図である。
【図４】この発明による燃料電池セパレータの製造方法に用いる加熱装置の一実施形態を示す概略的説明図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  燃料電池セパレータ
２  流路溝部
３  流路溝
４  囲繞部
５  マニホルド
１０  プレス装置
１１  油圧シリンダ
２０  成形金型
２１  下側ブロック
２２  下パンチ（下金型）
２３  ヒータ
２４  ダイ（枠体）
２５  キャビティ
２６  上側ブロック
２７  上パンチ（上金型）
２８  ヒータ
３０  加熱装置（硬化炉）
３１  ヒータ
【図１】
2008060066.tif 000004
【図２】
2008060066.tif 000005
【図３】
2008060066.tif 000006
【図４】
2008060066.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月7日(2007.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型のキャビティに、炭素粉末と熱硬化性樹脂の混合物からなる原料粉を充填し、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱しながら、所要の加圧力で、少なくとも片面に流路溝部およびこの流路溝部の周囲を囲む囲繞部を有するセパレータ形状の成形板を圧縮成形し、当該成形板の圧縮成形が達成され、かつ、前記熱硬化性樹脂が半硬化状態で終了されて、前記キャビティ内で前記原料粉から前記成形板を直接得る圧縮成形工程と、
前記圧縮成形工程によって圧縮成形された前記成形板を、加熱装置を用いて、無加圧の状態で、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で、前記熱硬化性樹脂が完全硬化されるまで加熱硬化させる加熱硬化工程と、
を有することを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項２】
前記原料粉は、炭素粉末が８０〜９０％、熱硬化性樹脂が１０〜２０％の質量割合であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項３】
前記圧縮成形工程における前記所要温度は、８０℃〜２００℃であることを特徴とする請求項２記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項４】
前記圧縮成形工程における前記所要の加圧力は、１００ＭＰａ〜３００ＭＰａであることを特徴とする請求項３記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項５】
前記加熱硬化工程における前記所要温度は、１５０℃〜２００℃であることを特徴とする請求項４記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項６】
前記加熱硬化工程前後における前記成形板の質量変化が、０．０５〜０．５％であることを特徴とする請求項５記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項７】
前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項６記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項８】
前記圧縮成形工程後の前記成形板における遊離フェノールの含有量が、０．００８質量％〜０．０８質量％であることを特徴とする請求項７記載の燃料電池セパレータの製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、固体高分子型燃料電池に用いられる燃料電池セパレータの製造方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
そこで、本発明者は、製造速度を低下させずに、セパレータに要求される物性値を満たす製造方法について鋭意研究を行った結果、圧縮成形時の温度を熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上とし、圧縮成形後、熱硬化性樹脂が完全に硬化していない状態で、樹脂の硬化工程を導入することで、大幅に改善できることを見出した。すなわち、上記課題を解決するために本発明に係る燃料電池セパレータの製造方法は、下記の技術的手段を講じた。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の請求項１に係る燃料電池セパレータの製造方法は、成形金型のキャビティに、炭素粉末と熱硬化性樹脂の混合物からなる原料粉を充填し、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で加熱しながら、所要の加圧力で、少なくとも片面に流路溝部およびこの流路溝部の周囲を囲む囲繞部を有するセパレータ形状の成形板を圧縮成形し、当該成形板の圧縮成形が達成され、かつ、前記熱硬化性樹脂が半硬化状態で終了されて、前記キャビティ内で前記原料粉から前記成形板を直接得る圧縮成形工程と、前記圧縮成形工程によって圧縮成形された前記成形板を、加熱装置を用いて、無加圧の状態で、前記熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の所要温度で、前記熱硬化性樹脂が完全硬化されるまで加熱硬化させる加熱硬化工程と、を有することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ここで、完全硬化状態とは、成形された燃料電池用セパレータに対し、更なる加熱を行っても、質量変化が±０．０５％以内にある状態であり、半硬化状態とは、更なる加熱を行ったときに、完全硬化状態における燃料電池用セパレータの質量と比較して、０．０５％〜０．５％相違する状態と定義する。なお、本文では触れていないが、未硬化状態とは、更なる加熱を行ったときに、完全硬化状態における燃料電池用セパレータの質量と比較して、０．５％超相違する状態と定義する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の請求項２に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項１記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記原料粉は、炭素粉末が８０〜９０％、熱硬化性樹脂が１０〜２０％の質量割合であることを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の請求項３に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項２記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記圧縮成形工程における前記所要温度は、８０℃〜２００℃であることを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の請求項４に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項３記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記圧縮成形工程における前記所要の加圧力は、１００ＭＰａ〜３００ＭＰａであることを特徴とする。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の請求項５に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項４記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記加熱硬化工程における前記所要温度は、１５０℃〜２００℃であることを特徴とする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の請求項６に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項５記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記加熱硬化工程前後における前記成形板の質量変化が、０．０５〜０．５％であることを特徴とする。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の請求項７に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項６記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の請求項８に係る燃料電池セパレータの製造方法は、請求項７記載の燃料電池セパレータの製造方法において、前記圧縮成形工程後の前記成形板における遊離フェノールの含有量が、０．００８質量％〜０．０８質量％であることを特徴とする。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明によれば、熱硬化性樹脂の熱硬化開始温度以上の温度で加熱しながら圧縮成形するため、その後の樹脂硬化工程前後での質量変化を小さくすることができ、従って硬化膨張に起因する体積抵抗率、曲げ強度及びガス透過度の性能低下を防ぐことができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図１は、この発明による製造方法によって製造された燃料電池セパレータの一実施形態を示す（ａ）正面図および（ｂ）背面図、図２は、図１のII−II線に沿ってとられた（ａ）断面図および（ｂ）Ａ部の拡大図である。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
圧縮成形工程の終了の目安について、具体的には、つぎの加熱硬化工程の前後（つまり、圧縮成形工程終了時と、加熱硬化工程終了時）における前記成形板の質量変化が、０．０５〜０．５％に収まるように圧縮成形条件（圧縮速度・圧縮時間）が決められ、圧縮成形工程が終了されることが好ましい。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
上記の燃料電池セパレータの製造方法において、まず、炭素粉末と熱硬化性樹脂とを所定の質量割合で調合し、充分に攪拌して原料粉を混成する。なお、原料粉の混合質量割合は、炭素粉末９０％〜８０％、熱硬化性樹脂１０％〜２０％となる割合にするのが好適である。また、原料粉には、炭素粉末および熱硬化性樹脂以外に、必要に応じて繊維基材、充填材、離型剤、耐加水分解剤等を添加しても良い。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
この熱間圧縮工程により、成形速度を落とすことなく、硬化工程前後における成形板の質量変化が０．０５％〜０．５％となる程度まで、熱硬化性樹脂を硬化させることができる。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
このとき、加熱硬化工程の前後における成形板の質量変化が０．０５％〜０．５％程度であるから、樹脂の硬化膨張による性能低下を防ぐことができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
また、その際の圧縮成形工程後の成形板における遊離フェノールの含有量が、０．００８質量％〜０．０８質量％である。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
まず、各実施例及び各比較例において共通する燃料電池セパレータ用材料の構成を説明すると、平均粒子径が５〜５０μｍ程度の球状の黒鉛粉末１００質量部に対し、２０質量部のフェノール樹脂を溶液被覆法によって被覆したものを用いた。このフェノール樹脂の熱硬化開始温度は８０℃程度である。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
各実施例および各比較例について質量、密度、体積抵抗率、曲げ強度及びガス透過度を測定して比較したが、密度、体積抵抗率、曲げ強度及びガス透過度の測定方法は、以下の通りである。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
炭素粉８７％、樹脂１３％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を１７０〜１７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、質量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、１０．５８ｇ、２．０２２ｇ／ｃｍ３、１０．８１ｍΩ・ｃｍであった。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、反りや、変形、膨れ等の異常は観察されなかった。さらに、質量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、１０．５５ｇ、２．０１１ｇ／ｃｍ３、１０．８０ｍΩ・ｃｍ、５８．７７ＭＰａ、８．２×１０−１７ｍｏｌ・ｍ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、いずれの性能も燃料電池セパレータとして好適な値であった。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
炭素粉８９％、樹脂１１％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を１７０〜１７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１５０ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、質量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、１０．３２ｇ、２．０１４ｇ／ｃｍ３、１０．５９ｍΩ・ｃｍであった。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、反りや、変形、膨れ等の異常は観察されなかった。さらに、質量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、１０．２９ｇ、２．００４ｇ／ｃｍ３、１０．５６ｍΩ・ｃｍ、５２．３３ＭＰａ、１．２×１０−１６ｍｏｌ・ｍ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、いずれの性能も燃料電池セパレータとして好適な値であった。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
炭素粉８５％、樹脂１５％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を１７０〜１７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、質量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、９．０３ｇ、１．９９９ｇ／ｃｍ３、１０．７７ｍΩ・ｃｍであった。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、反りや、変形、膨れ等の異常は観察されなかった。さらに、質量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、９．００ｇ、１．９８３ｇ／ｃｍ３、１１．１８ｍΩ・ｃｍ、６３．５７ＭＰａ、６．２×１０−１７ｍｏｌ・ｍ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、いずれの性能も燃料電池セパレータとして好適な値であった。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
［比較例１］
炭素粉８９％、樹脂１１％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、質量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、１０．８５ｇ、１．９７８ｇ／ｃｍ３、１２．２２ｍΩ・ｃｍであった。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、気泡が観察された。さらに、質量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、１０．７７ｇ、１．９４３ｇ／ｃｍ３、１４．７８ｍΩ・ｃｍ、３２．３９ＭＰａ、６．２×１０−１４ｍｏｌ・ｍ／ｍ２・ｓ・Ｐａであり、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度共、大きく劣化しており、燃料電池セパレータとしては使用することが不適であった。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
［比較例２］
炭素粉８９％、樹脂１１％となる割合で充分に混合して原料粉とした。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を常温（２５℃）に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した。押し固めた成形サンプルを金型から取り出して、質量、密度、体積抵抗率を測定したところ、それぞれ、１１．１２ｇ、１．９７９ｇ／ｃｍ３、１３．０５ｍΩ・ｃｍであった。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた。加熱装置から取り出して、成形サンプルを観察したところ、気泡が観察された。さらに、質量、密度、体積抵抗率、曲げ強度、ガス透過度を測定したところ、それぞれ、１１．０３ｇ、１．９３８ｇ／ｃｍ３、１７．６９ｍΩ・ｃｍ、１７．５０ＭＰａであり、ガス透過度に至っては、気密性が悪いため測定することができなかった。体積抵抗率、曲げ強度共、大きく劣化しており、燃料電池セパレータとしては使用することが不適であった。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
［硬化度の検証］
黒鉛粉末８７％、フェノール樹脂１３％となる割合で充分に混合して原料粉とした（サンプルＡ）。当該混合粉を、成形金型（２０）の直径５０ｍｍ、深さ９ｍｍの容積を持つキャビティ（２５）に均等になるように投入（充填）し、金型温度を１７０〜１７５℃に設定し、プレス装置（１０）により１２５ＭＰａの圧力を加圧速度１５００ｋＮ／ｍｉｎで作用させて押し固めることで成形サンプルを作成した（サンプルＢ）。次に、金型から取り出した成形サンプルを加熱装置（３０）に搬入して１６０℃で１時間加熱し、樹脂を硬化させた（サンプルＣ）。このようにして得られたサンプルＡ〜Ｃに対し、質量変化及び未反応フェノール（遊離フェルール）の残留質量を測定した。測定方法は、ＪＩＳ＿Ｋ７２４０「フェノール樹脂成形中の遊離フェノールの測定方法＿よう素滴定方法」による。その結果を表１に示す。
【表１】
2008060066.tif 000008
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
表１に示すように、サンプルＢ→Ｃの工程で、質量が０．１５％減少しており、これに伴い、遊離フェノールの割合が０．００９質量％減少していることがわかる。