(57)【要約】燃料電池プレートを絶縁し、かつ密封する方法および材料を開示している。開示している方法は、燃料電池プレートの少なくとも１つの表面に塗膜前駆体を塗布すること、ならびに放射線への露光により塗膜前駆体を硬化させることを含む。開示している塗膜前駆体は、アクリレーテッドオリゴマーおよび光開始剤を含有する塗膜前駆体を含み、それらの塗膜前駆体は、紫外または電子ビーム放射線に応答して重合することができる。他の開示している塗膜前駆体は、赤外線または加熱に応答して重合することができる塗膜前駆体であり、エポキシニトリル樹脂、およびオルガノポリシロキサン樹脂を含む。開示している塗膜前駆体は、例えばスクリーン印刷により、迅速に、かつ正確に燃料電池プレートに塗布することができるので、開示している方法および塗膜前駆体は、燃料電池プレートを絶縁し、かつ密封する従来の方法および設計に優る確実な利点を提供する。
2004507063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池プレートを密封し、かつ絶縁する方法であって、
第１の表面および第２の表面を有する燃料電池プレートを提供すること、
燃料電池プレートの少なくとも第１の表面上に塗膜前駆体を塗布し、塗膜前駆体が、放射線または熱に応答して重合するように構成されていること、および、
燃料電池プレート上の塗膜前駆体を放射線または熱に露光させて、重合を開始させること
を含む方法。
【請求項２】
塗膜前駆体を、スクリーン印刷により塗布する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
塗膜前駆体を、紫外線に露光させる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
塗膜前駆体を、少なくとも２つの異なった波長の紫外線に連続して露光させる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
塗膜前駆体を、赤外線に露光させる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
塗膜前駆体が、紫外線に応答して重合するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
塗膜前駆体が、電子ビーム放射線に応答して重合するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
塗膜前駆体が、赤外線に応答して重合するように構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
塗膜前駆体を、放射線におよそ約４５分未満の間露光させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
塗膜前駆体を、放射線におよそ約１分未満の間露光させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
塗膜前駆体を、放射線におよそ約３０秒未満の間露光させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
塗膜前駆体を、放射線におよそ約１５秒未満の間露光させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
塗膜前駆体を、放射線におよそ約５秒未満の間露光させる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
塗膜前駆体が、紫外線硬化可能な塗膜前駆体である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
塗膜前駆体が、電子ビーム硬化可能な塗膜前駆体である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
塗膜前駆体が、赤外線硬化可能な塗膜前駆体である、請求項１に記載の方法
【請求項１７】
燃料電池プレートを密封し、かつ絶縁する方法であって、
第１の表面および第２の表面を有する燃料電池プレートを提供すること、
燃料電池プレートの少なくとも第１の表面上に塗膜前駆体を塗布し、塗膜前駆体が、紫外線に応答して重合するように構成されていること、および、
燃料電池プレート上の塗膜前駆体を放射線に露光させて、重合を開始させ、塗膜前駆体が、アクリレーテッドオリゴマーおよび光開始剤を含むこと
を含む方法。
【請求項１８】
塗膜前駆体がさらに、粘性を低下させる単官能性モノマーを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
塗膜前駆体がさらに、架橋密度を増加させる多官能性モノマーを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
塗膜前駆体がさらに、付着性増進剤を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
塗膜前駆体がさらに、空気放出剤を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
第１の表面および第２の表面を有するプレートと、
プレートの第１の表面および第２の表面の少なくとも１つの上に塗布され、放射線または熱に応答して重合するように構成された塗膜前駆体と
を含む絶縁された燃料電池プレート。
【請求項２３】
塗膜前駆体が、厚さ約２５０μ未満である、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項２４】
塗膜前駆体が、厚さ約１５０μ未満である、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項２５】
塗膜前駆体が、紫外線に応答して重合するように構成されている、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項２６】
塗膜前駆体が、電子ビーム放射線に応答して重合するように構成されている、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項２７】
塗膜前駆体が、赤外線に応答して重合するように構成されている、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項２８】
塗膜前駆体が、放射線におよそ約４５分未満の間露光された後、実質的に重合する、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項２９】
塗膜前駆体が、放射線におよそ約１分未満の間露光された後、実質的に重合する、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３０】
塗膜前駆体が、放射線におよそ約３０秒未満の間露光された後、実質的に重合する、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３１】
塗膜前駆体が、放射線におよそ約１５秒未満の間露光された後、実質的に重合する、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３２】
塗膜前駆体が、放射線におよそ約５秒未満の間露光された後、実質的に重合する、請求項２２に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３３】
絶縁された燃料電池プレートであって、
第１の表面および第２の表面を有するプレートと、
プレートの第１の表面および第２の表面の少なくとも１つ上に塗布され、アクリレート樹脂、エポキシニトリル樹脂、またはオルガノポリシロキサンの単独またはそれらの組み合わせである塗膜前駆体と、
を含む燃料電池プレート。
【請求項３４】
塗膜前駆体が、アクリレーテッドウレタンオリゴマーおよび光開始剤を含む、請求項３３に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３５】
塗膜前駆体がさらに、粘性を低下させるための単官能性モノマーを含む、請求項３４に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３６】
塗膜前駆体がさらに、架橋密度を増加させるための多官能性モノマーを含む、請求項３４に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３７】
塗膜前駆体がさらに、付着性増進剤を含む、請求項３４に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３８】
塗膜前駆体がさらに、空気放出剤を含む、請求項３４に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項３９】
第１の表面および第２の表面を有するプレートと、
プレートの第１の表面および第２の表面の少なくとも１つの上に塗布した塗膜前駆体とを含む絶縁された燃料電池プレートであって、塗膜前駆体が、
アクリレーテッド脂肪族ウレタンオリゴマー、
アクリレーテッドエポキシオリゴマー、
塗膜前駆体の粘性を低下させるための単官能性モノマー、
架橋密度を増加させるための多官能性モノマー、
付着性増進剤、および
光開始剤
を含む燃料電池プレート。
【請求項４０】
単官能性モノマーがアクリル酸イソボルニルモノマーである、請求項３９に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項４１】
付着性増進剤がメタクリレーテッド多価アルコールである、請求項３９に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項４２】
多官能性モノマーがプロポキシレーテッドグリセリントリアクリレートモノマーである、請求項３９に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項４３】
光開始剤が、１−フェニル−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパノン、およびベンゾフェノンのブレンドである、請求項３９に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項４４】
塗膜前駆体がさらに、空気放出剤を含む、請求項３９に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項４５】
空気放出剤がポリジメチルシロキサンである、請求項４４に記載の絶縁された燃料電池プレート。
【請求項４６】
紫外線硬化可能な塗膜前駆体であって、
アクリレーテッド脂肪族ウレタンオリゴマーと、
アクリレーテッドエポキシオリゴマーと、
塗膜前駆体の粘性を低下させるための単官能性モノマーと、
架橋密度を増加させるための多官能性モノマーと、
付着性増進剤と、
光開始剤と
を含む塗膜前駆体。
【請求項４７】
単官能性モノマーがアクリル酸イソボルニルモノマーである、請求項４６に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項４８】
付着性増進剤がメタクリレーテッド多価アルコールである、請求項４６に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項４９】
多官能性モノマーがプロポキシレーテッドグリセリントリアクリレートモノマーである、請求項４６に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５０】
光開始剤が、１−フェニル−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパノン、およびベンゾフェノンのブレンドである、請求項４６に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５１】
塗膜前駆体がさらに、空気放出剤を含む、請求項４６に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５２】
空気放出剤がポリジメチルシロキサンである、請求項５１に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５３】
紫外線硬化可能な塗膜前駆体であって、
約２５重量％から約６５重量％のアクリレーテッド脂肪族ウレタンオリゴマーと、
約５重量％から約２０重量％のアクリレーテッドエポキシオリゴマーと、
約２０重量％から約４０重量％の、塗膜前駆体の粘性を低下させるための単官能性モノマーと、
約１重量％から約５重量％の、架橋密度を増加させるための多官能性モノマーと、
約１重量％から約１５重量％の付着性増進剤と、
約０．１重量％から約１０重量％の光開始剤と
を含む塗膜前駆体。
【請求項５４】
単官能性モノマーがアクリル酸イソボルニルモノマーである、請求項５３に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５５】
付着性増進剤がメタクリレーテッド多価アルコールである、請求項５３に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５６】
多官能性モノマーがプロポキシレーテッドグリセリントリアクリレートモノマーである、請求項５３に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５７】
光開始剤が、１−フェニル−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパノン、およびベンゾフェノンのブレンドである、請求項５３に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５８】
塗膜前駆体がさらに、空気放出剤を含む、請求項５３に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【請求項５９】
空気放出剤がポリジメチルシロキサンである、請求項５８に記載の紫外線硬化可能な塗膜前駆体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
発明の分野
本発明は、燃料電池に、またより具体的には、燃料電池プレートを電気的に絶縁し、かつ密封するための方法および材料に関する。
【０００２】
考察
燃料電池は、燃料の化学エネルギーを直接電気エネルギーおよび熱に変換する装置である。その最も単純な形態において、燃料電池は、電解質で隔てられた２つの電極−陽極および陰極−を備えている。動作中には、ガス分配系が陽極および陰極に、それぞれ燃料および酸化剤を供給する。典型的には、燃料電池は酸化剤として空気中の酸素を、また燃料として水素ガス（炭化水素の改質により生成するＨ２を含む）を使用する。他の実施可能な燃料には、改質ガソリン、メタノール、エタノール、および圧縮天然ガスなどが含まれる。燃料は陽極で酸化され、陽子および電子を生成する。陽子は、電解質を通って陰極まで拡散し、陰極で酸素および電子と結合して水および熱を生成する。電解質が電子流に対する障壁として作用するので、電子は陽極から陰極まで、燃料電池により発生した電力を消費するモータまたは他の電気的負荷を含む外部回路を経由して移動する。
【０００３】
現在、少なくとも５つの異なった燃料電池技術が存在し、それぞれ異なった電解質に基づいている。１つの種類の燃料電池は、高分子電解質膜（ＰＥＭ）燃料電池として知られており、その比較的低い動作温度（約６０℃から約１００℃）とその迅速な立ち上りのため、移動体発電（輸送機関用）向けに適切と思われる。ＰＥＭ燃料電池は、典型的にはポリペルフルオロスルホン酸である、固体有機ポリマーからなる電解質を使用する。他の燃料電池技術では、固体酸化ジルコニウムおよびイットリウム（固体酸化物燃料電池）、または液体電解質で飽和された固体マトリックス、から構成される電解質を含む。液体電解質には、水性水酸化カリウム（アルカリ燃料電池）、リン酸（リン酸燃料電池）、ならびに、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、および／または炭酸カリウムの混合物（溶融炭酸塩燃料電池）が含まれる。リン酸燃料電池（ＰＡＦＣ）は、ＰＥＭ燃料電池よりも高い温度で動作するが（約１７５℃から約２００℃）、ＰＡＦＣもまた、そのより高い効率、および燃料として低純度水素ガスを使用するその性能のため、車両向けに用途を見出している。
【０００４】
典型的なＰＥＭ燃料電池のコアは、３層の膜電解質アセンブリ（ＭＥＡ）である。ＭＥＡは、ポリマー電解質のシートから構成され、そのシートは厚さ約５０（ミクロン）μから約１７５μであり、比較的薄い多孔質の電極（陽極および陰極）の間にはさまれている。それぞれの電極は通常、白金粒子に結合した多孔質の炭素からなり、白金粒子が、陽極における水素分子の陽子および電子への解離、ならびに陰極における酸素の水への還元に、触媒作用を及ぼす。両電極は多孔質であり、したがってガス（燃料および酸化剤）は触媒と接触できる。さらに、白金および炭素は、電子をよく伝導し、それにより電極全体にわたって電子は自由に移動する。
【０００５】
個々の燃料電池には一般に、裏当て層が含まれ、それらの裏当て層はＭＥＡの陽極層および陰極層の外側表面に対置してある。裏当て層により、電子は自由に電極層に入り、また電極層から出ることができ、したがって裏当て層はしばしば導電性の、通常は厚さ約１００μから約３００μの、カーボン紙またはカーボン布製である。裏当て層は多孔質なので、燃料ガスおよび酸化剤を、陽極層および陰極層中に、それぞれ均等に拡散させることができる。裏当て層はまた、燃料および酸化剤とともにＭＥＡに入る水蒸気量を調節することにより、また陰極で生成する液体水を燃料電池の外に導くことにより、水処理を助けている。
【０００６】
完成した燃料電池には、裏当て層の外側表面に押し付けてある１対のプレートが含まれる。機械的支持を提供するほかに、プレートは燃料電池内の流体の流動経路を画定し、また化学反応物の酸化および還元により発生する電流を集める。プレートはガス不透過性であり、裏当て層に面する一方の表面または両表面上に形成される導路（チャネル）または溝を有する。このチャネルにより、燃料電池に入り、また燃料電池から出る、燃料、酸化剤、水、およびなんらかの冷却剤または伝熱流体を含む、流体（ガスおよび液体）が分配される。下記において考察するように、それぞれのプレートはまた、プレートを通って伸びる１つまたは複数のすき間を有することもでき、それらのすき間によって、燃料、酸化剤、水、冷却剤、およびなんらかの他の流体は、一連の燃料電池全体にわたり分配される。それぞれのプレートは、グラファイト、アルミニウム、または他の金属、および、熱硬化性もしくは熱可塑性ポリマーマトリックス中に埋め込んだグラファイト粒子などの複合材料を含む、電子を伝導する材料製である。
【０００７】
大抵の用途について、個々の燃料電池は直列に接続され、または「積み重ねられ」て、燃料電池アセンブリを形成する。単一の燃料電池は典型的には、約１ボルト以下の電気的ポテンシャルを発生することができる。大抵の用途では遥かに高い電圧を必要とする（例えば、従来の電気モータは通常、約２００Ｖから約３００Ｖの範囲にある電圧で動作する）ので、個々の燃料電池を、直列に積み重ねて所要の電圧を達成する。燃料電池アセンブリの体積および質量を低減させるため、積み重ねたものの中で、単一のプレートにより、隣り合う燃料電池を分離している。このようなプレートは、バイポーラプレートとして知られるが、両方の主表面上に形成された流体流動チャネルを有し、プレートの一方の側で燃料を通すことができ、また他方の側で酸化剤を通すことができる。
【０００８】
特定の燃料電池内を流れる流体と、隣り合う燃料電池間を流れる流体とを分離しておかなければならないので、従来の燃料電池アセンブリでは、隣り合う燃料電池プレート間に配置した弾性ｏリング、または平面インサートを用いて、流動チャネル、およびすき間を密封している。さらに、従来の燃料電池アセンブリはまた、隣り合うプレート間に電気絶縁シートをも提供して、個々の燃料電池が短絡するのを防止している。このような密封体および絶縁体は、一般に満足されるものであるが、それらは、確実な欠点を有する。例えば、自立式のｏリングおよび平面インサートは、チャネル、およびすき間と注意深く心合わせして、適正な密封および絶縁を確保しなければならないが、それには時間を消費する。平面インサートの非標準的な大きさおよび形状のため、燃料電池アセンブリに使用される平面インサートは典型的には、射出成形、圧縮成形、またはトランスファ成形により製作されるが、それには高価な特別の工具を要する。その上、ｏリングおよび平面インサートを製作するのに使用する弾性材料の多くは、より高温で動作し、または炭化水素系伝熱流体および冷却剤を用いる燃料電池を適切に密封する、所要の耐薬品性および低モジュラスを有していない。
【０００９】
本発明は、１つまたは複数の上述の問題を克服する、または少なくとも緩和する助けとなるものである。
【００１０】
（発明の概要）
本発明は、２つ以上の燃料電池プレートから構成される燃料電池アセンブリを密封し、かつ絶縁する方法を提供する。この方法は、第１の表面および第２の表面を有する燃料電池プレートを提供すること、ならびに燃料電池プレートの少なくとも第１の表面上に塗膜前駆体を塗布することを含む。塗膜前駆体は、エネルギーにさらされたことに応答して重合する（硬化する）ことが可能なので、この方法はまた、燃料電池プレート上の塗膜前駆体を、放射（赤外線）加熱または対流加熱を介して加熱して、重合を開始させることをも含む。有用な塗膜前駆体は、エポキシニトリル樹脂を含む。
【００１１】
本発明はまた、第１の表面および第２の表面を有するプレートと、そのプレートの第１の表面および第２の表面の少なくとも１つに塗布した塗膜前駆体とから構成される、絶縁された燃料電池プレートをも提供する。塗膜前駆体は、エポキシニトリル樹脂であり、エポキシニトリル樹脂はエポキシ樹脂およびアクリロニトリルブタジエンコポリマーを含む。エポキシニトリル樹脂は、場合によっては、熱可塑性フィルム形成剤、ポリアミン架橋剤、および溶剤を含む。
【００１２】
本発明は、燃料電池プレートおよび燃料電池アセンブリを絶縁し、かつ密封する従来の方法および設計に優る確実な利点を提供する。例えば、ｏリングおよび成形したインサートと異なり、開示している塗膜前駆体は、迅速に、かつ正確に燃料電池プレートに塗布することができ（例えば、スクリーン印刷により）、その結果コストの節約が得られる。その上、多くの従来の弾性材料とは異なり、硬化した中実塗膜は、良好な耐薬品性を優れた機械的性質と結びつけている。
【００１３】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
ＰＥＭ燃料電池アセンブリに関連して記述されてはいるが、この開示された塗膜前駆体は、アルカリ燃料電池およびリン酸燃料電池を含むが、それらに限定されない、他の種類の燃料電池を密封し、かつ絶縁するのに使用することができる。
【００１４】
図１は、代表的な燃料電池アセンブリ１００の、分解横断面図（一定の縮尺ではない）を示す。燃料電池アセンブリ１００は、所望の電圧によって燃料電池１０２の数は異なるが、６つの別個の燃料電池１０２を積み重ねたものを含む。それぞれの燃料電池１０２は、１組のバイポーラプレート１０６に、または単一のバイポーラプレート１０６とエンドプレート１０８とにはさまれた多層活性部分１０４を含む。それぞれの活性部分１０４は、１対の裏当て層１１２の間に配置された膜電解質アセンブリ（ＭＥＡ）１１０を含む。ＭＥＡ１１０は、陽極１１６と陰極１１８との間にはさまれた高分子電解質膜（ＰＥＭ）１１４を含む。
【００１５】
図２は、バイポーラプレート１０６のうちの１つについての平面図を示し、図１とともに、燃料電池アセンブリ１００内における流体流動経路を例示する。図１に示す、それぞれのプレート１０６、１０８は、プレート１０６、１０８の第１の主表面１２２と、第２の主表面１２４との間に広がるすき間１２０を有する。プレート１０６、１０８を積み重ねて、燃料電池アセンブリ１００を生産する場合、隣り合うプレート１０６、１０８のすき間１２０が整列し、燃料電池アセンブリ１００全体に広がる空洞（図示されない）を形成する。いくつかの空洞により、個々の燃料電池１０２に流体（燃料、酸化剤）が送られ、または個々の燃料電池１０２の間の冷却区域１２６に流体（冷却剤、伝熱流体）が送られる。他の空洞は、流体（反応生成物、冷却剤、伝熱流体）の収集領域としての役割を果たす。動作中、燃料、酸化剤、冷却剤、および反応生成物は、エンドプレート１０８上にある流体接続部１２８を通って空洞に入り、また空洞から出る。上記のように、プレート１０６、１０８はまた、第１の表面１２２、および第２の表面１２４のいずれか一方または両方上に形成される溝またはチャネル１３０をも有し、それらにより反応物または伝熱流体が、それぞれの燃料電池１０２の、活性部分１０４および冷却区域１２６にわたって、均一に分配される。
【００１６】
図１および図２において見ることができるように、プレート１０６、１０８は、プレート１０６、１０８の主表面１２２，１２４のいずれか一方または両方の上に塗布されている弾性塗膜１３２を含む。上記のように、塗膜１３２によって、燃料電池アセンブリ１００の動作中における異種の流体流れの混合が防止され、また隣り合うプレート１０６、１０８間の電気伝導が防止される。さらに、塗膜１３２は、種々の種類の燃料電池において使用される伝熱流体および電解質に対して耐薬品性があり、燃料電池の化学作用を実質的に妨害せず、動作温度において熱的に安定であり、かつプレート１０６、１０８への良好な付着性を示す。塗膜１３２の厚さおよび機械的性質は、それぞれの燃料電池１０２の、プレート１０６、１０８および活性部分１０４の寸法および性状によって決まるであろう。しかし、典型的には、塗膜１３２は、厚さ約５０μから２５０μであり、約５００ｐｓｉを超える引張り強さ、約１００パーセントを超える伸び、および約４５と約８５の間にあるショアＡ硬さを有する。
【００１７】
流体の状態でプレート１０６、１０８に塗布し、次いでその場所で固体化させる塗膜１３２は、その後重合し、かつ／または架橋する、１つまたは複数の反応性塗膜前駆体のブレンドを含む。ここで、「反応性」とは、塗膜１３２の成分が、互いに反応して、またはそれ自体反応して硬化（固体化）することを意味する。このような材料は、熱硬化性樹脂ともいう。使用する反応性成分の種類によって、塗膜１３２は、酸化性硬化、水分硬化、熱的硬化、高エネルギー放射線硬化（例えば、紫外線硬化、電子ビーム硬化）、縮合および付加重合などの、任意の数の機構を用い、架橋させ、かつ／または重合させることができる。
【００１８】
有用な反応性前駆体には、アクリレーテッドウレタン、ビニルアクリレート、アクリレーテッドエポキシ、アクリレーテッドポリエステル、アクリレーテッドアクリル樹脂、アクリレーテッドポリエーテル、アクリレーテッドオレフィン、アクリレーテッドオイル、およびアクリレーテッドシリコーンなどのアクリレート樹脂が含まれるが、これらに限定されない。他の有用な反応性前駆体には、ビスフェノールエポキシ樹脂などのエポキシ樹脂、および、アルキルアルコキシシラン樹脂を含むオルガノポリシロキサン樹脂が含まれる。これらの反応性前駆体は、上述の機構を用いて、典型的には４５分未満で硬化させることができる。約３０秒間未満、場合によっては約５秒間未満、の使用を要する、放射線の急速な作用形態が、特に有用である。有用な放射線の形態には、紫外（ＵＶ）線、赤外線、マイクロ波放射線、および電子ビーム放射線が含まれる。特定の硬化機構によって、塗膜１３２前駆体は、硬化を開始し、かつ／または促進する触媒、開始剤、または硬化剤を含むことができる。本開示において、「樹脂」または「樹脂系」とは、モノマー、オリゴマー、ポリマー、またはそれらを組み合わせたものを含む多分散系をいうことに注目されたい。
【００１９】
塗膜前駆体を高エネルギー放射線に露光させることは、塗膜前駆体の反応性成分を重合させる特定の有用な方法を示し、燃料電池塗膜１３２のために、熱的硬化した反応性塗膜前駆体に優るさらなる利点を提供する。例えば、放射線硬化させた塗膜前駆体は、熱硬化反応性塗膜前駆体よりもはるかに低温（例えば周囲温度）で架橋させることができる。これは、熱硬化塗膜に関連する温度で反る恐れがあるグラファイト複合燃料電池プレートを使用する場合に、利点となる。放射線硬化は、少なくとも２つの機構により進行させることができる。第１の機構において、放射線は、不飽和材料の重合を開始する高度に反応性の化学種（フリーラジカル）の、急速な、かつ制御された生成をもたらす。第２の機構において、放射線（ＵＶ／電子ビーム）は、ある種のカチオン光開始剤を活性化し、カチオン光開始剤が分解して酸触媒を生成し、酸触媒が架橋反応を伝播させる。本開示では、「熱的に硬化される」または「熱硬化される」とは、対流および／または伝導を主とする加熱方法を用いて架橋させる塗膜前駆体を指している。
【００２０】
アクリレート樹脂
高エネルギー放射線（紫外線、電子ビームなど）を用い硬化させることができる反応性前駆体の例は、アクリレート樹脂を含むが、アクリレート樹脂に限定されない。これらの反応性前駆体には、アクリレートおよびメタクリレートが含まれ、モノマーまたは、種々の分子量（例えば、重量平均分子量１００〜２０００）のオリゴマー（すなわち、典型的には２〜１００モノマー単位、またしばしば２〜２０モノマー単位、を含有する、中程度に低い分子量のポリマー）とすることができる。有用な反応性塗膜前駆体には、アクリレーテッドウレタン、アクリレーテッドエポキシ、アクリレーテッドオレフィン、およびそれらの混合物が含まれるが、それらに限定されない。アクリレート樹脂は典型的には、塗膜前駆体の約３０重量％から約８０重量％を構成し、また好ましくは塗膜前駆体の約４５重量％から約６０重量％を構成する。
【００２１】
アクリレーテッドウレタンは、ヒドロキシ末端ＮＣＯ伸張ポリエステルまたはポリエーテルのジアクリレートエステルである。アクリレーテッド脂肪族ウレタンが、伝熱流体および電解質による侵食をより受け難いので、かつ、より良好な機械的性質（引張り、伸び、硬さ）をもたらすと思われるので、一般に燃料電池の用途において有用であるが、アクリレーテッドウレタンは脂肪族または芳香族とすることができる。アクリレーテッドウレタンは、硬化塗膜の「主鎖」を提供し、したがって、高過ぎる濃度により、不十分な耐熱および耐薬品性を示す受け入れ難い軟質の塗膜を生じる恐れがあるが、通常は最高濃度で存在する。アクリレーテッドウレタンは、典型的には、塗膜前駆体の約２５重量％から約６５重量％を構成し、また好ましくは塗膜前駆体の約４０重量％から約４７重量％を構成する。有用なアクリレーテッドウレタンの例には、Ｈｅｎｋｅｌ　Ｃｏｒｐ．から商標名ＰＨＯＴＯＭＥＲ（例えばＰＨＯＴＯＭＥＲ　６０１０）のもとに、またＵＣＢ　Ｒａｄｃｕｒｅ　Ｉｎｃ．から商標名ＥＢＥＣＲＹＬ（例えばＥＢＥＣＲＹＬ　２２０、２８４、４８２７、４８３０、６６０２、８４００および８４０２）、ＲＸＯ（例えばＲＸＯ　１３３６）、およびＲＳＸ（例えばＲＳＸ　３６０４、８９３５９、９２５７６）のもとに市販されているものが含まれる。他の有用なアクリレーテッドウレタンは、Ｓａｒｔｏｍｅｒ　Ｃｏ．から商標名ＳＡＲＴＯＭＥＲ（例えばＳＡＲＴＯＭＥＲ　９６３５、９６４５、９６５５、９６３−Ｂ８０および９６６−Ａ８０）のもとに、またＭｏｒｔｏｎ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌから商標名ＵＶＩＴＨＡＮＥ（例えばＵＶＩＴＨＡＮＥ　７８２）のもとに市販されている。
【００２２】
アクリレーテッドエポキシは、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジアクリレートエステルなどの、エポキシ樹脂のジアクリレートエステルであり、ペンダント型のニトリル部分を有するエポキシ樹脂を含む。アクリレーテッドエポキシ樹脂は一般に、燃料電池塗膜１３２の熱的安定性および耐薬品性を改良し、またその引張り強さを増加させる。しかし、過剰量のアクリレーテッドエポキシを含むことにより、プレート１０６、１０８への塗膜の付着性を劣化させる恐れがあり、またその密封性能に悪影響を及ぼす恐れもある。アクリレーテッドエポキシは、典型的には、塗膜前駆体の約５重量％から約２０重量％を構成し、また好ましくは塗膜前駆体の約８重量％から約１３重量％を構成する。有用なアクリレーテッドエポキシの例には、ＵＣＢ　Ｒａｄｃｕｒｅ　Ｉｎｃ．からＥＢＥＣＲＹＬおよびＲＸＯの商標名（例えばＥＢＥＣＲＹＬ　６００、６２９、８６０、および３７０８、ＲＸＯ　２０３４）のもとに、またＨｅｎｋｅｌ　Ｃｏｒｐ．からＰＨＯＴＯＭＥＲの商標名（例えばＰＨＯＴＯＭＥＲ　３０１６、３０３８および３０７１）のもとに市販されているものが含まれる。
【００２３】
アクリレーテッドアクリル樹脂は、その後の反応のためにフリーラジカルを形成することが可能な、反応性のペンダント型または末端アクリル酸基を有するアクリルオリゴマーまたはポリマーであり、ペンダント型ニトリル部分を有するアクリル樹脂が含まれる。アクリレーテッドエポキシと同様に、アクリレーテッドアクリル樹脂（特にペンダント型ニトリル基を有するもの）は、一般に、燃料電池塗膜１３２の熱的安定性を改良し、またその引張り強さを増加させる。アクリレーテッドアクリル樹脂は、典型的には、塗膜前駆体の約０重量％から約２５重量％を構成することができ、また好ましくは塗膜前駆体の約０重量％から約１３重量％を構成する。有用なアクリレーテッドアクリル樹脂の例には、ＵＣＢ　ＲａｄｃｕｒｅからＥＢＥＣＲＹＬの商標名（例えばＥＢＥＣＲＹＬ　７４５、７５４、７６７、１７０１、および１７５５）のもとに、Ｓａｒｔｏｍｅｒ　Ｃｏ．から商標表示ＮＴＸ４８８７（フルオロ変性アクリルオリゴマー）のもとに、またＢ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈから商標名ＨＹＣＡＲ（例えばＨＹＣＡＲ　１３０Ｘ４３）のもとに市販されているものが含まれる。
【００２４】
同様に、アクリレーテッドオレフィンは、架橋または鎖伸張のためにフリーラジカルを形成することが可能な、反応性のペンダント型または末端アクリル酸基を有する不飽和オリゴマーまたはポリマー材料である。アクリレーテッドエポキシおよびアクリレーテッドアクリル樹脂と同様に、アクリレーテッドオレフィンは、一般に、燃料電池塗膜１３２の熱的安定性を改良し、またその引張り強さを増加させる。アクリレーテッドオレフィンは、典型的には、塗膜前駆体の約０重量％から約２０重量％を構成することができ、また好ましくは塗膜前駆体の約０重量％から約１３重量％を構成する。有用なアクリレーテッドオレフィンの例にはポリブタジエンアクリルオリゴマーが含まれ、それらは、Ｓａｒｔｏｍｅｒ　Ｃｏ．から商標名ＳＡＲＴＯＭＥＲ　ＣＮ３０２のもとに、またＲｉｃｏｎ．Ｒｅｓｉｎｓから商標名ＦＸ９００５のもとに市販されている。
【００２５】
反応性前駆体は普通、粘性を制御するため、架橋密度を増加させるため、かつ付着性を増進するため反応性希釈剤を含む。反応性希釈剤は、少なくとも１つの単官能性または多官能性モノマーを含む。ここで、「単官能性」とは、１つの炭素−炭素二重結合を含む化合物をいい、多官能性とは２つ以上の炭素−炭素二重結合、または、架橋することができる他の化学的に反応性の基を含む化合物をいう。反応性希釈剤は、モノマーがエチレン結合として不飽和である限り、ｎ−ビニルピロリドン、リモネン、およびリモネンオキシドなどの非アクリレートも使用することができるが、一般にアクリレートモノマーである。単官能性モノマーは、塗膜の性状を実質的に劣化させることなく、塗膜前駆体の粘性を低下させる。適正な比率で使用すると、単官能性モノマーは同様に、いくつかの場合に、バルクとしての機械的性質（付着性、引張り強さ、伸び）を改良することができる。単官能性モノマーは、典型的には、塗膜前駆体の約２０重量％から約４０重量％を構成し、また好ましくは塗膜前駆体の約２５重量％から約３５重量％を構成する。有用な単官能性モノマーの例には、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸イソオクチル、オキシエチレーテッドフェノールアクリレート、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−フェノキシエチル、アクリル酸２−（エトキシエトキシ）エチル、エチレングリコールメタクリレート、アクリル酸テトラヒドロキシフルフリル、アクリル酸カプロラクトン、およびメトキシトリプロピレングリコールモノアクリレートが含まれるが、それらに限定されない。特に有用な単官能性モノマーには、アクリル酸イソボルニルモノマーおよびアクリル酸オクチルデシルモノマーが含まれ、それらは、ＵＣＢ　Ｒａｄｃｕｒｅから、それぞれ商標名ＩＢＯＡおよびＯＤＡのもとに、入手可能である。
【００２６】
単官能性モノマーのように、多官能性モノマーは塗膜前駆体の粘性を低下させるが、また硬化速度を速め、かつ架橋密度を増加させ、それにより耐薬品性が増加し、かつ引張り強さが増進するが、一方伸びは低下する。多官能性モノマーは架橋密度を増加させるので、単官能性モノマーよりも低濃度において有用であり、典型的には、塗膜前駆体の約１重量％から約５重量％を構成し、また好ましくは塗膜前駆体の約２重量％から約４重量％を構成する。有用な多官能性モノマーの例には、トリエチレングリコールジアクリレ−ト、メトキシエトキシレーテッドトリメチルプロパンジアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、グリセリントリアクリレート、グリセリントリメタクリレート、トリメチロールプロパンプロポキシレートトリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタエリトリトールテトラメタクリレート、および１，６−ヘキサンジアクリレートが含まれるが、それらに限定されない。他の単官能性モノマーおよび多官能性モノマーには、酢酸ビニル、ｎ−ビニルホルムアミド、リモネンオキシド、およびｎ−ビニルピロリジノンが含まれる。特に有用な多官能性モノマーには、プロポキシレーテッドグリセリントリアクリレートモノマーおよびトリメチロールプロパンエトキシトリアクリレートモノマーが含まれ、それらは、ＵＣＢ　Ｒａｄｃｕｒｅから、それぞれ商標名ＯＴＡ−４８０、およびＴＭＰＥＯＴＡのもとに、入手可能である。
【００２７】
付着性増進剤には、単官能性もしくは多官能性モノマーまたはオリゴマーなどの、少なくとも１つの放射線硬化可能な材料が含まれる。１つの特に有用な付着性増進剤は、ＵＣＢ　Ｒａｄｃｕｒｅから、商標名ＥＢＥＣＲＹＬ　１６８のもとに入手可能な、メタクリレーテッド多価アルコール付着性増進剤である。典型的には、付着性増進剤は、塗膜前駆体の約１重量％から約１５重量％を構成し、また好ましくは塗膜前駆体の約７重量％から約１１重量％を構成する。大抵のこれらの開示された反応性の単官能性および多官能性アクリレートモノマーは、ＵＣＢ　ＲａｄｃｕｒｅからＥＢＥＣＲＹＬの商標名のもとに、Ｈｅｎｋｅｌ　Ｃｏｒｐ．からＰＨＯＴＯＭＥＲの商標名のもとに、またＳａｒｔｏｍｅｒ　Ｃｏｒｐ．からＳＡＲＴＯＭＥＲの商標名のもとに、市販されている。
【００２８】
通常は、反応性前駆体は、少なくとも１つの単官能性モノマー、少なくとも１つの多官能性モノマー、および少なくとも１つの多官能性オリゴマーを含む。典型的には、反応性前駆体は、高々約１０００（通常は約１００〜１０００の間）の分子量を有する単官能性および多官能性アクリレーテッドモノマーと、少なくとも約５００、しかし一般に約５００〜７０００の間、の重量平均分子量を有する多官能性オリゴマー質アクリレーテッドウレタンとを含む。上に示したように、単官能性モノマーの割合を増加させると、塗膜前駆体ブレンドの粘性を低下させ、プレート１０６、１０８の表面１２２、１２４上の濡れ性が改良されやすい。その上、多官能性モノマーおよびオリゴマー（例えばジアクリレートおよびトリアクリレート）の割合を増加させると、架橋を増加させやすく、その結果より強い付着、より高い引張り強さ、改良された耐薬品性、但しより低い伸び、が得られる。
【００２９】
塗膜前駆体は通常、紫外線で架橋させ、または重合させる場合、１つまたは複数の光開始剤を含む。光重合開始剤（光開始剤）の例には、有機過酸化物、アゾ化合物、キノン、ベンゾフェノン、ニトロソ化合物、ハロゲン化アクリル、ヒドラゾン、メルカプト化合物、ピリリウム化合物、トリアクリルイミダゾール、ビスイミダゾール、クロロアルキルトリアジン、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、チオキサントン、およびアセトフェノン誘導体、ならびにそれらの混合物が含まれるが、それらに限定されない。特定の例には、ベンジル、メチルｏ−ベンゾエート、ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾフェノン第三級アミン、２，２−ジエトキシアセトフェノンなどのアセトフェノン、ベンジルメチルケタール、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−１−（−４−モルホリノフェニル）−１−ブタノン、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニルホスフィンオキシド、２−メチル−１−４（メチルチオ）、フェニル−２−モルホリノ−１−プロパノン、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）（２，４，４−トリメチルペンチル）ホスフィンオキシドなどが含まれる。光開始剤の量は、所望の硬化速度を生じ、所要の塗膜性状を生成させるのに十分なものとすべきであり、典型的には、塗膜前駆体の約０．１重量％から約１０重量％を構成し、また好ましくは塗膜前駆体の約１重量％から約８重量％を構成する。特に有用な光開始剤のブレンドは、塗膜前駆体の約１重量％から約４重量％のベンゾフェノンと、約１．５重量％から約５重量％の１−フェニル−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパノンとを含む。ベンゾフェノンはＳａｒｔｏｍｅｒ　Ｃｏ．から市販され、またプロパノンは、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ　Ｃｏｒｐ．からＤＡＲＯＣＵＲ　１１７３の商標名のもとに市販されている。
【００３０】
塗膜前駆体は、充てん材、脱泡剤、平坦剤、湿潤剤、滑剤、安定剤、可塑剤、空気放出剤などの添加剤を含有できる。添加剤は反応性または非反応性とすることができるが、典型的には非反応性である。有用な非反応性空気放出剤の例には、Ｄｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されている種々のＤＣシリーズなどのシリコーンオイル、およびＯＳＩ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから市販されているＳＡＧ４７などの、ポリジメチルシロキサンが含まれる。典型的には、このような添加剤（空気放出剤を含む）は、所要の塗膜特性を達成するのに必要な量で使用し、それぞれ一般に、塗膜前駆体の合計重量の最高約５重量％までを構成する。
【００３１】
さらに、塗膜前駆体はまた、より高分子量の反応性樹脂（例えばアクリレーテッドオリゴマー）の溶解または膨潤を助けるため、反応性希釈剤モノマー以外の種々の溶剤をも含有できる。これらの溶剤は、反応性樹脂成分と顕著に重合し、または架橋しないので、非反応性希釈剤、または非反応性モノマーと呼ぶ。塗膜前駆体は溶剤を含有しないことが好ましいが、有用な溶剤には、ケトン溶剤、テトラヒドロフラン、キシレンなどが含まれる。塗膜はまた着色剤（すなわち顔料および染料）をも含有できる。適切な着色剤の例には、ＴｉＯ２、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、カーボンブラック、塩基性炭酸塩鉛白、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、スルホクロム酸鉛、バナジン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス、酸化鉄磁鉄鉱Ｆｅ３Ｏ４、および酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３などがある。顔料は、塗膜前駆体の約０重量％から約５重量％を構成することができる。
【００３２】
上述のように、アクリレート樹脂は、典型的には紫外光などの放射線を用い硬化させる。塗膜前駆体の用途に従って、燃料電池プレートを、１つまたは複数組の紫外ランプ下でプレートを移動させるコンベア上に置き、その結果、塗膜前駆体が紫外線に、連続的にインラインで露光される。紫外ランプのそれらの組は、同一である、または異なる公称放射波長を有する。露光の長さはコンベア速度により制御し、コンベア速度は典型的には１０から４０フィート／秒の範囲にあり、それぞれのランプの組について、約０．５から約５秒の範囲にある露光時間が得られる。紫外（ＵＶ）ランプは典型的には、約３００から約６００ワット／直線インチの定格電力を有する。有用なＵＶランプにはＤ型、Ｖ型、Ｈ型、またはＨ＋型バルブを使用するものが含まれ、それらのバルブは、Ｆｕｓｉｏｎ　ＵＶ　Ｃｕｒｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓから市販され、それぞれ３７５ｎｍ、４２５ｎｍ、２５０ｎｍ、および２２０ｎｍの公称波長を有する。他の有用なＵＶランプには、Ｆｕｓｉｏｎ社Ｈ型バルブと同様な水銀スペクトルを有するアーク型ＵＶランプが含まれる。
【００３３】
１つの有用な硬化方法では、２組のアーク型ＵＶランプ、またはＨ型バルブを有するＵＶランプ、を用いる。他の有用な硬化方法では、Ｄ型バルブ（より長波長のＵＶ光）を有する第１の組のＵＶランプと、Ｈ型、またはＨ＋型バルブ（より短波長のＵＶ光）を有する第２の組のＵＶランプとを使用する。なんら特定の理論に結びついているわけではないが、Ｄ型バルブを有するＵＶランプへの最初の露光は塗膜層の内側部分を硬化させ、塗膜を燃料電池プレートの表面に付着させると考えられる。Ｈ型またはＨ＋型バルブを有するＵＶランプへの、次の露光は、塗膜層の外側部分を硬化させる。２段階の硬化方法により、満足の行く塗膜が生成するが、不活性窒素雰囲気のもとでの硬化は、塗膜性状を強化できる。硬化装置を通過する１分間当り２０立方フィートの窒素流量速度により、いくつかの例では、表面の硬化が改善されることが見出されている。
【００３４】
オルガノポリシロキサン
開示しているアクリレートのほかに、有用な反応性塗膜前駆体は、より低位のアルキルまたはより低位のアルケニルシロキサン、フェニルシロキサン、より低位のアルキルまたはより低位のアルケニル置換されたフェニルシロキサン、およびそれらの混合物のポリマーを含む、オルガノポリシロキサンを含んでおり、その調製法が、当技術分野において知られている。例えば、オルガノポリシロキサンは、約１５から約４０モルパーセントのアルキルシロキサン単位、約２５から約５５パーセントのフェニルシロキサン単位、および約３０から約５０モルパーセントのアルキルフェニルシロキサン単位を含むことができる。種々のシロキサン構造単位のケイ素原子は、酸素原子とケイ素原子の交替する格子内で、酸素原子により互いに結合されている。その単位の酸素原子の主要部分は、２つのケイ素原子に結合しているが、酸素原子の一部分は、さらなる重合のための活性中心であり、残基であるヒドロキシル、アルコキシなどのラジカルとして存在する。
【００３５】
ポリシロキサンは、直鎖、分枝状、または環状の単位を含有でき、縮合または付加重合により硬化し、かつ好ましくは架橋される。この目的のため、当技術分野で知られている架橋剤も存在できる。このような架橋剤は通常、不飽和であり、ビニル基などの不飽和基を含有できる。それらを使用することにより、三次元的網目を生じる。
【００３６】
１つの種類の有用なオルガノポリシロキサンは下記の式を有する。
【化１】
2004507063.tif 000003
上式において、Ｒ１およびＲ２は１価の置換基であり、それらは同一とすること、または異なることができ、またＲ２置換基の、多くとも半数が水素である場合、かつ、反応性塗膜前駆体を確実に液体状態にするのに十分なだけｎが小さい数である場合、水素、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ビニル、アリル、フェニル、メチルフェニル、エチルフェニル、プロピルフェニル、イソプロピルフェニル、ブチルフェニル、イソブチルフェニル、トリル、およびジリルから選択される。Ｒ１またはＲ２が水素である場合を除いて、置換基は、炭素―ケイ素結合により、ケイ素原子に接続される。１つの有用なオルガノポリシロキサンにおいて、１シロキサン単位当りｎ−アルキルのフェニルに対する比率１：１が存在する。
【００３７】
指摘したように、オルガノポリシロキサン前駆体は、液体の形態にあるような、十分に低い重合状態で燃料電池プレートに塗布し、次いで、最終の固体状態まで重合させるのが好ましい。電離放射線によって重合を行うこともできるが、この重合は通常、プレートを加熱することにより達成される。好ましい流体の塗膜前駆体は、２５℃において約１００センチポアズから約１００，０００センチポアズの粘度を有する。重合中に架橋を得るために、ポリマー鎖は、それらにより架橋を行うことができる、ペンダント型の、ケイ素が結合されたオレフィン性ケイ素酸素単位を有することができる点を理解されたい。
【００３８】
オルガノシロキサンが固体の状態にある場合、ｎは１０から、三次元的網目構造に架橋されるポリシロキサンの最終的な重合状態を含む、２５００以上までにも変動できる。架橋されたポリシロキサンの重量平均分子量は、例えば約２５０，０００から約７００，０００までのように、変動できる。
【００３９】
開示しているポリシロキサン樹脂の柔軟性および耐熱性両方のために、フェニルラジカルの存在は、重要である。一般に、ポリシロキサン樹脂は、少なくとも１０モルパーセントのフェニルラジカルを含有すべきである。好ましい実施形態において、ペンダント型Ｒ２置換基は、アルキル約５０モルパーセントおよびフェニル約５０モルパーセントを含む。Ｒ２のため好ましいアルキル置換基は、メチルである。
【００４０】
ポリシロキサンを調製する方法は、当技術分野で知られている。一般に、塩化メチルなどの塩化アルキルが、触媒のもとでケイ素金属と反応して、オルガノクロロシラン族を形成する。オルガノクロロシランの加水分解により、ポリシロキサンとすることができる。いくつかの鎖の伸張が起こり得るが、重合は主として、式Ｉに示すポリマー鎖の架橋を包含する。一般に、過酸化物、白金および亜鉛などの触媒をポリシロキサンに組み込み、熱を加えるとフリーラジカルを生成し、それが，残基アルキレン基により架橋のための活性部位が画定されるような形で、水素を除去することにより、アルキル基（Ｒ２）を活性化する。例えば、２つの異なったポリマー鎖の２つのメチル基が、そのように活性化されてエチレン架橋を形成できる。ビニルにおけるように、Ｒ１置換基が不飽和である場合、そのような基の不飽和性により、架橋はその場所で同様に生成することができる。さもなければ、スチレンなどの不飽和な架橋剤を存在させることができる。
【００４１】
ポリマー鎖がそれらの末端だけで架橋する場合よりも、若干多く架橋するようになるのが、ポリマー鎖の末端から離れたこの架橋活性の場所である。鎖間の架橋の量が増加すると、それによって、より強靭な、より耐熱性のポリシロキサン樹脂が得られると考えられる。
【００４２】
過酸化物触媒は、樹脂の約２重量パーセントの量で使用し、またｔ−ブチルペルベンゾエートを含み、ｔ−ブチルペルベンゾエートは、ポリシロキサン組成物中において室温で安定であるが、約３００°Ｆで急速に分解する。使用することができる他の過酸化物触媒には、過酸化ベンゾイル、フタルペルオキシド、過酸化クロロベンゾイル、過酸化アセチルベンゾイル、シクロヘキシルヒドロペルオキシド、過酸化ジアセチルなどが含まれる。しかし、白金金属または亜鉛金属によるなど過酸化物触媒以外によって、架橋を達成することができ、それらは、ポリシロキサンの重量に対して最高約０．５重量パーセントまでの量で使用できる。コバルトオクトエートなど、カルボン酸の金属塩が、同様に使用できる。
【００４３】
さまざまな機械的用途に最も適合させ、かつその有効な寿命を増すため、塗膜は柔軟とすべきである。記述したポリシロキサン樹脂の使用だけで、大抵の用途には十分である。事実、ポリシロキサン塗膜の柔軟性は、上式のＲ２置換基のアルキルのフェニルに対するモル比を、約１から約１０までなどに変化させることにより、変化させることができる。どんな場合にも、重合させまたは硬化させようとするオルガノポリシロキサンは、液体として、ホモポリマー、コポリマー、またはターポリマーであることができ、また単一の化合物か、または２つ以上の異なったオルガノポリシロキサンかいずれかとすることができる点を理解されたい。
【００４４】
反応性塗膜前駆体は、場合によっては、有機チタン酸塩を含む。一般に、有用な有機チタン酸塩は、塩部分が飽和されもしくは不飽和であり、環式もしくは非環式であり、または芳香族であるチタン酸の塩を含む。しかし、望ましい種類の有機チタン酸塩は、下記の式を有する。
Ｔｉ（ＯＲ３）４　　　　　　　ＩＩ
上式において、Ｒ３は１価の置換基であり、それらは同一とすること、または異なることができ、また、全てのＲ３が水素ではない場合、炭素原子が１個から約１０個であるアルキルおよびシクロアルキルと、炭素原子が２個から約４個であるアルケニルと、炭素原子が２個から約８個である芳香族アシルと、炭素原子が最高約６個までのアミドと、ベンジルと、水素とから選択される。通常、オルガノポリシロキサンは約０％から約４重量％の有機チタン酸塩を含む。
【００４５】
通常、有機チタン酸塩は、オルトチタン酸のテトラエステルであり、用語「テトラエステル」は、テトラアミド、テトラ酸無水物などを含むとみなされる。オルトチタン酸のテトラエステルは、Ｒ３が水素ではない点を除いて、式２に対応する。特定の例には、チタン酸テトラエチル、チタン酸テトラブチル、チタン酸テトライソプロピル、チタン酸ビス（アセチルアセトニル）ジイソプロピル、チタン酸ビス（アセチルアセトニル）ジメチル、チタン酸ビス（アセチルアセトニル）ジエチル、チタン酸テトラメチル、チタン酸テトラ（２−エチルヘキシル）、チタン酸テトラアセチルアセトニル、チタン酸テトラフェニル、チタン酸テトラ（２−メトキシエトキシ）、チタン酸ジイソプロピルジアセトキシ、チタン酸テトラエチルアミド、チタン酸テトラフェニルアミド、チタン酸オクチレングリコール、およびそれらの混合物が含まれる。好ましい有機チタン酸塩は、チタン酸テトラブチル、およびチタン酸テトラアセチルアセトニルである。
【００４６】
チタン酸塩酸のエステルは、水が存在すると極めて容易に加水分解するものであり、そのためそれらを比較的乾燥状態に維持するように注意を払うべきである。これらのチタン酸塩の調製は、当技術分野で知られており、したがって詳しくは記述しない。例えば、チタン酸テトラエチルは、ナトリウムエチラートと塩化チタンとの反応により、または、中和剤としてアンモニアを用い、四塩化物の無水エチルアルコールとの反応により、得ることができる。他のアルキルエステルも、このようなやり方で製造できる。チタン酸テトラフェニルは、フェノールと四塩化チタンとの反応から、または、サリチル酸と四塩化チタンの反応から調製することができる。チタン酸オクチレングリコールは、オクチレングリコールをチタン酸テトラメチルと、約４から１のモル比で反応させると、調製できる。
【００４７】
本発明の塗膜を調製するには、液体のオルガノポリシロキサンと有機チタン酸塩を、実質的に無水状態のもとで混合して、反応混合物を形成させる。有機チタン酸塩は、溶剤溶液で使用でき、その場合溶剤は、任意の適正な非反応性有機溶剤とすることができる。イソプロピルアルコールなどの、より低位のアルキルアルコールが好ましい。かなり大量の装薬、例えば有機チタン酸塩７５重量％および溶剤２５重量％、が可能である。
【００４８】
したがって、反応混合物は極めて少量の溶剤、およびほとんど全部のポリシロキサンおよびチタン酸塩を含む。これによりまた、実質的に無水状態を固定しやすい。今回の反応混合物塗布により、塗布における事実上無溶剤の特性のため、１ステップで比較的厚い被膜が得られる。結果として、硬化塗膜中に溶剤がほとんど、または全く連行されない。
【００４９】
燃料電池プレートに反応混合物を塗布し、次いで反応が行われる。その後、燃料電池プレートおよび反応性塗膜前駆体を、最初は比較的緩やかに加熱して、どんな少量の溶剤および他の存在する恐れのある揮発分をも駆出し、次いでより高温度で、オルガノポリシロキサン樹脂の重合を完結する時間の間、加熱する。通常、熱硬化は、約１２０℃から約２００℃で、約５分から約１時間行われる。オルガノポリシロキサンを塗布し、固体状態まで重合させた後、形成される塗膜層は典型的には、厚さ約５０μから約２５０μの範囲にある。
【００５０】
有機チタン酸塩の存在により、重合可能なオルガノポリシロキサンの重合速度が遅延され、それにより有効なポットライフが増加することが見出されている。より一層有意義なことに、有機チタン酸塩は、プレートへのオルガノポリシロキサンの付着を助け、そのため得られる塗膜は、改良された耐剥脱性を示す。有機チタン酸塩は、カップリング剤としての役割を果たすと考えられる。
【００５１】
塗膜前駆体は、充てん材、脱泡剤、平坦剤、湿潤剤、滑剤、安定剤、可塑剤、空気放出剤、硬化抑制剤などの添加剤を含有できる。添加剤は反応性または非反応性とすることができる。有用な非反応性空気放出剤の例には、Ｄｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されている種々のＤＣシリーズシリコーン油などの、ポリジメチルシロキサンが含まれる。反応性塗膜前駆体のポットライフを増加させる、有用な硬化抑制剤の例は、３−メチル−１−ペンチン−３−オールである。さらに、有用な滑剤の例は、ＰＯＬＹＦＬＯ　５２３ＸＦであり、これはポリエチレンとポリテトラフルオロエチレン粉末との混合物であり、Ｍｉｃｒｏ　Ｐｏｗｄｅｒｓから市販されている。典型的には、このような添加剤（空気放出剤、硬化抑制剤、および滑剤を含む）は、所要の塗膜特性を達成するのに必要な量で使用し、それぞれ一般に、塗膜前駆体の合計重量の最高約５重量％までを構成する。
【００５２】
塗膜はまた着色剤（すなわち顔料および染料）をも含有できる。適切な着色剤の例には、ＴｉＯ２、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、カーボンブラック、塩基性炭酸塩鉛白、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、スルホクロム酸鉛、バナジン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス、酸化鉄磁鉄鉱Ｆｅ３Ｏ４、および酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３などが含まれる。
【００５３】
エポキシニトリル樹脂
開示しているアクリレートおよびオルガノポリシロキサンのほかに、塗膜前駆体の有用な成分には、エポキシ樹脂、アクリロニトリルブタジエンコポリマー、ポリ塩化ビニルなどの任意選択的なフィルム形成熱可塑性ポリマー、およびポリアミン架橋剤が含まれる。全体の固形分に対して、反応性塗膜前駆体は一般に、約２５重量％から約５０重量％のエポキシ樹脂、約３５重量％から約６５重量％のアクリロニトリルブタジエンコポリマー、約０重量％から約２０重量％の熱可塑性ポリマー、および約１重量％から約５重量％のポリアミン架橋剤を含む。反応性塗膜前駆体はまた、燃料電池プレート上に塗布する前に塗膜前駆体の固体成分を分散させる１つまたは複数の溶剤を含有し、また任意選択的な充てん材、脱泡剤、平坦剤、湿潤剤、滑剤、安定剤、可塑剤、空気放出剤、顔料などを含有することもできる。塗膜前駆体は、典型的には、高温に十分な時間暴露することにより硬化して、反応性成分の架橋を生じ、かつ溶剤を揮散させる。
【００５４】
塗膜前駆体のエポキシ樹脂成分は、一部分、耐薬品性および熱的安定性を付与し、引張り強さおよび硬さを増し、かつ燃料電池プレートへの付着性を改良するために含まれる。エポキシ樹脂は、エポキシ、エポキシド、オキシラン、またはエチオキシル基として知られる三員環の存在により特徴付けられる。開示している塗膜前駆体は、接着剤、複合材料および積層品の製造に使用されるかなり多数のエポキシ樹脂を用いることができる。有用なエポキシ樹脂の例には、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル、脂肪族グリコール、ノボラックまたは他の多価アルコール；多官能性クレゾール−ノボラック樹脂；エポキシフェノールノボラック樹脂；多核フェノール−グリシジルエーテル誘導樹脂；環式脂肪族エポキシ樹脂；および芳香族およびヘテロ環式グリシジルアミン樹脂が含まれる。後半の樹脂には、テトラグリシジルメチレンジアニリン誘導樹脂、トリグリシジルｐ−アミノフェノール誘導樹脂、およびトリグリシジルイソシアヌレートなどのトリアジン系樹脂が含まれる。１つまたは複数のエポキシ樹脂は、臭素化および／またはホスホネート化することができる。エポキシ樹脂は、ＥＰＯＮ、ＥＰＯＮＯＬ、およびＥＰＩＫＯＴＥの商標名のもとにＳｈｅｌｌ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．含む多数の供給業者から、ＤＥＲ、ＤＥＮ、ＤＥＨ、ＴＡＣＴＩＸ、およびＱＵＡＴＲＥＸの商標名のもとにＤｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．から、ＡＲＡＬＤＩＴＥの商標名のもとにＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ　Ｃｏｒｐ．から、ＥＰＯＴＵＦおよびＫＥＬＰＯＸＹの商標名のもとに大日本インキ化学から、ならびにＵＮＯＸの商標名のもとにＵｎｉｏｎ　Ｃａｒｂｉｄｅ　Ｃｏ．から市販されている。
【００５５】
塗膜前駆体のアクリロニトリルブタジエンコポリマー成分は、弾性、軟らかさ、および耐薬品性を付与する。アクリロニトリルブタジエンゴムは、反応性、または非反応性とすることができる。反応性の場合、エポキシ樹脂のオキシラン基と反応できるアミン基を含有することができる。別法として、アクリロニトリルブタジエンコポリマーは、カルボキシル基を含有することができ、カルボキシル基が、アミン架橋剤に硬化部位を提供する。カルボキシル基を含有するアクリロニトリルブタジエンコポリマーは、当技術分野で知られている方法により、例えばブタジエン、アクリル酸、およびアクリルニトリルを共重合させることにより、またはブタジエン、メタクリル酸、およびアクリルニトリルを共重合させることにより、調製することができる。
【００５６】
反応性塗膜前駆体はまた、ポリアミン硬化剤、および架橋を促進する任意選択的な触媒をも含む。硬化剤は通常、少なくとも２つの第一級アミン基、または２つの第二級アミン基を含み、それらは、アクリロニトリルブタジエンコポリマーのカルボン酸基（存在する場合）、およびエポキシ樹脂のオキシラン基と反応することができる。アクリロニトリルブタジエンコポリマーのカルボキシル基、ならびにエポキシ樹脂の残基ヒドロキシル基（および、ブレンド中に存在するいずれかのノボラック樹脂のフェノールのヒドロキシル基）は、互いに反応して、複合ポリマー網目を形成できる。脂肪族、脂環式、または芳香族ポリアミンを、硬化剤として使用することができる。有用な脂肪族アミンには、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、およびペンタエチレンヘキサミンなどのポリアルキレンポリアミンが含まれる。他の有用な脂肪族アミンには、エチレンジアミン、テトラメチルジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが含まれる。適正な芳香族ポリアミンは、芳香環に直接結合するアミン基を有するものを含み、メチレンジアニリン、およびフェニレンエーテルジアニリンなどのアルキレンジアニリンを含む。
【００５７】
塗膜前駆体は、場合によっては、反応しない熱可塑性ポリマーを含むことができ、それはフィルム形成剤として作用する。有用な熱可塑性ポリマーの例には、ポリエーテル、ポリエステル、ポリアミド、ポリスチレン、エチレンコポリマー、および、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などのハロゲン化ビニルポリマーが含まれるが、それらに限定されない。他の有用な熱可塑性ポリマーには、ポリα−オレフィン、スチレンとアクリロニトリルとの混合物とグラフトしたエチレン−プロピレン−非共役ジエン（ＥＰＤＭ）ターポリマー（アクリロニトリルＥＰＤＭスチレン、またはＡＥＳ）、ならびにスチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）コポリマーが含まれる。ＳＡＮポリマーには、アクリロニトリルとメタクリレートとのコポリマー、ならびにアクリロニトリルと、スチレンと、メタクリル酸メチルとのターポリマーが含まれる。他のＳＡＮポリマーには、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、ビニルエーテル、および塩化ビニリデンのアクリロニトリルコポリマーが含まれる。他の有用な熱可塑性ポリマーは、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）ポリマーを含み、これは、スチレンおよびアクリロニトリルの熱可塑性マトリックス中に分散されたエラストマー相（典型的にはＳＡＮと、ポリブタジエン、またはブタジエンコポリマーとのグラフトポリマー）からなる。ＳＡＮ樹脂は、商標名ＴＹＲＩＬのもとにＤｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．から市販され、ＡＢＳ樹脂は商標名ＣＹＯＬＡＣのもとにＧｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃから市販され、また、ＡＥＳ樹脂は、商標名ＲＯＶＥＬのもとにＤｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．から市販されている。
【００５８】
上述のように、エポキシニトリル塗膜前駆体は、空気放出剤および滑剤を含む種々の添加剤を含有できる。添加剤は反応性または非反応性とすることができる。有用な空気放出剤の例には、Ｄｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されている種々のＤＣシリーズシリコーン油、および、ＯＳＩ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから市販されているＳＡＧ　４７などの、ポリジメチルシロキサンが含まれる。有用な滑剤は、ＰＯＬＹＦＬＯ　５２３ＸＦであり、これはポリエチレンとポリテトラフルオロエチレン粉末との混合物であり、Ｍｉｃｒｏ　Ｐｏｗｄｅｒｓから市販されている。典型的には、このような添加剤（空気放出剤、および滑剤を含む）は、所要の塗膜特性を達成するのに必要な量で使用し、それぞれ一般に、塗膜前駆体の合計重量の最高約５重量％までを構成する。
【００５９】
さらに、塗膜前駆体はまた、前駆体成分を分散させるのを助ける、１つまたは複数の可燃性溶剤をも含有できる。有用な溶剤には、アルコール、エーテル、ケトン、テトラヒドロフラン、キシレンなどが含まれる。特に有用な溶剤には、２（２−ブトキシエトキシ）エタノール、およびジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルが含まれ、このものは商標名ＢＵＴＹＬ　ＣＡＲＢＩＴＯＬのもとにＤｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．から入手可能である。塗膜はまた着色剤（すなわち顔料および染料）をも含有できる。適切な着色剤の例には、ＴｉＯ２、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、カーボンブラック、塩基性炭酸塩鉛白、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム、スルホクロム酸鉛、バナジン酸ビスマス、モリブデン酸ビスマス、酸化鉄磁鉄鉱Ｆｅ３Ｏ４、および酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３などが含まれる。
【００６０】
塗膜前駆体の塗布
それぞれの開示した反応性塗膜前駆体は、本開示を読めば当業者に明らかとなる、ロールコーティング、浸し塗り、はけ塗り、吹付け塗り、ステンシル塗り、スクリ−ン印刷などを含む塗装技術を用い塗布することができる。しかし、これらの塗装技術については、スクリーン印刷の低コスト、速さ、および正確性のため、スクリーン印刷が好ましい。塗膜前駆体は、燃料電池プレートの片側もしくは両側に、また、燃料電池アセンブリの絶縁および密封の要求事項によって、全体を覆う塗装として、または選択された連続もしくは不連続パターンで、塗布できる。上述のように、燃料電池プレート向けの塗膜厚さは、典型的には約５０μから約２５０μである。
【００６１】
（実施例）
下記の実施例は、例示的かつ非限定であるものとして意図しており、かつ本発明の特定の実施形態を表している。
【００６２】
実施例Ａ〜Ｐ：アクリレート樹脂塗膜
第１表には燃料電池プレートを絶縁し、密封するための塗膜前駆体組成物（配合Ａ〜Ｐ）を掲げている。それぞれの組成物は、アクリレーテッド脂肪族または芳香族ウレタンオリゴマー、イソボルニルアクリレート単官能性モノマー、１対の光開始剤（１−フェニル−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパノンおよびベンゾフェノン）、およびポリジメチルシロキサン空気放出剤を含む。さらに、全ての配合物は、多官能性モノマー（プロポキシレーテッドグリセリントリアクリレート（配合物Ａ〜Ｉ、Ｋ〜Ｏ）、またはトリメチロールプロパンエトキシトリアクリレートモノマー（配合物Ｊ、Ｐ）のいずれか）を含む。いくつかの配合物はまた、アクリレーテッドオレフィンオリゴマー（配合物Ｂ〜Ｅ、Ｇ、Ｉ、Ｌ〜Ｏ）、アクリレーテッドエポキシオリゴマー（配合物Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ〜Ｏ）、アクリレーテッドエポキシモノマー（配合物Ｏ）、メタクリレーテッド多価アルコール付着増進剤（配合物Ａ〜Ｄ、Ｆ〜Ｈ、Ｊ〜Ｏ）、またはオクチルデシル単官能性モノマー（配合物Ｏ）をも含む。
【００６３】
ウレタンオリゴマーおよびポリジメチルシロキサン空気放出剤を容器中に導入することにより、第１表に掲げる配合物を調製した。加熱しながら混合物を撹拌して、混合物の粘性を低下させた。次いで、メタクリレーテッド多価アルコール付着増進剤（存在する場合）を混合物に添加した。付着増進剤が完全に分散すると直ぐに、非ウレタンオリゴマー、および単官能性モノマー（アクリル酸イソボルニルおよびアクリル酸オクチルデシルモノマー）を添加した（この順に）。別の容器中で、ベンゾフェノンを、１−フェニル−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパノン中に、および多官能性モノマー中に加熱しながら溶解した。次いで、得られた光開始剤および多官能性モノマーのブレンドを、他の塗膜前駆体成分と混合した。
【００６４】
スクリーン印刷（１１０メッシュポリエステル製スクリーン、パッド高さ公称０．００１インチおよび０．００５インチ）により、または注型（定クリアランスのドローダウンナイフ）により種々の基材上において試験試料を調製した。試験に応じて、公称塗膜厚さを０．００１インチ（付着性、マンドレル屈曲、冷却剤膨れ）、または０．００５〜０．００６インチ（引張り強さ、伸び、ショアＡ硬さ）とした。しかし、配合物ＨおよびＰの付着性試験試料の塗膜厚さは、０．００５〜０．００６インチであった。それぞれＦｕｓｉｏｎ社Ｄ型バルブ（３７５ｎｍ）、およびＨ＋型バルブ（２２０ｎｍ）を有する３７５ワット／インチＵＶランプに、１５〜２５フィート／分のライン速度で、連続的に露光させることにより、それぞれの実施例配合物を硬化させた。試験試料を使用して、引張り強さ、伸び、ショアＡ硬さ、付着性（引っかき、膨れ）および温度耐性（マンドレル屈曲）を含む、種々の性質を測定した。
【００６５】
第１表では、燃料電池冷却剤（配合物Ｈ、Ｐ）、自動車冷却剤（Ａ〜Ｐ）、または自動車オイル（配合物Ｊ、Ｋ）中に浸漬した試験試料についての、引っかき付着性の結果を掲げる。配合物Ｈの試験試料は、３つの異なった伝熱流体中に、周囲温度で７０時間浸漬した。使用した伝熱流体は、Ｓｏｌｕｔｉａ　Ｉｎｃ．から商標名ＴＨＥＲＭＩＮＯＬ　Ｄ１２のもとに市販されているイソパラフィン流体、Ｄｙｎａｌｅｎｅ　Ｈｅａｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｌｕｉｄｓから商標名ＤＹＮＡＬＥＮＥ　ＦＣ−１のもとに市販されているメーカ独自の流体、および３Ｍから商標名ＰＦ−５０８０のもとに市販されているフッ素化炭化水素流体であった。配合物Ａ〜Ｐの試験試料は、ＧＭ　ＬＯＮＧ　ＬＩＦＥ　ＣＯＯＬＡＮＴおよび水の５０：５０容積／容積混合物中に１００℃で７２時間浸漬した。試験試料ＪおよびＫは、アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）ＩＲＭ９０３オイル中に１５０℃で７２時間浸漬した。浸漬に続いて、ＲＰＭ５１６引っかき試験方法を用いて付着性を測定した。試験方法に従って、塗工した基材を並進可能なステージ上に固定して、塗工した基材表面上に「針」を下げて行った。試験の間、針の一端に５００グラムのおもり荷重を掛け、それにより針の他端が塗膜に貫入した。針は円形運動を行い、一方試験片は約２．５ｍｍ／サイクルで並進して、塗膜内に一連の直径１０ｍｍの、一部重なる円形の引っかき条痕を生成した。塗膜の外観を、１（付着性が悪い）から１０（最良の付着性）の尺度で等級付けした。第１表におけるそれぞれの記入値は、１流体当り３点の試験試料の平均を表している。表示「乾燥」は、引っかき試験の前に冷却剤またはオイルに浸漬しなかった試験試料を指している。
【００６６】
第１表はまた、それぞれの塗膜配合物について、引張り強さ、伸び、およびショアＡ硬さをも掲げている。引張り強さおよび伸びを測定するため、定クリアランスたれ下がりナイフを用いポリエステルフィルム上に注型した試料から、１インチ×４インチ試験片を型で切断した。フィルム上の多重点（試験片の中央付近の最小６箇所）において試料の厚さを測定し、またインストロン試験機上で、１分間当り０．２インチのクロスヘッド速度で周囲温度において試料を引っ張った。それぞれの配合物について、第１表は、５点の試料に基づく平均の引張り強さ、および破断伸びを報告している。ショアＡ硬さを測定するため、ポリエステルフィルム上に注型した試料から０．５インチ×１．５インチ試験片を切断した。単一の配合物からの試験片を積み重ねて、全体としての試料厚さ０．１２５インチが得られた。テーブルに取り付けたショアＡ硬さ試験機を用いて、「積み重ねた」試験試料の硬さを測定した。それぞれの配合物について、５点の硬さ測定値を求めた。
【００６７】
第１表はまた、温度耐性データ（「温度マンドレル」を指している）および粘性データをも掲げている。ＡＳＴＭ　Ｄ５７３の修正版を用いて、温度耐性を測定した。それぞれの試験用試験片（厚さ０．００８インチのステンレス鋼切取り片上のスクリーン印刷塗膜）を、１８５℃で２２時間熱老化させ、直径６インチのマンドレル周囲に屈曲させ、次いで塗膜中の割れについて、または切取り片と塗膜の間の結合減少について、目視検査した。塗膜の外観を、１（多くの割れ、結合の減少）から１０（割れが僅少または全くない、結合の減少が僅少または全くない）の尺度で等級付けした。第１表中のデータは、試験用試験片３点の平均を表している。粘性記入値は、塗膜前駆体の流動特性の主観的評価に基づく。等級付け１は、塗膜前駆体をスクリーン印刷するのが困難であろうことを示し、また等級付け１０は、塗膜前駆体をスクリーン印刷するのが容易であろうことを示している。
【００６８】
実施例Ｑ：オルガノポリシロキサン塗膜
第２表は、燃料電池プレートを絶縁し、かつ密封するためのオルガノポリシロキサン塗膜前駆体組成物を掲げている。配合物は、オルガノポリシロキサン主ポリマーと、商標名９６−０８３のもとにＤｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇから市販されている水素化シリコーン硬化剤とを含む。オルガノポリシロキサン樹脂は、重量平均分子量約１５，９００を有する長鎖ジメチルポリシロキサンであり、主ポリマーの２重量％未満を構成するビニル末端ブロックを含有する。配合物はまた、硬化を促進するための白金触媒と、貯蔵寿命を延ばす硬化抑制剤（３−メチル−１−ペンチン−３−オール）をも含む。白金触媒は、商標名Ｓｌｙ−Ｏｆｆ４０００のもとにＤｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇから市販され，また硬化抑制剤は、商標名ＳＵＲＦＹＮＯＬ（登録商標）６１のもとにＡｉｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である。配合物は、商標名Ｓｔａｎ−Ｔｏｎｅ　Ｄ５００４のもとにＨａｒｗｉｃｋ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐ．から市販されている緑色顔料を含有し、また商標名Ｒ９６０のもとにＤｕＰｏｎｔから市販されている白色顔料（ＴｉＯ２）をも含有する。
【００６９】
第２表は、開示しているオルガノポリシロキサンについて、平均の引張り強さ、破断伸び、およびショアＡ硬さを掲げている。第２表の成分を、標準実験室ミキサにおいて室温で混合し、塗膜前駆体を、定クリアランスたれ下りナイフを用い、基材上に注型することにより、０．００５〜０．００６インチの公称厚さを有する試験用試験片を調製した。塗膜前駆体を、オーブン内において約２００℃で約５分間硬化させ、アクリレート樹脂実施例において記述している方法に従って試験した。
【００７０】
実施例Ｒ：エポキシニトリル塗膜
第３表は、燃料電池プレートを絶縁し、かつ密封するためのエポキシニトリル塗膜前駆体組成物を掲げている。配合物は、溶剤中に分散させた、エポキシ樹脂、ＰＶＣ樹脂、アクリロニトリルブタジエンコポリマー、およびポリアミン架橋剤を含む、二パート樹脂系を含んでいる。エポキシおよびＰＶＣ樹脂、ならびにアクリロニトリルブタジエンコポリマーおよびポリアミン架橋剤は、それぞれ商標名Ｄｅｎｆｌｅｘ　ＦＸ　３５５１Ａ、およびＤｅｎｆｌｅｘ　ＦＸ　３５５１ＢのもとにＤｅｎｎｉｓ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｃｏ．から市販されている。配合物は、１対のポリジメチルシロキサン空気放出剤、ＤＣ　２００およびＳＡＧ　４７、ならびに、ポリエチレンとポリテトラフルオロエチレン粉末とのブレンドである滑剤、ＰＯＬＹＦＬＯ　５２３ＸＦ、を含む。ＤＣ　２００、ＳＡＧ　４７、およびＰＯＬＹＦＬＯ　５２３ＸＦは、それぞれＤｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇ、ＯＳＩ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ、およびＭｉｃｒｏ　Ｐｏｗｄｅｒｓから市販されている。塗膜前駆体成分の分散を助けるため、配合物は、追加の溶剤、ジエチレングリコールｎ−ブチルエーテルを含み、このものは、商標名ＢＵＴＹＬ　ＣＡＲＢＩＴＯＬのもとにＤｏｗ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．から市販されている。
【００７１】
第３表は、開示しているエポキシニトリル樹脂について、平均の引張り強さ、破断伸び、ショアＡ硬さ、および付着性を掲げている。第３表の成分を、標準実験室ミキサにおいて室温で混合し、前駆体を、鋼製プレート（引張り強さ、破断伸び、およびショアＡ硬さ用）またはグラファイト複合燃料電池プレート（付着性試験用）上にスクリーン印刷することにより、試験用試験片を調製した。鋼製プレート上に塗布した試料は、強制空気（対流）オーブン内において約１８０℃で約１０分間硬化させた。グラファイト複合燃料電池プレート上に塗布した試料も、強制空気オーブン内で硬化させたが、約１４０℃で少なくとも３０分間硬化させた。全ての試験用試験片を、実施例Ａ〜Ｐにおいて記述している方法に従って試験した。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【００７２】
上記の記述が例示的であることを意図し、限定的であることを意図するものではないことを理解されたい。上記の記述を読むことにより、多くの実施形態は、当分野の技術者には明白であろう。したがって、本発明の範囲は、上記の記述を参照することなく、その代わり添付する特許請求範囲を、このような特許請求範囲が権利を与えられる同等のものの全範囲とともに、参照して、決定されるべきである。特許出願および公開を含む、全ての論文および参考書類の開示は、全ての目的のため参照により本明細書に組み入れられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料電池アセンブリの分解横断面図のスケッチである（一定の縮尺ではない）。
【図２】図１の燃料電池アセンブリを密封し、かつ絶縁するための塗膜を有する燃料電池プレートのうち１つの平面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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