(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）、カーボンブラック（ｂ）、及び、前記カーボンブラック以外の導電性物質（ｃ）からなるポリテトラフルオロエチレン含有粉末であって、
前記ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）は、乳化重合により得られたものであり、
前記導電性物質（ｃ）は、黒鉛、カーボン繊維及び／又は金属粉であり、
前記カーボンブラック（ｂ）と前記導電性物質（ｃ）との合計は、前記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末の２０〜３５質量％であり、
前記導電性物質（ｃ）は、前記カーボンブラック（ｂ）と前記導電性物質（ｃ）との合計の１〜６０質量％である
ことを特徴とするポリテトラフルオロエチレン含有粉末。
【請求項２】
ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）、カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）の共凝析によって得られたものである請求項１記載のポリテトラフルオロエチレン含有粉末。
【請求項３】
共凝析は、界面活性剤の存在下に行うか又は界面活性剤の非存在下に行うものであり、前記界面活性剤は、ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）の１質量％以下である請求項１又は２記載のポリテトラフルオロエチレン含有粉末。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載のポリテトラフルオロエチレン含有粉末からなることを特徴とする電極材料。
【請求項５】
請求項１、２若しくは３記載のポリテトラフルオロエチレン含有粉末、又は、請求項４記載の電極材料から得られたものであり、
前記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末を用いてシート化することより得られる
ことを特徴とする電極。
【請求項６】
シート化は、延伸、圧延又は押し出しを行うことによるものである請求項５記載の電極。
【請求項７】
燃料電池用電極である請求項５又は６記載の電極。
【請求項８】
請求項７記載の電極を有することを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン含有粉末、及び、ポリテトラフルオロエチレン含有粉末からなる電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリテトラフルオロエチレンは、乳化重合方法を用いる場合、従来、界面活性剤を約２〜８質量％、好ましくは６質量％程度存在させた水中でテトラフルオロエチレンを重合させたのち、凝析し、次いで洗浄と乾燥を行うことによりファインパウダーとして得ていた。
【０００３】
このファインパウダーに、導電性フィラーを添加してなる粉末は、電気伝導性を有することから、特に燃料電池等の電極用素材として注目されている。
【０００４】
しかしながら、機械的混合によって導電性フィラーとファインパウダーとを均一に混合することは難しく、また、混合する過程でファインパウダーが繊維化し、ペースト押し出し等による成形が困難になる問題があった。
【０００５】
導電性フィラーとポリテトラフルオロエチレンファインパウダーとを混合して得られたものとしては、導電性フィラーとして、カーボンブラックのみ又はカーボン繊維のみを添加したものが市販品として出回っている。しかしながら、両者をともに含むようなものは従来なかった。また、これらの市販品は、導電性フィラーの添加量が少なく、得られる成形品の体積抵抗率が１０5Ω・ｃｍ程度と高いので、電極用素材として用いるのは困難であるという問題があった。
【０００６】
ポリテトラフルオロエチレンと導電性フィラーとの混合法や導電性フィラーの種類以外に、成形法も導電性に影響を与える。通常、電極を導電性シートから製造する場合、ポリテトラフルオロエチレンと導電性フィラーとの混合物は適当な押し出し助剤を加えてペースト押し出しを行い、ロール圧延等によりシート化する。しかしながらこの方法では、導電性は、圧延方向には高いものの、シートの厚み方向に対しては、１桁近く導電性が劣るという問題があった。
【０００７】
特開平５−１６６５２０号公報には、カーボンブラックとポリテトラフルオロエチレンとを用いた電極が開示されている。しかしながらこの電極は、導電性が不充分であるという問題があった。
【０００８】
特開平７−２０１３４６号公報には、また、カーボン繊維の織布とポリテトラフルオロエチレンとを用いた電極が開示されている。しかしながら、この電極は、割れやすく、耐荷重性に劣るという問題に加え、カーボン繊維のコストが高いという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記現状に鑑み、導電性と耐荷重性とに優れ安価に製造することができる電極、更に、厚み方向に導電性の高い構造を有する電極、及び、上記電極を好適に製造することができるポリテトラフルオロエチレン含有粉末を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）、カーボンブラック（ｂ）、及び、上記カーボンブラック以外の導電性物質（ｃ）からなるポリテトラフルオロエチレン含有粉末であって、上記ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）は、乳化重合により得られたものであり、上記導電性物質（ｃ）は、黒鉛、カーボン繊維及び／又は金属粉であり、上記カーボンブラック（ｂ）と上記導電性物質（ｃ）との合計は、上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末の２０〜３５質量％であり、上記導電性物質（ｃ）は、上記カーボンブラック（ｂ）と上記導電性物質（ｃ）との合計の１〜６０質量％であるものである。本発明は、上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末からなることを特徴とする電極材料である。
【００１１】
本発明は、上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末、又は、上記電極材料から得られたものであり、上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末を用いてシート化することより得られることを特徴とする電極である。本発明は、上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末、又は、上記電極材料からなる未焼成成形品を少なくとも２つ重ねてポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）の融点以上の温度におき、次いで放熱させたのち、スカイブ加工することにより得られる電極であって、上記未焼成成形品は、延伸、圧延又は押し出しを行うことより得られたものであり、上記スカイブ加工は、上記延伸、圧延又は押し出しを行った方向とは異なる方向に切削することにより行うものであることを特徴とする電極である。以下に本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）、カーボンブラック（ｂ）、及び、上記カーボンブラック以外の導電性物質（ｃ）からなるポリテトラフルオロエチレン含有粉末である。
【００１３】
本明細書において、上記「ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）」は、ポリテトラフルオロエチレンからなる粒子を意味する。上記ポリテトラフルオロエチレンは、テトラフルオロエチレンホモポリマー〔ＴＦＥホモポリマー〕及び／又は変性ポリテトラフルオロエチレン〔変性ＰＴＦＥ〕を意味する。本明細書において、上記「変性ＰＴＦＥ」とは、単量体成分としてテトラフルオロエチレン〔ＴＦＥ〕及び少量の変性剤を含有し、共重合することにより得られる共重合体を意味する。本明細書において、変性ＰＴＦＥではなくＴＦＥホモポリマーに限定して述べる場合、用語として「ポリテトラフルオロエチレン」を用いないこととする。
【００１４】
上記変性ＰＴＦＥの変性剤としてはＴＦＥとの共重合が可能なものであれば特に限定されず、例えば、ヘキサフルオロプロペン〔ＨＦＰ〕等のパーフルオロオレフィン）；クロロトリフルオロエチレン〔ＣＴＦＥ〕；トリフルオロエチレン等のハイドロフルオロオレフィン；パーフルオロビニルエーテル等が挙げられる。
【００１５】
上記パーフルオロビニルエーテルとしては特に限定されず、例えば、下記一般式（Ｉ）
ＣＦ２＝ＣＦ−ＯＲｆ （Ｉ）
（式中、Ｒｆはパーフルオロ基を表す。）で表されるパーフルオロ不飽和化合物等が挙げられる。本明細書において、「パーフルオロ基」とは、炭素原子に結合する水素原子が全てフッ素原子に置換されてなる炭化水素基を意味する。上記パーフルオロ基は、エーテル酸素を有していてもよい。
【００１６】
上記パーフルオロビニルエーテルとしては、例えば、上記一般式（Ｉ）において、Ｒｆが炭素数１〜１０のパーフルオロアルキル基を表すものであるパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）〔ＰＡＶＥ〕が挙げられる。上記パーフルオロアルキル基の炭素数は、好ましくは１〜５である。
【００１７】
上記ＰＡＶＥにおけるパーフルオロアルキル基としては、例えばパーフルオロメチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基等が挙げられるが、パーフルオロプロピル基が好ましい。
【００１８】
上記パーフルオロビニルエーテルとしては、また、上記一般式（Ｉ）において、Ｒｆが炭素数４〜９のパーフルオロ（アルコキシアルキル）基、下記式
【００１９】
【化１】
0004000915.tif 000002
【００２０】
（式中、ｍは０又は１〜４の整数を表す。）で表される有機基、又は、下記式
【００２１】
【化２】
0004000915.tif 000003
【００２２】
（式中、ｎは１〜４の整数を表す。）で表される有機基を表すものであるパーフルオロ（アルコキシアルキルビニルエーテル）若しくはパーフルオロ（アルキルポリオキシアルキレンビニルエーテル）等が挙げられる。
【００２３】
上記変性ＰＴＦＥにおいて上記変性剤が上記変性剤とＴＦＥとの全体量に占める割合（質量％）としては、上記変性剤の種類によるが、得られる変性ＰＴＦＥに溶融流動性を付与しない程度の少量であることが好ましい。例えば、上記変性剤として上記パーフルオロビニルエーテルを用いる場合、好ましい上限は、１質量％であり、好ましい下限は、０．００１質量％である。
【００２４】
上記ＴＦＥホモポリマー及び上記変性ＰＴＦＥとしては、数平均分子量が２００万〜２０００万であるものが好ましい。数平均分子量が上記範囲内であると、本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末から得られる電極の耐荷重性等の機械的強度が良好となる。より好ましい下限は、４００万であり、より好ましい上限は、１０００万である。
【００２５】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、カーボンブラック（ｂ）、及び、導電性物質（ｃ）からなるものである。上記カーボンブラック（ｂ）は、天然ガス、炭化水素ガスの気相熱分解や不完全燃焼によって生成する微粉の球状又は鎖状の導電性物質である。
【００２６】
上記導電性物質（ｃ）は、上記カーボンブラック（ｂ）以外の導電性物質（ｃ）であり、黒鉛、カーボン繊維及び／又は金属粉である。上記黒鉛は、六方晶系に属する層状構造を有し、六角形の巨大な網面をなす層面が弱いファンデルワールス結合により積み重なってなるものである。上記黒鉛は、グラファイトと称されることもある。
【００２７】
上記カーボン繊維は、有機高分子繊維を炭化して得られるものである。上記有機高分子繊維としては特に限定されず、例えば、セルロース系繊維、ポリアクリロニトリル〔ＰＡＮ〕系繊維、ビニロン系繊維、耐熱性繊維等が挙げられるが、本発明においては、導電性を有するカーボン繊維を用い、導電性を有するカーボン繊維としては、ＰＡＮ系のものが好ましい。
【００２８】
上記金属粉としては特に限定されないが、得られるポリテトラフルオロエチレン含有粉末を用いて成形する際、融点以上の温度に加熱する焼成により腐食する場合があるので、腐食しにくい金属からなるものが好ましく、このような金属としては、例えば、白金、ニッケル、スズ、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム、亜鉛、クロム、チタン及びコバルトと白金との合金粉末等が挙げられ、なかでも、ニッケル、スズが好ましい。上記カーボンブラック（ｂ）及び上記導電性物質（ｃ）は、通常、粒径が０．０１〜２００μｍのものを用いることができる。
【００２９】
上記カーボンブラック（ｂ）と上記導電性物質（ｃ）との合計は、上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末の２０質量％以上である。２０質量％未満であると、体積抵抗率が上昇し、導電性が低下する場合がある。
【００３０】
上記導電性物質（ｃ）は、カーボンブラック（ｂ）と上記導電性物質（ｃ）との合計の１〜６０質量％であることが好ましい。１質量％未満又は６０質量％を超えると、体積抵抗率が上昇し、導電性が低下する場合がある。より好ましい下限は、５質量％であり、より好ましい上限は、５０質量％である。
【００３１】
上記ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）は、乳化重合により得られたものである。ポリテトラフルオロエチレンは、乳化重合による重合反応の終了後、ポリマー粒子が分散してなるラテックスとなっている。このラテックス中のポリマー粒子を、ラテックス粒子又は一次粒子ということがある。この一次粒子は、通常、平均粒子径が０．１〜０．３μｍである。乳化重合による重合反応の終了後、パウダーを得る場合、ラテックス粒子を凝析し、適宜洗浄したのち、乾燥し所望により粉砕する。上記凝析により得られるポリマーの粒子を、二次粒子ということがあり、通常、平均粒子径が２０〜１０００μｍである。
【００３２】
上記凝析の手段としては特に限定されず、例えば、無機塩、酸等の電解質やメタノール、アセトン等の水溶性の有機溶剤を添加して激しく攪拌する等の従来公知の手段を用いることができるが、上記攪拌を用いることが好ましい。
【００３３】
本発明において、ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）は、乳化重合の後、カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）と共凝析を行ったものであることが好ましい。カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）は、共凝析を行う場合、乳化重合により得たポリテトラフルオロエチレンのラテックスに添加し、次いで凝析処理を行う。ラテックスに添加したカーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）は、ポリテトラフルオロエチレンのラテックス粒子の表面に付着することとなる。ラテックス粒子は、このように表面にカーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）を付着させたまま、一次粒子として凝析処理により凝集し、二次粒子を形成するので、得られる二次粒子は、一次粒子と一次粒子との界面にカーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）を有している。即ち、二次粒子は、その内部にカーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）を有していることとなる。
【００３４】
カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）は、共凝析を行う場合、ポリテトラフルオロエチレンのラテックスにおける分散性を向上させラテックス粒子の表面に充分に付着させる点から、ポリテトラフルオロエチレンのラテックスに添加する前に水に分散させておくことが好ましい。上記分散の方法は、上記カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）の種類と粒径に応じて選択される。例えば、上記カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）の平均粒径が１μｍ以下のものである場合には、ミキサーにより激しく攪拌する方法が好ましい。
【００３５】
上記共凝析は、界面活性剤の存在下に行うか又は界面活性剤の非存在下に行うものであるが、上記界面活性剤は、ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）の１質量％以下であることが好ましい。１質量％を超えると、ポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）と、カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）との共凝析において、界面活性剤がポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）と、カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）との間に介在する量が多くなりすぎ、ポリテトラフルオロエチレンのラテックス粒子の表面にカーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）が付着しにくくなったり、付着量が不充分となる。また、界面活性剤の割合が増えるほど、図３に示すように、得られるポリテトラフルオロエチレン含有粉末の導電性が低下しやすい。上記共凝析は、界面活性剤の非存在下に行うことがより好ましい。
【００３６】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、凝析後、上述のように粉砕したものであってもよい。上記粉砕の方法としては特に限定されず、例えば、一般的な粉砕に用いられる粉砕機を用いることができ、必要に応じ、粒子径を揃えてもよい。
【００３７】
このように、本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末を製造する方法は、従来一般の乳化重合を用いる場合と比較すると、好ましくは、カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）と共凝析を行う点、並びに、共凝析は界面活性剤を存在させないか若しくは１質量％以下存在させて行う点において、相違する。
【００３８】
このようにして得られた本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、これを用いて電極を作製した場合、得られる電極の導電性と耐荷重性とを両立することができる。このように有利な効果を奏することができる機構としては明確ではないが、次のように考えられる。
【００３９】
即ち、本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）を用い、その量は上述の通りであるので、例えば、電極を製造する場合、製造工程において、ポリテトラフルオロエチレン含有粉末からなる電極材料に対して後述の延伸、圧延又は押し出しを行うが、上記延伸、圧延又は押し出しの外力により、カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）は、上述のようにポリテトラフルオロエチレンの粒子中に混じり合ってマトリックスをなすとともに、それ自体が延伸、圧延又は押し出しの外力を受けることとなる。上記延伸、圧延又は押し出しの外力により、導電性物質（ｃ）は、それ自体が延伸しないか殆ど延伸しないが、カーボンブラック（ｂ）は、それ自体が延伸し、上記外力の方向に長く延びた針状ともいうべき形状に変化する。このように延伸、圧延又は押し出しを経て得られた電極は、元々の形状を維持しているか殆ど変形していない導電性物質（ｃ）と、長く延びた形状のカーボンブラック（ｂ）とを内部に有しているので、電流を流した場合、カーボンブラック（ｂ）が導電性物質（ｃ）をちょうど橋渡しすることとなって、導電性を向上させることとなるものと考えられる。
【００４０】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、共凝析を行うことにより、上述のように二次粒子としてカーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）を内部に有しているので、上記延伸、圧延又は押し出しを行うとき、カーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）がポリテトラフルオロエチレンの粒子からなるマトリックス中に充分に分散することとなる。従って、得られる電極は、導電性に優れるとともに、割れ等が発生しにくく、耐荷重性に優れている。なお、従来のポリテトラフルオロエチレンファインパウダーにカーボンブラック等の導電性フィラーを添加した組成物では、導電性フィラーはポリテトラフルオロエチレンファインパウダーの内部には存在せず、外部に存在するだけであったので、得られる電極において導電性フィラーとポリテトラフルオロエチレンとの分散性が乏しく、耐荷重性等の機械的強度が不充分であった。
【００４１】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、耐荷重性を有し、高い導電性を有するものであるので、電極材料、発熱体の原料等の幅広い用途に用いることができる。本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、電極の製造に好適に用いることができる。
【００４２】
本発明の電極材料は、上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末からなることを特徴とするものである。上記電極材料は、上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末に加え、用途に応じて種々の添加剤からなるものであってよい。上記添加剤としては、特に限定されず、例えば、ペースト押出成形に用いる場合、ペースト押出成形に通常用いられる押出助剤；アルミナ、窒化ホウ素、炭化ケイ素等の耐火性を有する粒子；シリカ、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド等の親水性微粒子；ガラスファイバー等の充填剤等が挙げられる。上記ポリテトラフルオロエチレン含有粉末は上述のようにカーボンブラック（ｂ）及び導電性物質（ｃ）からなるものであるので、更にカーボンブラックその他の導電性物質を添加する必要は通常ないが、上記添加剤として、所望により、上述のカーボンブラック、黒鉛、カーボン繊維及び／又は金属粉を配合してもよいし、その他の導電性物質を配合してもよい。
【００４３】
本発明の電極は、上述のポリテトラフルオロエチレン含有粉末又は電極材料から得られたものであることを特徴とするものである。上記電極は、上述のポリテトラフルオロエチレン含有粉末又は電極材料から得られた成形品からなる。本明細書において、上記「未焼成成形品」とは、成形品を製造する際、ポリテトラフルオロエチレンの融点以上の温度に加熱する焼成を行っていないものである。上記成形品の形状としては特に限定されないが、加工の容易さ等から、シート、チューブが好ましく、シートがより好ましい。
【００４４】
本発明の電極は、ポリテトラフルオロエチレン含有粉末を用いてシート化することより得られるものであることが好ましい。本明細書において、上記「シート化」とは、シート状に成形することを意味する。上記シート状とは、一般にシートと認識される形状のみならず、例えば、リボン状、ストリップ状、フィルム状、Ｔ字状、Ｃ字状、Ｅ字状等の各種の平坦な又は薄い形状を含むものであり、これらの形状を平坦なまま又は螺旋状、巻き取り等のその他の種々形式で保有するものをも含む。
【００４５】
上記シート化は、延伸、圧延又は押し出しを行うことによるものであることが好ましい。上記延伸、圧延又は押し出しを行うことにより、ポリテトラフルオロエチレンの分子が延伸、圧延又は押し出しを行った方向に配向し、配向方向の導電性を向上することができる。上記導電性の指標として、体積抵抗率があるが、本発明の電極は、上記延伸、圧延又は押し出しを行うことにより、ポリテトラフルオロエチレンの分子の配向方向の体積抵抗率を、例えば、０．５Ω・ｃｍ以下にすることが可能になる。
【００４６】
上記延伸の方法としては、一軸延伸、二軸延伸等の従来公知の延伸法が用いられる。上記圧延の方法としては、ロール圧延等の従来公知の圧延法が用いられる。上記押し出しの方法としては、ラム押し出し成形法、ペースト押し出し成形法、ダイ押し出し成形法等のポリテトラフルオロエチレンに一般的に用いられる従来公知の押し出し成形法が用いられるが、ペースト押し出し成形法及びダイ押し出し成形法が好ましい。
【００４７】
本発明の電極は、上述のポリテトラフルオロエチレン含有粉末又は上記電極材料からなる未焼成成形品を少なくとも２つ重ねてポリテトラフルオロエチレン粒子（ａ）の融点以上の温度におき、次いで放熱させたのち、スカイブ加工することにより得られるものであることが好ましい。上記のように加工することにより、上記電極の厚み方向の体積抵抗率を、例えば、０．６５Ω・ｃｍ以下にすることができる。以下、この電極を「積層電極」ということがある。
【００４８】
上記積層電極は空気が流通することができる空隙を有するものであることが好ましい。上記空隙を有すると、導電性を向上することができる。上記空隙の大きさは、通常、５〜１００μｍであることが好ましい。
【００４９】
上記未焼成成形品は、延伸、圧延又は押し出しを行うことより得られたものである。上記未焼成成形品は、少なくとも１つが凹凸を有するものであることが好ましい。凹凸を有することにより、空気を流通しうる上記空隙が生じ、導電性を向上することができる。上記凹凸を有する未焼成成形品としては積層させて電極を製造した場合に空気を流通させ得るものであれば特に限定されず、例えば、波型（コルゲート状）シート、山折りと谷折りとをつけたプリーツ型シート、チューブ等が挙げられる。
【００５０】
上記未焼成成形品を融点以上の温度に加熱する方法としては特に限定されず、例えば、温風加熱、赤外線加熱、電磁誘導加熱、電圧印加によるジュール熱加熱等が挙げられる。
【００５１】
上記スカイブ加工は、上記延伸、圧延又は押し出しを行った方向とは異なる方向に切削することにより行うものである。本明細書において、上記「厚み方向」とは、後述の切削ベクトルの方向を意味する。上記切削の方向は、上記延伸、圧延又は押し出しを行った方向ベクトル（以下、「延伸ベクトル」という。）と切削面に垂直なベクトル（以下、「切削ベクトル」という。）とのなす角度が９０°未満になる方向が好ましい。より好ましい上限は、４５°であり、更に好ましくは、０°である。上記延伸ベクトルと上記切削ベクトルとのなす角が０°になったとき、切削面は延伸ベクトルに対して垂直である。但し、上記延伸ベクトル及び切削ベクトルの方向については、±１８０°の任意性があるが、ここでは延伸ベクトルと切削ベクトルとのなす角が、０°以上９０°以下になるように設定するものとする。上記スカイブ加工の方法としては従来公知の方法を用いることができる。
【００５２】
本発明の電極としては特に限定されず、例えば、燃料電池用電極、過酸化水素水製造機用電極、電気分解用電極、メッキ用電極、一般電池用電極等が挙げられ、燃料電池用電極、特に、燃料電池のガス拡散層電極であることが好ましい。上記電極を有することを特徴とする燃料電池もまた、本発明の一つである。
【００５３】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
平均粒子径２１μｍのカーボンブラック粒子Ｃｏｎｄｕｃｔｅｘ ９５０（アメリカコロンビアカーボン社製）７００ｇと黒鉛粒子（日本黒鉛社製）３００ｇとを水９ｋｇに分散させ、ボールミル混練を１５時間行った。この水性ディスパージョン１０ｋｇに平均粒径２３μｍのポリテトラフルオロエチレンのコロイド粒子１４％を含むポリテトラフルオロエチレン水性ディスパージョン１６．７ｋｇに界面活性剤を加えることなく攪拌しながら混合すると、直ちに二次粒子が共凝析して水中に分散した。
【００５４】
上記二次粒子を乾燥して得られたポリテトラフルオロエチレン含有粉末１００質量部と、押出助剤としてアイソパーＭ（エッソ化学社製）３５質量部とを混合し、ボールミル架台で１０分間混練し１２時間熟成したのち、厚さ１４ｍｍのペースト押出を行い、得られた押出物を水中で７０℃に加熱し、ロール圧延することにより、図４−（ａ）に示すような幅１２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの未焼成シートが得られた。なお、図４における矢印は圧延方向を示す。
【００５５】
得られた未焼成シートを１８０℃〜２５０℃の赤外線乾燥器に１０分間入れて、未焼成シート中に含まれていた押出助剤を揮発させ、折り目を有しないシートＢを得た。得られたシートＢの一部に対して、山折り谷折り交互に折り目をつけてから平面状に戻し、折り目を有するシートＡを得た。得られたシートＡとシートＢとを図４−（ｂ）に示すように交互に各２５０枚重ねて厚みを１５０ｍｍになるように金属板を使って固定した。このとき圧延方向はそろえて重ねた。厚みを１５０ｍｍに固定したまま２５℃／時間の速度で３８０℃まで昇温し、５時間保持してから常温に戻した。得られた直方体を、図４−（ｃ）に示すように圧延方向に対して切削面が垂直になるようにスカイブ加工によりスライスし、図４−（ｄ）に示すような厚み０．４ｍｍ、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの導電性シートを得た。この導電性シートの空孔率は、４６％であり、厚み方向の体積抵抗率は、０．４Ω・ｃｍであった。
【００５６】
実施例２
実施例１で得られたポリテトラフルオロエチレン含有粉末からペースト押し出しにより、内径０．８ｍｍ、外径１ｍｍ、長さ３００ｍｍの未焼成チューブを得た。上記未焼成チューブ２００００本を幅１００ｍｍ、長さ３００ｍｍの金型に積み入れ、高さが１００ｍｍとなるように固定したまま３８０℃で１時間焼成した。得られた直方体を、チューブの長手方向と垂直な方向に、断面が１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さが０．４ｍｍとなるようにスカイブ加工によりスライスし、ポーラスシートを得た。このポーラスシートの厚み方向の体積抵抗率は、０．６Ω・ｃｍであった。
【００５７】
参考例１
ポリテトラフルオロエチレン水性ディスパージョンに加えるフィラー（カーボンブラック及び黒鉛）の含有量を変えて、実施例１のシートＢを得る方法と同様の方法により得られたシートを実施例１と同じ条件により焼成し、得られた導電性シートについて体積抵抗率を測定した。但し、カーボンブラックと黒鉛の比率は、６：４（質量比）とした。結果を図１に示す。
【００５８】
参考例２
カーボンブラックと黒鉛との水性ディスパージョンにおけるカーボンブラックと黒鉛との配合比を変えて、ポリテトラフルオロエチレン水性ディスパージョンに加え、実施例１のシートＢを得る方法と同様の方法により得られたシートを実施例１と同じ条件により焼成し、得られた導電性シートについて体積抵抗率を測定した。但し、カーボンブラックと黒鉛との合計質量が１ｋｇになるようにした。結果を図２に示す。
【００５９】
参考例３
共凝析を行うときに界面活性剤を配合量を変えて加え、実施例１のシートＢを得る方法と同様の方法により得られたシートを実施例１と同じ条件により焼成し、得られた導電性シートについて体積抵抗率を測定した。但し、カーボンブラック、黒鉛、及び、ポリテトラフルオロエチレンの比率は、１２：８：８０（質量比）とした。結果を図３に示す。
【００６０】
【発明の効果】
本発明のポリテトラフルオロエチレン含有粉末は、上述の構成を有するので、導電性と耐荷重性とに優れ、厚み方向に導電性のよいシート状の電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、ポリテトラフルオロエチレン粒子の質量に対するカーボンブラック及び黒鉛の配合割合と、体積抵抗率との関係を示すグラフである。
【図２】  図２は、カーボンブラックと黒鉛との合計質量に占める黒鉛の割合と、体積抵抗率との関係を示すグラフである。
【図３】  図３は、ポリテトラフルオロエチレン粒子の質量に対する界面活性剤の配合割合と、体積抵抗率との関係を示すグラフである。
【図４】  図４は、未焼成成形品を重ねて焼成、スカイブ加工し厚み方向に分子が配向しているシートをつくるまでの工程図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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