【手続補正書】
【提出日】平成20年8月26日(2008.8.26)
【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】
炭素質材料（Ａ）と熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）とが質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０であり、かつ（Ａ）と（Ｂ）の総質量が組成物中の８０〜１００質量％である導電性樹脂組成物からなる燃料電池用セパレータであって；且つ、
表裏に各々流路用の溝が該溝を構成する肉厚０．０５〜０．５ｍｍ、最大肉厚／最小肉厚比１〜３で、面内で隣り合うように設けられた断面が凹部と凸部を有する波板（コルゲート）形状である導電性流路部を具備する燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
前記流路部の密度が１．２〜２．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
前記流路部断面の凹部は曲面形状を有し、凸部は平坦面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
前記流路部断面において、前記凸部の平坦面が０．０５〜０．５ｍｍ表裏で重なるようなオフセットを設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）が−２０℃以下のガラス転移温度を有する成分を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）がエラストマー成分（Ｃ）を０．０５〜３０質量％含有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項７】
前記エラストマー成分（Ｃ）の平均粒子径が０．０１〜５μｍであり、かつ、前記炭素質材料（Ａ）の平均粒子径、または平均繊維長よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項８】
前記熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）中に融点１００℃以上の結晶性の炭化水素系ポリマーを含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項９】
前記炭素質材料（Ａ）中に０．０５〜５質量％のホウ素を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１０】
前記炭素質材料（Ａ）中に直径２００ｎｍ以下の気相法炭素繊維およびカーボンナノチューブの少なくとも一方を０．１〜５０質量％含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１１】
第一の組成を有する第一の導電性樹脂組成物層と第一の組成と異なる第二の導電性樹脂組成物層とが積層されてなる請求項１ないし１０のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１２】
前記第一の導電性樹脂組成物層と第二の導電性樹脂組成物層の一方または両方に天然黒鉛が含まれていることを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１３】
前記第一の導電性樹脂組成物層を中心層、前記第二の導電性樹脂組成物層を外層とする多層構造を有し、前記第二の導電性樹脂組成物層の曲げ弾性率が前記第一の導電性樹脂組成物層の曲げ弾性率の１／２以下であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１４】
前記第二の導電性樹脂組成物層の融点が、前記第一の導電性樹脂組成物層の融点より低いことを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１５】
ＭＥＡのガス拡散層との接触抵抗が２ＭＰａの加圧条件で３０ｍΩｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１６】
炭素質材料（Ａ）と熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）とが質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０であり、かつ（Ａ）と（Ｂ）の総質量が組成物中の８０〜１００質量％である導電性樹脂組成物からなるシートをその溶融温度まで加熱する工程と、
前記加熱されたシートを前記シートの固化温度以下に設定された金型へ挿入後スタンピング成形する工程と、
を有する燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１７】
前記シートの厚みが０．０５〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１６に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１８】
前記スタンピング成形が前記金型を閉じて増圧完了まで１０秒以下で（冷却プレス成形機による）スタンピング成形することを特徴とする請求項１６または１７に記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項１９】
前記シートが組成の異なる複数層を有する積層シートであることを特徴とする請求項１６ないし１８のいずれかに記載の燃料電池用セパレータの製造方法。
【請求項２０】
前記スタンピング成形により表裏に各々形成された流路用の溝が面内で隣り合うように設けられた断面が凹部と凸部を有する波板（コルゲート）形状であり、該溝を構成する肉厚が０．５ｍｍ以下、最大肉厚／最小肉厚比が１〜３であることを特徴とする請求項１６ないし１９のいずれかに記載の燃料電池用セパレータの製造方法により製造された燃料電池用セパレータ。
【手続補正２】
【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】
［１］炭素質材料（Ａ）と熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）とが質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０であり、かつ（Ａ）と（Ｂ）の総質量が組成物中の８０〜１００質量％である導電性樹脂組成物からなる燃料電池用セパレータであって；且つ、表裏に各々流路用の溝が該溝を構成する肉厚０．０５〜０．５ｍｍ、最大肉厚／最小肉厚比１〜３で、面内で隣り合うように設けられた断面が凹部と凸部を有する波板（コルゲート）形状である導電性流路部を具備する燃料電池用セパレータ。
【手続補正３】
【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】
［８］前記熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）中に融点１００℃以上の結晶性の炭化水素系ポリマーを含むことを特徴とする［１］ないし［７］のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
［１６］炭素質材料（Ａ）と熱可塑性樹脂組成物（Ｂ）とが質量比で（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０であり、かつ（Ａ）と（Ｂ）の総質量が組成物中の８０〜１００質量％である導電性樹脂組成物からなるそのシートを溶融温度まで加熱する工程と、
前記加熱されたシートを前記シートの固化温度以下に設定された金型へ挿入後スタンピング成形する工程と、
を有する燃料電池用セパレータの製造方法。
【手続補正５】
【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】
凹部深さ０．２〜１ｍｍが好ましい。０．２ｍｍ未満ではガスの圧損が大きくなる傾向がある。１ｍｍを超えるとセパレータが厚くなるので好ましくない。
凹部幅／凹部深さ比は、０．３〜２．５が好ましい。０．３未満では加工性が悪くなる傾向がある。２．５を超えると、ＭＥＡとの積層によりＭＥＡが溝内へ食い込みやすくなる傾向がある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
（ガス流路部）
図１において、本発明のセパレータにおけるガス流路部の密度は、１．２〜２．５ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、より好ましくは、１．４〜２．４ｇ／ｃｍ３であり、更に好ましくは１．６〜２．３ｇ／ｃｍ３である。ガス流路部の密度が２．５ｇ／ｃｍ３よりも大きいと、重くなる傾向がある。他方、該密度が１．２ｇ／ｃｍ３未満では導電性を付与するための炭素質材料の配合量が実質的に少なく、低い導電性のセパレータしか得られなくなる傾向がある。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本発明の燃料電池用セパレータのガス流路部の肉厚（表面流路部の任意の点から、裏面流路部へ貫通できる最短距離）は０．０５〜０．５ｍｍであり、より好ましくは０．０５〜０．４ｍｍであり、更に好ましくは０．０５〜０．３ｍｍである。この肉厚が０．０５ｍｍよりも薄いと、ガス漏れを生じやすい。また、この肉厚が０．５ｍｍよりも厚いと、セパレータが重くなる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
（ガラス転移温度）
本発明のセパレータのガス流路部のガラス転移温度（以下Ｔｇと略す）の測定法としては、特に制限はない。例えば、示差走査熱量計にて発熱量を測定して求める方法、熱分析装置にて厚さ方向の熱膨張量を測定して求める方法、粘弾性測定装置にて試験片の動的粘弾性および損失正接を測定し、損失正接のピーク温度からＴｇを求める方法がある。本発明においては、動的粘弾性測定装置（Malvern Instruments社製、Bohlin C-VOR）を用いて、損失正接のピークからＴｇを測定した。より詳しくは、測定条件は、ねじりモードで、周波数０．００１〜１Ｈｚ、ひずみ０．０１〜１％の範囲で線形粘弾性領域に入る条件を決定し、−１００〜１００℃の範囲で５℃／ｍｉｎの昇温速度で、ひずみ制御により測定した。試験片の厚みは１〜２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ３２〜３６ｍｍで行った。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
（ガス流路部の接触抵抗）
本発明の導電性樹脂組成物からなるセパレータのガス流路部は、ガス拡散層との接触抵抗が２ＭＰａの加圧条件で３０ｍΩｃｍ２以下であることが好ましい。この接触抵抗は、より好ましくは２５ｍΩｃｍ２以下であり、更に好ましくは２０ｍΩｃｍ２以下である。３０ｍΩｃｍ２より大きい接触抵抗では、電圧降下が大きくなり、出力の低下を招く可能性がある。
【手続補正１０】
【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】
（スタッキングの形態）
本発明のセパレータを用いたスタッキングの形態の一例を、図４の模式断面図に示す。図４において用いられるＭＥＡは、図５にその部分的な拡大図を示したように、例えば、固体高分子電解質膜の両面に触媒層を接合させ、さらにその触媒層の両面をガス拡散層となるカーボンペーパー等で挟んだ５層構造とし、その外周を絶縁性の熱可塑性樹脂組成物で覆うことが好ましいが、これに限定されるものではない。図５に示したＭＥＡの枠体部の材料は、本発明のセパレータ中に含まれる成分のうち、少なくとも１種同じポリマーを含有する、または、相容化剤（compatibilizer)を含有する、あるいは、セパレータを構成するポリマーとＭＥＡ枠体部の材料とが相溶性（miscibility)または相容性（compatibility)を有するポリマー対となる成分を含有する熱可塑性樹脂組成物とし、本発明のセパレータと溶着可能な構成とすることで、図４に示したパッキンレスのスタックユニットを構成できる。本発明の融点測定法については、何ら制限されるものではないが、例えば、JIS  K7121記載のDSC法によって測定できる。本発明においては、パーキンエルマー社製DSC−７によって融点を測定した。
【手続補正１１】
【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】
３）ポリマー間で強い相互作用を示す組合せである。つまり、ファンデルワールス分散力、ダイポール／ダイポール間力、水素結合、電荷移動力、イオン／イオン間相互作用  酸／塩基間力、共有結合などの分子間相互作用を有する組合せである。例えば、無水マレイン酸変性ポリエチレン／ポリアミド、ポリ塩化ビニル／塩素化ポリエチレン、液晶ポリマー／ポリブチレンフタレート、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体などが挙げられる。
相容化剤（compatibilizer)とは、混ざることができないＡポリマー、Ｂポリマーの界面活性剤としての働きを有し、界面の自由エネルギーを減少させるポリマーである。従って、相溶性（miscibility)、および相容性（compatibility)のあるポリマーは、相容化剤（compatibilizer)としての機能も有する。
【手続補正１２】
【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】
（（Ａ）成分と（Ｂ）成分の割合）
本発明に使用可能な導電性樹脂組成物における（Ａ）成分と（Ｂ）成分の割合は、（Ａ）成分と（Ｂ）成分の質量比（Ａ）／（Ｂ）＝１〜２０である。より好ましくは、（Ａ）／（Ｂ）＝１．５〜２０である。更に好ましくは、（Ａ）／（Ｂ）＝２〜２０である。質量比（Ａ）／（Ｂ）が１未満では、導電性が不十分となる傾向がある。一方、質量比（Ａ）／（Ｂ）が２０を超えると、加工性が低下する傾向にある。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
（エラストマー）
本発明は（Ｂ）成分中にエラストマーを０．０５質量％〜３０質量％含有させることで割れにくいセパレータとすることができる。より好ましくは１質量％〜３０質量％であり、更に好ましくは５質量％〜２５質量％である。エラストマーの含有量が０．０５質量％未満では、耐衝撃性が向上しない。該含有量が３０質量％を超えると、剛性が不足し流路の変形や、ガス不透過性の悪化を招く。
本発明のエラストマーは５μｍ以下の平均粒子径で（Ｂ）成分中に分散し易くなる傾向があり、（Ａ）成分の平均粒子径、または平均繊維長よりも小さくすることで、導電性を向上し、強靭性を高めることができる。より好ましくは４μｍ以下であり、更に好ましくは３μｍ以下である。５μｍよりも大きい平均粒子径では、セパレータは割れやすく、導電性も悪くなる傾向がある。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
（エラストマーの数平均粒子径）
（Ｂ）成分中に分散したエラストマー成分の数平均粒子径は、ウルトラミクロトーム（ライヘルト社製、ＵＬＴＲＡＣＵＴ Ｎ）を用いて、液体窒素により凍結させたサンプルの断面から超薄切片を作製し、オスミウム染色後、ＴＥＭ（日本電子社製、ＪＥＭ−１２３０）により分散相の粒子径を観察し、そのＴＥＭ像を画像解析システム（ニレコ社製、ルーゼックス）により１００個の粒子から求めた。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
（添加剤）
本発明の（Ｂ）成分である熱可塑性樹脂組成物中には、酸化防止剤、ハロゲン捕捉剤、紫外線吸収剤などを予め（Ｂ）成分１００重量部に対して、合計量が０．０１〜５重量部の範囲で必要に応じて１種以上添加させることができる。さらに、本発明の導電性樹脂組成物には、硬度、強度、導電性、成形性、耐久性、耐候性、耐水性、表面性状などを改良する目的で、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、補強材（ガラスファイバー、ウィスカー、有機繊維、炭素繊維など）、難燃剤、界面活性剤、表面改質剤（親水性付与剤、撥水性付与剤、摺動性付与剤など）などから選ばれる１種、または２種以上の組合せからなる添加剤を合計量として０．０１〜２０質量％含有させることができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
実施例１
炭素質材料として、非針状コークスであるエム・シー・カーボン（株）製ＭＣコークスをパルベライザー（ホソカワミクロン（株）製）で２ｍｍ〜３ｍｍの大きさに粗粉砕した。この粗粉砕品をジェットミル（ＩＤＳ２ＵＲ、日本ニューマチック（株）製）で微粉砕した。その後、分級により所望の粒径に調整した。５μｍ以下の粒子除去は、ターボクラシファイアー（ＴＣ１５Ｎ、日清エンジニアリング（株）製）を用い、気流分級を行った。この調整した微粉砕品の一部１４．８５ｋｇに炭化ホウ素（Ｂ4Ｃ）０．１５ｋｇを加え、ヘンシェルミキサーにて８００ｒｐｍで５分間混合した。この１ｋｇを、容積１．５リットルの蓋付き黒鉛ルツボに封入し、黒鉛ヒーターを用いた黒鉛化炉に入れて、炉内を一旦真空にしてアルゴンガス置換し、内圧１．２ａｔｍ、アルゴンガス雰囲気の気流下で２８００℃の温度で黒鉛化した。これをアルゴンガス雰囲気で放冷後、粉末を取り出し、０．９４ｋｇの黒鉛微粉（Ａ１）を得た。得られた黒鉛微粉の平均粒径は２０μｍであった。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２２】
実施例２
炭素質材料として、非針状コークスであるエム・シー・カーボン（株）製ＭＣコークスをパルベライザー（ホソカワミクロン（株）製）で２ｍｍ〜３ｍｍの大きさに粗粉砕した。この粗粉砕品をジェットミル（ＩＤＳ２ＵＲ、日本ニューマチック（株）製）で微粉砕した。その後、分級により所望の粒径に調整した。５μｍ以下の粒子除去は、ターボクラシファイアー（ＴＣ１５Ｎ、日清エンジニアリング（株）製）を用い、気流分級を行った。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2008091097.tif 000001