(57)【要約】【目的】セパレータ材として要求されるガス不透過性、強度特性、電気的物性、成形時の離型性などの特性に優れた固体高分子形燃料電池用セパレータ材およびその製造方法を提供する。【構成】エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤を必須成分とする混合樹脂を結合材として黒鉛粉末を結着した黒鉛／樹脂硬化成形体からなることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤を必須成分とする混合樹脂を結合材として黒鉛粉末を結着した黒鉛／樹脂硬化成形体からなることを特徴とする固体高分子形燃料電池用セパレータ材。
【請求項２】
エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤及び分散剤を有機溶剤に溶解した混合樹脂溶液に、黒鉛粉末を分散させてスラリーを調製し、該スラリーよりドクターブレード法によりグリーンシートを作製し、グリーンシートを積層、熱圧成形することを特徴とする固体高分子形燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項３】
エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤を有機溶剤に溶解し、調製された混合樹脂溶液と黒鉛粉末とを混練したのち有機溶剤を揮散除去し、次いで混練物を粉砕して得られた成形粉を予備成形型に充填し、加圧、予備成形してプリフォームを作製し、該プリフォームを成形型に挿入して熱圧成形することを特徴とする固体高分子形燃料電池セパレータの製造方法。
【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セパレータおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料が有する化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するもので、電気エネルギーへの変換効率が高く、特に固体高分子形燃料電池はリン酸形燃料電池などの燃料電池に比較して低温でかつ高出力の発電が可能であるため、自動車の電源をはじめ小型の移動型電源として期待されている。
【０００３】
固体高分子形燃料電池は、通常、スルホン酸基を有するフッ素樹脂系イオン交換膜のような高分子イオン交換膜からなる電解質膜と、その両面に白金などの触媒を担持させた触媒電極と、それぞれの電極に水素などの燃料ガスあるいは酸素や空気などの酸化剤ガスを供給するためのガス流路となる溝を設けたセパレータなどからなる単セルを積層したスタック、及びその外側に設けた２つの集電体などから構成されている。
【０００４】
単セルの構造は、例えばフッ素系樹脂のイオン交換膜からなる固体高分子の電解質膜を挟んで配置される一対の電極（カソード、アノード）と、これをさらに両側から挟持するセパレータと、セパレータの端部に設置されたシール材から構成されている。
【０００５】
セパレータには直線状または格子状の複数の溝が形成され、溝とカソードとの間に形成される空間が酸化剤ガス流路となり、溝とアノードとの間に形成される空間が燃料ガス流路となる。
したがって、セパレータには燃料ガスと酸化剤ガスとを完全に分離した状態で電極に供給する必要があるために高度のガス不透過性が要求され、また、発電効率を高くするために高電気伝導性、長期に安定した発電を行うために高度の耐食性、低不純物溶出性などをそなえていなければならず、従来、このような材質特性を要求されるセパレータ材として、炭素質系の材料が用いられ、通常は、黒鉛などの炭素粉末を熱硬化性樹脂を結合材として結着、成形した炭素／樹脂硬化成形体からなるセパレータが使用されている（特許文献１参照）。
【０００６】
結合材としては、フェノール樹脂を適用するもの（特許文献２参照）が提案されているが、フェノール樹脂を適用した場合には、耐熱性、耐食性などの観点から非常に優れた特性を有するセパレータ材が得られるが、フェノール樹脂を使用した成形材料を加熱成形、硬化した場合、フェノール樹脂の硬化反応時に縮合水を生成し、縮合水の一部が成形体内に残留して組織不良を起こしやすく（ボイドの発生）、また材質強度も低下するので、高いガス不透過性の確保、高い信頼性の強度材質を得るには、温度を低めに設定しボイドを残さないように時間をかけて、さらにガス抜き操作を何度も繰り返し行って成形するなどの難点がある。
【０００７】
一方、エポキシ樹脂は、硬化反応の際に、縮合水やアンモニアなどの発生がない熱硬化性樹脂であるため、短時間に熱圧成形したときにボイドなどの組織不良を起こし難いという利点があり、結合材となる熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用したセパレータ材が提案されている（特許文献３参照）。
【０００８】
結合材としてエポキシ樹脂を用いる場合には、硬化剤としては、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、フェノール系硬化剤が使用されるが、アミン系硬化剤を使用したセパレータにおいては、燃料電池の発電の際にアンモニウムイオンとして電池セル内に溶出し、溶出したアンモニウムイオンが電池性能の低下を招くという問題があり、酸無水物硬化剤を使用した場合には、酸無水物の反応性は非常に高温で硬化反応が進むため硬化速度が遅く、セパレータの成形時間が長くなるばかりでなく、モノマーとして成形体に残留したり、溶出有機物が多くなるという問題がある。
【０００９】
このような点から、硬化剤としてはフェノール系硬化剤が有用されている（特許文献４参照）。しかしながら、通常使用されるフェノールノボラック樹脂は、オルソ位が結合したフェノール樹脂であり、これを使用した場合には成形硬化物が脆く、破断歪、靭性が低いという問題点がある。
【特許文献１】特開２０００−０２１４２１号公報
【特許文献２】特開２００４−１２７６４６号公報
【特許文献３】特開２００１−２６１９３５号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ２００６／０４９３１９Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発明者は、黒鉛などの炭素粉末をエポキシ樹脂を結合材として結着、成形した炭素／樹脂硬化成形体からなるセパレータの材質特性向上、特に靭性向上について検討する過程において、硬化剤としてのフェノール系硬化剤のうちノボラック型フェノール樹脂に着目して、試験、検討を行った結果、ノボラック型フェノール樹脂硬化剤の性状がセパレータ材の機械的特性に大きく影響することを見出した。
【００１１】
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その目的は、セパレータ材として要求されるガス不透過性、強度特性、電気的物性、成形時の離型性などの特性に優れた固体高分子形燃料電池用セパレータ材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための請求項１による固体高分子形燃料電池用のセパレータ材は、エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤を必須成分とする混合樹脂を結合材として黒鉛粉末を結着した黒鉛／樹脂硬化成形体からなることを特徴とする。
【００１３】
請求項２による固体高分子形燃料電池用セパレータ材の製造方法は、エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤及び分散剤を有機溶剤に溶解した混合樹脂溶液に、黒鉛粉末を分散させてスラリーを調製し、該スラリーよりドクターブレード法によりグリーンシートを作製し、グリーンシートを積層、熱圧成形することを特徴とする。
【００１４】
請求項３による固体高分子形燃料電池セパレータの製造方法は、エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤を有機溶剤に溶解し、調製された混合樹脂溶液と黒鉛粉末とを混練したのち有機溶剤を揮散除去し、次いで混練物を粉砕して得られた成形粉を予備成形型に充填し、加圧、予備成形してプリフォームを作製し、該プリフォームを成形型に挿入して熱圧成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、セパレータ材として要求されるガス不透過性、強度特性、電気的物性、成形時の離型性などの特性に優れた固体高分子形燃料電池用セパレータ材およびその製造方法が提供される。すなわち、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を硬化剤として用いることにより、セパレータ成型品の靭性向上、耐熱性向上、セパレータ成形時の離型性向上、成形硬化時間短縮による生産性向上、セパレータからの溶出不純物低減による燃料電池発電の長期安定性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明による固体高分子形燃料電池用のセパレータ材は、エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤を必須成分とする混合樹脂を結合材として黒鉛粉末を結着した黒鉛／樹脂硬化成形体からなり、特に、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤を使用することを特徴とする。
【００１７】
通常のノボラック型フェノール樹脂は、次に示すようなハイオルソノボラック型フェノール樹脂であり、下記の化学式１で表され、フェノール水酸基からみてオルソ位にメチレン結合がある。
【００１８】
【化１】
2009158118.tif 000002
【００１９】
通常使用されているハイオルソノボラック型フェノール樹脂に対しては、フェノール樹脂の水酸基が架橋するメチレン基と接近しているため立体的に混み合っており、エポキシ樹脂のエポキシ基に対する立体反発があるため、エポキシ樹脂との硬化反応速度はそれほど速くなく、また得られた成形体を構成する成分には未反応の水酸基が多く存在し、架橋密度が十分上がらない問題点が残っていた。特に、相手のエポキシ樹脂が２官能で、分子量の大きくエポキシ当量が大きな場合には、エポキシ樹脂の反応性が低いため、架橋密度が上がらず、耐熱強度の低下を招いていた。また、水酸基が残存しているため熱圧成形時に金型に貼り付くといった問題もみられた。
【００２０】
これに対し、ハイパラノボラック型フェノール樹脂は、下記の化学式２で表せる。
【００２１】
【化２】
2009158118.tif 000003
【００２２】
ハイパラノボラック型フェノール樹脂は、メチレン結合がフェノールの水酸基から見て全てパラ位で繋がったものである。この樹脂の場合、エポキシ基と反応する反応点である水酸基が分子全体から出るようになり、エポキシ基に対する立体反発も小さくなるので硬化スピードも速く、硬化物の架橋密度が上がって、靭性が高く（高強度/高破断歪）、高温強度の向上が図られる。さらに、オルソノボラック型フェノール樹脂に比較して硬化速度が速いことから、成形時間の短縮ができ、残存する水酸基量も少ないので金型に対する離型性に優れ生産性向上に寄与する。また、得られた成形硬化物からの全有機質炭素成分の溶出量も抑えられるという利点もある。
【００２３】
通常、ノボラック型フェノール樹脂は、オルソ結合のノボラックとパラ結合のノボラックが混在した状態で製造され、上記パラ結合ノボラック（ハイパラノボラック型フェノール樹脂）の割合が５０％以上のものを使用すると、靭性の高いものが得られるが、ハイパラノボラック型フェノール樹脂の割合が５０％未満では十分な靭性改善効果が得られない。
【００２４】
ハイパラノボラック型フェノール樹脂は、樹脂の原料であるフェノール及びホルムアルデヒドの比率を変えたり、触媒種、反応温度、時間を調整することにより製造することができる。また、ハイパラノボラック型フェノール樹脂の含有割合は、樹脂のフーリエ変換型赤外分光計（ＦＴ−ＩＲ）におけるオルソ位結合に起因する波数７６０ｃｍ−１の吸光度ピークとパラ位結合に起因する８１０ｃｍ−１の吸光度ピークの強度比でその割合を計算することができる。
【００２５】
また、ハイパラノボラック型フェノール樹脂は、前記構造式（２）のものの他、芳香族環にメチル基の付いたクレゾールノボラック型でパラ位結合のフェノール樹脂も使用できる。クレゾールタイプのものの方が、セパレータにした場合、吸水し難くなる。
【００２６】
主剤となるエポキシ樹脂は、強度、耐熱性の観点から、ビフェニル型、ビスフェノール型、ノボラック型、ナフタレン型、アントラセン型、フェナントレン型、ピレン型、トリフェニルメタン型、ベンジリックエーテル型、アリルベンゼン型、ビニルベンゼン型、ブロモベンゼン型、クロロベンゼン型、フタル酸エステル型などの芳香族系、もしくはシクロヘキサン型、ジシクロペンタジエン型、イソボルニル型、ノルボルネン型、アダマンタン型などの環状炭化水素系、イミド型、トリフェニルアミン型、イソシアヌレート型、アゾフェニル型、アジン型などの環状アミン系の分子骨格を有する、多官能エポキシ樹脂を使用することができる。
【００２７】
また、可撓性のある材質、破断歪の大きいセパレータ材とするには、アルコールエーテル型の２官能エポキシ樹脂と芳香族環を含む多官能エポキシ樹脂との混合エポキシ樹脂を使用することができる。このアルコールエーテル型エポキシ樹脂を配合した硬化物は、高温時の強度が低くなってしまうが、このハイパラノボラック型フェノール樹脂を使用した場合には、高温強度の向上が図られるとともに、成形時、金型からの離型性も良くなる。
【００２８】
硬化促進剤としてはイミダゾール類が用いられる。アミン系硬化促進剤を使用すると、セパレータ材からのアンモニウムイオン溶出が起きて、発電性能に影響する。リン系硬化促進剤を使用すると、セパレータ材の吸水が多くなり、使用時にセパレータが膨潤しやすくなるとともに、溶出を起こして発電性能に影響したり、セパレータとシール材との接着性が劣るなどの難点がある。
【００２９】
本発明による固体高分子形燃料電池用セパレータ材の第１の製造方法は、エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤及び分散剤を有機溶剤に溶解した混合樹脂溶液に、黒鉛粉末を分散させてスラリーを調製し、該スラリーよりドクターブレード法によりグリーンシートを作製し、グリーンシートを積層、熱圧成形することを特徴とする。
【００３０】
以下、第１の製造方法について説明する。
樹脂溶液の調製：
主剤であるエポキシ樹脂と、硬化剤としてハイパラノボラック型フェノール樹脂を、エポキシ基に対するフェノール性水酸基の当量比が０．５〜１．５の重量比で、さらに所定量の硬化促進剤及び黒鉛粉を分散できる最小必要量の分散剤をＭＥＫなどの有機溶剤に投入してよく撹拌して溶解し、樹脂溶液とする。なお、主剤、硬化剤、硬化促進剤の合計樹脂固形分量は、黒鉛粉末１００重量部に対して、１０〜３５重量部とする。
【００３１】
スラリー調製：
この樹脂溶液に黒鉛粉末１００重量部を添加し、万能混合機などの撹拌/分散機を用いて樹脂溶液中に黒鉛粉末を分散させて、スラリーを調製する。黒鉛粉末としては、人造黒鉛、天然黒鉛などが使用できるが、セパレータ材の機械的特性（強度、破断歪）を考慮すると、人造黒鉛粉末単独、或いは人造黒鉛と天然黒鉛の混合粉末が好適に使用される。また、溶液量を少なくしても流動性がよく、安定なスラリーとなり、次工程のグリーンシート成形時の乾燥収縮によるひび割れのないものを得るため、１〜１００μｍ程度の粒度分布がブロードな黒鉛粉末を使用することが好ましい。大きな粒子と小さな粒子を配合することにより、大きな粒子の間隙に小さな粒子が入り込む充填効果もあって、緻密なグリーンシートを得ることができる。小さな粒子の添加配合（存在）は、グリーンシート成形時の乾燥ひび割れ防止、緻密なグリーンシートを得るなどの他、機械的特性にも影響し、強度向上、破断歪向上効果が期待できる。
【００３２】
このように調製されるスラリーは、その粘度が１００〜２０００ｍＰａ・ｓになるように有機溶媒を適量添加して調整する。なお、このスラリーは、適宜遠心脱気、真空脱気を行い、撹拌混合で巻き込んだ空気を脱気する。
【００３３】
グリーンシートの作製：
上記のように調製したスラリーは、ドクターブレード法によりフィルム上に塗布される。スラリーの塗布は、ドクターブレードとフィルム間のギャップを調整したのち、ドクターブレードのスラリーホッパーにスラリーを流し込み、離型剤を塗布したフィルム上にスラリーを均等な厚みに塗布する。次いで、適当な長さにカットして、送風乾燥、事前乾燥し、表面が乾いた状態になったら、打ち抜き型等で所定形状に切り抜く。さらに乾燥或いは冷却してフィルムからグリーンシートを剥がす。
【００３４】
セパレータの成形：
上記のように作製したグリーンシートは、製造するセパレータ材の厚さに応じて適宜枚数を積層して金型内にセットし、１５０〜２５０℃の温度、１０〜１００ＭＰａの圧力で熱圧成形することにより、燃料電池用セパレータが製造される。
【００３５】
本発明による固体高分子形燃料電池セパレータの第２の製造方法は、エポキシ樹脂を主剤とし、ハイパラノボラック型フェノール樹脂を５０％以上含むフェノール樹脂硬化剤とイミダゾール系硬化促進剤を有機溶剤に溶解し、調製された混合樹脂溶液と黒鉛粉末とを混練したのち有機溶剤を揮散除去し、次いで混練物を粉砕して得られた成形粉を予備成形型に充填し、加圧、予備成形してプリフォームを作製し、該プリフォームを成形型に挿入して熱圧成形することを特徴とする。
【００３６】
以下、第２の製造方法について説明する。
樹脂溶液の調製：
第２の製造方法においては、分散剤を含まない以外、第１の製造方法と同じである。
成形粉の調製：
作製した樹脂溶液と黒鉛粉末を混合して均一に混練する。混合、混練は、ニーダー、スクリュー式混練機、万能混合機など、適宜な混練機を用いて十分に混練し、均一な混練物を調製する。混練後、有機溶剤を真空乾燥或いは送風乾燥などにより混練物から揮散除去する。なお、用いる黒鉛粉末は平均粒子径５０μｍ以下、最大粒子径１００μｍ以下に粒度調整して使用することが好ましく、人造黒鉛、天然黒鉛、或いはこれら混合粉末が使用できる。混練物の表面は樹脂被膜で覆われているため、黒鉛部を露出させて成型品の導電性の低下を抑制させ、さらには予備成形型に均一に充填できるように、有機溶剤を揮散、乾燥した混練物を粉砕して、成形粉とする。粉砕は、自由粉砕機、カッター状の粉砕機など、０．１〜１ｍｍ程度に粉砕できる機械を使用する。
【００３７】
予備成形：
得られた成形粉を予備成形型のキャビティに均一に充填し、樹脂の融点以上の温度、例えば（樹脂融点＋１０℃）程度の温度に加熱した上型を載せて１〜１０ＭＰａの圧力で予備成形し、板状のプリフォームを作製する。
【００３８】
セパレータ成形：
板状プリフォームを、セパレータのガス流路となる溝部を形成する凹凸部が彫られた成形型に離型剤を塗布して挿入し、圧力１０〜１００ＭＰａ、温度１５０〜２５０℃で熱圧成形することにより、燃料電池セパレータが製造される。必要に応じ、１５０〜２５０℃の温度でアフターキュアを行う。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明の実施を比較例と対比して説明し、その効果を実証する。なお、これらの実施例は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明はこれに限定されない。
【００４０】
実施例１〜３、比較例１〜２（第１の製造方法）
主剤としてノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製：ＥＯＣＮ−１０３Ｓ）、及びビフェニル型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製：ＮＣ−３０００Ｈ）、硬化剤にはハイパラノボラック型フェノール樹脂（明和化成株式会社製：ＨＦ−１Ｍ、ＨＦ−３Ｍ）、またオルソノボラック型フェノール樹脂（明和化成株式会社製：Ｈ−１、Ｈ−４）を用い、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂のフェノール水酸基の当量比が１．０になるように配合した。配合量を表１に示す。
【００４１】
ハイパラノボラック型フェノール樹脂の含有割合（％）は、樹脂のフーリエ変換型赤外分光計（ＦＴ−ＩＲ）により樹脂サンプルについて７００ｃｍ−１〜４０００ｃｍ−１の赤外領域における吸光度（Ａ）を測定し、得られたデータから、オルソ位に架橋したメチレン結合に起因する波数７６０ｃｍ−１の吸光度ピーク（Ａ760）とパラ位に架橋したメチレン結合に起因する８１０ｃｍ−１の吸光度ピーク（Ａ810）の強度比でその割合を計算することができる。このことからハイパラノボラック型フェノール樹脂含有割合は（Ａ810/Ａ760）×１００、ハイオルソノボラックフェノール樹脂含有割合は（Ａ760/Ａ810）×１００となる。
【００４２】
上記の混合樹脂を対黒鉛粉２２重量部、２-エチル-４-メチルイミダゾール（硬化促進剤）を対樹脂１重量部、分散剤として陰イオン性界面活性剤（ポリカルボン酸型ポリマー）を対黒鉛粉０．５重量部混合し、さらに有機溶媒としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を加えた。この樹脂溶液に平均粒子径５０μｍが５０重量部％、１０μｍが１０重量部％、３μｍが４０重量部％の割合に粒度調整した人造黒鉛粉末１００重量部を加えて、十分に攪拌混合しスラリーを調製した。
【００４３】
ドクターブレードとフィルム間のギャップを調整した後、ドクターブレード成形機のホッパーにスラリーを注ぎ、離型剤を塗布したＰＥＴフィルム上にスラリーを塗布した。次いで送風乾燥して溶媒のＭＥＫを揮発させて所定寸法にカットした後、フィルムから離型して厚さ０．３ｍｍ程度のグリーンシートを作製した。
【００４４】
得られたグリーンシートを所定形状に打ち抜き加工し、２００×２００ｍｍの範囲内に幅１ｍｍ、深さ０．６ｍｍの溝形状部が彫設された、外形２７０×２７０ｍｍの成形金型内に、部位に応じて所定の枚数のグリーンシートを積層し、４０ＭＰａの圧力、１８０℃の温度で熱圧成形して、２００×２００ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ、最薄肉部厚さ０．３０ｍｍのセパレータ材を製造した。
【００４５】
製造されたセパレータ材からテストピース（試験材）を作製し、以下の方法により、室温および８０℃の温度での曲げ強度、室温および８０℃の温度での破断歪み、固有抵抗、接触抵抗、８０℃の温水浸漬による３３６時間後の吸水量増加量、および成形時の離型性を評価した。評価結果を表２に示す。
【００４６】
曲げ強度（ＭＰａ）の測定：ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定（室温および８０℃）した。
破断歪み（％）の測定：ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して測定（室温および８０℃）した。
【００４７】
固有抵抗（ｍΩ・ｃｍ）の測定：ＪＩＳ  Ｃ２５２５により測定した。
接触抵抗（ｍΩ・ｃｍ２）の測定：テストピース同士を１ＭＰａの圧力で接触させながら、通電量１Ａで測定した。
【００４８】
吸水量増加量（％）の測定：５０ｍｍ×３０ｍｍ×０．８ｍｍ厚さのテストピースを蒸留水に浸漬し、これを８０℃に設定した加温装置で３３６時間加熱した。この時、浸漬前と浸漬後のテストピースの重量を少数第４位まで読み取れる電子天秤で測定し、{（浸漬後重量−浸漬前重量）／浸漬前重量}×１００で吸水量増加率を計算した。
【００４９】
成形時の離型性の評価：前記のように、グリーンシートを所定形状に打ち抜き加工し、２００×２００ｍｍの範囲内に幅１ｍｍ、深さ０．６ｍｍの溝形状部が彫設された外形２７０×２７０ｍｍの成形金型内に、部位に応じて所定の枚数のグリーンシートを積層し、４０ＭＰａの圧力、１８０℃の温度で熱圧成形した場合において、成形金型からの直ぐに離型した場合は離型性良好と評価した。
【００５０】
【表１】
2009158118.tif 000004
【００５１】
【表２】
2009158118.tif 000005
【００５２】
表２に示すように、本発明に従う実施例１〜３（ハイパラノボラック型フェノール樹脂を用いた場合）はいずれも、高い曲げ強度と破断歪み、低い固有抵抗と接触抵抗をそなえ、温水浸漬後の吸水量増加量も少なく、成形時の離型性にも優れ、また、厚さ精度も良好であり、燃料電池用セパレータ材として満足すべき特性を有していた。
【００５３】
これに対して、比較例１〜２においては、硬化剤としてハイオルソノボラック型フェノール樹脂を用いたため、室温破断歪が低い。また、温水浸漬後の吸水による増加量も多く、燃料電池用セパレータとしての性能が劣っていた。さらに、比較例２では熱圧成形時にセパレータ表面の一部が金型に付着して、セパレータに窪みが生じ、量産時に問題を残した。
【００５４】
実施例４〜５、比較例３〜４（第２の製造方法）
前記第１の製造方法と同じ樹脂溶液と平均粒径５０μｍの人造黒鉛粉末を、樹脂固形分と黒鉛粉末の重量比が２０：８０になるように混合し、ニーダーで十分に混練した。配合割合を表３に示す。
【００５５】
得られた混練物を通気乾燥および真空乾燥して有機溶剤を揮発除去した後、混練物を粉砕し、粒度調整して０．１〜０．５ｍｍの成形粉を得た。次いで、成形粉を予備成形型に入れて、温度７０℃、圧力３ＭＰａで１０秒間予備成形して板状のプリフォームを作製し、第１の製造方法と同じ成形金型を用いて、セパレータを製造した。
【００５６】
製造されたセパレータ材からテストピース（試験材）を作製し、実施例１〜３と同じ方法により、室温および８０℃の温度での曲げ強度、室温および８０℃の温度での破断歪み、固有抵抗、接触抵抗、８０℃の温水浸漬による３３６時間後の吸水量増加量、および成形時の離型性を評価した。評価結果を表４に示す。
【００５７】
【表３】
2009158118.tif 000006
【００５８】
【表４】
2009158118.tif 000007
【００５９】
表２に示すように、本発明に従う実施例４〜５（ハイパラノボラック型フェノール樹脂を用いた場合）はいずれも、高い曲げ強度と破断歪み、低い固有抵抗と接触抵抗をそなえ、温水浸漬後の吸水量増加量も少なく、成形時の離型性にも優れ、また、厚さ精度も良好であり、燃料電池用セパレータ材として満足すべき特性を有していた。
【００６０】
これに対して、比較例３〜４においては、硬化剤としてハイオルソノボラック型フェノール樹脂を用いたため、室温破断歪が低く、燃料電池用セパレータとしての性能が劣っていた。また、比較例３では熱圧成形時にセパレータ外周部が一部貼り付き、セパレータ表面の材料が金型に付着して、セパレータに剥がれが生じ、量産時に問題を残した。