JP5268313B2 - 燃料電池用接着性シール部材 - Google Patents
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Description
(A)エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムから選ばれる一種以上のゴム成分。
(B)1時間半減期温度が120℃以下の有機過酸化物から選ばれる架橋剤。
(C)シランカップリング剤。
本発明の接着性シール部材は、上記(A)〜(C)を含むゴム組成物の架橋物からなる。まず、ゴム成分(A)は、エチレン−プロピレンゴム(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴム(H−NBR)から選ばれる一種以上である。これらの一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
本発明の接着性シール部材は、燃料電池の構成部材間を接着シールする。適用対象となる燃料電池は、本発明の接着性シール部材の骨格となるゴム成分が使用可能な温度で作動するものであればよい。例えば、固体高分子型燃料電池(PEFC)(ダイレクトメタノール型燃料電池(DMFC)を含む)が好適である。
下記表1に示す原料を配合して実施例および比較例の各々のゴム組成物を調製した。表1中、各原料については以下のものを使用した。なお、比較例1のシール部材は、従来のシリコーンゴム(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製「LSR2650」)である。
(A)ゴム成分
EPDM:JSR(株)製「JSR EP27」、NBR:日本ゼオン(株)製「ニポール(登録商標)DN101」。
(B)架橋剤
ジアルキルパーオキサイド:日本油脂(株)製「パーヘキサ(登録商標)25B−40」(2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、1時間半減期温度=138℃)、ジアシルパーオキサイド:同社製「ナイパー(登録商標)FF」(ジベンゾイルパーオキサイド、1時間半減期温度=92℃)。なお、これらの配合量は、希釈された状態における値ではなく、各有機過酸化物を100%とした時の値である。
(C)接着成分
シランカップリング剤:信越化学工業(株)製「KBM403」(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、レゾルシノール系化合物:田岡化学工業(株)製「タッキロール(登録商標)620」、メラミン系化合物:住友化学工業(株)製「スミカノール(登録商標)507A」。
(D)他の添加剤
カーボンブラック(MAF級):キャボットジャパン(株)製「ショウブラック(登録商標)IP200」、ホワイトカーボン:東ソー・シリカ(株)製「ニプシールER」、パラフィン系プロセスオイル:出光興産(株)製「ダイアナ(登録商標)プロセスオイルPW380」、アクリル系助剤:精工化学(株)製「ハイクロスED−P」。
実施例1〜3のゴム組成物を、120℃で10分間保持することにより架橋して、シール部材とした。実施例1〜3のシール部材は、本発明の接着性シール部材に含まれる(以下同じ)。また、比較例2、3のゴム組成物は130℃で10分間保持することにより、比較例4、5のゴム組成物は120℃で10分間保持することにより、各々架橋して、シール部材とした。また、比較例1のシリコーンゴムの場合、白金化合物からなる触媒を使用して、130℃で架橋した。実施例および比較例の各シール部材について、引張り強さを測定した。引張り強さの測定は、JIS K6251に準拠して行った(試験片:5号形ダンベル)。結果を上記表1にまとめて示す。なお、表1には、比較例1のシリコーンゴムの引張り強さを基準(100)とした時の各シール部材の引張り強さの比を強度指数として示す。
(a)90°剥離試験
JIS K6256−2に準拠した90°剥離試験を行い、実施例および比較例の各シール部材の接着性を評価した。まず、実施例および比較例のゴム組成物を、ステンレス板の表面に配置し、実施例1〜3および比較例4、5のゴム組成物は温度120℃で、比較例2、3のゴム組成物は温度130℃で、20分間保持して架橋し、接着させることより、試験片を作製した。なお、比較例1のシリコーンゴムの場合、白金化合物からなる触媒を使用して、130℃で架橋した。また、ステンレス板への接着は、接着剤を塗布して行った。次に、作製した試験片を所定の試験ジグに取り付けて、90°剥離試験を行った。結果を上記表1にまとめて示す。表1には、比較例1のシリコーンゴムの剥離強さを基準(100)とした時の、各シール部材の剥離強さの比を強度指数として示す。
以下に示すT字剥離試験を行い、実施例および比較例の各シール部材の接着性を評価した。まず、試験片を作製した。幅1cm、厚さ0.1mmの短冊状のステンレス板を必要枚数準備し、その表面を脱脂した。二枚のステンレス板を対向させて配置し、ステンレス板間の隙間に、実施例および比較例のゴム組成物を介装した。実施例1〜3および比較例4、5のゴム組成物は温度120℃で、比較例2、3のゴム組成物は温度130℃で、厚さ方向に10〜30μm圧縮しながら10分間保持してゴム組成物を架橋させ、ステンレス板同士を接着した。なお、比較例1のシリコーンゴムの場合、白金化合物からなる触媒を使用して、130℃で架橋した。また、ステンレス板間への接着は接着剤を塗布して行った。
上記実施例1〜3のゴム組成物を用いて、固体高分子型燃料電池を作製した。すなわち、実施例1〜3のゴム組成物を、前出図4に示したように、電解質膜20とフレーム4との間に配置して、120℃で10分間保持して架橋し、接着させた。つまり、電解質膜20とフレーム4との間を、実施例1〜3のシール部材で接着シールした。固体高分子型燃料電池を24時間作動させ、各シール部材のシール性を確認した。その結果、いずれもガスの混合や漏れは生じず、良好な接着性が確保されていることが確認された。
2:MEA 20:電解質膜 21a、21b:電極
3:セパレータ 30:ガス流路 31:冷媒流路
4:フレーム 5:接着性シール部材 7:シール部材
60:試験片 61a、61b:ステンレス板 62:シール部材
63a、63b:把持具
C:セル
Claims (5)
- 以下の(A)〜(C)、カーボンブラック、およびホワイトカーボンを含むゴム組成物の架橋物からなり、燃料電池の構成部材間を接着シールする燃料電池用接着性シール部材。
(A)エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、水素添加アクリロニトリル−ブタジエンゴムから選ばれる一種以上のゴム成分。
(B)1時間半減期温度が120℃以下の有機過酸化物から選ばれる架橋剤。
(C)シランカップリング剤。 - 前記(B)の有機過酸化物は、ジアシルパーオキサイドである請求項1に記載の燃料電池用接着性シール部材。
- 前記(B)の架橋剤の配合量は、前記(A)のゴム成分100重量部に対して0.5重量部以上5重量部以下である請求項1または請求項2に記載の燃料電池用接着性シール部材。
- 前記シランカップリング剤の配合量は、前記(A)のゴム成分100重量部に対して0.5重量部以上10重量部以下である請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の燃料電池用接着性シール部材。
- 前記カーボンブラックの配合量は、前記(A)のゴム成分100重量部に対して10重量部以下である請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の燃料電池用接着性シール部材。
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