专利名称：导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法
技术领域：
本发明涉及对于以高含量填充有导电性填充剂的导电性热塑性树脂组合物，能够在成型体中使该填充剂均匀地分散并成型的导电性热塑性树脂的注射压缩成型方法。
背景技术：
近年来，从环境问题或能源问题方面考虑，作为利用含有氢的燃料气体和含有氧气的空气，通过电气分解反应发电，无水以外的排出物的清洁发电装置，着眼于燃料电池，家庭用或车辆用的燃料电池的开发盛行。该燃料电池低公害且具有高发电效率，另一方面，由于能够从单位电池(1个电池)释放的电压较低，所以将数10个～数100个单位电池串连地层压后使用。
层压各单位电池时，隔板(separator)使各单位电池具有导电性，发挥对于单位电池所供给的燃料气体和空气的分离界限膜的功能。该燃料电池隔板，从产品方面考虑，由于具有从电极集电的功能，必需较高的导电性，此外，通过对于其表面形成通过燃料气体等的通路等，要求阻气性、机械强度、对于电解质(磷酸、硫酸等)、离子的耐腐蚀性等各种特性。
另一方面，从制造方面考虑，虽然得到成型时树脂的流动性优异且具有均匀厚度分布的成型体是重要的，但是，以高含量(例如，大于或等于80质量％)含有碳粉等导电性填充剂的热塑性树脂，其流动性极差，而且由于易冷却，存在难以成型的问题。与此相对地，一般，作为成型性较差的材料的成型方法，虽然一般使用冲压或压缩成型，但是由于该成型方法依靠熔融挤压成型机，冲压成型或挤压成型在生产性方面较差，不适于大量生产。
因此，要求提供使用产率性较高的注射成型方法来得到燃料电池隔板的技术。作为该技术，例如，提出有下述技术使用包括注射成型的各种成型方法来将含有80质量％～98质量％沥青类碳纤维的聚缩醛等热塑性树脂组合物制成成型体的技术(专利文献1)；使用导电性无机类材料和树脂材料，通过注射成型、注射压缩成型来成型为燃料电池隔板的技术(例如，专利文献2)专利文献1特开2003-82247号公报([权利要求4]， )专利文献2特开2003-242994号公报( ～ )发明内容但是，通过注射压缩成型来使燃料电池隔板等含有大量导电性填充剂的树脂材料成型时，由于与热塑性树脂相比，所填充的导电性填充剂较快地冷却，难以得到厚度均匀的成型体，例如，为了得到均匀厚度的成型体，有必要通过金属加热冷却来将填充树脂时的模具温度维持在高温(例如，270℃～300℃)状态，然后进行冷却处理。另一方面，对于上述专利文献1和专利文献2所述的技术，有可能不能实施该处理，难以使以高含量填充有导电性填充剂的燃料电池隔板成型。
因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供对于以高含量填充有导电性填充剂的导电性热塑性树脂组合物，能够使成型时的该树脂组合物的流动性优异，从而得到导电性填充剂均匀分散的成型体的导电性可塑性树脂组合物的注射压缩成型方法。
本发明的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法是通过注射压缩成型来使导电性热塑性树脂组合物成型的方法，其特征在于，其包括往由模具温度为150℃～250℃的模具的接合面形成的间隔为0.5mm～5.0mm的模腔空间中，注射、填充含有70质量％～95质量％的导电性填充剂的导电性热塑性树脂组合物的注射、填充步骤；填充结束后，闭合模具空间，在压缩速度为1.0mm/秒～20mm/秒，压缩压力为10MPa或更高的条件下，对填充在上述空间中的导电性热塑性树脂组合物进行压缩赋形的压缩、赋形步骤。
根据上述本发明的导电性热塑性树脂的注射压缩成型方法，由于导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型通过规定的注射、填充步骤和压缩、赋形步骤来进行，成型过程中导电性热塑性树脂组合物的流动性非常好，树脂的流动性也好，所以可以合适地提供使以高含量填充有导电性填充剂的成型体成型的成型方法此外，本发明的注射压缩成型方法中，在注射填充导电性热塑性树脂组合物时，下述(I)式或(II)式所示的剪切速度优选为5000/秒～50000/秒；[数1]γa＝4Q/πR3……(I)其中，Q表示注射速率(cc/秒)，R表示浇口半径(cm)；[数2]γb＝6Q/Wh2……(II)其中，Q表示注射速率(cc/秒)，W表示浇口宽度(cm)，h表示浇口厚度(cm)。
根据本发明，由于注射填充导电性热塑性树脂组合物时的(I)式(模具内的浇口的截面为圆形时)或(II)式(模具内的浇口的截面为矩形时)所示的剪切速度在特定的范围内，注射填充时，导电性填充剂以粉末状均匀分散在热塑性树脂中。因此，模具内的导电性热塑性树脂组合物的流动性也良好，并且所得到的成型体也均匀地分散有导电性填充剂，具有优异的外观。
对于本发明的注射压缩成型方法，还可以往所注射填充的导电性热塑性树脂组合物中注入超临界流体，由此，注射填充时，导电性填充剂以粉末状均匀分散在热塑性树脂中，可以合适地得到上述效果。
其中，作为超临界流体，优选使用超临界状态的二氧化碳和/或超临界状态的氮气。
此外，对于本发明的注射压缩成型方法，还可以往上述导电性热塑性树脂组合物中添加产生二氧化碳和/或氮气的化学发泡剂，由此，注射填充时，导电性填充剂以粉末状均匀分散在热塑性树脂中，可以合适地得到上述效果。
本发明的注射压缩成型方法中，优选在上述模具的表面形成厚度为0.5mm～3.0mm的隔热层。
根据上述本发明，由于在模具的表面形成特定厚度的隔热层，可以合适地防止成型体产生熔接线的或凹痕。
本发明的注射压缩成型方法中，上述热塑性树脂为聚苯硫醚(PPS)，且上述导电性填充剂为石墨。
根据上述本发明，由于对于导电性热塑性树脂组合物的组成，采用聚苯硫醚(PPS)作为热塑性树脂，采用石墨作为导电性填充剂，可以提供作为燃料电池隔板用途最适的成型体。
图1是表示用于实施本发明注射压缩成型方法的注射压缩组件的一种形态的示意图，其中模具处于打开状态(进行注射填充的状态)。
图2是表示图1中的模具处于闭合状态(进行压缩赋形的状态)的示意图。
图3是表示燃料电池的一种形态的示意图，该燃料电池使用了通过本发明的注射压缩成型方法成型得到的燃料电池隔板。
符号说明1注射压缩成型组件11、12模具11a、12a接合面13模腔空间15导电性热塑性树脂组合物20注射组件30浇口50燃料电池51燃料电极52电解质板53氧化极板54燃料电池隔板55沟具体实施方式
本发明的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法(下文有时简称为“本发明的成型方法”)是对于含有热塑性树脂和导电性填充剂的导电性热塑性树脂，采用规定的注射、填充步骤和压缩、赋形步骤来实施的，此外，通过本发明的成型方法得到的导电性热塑性树脂成型体(下文有时简称为“成型体”)，由于以高含量填充了导电性填充剂且该导电性填充剂良好地分散，可以适用于燃料电池隔板等。
作为能够在本发明的成型方法中使用的热塑性树脂，优选使用具有耐热性、耐水性、耐化学药品性的树脂材料，可以举出聚苯硫醚(PPS)树脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚苯醚(PPO)树脂、聚缩醛树脂等。可以单独使用这些树脂或至少2种组合使用。实施本发明的方法时，优选使用最适合作为构成燃料电池隔板的材料的聚苯硫醚(PPS)树脂。
此外，作为导电性填充剂，可以举出天然石墨、人工石墨、膨胀石墨等各种石墨；炭黑；碳纤维；气相法碳纤维、碳纳米管等，可以使用这些导电性填充剂的1种或至少2种的组合。实施本发明的方法时，优选使用比电阻小、导电性优异、分散性也良好的石墨。
导电性填充剂的形状优选为球状、粉末状，例如，可以是平均粒径为10μm～200μm，松比重为0.15g/cm3～0.90g/cm3。
通过将该导电性填充剂和上述热塑性树脂混合来形成导电性热塑性树脂组合物。导电性填充剂相对于热塑性树脂的含量为70质量％～95质量％，优选为75质量％～85质量％，特别优选为80质量％～85质量％。
本发明的方法中所使用的导电性热塑性树脂组合物由于导电性填充剂的含量高，具有高导电性。而且，通过在所述导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型中适用本发明的成型方法，可以使这些导电性填充剂良好地分散在成型体中。
此外，为了将热塑性树脂和导电性填充剂混合以及混炼来得到导电性热塑性树脂组合物，优选使用辊、挤压机、捏炼机、班伯里密炼机、亨舍尔混合机、行星式混合机等各种混合器等公知的混合机或混炼机来将两者均匀地混合。
本发明的方法是通过使混合该热塑性树脂和导电性填充剂而形成的导电性热塑性树脂注射压缩成型来实施的，使用图1和图2来对所述实施注射压缩成型的一个方式进行说明图1表示用于实施本发明注射压缩成型方法的注射压缩成型组件，其表示模具11、12处于打开并注射、填充导电性热塑性树脂组合物的状态的示意图。图2是表示图1的注射压缩成型组件处于闭合、对上述树脂组合物15进行压缩、赋形的状态的示意图。
其中，实施注射压缩成型方法时，如图1所示，首先，形成使压缩组件10后退的状态，形成打开模具11、12的接合面的状态来形成模腔空间13(下文有时简称为“空间13”)，从注射组件20内往该空间13注射填充导电性热塑性树脂组合物15((1)注射、填充步骤)然后，结束规定量的该树脂组合物15的注射填充后，如图2所示，形成使压缩组件10前进的状态(在图2的箭头方向上移动)，闭合模具11、12，施加合模力，对所填充的导电性热塑性树脂组合物15进行压缩、赋形，从而得到规定形状的成型体((2)压缩、赋形步骤)。
本发明的注射压缩成型方法中，首先，将上述(1)注射填充步骤中由模具的接合物11a、12a形成的模腔空间13的间隔设为0.5mm～5.0mm，优选为3.0mm～5.0mm。通过使该间隔在所述范围内，除了可以将熔融状态的导电性热塑性树脂组合物15合适地注射填充之外，还可以适当地进行后续步骤(2)压缩、赋形步骤中的压缩，从而良好地进行压缩、赋形处理。
对(1)注射、填充步骤中模具11、12的加热方式不特别限定，可以使用以往公知的加热装置，在填充导电性热塑性树脂组合物15之前使模具11、12处于加热状态。
此外，例如，可以在模具11、12的表面配置通电加热体，在树脂填充前对该通电加热体进行通电，将模具11、12加热至规定的温度。作为该通电加热体的种类，可以举出氮化硅、氮化钛、氮化铝、氧化锆等。
模具温度可以根据导电性热塑性树脂组合物的种类来决定，可以为150℃～250℃左右。本发明的成型方法中，由于不像以往的注射压缩成型方法那样，必须使模具温度处于高温状态(例如，270℃～300℃)，所以可以顺利地进行成型体的冷却，从而简便地进行注射压缩成型。
此外，也可以在模具11、12的表面设置隔热层，如此通过在模具11、12的表面设置隔热层，可以防止成型体上产生熔接线或凹痕。隔热层的厚度可以为0.5mm～3.0mm左右。
作为隔热层的构成材料，可以举出氧化锆类陶瓷、耐热性聚酰亚胺、氧化铝等。此外，作为市售品，可以使用ULPAC(注册商标)模具或ULPAC层((株)太洋工作所制)。
而且，(1)注射、填充步骤中，将导电性热塑性树脂组合物15注射填充到上空间13时，为了提高上述较高含量的导电性填充剂在成型体中的分散性、以及成型性，优选实施下述方法1～方法3。这些方法可以分别单独进行或组合使用。
首先，作为用于使导电性填充剂适当地分散在成型体中并提高成型性的方法1，可以举出将下述(I)式或(II)式所示的注射填充时的剪切速度设为5000/秒～50000/秒。
其中，由式(I)算出的剪切速度γa对应于浇口30的截面形状为圆形时的剪切速度，由式(II)算出的剪切速度γb对应于浇口30的截面形状为矩形时的剪切速度；[数3]γn＝4Q/πR3……(I)其中，Q表示注射速率(cc/秒)，R表示浇口半径(cm)；[数4]γb＝6Q/Wh2……(II)其中，Q表示注射速率(cc/秒)，W表示浇口宽度(cm)，h表示浇口厚度(cm)。
此外，式(I)和式(II)所示的注射速率表示单位时间所注射的树脂的量(体积)，本发明的(1)注射、填充步骤中，一般可以将其设定为80(cc/秒)～500(cc/秒)左右，可以根据所使用的热塑性树脂的种类来设定任意的数值。
此外，作为方法2，可以举出往熔融状态的导电性热塑性树脂组合物15中注入超临界流体。其中，作为超临界流体的种类，优选使用超临界状态的二氧化碳或氮气。
超临界状态是指通过超过气体与液体能够共存的界限的温度和压力，气体与液体的密度相等而不能分成2层的状态，将在该超临界状态下产生的流体称为超临界流体。此外，超临界状态下的温度和压力是超临界温度和超临界压力，例如，对于二氧化碳，例如为31℃、7.4MPa。可以往导电性热塑性树脂组合物中注入这些超临界流体0.5质量％～3.0质量％左右，例如，可以在圆筒内对熔融状态的上述组合物进行注入。
进一步地，作为方法3，可以举出往导电性热塑性树脂组合物15中添加化学发泡剂。将所使用的化学发泡剂添加到该树脂组合物并进行可塑化、熔融时，优选使用发生热分解而产生氮气或二氧化碳的化学发泡剂，可以在熔融前的导电性热塑性树脂组合物中干式混合1.0质量％～5.0质量％左右。
如此，(I)注射、填充步骤中，往形成在模具11、12的接合物11a、12a之间的空间13中注射、填充被可塑化的熔融状态的导电性热塑性树脂组合物15。
而且，完成规定量的上述树脂组合物15的注射填充后，使压缩组件10前进，闭合模具11、12，实施对所填充的导电性热塑性树脂组合物15进行压缩、赋形的(2)压缩、赋形步骤。
虽然(2)压缩、赋形步骤的开始是导电性热塑性树脂组合物15的填充结束的时候，但是，除了填充完全结束的情况，也可以是填充快要结束之前(例如，填充结束前0.1秒～0.5秒)。
实施本发明的成型方法时，该(2)压缩、赋形步骤中的压缩速度为1mm/秒～20mm/秒，优选为5mm/秒～20mm/秒。通过使压缩速度在上述范围内，可以合适地进行所注射填充的导电性热塑性树脂组合物15的压缩、赋形。若压缩速度小于1mm/秒，则所得到的成型体的厚度分布变差(例如，浇口一侧较厚，流动末端较薄)，短射增多等，有可能对连续成型性有不良影响。此外，若大于20mm/秒，则成型体的品质稳定化，但对成型机或模具的负荷较大，有可能产生该成型机等的消耗急剧增大等问题。
进一步地，(2)压缩、赋形步骤中的压缩压力大于或等于10MPa，优选为50MPa。此外，此时的合模压力为60吨左右，优选为300吨左右。如果压缩压力大于或等于10MPa，则可以充分地进行压缩、赋形，从而得到外观优异的成型体，另一方面，若压缩压力小于10MPa，则由于压力不充分，在成型体的外观上产生凹痕或弯曲，有可能外观不良而不优选。
如此使压缩组件10前进，闭合模具11、12，施加合模力，对所填充的导电性热塑性树脂组合物15进行压缩、赋形后，冷却模具11、12，使模具11、12内部的导电性热塑性树脂组合物15冷却固化。作为冷却条件，虽然不特别限定，但是可以将冷却温度设为160℃～250℃(优选设为180℃～230℃)，此外，可以将冷却时间设为30秒～90秒(优选为50秒～70秒)左右。
而且，该树脂组合物15冷却固化后，打开模具11、12，取出成型体，由此可以得到导电性填充剂均匀分散的成型体。
下文对于本发明的注射压缩成型方法，使用图1和图2的注射压缩成型组件1来对其代表性实施方式的一个例子进行说明。
首先，如图1所示，在由模具11、12的接合物11a、12a形成的空间13的间隔为0.5mm～5.0mm的状态下，将熔融状态的导电性热塑性树脂组合物15注射填充到模具11、12内((1)注射、填充步骤)。而且，此时，若实施上述方法1～方法3的至少一种处理，则注射填充时导电性填充剂以粉末状均匀地分散在热塑性树脂中。
通过该(1)注射、填充步骤，熔融状态的导电性热塑性树脂组合物15被填充到模具中后，如图2所示，使压缩组件10前进，进行合模，闭合模具11、12，通过下述压缩、赋形条件对模具内的该树脂组合物15进行压缩赋形((2)压缩、赋形步骤)。(压缩、赋形条件)压缩速度1～20mm/秒压缩压力大于或等于10MPa该(2)压缩、赋形步骤之后，对于模具11、12，将冷却温度设为160℃～250℃(优选为180℃～230℃)，此外，在30秒～90秒(优选为50秒～70秒)左右的冷却时间内进行冷却来使模具内的导电性热塑性树脂组合物15冷却固化。该组合物固化后，打开模具11、12，取出成型体，可以得到所需形状的成型体。
根据上述本发明的注射压缩成型方法，由于通过规定的(1)注射、填充步骤和(2)压缩、赋形步骤来进行，成型过程中的导电性热塑性树脂组合物15的流动性也优异，所以成型性也较好。因此，可以合适地提供能够使以高含量填充有导电性填充剂的成型体成型的成型方法。
此外，(1)注射、填充步骤中，由于通过实施上述方法1～方法3的处理，注射填充时，导电性填充剂以粉末状均匀地分散于热塑性树脂内，模具内的导电性热塑性树脂组合物15的流动性也优异，所得到的成型体除了导电性填充剂均匀地分散之外，也具有优异的外观。
进一步地，若在模具11、12的表面形成厚度为0.5mm～3.0mm的隔热层，则可以合适地防止成型体产生熔接线的或凹痕。
进一步地，对于导电性热塑性树脂组合物15的组成，采用聚苯硫醚(PPS)作为热塑性树脂，采用石墨作为导电性填充剂，可以提供作为燃料电池隔板用途最佳的成型体。
而且，通过本发明的注射压缩成型方法得到的成型体由于以高含量填充有导电性填充剂且该导电性填充剂均匀地分散，形成了必需高导电性的成型体。所述本发明的成型体由于成型为所需的形状，例如可以被广泛用作燃料电池隔板(特别是固体高分子型燃料电池隔板)、树脂电极和电路。
其中，图3是说明使用了由通过本发明的注射压缩成型方法得到的成型体形成的燃料电池隔板的燃料电池50的基本结构例子的示意图。
图3所示的燃料电池50包括燃料电极51、电解质板52、氧化极板53和燃料电池隔板54(下文有时简称为“隔板54”)形成，在该隔板54的表面和背面，分别形成多条沟55。
此外，对于形成在该燃料电池隔板54上的多条沟55，可以通过本发明的注射压缩成型方法一次形成，由此，也不必需切割等机械加工，可以以低成本得到隔板54。此外，根据隔板54的形状，仅通过使用模具的1次注射压缩成型有可能不能得到规定的形状，此时，作为附加的处理，对于所得到的成型体，可以实施切割、钻孔、螺纹切削等机械加工。
上述方式是表示本发明的一个方式，本发明不限于上述实施方式，不言而喻地，在能够达成本发明的目的和效果的范围内的变形或改善也包括在本发明的内容中。此外，实施本发明时的具体结构和形状等，在能够达成本发明的目的和效果的范围内，可以为其它的结构或形状等。
例如，上述实施方式中，说明了导电性热塑性树脂组合物15含有导电性填充剂和热塑性树脂的例子，但是导电性热塑性树脂组合物15中可以在不损害本发明的效果的范围内，添加其它的填充材料。
作为该填充材料的具体例子，可以举出，玻璃纤维、钛酸钾晶须、氧化锌晶须、硼酸铝晶须、酰胺纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、陶瓷纤维、石棉纤维、石膏纤维、金属纤维等纤维类填充材料；硅灰石、沸石、绢云母、高岭土、云母、粘土、叶蜡石、膨润土、石棉、滑石、硅酸铝等硅酸盐；氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化铁等金属化合物；碳酸钾、碳酸镁、白云石等碳酸盐；硫酸钙、硫酸钡等硫酸盐；氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铝等氢氧化物；玻璃珠、玻璃片、陶瓷珠、氮化硼、碳化硅、氧化硅等非纤维类填充材料等，这些填充材料可以是中空体。此外，这些填充材料可以单独使用一种或组合使用至少2种。进一步地，为了得到更优异的机械强度，可以用异氰酸酯类化合物、有机硅烷类化合物、有机钛酸酯类化合物、有机硼烷类化合物、环氧类化合物等偶联剂，对这些纤维状填充材料、非纤维状填充材料进行前处理后再使用。
此外，导电性热塑性树脂组合物15中，在不妨碍本发明效果的范围内，可以适当地添加有机磷化合物、聚醚醚等晶核剂试、次磷酸等着色防止剂；受阻酚、受阻胺等抗氧化剂；紫外线防止剂；染料或颜料等着色剂；热稳定剂、润滑剂、抗静电剂、增塑剂等添加剂。
进一步地，图3中所举出的燃料电池50(固体高分子型燃料电池)和隔板54的形状仅是一个例子，燃料电池50的结构和隔板54的形状等不限于上述内容，可以为任意的结构和形状。
而且，实施本发明的注射压缩成型方法时，对于成型体的大小等，优选预先预测导电性热塑性树脂组合物15的凹痕等来预先进行模具的设计，由此，基本上模具形状被直接反映到成型体的形状上，可以谋求特别是厚度方向的尺寸精度的提高。
此外，本发明的实施中的具体的结构和形状等在能够达成本发明的目的的范围内，可以为其它的结构等。
实施例虽然下文举出实施例和比较例来对本发明进行更具体的说明，但是本发明不限于这些实施例等。
使用聚苯硫醚(PPS)(IPC-1出光石油化学(株)制，熔融粘度为7Pa·s)作为热塑性树脂，使用石墨(CGC-100H日本石墨工业(株)制)作为导电性填充剂，制备导电性热塑性树脂组合物，并使导电性填充剂相对于该树脂组合物总量的含量为82质量％。
作为该导电性热塑性树脂组合物的流动性，在树脂温度为320℃、模具温度为135℃下时的螺旋流流值在厚度为1.0mm时为60mm，在厚度为1.5mm时为90mm。
而且，对于该导电性热塑性树脂组合物，使用具有图1和图2的注射压缩成型组件的注射压缩成型机(AZ-7000日精树脂工业(株)制，合模力350吨(3430kN))，按照下述(1)注射、填充步骤和(2)压缩、赋形步骤，实施本发明的注射压缩成型方法，得到板状成型体(大小长200mm×宽300mm ×厚度1.5mm)。
所使用的模具是所谓的热流道模具(ホツトランナ一金型)，热流道模具的出口径为φ2.0mm。此外，浇口是宽为20mm、厚度为2.0mm的4点扇形浇口，浇口形成于成型体的纵侧(200mm一侧)。
而且，模具温度通过加热装置控制在后述表1所示的温度(180℃或230℃)。
(1)注射、填充步骤图1所示的注射压缩组件中，将模具接合面之间的间隔设为2.0mm，将熔融状态的导电性热塑性树脂组合物注射填充到模具的模腔空间内使成型体的厚度为1.5mm。注射填充时，根据下述(II)式对注射量进行调整以使剪切速度为5100/秒。
γb＝6Q/Wh2……(II)其中，Q表示注射速率(cc/秒)，W表示浇口宽度(cm)，h表示浇口厚度(cm)。
(2)压缩、赋形步骤通过上述(1)注射、填充步骤将熔融状态的导电性热塑性树脂组合物填充到模具中后，如图2所示，使压缩组件前进来进行合模，闭合模具，以5.0mm/秒的压缩速度、50MPa的压缩压力对模具模腔空间内的导电性热塑性树脂组合物进行压缩赋形。
(2)压缩、赋形步骤后，将模具在180℃冷却50秒左右，使模具内的导电性热塑性树脂组合物冷却固化，该组合物固化后，从模具取出，得到本发明的成型体。
除了在实施例1所示的注射压缩成型方法中，将剪切速度由5100/秒改变为34400/秒之外，使用与实施例1相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例1所示的注射压缩成型方法中，将模具温度由180℃改变为230℃之外，使用与实施例1相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例3所示的注射压缩成型方法中，将剪切速度由5100/秒改变为34400/秒之外，使用与实施例3相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例3所示的注射压缩成型方法中，将模具的间隔由5.0mm改变为2.0mm之外，使用与实施例3相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例3所示的注射压缩成型方法中，将压缩速度由5.0mm/秒改变为1.0mm/秒之外，使用与实施例3相同的方法得到本发明的板状成型体。上述实施例1～实施例6的注射压缩成型方法中所采用的成型条件如表1所示。(注射压缩成型条件)[表1]
对于由实施例1～实施例6得到的板状成型体，通过下述方法来测定(A)厚度分布和(B)体积电阻率。结果如表2所示。
(A)厚度分布对于成型体的2个部位(浇口一侧和流动部末端)，使用市售的游标卡尺(1/100mm)来测定厚度，确认最大值和最小值。
(B)体积电阻率使用市售的电阻率计(ロレスタ一GP/ASP探针(三菱化学(株))，根据JISK7194，按照四深针法来进行测定，确认最大值和最小值。
(结果)
由表2的结果可知，对于通过实施例1～实施例6的注射压缩成型方法得到的本发明的板状成型体，厚度分布均匀，此外，体积电阻率也优异。
实施实施例1～实施例6的注射压缩成型方法时，为了确认注射时处于熔融状态的导电性热塑性树脂组合物中的导电性填充剂石墨的分散状态，根据所谓的热流道清洗(ホツトランナ一パ一ジ)，对热流道出口为φ2mm下的树脂的形态进行确认后发现，实施例1～实施例6的任意一个实施例中，在注射时，导电性填充剂以粉末状均匀地分散在导电性热塑性树脂组合物中。
除了在实施例1所示的注射压缩成型方法中，往所注射的熔融状态的导电性热塑性树脂组合物中注入导电性热塑性树脂组合物的0.5质量％～3.0质量％的超临界状态的二氧化碳，从而替代将剪切速度调整为5100/秒(将剪切速度维持于1000/秒)之外，使用与实施例1相同的方法得到本发明的板状成型体。
超临界状态的二氧化碳在注射压缩成型机的料筒的一部分注入到熔融状态的导电性热塑性树脂组合物中。
除了在实施例7所示的注射压缩成型方法中，将模具温度由180℃改变为230℃之外，使用与实施例7相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例8所示的注射压缩成型方法中，往导电性热塑性树脂组合物中干式混合3质量％的化学发泡剂(聚苯乙烯EB201(以偶氮二羧酸钡为成分的20％母料)永和化成(株)制)来替代注入超临界状态的二氧化碳之外，使用与实施例8相同的方法得到本发明的板状成型体。
上述实施例7～实施例9的注射压缩成型方法中所采用的成型条件如表3所示。
(注射压缩成型条件)[表3]
对于由实施例7～实施例9得到的板状成型体，使用与试验例1相同的方法来测定(A)厚度分布和(B)体积电阻率。结果如表4所示。
(结果)[表4]
由表4的结果可知，对于通过实施例7～实施例9的注射压缩成型方法得到的本发明的板状成型体，厚度分布均匀，此外，体积电阻率也优异。
而且，与上述实施例1～实施例6同样地确认注射时处于熔融状态的导电性热塑性树脂组合物中的导电性填充剂石墨的分散状态后发现，实施例7～实施例9的任意一个实施例中，在注射时，导电性填充剂以粉末状均匀地分散在导电性热塑性树脂组合物内。
除了在实施例1所示的注射压缩成型方法中，在所使用的模具的表面形成2.0mm的隔热层(使用(株)太洋制作所制ULPAC(注册商标，以下相同))之外，使用与实施例1相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例2所示的注射压缩成型方法中，在所使用的模具的表面形成2.0mm的隔热层(使用(株)太洋制作所制ULPAC)之外，使用与实施例2相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例3所示的注射压缩成型方法中，在所使用的模具的表面形成2.0mm的隔热层(使用(株)太洋制作所制ULPAC)之外，使用与实施例3相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例4所示的注射压缩成型方法中，在所使用的模具的表面形成2.0mm的隔热层(使用(株)太洋制作所制ULPAC)之外，使用与实施例4相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例5所示的注射压缩成型方法中，在所使用的模具的表面形成2.0mm的隔热层(使用(株)太洋制作所制ULPAC)之外，使用与实施例5相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例6所示的注射压缩成型方法中，在所使用的模具的表面形成2.0mm的隔热层(使用(株)太洋制作所制ULPAC)之外，使用与实施例6相同的方法得到本发明的板状成型体。
除了在实施例15所示的注射压缩成型方法中，将压缩速度由1.0mm/秒改变为5.0mm/秒，将隔热层的厚度由2.0mm改变为0.5mm之外，使用与实施例15相同的方法得到本发明的板状成型体。
上述实施例10～实施例16的注射压缩成型方法中所采用的成型条件如表5所示。
(注射压缩成型条件)[表5]
对于由实施例10～实施例16得到的板状成型体，使用与试验例1相同的方法来测定(A)厚度分布和(B)体积电阻率。结果如表6所示。
(结果)
由表6的结果可知，对于通过实施例10～实施例16的注射压缩成型方法得到的本发明的板状成型体，厚度分布均匀，此外，体积电阻率也优异。
而且，与上述实施例1～实施例9同样地确认注射时处于熔融状态的导电性热塑性树脂组合物中的导电性填充剂石墨的分散状态后发现，实施例10～实施例16的任意一个实施例中，在注射时，导电性填充剂以粉末状均匀地分散在导电性热塑性树脂组合物内。
由上述结果可以确认通过使用实施例1～实施例16所示的本发明的注射压缩成型方法，可以得到厚度分布均匀且以高含量填充有导电性填充剂，导电性填充剂均匀地分散的导电性优异的板状成型体。该板状成型体，例如，可以被广泛用作燃料电池隔板等。
工业实用性本发明的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法和导电性热塑性树脂成型体，例如，可以有利地用作制造燃料电池隔板等地注射压缩成型方法。
权利要求
1.导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法，该方法通过注射压缩成型使导电性热塑性树脂组合物成型，其特征在于，包括以下步骤往由模具温度为150℃～250℃的模具的接合面形成的间隔为0.5mm～5.0mm的模腔空间中，注射、填充含有70～95质量％的导电性填充剂的导电性热塑性树脂组合物的注射、填充步骤；和填充结束后，闭合模具空间，在压缩速度为1.0～20mm/秒、压缩压力为10Mpa或更高的条件下对填充在上述空间中的导电性热塑性树脂组合物进行压缩赋形的压缩、赋形步骤。
2.权利要求1所述的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法，其特征在于，在注射、填充所述导电性热塑性树脂组合物时，下述(I)所示的剪切速度为5000/秒～50000/秒νab＝4Q/πR3……(I)其中，Q表示注射速率(cc/秒)，R表示浇口半径(cm)。
3.权利要求1所述的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法，其特征在于，在注射、填充所述导电性热塑性树脂组合物时，下述(II)所示的剪切速度为5000/秒～50000/秒νh＝6Q/Wh2……(II)其中，Q表示注射速率(cc/秒)，W表示浇口宽度(cm)，h表示浇口厚度(cm)。
4.权利要求1所述的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法，其特征在于，往注射填充的熔融状态的导电性热塑性树脂组合物中注入超临界流体。
5.权利要求4所述的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法，其特征在于，所述超临界流体为超临界状态的二氧化碳和/或超临界状态的氮气。
6.权利要求1所述的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法，其特征在于，往所述导电性热塑性树脂组合物中添加产生二氧化碳和/或氮气的化学发泡剂。
7.权利要求1～6中任意一项所述的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法，其特征在于，在所述模具的表面上形成厚度为0.5～3.0mm的隔热层。
8.权利要求1～7中任意一项所述的导电性热塑性树脂组合物的注射压缩成型方法，其特征在于，所述热塑性树脂为聚苯硫醚(PPS)，且所述导电性填充剂为石墨。
全文摘要
提供含有对于通过模具温度为150℃～250℃的模具11、12的接合物11a、12a形成的间隔为0.5mm～5.0mm的模腔空间13，注射填充导电性热塑性树脂组合物的注射、填充步骤；以及填充结束后，闭合该空间，以压缩速度为1.0mm/秒～20mm/秒，压缩压力大于等于10MPa的条件进行压缩赋形的压缩、赋形步骤的注射压缩成型方法，所得到的成型体，由于以较高的含量均匀地分散有导电性填充剂，可以适用于燃料电池隔板等。
文档编号H01M8/02GK1942300SQ200580011399
公开日2007年4月4日 申请日期2005年4月13日 优先权日2004年4月15日
发明者田中隆义, 伊贺彻, 阿江晴彦 申请人:出光兴产株式会社