JP7225473B2 - 燃料電池用セパレータ部材、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池用セパレータ部材、及びその製造方法に関する。

燃料電池用セパレータ部材に求められる特性として、導電性、ガス不透過性（ガスバリア性ともいう。）などがある。燃料電池用セパレータ部材の導電性を良くするための材料として、カーボンブラック、膨張黒鉛、天然黒鉛などの導電性材料が挙げられる。そして、このような導電性材料を用いた様々な燃料電池用セパレータ部材が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－１２９６０１号公報

特許文献１に開示されている燃料電池用セパレータを構成する予備成形体は、膨張黒鉛シートを含む構成である。この膨張黒鉛シートは厚く、膨張黒鉛シートの靭性が低いため、膨張黒鉛シートを含む予備成形体の強度が低下するという課題を有する。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、黒鉛層の厚さが薄く、導電性に優れる燃料電池用セパレータ部材、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、樹脂から構成される第一樹脂層と、第一樹脂層に積層され、実質的に黒鉛から形成される黒鉛層と、を備え、黒鉛層の積層量が５０ｇ／ｍ^２以下であり、黒鉛の体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下である、燃料電池用セパレータ部材が、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下のとおりである。

［１］樹脂から構成される第一樹脂層と、前記第一樹脂層に積層され、実質的に黒鉛から形成される黒鉛層と、を備え、前記黒鉛層の積層量が５０ｇ／ｍ^２以下であり、前記黒鉛の体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下である、燃料電池用セパレータ部材。

［２］前記第一樹脂層と前記黒鉛層との間には、前記第一樹脂層側から順に、導電性繊維基材、樹脂から構成される第二樹脂層、が積層され、前記第二樹脂層の厚さは前記第一樹脂層よりも薄い、上記［１］に記載の燃料電池用セパレータ部材。

［３］前記樹脂は、熱可塑性樹脂組成物又は熱硬化性樹脂組成物である、上記［１］又は［２］に記載の燃料電池用セパレータ部材。

［４］樹脂から構成される第一樹脂層を形成する第一樹脂層形成工程と、前記第一樹脂層に、積層量が５０ｇ／ｍ^２以下である、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛から実質的に形成される黒鉛層を形成する黒鉛層形成工程と、を備える燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

［５］前記黒鉛層形成工程が、前記黒鉛からなる黒鉛シートを前記第一樹脂層に積層し、圧着する黒鉛シート積層工程と、前記黒鉛シート積層工程の後に、前記黒鉛シートを剥がす剥離工程を含む、上記［４］に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

［６］前記第一樹脂層形成工程は、離型処理が施されたフィルムに前記樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、半硬化状態の第一樹脂層を形成する樹脂硬化工程を含む、上記［４］又は［５］に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

［７］離型処理が施されたフィルムに樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、前記樹脂を半硬化状態に硬化させ第一樹脂層を形成する第一樹脂層形成工程と、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛からなる黒鉛シートを前記第一樹脂層に積層し、圧着する黒鉛シート積層工程と、前記第一樹脂層から前記フィルムを剥がすフィルム剥離工程と、前記フィルムを剥がした第一樹脂層の面に、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛からなる黒鉛シートを積層し、圧着する第二黒鉛シート積層工程と、前記第一樹脂層の両面から前記黒鉛シートを剥がす剥離工程と、を備える燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

［８］樹脂から構成される第一樹脂層を形成する第一樹脂層形成工程と、樹脂から構成され、前記第一樹脂層の厚さよりも薄い、半硬化状態の第二樹脂層を形成する第二樹脂層形成工程と、前記第二樹脂層に導電性繊維基材を積層し、加熱圧着する導電性繊維基材積層工程と、前記導電性繊維基材が積層された第二樹脂層の樹脂面に、積層量が５０ｇ／ｍ^２以下である、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛から実質的に形成される黒鉛層を形成する黒鉛層形成工程と、前記第二樹脂層の前記導電性繊維基材に前記第一樹脂層を積層し、加熱加圧する第一樹脂層積層工程と、を備える燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

［９］前記第一樹脂層形成工程が、離型処理が施されたフィルムに前記樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、半硬化状態の第一樹脂層を形成する樹脂硬化工程を含む、上記［８］に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

［１０］前記第二樹脂層形成工程が、離型処理が施されたフィルムに前記樹脂を塗布する第二樹脂塗布工程と、半硬化状態の第二樹脂層を形成する第二樹脂硬化工程を含む、上記［８］又は［９］に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

［１１］前記黒鉛層形成工程は、前記黒鉛からなる黒鉛シートを前記導電性繊維基材が積層された第二樹脂層の樹脂面に積層し、圧着する黒鉛シート積層工程と、前記黒鉛シート積層工程の後に、前記黒鉛シートを剥がす剥離工程を含む、上記［８］から［１０］のいずれか１つに記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

本発明によれば、黒鉛層の厚さが薄く、導電性に優れる燃料電池用セパレータ部材、及びその製造方法を提供することができる。

実施の形態１の燃料電池用セパレータ部材の構造を示す概略断面図である。 実施の形態１の燃料電池用セパレータ部材を製造する工程を説明する図であり、（ａ）は第一樹脂層を構成する樹脂を塗布する工程、（ｂ）は第一樹脂層を乾燥する工程、（ｃ）は第一樹脂層の両面に黒鉛シートを積層する工程、（ｄ）は第一樹脂層の両面から黒鉛シートを剥がして積層体を形成する工程を説明する図である。 実施の形態２の燃料電池用セパレータ部材の構造を示す概略断面図である。 実施の形態２の燃料電池用セパレータ部材を製造する工程を説明する図であり、（ａ）は第一樹脂層を構成する樹脂を塗布する工程、（ａ－１）は第一樹脂層を乾燥する工程、（ｂ）は第二樹脂層を構成する樹脂を塗布する工程、（ｂ－１）は樹脂を乾燥する工程を説明する図である。 実施の形態２の燃料電池用セパレータ部材を製造する工程を説明する図であり、（ｃ）は第二樹脂層に導電性繊維基材を積層し圧着する工程、（ｄ）は（ｃ）工程で得た第二樹脂層に黒鉛シートを積層し圧着する工程、（ｅ）は第二樹脂層の導電性繊維基材に第一樹脂層を積層し圧着する工程を説明する図である。 実施の形態２の燃料電池用セパレータ部材を製造する工程を説明する図であり、（ｆ）は積層体から黒鉛シートを剥がす工程を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態に係る燃料電池用セパレータ部材、及びその製造方法について詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。

本発明の燃料電池用セパレータ部材は、燃料電池を構成するセパレータの部材として好適に用いられる。本発明でいう燃料電池用セパレータ部材とは、燃料電池用セパレータに加工される前の部材をいう。

（実施の形態１）
（燃料電池用セパレータ部材１０の構成）
実施の形態１の燃料電池用セパレータ部材１０は、樹脂から構成される第一樹脂層と、第一樹脂層に積層され、実質的に黒鉛から形成される黒鉛層と、を備え、黒鉛層の積層量が５０ｇ／ｍ^２以下であり、黒鉛の体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下である。

図１は、燃料電池用セパレータ部材１０を示す概略断面図である。燃料電池用セパレータ部材１０は、第一樹脂層１３の両面に黒鉛層１１が積層された構成を有する。

第一樹脂層１３は、樹脂から構成されている。樹脂の種類は、燃料電池用セパレータ部材の第一樹脂層１３を形成することができ、燃料電池用セパレータ部材を加工して燃料電池用セパレータにすることができる樹脂であれば、特に限定されるものではない。樹脂の例としては、熱硬化性樹脂組成物又は熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。

熱硬化性樹脂組成物としては、エポキシ樹脂を主剤としたエポキシ系樹脂組成物、フェノール樹脂を主剤としたフェノール系樹脂組成物、熱硬化性ポリイミド樹脂を主剤としたポリイミド系樹脂組成物、メラミン樹脂を主剤としたメラミン系樹脂組成物、ウレタン樹脂を主剤としたウレタン系樹脂組成物、ジアリルフタレート樹脂を主剤としたジアリルフタレート系樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂を主剤とした不飽和ポリエステル系樹脂組成物、シアネートエステル樹脂を主剤としたシアネートエステル系樹脂組成物が挙げられる。耐熱性、耐久性、及び加工性の観点、及び第一樹脂層１３と黒鉛層１１との密着性の観点からエポキシ系樹脂組成物が好ましい。

熱可塑性樹脂組成物としては、アクリル樹脂を主剤としたアクリル系樹脂組成物、ポリアクリロニトリル樹脂を主剤としたポリアクリロニトリル系樹脂組成物、熱可塑性ポリイミド樹脂を主剤としたポリイミド系樹脂組成物、ポリアミド樹脂を主剤としたポリアミド系樹脂組成物、ポリエーテルサルフォン樹脂を主剤としたポリエーテルサルフォン系樹脂組成物、フェノキシ樹脂を主剤としたフェノキシ系樹脂組成物、ポリプロピレン樹脂を主剤としたポリプロピレン系樹脂組成物、ポリカーボネート樹脂を主剤としたポリカーボネート系樹脂組成物、ポリエチレン樹脂を主剤としたポリエチレン系樹脂組成物、ポリエステル樹脂を主剤としたポリエステル系樹脂組成物、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂を主剤としたアクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂組成物、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂を主剤としたポリスチレン系樹脂組成物、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂組成物を主剤としたポリフェニレンスルフィド系樹脂組成物、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂を主剤としたポリアミドイミド系樹脂組成物が挙げられる。耐熱性、耐久性、及び加工性の観点、及び第一樹脂層１３と黒鉛層１１との密着性の観点からポリエーテルサルフォン系樹脂組成物、及びポリプロピレン系樹脂組成物が好ましい。

燃料電池用セパレータ部材１０の導電性を高くする観点から、第一樹脂層１３の樹脂に導電性材料を加えてもよい。導電性材料としては、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が挙げられる。導電性及びコストの観点から、人造黒鉛及び／又は天然黒鉛を用いることが好ましい。

導電性材料を添加する量は、加工性の観点から、固形分換算で樹脂全体の質量を１００質量部とした場合、好ましくは４０～９０質量部であり、より好ましくは６０～９０質量部であり、更に好ましくは６０～８５質量部である。

第一樹脂層１３の厚さは、燃料電池用セパレータ自体の厚さによるが、好ましくは１００～８００μｍであり、軽薄及び加工性の観点から、１００～７００μｍである。

黒鉛層１１を構成する黒鉛は、特に制限はないが、体積抵抗率を低く抑える観点から、好ましくは天然黒鉛である。黒鉛層の厚さを均一かつ薄く形成できる観点から、より好ましくは膨張黒鉛である。

黒鉛の体積抵抗率は、燃料電池用セパレータの導電性を確保する観点から、好ましくは３ｍΩ・ｃｍ以下であり、より好ましくは１ｍΩ・ｃｍ以下である。

黒鉛層１１の積層量は、軽薄性及び加工性の観点から、５０ｇ／ｍ^２以下であり、好ましくは０．３～５０ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは、０．５～３０ｇ／ｍ^２である。

黒鉛層１１の厚さは、導電性及び加工性の観点から、好ましくは０．１μｍ以上５０μｍ以下である。導電性及び軽薄化の観点から、より好ましくは０．２μｍ以上１５μｍ以下である。なお、黒鉛層１１の厚さは、燃料電池用セパレータ部材１０を燃料電池用セパレータに加工した後の黒鉛層の厚さをいう。

黒鉛層１１は、実質的に黒鉛から形成される。「実質的に黒鉛から形成される」とは、黒鉛層１１に存在する非導電材料の量が、燃料電池用セパレータ部材１０の導電性を阻害しない程度に少ない状態をいう。具体的には、黒鉛の体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下であり、黒鉛層１１を構成する材料が９５ｗｔ％以上の黒鉛から構成される状態をいう。

実施の形態１の燃料電池用セパレータ部材１０は、第一樹脂層１３の両面に黒鉛層１１が積層されている構成を例に説明したが、燃料電池用セパレータ部材１０は、第一樹脂層１３の片面のみに黒鉛層１１が積層されている構成であってもよい。

燃料電池用セパレータ部材１０の別の形態として、第一樹脂層１３と黒鉛層１１との間に、他の層が積層されていてもよい。他の層は、単層でも多層でもよい。例えば、単層である場合、単層を構成する樹脂は、第一樹脂層１３の樹脂と同じでも、異なってもよい。単層を構成する樹脂が第一樹脂層１３を構成する樹脂と異なる場合は、第一樹脂層１３を構成する樹脂が熱可塑性樹脂組成物から構成され、他の層が熱硬化性樹脂組成物から構成される。これにより燃料電池用セパレータ部材１０を燃料電池用セパレータに加工する際に型への追従性が向上する。

（燃料電池用セパレータ部材１０の製造方法）
燃料電池用セパレータ部材１０の製造方法は、樹脂から構成される第一樹脂層１３を形成する第一樹脂層形成工程と、第一樹脂層１３の上に、積層量が５０ｇ／ｍ^２以下である、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛から実質的に形成される黒鉛層１１を形成する黒鉛層形成工程と、を備える。また、第一樹脂層形成工程は、離型処理が施されたフィルムに樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、半硬化状態の第一樹脂層１３を形成する樹脂硬化工程を含む。また、黒鉛層形成工程は、黒鉛からなる黒鉛シートを第一樹脂層１３に積層し、圧着する黒鉛シート積層工程と、黒鉛シート積層工程の後に、第一樹脂層１３から黒鉛シートを剥がす剥離工程を含む。

図２は、燃料電池用セパレータ部材１０を製造する方法を説明するための図である。図２（ａ）を参照して樹脂塗布工程を説明する。塗布装置２０１は、離型処理が施されたフィルム２０５の離型処理面に、第一樹脂層２０３を構成する樹脂を塗布する。フィルム２０５は、少なくとも一方の面に離型処理が施されていることが好ましい。フィルム２０５は、硬化させた後の第一樹脂層２０３から剥離できれば特に限定されない。フィルム２０５の材質としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのプラスチック、紙が挙げられる。離型処理に用いる材料としては、シリコーン系材料、フッ素系材料などが挙げられる。塗布装置２０１は特に限定されず、公知の塗布装置を採用することができる。例えば、ダイコータ、コンマコータ、グラビアコータなどを用いることができる。塗布の方法としては、例えば、図２（ａ）に示すように塗布装置２０１が移動してフィルム２０５に樹脂を塗布する方法、フィルム２０５を移動させて樹脂を塗布する方法が挙げられる。

図２（ｂ）を参照して樹脂硬化工程を説明する。第一樹脂層２０３は、乾燥させることで半硬化状態（Ｂステージ状態）となる。乾燥には乾燥機を用いる。第一樹脂層２０３は、加熱して乾燥させることが好ましい。加熱乾燥条件は、第一樹脂層２０３の厚さにより適宜選択することができる。例えば、４０～２００℃、１～１２０分である。乾燥後の第一樹脂層２０３の表面はタック性（べたつき性）があってもよい。これにより、次の黒鉛シート積層工程で使用する黒鉛シート２０７と第一樹脂層２０３との密着性が良好となる。ここで、半硬化状態（Ｂステージ状態ともいう。）とは、樹脂の硬化反応が完全に進んでいない状態をいう。以下、明細書で使用する「半硬化状態」も同様の意味で用いる。

第一樹脂層２０３の厚さは、燃料電池用セパレータに成形するための金型に対する形状追従性を向上させる観点、及び均一な厚さを確保する観点から、１００μｍ以上であることが好ましい。例えば、燃料電池用セパレータ部材の厚さが数百μｍである場合は、一例として、１００μｍの第一樹脂層２０３を２つ作製し、樹脂面と樹脂面とを貼り合わせて、厚さが２００μｍの第一樹脂層２０３を得ることができる。別の一例として、厚さが５０～１００μｍの第一樹脂層２０３を３つ以上作製し、これらを積層して貼り合わせることで厚さが数百μｍの第一樹脂層２０３を得ることができる。

図２（ｃ）を参照して黒鉛シート積層工程を説明する。半硬化状態の第一樹脂層２０３からフィルム２０５を剥がす。第一樹脂層２０３の両面に黒鉛シート２０７を積層し、ローラ２０９により圧着する。ローラ２０９は積層体２０６の面方向に移動する。積層体２０６を移動させてローラで圧着してもよい。圧着した後に、積層体２０６を得る。圧着は、常温で加圧してもよいし、第一樹脂層２０３と黒鉛シート２０７との密着性を向上させる観点から、加熱しながら圧着してもよい。

ローラ２０９を用いる方法以外に、例えば、プレス機を用いる方法でもよい。圧着は常温で加圧しても、加熱しながら加圧してもよい。加熱加圧の条件は、黒鉛シート２０７の厚さ、第一樹脂層２０３の厚さにより適宜選択することができる。例えば、２０～２００℃、０．１～２０ＭＰａの条件で行うことができる。

黒鉛シート積層工程において、第一樹脂層２０３の両面に黒鉛シート２０７を別々に積層して圧着してもよい。例えば、樹脂硬化工程後の第一樹脂層２０３の樹脂面に黒鉛シート２０７を積層し圧着する。その後に、フィルム２０５を剥がし、露出した第一樹脂層２０３の樹脂面に黒鉛シート２０７を積層し圧着してもよい。

黒鉛シート２０７としては、結合材や添加剤を用いず天然黒鉛をシート状に成形して得られる天然黒鉛シート、又はポリイミドなどの有機フィルムを焼成して得られる人造黒鉛シートが挙げられる。天然黒鉛シートとは、天然黒鉛を酸処理した後、高温（例えば９００～１０００℃）状態になるまで急速に加熱し、膨張させた天然黒鉛を圧縮加工して得られる黒鉛シートをいう。体積抵抗率を低くする観点、及び積層量を均一にする観点から使用する黒鉛シート２０７は、天然黒鉛シートが好ましい。

図２（ｄ）を参照して剥離工程を説明する。黒鉛シート２０７の剥がし方は、積層体２０６から黒鉛シート２０７を剥がした後、第一樹脂層２０３の表面に黒鉛層２１０が形成される剥がし方であればよい。例えば、積層体２０６の端部から黒鉛シート２０７のみをめくりあげる様に剥がす方法が挙げられる。積層体２０６から黒鉛シート２０７を剥がした後、第一樹脂層２０３の両面には、積層量が５０ｇ／ｍ^２以下であり、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛から実質的に形成される黒鉛層２１０が形成される。黒鉛層２１０が形成された積層体２２０が燃料電池用セパレータ部材１０に対応する。黒鉛層２１０は、図１に示す燃料電池用セパレータ部材１０の黒鉛層１１に対応する。第一樹脂層２０３は、第一樹脂層１３に対応する。なお、第一樹脂層２０３から剥がした黒鉛シート２０７は、破損しない限り、複数回利用することができる。

黒鉛層２１０を形成する別の方法として、ローラの外周面に黒鉛シート２０７を巻き付けて固定し、そのローラで第一樹脂層２０３を押圧して黒鉛層２１０を形成してもよい。また、この方法によれば、第一樹脂層形成工程と黒鉛層形成工程を1つのラインにまとめることができ、燃料電池用セパレータ部材１０を連続的に製造することができる。

第一樹脂層２０３の別の形成方法として、粘度調整をした無溶剤タイプの樹脂をフィルム状に延伸して第一樹脂層２０３を形成する方法、抄造法により繊維状の樹脂をフィルム状の基材上に堆積させ、第一樹脂層２０３を形成する方法が挙げられる。これらの方法によれば、第一樹脂層２０３に溶剤を含まないため、加工が容易となる。

燃料電池用セパレータ部材１０の別の製造方法としては、粘着フィルムの粘着面と黒鉛シートとを貼り合わせる貼合工程と、黒鉛シートから粘着フィルムを剥がし黒鉛層付き粘着フィルムを得る黒鉛層付き粘着フィルム準備工程と、樹脂から構成される第一樹脂層を形成する第一樹脂層形成工程と、第一樹脂層形成工程で得た第一樹脂層の両面に、黒鉛層付き粘着フィルムの黒鉛層が接触するように積層し圧着する積層圧着工程と、積層圧着工程により得た積層体から粘着フィルムを剥がす剥離工程とを備える方法が挙げられる。この製造方法によれば、第一樹脂層が破れやすい場合、または第一樹脂層の取扱いが難しい場合であっても、第一樹脂層の形状を崩すことなく、燃料電池用セパレータ部材１０を作製することができる。

第一樹脂層１３のどちらか一方の面に黒鉛層１１が形成された燃料電池用セパレータ部材１０の製造方法は、例えば、離型処理が施されたフィルムに樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、半硬化状態の第一樹脂層を形成する樹脂硬化工程と、黒鉛からなる黒鉛シートを第一樹脂層に積層し圧着する黒鉛シート積層工程と、黒鉛シート積層工程の後に黒鉛シートを剥がす剥離工程とを備える。これにより、第一樹脂層１３の片面に黒鉛層１１が形成された燃料電池用セパレータ部材１０を得ることができる。第一樹脂層１３のどちらか一方の面に黒鉛層１１が形成された燃料電池用セパレータ部材１０は、例示した方法に限定されず、他の方法を応用して製造することができる。

燃料電池用セパレータ部材１０の構成よれば、燃料電池用セパレータ部材１０を燃料電池用セパレータに加工した後、燃料電池用セパレータの表面には膨れによる凹凸がない。さらに、燃料電池用セパレータ部材１０を燃料電池用セパレータに加工することが容易となる。燃料電池用セパレータが膨れない点、及び燃料電池用セパレータ部材１０が加工性に優れる点について、発明者らが推測するメカニズムを説明する。

燃料電池用セパレータ部材１０の黒鉛層１１を上から見た場合、黒鉛層１１は黒鉛が不規則に配列された状態にある。この状態は、黒鉛シートを剥がした際に形成されると推測される。また、黒鉛の不規則な配列は、黒鉛の形状も起因していると考えられる。黒鉛の形状は主面を有する薄片状である。このような形状により、黒鉛層の表面において、ある黒鉛は黒鉛の主面がＸＹ平面（黒鉛層の主平面）に対してほぼ平行に配された状態にある。別のある黒鉛は黒鉛の主面がＸＹ平面に対して垂直な状態にある。また、別のある黒鉛は、ＸＹ平面に対して黒鉛の主面が傾いた状態、すなわち、黒鉛の主面がＸＹ平面に対して角度を有する状態にある。このように黒鉛層１１の表面には、主面が様々な方向を向いた黒鉛が混在していると推測される。さらに、このような黒鉛の不規則な配列と、黒鉛層１１の厚さが薄いこととが相俟って、第一樹脂層の硬化の際に発生するガスが黒鉛層１１と第一樹脂層１３との間に留まることなく、開放的に放出される。この結果、燃料電池用セパレータ部材に膨れが発生しないと推測される。

さらに、黒鉛層１１を構成する黒鉛は離型性を有しているため、燃料電池用セパレータ部材１０と成形用の金型との間には、脱型を容易にする離型剤を使用する必要がない。このように離型剤が不要となるため、離型剤に起因する燃料電池用セパレータ自体の親水性の低下も抑制することができる。

さらに、黒鉛層１１と第一樹脂層１３との界面及びその界面近傍には、製造の過程の圧着により第一樹脂層１３を構成する樹脂と黒鉛とが混在する領域が形成される。これにより、黒鉛層１１と第一樹脂層１３との密着性が向上すると推察される。

（実施の形態２）
（燃料電池用セパレータ部材３０の構成）
実施の形態２の燃料電池用セパレータ部材３０は、樹脂から構成される第一樹脂層と、実質的に黒鉛から形成される黒鉛層と、を備える。第一樹脂層と黒鉛層との間には、第一樹脂層側から順に、導電性繊維基材、樹脂から構成される第二樹脂層、が積層されている。第二樹脂層の厚さは第一樹脂層よりも薄い。黒鉛層の積層量は５０ｇ／ｍ^２以下であり、黒鉛の体積抵抗率は３ｍΩ・ｃｍ以下である。

図３は、実施の形態２の燃料電池用セパレータ部材３０の一例を示す概略断面図である。燃料電池用セパレータ部材３０は、第一樹脂層３７の両面に、第一樹脂層３７から近い順に、導電性繊維基材３５、第二樹脂層３３、黒鉛層３１が積層された構成を有する。

第一樹脂層３７は、燃料電池用セパレータ部材１０の第一樹脂層１３と同一の構成を有する。

第二樹脂層３３は樹脂から構成される。樹脂の種類は特に限定されない。樹脂の例としては、熱硬化性樹脂組成物又は熱可塑性樹脂組成物が挙げられる。

熱硬化性樹脂組成物としては、エポキシ樹脂を主剤としたエポキシ系樹脂組成物、フェノール樹脂を主剤としたフェノール系樹脂組成物、熱硬化性ポリイミド樹脂を主剤としたポリイミド系樹脂組成物、メラミン樹脂を主剤としたメラミン系樹脂組成物、ウレタン樹脂を主剤としたウレタン系樹脂組成物、ジアリルフタレート樹脂を主剤としたジアリルフタレート系樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂を主剤とした不飽和ポリエステル系樹脂組成物、シアネートエステル樹脂を主剤としたシアネートエステル系樹脂組成物が挙げられる。耐熱性、耐久性、及び加工性の観点からエポキシ系樹脂組成物が好ましい。

熱可塑性樹脂組成物としては、アクリル樹脂を主剤としたアクリル系樹脂組成物、ポリアクリロニトリル樹脂を主剤としたポリアクリロニトリル系樹脂組成物、熱可塑性ポリイミド樹脂を主剤としたポリイミド系樹脂組成物、ポリアミド樹脂を主剤としたポリアミド系樹脂組成物、ポリエーテルサルフォン樹脂を主剤としたポリエーテルサルフォン系樹脂組成物、フェノキシ樹脂を主剤としたフェノキシ系樹脂組成物、ポリプロピレン樹脂を主剤としたポリプロピレン系樹脂組成物、ポリカーボネート樹脂を主剤としたポリカーボネート系樹脂組成物、ポリエチレン樹脂を主剤としたポリエチレン系樹脂組成物、ポリエステル樹脂を主剤としたポリエステル系樹脂組成物、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）樹脂を主剤としたアクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂組成物、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂を主剤としたポリスチレン系樹脂組成物、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂組成物を主剤としたポリフェニレンスルフィド系樹脂組成物、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂を主剤としたポリアミドイミド系樹脂組成物が挙げられる。耐熱性、耐久性、及び加工性の観点からポリエーテルサルフォン系樹脂組成物、及びポリプロピレン系樹脂組成物が好ましい。

第二樹脂層３３を構成する樹脂は、第一樹脂層３７を構成する樹脂と同じでもよいし、異なっていてもよい。表層に近い第二樹脂層３３が熱による変形を起こすことなく、燃料電池用セパレータとして形状保持する観点から、第一樹脂層３７を構成する樹脂が熱可塑性樹脂組成物であり、第二樹脂層３３を構成する樹脂が熱硬化性樹脂組成物であることが好ましい。

燃料電池用セパレータ部材３０の導電性を高くする観点から、第二樹脂層３３を構成する樹脂に、導電性材料を含んでも良い。導電性材料としては、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が挙げられる。導電性及びコストの観点から、人造黒鉛及び／又は天然黒鉛を用いることが好ましい。また、第二樹脂層３３に導電性の短繊維を含んでも良い。

第二樹脂層３３の厚さは、第一樹脂層３７よりも薄い。厚さは好ましくは３～１００μｍであり、軽薄、加工性の観点から、５～５０μｍである。

黒鉛層３１は、実質的に黒鉛から形成される。「実質的に黒鉛から形成される」とは、黒鉛層３１に存在する非導電材料の量が、燃料電池用セパレータ部材３０の導電性を阻害しない程度に少ない状態をいう。具体的には、黒鉛の体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下であり、黒鉛層３１を構成する材料が９５ｗｔ％以上の黒鉛から構成される状態をいう。

導電性繊維基材３５は、シート状の形状を有し、導電性を有する繊維材料であれば特に制限はない。燃料電池用セパレータ部材３０の強度及び弾性率を高める観点から、好ましくは導電性を有する短繊維及び不織布である。不織布を構成する繊維は、単一種類からなる繊維だけでなく、数種類の繊維から構成されていてもよい。短繊維及び不織布を構成する繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ポリエステルなどの化学繊維、アルミナ、シリカなどの鉱物由来の繊維などが挙げられる。耐熱性や耐薬品性の観点から、炭素繊維、ポリエステル繊維、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）繊維が好ましい。燃料電池用セパレータ部材３０の導電性を良好にする観点、及び燃料電池用セパレータ部材３０の弾性率を高める観点から、より好ましくは炭素繊維からなる不織布である。

燃料電池用セパレータ部材３０を構成する導電性繊維基材３５が、第一樹脂層３７より表層側に位置することにより、燃料電池用セパレータ部材３０を燃料電池用セパレータに加工する際、あるいは燃料電池の使用時において、燃料電池用セパレータ自体にクラックが発生することを抑制できる。

導電性繊維基材３５の重量は、加工性の観点から、好ましくは５～２００ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは、５～５０ｇ／ｍ^２である。

他の構成として、燃料電池用セパレータ部材３０は、第一樹脂層３７の片面のみに、第一樹脂層３７から近い順に、導電性繊維基材３５、第二樹脂層３３、黒鉛層３１が積層されている構成であってもよい。

（燃料電池用セパレータ部材３０の製造方法）
燃料電池用セパレータ部材３０の製造方法は、樹脂から構成される第一樹脂層を形成する第一樹脂層形成工程と、樹脂から構成され、第一樹脂層の厚さよりも薄い、半硬化状態の第二樹脂層を形成する第二樹脂層形成工程と、第二樹脂層に導電性繊維基材を積層し、加熱圧着する導電性繊維基材積層工程と、導電性繊維基材が積層された第二樹脂層の樹脂面に、積層量が５０ｇ／ｍ^２以下である、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛から実質的に形成される黒鉛層を形成する黒鉛層形成工程と、第二樹脂層の導電性繊維基材に第一樹脂層を積層し、加熱加圧する第一樹脂層積層工程と、を備える。また、第一樹脂層形成工程は、離型処理が施されたフィルムに樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、半硬化状態の第一樹脂層を形成する樹脂硬化工程を含む。また、第二樹脂層形成工程は、離型処理が施されたフィルムに樹脂を塗布する第二樹脂塗布工程と、半硬化状態の第二樹脂層を形成する第二樹脂硬化工程を含む。また、黒鉛層形成工程は、黒鉛からなる黒鉛シートを導電性繊維基材が積層された第二樹脂層の樹脂面に積層し、圧着する黒鉛シート積層工程と、黒鉛シート積層工程の後に、黒鉛シートを剥がす剥離工程を含む。

図４Ａから図４Ｃは、燃料電池用セパレータ部材３０を製造する方法を説明するための図である。

図４Ａ（ａ）を参照して樹脂塗布工程を説明する。塗布装置４０１は、離型処理が施されたフィルム４０３の離型処理面に第一樹脂層４０２を構成する樹脂を塗布する。フィルム４０３は、実施の形態１で用いたフィルム２０５と同じものを用いることができる。塗布装置４０１は、実施の形態１で用いた塗布装置２０１と同じものを用いることができる。

図４Ａ（ａ－１）を参照して樹脂硬化工程を説明する。第一樹脂層４０２の乾燥は、乾燥機を用いて加熱して乾燥させることが好ましい。加熱乾燥条件は、第一樹脂層４０２の厚さにより適宜選択することができる。加熱乾燥条件は、例えば４０～２００℃、１～１２０℃である。乾燥後の第一樹脂層４０２は、半硬化状態（Ｂステージ状態）である。第一樹脂層２０３と同じように、第一樹脂層４０２を構成する樹脂の表面にタック性があってもよい。

図４Ａ（ｂ）を参照して第二樹脂塗布工程を説明する。塗布装置４０９は、離型処理が施されたフィルム４０３の離型処理面に第二樹脂層４０４を構成する樹脂を塗布する。塗布装置４０９は、樹脂塗布工程の塗布装置４０１と同じものを用いることができる。

図４Ａ（ｂ－１）を参照して第二樹脂硬化工程を説明する。第二樹脂層４０４は、乾燥機を用いて加熱して乾燥させることが好ましい。加熱乾燥条件は、第二樹脂層４０４の厚さにより適宜選択することができる。加熱乾燥条件は、例えば４０～２００℃、１～１２０℃である。乾燥後の第二樹脂層４０４は、半硬化状態（Ｂステージ状態）である。燃料電池用セパレータの導電性を良好にする観点、及び燃料電池用セパレータの弾性率を高くする観点から、乾燥後の第二樹脂層４０４の厚さは、第一樹脂層４０２よりも薄い方が好ましい。第一樹脂層４０２と同じように、第二樹脂層４０４を構成する樹脂の表面にタック性があってもよい。

図４Ｂ（ｃ）を参照して導電性繊維基材積層工程を説明する。積層体４２０は、フィルム４０３に積層された第二樹脂層４０４の樹脂面に導電性繊維基材４０５が積層されている。積層体４２０をプレス機により加熱及び加圧する。常温で加圧してもよい。加熱加圧の条件は、導電性繊維基材４０５の厚さ、第二樹脂層４０４の厚さにより適宜選択することができる。例えば、２０～３５０℃、０．１～５０ＭＰａである。また、プレス機に代えてローラを用いて圧着してもよい。圧着の条件は第二樹脂層４０４の表面に導電性繊維基材４０５が密着する圧力であればよい。加熱を伴う圧着でもよい。また、導電性繊維基材４０５の代わりに、例えば炭素繊維からなる導電性の短繊維を第二樹脂層４０４の表面に均一に振りかけ、その後、押圧してもよい。

図４Ｂ（ｄ）を参照して黒鉛シート積層工程を説明する。積層体４２０からフィルム４０３を剥がし、第二樹脂層４０４の樹脂面に黒鉛シート４０６を積層する。その後、黒鉛シート４０６側からローラ４０８により圧着する。圧着は、圧着した後の黒鉛シート４０６を第二樹脂層４０４の樹脂面から剥がした際に、黒鉛層が形成される圧力で圧着することが好ましい。第二樹脂層４０４と黒鉛シート４０６との密着性を上げる観点から、加熱しながら圧着してもよい。圧着の条件は、黒鉛シート４０６の厚さ、第二樹脂層４０４の厚さにより適宜選択することができる。例えば、２０～３５０℃、０．１～５０ＭＰａの条件である。ローラ４０８を用いる方法以外に、例えば、プレス機による加圧でもよく、加熱しながら加圧してもよい。

図４Ｂ（ｅ）を参照して第一樹脂層積層工程を説明する。積層体４３０を構成する導電性繊維基材４０５の表面に、フィルム４０３を剥がした第一樹脂層４０２を積層する。この第一樹脂層４０２の樹脂面に、もう一つの積層体４３０を導電性繊維基材４０５が接するように積層し、プレス機４１０で加熱加圧する。これにより、導電性繊維基材４０５に第一樹脂層４０２が積層された積層体４４０を得る。加熱加圧の条件は、積層体４４０の厚さにより適宜選択することができる。例えば、２０～３５０℃、０．１～５０ＭＰａの条件である。

図４Ｃ（ｆ）を参照して剥離工程を説明する。燃料電池用セパレータ部材３０の製造方法における剥離工程は、燃料電池用セパレータ部材１０の製造方法における剥離工程と同じ方法により黒鉛シート４０６を剥がすことができる。例えば、積層体４４０の端部から黒鉛シート４０６のみをめくりあげる様に剥がす。第二樹脂層４０４から黒鉛シート４０６を剥がすことにより、黒鉛シート４０６の一部の黒鉛が第二樹脂層４０４に残り、黒鉛層４０７が形成され、積層体４５０を得る。積層体４４０を加熱加圧する前に、黒鉛シート４０６を剥がしてもよい。ここで、第一樹脂層４０２は、図３に示す燃料電池用セパレータ部材３０の第一樹脂層３７に対応する。導電性繊維基材４０５は、導電性繊維基材３５に対応する。第二樹脂層４０４は、第二樹脂層３３に対応する。黒鉛層４０７は、黒鉛層３１に対応する。

黒鉛層４０７を形成する別の方法として、ローラの外周面に黒鉛シート４０６を巻き付けて固定し、そのローラで第二樹脂層４０４を押圧してもよい。これにより、第二樹脂層４０４に黒鉛層４０７を形成することができる。

導電性繊維基材を積層する別の方法として、例えば、導電性繊維基材３５として短繊維を使用する場合、短繊維を第一樹脂層３７の表面に均一に振りかけて、短繊維を積層する方法が挙げられる。また、別の方法として、第二樹脂層３３の樹脂表面に短繊維を均一に振りかけて加熱加圧し、第二樹脂層３３の一方の面に短繊維が積層された導電性繊維基材３５付き第二樹脂層３３を得る方法が挙げられる。このような導電性繊維基材３５付き第二樹脂層３３は、第二樹脂層３３自体が高い強度と高い弾性率を有する。この導電性繊維基材３５付き第二樹脂層３３を使用した燃料電池用セパレータ部材３０は、第一樹脂層３７の両面に、短繊維が接触するように、導電性繊維基材３５付き第二樹脂層３３を積層し、加熱加圧して得ることができる。

以下の実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明する。本発明は以下の実施例により限定されるものではない。

実施例及び比較例における樹脂組成物に含まれる各成分として、具体的には以下のものを用いた。

（第一樹脂層の材料）
（１）主剤Ａ：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量２１１ｇ／ｅｑ（日本化薬社製、ＥＯＣＮ－１０２Ｓ－７０）、
（２）硬化剤Ａ：ノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量１０５ｇ／ｅｑ（アイカ工業社製、ＢＲＧ－５５６）、
（３）強化剤：フェノキシ樹脂（新日鉄住金化学社製、ＹＰ－５０）、
（４）硬化促進剤Ａ：２－ウンデシルイミダゾール（四国化成社製、Ｃ１１Ｚ）、
（５）内部離型剤：カルナバワックス（日本ワックス社製、カルナバワックス1号粉末）、
（６）導電フィラーＡ：人造黒鉛、平均粒径２５μｍ（ＳＥＣカーボン社製、ＳＧＰ－２５）。

（黒鉛シート）
（１）黒鉛シートＡ：厚さ２００μｍ、密度１．０ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗率０．７ｍΩ・ｃｍ（東洋炭素社製ＰＦ－２０）、
（２）黒鉛シートＢ：厚さ４０μｍ、密度２．０ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗率０．１ｍΩ・ｃｍ（人造黒鉛シート）。

（第二樹脂層の材料）
（１）主剤Ｂ：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１８９ｇ／ｅｑ（三菱ケミカル社製、ＪＥＲ８２８）、
（２）硬化剤Ａ：ノボラック型フェノール樹脂、水酸基当量１０５ｇ／ｅｑ（アイカ工業社製、ＢＲＧ－５５６）、
（３）強化剤：フェノキシ樹脂（新日鉄住金化学社製、ＹＰ－５０）、
（４）硬化促進剤Ａ：２－ウンデシルイミダゾール（四国化成社製、Ｃ１１Ｚ）、
（５）導電フィラーＢ：アセチレンブラック（デンカ社製 デンカブラック１００％プレス）。

（導電性繊維基材）
（１）炭素繊維不織布Ａ：秤量１０ｇ／ｍ^２（日本ポリマー産業社製、ＣＦＰ－０１０ＰＶ）、
（２）炭素繊維不織布Ｂ：秤量３０ｇ／ｍ^２（日本ポリマー産業社製、ＣＦＰ－０３０ＰＥ）。

実施例及び比較例おいてサンプルの作製、各評価方法、及び測定方法は以下の通り行った。

（１）第一樹脂層用樹脂シート
（１－１）第一樹脂層用樹脂組成物
主剤Ａ１００質量部、硬化剤Ａ４８．８質量部、強化剤３５質量部をそれぞれメチルエチルケトンで溶解させた後、容器にそれぞれを加えて混合液を調製した。その後、その混合液に、硬化促進剤Ａ３質量部をメタノールで溶解させた溶解液、導電フィラーA５６０質量部、内部離型剤１質量部をそれぞれ加え、室温で十分撹拌し、粘度が１００～３０００ｍＰａ・ｓの範囲に収まるようにメチルエチルケトンを加えて、第一樹脂層用樹脂組成物を得た。
（１－２）第一樹脂層用樹脂シート
厚さ３８μｍの離型処理済みのフィルム（リンテック社製、ＰＥＴ３８Ｘ）の離型面に、第一樹脂層用樹脂組成物を乾燥後の厚さが４００μｍとなるように塗布した後、７０℃、７分の条件で乾燥させ、第一樹脂層用樹脂シートを得た。次に、互いの樹脂面が合わさるように第一樹脂層用樹脂シート２枚を積層した。その後、積層した樹脂シートをラミネート機（大成ラミネーター社製、ＶＡ－７００）を用いて、８０℃、０．４ｍ／ｍｉｎ、０．６ＭＰａの条件で圧着させ、厚さが６２０μｍの第一樹脂層用樹脂シートを得た。

（２）第二樹脂層用樹脂シート
（２－１）第二樹脂層用樹脂組成物
主剤Ｂ１００質量部、硬化剤Ａ５４．５質量部、強化剤３５質量部をそれぞれメチルエチルケトンで溶解させた後、容器にそれぞれを加えて混合液を調整した。その後、その混合液に、硬化促進剤Ａ３質量部をメタノールで溶解させた溶解液、導電フィラーＢ４８質量部をそれぞれ加え、室温で十分撹拌し、粘度が１００～３０００ｍＰａ・ｓの範囲に収まるようにメチルエチルケトンを加えて、第二樹脂層用樹脂組成物を得た。
（２－２）第二樹脂層用樹脂シート
厚さ３８μｍの離型処理済みのフィルム（リンテック社製、ＰＥＴ３８Ｘ）の離型面に、第二樹脂層用樹脂組成物を乾燥後の厚さが２０μｍとなるように塗布した後、７０℃、３分の条件で乾燥させ、第二樹脂層用樹脂シートを得た。

（３）燃料電池用セパレータ部材１０
燃料電池用セパレータ部材１０は次のように作製した。粘着シート（日東電工社製ＳＰＶテープ）の粘着面に黒鉛シートを貼り合わせた。その粘着シートをラミネート機を用いて、８０℃、０．４ｍ／ｍｉｎ、０．６ＭＰａの条件で圧着した。次に粘着シートから黒鉛シートを剥がし取り、黒鉛シートの一部が付着した黒鉛付きの粘着シートを得た。この粘着シートを２枚準備し、フィルムを剥がした第一樹脂層用樹脂シートの両面に、粘着シートの黒鉛が付着した面をそれぞれ貼り合せて、８０℃、０．４ｍ／ｍｉｎ、０．６ＭＰａの条件で圧着した。その後、粘着シートを剥がし、両面に黒鉛層が形成された燃料電池用セパレータ部材１０を得た。このとき、燃料電池用セパレータ部材１０の黒鉛層の積層量は、１．８ｇ／ｍ^２（片面０．９ｇ／ｍ^２）であった。なお、黒鉛層の積層量は、以下の手順で求めた。黒鉛層を設ける前の第一樹脂層用樹脂シートと黒鉛層を設けた後の第一樹脂層用樹脂シートをそれぞれ準備する。各樹脂シートを１０ｃｍ角の正方形にカットする。カット後の樹脂シートの質量をそれぞれ測る。次に、黒鉛層を設けた後の第一樹脂層用樹脂シートの質量から黒鉛層を設ける前の樹脂シートの質量を差し引く。その差し引いた質量をカットしたサンプルの面積で除して算出した値を、単位面積あたりの黒鉛層の積層量とした。

（４）燃料電池用セパレータ部材３０
燃料電池用セパレータ部材３０を次のように作製した。まず、第二樹脂層用樹脂シートの樹脂面に炭素繊維不織布を積層し、ラミネート機を用いて、１００℃、０．４ｍ／ｍｉｎ、０．６ＭＰａの条件で圧着した。次に、第二樹脂層用樹脂シートからフィルムを剥がし取り、樹脂面に黒鉛シートを積層し、８０℃、０．４ｍ／ｍｉｎ、０．６ＭＰａの条件で圧着した後、黒鉛シートを剥がし取り、炭素繊維不織布／第二樹脂層用樹脂シート／黒鉛層の順で積層された積層体を得た。このとき、黒鉛層の積層量は１２ｇ／ｍ^２の積層量であった。この積層体を２枚準備し、第一樹脂層用樹脂シートの両面に炭素繊維不織布の面が合わさるように積層体をそれぞれ積層し、１００℃、０．２ｍ／ｍｉｎ、０．６ＭＰａの条件で圧着し、燃料電池用セパレータ部材３０を得た。なお、燃料電池用セパレータ部材３０における黒鉛層の積層量の測定方法は、黒鉛層を設ける前の第一樹脂層用樹脂シートと黒鉛層を設けた後の第一樹脂層用樹脂シートを、黒鉛層を設ける前の炭素繊維不織布付き第二樹脂層用樹脂シートと黒鉛層を設けた後の炭素繊維不織布付き第二樹脂層用樹脂シートに、変えた以外は、前述した燃料電池用セパレータ部材１０の黒鉛の積層量と同じ手順で求めた。

＜体積抵抗率の測定＞
導電性の評価は、体積抵抗率を測定することで行った。
（１）測定用サンプルの作製
１００ｍｍ×１００ｍｍにカットした燃料電池用セパレータ部材（サンプル）を準備した。プレス機（井元製作所製、手動油圧加熱プレスＩＭＣ－１８５Ｂ型改）の熱板に離型剤（中京油脂社製、リムリケイＮ－８４９）を塗布した後、サンプルを載置し、１８０℃、３分、２０ＭＰａの条件でプレス成形し、平板の測定用サンプルを得た。
（２）測定方法
測定用サンプルは、４探針法（日置電機社製、ＲＭ３５４５）を用い、ＪＩＳ Ｋ７１９４に準じて体積抵抗率（ｍΩ・ｃｍ）を測定した。

＜厚さの測定＞
厚さは、測定用サンプルを作製した際に、マイクロメータを使用し測定した。なお、黒鉛層の厚さは、光学顕微鏡を用いて測定した。

＜強度の測定＞
（１）測定用サンプルの作製
体積抵抗率を測定する際に作製したサンプルを、幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍにカットし、測定用サンプルとした。
（２）測定方法
オートグラフ試験機（島津製作所製、ＡＧ－１０）を用いて測定を行った。測定は、３点曲げ（支点間距離１０ｍｍ、試験速度２ｍｍ／ｍｉｎ）で行い、破壊荷重を測定した。強度（ＭＰａ）は、ＪＩＳ Ｋ７１７１に準拠し、得られた破壊荷重から算出した。

＜水蒸気透過率の測定＞
ガスバリア性の評価は、水蒸気透過率を測定することで行った。
（１）測定用サンプルの作製
体積抵抗率を測定する際に作製したサンプルを、直径７６ｍｍの円形状にカットして、測定用サンプルとした。
（２）測定方法
水蒸気透過率（％）は、ＪＩＳ Ｚ０２０８に準拠し、４０℃、９０％ＲＨの条件下で測定し、１ｍ^２あたりの２４時間の透湿量の値（ｇ／ｍ^２・２４ｈ）として求めた。評価基準は以下の通りとした。
Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ：水蒸気透過率が１３％未満である。
Ｇｏｏｄ：水蒸気透過率が１３％以上、３２％未満である。
Ｐｏｏｒ：水蒸気透過率が３２％以上である。

＜加工性＞
加工性は、測定用サンプルをプレスで作製する際、プレス機の熱板への樹脂の付着の有無を、目視で確認することにより評価した。評価基準は以下の通りとした。
良好：プレス機の熱板への樹脂の付着なし。
不良：プレス機の熱板への樹脂の付着あり。

＜加工後の膨れ＞
加工後のサンプルについて、膨れの有無を目視で確認した。評価基準は以下の通りとした。
Ｇｏｏｄ：膨れが全くないか、膨れはあるが、実用上は問題ない。
Ｐｏｏｒ：膨れがあり、実用上問題がある。

＜実施例１（燃料電池用セパレータ部材１０、黒鉛層両面構成）＞
（３）燃料電池用セパレータ部材１０の作製手順に従い、両面に黒鉛層が形成された燃料電池用セパレータ部材１０を作製した。

＜実施例２（燃料電池用セパレータ部材１０、黒鉛層片面構成）＞
（３）燃料電池用セパレータ部材１０の作製手順に従い、片面のみに黒鉛層が形成された燃料電池用セパレータ部材１０を作製した。

＜実施例３（燃料電池用セパレータ部材３０、両面黒鉛層構成）＞
炭素繊維不織布に炭素繊維不織布Ａを用いて、（４）燃料電池用セパレータ部材３０の作製手順に従い、両面に黒鉛層が形成された燃料電池用セパレータ部材３０を作製した。

＜実施例４（燃料電池用セパレータ部材３０、両面黒鉛層構成）＞
炭素繊維不織布に炭素繊維不織布Ｂを用いて、（４）燃料電池用セパレータ部材３０の作製手順に従い、両面に黒鉛層が形成された燃料電池用セパレータ部材３０を作製した。

＜比較例１（燃料電池用セパレータ部材１０、黒鉛層なし）＞
（１－２）第一樹脂層用樹脂シートの作製手順に従って、厚さが約３６０μｍの第一樹脂層用樹脂シートを作製した。これを黒鉛層がない燃料電池用セパレータ部材１０として用いた。

＜比較例２（燃料電池用セパレータ部材１０、黒鉛層の積層量２００ｇ／ｍ^２超過）＞
（１－２）第一樹脂層用樹脂シートの作製手順に従って、厚さ１００μｍの第一樹脂層用樹脂シートを作製した。この樹脂シートの両面に黒鉛シートＡを積層し、８０℃、０．２ｍ／ｍｉｎ、０．６ＭＰａの条件で圧着して、黒鉛層の片面の積層量が２００ｇ／ｍ^２の燃料電池用セパレータ部材１０を作製した。

＜比較例３（燃料電池用セパレータ部材１０、黒鉛層の積層量８０ｇ／ｍ^２超過）＞
（１－２）第一樹脂層用樹脂シートの作製手順に従って、厚さ５５０μｍの第一樹脂層用樹脂シートを作製した。この樹脂シートの両面に黒鉛シートＢを積層し、８０℃、０．２ｍ／ｍｉｎ、０．６ＭＰａの条件で圧着して、黒鉛層の片面の積層量が８０ｇ／ｍ^２の燃料電池用セパレータ部材１０を作製した。

（＊）実施例２について黒鉛層が設けられていない面は、フィルムを設けて成形した。

表１の結果より、導電率の指標となる体積抵抗率は、実施例１～４のいずれも比較例１より低く、ガスバリア性の指標となる水蒸気透過率は、実施例１～４のいずれも比較例１、２よりも良好であった。加工性及び加工後の膨れは、すべての実施例において良好であった。さらに、実施例３、４の強度は、比較例に比べて少なくとも１．７倍以上であることがわかった。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。

本出願は、２０２０年６月５日に出願された、日本国特許出願特願２０２０－９８９３９号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２０－９８９３９号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照して取り込むものとする。

本発明の燃料電池用セパレータ部材は、燃料電池用セパレータの部材としての産業上利用可能性を有する。

１０、３０ 燃料電池用セパレータ部材、
１１、３１、２１０、４０７ 黒鉛層、
１３、３７、２０３、４０２ 第一樹脂層、
２０１、４０１、４０９ 塗布装置、
２０５、４０３ フィルム、
２０７、４０６ 黒鉛シート、
２０９、４０８ ローラ、
３３、４０４ 第二樹脂層、
３５、４０５ 導電性繊維基材、
４１０ プレス機、
２０６、２２０、４２０、４３０、４４０、４５０ 積層体。

Claims (11)

1. 樹脂から構成される第一樹脂層と、
   前記第一樹脂層に積層され、実質的に黒鉛から形成される黒鉛層と、を備え、
   前記黒鉛層の積層量が５０ｇ／ｍ^２以下であり、
   前記黒鉛の体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下である、
   燃料電池用セパレータ部材。
2. 前記第一樹脂層と前記黒鉛層との間には、
   前記第一樹脂層側から順に、導電性繊維基材、樹脂から構成される第二樹脂層、が積層され、
   前記第二樹脂層の厚さは前記第一樹脂層よりも薄い、請求項１に記載の燃料電池用セパレータ部材。
3. 前記樹脂は、熱可塑性樹脂組成物又は熱硬化性樹脂組成物である、請求項１又は２に記載の燃料電池用セパレータ部材。
4. 樹脂から構成される第一樹脂層を形成する第一樹脂層形成工程と、
   前記第一樹脂層に、積層量が５０ｇ／ｍ^２以下である、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛から実質的に形成される黒鉛層を形成する黒鉛層形成工程と、を備える燃料電池用セパレータ部材の製造方法。
5. 前記黒鉛層形成工程が、前記黒鉛からなる黒鉛シートを前記第一樹脂層に積層し、圧着する黒鉛シート積層工程と、前記黒鉛シート積層工程の後に、前記黒鉛シートを剥がす剥離工程を含む、請求項４に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。
6. 前記第一樹脂層形成工程は、離型処理が施されたフィルムに前記樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、半硬化状態の第一樹脂層を形成する樹脂硬化工程を含む、請求項４又は５に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。
7. 離型処理が施されたフィルムに樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、
   前記樹脂を半硬化状態に硬化させ第一樹脂層を形成する第一樹脂層形成工程と、
   体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛からなる黒鉛シートを前記第一樹脂層に積層し、圧着する黒鉛シート積層工程と、
   前記第一樹脂層から前記フィルムを剥がすフィルム剥離工程と、
   前記フィルムを剥がした第一樹脂層の面に、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛からなる黒鉛シートを積層し、圧着する第二黒鉛シート積層工程と、
   前記第一樹脂層の両面から前記黒鉛シートを剥がす剥離工程と、
   を備える燃料電池用セパレータ部材の製造方法。
8. 樹脂から構成される第一樹脂層を形成する第一樹脂層形成工程と、
   樹脂から構成され、前記第一樹脂層の厚さよりも薄い、半硬化状態の第二樹脂層を形成する第二樹脂層形成工程と、
   前記第二樹脂層に導電性繊維基材を積層し、加熱圧着する導電性繊維基材積層工程と、
   前記導電性繊維基材が積層された第二樹脂層の樹脂面に、積層量が５０ｇ／ｍ^２以下である、体積抵抗率が３ｍΩ・ｃｍ以下の黒鉛から実質的に形成される黒鉛層を形成する黒鉛層形成工程と、
   前記第二樹脂層の前記導電性繊維基材に前記第一樹脂層を積層し、加熱加圧する第一樹脂層積層工程と、
   を備える燃料電池用セパレータ部材の製造方法。
9. 前記第一樹脂層形成工程が、離型処理が施されたフィルムに前記樹脂を塗布する樹脂塗布工程と、半硬化状態の第一樹脂層を形成する樹脂硬化工程を含む、請求項８に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。
10. 前記第二樹脂層形成工程が、離型処理が施されたフィルムに前記樹脂を塗布する第二樹脂塗布工程と、半硬化状態の第二樹脂層を形成する第二樹脂硬化工程を含む、請求項８又は９に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。
11. 前記黒鉛層形成工程は、前記黒鉛からなる黒鉛シートを前記導電性繊維基材が積層された第二樹脂層の樹脂面に積層し、圧着する黒鉛シート積層工程と、前記黒鉛シート積層工程の後に、前記黒鉛シートを剥がす剥離工程を含む、請求項８から１０のいずれか１項に記載の燃料電池用セパレータ部材の製造方法。

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