(57)【要約】【課題】バリア性および柔軟性に優れた燃料電池用ホースを提供する。【解決手段】流体に接する管状のゴム層を備えた燃料電池用ホースであって、上記ゴム層が、下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とするゴム層用材料を用いて形成されているという構成をとる。（Ａ）ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、およびエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つのゴム。（Ｂ）ポリブテン。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体に接する管状のゴム層を備えた燃料電池用ホースであって、上記ゴム層が、下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とするゴム層用材料を用いて形成されていることを特徴とする燃料電池用ホース。
（Ａ）ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、およびエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つのゴム。
（Ｂ）ポリブテン。
【請求項２】
上記（Ｂ）成分の配合量が、（Ａ）成分１００重量部に対して３重量部以上である請求項１記載の燃料電池用ホース。
【請求項３】
上記ゴム層用材料が、上記（Ａ）成分および（Ｂ）成分とともに、白色充填剤を含有するものである請求項１または２記載の燃料電池用ホース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用ホースに関するものであり、詳しくは、燃料電池システムに用いられる純水配管用ホースや、水素配管，水素混入水配管等の水素ホース等に用いることができる燃料電池用ホースに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
次世代の発電方式として、燃料電池システム（特に、固体高分子型燃料電池）を用いた発電方式が有力視されている。この燃料電池システムにおける発電部位は、硫黄または金属イオン等の外的混入物により、著しく性能が低下すると言われている。したがって、これら燃料電池システムに用いられるホースには、低抽出性（ホース内を流通する水等により抽出されにくい性質）で、クリーンであることが要求される。また、燃料電池システムを特に車両に用いた場合、大量に発生する熱をいかに冷却させるかが課題の一つとなっている。そのため、冷却システムの役割は極めて重要と言われているが、これら冷却水（ＬＬＣ等）の導電性が上昇した場合、電気的な短絡を引き起こす懸念があり、内部流体（水やＬＬＣ）の電池絶縁性を保つこと、すなわちイオンの抽出を抑え、流体の導電性を上げないことが、燃料電池システムに用いられるホースに求められている。
【０００３】
そのため、これまではイオンの溶出が少ないＳＵＳ配管が使われることが多かったが、ＳＵＳ配管を用いた場合、剛性が高いため、組み付け性、振動吸収性や柔軟性に劣るという難点がある。
【０００４】
そこで、最近では、ＳＵＳ配管に代えて、ゴムを用いたゴムホースが燃料電池用ホースとして用いられつつある。また、燃料電池用ホースにおいては、ホース内部から外部への水の透過を遮断ないし低減する耐透水性や、水素ガス，窒素ガス，酸素ガス等のガスの透過を遮断ないし低減する耐ガス透過性等のバリア性が求められているため、バリア性や耐抽出性に優れるブチルゴムやエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２７８９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のホースは、配合材料（補強剤、充填剤、軟化剤等）の量により、耐透水性や耐ガス透過性等のバリア性が不充分であるとともに、柔軟性に劣るという難点がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、バリア性および柔軟性に優れた燃料電池用ホースの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の燃料電池用ホースは、流体に接する管状のゴム層を備えた燃料電池用ホースであって、上記ゴム層が、下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とするゴム層用材料を用いて形成されているという構成をとる。
（Ａ）ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、およびエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つのゴム。
（Ｂ）ポリブテン。
【０００８】
従来より、燃料電池用ホース材料としては、ブチルゴムやＥＰＤＭに、プロセスオイルを配合したものが使用されていたが、耐透水性や耐ガス透過性等のバリア性が不充分であるとともに、柔軟性に劣っていた。この発明者は、バリア性および柔軟性に優れた燃料電池用ホースを得るため、使用するオイルやポリマーを中心に鋭意研究を重ねた。そして、プロセスオイルに代えて、液状ポリマーを用いると、ゴムと液状ポリマーとの相溶性は良好であり、かつ、バリア性や柔軟性が向上することを見いだし、本発明に到達した。すなわち、上記ポリブテンは、イソブチレン〔−Ｃ（ＣＨ3 ）2 ＣＨ2 −〕を主体とするため、分子構造中に多数存在するメチル基の立体障害構造によってガス等の透過が遮断等され、バリア性が向上するとともに、上記ポリブテンは、液状ポリマーであって可塑剤的な作用を奏するため、ホースの硬さが低下し、柔軟性が向上するものと考えられる。
【発明の効果】
【０００９】
このように、本発明の燃料電池用ホースは、流体に接する管状のゴム層が、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、およびエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つのゴム（Ａ成分）に、ポリブテン（Ｂ成分）を配合してなるゴム層用材料を用いて形成されている。そのため、上記ポリブテン（Ｂ成分）の分子構造中に存在するメチル基の立体障害構造によって、耐透水性や耐ガス透過性等のバリア性が向上するとともに、ポリブテン（Ｂ成分）の配合により、ホースの硬さが低下し、ホースの柔軟性も向上する。
【００１０】
また、上記ポリブテン（Ｂ成分）の配合量が、特定のゴム（Ａ成分）１００重量部に対して３重量部以上であると、バリア性や柔軟性がより向上する。
【００１１】
そして、上記特定のゴム（Ａ成分）およびポリブテン（Ｂ成分）とともに、白色充填剤を含有するゴム層用材料を用いて、流体に接する管状のゴム層を形成すると、バリア性や柔軟性がさらに向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１３】
本発明の燃料電池用ホースとしては、例えば、図１に示すように、ゴム製内層１の外周面に補強層２が形成され、さらにその外周面に外層３が形成されたものがあげられる。
【００１４】
本発明においては、上記流体に接する管状のゴム製内層１が、下記の（Ａ）および（Ｂ）を必須成分とするゴム層用材料を用いて形成されているのであって、これが最大の特徴である。
（Ａ）ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、およびエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも一つのゴム。
（Ｂ）ポリブテン。
【００１５】
なお、本発明において、必須成分とは、任意成分に対するものであって、構成上必ず含有される成分のことをいい、量的な制約は受けない。
【００１６】
上記ゴム層用材料である特定のゴム（Ａ成分）としては、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、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）が、単独でもしくは２種以上併せて用いられる。上記ハロゲン化ブチルゴムとしては、例えば、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等があげられる。
【００１７】
ここで、ブチルゴムとハロゲン化ブチルゴムとをブレンドする場合、その重量比は、ブチルゴム／ハロゲン化ブチルゴム＝１０／９０〜９０／１０の範囲内が好ましい。
【００１８】
つぎに、上記特定のゴム（Ａ成分）とともに用いられるポリブテン（Ｂ成分）としては、前述のように、イソブチレン〔−Ｃ（ＣＨ3 ）2 ＣＨ2 −〕を主体とする液状ポリマーであれば特に限定はない。
【００１９】
そして、上記ポリブテン（Ｂ成分）の数平均分子量（Ｍｎ）は、３００〜３７００の範囲内が好ましく、特に好ましくは５００〜３０００の範囲内である。また、上記ポリブテン（Ｂ成分）の動粘度（１００℃）は、２〜５７００ｍｍ2 ／ｓの範囲内が好ましく、特に好ましくは１０〜４０００ｍｍ2 ／ｓの範囲内である。このようなポリブテン（Ｂ成分）としては、具体的には、新日本石油化学社製のポリブテンＨＶ−１９００等があげられる。
【００２０】
また、上記ポリブテン（Ｂ成分）の配合量は、上記特定のゴム（Ａ成分）１００重量部（以下「部」と略す）に対して、３部以上が好ましく、特に好ましくは５〜３０部の範囲内である。すなわち、ポリブテン（Ｂ成分）の配合量が３部未満であると、バリア性や柔軟性の向上効果が小さくなる傾向がみられるからである。
【００２１】
なお、上記ゴム層用材料には、上記特定のゴム（Ａ成分）およびポリブテン（Ｂ成分）とともに、白色充填剤、加硫剤、カーボンブラック、可塑剤等を適宜に配合しても差し支えない。
【００２２】
上記白色充填剤としては、特に限定はないが、例えば、タルク、マイカ、セリサイト、モンノリロナイト、シリカ、クレー等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２３】
また、上記白色充填剤の配合量は、上記特定のゴム（Ａ成分）１００部に対して、２０〜２００部の範囲内が好ましく、特に好ましくは４０〜１３０部の範囲内である。すなわち、白色充填剤の配合量が２０部未満であると、バリア性が低下する傾向がみられ、逆に白色充填剤の配合量が２００部を超えると、硬さが高くなるため、ホースの柔軟性や振動吸収性が劣るとともに、押し出し加工性が悪化する傾向がみられるからである。
【００２４】
上記加硫剤としては、特に限定はなく、例えば、硫黄や、ジクミルパーオキサイド等の過酸化物加硫剤、アルキルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂等の樹脂加硫剤等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２５】
また、上記加硫剤の配合量は、上記特定のゴム（Ａ成分）１００部に対して、０．５〜２０部の範囲内が好ましい。
【００２６】
上記カーボンブラックの配合量は、所望の引っ張り物性や硬さに応じて調整することができるが、上記特定のゴム（Ａ成分）１００部に対して、２０〜１５０部の範囲内が好ましい。
【００２７】
上記可塑剤としては、例えば、アロマオイル、ナフテンオイル、パラフィンオイル等があげられる。これらは単独でもしくは２種以上併せて用いられる。
【００２８】
つぎに、上記ゴム製内層１の外周面に形成される補強層２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ），アラミド，ポリアミド（ナイロン），ビニロン，レーヨン，金属ワイヤ等の補強糸を、スパイラル編組，ニット編組，ブレード編組等によって編組することにより構成することができる。
【００２９】
上記補強層２の外周面の外層３を形成する材料（外層用材料）としては、特に限定はなく、例えば、ブチルゴム（ＩＩＲ），塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ），臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）等のハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、エピクロロヒドリンゴム（ＥＣＯ）、アクリルゴム、シリコンゴム、塩素化ポリエチレンゴム（ＣＰＥ）、ウレタンゴム等のゴム材料に、加硫剤、カーボンブラック等を適宜に配合したものが用いられる。また、アクリル系，スチレン系，オレフィン系，ジオレフィン系，塩化ビニル系，ウレタン系，エステル系，アミド系，フッ素系，シリコン系等の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）や、熱収縮チューブ等を用いることも可能である。
【００３０】
ここで、前記図１に示すような、本発明の燃料電池用ホースは、例えば、つぎのようにして作製することができる。すなわち、前記特定のゴム（Ａ成分）、ポリブテン（Ｂ成分）、および必要に応じて加硫剤等を所定の割合で配合し、これをバンバリーミキサー等で混練して内層用材料を調製する。つぎに、この内層用材料をチューブ状に押し出して、ゴム製内層１を成形した後、補強糸を編組して補強層２を形成する。ついで、この補強層２の表面に、外層用材料を押し出し成形する。このようにして、ゴム製内層１の外周面に補強層２が形成され、さらにその外周面に外層３が形成されてなる燃料電池用ホース（図１参照）を作製することができる。
【００３１】
なお、本発明の燃料電池用ホースは、少なくとも流体に接する管状のゴム製内層１を備えた構成であれば、前記図１に示した３層構造に限定されるのではなく、例えば、ゴム製内層１と補強層２との間、もしくは補強層２と外層３との間に中間層（ゴム層）等を備えた構成であっても差し支えない。
【００３２】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【００３３】
まず、実施例および比較例に先立ち、下記に示す材料を準備した。
【００３４】
〔ＥＰＤＭ〕
住友化学工業社製、エスプレン５３２
【００３５】
〔塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）〕
ＪＳＲ社製、ブチルＨＴ１０６６
【００３６】
〔カーボンブラック〕
東海カーボン社製、シースト１１６
【００３７】
〔白色充填剤（タルク）〕
日本タルク社製、ミクロエースＫ−１
【００３８】
〔プロセスオイル〕
出光興産社製、ダイアナプロセスＰＷ−３８０
【００３９】
〔液状ポリブテン〕
新日本石油化学社製、ポリブテンＨＶ−１９００〔Ｍｎ：２９００、動粘度（１００℃）：５９０ｍｍ2 ／ｓ〕
【００４０】
〔過酸化物加硫剤〕
ジクミルパーオキサイド（日本油脂社製、パークミルＤ）
【００４１】
〔樹脂加硫剤〕
アルキルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂（田岡化学工業社製、タッキロール２０１）
【実施例】
【００４２】
〔実施例１〜４、比較例１，２〕
後記の表１に示す各成分材料を同表に示す割合で配合し、バンバリーミキサーおよびロールを用いて混練して、ゴム組成物を調製した。ついで、このゴム組成物を、１６０℃×４５分でプレス加硫成形することにより、ゴムシート（厚み２ｍｍ）を作製した。
【００４３】
このようにして得られた実施例および比較例のゴムシートを用いて、下記の基準に従い、各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１に併せて示した。
【００４４】
〔初期物性〕
各ゴムシートをＪＩＳ  ５号ダンベルに打ち抜き、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準じて、引っ張り強さ（ＴＢ）および引っ張り破断伸び（ＥＢ）を測定した。引っ張り強さ（ＴＢ）および引っ張り破断伸び（ＥＢ）については、値が大きい程良好といえる。
【００４５】
〔透過定数〕
各ゴムシートの透過定数（ｍｇ・ｍｍ／ｃｍ2 ・ｄａｙ）を、カップ式試験治具を用いて測定した。すなわち、カップ式試験治具（内径６６ｍｍ、内容積１３５ｃｍ3 、透過面積３４．２ｃｍ2 ）を準備し、このカップ式試験治具の下側に、ブチルゴムパッキンを介して上記ゴムシートを固定した。そして、上記カップ式試験治具内に純水（１００ｃｍ3 ）を充填し、ゴムシートと純水が接するように配置し、８０℃の一定温度雰囲気中に放置した。放置時間と、純水の重量減少量とをグラフにプロットし、その傾きにより、透過定数（ｍｇ・ｍｍ／ｃｍ2 ・ｄａｙ）を算出した。透過定数については、値が小さい程、耐透水性に優れているといえる。
【００４６】
〔ガス透過係数〕
各ゴムシートを用い、ＡＳＴＭ  Ｄ１４３４−７５Ｍ法に基づき、８０℃の条件下において、ＧＴＲガス透過測定器により、単位厚み当たりのガス（窒素ガス）透過係数（×１０-9ｍｌ・ｃｍ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ）を求めた。ガス透過係数については、値が小さい程、耐ガス透過性に優れているといえる。
【００４７】
〔体積抵抗率〕
各ゴムシートの体積抵抗率を、ＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準じて測定した。体積抵抗率については、値が高い程、電気絶縁性に優れているといえる。
【００４８】
【表１】
2006032106.tif 000002
【００４９】
上記結果から、実施例品は、液状ポリブテンを使用しているため、バリア性に優れているとともに、柔軟性、電気絶縁性にも優れていた。なお、ＥＰＤＭに代えてＥＰＭを用いた実施例品においても、ＥＰＤＭを用いた実施例品と同様の優れた効果が得られた。また、Ｃｌ−ＩＩＲに代えてＩＩＲを用いた実施例品においても、Ｃｌ−ＩＩＲを用いた実施例品と同様の優れた効果が得られた。
【００５０】
これに対して、比較例品は、液状ポリブテンに代えてプロセスオイルを用いているため、耐透水性や耐ガス透過性等のバリア性が劣るとともに、電気絶縁性が劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の燃料電池用ホースは、燃料電池システムに用いられる純水配管用ホースや、水素配管，水素混入水配管等の水素ホース等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の燃料電池用ホースの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  ゴム製内層
２  補強層
３  外層
【図１】
2006032106.tif 000003