(57)【要約】【課題】ゴム物性に悪影響を与えずに短時間で不純物等の抽出除去ができ、洗浄効率に優れる燃料電池用ゴム製品の洗浄方法を提供する。【解決手段】非極性ゴムによって形成された燃料電池用ゴム製品を、超臨界（亜臨界）流体により洗浄する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非極性ゴムによって形成された燃料電池用ゴム製品の洗浄方法であって、超臨界（亜臨界）流体により上記ゴム製品を洗浄することを特徴とする燃料電池用ゴム製品の洗浄方法。
【請求項２】
上記非極性ゴムが、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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）および臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）からなる群から選ばれた少なくとも一つである請求項１記載の燃料電池用ゴム製品の洗浄方法。
【請求項３】
上記超臨界（亜臨界）流体が、超臨界（亜臨界）状態の二酸化炭素によるものである請求項１または２記載の燃料電池用ゴム製品の洗浄方法。
【請求項４】
上記超臨界（亜臨界）流体による洗浄が、雰囲気温度が３２〜８０℃の超臨界（亜臨界）流体による２４時間以内での抽出処理である請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池用ゴム製品の洗浄方法。
【請求項５】
上記ゴム製品が、燃料電池用ホースである請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池用ゴム製品の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用ゴム製品の洗浄方法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よって得られたエネルギーは、例えば、自動車の動力や、家庭の電気および温水等として非常に効率的に利用することが可能である。ところで、上記燃料電池システムにおいては、水素と酸素の化学反応でエネルギーを発生させており、その反応には触媒を利用している。そのため、触媒毒成分（硫黄等）や各種イオン等の外的混入物があると、これら混入物が、上記反応を妨げるとともに、上記触媒を被毒させ、その結果、反応効率が著しく低下する。したがって、それを防止するためには、水素や酸素の流入ラインにあたる配管部材（ホース）および関連部材においては、上記外的混入物の抽出や付着がない製品を使用する必要がある。
【０００３】
また、上記燃料電池システムにおける化学反応の際に発生する熱を冷却するため、燃料電池システムには、通常、水冷式の冷却システムが導入されている。そして、その冷却ラインを流れる冷却水（純水およびクーラント）には、絶縁性を保つことが求められている。すなわち、上記冷却水が導電性を帯びた場合、電気的な短絡を引き起こし、それによって、感電のおそれや、その漏電による発電効率の低下が懸念されるからである。したがって、上記冷却水の冷却ラインに用いる配管部材（ホース）および関連部材においては、イオンの抽出が殆どなく、冷却水の導電性を上げないような製品が求められる。そして、上記冷却水には、通常、導電率の低い純水や、純水とクーラントとの混合物が用いられる。しかしながら、純水では、塩素等の除菌剤が一切含まれておらず、そのために、例えば、配管部材（ホース）および関連部材から抽出される低分子有機物の量が多いと、それを餌にするバクテリアが大量に発生する懸念がある。
【０００４】
これらのことから、従来では、燃料電池システムの配管には、イオン等の溶出が少ないステンレス（ＳＵＳ）配管を使用することが多かった。しかし、ＳＵＳ配管を用いた場合、剛性が高いことから、曲げ加工性等に欠け、成形や組み付け等が困難となり、レイアウトおよび作業性に問題がある他、振動耐久性等の難点もある。そのため、近年では、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）等のゴムを用いて形成されたゴム製ホースの使用が提案されている。ところが、このようなゴム製ホースの内周面には、その製造過程において塗布された離型剤等が付着しており、さらに、ゴム中に、微量の不純物等（ゴム配合薬品中に含まれていたり，ホースの製造工程で混入する不純物や、金属イオン、硫黄成分、低分子有機物等）が含まれていることから、これらが徐々に抽出するおそれがある。したがって、上記ゴム製ホースを、そのまま燃料電池システムの配管に用いるには問題がある。また、上記燃料電池システムには、ホース以外にも、例えば、パッキン，ガスケット等のゴム製品があり、これらの関連部材についても、同様の問題がある。したがって、燃料電池システム用途のゴム製品には、洗浄作業が必要不可欠である。上記洗浄作業は、例えば、ホースの場合、その内周面の離型剤を、水や洗浄液によって洗浄し、その後、純水（比導電率が２０μＳ／ｃｍ以下の純水）をホース内に封入して、その水温を高温（９０℃程度）に保持したまま、長時間（２４時間×２サイクル程度）抽出を行うことによりなされる。そして、その後、水洗および乾燥の各工程を経て、製品化される（例えば、特許文献１または２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７３８０３公報
【特許文献２】特開２００２−８１５８１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、上記のように、従来の、純水の封入による洗浄作業（ゴム中の不純物等の抽出除去作業）は、高温で、かなりの時間を要することから、作業効率上好ましいとはいえない。また、この洗浄作業の効率化を優先しようとして、例えば、有機溶剤により洗浄作業を行うと、ゴム物性に悪影響を与えるおそれがあり、しかも、環境面での不安も残るため、現時点においては、具体的な解決策がないのが実状である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ゴム物性に悪影響を与えずに短時間で不純物等の抽出除去ができ、洗浄効率に優れる燃料電池用ゴム製品の洗浄方法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ゴム製品の洗浄方法は、非極性ゴムによって形成された燃料電池用ゴム製品の洗浄方法であって、超臨界（亜臨界）流体により上記ゴム製品を洗浄するという構成をとる。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、二酸化炭素等による超臨界（亜臨界）流体（液体と気体とが単一相となる状態の流体）によりゴムを洗浄すると、環境への負荷も低く、また、この流体が、ゴムへの浸透力が高いことからゴム内部に容易に出入りし、その出動作の際に、ゴム内部の不純物等を帯動し、効率的にゴムから取り除く（抽出）ことができることを突き止めた。このことから、上記超臨界（亜臨界）流体の使用により、低温かつ短時間で、ゴム内部の不純物等の抽出除去作業を効率的に行うことができる。ところが、この研究の過程で、適用対象であるゴム製品が極性ゴムによって形成されていると、上記超臨界（亜臨界）流体による膨潤が生じやすく、また、このように膨潤したまま上記流体が気化すると、ゴム製品に発泡が生じ易くなることが明らかになった。そこで、適用対象であるゴム製品を非極性ゴム製のものとし、これに、上記特定の洗浄方法を適用したところ、上記のような発泡の問題を生じず、上記洗浄を有利に行うことができるようになった。このようにして、この洗浄方法により、不純物等を嫌う燃料電池システムにおいて有用なゴム製品を得ることができることを見いだし、本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように、本発明では、非極性ゴムによって形成された燃料電池用ゴム製品を、超臨界（亜臨界）流体に所定時間接触させることにより、ゴム内部の不純物等を抽出除去（洗浄）し、目的とする燃料電池用ゴム製品を得ている。そのため、この方法で洗浄すれば、ゴム物性を劣化させることなく、低温・短時間で効率よく洗浄することができる。また、この洗浄により、燃料電池システム内を流れる流体の導電化等を促す各種イオン等のみではなく、低分子有機物についても積極的に取り除くこともできる。したがって、このようにして洗浄処理された燃料電池用ゴム製品は、不純物，各種イオン，硫黄成分，低分子有機物等の溶出が殆どなく、燃料電池システムにおける、あらゆる配管部材（ホース）および関連部材への適用が可能であり、その使用により、燃料電池システム内を流れる流体の導電性アップによる燃料電池システムの短絡や、触媒の被毒等による発電効率の低下や、さらには、上記流体中への低分子有機物の抽出によるバクテリアの発生等を、解消することができる。
【００１０】
特に、上記非極性ゴムが、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）、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）であると、より発泡を生じず、本発明における洗浄作業をより有利に進めることができる。
【００１１】
また、上記超臨界（亜臨界）流体が、超臨界（亜臨界）状態の二酸化炭素によるものであると、抽出効率がより高く、さらに、その使用による環境への負荷をより小さくすることができる。
【００１２】
さらに、上記超臨界（亜臨界）流体による洗浄が、雰囲気温度が３２〜８０℃の超臨界（亜臨界）流体による２４時間以内での抽出処理であると、ゴム物性を劣化させることなく、従来の、純水による高温・長時間での抽出処理と同等か、それ以上の抽出効果（洗浄効果）を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【００１４】
本発明では、先にも述べたように、非極性ゴムによって形成された燃料電池用ゴム製品を、超臨界（亜臨界）流体に所定時間接触させることにより、上記ゴム製品を洗浄し、目的とする燃料電池用ゴム製品を得ている。なお、ここで言う「洗浄」とは、ゴム製品の表面的な洗浄のみを指すのではなく、そのゴム内部の洗浄、すなわち、ゴム内部に含まれる微量の不純物等を抽出除去することも含む趣旨である。
【００１５】
上記ゴム製品の形成材料である非極性ゴムとしては、分子内に極性基をもたないゴムであれば、特に限定はないが、なかでも、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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）および臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）は、超臨界（亜臨界）流体の膨潤度がより小さく、そのため、超臨界（亜臨界）流体の膨潤に起因する発泡も生じにくいので、本発明における洗浄作業をより有利に進めることができ、好ましい。なお、これら非極性ゴムは、単独であるいは二種以上併せて用いられる。なかでも、燃料電池用ホース用途においては、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）が、好ましく用いることができる。そして、これらの非極性ゴムとともに、カーボンブラック，タルク等の充填剤、架橋剤、共架橋剤、プロセスオイル、老化防止剤等が、適宜配合される。なお、この発明において、非極性ゴムとは、全体が全て非極性ゴムで構成されているもののほか、多少（例えば２０重量％以下）の極性ゴムが配合されているものも含めるものである。
【００１６】
そして、これら各成分を、ニーダー，バンバリーミキサー，ロール等の混練機を用いて混練することにより、ゴムコンパウンドを調製し、さらに、これをホース状に押出成形して加熱加硫したり、プレス加硫したりすることにより、本発明の適用対象である燃料電池用ゴム製品を作製することができる。なお、このゴム製品は、その一部が、このようなゴムによって形成され、残りの部分が、樹脂，繊維（補強糸等），金属等によって形成されたものであっても、その全部がこのようなゴムによって形成されたものであってもよい。
【００１７】
このようにして得られた燃料電池用ゴム製品は、まず、適宜、水や従来公知の洗浄液によって（特に、上記ゴム製品がホースの場合は、その内周面を中心として）、表面的に洗浄される。そして、その後、前述の超臨界（亜臨界）流体に、上記ゴム製品を所定時間接触させることにより、上記ゴム製品の抽出洗浄が行われる。ここで、上記ゴム製品がホースの場合、その抽出洗浄は、ホースの両端開口に栓をした状態で行ってもよく、また、このホースを循環系に接続し、上記超臨界（亜臨界）流体を、ホース内に循環させて行ってもよい。また、ホース全体を超臨界（亜臨界）流体に含浸等することによる洗浄のみを行う場合は、ホース内にも超臨界（亜臨界）流体を行き渡らせるようにする必要がある。
【００１８】
上記超臨界（亜臨界）流体とは、前述のように、液体と気体とが単一相となる状態の流体であり、具体的には、二酸化炭素，ヘリウム，アルゴン，窒素，アンモニア，水，アルカン（エタン，プロパン，ブタン等），アルコール系溶剤（メタノール，エタノール，プロパノール，イソプロパノール，ブタノール，イソブタノール等）等を、所定の温度および圧力により、その臨界点を超える流体としたものである。すなわち、例えば二酸化炭素の場合、その臨界点が、温度３１．３℃，圧力７．４ＭＰａであるため、超臨界（亜臨界）流体とするには、これらの値を超える条件となるように設定し作業する必要がある。なお、これら超臨界（亜臨界）流体は、単独であるいは二種以上併せて用いられる。なかでも、二酸化炭素による超臨界（亜臨界）流体の使用が、ＥＰＤＭ，ＥＰＭ等の非極性ゴムに対する抽出効率がより高く、さらに、その使用による環境への負荷をより小さくすることができることから、好ましい。
【００１９】
そして、上記のような超臨界（亜臨界）流体の使用により、純水では高温・長時間を要しないと取り除けないようなゴム中に含まれる不純物等を、低温・短時間で取り除くことができる。具体的には、上記超臨界（亜臨界）流体による洗浄が、雰囲気温度が３２〜８０℃の超臨界（亜臨界）流体による２４時間以内での抽出処理であると、ゴム物性を劣化させることなく、従来の、純水による高温・長時間での抽出処理と同等か、それ以上の抽出効果（洗浄効果）を得ることができる。なお、この範囲は、洗浄効果がより期待できる範囲であるという趣旨であり、本発明では、この範囲を超える雰囲気温度もしくは時間の条件で上記抽出処理を行うことについて、特に除外するものではない。そして、上記超臨界（亜臨界）流体による洗浄処理を行った後、適宜、風乾，真空乾燥等の乾燥処理を行い、目的とする洗浄済みの燃料電池用ゴム製品を得ることができる。
【００２０】
上記のような洗浄処理は、特に、燃料電池車両用ホース，家庭用等の定置式燃料電池用ホースといった燃料電池用ホースに、好適に用いることができる。これ以外にも、例えば、燃料電池システムにおいて使用されるガスケットや各種パッキン等のゴム製品にも、上記洗浄処理を行うことができる。そして、このようにして得られた洗浄済みの燃料電池用ゴム製品（ホース等）は、ゴム物性を損なうことなく、従来の洗浄処理以上に洗浄が行われていることから、燃料電池用途に優れた機能を発揮することができる。
【００２１】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。
【実施例】
【００２２】
まず、ＥＰＤＭ１００重量部（以下、「部」と略す）と、ＳＲＦカーボンブラック１００部と、パラフィン系オイル６０部と、老化防止剤（芳香族第二級アミン類）１部と、過酸化物架橋剤（パークミルＤ、日本油脂社製）５部とを、バンバリーミキサーおよびロールを用いて混練して、ゴムコンパウンドを調製した。そして、これを、１６０℃で４５分間プレス加硫して、厚み２ｍｍのテストピースを作製した。このようにして得られたテストピースを、ステンレス製のオートクレーブ中に投入して蓋をし、ついで、その内部へ、液化二酸化炭素を充填し、５０℃×１４．７ＭＰａの超臨界（亜臨界）状態とし、この状態でテストピースを１５分間洗浄処理した。このようにして、目的とする、洗浄済みのテストピースを得た。
【００２３】
〔比較例１〕
上記洗浄処理を行わなかった。それ以外は、実施例１と同様にし、目的とするテストピースを得た。
【００２４】
〔比較例２〕
まず、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）１００部と、ＦＥＦカーボンブラック６０部と、酸化亜鉛（ＺｎＯ）５部と、ステアリン酸１部と、加硫促進剤（サンセラーＴＴ、三新化学工業社製）２部と、加硫促進剤（サンセラーＣＺ、三新化学工業社製）１部と、可塑剤１５部と、硫黄５部とを、バンバリーミキサーおよびロールを用いて混練して、ゴムコンパウンドを調製した。そして、これを、１６０℃で４５分間プレス加硫して、厚み２ｍｍのテストピースを作製した。そして、このテストピースに対し、実施例と同様の洗浄処理を行い、目的とする、洗浄済みのテストピースを得た。
【００２５】
〔従来例〕
上記洗浄処理に代えて、８０℃の純水に２４時間浸漬し、テストピースの洗浄を行った。それ以外は、実施例１と同様にし、目的とする、洗浄済みのテストピースを得た。
【００２６】
このようにして得られた実施例品および比較例品のテストピース（ゴム製品）を用い、下記の基準に従って各特性の評価を行った。これらの結果を、後記の表１および表２に併せて示した。
【００２７】
〔発泡膨張〕
洗浄処理後のテストピースを、常温常圧に戻し、その直後のテストピース表面を目視観察することにより、発泡膨張の評価を行った。すなわち、表面観察により、発泡や膨張が皆無もしくは殆どないものを○、膨張や多数の発泡が見られるものを×と表記した。
【００２８】
〔溶液導電率〕
ポリプロピレン容器内に、１００℃の超純水（比導電率が１μＳ／ｃｍの純水）１００ｍｌを満たし、その中に、テストピース（２８ｍｍ×２８ｍｍ×厚み２ｍｍ）２枚を入れ、１００℃×１６８時間の熱老化を行った。その後、上記超純水の、２５℃での導電率（μＳ／ｃｍ）を、導電率計（堀場製作所社製、ＣＯＮＤＵＣＴＩＶＩＴＹＭＥＴＥＲ  Ｄ−２４）を用いて測定した。
【００２９】
〔溶液の有機炭素量（ＴＯＣ量）〕
ポリプロピレン容器内に、１００℃の超純水（比導電率が１μＳ／ｃｍの純水）１００ｍｌを満たし、その中に、テストピース（２８ｍｍ×２８ｍｍ×厚み２ｍｍ）２枚を入れ、１００℃×１６８時間の熱老化を行った。その後、上記超純水中の有機炭素量（μｇＣ／ｌ）を、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２  ２２．１に準じて測定した。
【００３０】
【表１】
2006059683.tif 000002
【００３１】
上記結果より、実施例品は、発泡膨張を生じず、また、溶液導電率や溶液のＴＯＣ量が低く抑えられていることがわかる。そして、上記溶液導電率やＴＯＣ量の値が、純水による高温・長時間の抽出処理をおこなった従来例と同程度に低く抑えられているか、あるいはそれ以上に低く抑えられていることもわかる。このことから、実施例と同様の洗浄処理を、同条件で、燃料電池用ホース等の燃料電池用ゴム製品に対して行うと、ゴム物性を損ねることなく、低温・短時間で洗浄でき、さらに、その洗浄により、汚染要因である導電性物質や低分子有機物の抽出を、殆ど生じなくすることができる。
【００３２】
これに対し、比較例１では、上記のような洗浄処理を一切行っていないことから、溶液導電率や溶液のＴＯＣ量が高いままである。比較例２では、実施例と同様の洗浄処理を行っているのであるが、適用対象であるゴム製品が、極性ゴムであるＮＢＲによって形成されていることから、発泡膨張が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の洗浄方法は、その適用対象が燃料電池用ゴム製品であり、特に、燃料電池用ホースの洗浄に有用であるが、これ以外にも、例えば、コンピューター冷却用ホースや、その他一般のゴムホースの洗浄に用いることも可能である。