(57)【要約】【課題】優れた耐摩耗性、耐低温性、耐熱性および耐ブリスター性を同時に満足する高圧ガス用シール部材に用いるためのゴム組成物および高圧ガス用シール部材を提供することである。【解決手段】  高圧ガスをシールする、高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物であって、前記ゴム組成物中のゴム成分が、ポリブタジエンおよび／またはポリスチレンブタジエンゴムを含み、前記ゴム組成物が、−６５℃以下のガラス転移点を有することを特徴とするゴム組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスをシールする、高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物であって、
前記ゴム組成物中のゴム成分が、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリスチレンブタジエンゴムを含み、
前記ゴム組成物が、−６５℃以下のガラス転移点を有することを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記高圧ガスは、水素またはヘリウムであることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量が、前記ゴム成分に対して、７０質量％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記ポリブタジエンゴムが、低シスタイプであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記ゴム組成物が、過酸化物加硫体であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項６】
前記ゴム組成物を、アセトンを溶剤として用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６２２９（２０１３）記載のＡ法に基づきソックスレー抽出したときの抽出物の抽出量が、前記ゴム組成物の１０質量％以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のゴム組成物を用いて成形された高圧ガス用シール部材。
【請求項８】
前記高圧ガス用シール部材が、Ｏリング、パッキンまたはガスケットのいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の高圧ガス用シール部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物および高圧ガス用シール部材に関する。特に、水素またはヘリウムをシールする高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物およびシール部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、石油資源枯渇などのエネルギー問題、世界的な環境問題により、効率がよく、環境にやさしい燃料電池が話題になっている。燃料電池は、水素と酸素とを反応させて発電するシステムであるが、水素のハンドリングに課題がみられる。
【０００３】
現在は、水素を高圧にして貯蔵する方法、金属に水素を吸着させて貯蔵する方法、炭化水素を改質して水素を取り出す方法などが提案されているが、水素を高圧にして貯蔵する場合にはタンクに貯蔵することになる。
【０００４】
また、燃料電池自動車（ＦＣＶ）において７０ＭＰａ程度の高圧タンク貯蔵が行われている。またＦＣＶへ水素を供給する水素ステーションにおいては、充填時の圧縮加熱が起こることからプレクールとして−４０℃へ冷却した水素をＦＣＶへ供給しており、−４０℃環境下の使用にも耐えうる高圧水素ガス用シール部材が必要となっている。現状の水素ステーションでは金属シールが使用されているが、金属シールはメンテナンス性に劣るという状況にある。そこで、一部では、金属シールの代替として、ゴム組成物がシール部材として用いられている。
【０００５】
一般的に、高圧ガスをシールするためにゴム組成物に要求される機能としては、加圧・減圧によって破壊しない（ブリスターが発生しない）こと、急減圧による断熱膨張で極く低温になってもゴム弾性を保つことなどが必要とされる。例えば、高圧燃料ガスとして知られるＣＮＧ（圧縮天然ガス、約２０ＭＰａ）では、急減圧時の断熱膨張で−６０℃程度まで温度が低下することが知られている。これを参照すれば、水素ガスはＣＮＧ以上の圧力で貯蔵されるため、−６０℃以下でもゴム弾性を保つことが要求されるものと思われる。しかしながら、現在主に使用されているエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）では、−４５℃程度までしかゴム弾性を有しないため、低温特性が十分ではない。
【０００６】
そのため、高圧ガス用シール部材の研究・開発が進められており、高圧ガス用シール部材用のゴム組成物としては、ブチルゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム、ＥＰＤＭ等が提案されている（特許文献１〜３、非特許文献１）。
また、特許文献４には、水素ガス用シール材として用いられるゴム組成物として、特定の構造を有するシリコーンゴムが記載されている。
【０００７】
一方、汎用ゴムとして、ポリブタジエンゴムやポリスチレンブタジエンゴムが知られおり、一般的にタイヤ用途に使用されている。なお、ポリブタジエンゴムやポリスチレンブタジエンゴムは、比較的ガス透過性が高いゴムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８３０２号公報
【特許文献２】特開２０１５−１０８１０４号公報
【特許文献３】特開２０１５−２０６００２号公報
【特許文献４】国際公開第２００８／００１６２５号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】日本ゴム協会誌：Ｖｏｌ．８９，  Ｎｏ．１０，  Ｐａｇｅ．３０２−３０６  （２０１６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１〜３等に開示されているブチルゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム、ＥＰＤＭ等のゴム組成物も、低温時にシール性が損なわれやすい。例えば、ＥＰＤＭは、−４０℃環境下での使用を想定しても、温調がシビアとなり−４５℃程度に下振れすれば、直ちに漏れが発生してしまうという課題がある。フッ素ゴムでは低温特性が不十分であり−４０℃環境下ではシールすることは困難である。また、少なくともブチルゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴムは、急減圧時におけるブリスターの発生が問題となる。
【００１１】
また、特許文献４等に開示されているシリコーンゴムは、摺動箇所ではシール性が損なわれるという問題がある。例えば、水素ステーションに用いられるシール部材は摺動箇所が多く、その様な部材としてシリコーンゴムを用いることは困難である。また、ＦＣＶの普及等により使用箇所が拡大すれば当然コストダウンも求められるが、シリコーンゴムは材料自体が高価であるため、コストダウンにも限界がある。
【００１２】
また、高圧ガス用シール部材には、低温だけでなく、１００℃程度の高温においてもシール性を維持することが求められるが、従来のゴム組成物は、広い温度範囲におけるシール性が十分ではなく改善の余地があった。
このように、広い温度範囲（特に、低温時）においてもシール性を損なわず、さらに、摺動箇所であっても使用できるシール部材が求められている現状がある。
【００１３】
一方、上述のように、高圧ガスをシールするために、ゴム組成物には様々な機能が求められ、従来、シール部材として、ブチルゴム、フッ素ゴム、水素化ニトリルゴム、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム等の特殊ゴムが使用されていた。また、シール部材としては、気密性を高めるために、ガス透過性の低い素材を使用する傾向があった。そのため、汎用ゴムであり、比較的ガス透過性が高いポリブタジエンゴムやポリスチレンブタジエンゴムを高圧ガス用のシール部材に転用することは考えられていなかった。
【００１４】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、長期間の使用にわたりシール性を維持するためには、ガス貯蔵時の気密性よりも、摩耗に対する耐久性を向上させることや、加圧・減圧の圧力変化時のシール部材の破壊を抑制することが重要であることを見出した。
【００１５】
かかる状況下、本発明の目的は、優れた耐摩耗性、耐低温性、耐熱性および耐ブリスター性を同時に満足する高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物および高圧ガス用シール部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、主にタイヤ用途として使用されるポリブタジエンゴムやポリスチレンブタジエンゴムに着目し、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ポリブタジエンゴムやポリスチレンブタジエンゴムは、比較的ガス透過性が高いにもかかわらず、意外にも、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
＜１＞高圧ガスをシールする、高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物であって、前記ゴム組成物中のゴム成分が、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリスチレンブタジエンゴムを含み、前記ゴム組成物が、−６５℃以下のガラス転移点を有するゴム組成物。
＜２＞前記高圧ガスは、水素またはヘリウムである前記＜１＞に記載のゴム組成物。
＜３＞前記ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量が、前記ゴム成分に対して、７０質量％以上である前記＜１＞または＜２＞に記載のゴム組成物。
＜４＞前記ポリブタジエンゴムが、低シスタイプである前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のゴム組成物。
＜５＞前記ゴム組成物が、過酸化物加硫体である前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のゴム組成物。
＜６＞前記ゴム組成物を、アセトンを溶剤として用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６２２９（２０１３）記載のＡ法に基づきソックスレー抽出したときの抽出物の抽出量が、前記ゴム組成物の１０質量％以下である前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のゴム組成物。
＜７＞前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載のゴム組成物を用いて成形された高圧ガス用シール部材。
＜８＞前記高圧ガス用シール部材が、Ｏリング、パッキンまたはガスケットのいずれかである前記＜７＞に記載の高圧ガス用シール部材。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、優れた耐摩耗性、耐低温性、耐熱性および耐ブリスター性を同時に満足する高圧ガス用シール部材に用いるためのゴム組成物および高圧ガス用シール部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例の耐水素圧力サイクル試験に用いた耐圧試験用装置の断面の模式図である。
【図２】ガス供給口および漏洩検知口を有する治具を取り付ける前の耐圧試験用装置の写真である。
【図３】ガス供給口および漏洩検知口を有する治具を取り付ける前の耐圧試験用装置の断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明について例示物等を示して詳細に説明するが、本発明は以下の例示物等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施できる。なお、本願において、「〜」という表現を用いた場合、その前後の数値または物理値を含む意味で用いることとする。
【００２１】
１．本発明のゴム組成物
本発明は、高圧ガスをシールする、高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物であって、前記ゴム組成物中のゴム成分が、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリスチレンブタジエンゴムを含み、前記ゴム組成物が、−６５℃以下のガラス転移点を有することを特徴とするゴム組成物（以下、「本発明のゴム組成物」と記載する場合がある。）に関する。
【００２２】
なお、本願において、「ゴム成分」とは、本発明のゴム組成物中に含まれるゴム種からなる成分であり、本発明のゴム組成物からフィラー等の配合剤を除いた成分である。本発明のゴム組成物において、ゴム成分を構成するゴム種は、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリスチレンブタジエンゴムを含む。本発明のゴム組成物は、ゴム成分単独で構成されてもよいし、ゴム成分に加えて、フィラー等の配合剤を含む構成であってもよい。詳しくは後述する。
【００２３】
また、本願において、「ガラス転移点」とは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２４０（２０１３）に基づいて、昇温速度２０℃／分でＤＳＣ測定（示差走査熱量測定）をして求められるガラス転移点を意味する。なお、ＤＳＣ測定に際しては、事前にＪＩＳ  Ｋ  ６２４０（２０１３）の附属書ＪＢ記載の標準物質（シクロヘキサン）による温度校正、およびＪＩＳ  Ｋ  ７１２２（２０１４）記載のベースラインの調整を行う必要がある。
【００２４】
まず、本発明のゴム組成物は、高圧ガスをシールする、高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物である。
【００２５】
特に、本発明のゴム組成物は、水素やヘリウムをシールするシール部材に用いることが好適である。
水素やヘリウムは、他のガスに比べて分子のサイズが小さく、物質を透過しやすいため、シールすることが困難なガスであるが、本発明のゴム組成物は、水素やヘリウムのような分子サイズの小さなガスに対しても優れたシール特性を有する。
【００２６】
本発明のゴム組成物は、低温（例えば−４０℃程度）や高温（例えば、８５℃程度）でもゴム弾性を保つことができ、耐摩耗性および耐ブリスター性に優れることから、低温から高温までの広い温度範囲で使用される機器の摺動部などに使用しても、優れたシール性を発揮する。
【００２７】
本発明のゴム組成物が、比較的ガス透過性が高いにもかかわらず、高圧ガスをシールすることができるメカニズムの詳細は不明であるが、以下のように推察される。
【００２８】
水素やヘリウムのようなガスの高圧ガス用シール部材において、急減圧時に発生しやすいブリスター破壊、体積膨張に伴うはみ出し破壊、座屈破壊が知られているが、これらの破壊は、高圧時にシール部材中に溶け込んだガスが減圧時に一気に放出されるために起こる現象である。シール部材を構成するゴム組成物のガス透過係数が低いものは、気密性は高いものの、シール部材中に溶け込んだガスの放出にも高抵抗力・長時間がかかることから、長時間にわたり材料内部から大きな力がかかり上記破壊に至ってしまう。
一方、シール部材を構成するゴム組成物のガス透過係数が高いものは、シール部材中に溶け込んだガスの放出に際し、低抵抗力・短時間ですむことから、シール部材内部から小さな力を短時間しか受けず、上記破壊は発生しにくい状況となる。
すなわち、ポリブタジエンゴムおよびポリスチレンブタジエンゴムは、ガス透過係数が高いため、急減圧時にシール部材中に溶け込んだガスを低抵抗力・短時間で放出できるため、本発明のゴム組成物は破壊されにくいと推察される。
【００２９】
そして、高圧ガス用シール部材は、通常、部材と部材の間に配置され高圧ガスと接触しにくいため、ポリブタジエンゴムやポリスチレンブタジエンゴム程度のガス透過性でも十分にガスをシールできているものと推察される。
【００３０】
また、高圧ガス用シール部材は、通常、部材と部材の間に配置され大気と接触しにくいため、ポリブタジエンゴムやポリスチレンブタジエンゴムのような耐候性、耐オゾン性、耐油性が低いゴム種を含む場合でもゴム組成物が劣化を受けにくいと推察される。
【００３１】
結果として、本発明のゴム組成物は、優れた耐摩耗性、耐低温性、耐熱性および耐ブリスター性を同時に満足できていると推察される。
【００３２】
また、後述する実施例で説明する通り、高圧ガス用シール部材のシール下限温度は、高圧ガス用シール部材を構成するゴム組成物のガラス転移点＋２５℃〜３０℃程度であり、本発明のゴム組成物は、−６５℃以下のガラス転移点を有するので、−４０℃以下の使用環境に十分に耐えうることができる。本発明のゴム組成物が、−９５℃程度のガラス転移点を有する場合、−７０℃の使用環境でも使用可能である。
【００３３】
なお、本発明のゴム組成物は、複数のガラス転移点が観測されてもよい。本発明のゴム組成物は、−６５℃以下に少なくとも１つガラス転移点を有すれば、−６５℃より高い温度にガラス転移点を有してもよく、−６５℃以下に２つ以上ガラス転移点を有してもよい。
【００３４】
本発明のゴム組成物は、上述のように、ゴム成分単独、または、ゴム成分とフィラー等の配合剤とを含む構成である。
本発明のゴム組成物中のゴム成分の含有量は、具体的には、ＪＩＳ  Ｋ  ６２２６−２（２０１３）記載の方法により分析された全有機成分からＪＩＳ  Ｋ  ６２２９（２０１３）記載のＡ法により求めた溶剤（アセトン）抽出量を差し引いて算出できる。
【００３５】
ゴム組成物におけるゴム成分の含有量は、特に限定されないが、前記ゴム組成物を１００質量％とした場合に、２０〜７０質量％であることが好ましく、３５〜５０質量％であることがより好ましい。
【００３６】
本発明のゴム組成物のゴム成分は、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリブタジエンスチレンゴムのゴム種を含めばよく、ポリブタジエンゴム単独であっても、ポリブタジエンスチレンゴム単独であっても、ポリブタジエンゴムとポリブタジエンスチレンゴムの混合物であってもよく、本発明の目的を損なわない範囲で、ポリブタジエンゴムおよびポリブタジエンスチレンゴム以外のゴム種（以下、「その他のゴム種」と記載する場合がある。）を含んでもよい。
【００３７】
以下、ポリブタジエンゴム、ポリブタジエンスチレンゴムについて詳細に説明する。
【００３８】
［ポリブタジエンゴム］
ポリブタジエンゴム（以下、「ＢＲ」と記載する場合がある。）は、共役ジエンモノマーの１，３−ブタジエンが付加重合したポリマーである。すなわち、ＢＲは、ブタジエンに由来する構造単位からなるポリマーである。
ブタジエンに由来する構造単位の結合様式（モノマーの結合様式）により、三種類の幾何異性体（ｃｉｓ−１，４結合（シス）、ｔｒａｎｓ−１，４結合（トランス）、１，２結合（ビニル））が主鎖中に形成され、さらに、１，２結合では不斉炭素原子をもつことから、１，２結合の連鎖が生成した場合、絶対配置の違いで、イソタクチック，シンジオタクチック、アタクチックの三種類の立体規則性（タクティシティ）が発現する。一般的に、ポリブタジエン主鎖中の結合様式はミクロ構造と呼ばれ、これらミクロ構造や立体規則性は重合方法を選択することで制御できる。
【００３９】
ＢＲはミクロ構造や重合法等の違いで分類されるが、本発明のゴム組成物に含有されるポリブタジエンゴムの種類は、本発明の目的を損なわない限り、特に限定されない。例えば、ＢＲとしては、高シスタイプのポリブタジエンゴム（高シス−ＢＲ）や、低シスタイプのポリブタジエンゴム（低シス−ＢＲ）などが挙げられる。
なお、高シスタイプのポリブタジエンゴムとは、ポチブタジエン主鎖中のシス含量が９０ｍｏｌ％以上のポリブタジエンゴムを意味し、低シスタイプのポリブタジエンゴムとは、ポリブタジエン主鎖中のシス含量が５２ｍｏｌ％以下のポリブタジエンゴムを意味する。
【００４０】
高シスタイプのＢＲのガラス転移点（ｔｇ）は−１００〜−９５℃程度で低温特性が優れている。低シスタイプは、シス−１，４結合の結晶化が起こりにくいという利点がある。なお、高シスタイプ、低シスタイプの判別は加硫成形後の高圧ガス用シール部材でも可能である。ソックスレー抽出によりオイル等の不要分を除いたサンプルを用いＮＭＲ測定によりシス含量を算出でき、高シスタイプ、低シスタイプの判別が可能である。
【００４１】
好ましいポリブタジエンゴムとしては、低シスタイプのポリブタジエンゴムが挙げられる。低シスタイプのポリブタジエンゴムを用いることで、低温特性および耐摩耗性がより良好となり、ブリスターもより発生し難くなる。
また、低シスタイプのポリブタジエンゴムは、ビニル結合含量が低いほど、ガラス転移点も低く、高シス−ＢＲで観察されるシス−１，４結合の結晶化も起こりにくいことから、低シスタイプのポリブタジエンゴム中のビニル結合の含量が低いほど好ましい。
【００４２】
具体的には、ポリブタジエンゴムとしては、ＪＳＲ製品のＪＳＲ  ＢＲ０１、ＪＳＲ  Ｔ７００、ＪＳＲ  ＢＲ５１、ＪＳＲ  ＢＲ７３０、日本ゼオン製品のＮｉｐｏｌ  ＢＲ１２２０、宇部興産製品のＵＢＥＰＯＬ  ＢＲ１５０、ＵＢＥＰＯＬ  ＢＲ１５０Ｂ、ＵＢＥＰＯＬ  ＢＲ１３０Ｂ、ＵＢＥＰＯＬ  ＢＲ１５０Ｌ、ＵＢＥＰＯＬ  ＢＲ３６０Ｌ、ＵＢＥＰＯＬ  ＢＲ２３０、ＵＢＥＰＯＬ  ＢＲ７１０、ＵＢＥＰＯＬ  ＢＲ１３３Ｐ等を用いることができ、低シスタイプのポリブタジエンゴムとしては、日本ゼオン製品のＮｉｐｏｌ１２５０Ｈ、旭化成製品のジエンＮＦ３５Ｒ、クラレ製の液状ポリブタジエン：ＬＢＲ−３００、ＬＢＲ−３０２Ｂ、ＬＢＲ−３０５、ＬＢＲ−３０７、ＬＢＲ−３５２、ＬＢＲ−３６１等のゴム用グレード等を用いることができる。
【００４３】
［ポリスチレンブタジエンゴム］
ポリブタジエンスチレンゴム（以下、「ＳＢＲ」と記載する場合がある。）は、１，３−ブタジエンとスチレンからなるポリマーである。すなわち、ブタジエンに由来する構造単位と、スチレンに由来する構造単位とからなるポリマーである。
ＳＢＲは、乳化重合ＳＢＲと溶液重合ＳＢＲが主として工業化されており、本発明のゴム組成物に含まれるＳＢＲとしては、低温特性の優れた溶液重合ＳＢＲが好ましい。
【００４４】
具体的には、ポリブタジエンスチレンゴムとしては、ＪＳＲ製品のＪＳＲ  １５００、ＪＳＲ１５０２、ＪＳＲ１５０７、ＪＳＲ０２０２、ＪＳＲ１５０３等を用いることができる。溶液重合ＳＢＲとしては、旭化成製品のタフデン１０００、タフデン２０００Ｒ、ＪＳＲ製品のＪＳＲ  ＳＬ５５２、ＪＳＲ  ＳＬ５６３、日本ゼオン製品のＮｉｐｏｌ  ＮＳ１１６Ｒ等を用いることができる。
【００４５】
本発明のゴム組成物においてゴム成分は、上述のように、その他のゴム種を含んでいてもよく、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリブタジエンスチレンゴムと、その他のゴム種（ポリブタジエンゴムおよびポリブタジエンスチレンゴム以外のゴム種）とをブレンドして用いてもよい。その他のゴム種の種類は、特に限定されず、目的に応じて適宜選択される。
【００４６】
その他のゴム種として好ましいものとして、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴムが挙げられる
【００４７】
例えば、耐摩耗性向上のため、ガラス転移点の低いニトリルゴム（低ニトリルＮＢＲ）をブレンドして用いることも可能ある。ニトリルゴムに関しては特に限定はされないが、例えば、ＪＳＲ製品のＪＳＲ  Ｎ２６０Ｓ、日本ゼオン製品のＮｉｐｏｌ  ＤＮ４０１、Ｎｉｐｏｌ  ＤＮ４０１Ｌ、Ｎｉｐｏｌ  ＤＮ４０１ＬＬ等を用いることができる。
【００４８】
また、例えば、耐候性向上のため、ガラス転移点の低いエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）をブレンドして用いることも可能である。ＥＰＤＭに関しては特に限定はされないが、例えば、ダウ・ケミカル製品のＮＯＲＤＥＬ  ＩＰ４５７０、ＮＯＲＤＥＬ  ＩＰ５５６５、住友化学製品のエスプレン５３２、エスプレン７４５６、ＪＳＲ製品のＴ７１４１、ＥＰ３４２等を用いることができる。
【００４９】
また、より低温特性を向上させるためにシリコーンゴムとのブレンドも可能である。シリコーンゴムに関しては、特に限定されないが、例えば、信越化学製品のＫＥ−１３６Ｙ−Ｕ、ＫＥ−１８６−Ｕやダウコーニング製品のＤＹ３２−３７９Ｕ等を用いることができる。
【００５０】
本発明のゴム組成物中のゴム成分が、ポリブタジエンゴムとポリブタジエンスチレンゴムの混合物、または、その他のゴム種を含む場合は、各ゴム種の配合量は、本発明の目的を達成できる範囲で、目的に応じて適宜決定すればよい。
【００５１】
好ましくは、ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量が、ゴム成分に対して７０質量％以上である。ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量が、ゴム成分に対して７０質量％以上あれば、ブリスター破壊、はみ出し破壊、座屈破壊等の破壊がより発生しにくい状況となり、シール部材として重要な評価特性である圧縮永久歪も小さく抑えることが可能となる。より好ましくは、ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量が、ゴム成分に対して８０質量％以上であり、上記破壊はさらに発生しにくく、圧縮永久歪もさらに小さく抑えることが可能となる。
【００５２】
なお、本願において、「ブタジエンに由来する構造単位」とは、１，３−ブタジエン（モノマー）の単独重合または共重合により得られるポリマー中に存在する、１，３−ブタジエン１分子に由来する部分構造のことをいう。
「ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量」とは、ゴム成分を構成するゴム種が有するブタジエンに由来する構造単位の総量のことである。ブタジエンに由来する構造単位は、ポリブタジエンゴムおよびポリブタジエンスチレンゴムだけでなく、その他のゴム種に含まれていてもよい。
【００５３】
ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量は、ゴム成分がポリブタジエンゴムからなる場合は、１００質量％である。また、ゴム成分がポリブタジエンスチレンゴムからなる場合は、例えば、ブタジエンとスチレンとの共重合体組成比に基づき算出することができる。
その他のゴム種がブタジエンに由来する構造単位を有する場合には、ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量とは、ポリブタジエンゴムおよびポリブタジエンスチレンゴムに含有されるブタジエンに由来する構造単位と、その他のゴム種に含有されるブタジエンに由来する構造単位との総量となる。
【００５４】
また、ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量は、例えば、ソックスレー抽出（ＪＩＳ  Ｋ  ６２２９（２０１３）記載のＡ法）により、プロセスオイル等の配合剤を抽出した後に熱分解ＧＣまたは熱分解ＧＣ−ＭＳを用いて、組成既知のゴムまたはポリマーにより作成した検量線と分析結果（ＢＲ由来の熱分解物であるブタジエンや４−ビニル−１−シクロヘキセン等の検出ピーク、ＳＢＲ由来の熱分解物であるブタジエンや４−ビニル−１−シクロヘキセン、スチレン等の検出ピーク、ＮＢＲ由来の熱分解物であるブタジエンや４−ビニル−１−シクロヘキセン、アクリロニトリルの検出ピーク、ＥＰＤＭ由来の熱分解生成物である、Ｃ３〜Ｃ８パラフィンの検出ピーク等利用）を利用して算出することができる。
具体的には、ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量は、ブタジエンに由来する構造単位の熱分解物であるブタジエンや４−ビニル−１−シクロヘキセンの検出ピークから算出することが可能である。なお、ブタジエンや４−ビニル−１−シクロヘキセンの発生由来はＢＲ、ＳＢＲ、ＮＢＲ、液状ゴム等いずれの発生由来のピークであっても構わない。
【００５５】
より具体的には、ＪＩＳ  Ｋ  ６２３１（２０１３）、ＪＩＳ  Ｋ  ６２３１−２（２０１３）記載の分析条件または準拠する条件にて、保持時間が重ならない検出ピークを利用し、分析可能である。なお、ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量は、加硫成形後の高圧ガス用シール部材からでも測定可能である。
【００５６】
本発明のゴム組成物は、上述のように、ゴム成分単独であっても、ゴム成分と配合剤とを含む構成であってもよいが、通常は、ゴム成分と配合剤とを含む。配合剤は、本発明の目的を損なわない範囲で、ゴム工業で一般的に使用されている公知の配合剤を使用すればよい。
【００５７】
配合剤の種類や添加量は、特に制限はないが、配合剤の種類や添加量によっては、本発明のゴム組成物が高圧ガスに長時間曝露された際に、本発明のゴム組成物の特性に変化を引き起こす場合があるため、本発明のゴム組成物を、アセトンを溶剤として用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６２２９（２０１３）記載のＡ法に基づきソックスレー抽出したときの抽出物の抽出量が、本発明のゴム組成物の１０質量％以下であることが好ましい。
【００５８】
本発明のゴム組成物は、未架橋であってもよいが、通常、架橋される。なお、本願において、「架橋」と同義の言葉として「加硫」を用いる場合もある。すなわち、本願において、「加硫」は、硫黄、または、硫黄と加硫促進剤を使用してゴム成分を架橋することだけでなく、有機過酸化物等の硫黄以外の架橋剤を使用してゴム成分を架橋することも意味する。
架橋（加硫）方法は、本発明の目的を損なわない範囲で特に限定されない。
【００５９】
より好ましい架橋（加硫）方法は、有機過酸化物を用いて架橋した、過酸化物加硫である。すなわち、本発明のゴム組成物は、過酸化物加硫体であることが好ましい。過酸化物加硫体は圧縮永久歪特性が向上し、ＦＣＶ関連用途では、燃料電池触媒への硫黄被毒の心配がないため好ましい。過酸化物加硫体は、ゴム組成物の蛍光Ｘ線分析により硫黄が検出されないこと、または、ゴム組成物をソックスレー抽出し、抽出物をＧＣ−ＭＳやＦＴ−ＩＲ分析をすることで、有機過酸化物の残渣（分解物）を検出すること等から確認できる。
【００６０】
有機過酸化物としては、一般にゴムに使用可能なものであれば特に制限なく使用することができ、例えばベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ第３ブチルパーオキサイド、第３ブチルクミルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、１，１−ジ（第３ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（第３ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（第３ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、１，３−ジ（第３ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、第３ブチルパーオキシベンゾエート第３ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｎ−ブチル−４，４−ジ（第３ブチルパーオキシ）バレレート等が用いられる。これらの有機過酸化物は１種のみを使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６１】
有機過酸化物の配合量は、有機過酸化物の種類等に応じて適宜決定すればよいが、通常、ゴム成分１００質量部に対して、０．２〜８質量部、好ましくは１〜５質量部の割合で用いられる。
【００６２】
その他の配合剤としては、具体的には、カーボンブラック、シリカ等の補強剤、タルク、クレー、グラファイト、けい酸カルシウム、炭酸カルシウム等の充填剤、ステアリン酸、パルミチン酸、パラフィンワックス、プロセスオイル等の加工助剤、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の金属酸化物、老化防止剤、可塑剤、スコーチ防止剤などが挙げられる。これらの配合剤は、１種のみを使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６３】
本発明のゴム組成物は、カーボンブラックやシリカ等の補強剤を含んでもよい。補強剤は、１種のみを使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００６４】
補強剤としてのカーボンブラックが配合される場合には、カーボンブラックの種類としては、ハードカーボン種であるＳＡＦ、ＩＳＡＦおよびＨＡＦのうち少なくとも１種を含むことがゴムに強度を与える点から好ましい。
また、ソフトカーボン種であるＦＥＦ、ＧＰＦ、ＨＭＦおよびＳＲＦのうち少なくとも１種を含むことがゴムの圧縮永久歪特性のために好ましい。
ハードカーボン種とソフトカーボン種は併用するのが好ましい。
なお、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＨＭＦ、ＳＲＦはいずれも、米国のＡＳＴＭ規格Ｄ−１７６５−８２ａで分類されたカーボンブラックの略称である。
【００６５】
カーボンブラック添加量は、目的に応じて適宜選択可能だが、強度、硬度、耐摩耗性の点から、ゴム成分１００質量部に対して５０質量部以上添加することが好ましく、１００質量部以上がより好ましい。
【００６６】
また、本発明ゴム組成物は、プロセスオイルを含んでもよく、プロセスオイルを含む場合、プロセスオイルはパラフィン系またはナフテン系オイルが好ましい。
添加量は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜決定すればよいが、高圧ガスに長時間曝露された際に、プロセスオイルが押し出され、ゴム組成物の特性変化が問題になる場合があるため、物性変化に影響を与えにくいゴム組成物または加硫後ゴム組成物中に対して１０質量％以下が好ましい。なお、プロセスオイルの量は、ソックスレー抽出（ＪＩＳ  Ｋ  ６２２９（２０１３）記載のＡ法）により測定できる。
【００６７】
高圧ガス曝露による物質押し出し等による物性変化をさらに抑制するためには、サブ（ファクチス）や液状ゴムをプロセスオイルの代替として用いることが好ましい。サブ（ファクチス）は無硫黄タイプの過酸化物により処理されたサブ（ファクチス）が好ましく、液状ゴムは液状ブタジエンゴムまたは液状スチレンブタジエンゴムが、ポリブタジエンおよび／またはポリブタジエンスチレンとの相溶性の点から好ましい。
【００６８】
プロセスオイルの代替として用いることができる液状ゴムは、例えば、クラレ製の液状ポリブタジエン：ＬＢＲ−３００、ＬＢＲ−３０２Ｂ、ＬＢＲ−３０５、ＬＢＲ−３０７、ＬＢＲ−３５２、ＬＢＲ−３６１等のゴム用グレード、クラレ製の液状スチレンブタジエンゴム：Ｌ−ＳＢＲ−８２０、Ｌ−ＳＢＲ−８４１等のゴム用グレード等が好適に用いられる。
【００６９】
また、本発明のゴム組成物は、老化防止剤を含んでもよく、老化防止剤は１種または２種以上を併用してもよい。老化防止剤は特に限定されず、従来公知のものを使用することができるが、窒素原子を含むものが好ましい。
具体的にはアミンーケトン系、芳香族第２級アミン系、イミダゾール系などが好ましい。このような老化防止剤は、老化防止効果に付随して、配合剤としてカーボンブラックを配合する場合に、カーボンブラックの分散効果も高めることから好ましい。
また、高圧ガスに長時間曝露された際に、老化防止剤が押し出され、ゴム組成物の特性変化が問題になる場合があるため、メタクリル基等の反応性官能基を有する不溶出性の老化防止剤が好ましい。
【００７０】
また、本発明のゴム組成物は、共架橋剤を含んでもよい。共架橋剤は例えば、多官能性不飽和化合物などが挙げられる。多官能性不飽和化合物は、１種のみを使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００７１】
多官能性不飽和化合物としては、例えば、キノンジオキシム系の多官能性不飽和化合物（例えば、ｐ−キノンジオキシム等）、メタアクリレート系の多官能性不飽和化合物（例えば、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等）、アリル系の多官能性不飽和化合物（例えば、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルトリメリテート等）、マレイミド系の多官能性不飽和化合物（例えば、マレイミド、フェニルマレイミド、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド等）、無水マレイン酸、ジビニルベンゼン、ビニルトルエンおよび１，２−ポリブタジエンなどが挙げられる。
【００７２】
これらの中でも、シール部材の圧縮永久歪を低減するために、トリアリルイソシアヌレートおよびジエチレングリコールジメタクリレートが好ましい。
共架橋剤（特に、多官能性不飽和化合物）を使用する場合、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．１〜２０質量部であり、特に好ましくは１〜５質量部である。
【００７３】
本発明のゴム組成物の好ましい態様のひとつは、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリスチレンブタジエンゴムと、架橋剤と、補強剤とを含むゴム組成物である。例えば、このようなゴム組成物として、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリスチレンブタジエンゴムと、有機過酸化物と、カーボンブラックとを含むゴム組成物が挙げられる。
【００７４】
本発明のゴム組成物は、製造方法は特に限定されず、目的に応じて従来公知の方法から選択すればよい。例えば、本発明のゴム組成物の製造は、インターミックス、ニーダ、バンバリーミキサ等の混練機またはオープンロール等を用いて混練することによって行われる。また、加硫成形する場合は、例えば、射出成形機、圧縮成形機、加硫プレス等を用いて行われる。一般的に、加硫成形は、約１５０〜２００℃で約３〜６０分間程度加熱することによって行われ、必要に応じて約８０〜１５０℃で約１〜２４時間加熱するオーブン加熱（二次加硫）が行われる。
【００７５】
２．高圧ガス用シール部材
また、本発明は、本発明のゴム組成物を用いて成形された高圧ガス用シール部材（以下、「本発明のシール部材」と記載する場合がある。）に関する。本発明のシール部材は、目的に応じて、本発明のゴム組成物をそのまま用いてもよいし、さらに、架橋や成形をして用いてもよい。また、本発明のゴム組成物を単独で用いて成形されたものでもよく、他の材料と組み合わせて用いて成形されたものでもよい。製造方法は、特に限定されず、本発明のシール部材は、従来公知の方法を目的に応じて適宜選択して製造できる。また、高圧ガス用シール部材は、ガスを実質的に漏洩しないようにできればよく、ガスが、タンク等の容器から完全に漏洩しないように密閉する必要はない。
【００７６】
本発明のシール部材は、成形体であれば形状は特に限定されず、その形状は、目的に応じて適宜選択できる。
本発明のシール部材としては、具体的には、Ｏリング、パッキン、ガスケット、ホースなどが挙げられ、好適には、Ｏリング、パッキンまたはガスケットのいずれかである。
【００７７】
本発明のシール部材の硬度は高圧ガス曝露後、急減圧時の体積膨張率を低く抑える効果および耐摩耗性向上の点から、デュロメータＡ硬度８０以上が好ましく、デュロメータＡ硬度８５以上がより好ましい。
【００７８】
本発明のシール部材は、高圧ガスに曝されてもブリスターを発生せず、低温特性に優れる特徴を有する。さらに、本発明のシール部材は、圧縮永久歪が小さく、且つ良好な耐摩耗性（摺動特性）を有する。従って、本発明のシール部材は、様々な高圧ガス用機器のシール部材に用いることができ、特に、水素ガスやヘリウムガスを取り扱う機器のシール部材として好適である。
【００７９】
高圧ガス用機器としては、例えば、燃料電池車用高圧水素容器、水素ステーション用の各部材、宇宙産業用の高圧ヘリウム容器などが挙げられ、例えば、貯蔵高圧水素ガス（例えば、７０ＭＰａ）の貯蔵タンクのシール部材、水素ステーション用シール部材、宇宙産業用途での高圧ヘリウムシール用のシール部材等として好適に使用することができる。
【００８０】
本発明の高圧ガス用シール部材の耐圧性については、１ＭＰａ以上の高圧ガスでの使用を対象とし、特に貯蔵タンクの仕様記載に準ずる３５ＭＰａ以上（例えば、５０ＭＰａ、７０ＭＰａ、９０ＭＰａ）での使用条件下においても、すぐれた耐圧シール性が発揮される。
【００８１】
本発明の高圧ガス用シール部材は、広い温度範囲（特に低温環境）でも優れたシール性を発揮し、−７０℃〜１００℃（好ましくは−４０℃〜８５℃）での使用が好適である。
【００８２】
また、本発明のシール部材を用いて、高圧ガスをシールする場合、本発明のシール部材単体でシールしてもよく、また、既存のグリースを併用することや、バックアップリングと本発明のシール部材とを併用することでシールすることも可能である。
グリースを併用する場合、グリースは特に制限なく、シリコーン系やフッ素系グリースを用いても良い。
バックアップリングと併用する場合、バックアップリングは特に制限なく、既存のフッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ等）やガラス繊維／フッ素樹脂から成る複合体から作製されたバックアップリングを用いても良い。
【実施例】
【００８３】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、上記・下記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて
実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００８４】
＜実施例＞
１．成分
実施例で使用した各成分を以下に列挙する。
（１）ゴム
低シス−ＢＲ：Ｎｉｐｏｌ  ＢＲ１２５０Ｈ（日本ゼオン製）、ジエンＮＦ３５Ｒ（旭化成製）
溶液重合ＳＢＲ：タフデン２０００Ｒ（スチレン量：２５ｗｔ％）（旭化成製）
ＮＢＲ：ＪＳＲ  ＮＢＲ  Ｎ２６０Ｓ（アクリロニトリル量：１５ｗｔ％）（ＪＳＲ製）
液状ゴム：クラプレンＬＢＲ−３０７Ｂ（クラレ製）
（２）カーボンブラック
シースト９（東海カーボン製）、シーストＳ（東海カーボン製）
（３）架橋剤（有機過酸化物）
Ｃ−８Ａ（信越化学製、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ターシャリーブチルパーオキシ）ヘキサン  ８０％品）
（４）その他の配合剤
老化防止剤：ノクラックＧ−１（大内新興化学製）
共架橋剤（多官能性不飽和化合物）：ＮＫエステル２Ｇ（新中村化学製、ジエチレングリコールジメタクリレート）
プロセスオイル：ダイアナプロセスオイルＮＳ−１００（出光興産製）
加工助剤：ステアリン酸
金属酸化物：酸化亜鉛
【００８５】
２．ゴム組成物およびシール部材の製造
表１に示す質量部数で各成分を、混練機を用いて混練して、実施例１〜実施例８のゴム組成物を調製した。次に、実施例１〜実施例８のゴム組成物をプレス成形装置にて１７０℃でそれぞれプレス成形し、測定用サンプルおよびシール部材を得た。
【００８６】
なお、常態物性測定、ガラス転移点測定および曝露試験に用いるための測定用サンプルは、２ｍｍ厚のシート状の成形体を得たのちに、各評価項目に応じた形状に打ち抜いて製造した。圧縮永久歪の評価用の測定サンプルは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６２（２０１３）に従って製造した。シール部材は、Ｏリングの形状となるように製造した。
【００８７】
３．評価
実施例１〜実施例８のゴム組成物およびシール部材の特性を以下のように評価した。
【００８８】
（１）常態物性（硬さ、引張強さおよび伸び）
シール部材の硬さを、タイプＡデュロメータを用いてＪＩＳ  Ｋ  ６２５３−３（２０１３）に従って測定した。また、引張強さおよび伸びを、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１（２０１３）に従って測定した。
【００８９】
（２）圧縮永久歪（耐熱性・耐寒性）
所定の温度（８５℃または−４０℃）にて２５％圧縮し（圧縮割合はＪＩＳ  Ｂ  ２４０１−１附属書ＪＣ（２０１３）に基づく）、同温度にて２４時間保存した後のシール部材の圧縮永久歪を、ＪＩＳ  Ｋ  ６２６２（２０１３）に基づいて測定した。圧縮永久歪は、圧縮温度８５℃では、圧縮解放後、室温にて放置し３０分後に測定した値である。圧縮温度−４０℃では、圧縮解放後、−４０℃環境下にて放置し３０分後に測定した値である。
【００９０】
（３）ガラス転移温度
シール部材のガラス転移温度を、ＪＩＳ  Ｋ  ６２４０（２０１３）に基づいて、ＤＳＣを用いて測定した。測定条件は、窒素流量５０ｍＬ／ｍｉｎ、昇温速度２０℃／ｍｉｎである。なお、ＤＳＣ測定に際しては、事前にＪＩＳ  Ｋ  ６２４０（２０１３）の附属書ＪＢ記載の標準物質（シクロヘキサン）による温度校正、およびＪＩＳ  Ｋ  ７１２２（２０１４）記載のベースラインの調整を行った。
【００９１】
（４）ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の量
メーカー記載のＳＢＲのスチレン量およびＮＢＲのアクリロニトリル量およびゴム組成物の配合から計算し、本実施例のゴム組成物におけるゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の質量％を算出した。
【００９２】
（５）耐水素性
まず、（５−１）〜（５−４）の試験を行う前に、ヘリウムの高圧ガスを用いて、評価系にガス漏れやサンプル破損がないことを確認した。評価方法は、水素の変わりにヘリウムを使用した以外は、以下の（５−１）〜（５−４）と同様である。
【００９３】
（５−１）曝露試験
測定用サンプルは、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１（２０１３）に規定された７号ダンベル形状とした。
事前に室温にて測定用サンプルの１辺を測長（Ｌ０）した。
次に、圧力容器(容量１００ｍＬ)内に測定用サンプルを入れ、９０ＭＰａ水素に１６時間、所定温度（室温または−４０℃）にて曝露した後、曝露温度と同温度にて急速（５秒以内）に脱圧を行った。その後、速やかにサンプルを取り出し(室温)、脱圧後１０分の測定用サンプルをスケールと共に室温下にて写真撮影した。測定用サンプルとスケールの写真から、測定サンプルの事前測定カ所と同一箇所を測長（Ｌ１）し、以下の式に従い、体積膨張率（％）を算出した。
体積膨張率（％）  ＝  （Ｌ１／Ｌ０）3×１００
また、撮影後の写真および曝露後の実サンプルの目視にて、ブリスター破壊の有無を観察した。
【００９４】
（５−２）耐水素圧力サイクル試験
図１に試験に用いた耐圧試験用装置の断面の模式図を示す。また、ガス供給口および漏洩検知口を有する治具を取り付ける前の装置の写真を図２に、ガス供給口および漏洩検知口を有する治具を取り付ける前の装置の断面の模式図を図３に示す。図１に示すように、本試験で用いた耐圧試験用装置は、Ｏリングをはめた後、ガス供給口および漏洩検知口を有する治具を取り付けることで、高圧ガスの供給およびガスの漏洩を検知することが可能である。
【００９５】
まず、図１に示すように、耐圧試験用装置にシール部材を装填した。次に、所定の温度（８５℃または−４０℃）にて、常圧と９０ＭＰａとの間で水素加減圧サイクルを１サイクル６〜８秒にて６６００回試験を行った。試験中の水素漏れの有無を圧力センサーにてモニターした。試験後のシール部材の損傷を目視で評価した。温度はシール部材を装填した治具表面温度をモニターして調整した。
【００９６】
（５−３）耐水素摺動試験
まず、市販バルブ装置（超高圧水素ガス適応バルブ（フジキン社製バルブ））の弁の軸であるステム部分の既存のＯリングの一部を取り外し、既存Ｏリングの代わりに本実施例のシール部材を装填した。次に、所定の温度（８５℃または−４０℃）にて９０ＭＰａの水素を張ったまま、弁を開閉１０００回（開閉でステム１往復で１回）することで、弁の軸であるステムとシール部材間を摺動させ試験を行った。試験中はバルブ内圧力をモニターすることで試験中の水素漏れの有無を評価した。また試験後のシール部材の損傷有無を目視で評価した。温度はシール部材を装填したバルブの筐体表面温度をモニターして調整した。
【００９７】
（５−４）−６５℃高圧水素シール試験
（５−２）と同じ耐圧試験用装置を用いた。耐圧試験用装置にシール部材を装填し、−６５℃にて、常圧と９０ＭＰａとの間で水素加減圧サイクルを３回行った。さらに、１０分間、９０ＭＰａで水素を張ったまま、−６５℃にてシール特性を確認した。試験中の水素漏れの有無を圧力センサーにてモニターし評価した。また、試験後のシール部材の損傷を目視で評価した。温度はシール部材を装填した治具表面温度をモニターして調整した。
【００９８】
評価結果を表１に示す。表１に示すように、本発明の実施例のシール部材は低温での耐水素性も良好であり、高圧水素曝露試験に対しブリスター破壊はなく、体積膨張率も低く抑えられていた。
【００９９】
耐水素圧力サイクル試験では、−４０℃（低温）で６６００回および＋８５℃（高温）で６６００回共に、水素漏れはなくシールテストに成功しており、試験後のシール部材のダメージも軽微であった。なお、実施例１に関しては、表１の※１記載のように８５℃でのサイクル試験でオイルの一部喪失が確認されたが、全ての実施例においてシールテストは問題なかった。
【０１００】
耐水素摺動試験でも、９０ＭＰａ、−４０℃（低温）で１０００回および９０ＭＰａ、＋８５℃（高温）で１０００回共に、シール部材が破損することなく、かつ、水素が漏れることなくシールすることが可能であった。
【０１０１】
さらに、−６５℃高圧水素シール試験においても、９０ＭＰａ水素を漏れなくシールすることが可能であった。試験治具設計が−７０℃だったため安全を考慮し−６５℃にて試験を実施したが、ガラス転移点の値から、より低温でのシールも可能と考えられる。
【０１０２】
＜比較例＞
１．成分
比較例で使用した各成分を以下に列挙する：
（１）ゴム
ＮＢＲ：ＪＳＲ  ＮＢＲ  Ｎ２３０ＳＬ（中高ニトリル、アクリロニトリル量：３５ｗｔ％）（ＪＳＲ製）  、ＪＳＲ  ＮＢＲ  Ｎ２４０Ｓ（中ニトリル、アクリロニトリル量：２６ｗｔ％）（ＪＳＲ製）、ＪＳＲ  ＮＢＲ  Ｎ２６０Ｓ（アクリロニトリル量：１５ｗｔ％）（ＪＳＲ製）
（２）カーボンブラック
シースト９（東海カーボン製）、シースト３（東海カーボン製）
（３）架橋剤（有機化酸化物）
パークミルＤ−４０（日本油脂製、ジクミルパーオキシド）
（４）その他の配合剤
老化防止剤：ノクラック６Ｃ（大内新興化学製）
共架橋剤（多官能性不飽和化合物）：ＴＡＩＣ（日本化成）
加工助剤：ステアリン酸
金属酸化物：酸化亜鉛
【０１０３】
２．ゴム組成物およびシール部材の製造
表２に示す質量部数で各成分を、混練機を用いて混練して、比較例１〜６のゴム組成物を調製した。次に、比較例１〜６のゴム組成物をプレス成形装置にて１７０℃でそれぞれプレス成形し、測定用サンプルおよびシール部材を得た。
なお、測定用サンプルおよびシール部材の形状は実施例と同じである。
【０１０４】
３．評価
比較例１〜６のゴム組成物およびシール部材の特性（常態物性、ガラス転移点、曝露試験、高圧水素シール性試験）を評価した。
なお、常態物性の測定、ガラス転移点の測定および曝露試験は、実施例と同様にした。
また、比較例のゴム組成物におけるゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の量は、メーカー記載のＮＢＲのアクリロニトリル量およびゴム組成物の配合から計算し算出した。
【０１０５】
また、比較例のゴム組成物は、実施例のゴム組成物に比べて、より高温で破損する恐れがあるため、−６５℃高圧水素シール性試験に代えて、所定の温度（室温、−２０℃、−３０℃または−４０℃）にて高圧水素シール性試験を実施した。試験方法は、−６５℃に変えて、所定の温度（室温、−２０℃、−３０℃または−４０℃）に変更した以外は、実施例の（５−４）と同様の方法で行った。
【０１０６】
評価結果を表２に示す。比較例として、表２に示す室温下の高圧水素曝露試験の結果から、体積膨張率は硬度が上がると共に低減する結果であった。また、体積膨張率は、ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量が増えるに伴って低減する結果であった。さらに、−４０℃環境下における高圧水素曝露試験では、試験環境温度がガラス転移点以下になるとブリスター破壊が観察される結果であった。
【０１０７】
比較例として、表２に示す各マイナス温度環境下にて高圧水素のシール試験を行ったが、試験環境温度がガラス転移点以上であっても漏れが発生し、ガラス転移点＋２５℃〜＋３０℃程度が、高圧水素シール可能な下限温度であることが示唆された。
【０１０８】
また、既存品の比較例として、市販バルブ装置（超高圧水素ガス適応バルブ（フジキン社製バルブ））の低温対応既存Ｏリング（低温用ＥＰＤＭ）を同様に評価したところ、筐体温度調整時（−４０℃狙い）、筐体温度が−４３℃へ下振れした際に、速やかに水素漏れが発生した。
【０１０９】
本実施例のシール部材では同条件下、全く漏れは発生せず、上述のように−６５℃においても高圧水素シールが可能であった。以上のように既存シール部材と本実施例のシール部材では明らかな違いが見られ、その優位性が明らかとなった。
【０１１０】
【表１】
2018172538.tif 000002
【０１１１】
【表２】
2018172538.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明のゴム組成物は、耐摩耗性、耐低温性、耐熱性および耐ブリスター性に優れ、様々な高圧ガス用機器のシール部材、特に、水素ガスやヘリウムガスを取り扱う機器のシール部材として用いることができ、産業的に有用である。
【図１】
2018172538.tif 000004
【図２】
2018172538.tif 000005
【図３】
2018172538.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月5日(2018.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスをシールする、高圧ガス用シール部材に用いられるためのゴム組成物であって、
前記高圧ガスが、１ＭＰａ以上の水素またはヘリウムであり、
前記ゴム組成物中のゴム成分が、ポリブタジエンゴムおよび／またはポリスチレンブタジエンゴムを含み、
前記ゴム組成物が、−６５℃以下のガラス転移点を有することを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記ゴム成分中のブタジエンに由来する構造単位の含有量が、前記ゴム成分に対して、７０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記ポリブタジエンゴムが、低シスタイプであることを特徴とする請求項１または２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記ゴム組成物が、過酸化物加硫体であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記ゴム組成物を、アセトンを溶剤として用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ６２２９（２０１３）記載のＡ法に基づきソックスレー抽出したときの抽出物の抽出量が、前記ゴム組成物の１０質量％以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のゴム組成物を用いて成形された高圧ガス用シール部材。
【請求項７】
前記高圧ガス用シール部材が、Ｏリング、パッキンまたはガスケットのいずれかであることを特徴とする請求項６に記載の高圧ガス用シール部材。