BLISTANCE®シリーズ−60℃対応品の紹介
87.5MPaと高圧かつ大気圧までの急減圧が発生するとされ1. はじめにており、低温環境におけるエラストマーシール材の弾性消失

バルカー技術誌

現在、日本を含めた世界の多くの国では石油や石炭・天や、後に説明するブリスターと呼ばれるシール材を物理的に然ガスを代表とする化石燃料由来のエネルギーに依存して破壊する現象の発生の懸念があり、汎用的なエラストマーいる。それら化石燃料は燃焼時に温室効果ガスの代表であシール材には非常に厳しい環境であると考えられている。

Winter 2023

るCO2を排出することが、1985 年にオーストリアで開催された

先述の環境下については、バルカーテクノロジーニュース

フィラハ会議以降、現在に至るまで長らくの間、問題視され2020 年夏号、2022 年夏号にてご紹介させていただいた続けている。その後1997 年に定められた京都議定書の後継

BLISTANCE®－HLT（ブリスタンス エイチエルティー）と、にあたるパリ協定が 2015 年に採択され、そこでは『世界的なその改良製品であるHLT II（ エイチエルティーツー）が－平均気温上昇を産業革命以前に比べて2℃より十分低く保40℃及び 90℃の温度環境下において、95MPaの高圧水素つとともに、1.5℃に抑える努力を追求すること』といった「2℃目ガスを計 1 万回以上繰り返し圧力負荷させても、シール性能標」と、『 今世紀後半に温室効果ガスの人為的な発生源によを維持し、試験後のシール材にブリスターが発生しないというる排出量と吸収源による除去量との間の均衡を達成するこ結果を示し、現行提示されている水素市場の要求を十分にと』といった「2050 年カーボンニュートラル」の2 つが世界共通満たす性能を有している旨を掲載した。

1）の長期目標として掲げられた 。

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しかし現在進行形で発展し続ける水素市場としての要求

上記目標を達成するため、水力や風力、バイオマスといっは今後一層厳しくなる可能性を考慮し、新たに－40℃を大きた代替エネルギーの活用推進のための研究や開発が、それく下回る－60℃の環境でも弾性を有し、かつ高圧水素ガスをまで以上に盛んになった。その中の一つとして、水素をエネ急減圧させた場合においてもブリスターが発生しないというルギー源として活用した燃料電池技術が注目されている。日特性を持つエラストマーシール材を開発したため、本報にて本においては、第5 次エネルギー基本計画の構成 第2 章 第紹介する。

2 節 6に「水素社会実現に向けた取り組みの抜本強化」として掲載されており、温室効果ガス削減の取り組みとしても期待度が高いことがうかがえる2）。

また、製品を紹介する前段として、ブリスターと呼ばれる現象について、簡単に説明する4）。
ブリスターはエラストマー製シール材が、ガスや揮発性液更に日本に限らず、2016 年 10月に中国では、中国汽車工体などの流体と高温・高圧で接触するとき、急激な圧力変動

程学会より発表された「省エネルギー車と新エネルギー車のの影響で、流体がシール材内部に滞留したまま膨張すること技術ロードマップ」の策定や、その後の商用車の普及、2020により、内部や表面層に気泡や亀裂を生じさせる現象である

年 6月にドイツの「国家水素戦略」の策定、2020 年 7月のEU（Figure1）。

における「水素戦略」の発表といった動きをみると、各国の「2℃目標」や「2050 年カーボンニュートラル」を達成するための力の入れ具合や注目度合いは高いと考えられる3）。
水素をエネルギー源として活用したアプリケーションの中で、ポピュラーな例としては「家庭用燃料電池」や「燃料電池自動車（FCV）・水素ステーション」が挙げられる。中でもFCVや水素ステーションでは、温度が－40～85℃、圧力が19

Figure1 ブリスターが発生したOリング

製品の紹介水素は分子のサイズが小さいことから、エラストマーシール材を構成する分子鎖の間を通過しやすく、更に補強・充填材として一般的に用いられるカーボンブラックは、表面に水素が吸着しやすいという特徴があるため、高圧水素ガスが流体として用いられる場合、シール材中に貯蔵される水素ガス量が多くなり、このブリスターと呼ばれる現象が発生しやすいとされている。
機器中に組み込まれるシール材で、ブリスターが発生した場合、水素ガスが漏えいしてしまい、時には人命にかかわる災害に繋がることも考えられる。
今後の水素社会の発展に伴い、そのような事態が発生しFigure2

TR 試験 概略図

雰囲気温度（= 試験片温度）の上昇に伴いゴム弾性を取性が失われず、かつ大きな圧力変動でもブリスターが発生しり戻すため、試験片は徐々に収縮する。その収縮率を2℃昇ないという、2 つの特性を併せ持ったエラストマーシール材料

温するごとにプロットし、材料の低温特性の評価を行う。の開発に着手した。

中でも、JIS K 6261- 4では、収縮率が 10・30・50・70%

その結果、当社独自の配合設計技術を活用することで、低温特性とブリスター耐性を両立させた、高圧水素ガス用シになったときの温度をTR10・TR30・TR50・TR70として表記し、その数値も併せて記録をする（Figure3）。

バルカー技術誌ないためにも、当社では－60℃という極低温環境下でゴム弾®

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リコーンゴムシールとして、BLISTANCE －HULT（ブリスタンス エイチユーエルティー）を開発した。

2. BLISTANCE®－HULTの特徴
BLISTANCE®－HULTは、バルカーテクノロジーニュー
ス2022 年夏号にて紹介した－40～90℃環境下の高圧水素

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ガス環境での使用に適したBLISTANCE®－HLT IIと比較し、－40℃以下の温度領域で優れた弾性回復率を持ち、高圧水素ガスを急減圧させた場合でも、ブリスターが発生しない製品である。
以降、本製品の特徴を記載する。

Figure3

温度－弾性回復率曲線の例

TR 試験の結果は、収縮率 = ゴム弾性の回復と見なし、
2-1）低温特性
低温特性はJIS K6261- 4に則り、低温弾性回復試験（以下 TR 試験）を実施し評価した。

TR値（特にTR10）の数値が低いほど、低温環境下でもシールが可能な材料であり、TR10とTR70の温度差が小さいほど、ゴム弾性の回復が早い材料であるという判断をする。

評価用のサンプルは、厚さ2mm±0.2のシート準備し、伸使用される雰囲気の温度や圧力、流体といった要素に大長部幅 2mm±0.2、長さ50mm±0.2、つかみ部 6.5mm 四きく左右されるところではあるが、一般的にTR 試験の結果よ方の専用の型で打ち抜いた試験片を用いた。

り得られたTR10で示された温度が、低温領域でのシール限評価は①試験片をTR 試験機のつかみ部に装着② 50%界として用いられることが多い。しかし、本報で紹介する

伸長させてつかみ部を固定③－70℃のエタノール中で10min

BLISTANCE®－HULTの使用想定環境下は、最大で約試験片を冷却④つかみ具の固定を解除したのち、1℃ /min

90 MPaと非常に高圧であるため、TR10 = －60℃前後ではで温度上昇させるといった手順で実施する（Figure2）。

－60℃の水素ガスをシールするには性能不足になるということは十分に想定される。
そのような中、BLISTANCE®－HULTはTR10～TR4020

BLISTANCE® シリーズが‐70℃を下回り、TR 試験機では測定出来ないという結果− 60℃対応品の紹介

2-3）水素暴露試験を示している。更にはTR50 =－61℃と圧倒的な低温特性を

BLISTANCE®－HULTのOリングを用い、ブリスター耐有していることを示し、この結果は当社汎用シリコーンゴムは性を確認する試験を実施した。試験方法は、高圧容器中にもちろんのこと、－40℃の高圧水素ガス環境下での使用に適Oリングなどの試験片を投入し、30℃ 90MPaの条件で水素®

したBLISTANCE －HLT IIのTR50 ＝－46℃という数値とガスに24h暴露した後に急減圧させる。減圧後のサンプル外比較しても良好な低温特性を有している（Figure4・Table1）。

観や断面のブリスターの有無を確認することで、材料のブリスター耐性を評価した。当社ではこの試験を水素暴露試験と呼び、本試験は公益財団法人 水素エネルギー製品研究試験センター（以下 HyTReC）にて実施した。
以下、試験条件及び試験後の試験片の表面・断面状態の写真を掲載する（Table3・4）。
Table3

バルカー技術誌

Figure4®

BLISTANCE －HULT

Table1Winter 2023
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TR 試験結果（グラフ）

BLISTANCE® －HULT

TR 値比較®

BLISTANCE － BLISTANCE® －HLT II
HULT

汎用
シリコーンゴムTR10（℃）

測定不能－57－41TR30（℃）

測定不能－51－40TR50（℃）－61－46－40

TR70（℃）－31－38－40-60℃時の弾性回復率
（%）

51

50

水素暴露試験 試験条件項目

条件

圧力90MPa

温度30℃

保持時間

24h

減圧速度

大気圧まで10 秒未満

試験片寸法

AS568-214(φ3.53×24.99)

Table4

水素暴露試験後 Oリングの表面・断面
BLISTANCE® －HULT

表面2-2）機械的特性
BLISTANCE®－HULTの常態物性、及び 150℃での空気老化試験、圧縮永久ひずみ率の測定結果をTable2に示す。
試験はそれぞれ JISの測定方法に準用した試験を実施している。
また表中の数値は、実測値であり、規格値とは異なる旨を断面ご了承いただきたい。
Table2BLISTANCE® －HULT 機械的特性
BLISTANCE®
－HULT

常態物性
JIS K 6251 ※ 1

空気老化試験(150℃×72h)
JIS K 6257 ※ 1

硬度

ShoreA

引張強度

MPa

5.9

伸び%

260

暴露試験後のサンプルを確認したところ、BLISTANCE®

100%引張応力

MPa

3.2

硬度変化

point

+1－HULTの表面及び断面にはブリスターは確認されなかっ

引張強度変化率%+4伸び変化率%±0%19

圧縮永久ひずみ試験 （150℃×72h）
JIS K6262 ※ 2※ 1 JIS 3 号ダンベル型試験片を使用

2182※ 2 JIS 大型試験片（φ29.5 × H 12.5）を使用た。
この結果から、90MPaもの高圧水素ガスが急減圧されるといった過酷な状況における、BLISTANCE®－HULTのブ
リスター耐性が優れていることが確認された。

製品の紹介以上の一連の結果から、BLISTANCE®－HULTは優れた低温特性及び、ブリスター耐性を有していることが確認さ

4. おわりに今回ご紹介させていただいたBLISTANCE®－HULTは、れた。
しかし、実使用環境下においては、機械設計・使用条件現行の水素市場の要求下限温度である-40℃を下回る温度というシール材以外にも重要なファクターが存在しているた

環境においてもご使用いただけるように開発を行った製品でめ、ご興味をお持ちいただいたユーザー各位におかれましてある。今後の水素燃料電池自動車業界の発展に伴い、自動は、一度実機（または類する設備）においてBLISTANCE®

車や水素ステーションに組み込まれるシール材への要求が、－HULTの性能を確認していただくことが必須である旨は、より一層高くなった場合においても、十分に適応可能な製品ご了承いただきたい。

であると考える。
水素市場向けのシール製品に限定した話ではなく、様々2-4）製品形状

な市場において、今後ともユーザー各位へのご要望に対しBLISTANCE®－HULTは、Oリング（No.5640）以外にも3. BLISTANCE®-HULTの用途既存材料の改良に努めていく所存である。

5. 参考文献
1）経済産業省 資源エネルギー庁 HP：CO2 排出量削減に目指して開発されたシール材であるが、低温特性に優れた必要なのは「イノベーション」と「ファイナンス」（2020），製品であるため、チラーのような冷却装置や冷凍機といった、

2）経 済産業省 資源エネルギー庁 HP：新しいエネルギーシール材が極低温に曝させる装置でも使用可能と考える。
その他、上記装置以外でも低温環境下で使用するシール材の選定にお困りの際には、候補の一つとしていただきたい。

基本計画の構成，（2018）
3）経済産業省 試験エネルギー庁：水素社会実現に向けた経済産業省の取組，（2020）
4）圖師 浩文：バルカー技術誌，No.31，17-20（2016）※ BLISTANCEは( 株 )バルカーの登録商標です。

西原 亮平
H&S 事業本部
商品開発部
エラストマーチーム

22Winter 2023

BLISTANCE®－HULTは－60℃の高圧水素ガス用途を

バルカー技術誌

様々な断面形状や大口径製品についても製作可能である。て迅速にお応え出来るよう、新たなエラストマー材料の開発、

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