JP2013037972A - Water hose for fuel cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water hose for fuel cell, capable of restraining generation of ion elution for ion exchange water as well as fuel cell cooling water while ensuring heat resistance and flexibility suitable as a water hose material for fuel cell.SOLUTION: The water hoses for fuel cell (water hoses 142a and 142b) are used in a cooling water system 142 for a fuel cell 110. Aqueous solution formed by adding glycol-based compound to ion exchange water or coolant formed from ion exchange water passes therethrough. Each of the water hoses for fuel cell is formed from dynamic crosslink olefinic thermoplastic elastomer dynamically crosslinked by using peroxide as crosslinking agent.

Description

本発明は、燃料電池、特に固体高分子形燃料電池の冷却系統に用いられる燃料電池用水系ホースに関するものである。   The present invention relates to an aqueous hose for a fuel cell used for a cooling system of a fuel cell, particularly a polymer electrolyte fuel cell.

近年、環境負荷低減の観点から燃料電池車の開発が加速している。燃料電池車のパワープラントは主に、酸素と水素とを化学反応させて発電を行う燃料電池と、その燃料電池で発電した電力を駆動力として使うための電気系部品で構成される。かかる燃料電池には、水素を供給する水素系統、空気を供給する空気系統、燃料電池を冷却する冷却系統が接続されている。   In recent years, development of fuel cell vehicles has been accelerated from the viewpoint of reducing environmental impact. The power plant of a fuel cell vehicle is mainly composed of a fuel cell that generates electricity by chemically reacting oxygen and hydrogen, and an electric system component that uses the electric power generated by the fuel cell as a driving force. A hydrogen system for supplying hydrogen, an air system for supplying air, and a cooling system for cooling the fuel cell are connected to the fuel cell.

燃料電池車に搭載される燃料電池としては、固体高分子膜を持つ固体高分子形燃料電池が主流である。固体高分子形燃料電池では、燃料極(負極)、固体高分子膜(電解質)、空気極(正極)からなる基本部品(膜/電極接合体)を導電板(バイポーラプレート)で挟み込むことにより、単セル(single cell)と呼ばれる1つの発電単位を構成し、この単セルを複数積層して直列に接続した燃料電池スタック(fuel cell stack)を用いている。以下、特にことわらない限り、燃料電池と称した場合は、上述した固体高分子形燃料電池をさすものとする。   As a fuel cell mounted on a fuel cell vehicle, a solid polymer fuel cell having a solid polymer film is mainly used. In a polymer electrolyte fuel cell, a basic component (membrane / electrode assembly) composed of a fuel electrode (negative electrode), a solid polymer membrane (electrolyte), and an air electrode (positive electrode) is sandwiched between conductive plates (bipolar plates), One power generation unit called a single cell is configured, and a fuel cell stack in which a plurality of single cells are stacked and connected in series is used. Hereinafter, unless otherwise specified, the term “fuel cell” refers to the above-described polymer electrolyte fuel cell.

燃料電池の発熱反応による温度上昇を抑制するため、燃料電池車では、ポンプを用いて燃料電池スタック内に冷却液を流している。そして、冷却液が吸熱した熱を、冷却系統中に設置したラジエータにおいて放熱することで燃料電池の作動温度を最適値(例えば80℃)に維持している。この冷却液を燃料電池の冷却系統に流通させる可撓性配管、すなわち燃料電池用水系ホースとして、例えば特許文献1では合成ゴムを用いている。詳細には、エチレンα−オレフィン系共重合体(エチレンプロピレン共重合ゴム。以下、EPDMと称する。)に補強性充填剤(以下、補強材と称する。)としてカーボンブラックを含有する過酸化物加硫系のゴム配合物(過酸化物架橋型のEPDM)を用いている。   In order to suppress the temperature rise due to the exothermic reaction of the fuel cell, in the fuel cell vehicle, a coolant is caused to flow through the fuel cell stack using a pump. The operating temperature of the fuel cell is maintained at an optimum value (for example, 80 ° C.) by radiating the heat absorbed by the coolant in a radiator installed in the cooling system. For example, in Patent Document 1, synthetic rubber is used as a flexible pipe for circulating this coolant through the cooling system of the fuel cell, that is, an aqueous hose for the fuel cell. Specifically, a peroxide additive containing carbon black as a reinforcing filler (hereinafter referred to as a reinforcing material) is added to an ethylene α-olefin copolymer (ethylene propylene copolymer rubber; hereinafter referred to as EPDM). A sulfur rubber compound (peroxide-crosslinked EPDM) is used.

ところで、上述したように冷却液は燃料電池スタック内を流通するため、導電率が高いと電池の短絡や漏電の原因となる。故に、冷却液は低導電性である(導電率が低い)必要がある。冷却液に用いることが可能な低導電性の液体としては、イオン交換水(例えば導電率1μS/cm以下)が一般的である。しかしながら、燃料電池車は気温零度以下の環境で使われることが想定されるため、それに搭載される燃料電池の冷却液としてイオン交換水を用いると凍結のおそれがある。このため、燃料電池車に搭載される燃料電池の冷却液には、イオン交換水にグリコール系化合物および低導電性のインヒビタを加えた水溶液からなる低導電性不凍液(例えば導電率10μS/cm以下)が主に用いられる。以下、低導電性不凍液を燃料電池冷却液と称する。   By the way, as described above, since the coolant flows in the fuel cell stack, a high conductivity causes a short circuit or a leakage of the battery. Therefore, the cooling liquid needs to have low conductivity (low conductivity). As a low-conductivity liquid that can be used as a cooling liquid, ion-exchanged water (for example, conductivity 1 μS / cm or less) is generally used. However, since it is assumed that the fuel cell vehicle is used in an environment where the temperature is zero degrees or less, there is a risk of freezing if ion-exchanged water is used as a coolant for a fuel cell mounted on the fuel cell vehicle. For this reason, a low-conductivity antifreeze solution (for example, a conductivity of 10 μS / cm or less) made of an aqueous solution in which a glycol compound and a low-conductivity inhibitor are added to ion-exchanged water is used as a coolant for a fuel cell mounted on a fuel cell vehicle. Is mainly used. Hereinafter, the low-conductivity antifreeze is referred to as a fuel cell coolant.

しかし、冷却液の導電率を如何に低く抑えても、燃料電池用水系ホースからのイオンの溶出が生じると、導電率が上昇してしまう。したがって、冷却液の低導電性維持のため、燃料電池用水系ホースにはイオン溶出が少ないことが要求される。特許文献1の構成であると、補強材であるカーボンブラック等に由来するイオンが溶出し、冷却液の導電率が上昇してしまう。しかしながら、EPDM等の合成ゴムの強度を向上させ、ホース物性を確保するためには補強剤を非配合とすることは困難である。故に、特許文献1のような合成ゴムホースでは、溶出性低減ひいては冷却液の低導電性維持には限界がある。   However, no matter how low the conductivity of the coolant is, if the elution of ions from the fuel cell aqueous hose occurs, the conductivity will increase. Therefore, in order to maintain the low conductivity of the coolant, the fuel cell aqueous hose is required to have less ion elution. With the configuration of Patent Document 1, ions derived from carbon black or the like, which is a reinforcing material, are eluted and the conductivity of the coolant is increased. However, in order to improve the strength of synthetic rubber such as EPDM and to secure the physical properties of the hose, it is difficult to make the reinforcing agent non-compounding. Therefore, in the synthetic rubber hose as in Patent Document 1, there is a limit in reducing the elution property and thus maintaining the low conductivity of the coolant.

そこで例えば特許文献2では、導電率の上昇が少なく且つ絶縁性に優れた材料として、ポリオレフィン樹脂に、スチレン系熱可塑性エラストマー(以下SBCと称する。)やオレフィン系熱可塑性エラストマー(以下、TPOと称する。)の熱可塑性エラストマー(以下、TPEと称する。)を用いることを提案している。また例えば特許文献3では、燃料電池に純水を供給する樹脂チューブの内層側にフッ素樹脂を用いることで、純水へのイオンの溶出を防いでいる。   Therefore, for example, in Patent Document 2, as a material having a small increase in electrical conductivity and excellent insulation, a polyolefin resin, a styrene thermoplastic elastomer (hereinafter referred to as SBC), and an olefin thermoplastic elastomer (hereinafter referred to as TPO) are used. It is proposed to use a thermoplastic elastomer (hereinafter referred to as TPE). For example, in patent document 3, the elution of the ion to a pure water is prevented by using a fluororesin for the inner layer side of the resin tube which supplies a pure water to a fuel cell.

特開2004−002682号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-002682 特開2005−149997号公報JP-A-2005-149997 特開2009−083288号公報JP 2009-083288 A

しかし、上述したように燃料電池車に搭載された燃料電池の冷却には、主に燃料電池冷却液(低導電性不凍液)が用いられる。燃料電池用水系ホースから、それを流通する液体へのイオンの溶出度合いは、燃料電池用水系ホースの材質と、液体の種類の両方の影響を受ける。このため、特許文献2および3では、純水の導電率の上昇については抑制可能であっても、燃料電池冷却液(低導電性不凍液)においても導電率の上昇を抑制できるかは定かではない。   However, as described above, the fuel cell coolant (low conductivity antifreeze) is mainly used for cooling the fuel cell mounted on the fuel cell vehicle. The elution degree of ions from the fuel cell aqueous hose to the liquid flowing therethrough is affected by both the material of the fuel cell aqueous hose and the type of liquid. For this reason, in Patent Documents 2 and 3, it is not certain whether the increase in conductivity can be suppressed even in the fuel cell coolant (low conductivity antifreeze) even if the increase in conductivity of pure water can be suppressed. .

また燃料電池用水系ホースには、低溶出性だけではなく、耐熱性や可撓性等、ホースとしての基本的な物性も当然にして求められる。しかしながら、特許文献2で開示されているSBCやTPOは、合成ゴムに比して耐熱性に劣るため、高温環境下(例えば80℃程度)において塑性変形が生じてしまうという欠点がある。また特許文献3に開示されているフッ素樹脂は、合成ゴムに比して可撓性に劣るため、それを付与するための蛇腹加工等の加工が必要となる。すると、加工コストの増大を招いたり、圧損や乱流発生によるポンプ効率の低下が生じてしまったりする。すなわち、従来提案されている材料では、イオンの低溶出性と、ホースとしての基本的な物性の両方を満たすことが困難であった。   In addition, fuel cell water hoses are required not only to have low elution properties but also to have basic physical properties such as heat resistance and flexibility. However, since SBC and TPO disclosed in Patent Document 2 are inferior in heat resistance as compared with synthetic rubber, there is a drawback that plastic deformation occurs in a high temperature environment (for example, about 80 ° C.). Moreover, since the fluororesin disclosed in Patent Document 3 is inferior in flexibility as compared with synthetic rubber, processing such as bellows processing for imparting it is necessary. As a result, the processing cost is increased, or the pump efficiency is reduced due to pressure loss or turbulent flow. That is, it has been difficult for the conventionally proposed materials to satisfy both low ion elution and basic physical properties as a hose.

本発明は、このような課題に鑑み、燃料電池用水系ホース材料としての耐熱性や可撓性を好適に確保しつつ、イオン交換水だけでなく燃料電池冷却水に対してもイオンの溶出を抑制することが可能な燃料電池用水系ホースを提供することを目的としている。   In view of such a problem, the present invention ensures the heat resistance and flexibility as a fuel cell water-based hose material, while leaching ions not only in ion exchange water but also in fuel cell cooling water. It aims at providing the water-system hose for fuel cells which can be suppressed.

上記課題を解決するために、本発明にかかる燃料電池用水系ホースの代表的な構成は、燃料電池の冷却系統に用いられ、イオン交換水にグリコール系化合物を加えた水溶液またはイオン交換水からなる冷却液が内部を流通する燃料電池用水系ホースであって、過酸化物を架橋剤として用いて動的架橋された動的架橋型オレフィン系熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a typical configuration of a fuel cell water hose according to the present invention is used in a cooling system of a fuel cell, and consists of an aqueous solution obtained by adding a glycol compound to ion exchange water or ion exchange water. An aqueous hose for a fuel cell in which a coolant flows inside, and is characterized by comprising a dynamically crosslinked olefinic thermoplastic elastomer that is dynamically crosslinked using a peroxide as a crosslinking agent.

TPEは、ゴム弾性を示す柔軟性成分(以下、ソフトセグメントと称する。)と、加硫ゴムの架橋点に相当して塑性変形を防止し補強効果を有する分子拘束成分(以下、ハードセグメントと称する。)を有する。TPEである動的架橋型オレフィン系熱可塑性エラストマー(以下、TPVと称する。)は、エチレンプロピレンゴム(EPM)もしくはエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)等のエチレン−α−オレフィン系共重合ゴムをソフトセグメントとし、ポリプロピレンあるいはポリエチレン等のポリオレフィンをハードセグメントとしたオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)を動的架橋することにより得られる。このソフトセグメントおよびハードセグメントのうち、ソフトセグメントによって合成ゴムと同様の可撓性を確保することができる。そして、ハードセグメントによって補強効果が得られるため、合成ゴムにおいて必須であったカーボンブラック等の補強材を加えることなく、合成ゴムと同等以上の強度を得ることができる。故に、補強材に起因するイオンの溶出を防ぎつつ、十分な強度を確保することが可能となる。   TPE is a flexible component showing rubber elasticity (hereinafter referred to as a soft segment) and a molecular constrained component (hereinafter referred to as a hard segment) having a reinforcing effect that prevents plastic deformation corresponding to a crosslinking point of vulcanized rubber. .) TPE, a dynamically crosslinked olefinic thermoplastic elastomer (hereinafter referred to as TPV), is an ethylene-α-olefin copolymer rubber such as ethylene propylene rubber (EPM) or ethylene propylene diene rubber (EPDM). And olefinic thermoplastic elastomer (TPO) having a hard segment made of polyolefin such as polypropylene or polyethylene. Of these soft segments and hard segments, the soft segments can ensure the same flexibility as synthetic rubber. And since the reinforcement effect is acquired by a hard segment, the intensity | strength equivalent to or more than synthetic rubber can be obtained, without adding reinforcing materials, such as carbon black, which was essential in synthetic rubber. Therefore, sufficient strength can be secured while preventing elution of ions due to the reinforcing material.

またTPOに動的架橋を施してTPVとすることにより、高い耐熱性を得ることができる。特に、この動的架橋において架橋剤として過酸化物を用いることにより、イオン交換水および燃料電池冷却液のいずれに対しても燃料電池用水系ホースからのイオンの溶出を抑制することができる。したがって、燃料電池冷却液の導電率上昇が生じにくくなるため、燃料電池の性能低下を防ぎ、且つ、溶出したイオンを除去するために冷却液系統中に設置されるイオン交換樹脂の長寿命化を図ることが可能となる。   Moreover, high heat resistance can be obtained by subjecting TPO to TPV by dynamic crosslinking. In particular, by using a peroxide as a cross-linking agent in this dynamic cross-linking, it is possible to suppress elution of ions from the water hose for fuel cells for both ion-exchanged water and fuel cell coolant. Therefore, it is difficult for the conductivity of the fuel cell coolant to increase, so that the performance of the fuel cell is prevented from being lowered, and the ion exchange resin installed in the coolant system is extended to remove the eluted ions. It becomes possible to plan.

上記の動的架橋型オレフィン系熱可塑性エラストマーは、ソフトセグメントがエチレンプロピレン共重合ゴム(EPDM)からなり、ハードセグメントがポリプロピレン(PP)からなるとよい。このようにEPDMとPPとからなるオレフィン系熱可塑性エラストマーは一般的に広く普及しているため、原料調達が容易であるとともにコスト面においてもメリットを有する。また従来用いられている合成ゴムはリサイクルが困難であるが、熱可塑性エラストマーはリサイクル可能であるため、EPDMとPPとからなるオレフィン系熱可塑性エラストマーのように汎用性の高い熱可塑性エラストマーを用いることにより、それを有効に再利用することができる。   In the above dynamically crosslinked olefin-based thermoplastic elastomer, the soft segment is preferably made of ethylene propylene copolymer rubber (EPDM), and the hard segment is preferably made of polypropylene (PP). As described above, since the olefinic thermoplastic elastomer composed of EPDM and PP is generally widely used, it is easy to procure raw materials and has advantages in terms of cost. In addition, it is difficult to recycle synthetic rubbers that have been used in the past, but thermoplastic elastomers are recyclable, so use highly versatile thermoplastic elastomers such as olefinic thermoplastic elastomers composed of EPDM and PP. Thus, it can be effectively reused.

当該燃料電池用水系ホースは、JIS−K6253の第6項に記載のデュロメーター硬さ試験に準拠してタイプAデュロメーターで測定した硬さが64〜75の範囲になるように、ソフトセグメントおよびハードセグメントの比率が調整されているとよい。これにより、燃料電池用水系ホースに要求される可撓性(柔軟性)と耐熱性を満たすことが可能となる。   The fuel cell water-based hose has a soft segment and a hard segment so that the hardness measured with a type A durometer in accordance with the durometer hardness test described in item 6 of JIS-K6253 is in the range of 64-75. It is good that the ratio of is adjusted. Thereby, it becomes possible to satisfy the flexibility (softness) and heat resistance required for the fuel cell aqueous hose.

当該燃料電池用水系ホースは、JIS−K6271の第6項に記載の二重リング電極法に準拠して測定した体積抵抗率が1×1010Ω・cm以上であるとよい。これにより、万が一漏電が生じた場合であっても、感電を回避することが可能となる。 The water-based hose for fuel cells may have a volume resistivity of 1 × 10 10 Ω · cm or more measured in accordance with the double ring electrode method described in item 6 of JIS-K6271. As a result, it is possible to avoid an electric shock even if a leakage occurs.

当該燃料電池用水系ホースは、カーボンブラックマスターバッチを更に含むとよい。これにより、耐候性の向上を図ることができる。   The fuel cell aqueous hose may further include a carbon black masterbatch. Thereby, the weather resistance can be improved.

本発明によれば、燃料電池用水系ホース材料としての耐熱性や可撓性を好適に確保しつつ、イオン交換水だけでなく燃料電池冷却水に対してもイオンの溶出を抑制することが可能な燃料電池用水系ホースを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress elution of ions not only in ion-exchanged water but also in fuel cell cooling water while suitably ensuring heat resistance and flexibility as a water-based hose material for fuel cells. A fuel cell aqueous hose can be provided.

燃料電池車の構成を例示する概略図である。It is the schematic which illustrates the structure of a fuel cell vehicle. 実施例および比較例の組成および物性を示す図である。It is a figure which shows the composition and physical property of an Example and a comparative example. 図2の実施例および比較例の評価を示す図である。It is a figure which shows evaluation of the Example of FIG. 2, and a comparative example.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.

図1は、燃料電池車の構成を例示する概略図であり、図1(a)は燃料電池車の全体構成の概略図であり、図1(b)は燃料電池の冷却系統の構成の概略図である。図1(a)に示すように燃料電池車100は、パワープラントである燃料電池110(燃料電池スタック)と電気系部品120とを備える。燃料電池110には、水素タンク130aおよび130bからの水素を供給する水素系統132と、空気を供給する空気系統134とが接続されていて、それらから供給される酸素と水素とを化学反応させて発電を行う。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a fuel cell vehicle, FIG. 1 (a) is a schematic diagram of the overall configuration of the fuel cell vehicle, and FIG. 1 (b) is a schematic configuration of a cooling system of the fuel cell. FIG. As shown in FIG. 1A, the fuel cell vehicle 100 includes a fuel cell 110 (fuel cell stack) that is a power plant and an electrical system component 120. The fuel cell 110 is connected to a hydrogen system 132 that supplies hydrogen from the hydrogen tanks 130a and 130b and an air system 134 that supplies air, and chemically reacts oxygen and hydrogen supplied therefrom. Generate electricity.

電気系部品120は、インバータ122およびモータ124を含み、燃料電池110で発電された電力を駆動力として利用する。詳細には、燃料電池110で発電された電力は、インバータ122に送られて直流から交流に変換された後にモータ124に供給され、かかるモータ124が回転するための駆動力、すなわち燃料電池車100が走行するための駆動力となる。またインバータ122には電力系統126によって二次電池128が接続されていて、燃料電池110で発電された電力をこの二次電池128に充電し、充電した電力を利用することも可能である。   The electric system component 120 includes an inverter 122 and a motor 124, and uses electric power generated by the fuel cell 110 as a driving force. Specifically, the electric power generated by the fuel cell 110 is sent to the inverter 122 and converted from direct current to alternating current, and then supplied to the motor 124. The driving force for rotating the motor 124, that is, the fuel cell vehicle 100. Becomes a driving force for traveling. In addition, a secondary battery 128 is connected to the inverter 122 by an electric power system 126, and the electric power generated by the fuel cell 110 can be charged in the secondary battery 128 and the charged electric power can be used.

上述した燃料電池では、発電を行う際に発熱反応による温度上昇が生じる。この温度上昇を抑制するために、図1(a)に示す燃料電池車100では、冷却系統142によって燃料電池110にラジエータ140が接続され、燃料電池110の冷却が行われている。   In the fuel cell described above, a temperature rise occurs due to an exothermic reaction when generating power. In order to suppress this temperature rise, in the fuel cell vehicle 100 shown in FIG. 1A, the radiator 140 is connected to the fuel cell 110 by the cooling system 142, and the fuel cell 110 is cooled.

図1(b)に示すように、冷却系統142には、燃料電池110とラジエータ140とを接続する2つの燃料電池用水系ホース(以下、水系ホース142aおよび142bと称する。)が用いられる。本実施形態では、冷却系統142のうち、水系ホース142aにポンプ144が設置されていて、このポンプ144を動力として水系ホース142aおよび142bを通じて燃料電池110およびラジエータ140に冷却液を循環させている。また水系ホース142bには、水系ホース142aおよび142bを流通する冷却液に含まれるイオンを除去するイオン交換器146(イオン交換樹脂)や、冷却液の導電率を計測する導電率計148が設置されている。   As shown in FIG. 1B, the cooling system 142 uses two fuel cell water hoses (hereinafter, referred to as water hoses 142a and 142b) that connect the fuel cell 110 and the radiator 140, respectively. In this embodiment, the pump 144 is installed in the water system hose 142a in the cooling system 142, and the coolant is circulated to the fuel cell 110 and the radiator 140 through the water systems hoses 142a and 142b using the pump 144 as power. The water hose 142b is provided with an ion exchanger 146 (ion exchange resin) for removing ions contained in the coolant flowing through the water hoses 142a and 142b, and a conductivity meter 148 for measuring the conductivity of the coolant. ing.

燃料電池110に供給される冷却液としては、イオン交換水がよく知られているが、かかる燃料電池110が本実施形態のように燃料電池車100に搭載されるものである場合、イオン交換水であると凍結のおそれがある。このため、燃料電池車100に搭載される燃料電池110では、イオン交換水にグリコール系化合物を加えた水溶液(更に、低導電性のインヒビタが加えられることもある)からなる低導電性不凍液を冷却液(燃料電池冷却水)として用いられる。そこで本実施形態では、燃料電池冷却水として低導電性不凍液を冷却系統142に流通させる場合であっても、かかる燃料電池冷却水へのイオンの溶出を抑制しつつ、ホースとしての耐熱性や可撓性を十分に確保することが可能な燃料電池用水系ホース(水系ホース142aおよび142b)を提供する。   As the coolant supplied to the fuel cell 110, ion exchange water is well known. However, when the fuel cell 110 is mounted on the fuel cell vehicle 100 as in this embodiment, the ion exchange water is used. If it is, there is a risk of freezing. For this reason, in the fuel cell 110 mounted on the fuel cell vehicle 100, a low-conductivity antifreeze solution composed of an aqueous solution in which a glycol compound is added to ion-exchanged water (further, a low-conductivity inhibitor may be added) is cooled. Used as liquid (fuel cell cooling water). Therefore, in the present embodiment, even when a low-conductivity antifreeze is circulated through the cooling system 142 as the fuel cell cooling water, the elution of ions into the fuel cell cooling water is suppressed, and the heat resistance and possibility as a hose are reduced. Provided are fuel cell water hoses (water hose 142a and 142b) capable of sufficiently ensuring flexibility.

すなわち本実施形態では、冷却系統142に用いられる水系ホース142aおよび142bを、過酸化物を架橋剤として用いてオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)を動的架橋した動的架橋型オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPV)によって構成する。TPVは、ソフトセグメントとハードセグメントを有することを特徴とする熱可塑性エラストマー(TPE)の一種である。したがって、ソフトセグメントのゴム弾性によって、合成ゴムと同様の可撓性を水系ホース142aおよび142bに付与することができる。一方、ハードセグメントの補強効果によって、合成ゴムにおいて必須であったカーボンブラック等の補強材を加えることなく、水系ホース142aおよび142bにおいて合成ゴムと同等以上の強度が得られる。加えて、TPVは、従来用いられていた合成ゴムに比べて低比重であるため(EPDMホース:TPVホース=1:0.8)、水系ホース142aおよび142b、ひいては燃料電池車100の軽量化を図ることができる。   That is, in the present embodiment, the water-based hoses 142a and 142b used in the cooling system 142 are dynamically cross-linked olefin-based thermoplastic elastomers obtained by dynamically cross-linking olefin-based thermoplastic elastomers (TPO) using peroxide as a cross-linking agent. (TPV). TPV is a kind of thermoplastic elastomer (TPE) characterized by having a soft segment and a hard segment. Therefore, the flexibility similar to that of the synthetic rubber can be imparted to the water-based hoses 142a and 142b by the rubber elasticity of the soft segment. On the other hand, due to the reinforcing effect of the hard segment, the water-based hoses 142a and 142b can have a strength equal to or higher than that of the synthetic rubber without adding a reinforcing material such as carbon black which is essential in the synthetic rubber. In addition, since TPV has a lower specific gravity than conventional synthetic rubber (EPDM hose: TPV hose = 1: 0.8), the weight of the water-based hoses 142a and 142b and the fuel cell vehicle 100 can be reduced. Can be planned.

また上述したように、本実施形態の特徴として、TPOをTPVとする際の架橋方式を、過酸化物を架橋剤として用いた動的架橋としている。動的架橋とは、ソフトセグメントを構成する材料とハードセグメントを構成する材料の溶解混練中に架橋剤を加えて、ソフトセグメント(ゴム成分)の架橋反応を行うと同時にゴム粒子をTPE(本実施形態においてはTPO)中に微分散化させる架橋方式である。このような動的架橋を用いることにより高い耐熱性を有するTPVを得ることができる。   Further, as described above, as a feature of the present embodiment, the crosslinking method when TPO is TPV is dynamic crosslinking using a peroxide as a crosslinking agent. Dynamic cross-linking means that a cross-linking agent is added during the dissolution and kneading of the material constituting the soft segment and the material constituting the hard segment to carry out the cross-linking reaction of the soft segment (rubber component) and at the same time the rubber particles are made into TPE In the form, it is a cross-linking system in which fine dispersion is performed in TPO). By using such dynamic crosslinking, a TPV having high heat resistance can be obtained.

架橋剤としては、一般的に用いられているものとして硫黄、フェノール樹脂(例えばフェノール−ホルムアルデヒド樹脂)、過酸化物等が例示できるが、特に本実施形態では過酸化物を用いる。これにより、イオン交換水および燃料電池冷却液のいずれに対してもイオンの溶出が抑制されるため、燃料電池冷却液の導電率上昇が生じにくくなる。したがって、燃料電池110の性能低下を防ぎ、且つイオン交換器146のイオン交換樹脂の長寿命化を図ることが可能となる。   As the crosslinking agent, sulfur, phenol resin (for example, phenol-formaldehyde resin), peroxide, and the like can be exemplified as those generally used. In particular, in the present embodiment, peroxide is used. Thereby, since elution of ions is suppressed for both ion-exchanged water and the fuel cell coolant, it is difficult for the conductivity of the fuel cell coolant to increase. Therefore, it is possible to prevent the performance of the fuel cell 110 from deteriorating and to prolong the life of the ion exchange resin of the ion exchanger 146.

上述した過酸化物架橋剤としては、ジクミルペルオキシド、ジ‐tert‐ブチルペルオキシド、2,5‐ジメチル‐2,5‐ジ‐(tert‐ブチルペルオキシ)ヘキサン、2,5‐ジメチル‐2,5‐ジ‐(tert‐ブチルペルオキシ)ヘキシン‐3、1,3‐ビス(tert‐ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン、1,1‐ビス(tert‐ブチルペルオキシ)‐3,3,5‐トリメチルシクロヘキサン、n‐ブチル‐4,4‐ビス(tert‐ブチルペルオキシ)バレレート、ベンゾイルペルオキシド、p‐クロロベンゾイルペルオキシド、2,4‐ジクロロベンゾイルペルオキシド、tert‐ブチルペルオキシベンゾエート、tert‐ブチルペルベンゾエート、tert‐ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、ジアセチルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、tert‐ブチルクミルペルオキシド等が挙げられる。ただし、これらはあくまでも例示にすぎず、上記した以外の過酸化物架橋剤を除外するものではない。   Examples of the peroxide crosslinking agent described above include dicumyl peroxide, di-tert-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di- (tert-butylperoxy) hexane, and 2,5-dimethyl-2,5. -Di- (tert-butylperoxy) hexyne-3, 1,3-bis (tert-butylperoxyisopropyl) benzene, 1,1-bis (tert-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, n- Butyl-4,4-bis (tert-butylperoxy) valerate, benzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, tert-butylperoxybenzoate, tert-butylperbenzoate, tert-butylperoxyisopropyl carbonate Diacetyl peroxide, lauroyl peroxide, etc. tert- butyl cumyl peroxide. However, these are merely examples and do not exclude peroxide crosslinking agents other than those described above.

またTPVに用いられるTPOは、ソフトセグメントやハードセグメントの材質により様々な種類のものがあるが、特に、ソフトセグメントがエチレンプロピレン共重合ゴム(EPDM)からなり、ハードセグメントがポリプロピレン(PP)からなるTPOを好適に用いることができる。EPDMとPPとからなるTPOは一般的に広く普及しているため、原料調達が容易であり、コスト面においてもメリットを有する。またTPEの特徴として、合成ゴムに比して容易にリサイクル可能であることが挙げられるため、EPDMとPPとからなるTPOのように汎用性の高いTPEを用いることにより、リサイクル後の有効活用が促進される。   There are various types of TPO used for TPV depending on the material of the soft segment and the hard segment. Particularly, the soft segment is made of ethylene propylene copolymer rubber (EPDM) and the hard segment is made of polypropylene (PP). TPO can be preferably used. Since TPO composed of EPDM and PP is generally widespread, it is easy to procure raw materials and has advantages in terms of cost. In addition, the characteristic of TPE is that it can be easily recycled compared to synthetic rubber. Therefore, by using TPE with high versatility such as TPO made of EPDM and PP, effective use after recycling can be achieved. Promoted.

更に、水系ホース142aおよび142bに用いられるTPVは、上述したソフトセグメントおよびハードセグメントの比率が、JIS−K6253の第6項に記載のデュロメーター硬さ試験に準拠してタイプAデュロメーターで測定した硬さ(以下、硬度(Shore A)と称する。)が64〜75の範囲になるように調整されているとよい。これにより、水系ホース142aおよび142bに要求される可撓性(柔軟性)と耐熱性の両立を図ることができる。   Furthermore, the TPV used for the water-based hoses 142a and 142b has a hardness measured by a type A durometer in which the ratio of the soft segment and the hard segment described above conforms to the durometer hardness test described in item 6 of JIS-K6253. (Hereinafter referred to as hardness (Shore A)) may be adjusted to be in the range of 64 to 75. Thereby, it is possible to achieve both flexibility (softness) and heat resistance required for the water-based hoses 142a and 142b.

また、水系ホース142aおよび142bに用いられるTPVは、JIS−K6271の第6項に記載の二重リング電極法に準拠して測定した体積抵抗率が1×1010Ω・cm以上であるとよい。これにより、万が一漏電が生じた場合であっても感電を回避することができ、高い安全性が得られる。 Further, the TPV used for the water-based hoses 142a and 142b may have a volume resistivity of 1 × 10 10 Ω · cm or more measured in accordance with the double ring electrode method described in JIS-K6271 item 6. . Thereby, even if a leakage occurs, an electric shock can be avoided and high safety can be obtained.

なお、本実施形態のTPVには、耐候性向上を目的としてカーボンブラックマスターバッチを加えることも可能である。この詳細については、後に実施例および比較例を用いて説明する。   A carbon black masterbatch can be added to the TPV of this embodiment for the purpose of improving weather resistance. Details of this will be described later using Examples and Comparative Examples.

[実施例および比較例]
次に、実施例および比較例を用いて本実施形態の効果について説明する。図2は、実施例および比較例の組成および物性を示す図である。図3は、図2の実施例および比較例の評価を示す図である。以下に説明する評価では、図2に示す実施例1〜3および比較例1〜9において、図3に示すイオン交換水への溶出性、燃料電池冷却液への溶出性、熱時形状保持性、材料性能、製品性能について試験を行い、その結果を比較した。
[Examples and Comparative Examples]
Next, effects of the present embodiment will be described using examples and comparative examples. FIG. 2 is a diagram showing compositions and physical properties of Examples and Comparative Examples. FIG. 3 is a diagram showing the evaluation of the example and the comparative example of FIG. In the evaluation described below, in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 9 shown in FIG. 2, the elution into the ion-exchange water, the elution into the fuel cell coolant shown in FIG. The material performance and product performance were tested and the results were compared.

図2に示す実施例1〜3および比較例1〜9の構成については、以下の通りである。実施例1は、ソフトセグメントがEPDM、ハードセグメントがPPのTPOを過酸化物架橋して得た、硬度(Shore A)が64のTPVである。実施例2は、ソフトセグメントがEPDM、ハードセグメントがPPのTPOを過酸化物架橋して得た、硬度(Shore A)が75のTPVである。実施例3は、ソフトセグメントがEPDM、ハードセグメントがPPのTPOを過酸化物架橋して得た、硬度(Shore A)が74のTPVである。   About the structure of Examples 1-3 shown in FIG. 2, and Comparative Examples 1-9, it is as follows. Example 1 is a TPV having a hardness (Shore A) of 64 obtained by peroxide crosslinking of TPO whose soft segment is EPDM and whose hard segment is PP. Example 2 is a TPV having a hardness (Shore A) of 75 obtained by peroxide crosslinking TPO having a soft segment of EPDM and a hard segment of PP. Example 3 is a TPV having a hardness (Shore A) of 74 obtained by peroxide crosslinking TPO having a soft segment of EPDM and a hard segment of PP.

比較例1は、JSR社製の商品名「EXCELINK 3700」を用いた。その組成は、架橋が施されていないTPOであり、硬度(Shore A)は65である。なお、比較例1ではソフトセグメントおよびハードセグメントの構成は定かではないが、動的架橋の効果を説明するための未架橋のTPOとして例示する。比較例2は、エクソンモービル社製の商品名「Santoprene 201−64」を用いた。その組成は、ソフトセグメントがEPDM、ハードセグメントがPPからなり、樹脂架橋が施されたTPVであり、硬度(Shore A)は69である。比較例3は、エクソンモービル社製の商品名「Santoprene 201−73」を用いた。その組成は、ソフトセグメントがEPDM、ハードセグメントがPPからなり、樹脂架橋が施されたTPVであり、硬度(Shore A)は78である。   In Comparative Example 1, a trade name “EXCELLINK 3700” manufactured by JSR Corporation was used. Its composition is TPO that has not been cross-linked, and its hardness (Shore A) is 65. In Comparative Example 1, the configuration of the soft segment and the hard segment is not clear, but is exemplified as an uncrosslinked TPO for explaining the effect of dynamic crosslinking. In Comparative Example 2, a trade name “Santoprene 201-64” manufactured by ExxonMobil Corporation was used. The composition is a TPV having a soft segment made of EPDM, a hard segment made of PP, and resin-crosslinked, and a hardness (Shore A) of 69. In Comparative Example 3, a trade name “Santoprene 201-73” manufactured by ExxonMobil Corporation was used. The composition is a TPV having a soft segment made of EPDM and a hard segment made of PP and having undergone resin crosslinking, and the hardness (Shore A) is 78.

比較例4は、DSM社製の商品名「Sarlink 3160」を用いた。その組成は、ソフトセグメントがEPDM、ハードセグメントがPPからなり、樹脂架橋が施されたTPVであり、硬度(Shore A)は60である。比較例5は、DSM社製の商品名「Sarlink 4165」を用いた。その組成は、ソフトセグメントがEPDM、ハードセグメントがPPからなり、樹脂架橋が施されたTPVであり、硬度(Shore A)は61である。比較例6は、アロン化成社製の商品名「AR−875C」を用いた。その組成は、ソフトセグメントがポリエチレン(PE)・ポリブチレン(PB)、ハードセグメントがポリスチレン(PS)からなり、架橋が施されていない完全水添スチレン系熱可塑性エラストマー(SEBS)であり、硬度(Shore A)は75である。   In Comparative Example 4, a trade name “Sarlink 3160” manufactured by DSM was used. The composition is a TPV in which the soft segment is made of EPDM, the hard segment is made of PP, and the resin is crosslinked, and the hardness (Shore A) is 60. In Comparative Example 5, a trade name “Sarlink 4165” manufactured by DSM was used. The composition is a TPV in which the soft segment is made of EPDM, the hard segment is made of PP, and the resin is crosslinked, and the hardness (Shore A) is 61. In Comparative Example 6, a trade name “AR-875C” manufactured by Aron Kasei Co., Ltd. was used. The composition is a fully hydrogenated styrenic thermoplastic elastomer (SEBS) that has a soft segment made of polyethylene (PE) / polybutylene (PB), a hard segment made of polystyrene (PS), and is not crosslinked, and has a hardness (Shore). A) is 75.

比較例7は、アロン化成社製の商品名「AR−9070B」を用いた。その組成は、ソフトセグメントがポリエチレン(PE)・ポリブチレン(PB)、ハードセグメントがポリスチレン(PS)からなり、過酸化物架橋が施された動的架橋完全水添スチレン系熱可塑性エラストマー(SEBS−V)であり、硬度(Shore A)は70である。比較例8は、ダイキン工業社製の商品名「ダイエル サーモプラスチック T−530」を用いた。その組成は、ソフトセグメントがフッ素ゴム、ハードセグメントがフッ素樹脂からなり、架橋が施されていないフッ素系TPE(F−TPE)であり、硬度(Shore A)は61である。比較例9は、ダイキン工業社製の商品名「ダイエル サーモプラスチック T−550」を用いた。その組成は、ソフトセグメントがフッ素ゴム、ハードセグメントがフッ素樹脂からなり、架橋が施されていないフッ素系TPE(F−TPE)であり、硬度(Shore A)は71である。   In Comparative Example 7, a trade name “AR-9070B” manufactured by Aron Kasei Co., Ltd. was used. Its composition is that the soft segment is made of polyethylene (PE) / polybutylene (PB), the hard segment is polystyrene (PS), and is a dynamically crosslinked fully hydrogenated styrene thermoplastic elastomer (SEBS-V) that has been subjected to peroxide crosslinking. And the hardness (Shore A) is 70. In Comparative Example 8, a trade name “Daiel Thermoplastic T-530” manufactured by Daikin Industries, Ltd. was used. Its composition is fluorine-based TPE (F-TPE) in which the soft segment is made of fluororubber, the hard segment is made of fluororesin, and is not crosslinked, and the hardness (Shore A) is 61. In Comparative Example 9, a product name “Daiel Thermoplastic T-550” manufactured by Daikin Industries, Ltd. was used. The composition is fluorine-based TPE (F-TPE) in which the soft segment is made of fluororubber, the hard segment is made of fluororesin, and is not crosslinked, and the hardness (Shore A) is 71.

図3に示す評価項目の試験方法および試験条件については以下の通りである。   The test methods and test conditions for the evaluation items shown in FIG. 3 are as follows.

(1)溶出性(イオン交換水および燃料電池冷却液)
燃料電池冷却系統部品である水系ホース142aおよび142bからの冷却液中へのイオンの溶出において問題となるのは、溶出するイオンの種類よりも、冷却液の導電性の上昇の程度である。故に、溶出性の評価では、溶出したイオンの種類は問わず、冷却液の導電率値を用いた。
・被験液:イオン交換水および燃料電池用冷却液。イオン交換水には、アドバンテック東洋製純水装置GS−200で精製した初期導電率0.6μS/cmのイオン交換水を用いた。また燃料電池冷却液には、上記のイオン交換水に、エチレングリコール(50%体積)、およびインヒビタとしてアゾール系化合物を添加した初期導電率2μS/cmの低導電性不凍液を用いた。
・試験片:実施例1〜3および比較例1〜9の材料を用いて圧縮成形で作製した厚さ2mmの平板を64mmφのサイズに打ち抜き、脱脂洗浄したものを試験片とした。
・試験法:200mLの被験液を入れたホウケイ酸ガラス製容器に試験片1枚を浸漬し、80℃の恒温槽中で750時間保管した時の被験液の導電率を、温度補償敷きのメトラートレド製導電率計InPro7001を用いて測定した。
・判定基準:上記測定した被験液の導電率を用いて、「溶出度=(試験後の被験液の導電率(μS/cm)−試験後の被験液の導電率ブランク値(μS/cm))…式1」から算出した溶出度が、イオン交換水の場合、4.9以下であったら「○(合格)」とし、4.9を超えたら「×(不合格)」とし、燃料電池冷却液の場合、1.1以下であったら「○(合格)」とし、1.1を超えたら「×(不合格)」とした。なお、イオン交換水の場合の閾値である4.9、および燃料電池冷却液の場合の閾値である1.1は、燃料電池実車のホース溶接面積と溶出試験条件における試験片接液面積、および燃料電池冷却液許容値から換算して求めた数値である。
(1) Dissolvability (ion exchange water and fuel cell coolant)
The problem in elution of ions from the water hoses 142a and 142b, which are fuel cell cooling system components, into the coolant is the degree of increase in the conductivity of the coolant rather than the type of ions to be eluted. Therefore, in the elution evaluation, the conductivity value of the coolant was used regardless of the type of ions eluted.
Test liquid: ion-exchanged water and fuel cell coolant. As ion-exchanged water, ion-exchanged water having an initial conductivity of 0.6 μS / cm purified with an advantech Toyo pure water device GS-200 was used. As the fuel cell coolant, a low-conductivity antifreeze solution having an initial conductivity of 2 μS / cm in which ethylene glycol (50% by volume) and an azole compound as an inhibitor were added to the above ion-exchanged water was used.
Test piece: A 2 mm-thick flat plate produced by compression molding using the materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 9 was punched into a size of 64 mmφ, and degreased and washed to obtain a test piece.
・ Test method: A test piece is immersed in a borosilicate glass container containing 200 mL of the test solution and stored in a thermostatic bath at 80 ° C. for 750 hours. It measured using Toledo conductivity meter InPro7001.
Criteria: Using the measured conductivity of the test solution, “elution degree = (conductivity of the test solution after the test (μS / cm) −the conductivity blank value of the test solution after the test (μS / cm)) In the case of ion-exchanged water, if the elution degree calculated from Equation 1 is 4.9 or less, “○ (pass)” is set, and if it exceeds 4.9, “× (fail)” is set. In the case of the cooling liquid, when it was 1.1 or less, it was set as “◯ (pass)”, and when it exceeded 1.1, it was set as “x (fail)”. In addition, the threshold value 4.9 in the case of ion-exchanged water and the threshold value 1.1 in the case of the fuel cell coolant are the hose welding area of the actual fuel cell vehicle and the test piece liquid contact area in the elution test condition, It is a numerical value obtained by conversion from the fuel cell coolant allowable value.

(2)熱時形状保持性
耐熱性評価として熱時形状保持性試験を行った。この試験に際して、燃料電池冷却系統部品である水系ホース142aおよび142bが曝される温度域は、80℃〜100℃程度の高温下であると想定されるため、試験時の温度範囲を以下のように設定した。
・試験片:実施例1〜3および比較例1〜9の材料を用いてJIS3号ダンベル試験片を作製した。
・試験法:80℃〜160℃に設定した恒温槽中に試験片を吊るし、10分経過後の上下方向の変化量を測定した。
・判定基準:上記測定した変化量を用いて、「長さ変化=(試験後の試験片長さ(mm)−試験前の試験片長さ(mm))…式2」から算出した長さ変化が、1mm以内であったら評価を「○(合格)」とし、1mmを超えたら「×(不合格)」とした。
(2) Hot shape retainability A heat shape retainability test was conducted as a heat resistance evaluation. In this test, the temperature range to which the water-based hoses 142a and 142b that are fuel cell cooling system components are exposed is assumed to be a high temperature of about 80 ° C. to 100 ° C. Therefore, the temperature range during the test is as follows: Set to.
Test piece: JIS No. 3 dumbbell test pieces were produced using the materials of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 9.
Test method: A test piece was suspended in a thermostat set to 80 ° C. to 160 ° C., and the amount of change in the vertical direction after 10 minutes was measured.
Criteria: Using the above measured change amount, the length change calculated from “length change = (test piece length after test (mm) −test piece length before test (mm))... When it was within 1 mm, the evaluation was “◯ (pass)”, and when it exceeded 1 mm, it was “x (fail)”.

(3)材料性能・製品性能
上記説明した溶出性および熱時形状保持性の試験において判定基準に合格した実施例1〜3と、比較対象としての比較例1を、JIS D 2602「自動車用ウォーターホース」に準拠して材料性能試験および製品性能試験を行った。
・被験液:材料性能の試験項目である耐液性試験、製品性能の試験項目である耐久性試験の被験液として、上記のイオン交換水に、エチレングリコール(50%体積)、およびインヒビタとしてアゾール系化合物を添加した初期導電率2μS/cmの低導電性不凍液を用いた。
・試験体:製品性能試験には、実施例1〜3および比較例1の材料を、ポリエチレンテレフタラート製糸(商標名:テトロン)で補強した内径26mmφ、外径34mmφ、肉厚4mm、長さ300mmのホースを押出成形して用いた。
・判定基準:JIS D 2602の規定に基づいて合否判定した。なお、JIS D 2602で規定された体積抵抗率(材料性能)は合成ゴムを想定しているため、燃料電池用水系ホースには適さない。故に、体積抵抗率のみ別途基準を設け、1×1010Ω・cm以上を合格とした。
(3) Material performance and product performance Examples 1 to 3 which passed the judgment criteria in the above-described dissolution and heat shape retention tests and Comparative Example 1 as a comparison target were designated as JIS D 2602 “Automotive Water”. The material performance test and the product performance test were conducted in accordance with “Hose”.
Test liquid: The above-mentioned ion-exchange water, ethylene glycol (50% volume), and inhibitor as an azole as a test liquid for a liquid resistance test, which is a test item for material performance, and a durability test, which is a test item for product performance A low-conductivity antifreeze solution having an initial conductivity of 2 μS / cm to which a system compound was added was used.
-Specimen: For product performance tests, the materials of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were reinforced with polyethylene terephthalate yarn (trade name: Tetron), an inner diameter of 26 mmφ, an outer diameter of 34 mmφ, a wall thickness of 4 mm, and a length of 300 mm. The hose was extruded and used.
Judgment criteria: Pass / fail judgment was made based on the provisions of JIS D 2602. In addition, since the volume resistivity (material performance) prescribed | regulated by JISD2602 assumes synthetic rubber, it is not suitable for the water-system hose for fuel cells. Therefore, only the volume resistivity is provided separately, and 1 × 10 10 Ω · cm or more is regarded as acceptable.

[考察]
図2および図3を参照すると、実施例1〜3では、イオン交換水および燃料電池冷却液への溶出性、ならびに熱時形状保持性のいずれをもクリアできている。これに対し、比較例1では、架橋を施していないため、イオン交換水および燃料電池冷却液への溶出性はクリアできるものの、熱時形状保持性をクリアすることができない。このことから、未架橋のTPOでは、燃料電池冷却系部品として求められる耐熱性を満たせないことがわかり、TPOへの動的架橋の必要性が確認できる。
[Discussion]
Referring to FIGS. 2 and 3, in Examples 1 to 3, both elution to ion-exchanged water and the fuel cell coolant and shape retention during heat can be cleared. On the other hand, in Comparative Example 1, since no cross-linking is performed, elution to ion-exchanged water and fuel cell coolant can be cleared, but shape retention during heat cannot be cleared. From this, it can be seen that uncrosslinked TPO cannot satisfy the heat resistance required as a fuel cell cooling system component, and the necessity of dynamic crosslinking to TPO can be confirmed.

また実施例1〜3と比較例2〜5とを比較すると、すべてにおいて熱時形状保持性をクリアできる。このことから、TPEを動的架橋してTPVとすることにより、耐熱性等の機械的物性の向上を図れることがわかる。しかしながら、イオン交換水および燃料電池冷却液への溶出性において、実施例1〜3ではいずれも合格しているものの、比較例2〜5ではがいずれにおいても不合格となっている。このことから、樹脂(フェノール樹脂)架橋であると、架橋剤や架橋助剤に由来するイオンが著しく溶出し導電率が上昇してしまうことがわかり、動的架橋は過酸化物架橋が最適であることが理解できる。   Moreover, when Examples 1-3 are compared with Comparative Examples 2-5, the shape retention property at the time of heating can be cleared in all. From this, it is understood that mechanical properties such as heat resistance can be improved by dynamically cross-linking TPE into TPV. However, in the elution properties to ion-exchanged water and the fuel cell coolant, each of Examples 1 to 3 passed, but Comparative Examples 2 to 5 failed. From this, it can be seen that resin (phenolic resin) cross-linking results in significant elution of ions derived from cross-linking agents and cross-linking aids, leading to an increase in electrical conductivity, and peroxide cross-linking is optimal for dynamic cross-linking. I can understand.

なお、上述したように硫黄も架橋剤として一般的に用いられているが、硫黄架橋では硫黄や加硫促進剤の溶出が生じ易いことが従来から知られているため、硫黄架橋したTPVは比較例として採用していない。   As described above, sulfur is generally used as a cross-linking agent, but it has been conventionally known that sulfur and vulcanization accelerators are likely to be eluted in sulfur cross-linking. Not adopted as an example.

比較例6および7を参照すると、スチレン系TPEでは、燃料電池冷却液への溶出性はクリアできるものの、イオン交換水への溶出性または熱時形状保持性の両方を満たすことはできない。また比較例8および9を参照すると、フッ素系TPEでは、熱時形状保持性はクリアできるものの、イオン交換水や燃料電池冷却液への溶出性を満たすことができない。したがって、スチレン系TPEやフッ素系TPEは、燃料電池車100に搭載される燃料電池110の冷却系統142を構成する水系ホース142aおよび142bには適さないことが理解できる。   Referring to Comparative Examples 6 and 7, with styrene-based TPE, the elution into the fuel cell coolant can be cleared, but both the elution into ion-exchanged water and the shape retention during heat cannot be satisfied. Further, referring to Comparative Examples 8 and 9, although fluorine-based TPE can clear the shape retention during heat, it cannot satisfy the elution to ion-exchanged water or the fuel cell coolant. Therefore, it can be understood that styrene-based TPE and fluorine-based TPE are not suitable for the water-based hoses 142 a and 142 b that constitute the cooling system 142 of the fuel cell 110 mounted on the fuel cell vehicle 100.

そして、イオン交換水および燃料電池冷却液への溶出性、ならびに熱時形状保持性のすべてを満たした実施例1〜3に対して、JIS D 2602に準拠して材料性能試験および製品性能試験を行った。その結果、すべての実施例において判定基準を満たすことができた。したがって、本実施形態にかかるTPVは、燃料電池100の冷却系統の142aおよび142bに好適に用いることができる。   For Examples 1 to 3 that satisfy all of the elution properties to ion-exchanged water and the fuel cell coolant and the shape retention during heat, material performance tests and product performance tests were conducted in accordance with JIS D2602. went. As a result, all the examples were able to satisfy the criteria. Therefore, the TPV according to this embodiment can be suitably used for the cooling system 142a and 142b of the fuel cell 100.

以上説明したように、本実施形態にかかる燃料電池用水系ホース(水系ホース142aおよび142b)によれば、過酸化物を架橋剤として動的架橋されたTPE、すなわち過酸化物架橋TPVを用いているため、イオン交換水および燃料電池冷却液に対するイオンの溶出を抑制しながらも、耐熱性や可撓性等の材料性能および製品性能を十分に確保することができる。故に、本実施形態の燃料電池用水系ホースは燃料電池車の冷却性部品として最適であり、燃料電池冷却液の導電率上昇が生じにくくなるため、燃料電池の性能低下を防ぎ、且つイオン交換樹脂の長寿命化を図ることが可能となる。   As described above, according to the fuel cell aqueous hose (aqueous hoses 142a and 142b) according to the present embodiment, a TPE dynamically crosslinked with a peroxide as a crosslinking agent, that is, a peroxide crosslinked TPV is used. Therefore, it is possible to sufficiently ensure material performance such as heat resistance and flexibility and product performance while suppressing elution of ions from the ion exchange water and the fuel cell coolant. Therefore, the water-system hose for the fuel cell according to the present embodiment is optimal as a cooling part for the fuel cell vehicle, and it is difficult for the conductivity of the fuel cell coolant to increase, so that the performance of the fuel cell is prevented and the ion exchange resin is prevented. This makes it possible to extend the service life.

なお、上述したように、本実施形態のTPVには、耐候性向上を目的としてカーボンブラックマスターバッチを加えることができる。カーボンブラックマスターバッチは、低密度ポリエチレン(LDPE)や直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)等のベースレジンに、数十%重量のカーボンブラック、金属石鹸、酸化防止剤等の添加剤が配合して構成される。ただし、溶出性の観点から、金属石鹸が配合されていないカーボンブラックマスターバッチを用いることが望ましい。また、TPVの溶出性を損なわない範囲であればカーボンブラックを添加することも可能である。これらのカーボンブラックマスターバッチやカーボンブラックは、耐候性改善剤や合成樹脂用材着剤と称されることもある。   As described above, a carbon black masterbatch can be added to the TPV of this embodiment for the purpose of improving weather resistance. Carbon black masterbatch is composed of base resin such as low density polyethylene (LDPE) and linear low density polyethylene (LLDPE), and additives such as carbon black, metal soap, antioxidants, etc. of tens of weight. Composed. However, it is desirable to use a carbon black masterbatch containing no metal soap from the viewpoint of elution. Carbon black can also be added as long as it does not impair the TPV elution. These carbon black masterbatch and carbon black are sometimes referred to as a weather resistance improver or a synthetic resin material adhesive.

TPVへの耐候性改善剤としてのカーボンブラック配合量は、かかるカーボンブラックを補強剤として合成ゴムに配合する場合と比較すれば大幅に減量することができる。このため、TPVに耐候性改善剤としてカーボンブラックを配合しても、合成ゴムほどのイオンの溶出が生じることはない。しかし、カーボンブラックマスターバッチおよびカーボンブラックを比較すると、カーボンブラックマスターバッチのほうが低溶出性である。故に、耐候性改善剤としてはカーボンブラックマスターバッチの使用が望ましい。   The amount of carbon black compounded as a weather resistance improver for TPV can be greatly reduced as compared with the case of compounding such carbon black into a synthetic rubber as a reinforcing agent. For this reason, even if carbon black is blended with TPV as a weather resistance improver, ions are not eluted as much as synthetic rubber. However, when the carbon black masterbatch and the carbon black are compared, the carbon black masterbatch has a lower elution property. Therefore, it is desirable to use a carbon black masterbatch as a weather resistance improver.

上述したカーボンブラックマスターバッチをTPVに3%程度配合することにより、長期耐候性を向上させることができる。具体的には、サンシャインアーク灯を用いた劣化促進試験において、カーボンブラックマスターバッチ非配合であると500時間程度でクラックが発生するのに対し、カーボンブラックマスターバッチを配合すると2000h経過後でもクラックが発生しなかった。   Long-term weather resistance can be improved by blending about 3% of the above-described carbon black masterbatch with TPV. Specifically, in the deterioration acceleration test using a sunshine arc lamp, cracks occur in about 500 hours when the carbon black masterbatch is not blended, whereas when the carbon black masterbatch is blended, cracks occur even after 2000 hours. Did not occur.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

なお、上記説明した水系ホース142aおよび142bは、必ずしも本実施形態のTPVからなる層のみで構成される必要はない。例えば、水系ホース142aおよび142bを直径方向に二層以上の積層構造とし、燃料電池用冷却液と接触する最内層を本実施形態のTPVによって構成し、それ以外の外層をかかるTPVとは異なる材料によって構成してもよい。   The above-described water-based hoses 142a and 142b do not necessarily need to be composed of only the layer made of the TPV of this embodiment. For example, the water-based hoses 142a and 142b have a laminated structure of two or more layers in the diametrical direction, the innermost layer in contact with the fuel cell coolant is constituted by the TPV of the present embodiment, and the other outer layers are different materials from the TPV. You may comprise by.

また水系ホース142aおよび142bが、1層で構成される場合、および複数層で構成される場合のいずれにおいても、本実施形態のTPVからなる層より外層に、ポリエステル、レーヨン、アラミド繊維、ナイロン等の繊維をブレード、スパイラル、ニット等の編み方で編み込んだ補強層(繊維補強層)を設けてもよい。   Further, in both cases where the water-based hoses 142a and 142b are formed of one layer and a plurality of layers, polyester, rayon, aramid fiber, nylon, etc. are provided on the outer layer from the TPV layer of this embodiment. A reinforcing layer (fiber reinforcing layer) in which these fibers are knitted by a braiding method such as blade, spiral, or knit may be provided.

本発明は、燃料電池、特に固体高分子形燃料電池の冷却系統に用いられる燃料電池用水系ホースに利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an aqueous hose for a fuel cell used for a cooling system of a fuel cell, particularly a polymer electrolyte fuel cell.

100…燃料電池車、110…燃料電池、120…電気系部品、122…インバータ、124…モータ、128…二次電池、130a…水素タンク、130b…水素タンク、132…水素系統、134…空気系統、140…ラジエータ、142…冷却系統、142a…水系ホース、142b…水系ホース、144…ポンプ、146…イオン交換器、148…導電率計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fuel cell vehicle, 110 ... Fuel cell, 120 ... Electric system part, 122 ... Inverter, 124 ... Motor, 128 ... Secondary battery, 130a ... Hydrogen tank, 130b ... Hydrogen tank, 132 ... Hydrogen system, 134 ... Air system , 140: Radiator, 142 ... Cooling system, 142a ... Water-based hose, 142b ... Water-based hose, 144 ... Pump, 146 ... Ion exchanger, 148 ... Conductivity meter

Claims (5)

燃料電池の冷却系統に用いられ、イオン交換水にグリコール系化合物を加えた水溶液またはイオン交換水からなる冷却液が内部を流通する燃料電池用水系ホースであって、
過酸化物を架橋剤として用いて動的架橋された動的架橋型オレフィン系熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする燃料電池用水系ホース。
An aqueous hose for a fuel cell that is used in a cooling system for a fuel cell and in which an aqueous solution obtained by adding a glycol compound to ion-exchanged water or a cooling liquid comprising ion-exchanged water circulates inside,
An aqueous hose for a fuel cell comprising a dynamically crosslinked olefinic thermoplastic elastomer that is dynamically crosslinked using a peroxide as a crosslinking agent.
前記動的架橋型オレフィン系熱可塑性エラストマーは、ソフトセグメントがエチレンプロピレン共重合ゴムからなり、ハードセグメントがポリプロピレンからなることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用水系ホース。   2. The fuel cell aqueous hose according to claim 1, wherein the dynamically crosslinked olefin-based thermoplastic elastomer has a soft segment made of ethylene-propylene copolymer rubber and a hard segment made of polypropylene. 当該燃料電池用水系ホースは、JIS−K6253の第6項に記載のデュロメーター硬さ試験に準拠してタイプAデュロメーターで測定した硬さが64〜75の範囲になるように、前記ソフトセグメントおよび前記ハードセグメントの比率が調整されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池用水系ホース。   The water segment hose for the fuel cell has the soft segment and the above-mentioned soft segment so that the hardness measured with a type A durometer in accordance with the durometer hardness test described in item 6 of JIS-K6253 is in the range of 64-75. The water-system hose for a fuel cell according to claim 1 or 2, wherein a ratio of the hard segments is adjusted. 当該燃料電池用水系ホースは、JIS−K6271の第6項に記載の二重リング電極法に準拠して測定した体積抵抗率が1×1010Ω・cm以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料電池用水系ホース。 The volume resistivity measured in accordance with the double ring electrode method described in item 6 of JIS-K6271 is 1 × 10 10 Ω · cm or more in the water-based hose for a fuel cell. The water-system hose for fuel cells according to any one of 1 to 3. カーボンブラックマスターバッチを更に含むことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池用水系ホース。   The water-based hose for a fuel cell according to any one of claims 1 to 4, further comprising a carbon black masterbatch.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019002462A (en) * 2017-06-14 2019-01-10 株式会社カネカ Tube joint

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000205459A (en) * 1999-01-13 2000-07-25 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Olefine resin hose and its manufacture
JP2000263559A (en) * 1999-03-12 2000-09-26 Tigers Polymer Corp Curved hose made of resin and method for molding it
JP2004210813A (en) * 2002-12-26 2004-07-29 Tokai Rubber Ind Ltd Hose material for fuel battery and hose for fuel battery using the same
JP2005000045A (en) * 2003-06-11 2005-01-06 Mitsui Kagaku Platech Co Ltd Watering tube
US20060100377A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Trazollah Ouhadi High strength thermoplastic elastomers with high filler loading
JP2006207648A (en) * 2005-01-26 2006-08-10 Meiji Flow Systems Co Ltd Liquid hose
US20090162591A1 (en) * 2007-06-22 2009-06-25 Shailesh Ratilal Doshi Multilayer coolant pipes
JP2011103302A (en) * 2010-12-13 2011-05-26 Teito Rubber Ltd Hose for fuel cell

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000205459A (en) * 1999-01-13 2000-07-25 Toyo Tire & Rubber Co Ltd Olefine resin hose and its manufacture
JP2000263559A (en) * 1999-03-12 2000-09-26 Tigers Polymer Corp Curved hose made of resin and method for molding it
JP2004210813A (en) * 2002-12-26 2004-07-29 Tokai Rubber Ind Ltd Hose material for fuel battery and hose for fuel battery using the same
JP2005000045A (en) * 2003-06-11 2005-01-06 Mitsui Kagaku Platech Co Ltd Watering tube
US20060100377A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Trazollah Ouhadi High strength thermoplastic elastomers with high filler loading
JP2006207648A (en) * 2005-01-26 2006-08-10 Meiji Flow Systems Co Ltd Liquid hose
US20090162591A1 (en) * 2007-06-22 2009-06-25 Shailesh Ratilal Doshi Multilayer coolant pipes
JP2011103302A (en) * 2010-12-13 2011-05-26 Teito Rubber Ltd Hose for fuel cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019002462A (en) * 2017-06-14 2019-01-10 株式会社カネカ Tube joint

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