DE60127952T2

DE60127952T2 - Faltenbalg und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE60127952T2
Application number: DE60127952T
Authority: DE
Inventors: John W. Loudon MARTIN
Original assignee: TRW Automotive US LLC
Current assignee: ZF Active Safety and Electronics US LLC
Priority date: 2000-05-03
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: DE60127952D1; AU2001249627A1; KR20030011319A; EP1278973A1; JP2003532041A; EP1278973B1; KR100495989B1; WO2001084021A1; US6386551B1; US6951336B2; EP1278973A4; US20030057652A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuglenk- oder -aufhängungssystem, und bezieht sich insbesondere auf einen Faltenbalg zum Abdichten eines beweglichen Gelenks in einem Fahrzeuglenk- oder -aufhängungssystem.
Hintergrund der Erfindung
Faltenbälge werden verwendet, um die Lager in Gelenken zwischen relativ beweglichen Teilen von Fahrzeuglenk- und Aufhängungssystemen zu schützen. Die Faltenbälge sind typischerweise aus einem thermoplastischen oder hitzehärtbaren Elastomer geformt. Beispiele von Elastomeren des Standes der Technik sind Neoprenkautschuk bzw. Neoprengummi, eine Mischung aus Ethylen-Propylen-Kautschuk und Polypropylen, das von Monsanto Company aus St. Louis, Missouri unter dem Markennamen SANTOPRENE vermarktet wird, und HYTREL Polyester, das von E.I. DuPont de Nemours Co. vermarktet wird.
Die Faltenbälge werden typischerweise in die Konfiguration blasgeformt, in der sie montiert bzw. eingesetzt werden sollen und schnappen bzw. rasten in ihrer Position in einer Presspassung ein, die durch Metallschellen bzw. -bügel befestigt ist.
Ein Defekt des Faltenbalgs kann verursacht sein durch Materialermüdung, Einstiche, Schnitte oder Risse, und durch Abriebsverschleiß. Faltenbalgdefekte sind eine häufige Ursache für einen Gelenkschaden. Wenn ein Faltenbalg versagt bzw. defekt ist, kann Wasser und Schmutz in das Gelenk eindringen und/oder Schmierfett kann herauslecken. Es ist erstrebenswert, den Widerstand von Faltenbälgen gegenüber Versagen bzw. Schaden zu erhöhen.
Das naheliegendste Dokument des Standes der Technik US-A-5145191 offenbart einen Faltenbalg zur Verwendung beim Abdichten eines Gelenks, das erste und zweite relativ bewegbare Teile umfasst, wobei der Faltenbalg eine Hülse aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie sich zwischen den und um die relativ bewegbaren Fahrzeugteile erstreckt und eine Laminatwand besitzt, die zumindest zwei Schichten eines Kunststoffmaterials aufweist, welche zusammengebondet bzw. miteinander verbunden sind; wobei zumindest eine der Schichten ein durch Verstrecken festigkeitssteigerbares, thermoplastisches Elastomermaterial ist, welches blasgeformt wurde.
US-A-5,853,178 offenbart einen Faltenbalg zur Verwendung in einem Gelenk, einschließlich erster und zweiter relativ bewegbarer Teile. Der Faltenbalg umfasst eine Hülse, die konfiguriert ist, so dass sie sich zwischen und um beispielsweise ein Geschwindigkeitsgelenk erstreckt, welches einen Teil eines Leistungsübertragungsmechanismus in einem Fahrzeug bildet. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Faltenbalg so vorgesehen, dass die Verbindungsabschnitte an den Scheitel- und Grunddurchmessern der balgartigen Konfigurationen vorab so ausgelegt sind, dass ihre Materialdicken, während sie im Allgemeinen konsistent relativ zueinander um ihre Gesamtheit sind, sich von den Materialdicken der Verbindungswandabschnitte unterscheiden. Alternativ können die balgartigen Konfigurationen vorab so ausgelegt sein, dass die Materialdicken der Verbindungsabschnitte der balgartigen Konfigurationen an einem Ende des Faltenbalgs sich von den Materialdicken der Verbindungsabschnitte unterscheiden, die mit den balgartigen Konfigurationen an einer anderen Stelle verbunden sind, die axial entlang der Länge des Faltenbalgs angeordnet sind.
US-A-5,006,376 bezieht sich auf ein TPE-Gelenkbalg, der mittels eines Kompletteinspritzungsprozesses geformt werden kann, und welcher die Lösbarkeit der Form verbessert. Der geformte bzw. gegossene TPE-Gelenkbalg besitzt sowohl einen hohen Härtegrad als auch ein hohes Elastizitätsmodul.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Faltenbalg gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines Faltenbalgs gemäß Anspruch 15 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung besteht in einem Faltenbalg zur Verwendung beim Abdichten eines Gelenks. Das Gelenk weist erste und zweite, relativ bewegbare Teile auf. Der Faltenbalg besitzt die Form einer Hülse, die sich zwischen den relativ bewegbaren Fahrzeugteilen und um diese herum erstreckt. Die Hülse besitzt eine Laminatwand, welche zumindest zwei Schichten eines thermoplastischen Elastomermaterials aufweist, die zusammengebondet sind. Zumindest eine der Schichten ist ein durch Verstrecken festigkeitssteigerbares thermoplastisches Polyesterelastomer, welches diametral um eine Größe verstreckt wurde, die eine Erhöhung der Zähigkeit der einen Schicht bewirkt. Die Laminatwand besitzt eine prozentuale Bruchdehnung von zumindest 100 und ein Biegemodul, das geringer als 100.000 psi ist. In der Beschreibung und den Ansprüchen wird als Druckeinheit „psi" verwendet. Um zu SI-Einheiten zu kommen, sollte folgende Formel verwendet werden: 1 psi = 6895 N/m².
Vorzugsweise besitzt die Laminatwand eine Druckhärte bzw. einen Durchstoßwiderstand von zumindest 50 Newton/mm Wanddicke.
Vorzugsweise ist die durch Verstreckung festigkeitsgesteigerte eine Schicht ein durch Verstreckung festigkeitssteigerbares Polyestermaterial, das, wenn es Wärme ausgesetzt ist, einer Dimensionsänderung bzw. Maßänderung widersteht.
Vorzugsweise ist der Faltenbalg ein Laminat aus einer ersten äußeren Schicht, die aus einem durch Verstrecken festigkeitsgesteigerten Polyestermaterial gebildet ist, und einer zweiten inneren Schicht, die aus einem thermoplastischen Elastomer gebildet ist, wobei das Polyestermaterial der äußeren Schicht einen im Allgemeinen höheren Zähigkeitsgrad und eine größere Widerstandsfähigkeit gegenüber Kohlenwasserstoff-Chemikalien besitzt als das thermoplastische Elastomer der inneren Schicht, und wobei das thermoplastische Elastomer der inneren Schicht einen höheren Grad an Flexibilität und Weichheit besitzt als das thermoplastische Polyestermaterial der äußeren Schicht.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das thermoplastische Elastomer der inneren Schicht ein Polyolefin.
Die vorliegende Erfindung besteht ebenfalls in einem Prozess zum Herstellen eines Faltenbalgs. Zwei thermoplastische Elastomerrohmaterialien werden erhalten und separat in einen Extruder eingespeist. Die Rohmaterialien werden separat von dem Extruder als koaxiale rohrförmige Schmelzströme mit einem Außendurchmesser D₁ in ein Formnest bzw. einen Formhohlraum extrudiert, der eine gewellte Innenwand mit einem Innendurchmesser von D₂ besitzt. Die Schmelzströme des thermoplastischen Elastomermaierials werden gegen die Innenwand des Formhohlraums vakuumexpandiert und dann zu einem halbfesten Zustand abgekühlt, während sie mittels Vakuum gegen die Innenwand des Formhohlraums gehalten werden. Der Betrag der Expansion (D₂/D₁) liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 200% bis ungefähr 700%. Eines der Rohmaterialien ist ein thermoplastisches Polyesterelastomer, welches durch die Vakuumexpansion durch Verstreckung festigkeitssteigerbar ist und welches bei Abkühlung eine Bruchfestigkeit von mindestens 100 und ein Biegemodul von weniger als 100.000 psi besitzt.
Der Faltenbalg besitzt vorzugsweise einen Durchstoßwiderstand von zumindest 50 Newton/mm Dicke des Faltenbalgs.
Die Dicke der Schmelzströme des thermoplastischen Elastomermaterials werden vorzugsweise so gesteuert, dass die Faltenbalgwanddicke einen Bereich von ungefähr 0,6 bis ungefähr 2 mm erreicht.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Formhohlraum durch eine endlose Reihe beweglicher Formen definiert wird, wobei jede Form eine offene Muschelkonfiguration vor dem Extrusionspunkt besitzt und eine geschlossene Muschelkonfiguration nach der Extrusion, wobei die Extrusion kontinuierlich verläuft.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorangehenden und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten des Gebiets, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, bei Berücksichtigung der folgenden Beschreibung der Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen deutlich werden, in denen zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Faltenbalgs gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Faltenbalgs der 1;
3 eine teilweise weggebrochene Schnittansicht eines beweglichen Gelenks eines Fahrzeuglenksystems, das den Faltenbalg der 1 einsetzt;
4 eine schematische Seitenansicht einer Formvorrichtung zur Herstellung des Faltenbalgs der 1;
5 eine vergrößerte, detaillierte Schnittansicht, die entlang der Linie 5-5 der 4 genommen ist;
6 eine vergrößerte, detaillierte Schnittansicht, die entlang der Linie 6-6 der 4 genommen ist;
7 eine vergrößerte, detaillierte Schnittansicht einer Extruderdüse bzw. Extruderdüse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7A eine vergrößerte, detaillierte Schnittansicht des Extruderkopfs der Extruderdüse der 7; und
8 eine schematische Darstellung, die eine Interaktion des Extruders der 7 mit einem Teil der Formvorrichtung der 4 zeigt.
Beschreibung eines spezifischen, bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
Bezug nehmend auf 1, ist der Faltenbalg 12 der vorliegenden Erfindung ein hülsenartiges Glied, das aus einem flexiblen thermoplastischen Material gebildet ist. Der Faltenbalg 12 besitzt ein erstes Ende 14 mit kleinem Durchmesser und ein zweites Ende 16 mit größerem Durchmesser. Der Faltenbalg 12 besitzt zwischen den Enden 14 und 16 einen Zwischenteil 18, der gewellt ist. Die Durchmesser der ersten und zweiten Enden und die Abstände zwischen den Spitzen und Tälern der Wellen bzw. Falten sind nicht entscheidend und werden durch die besonderen Abmessungen der Anwendung vorgegeben, mit der der Faltenbalg verwendet wird.
2 zeigt dass der Faltenbalg 12 eine Laminatkonstruktion besitzt, die eine erste Schicht 20, eine zweite Schicht 22 und eine Klebverbindungsschicht 24 zwischen den ersten und zweiten Schichten 20 und 22 aufweist. Die Klebverbindungsschicht 24 ist optional und abhängig von den Zusammensetzungen der Elastomermaterialien, die in den ersten und zweiten Schichten 20 und 22 verwendet Werden. Bestimmte Kunststoffe können, wenn sie sich in einem geschmolzenen Zustand befinden, zusammen gebondet bzw. verbunden werden, ohne den Bedarf einer Klebverbindungszwischenschicht. Diese Laminatkonstruktion erstreckt sich über die Gesamtlänge des Faltenbalgs 12.
Der Faltenbalg 12 der 1 ist besonders nützlich mit einer Kugel- und Gelenkkonstruktion für eine Fahrzeuglenk- oder -aufhängungsvorrichtung 30, wie sie in 3 dargestellt ist. Bezug nehmend auf 3 weist die Vorrichtung 30 einen Kugelzapfen 32 und ein Gehäuse 34 auf. Der Zapfen 32 besitzt ein Kugelende 36, das in einer Hülse bzw. Buchse des Gehäuses 34 gelegen ist. Der Zapfen 32 besitzt ferner einen Schaft 40 der von dem Kugelende 36 längs hervorragt. Der Schaft 40 ist mit einem beweglichen Teil einer Fahrzeuglenk- oder -aufhängungsvorrichtung in einer bekannten Art und Weise verbindbar. Das Gehäuse 34 besitzt einen Schaft 42, der mit einem weiteren beweglichen Teil der Lenk- oder Aufhängungsvorrichtung in einer bekannten Art und Weise verbunden ist. Ein Lager 44 ist in der Buchse 38 gelegen und trägt das Kugelende 36 des Stifts 32 für eine begrenzte Bewegung relativ zu dem Gehäuse 34.
Der Faltenbalg 12, in der Form einer Hülse um die Vorrichtung 30 herum, schirmt das Lager 44, das Gehäuse 34 und das Kugelende 36 des Zapfens 32 gegenüber Schmutz und anderen Verunreinigungssubstanzen ab. Eine erste Klammer 50 hält das kleine Ende 14 des Faltenbalgs 12 fest gegen den Zapfenschaft 40. Eine zweite Klammer 52 hält in ähnlicher Weise das große Ende 16 des Faltenbalgs 12 fest gegen einen Dichtungsring 54, der betriebsmäßig mit dem Gehäuseschaft 42 assoziiert ist. Der flexible Zwischenteil 18 des Faltenbalgs 12 biegt sich zwischen den Faltenbalgenden 14 und 16 bei Bewegung des Kugelzapfens 32 relativ zu dem Gehäuse 34. Die relative Bewegung ist schwenkbar, kann aber auch in begrenztem Maße in Längsrichtung erfolgen, und zwar abhängig von dem bestimmten Aufbau der Lenk- oder Aufhängungsvorrichtung. Ein Schmiermittel (nicht gezeigt) für das Lager 44, wie beispielsweise Lagerfett oder Ähnliches, kann innerhalb des Raums 56 enthalten sein, der durch den Zwischenteil 18 des Faltenbalgs 12 eingeschlossen wird.
Der gewellte Faltenbalg 12 (1 und 2) ist aus einem laminierten, flexiblen, thermoplastischen Elastomermaterial gebildet. Vorzugsweise weist die Faltenbalglaminatstruktur, die in 2 gezeigt ist, in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine innere Schicht 20 auf, die aus einem ausgewählten Thermoplasten gebildet ist, das der Flexibilität und Weichheit dient. Die äußere Schicht 22 ist aus einem thermoplastischen Polyesterelastomer gebildet, das der Zähig- und Widerstandsfähigkeit gegenüber Kohlenwasserstoffchemikalien dient.
Ein bevorzugtes thermoplastisches Polyesterelastomer für die äußere Schicht 22 ist ein Copolyesterharz, welches durch Eastman Chemical Products Inc. unter dem Markennamen ECDEL vertrieben wird. Es wird angenommen, dass ECDEL ein zykloaliphatisches, thermoplastisches Copolyester (ein Copolyester-Ether) ist; genauer gesagt, ein Kondensationsprodukt aus einem Transisomer von 1,4-Dimethyl-Cyclohexandicarboxylat-Einheiten, von Cyclohexandimethanol-Einheiten und hydroxyterminierten Polytetramethylenetherglykol-Einheiten. Es ist verwandt mit Polyethylenterephthalat (PET).
Eine bevorzugte Klasse von ECDEL für die vorliegende Erfindung ist 9967. ECDEL 9967 besitzt eine Schmelztemperatur von 205°C bis 230°C (400°F bis 445°F).
ECDEL 9967 ist verwandt mit Polyethylenterephthalat (PET) und besitzt viele der gleichen Eigenschaften. Polyethylenterephthalat (PET) ist durch Verstrecken festigkeitssteigerbar, was es geeignet für die Verwendung bei der Herstellung von blasgeformten Flaschen macht. Primär ist ECDEL 9967 ebenfalls durch Verstreckung festigkeitssteigerbar. Das Verstrecken des Kunststoffs, beispielsweise um 200% bis ungefähr 700%, ermöglicht das Ausbilden von dünneren, gleichförmigeren Seitenwänden, aber bewirkt zusätzlich eine Molekularausrichtung in dem Kunststoff, die Stärke und Schutzeigenschaften des ECDEL 9967 dramatisch erhöht.
Es wurde jedoch herausgefunden, dass ECDEL im Gegensatz zu Polyethylenterephthalat (PET) eine größere Flexibilität besitzt. Verstrecktes Polyethylenterephthalat (PET) ist ein steifes bzw. starres Material, wie es zur Verwendung in blasgeformten Flaschen sein soll. Sein Biegemodus (wie er durch das ASTM-Verfahren D790 bestimmt wurde) liegt bei ungefähr 450.000 psi. ECDEL 9967 besitzt im Gegensatz dazu einen Biegemodus von ungefähr 21.750 psi.
ECDEL 9967 besitzt zusätzlich andere vorteilhafte Eigenschaften. Es besitzt eine prozentuale Bruchdehnung von ungefähr 400. Die prozentuale Bruchdehnung wird durch Verwendung des ASTM-Verfahrens D368 bestimmt. In diesem Test werden Proben von ungefähr 3 mm (1/8 Zoll) Dicke getestet unter Verwendung einer Traversengeschwindigkeit von 508 mm (20 Zoll) pro Minute. Der prozentuale Dehnungstest wird bei ungefähr 23°C (73°F) und 50% relativer Feuchte durchgeführt.
Die Flexibilität und Dehnbarkeit von ECDEL 9967 macht dieses Polyester besonders zweckmäßig für die Herstellung von Faltenbälgen.
ECDEL 9967 besitzt einen hohen Grad an Durchstoßwiderstand (PR = puncture resistance) und zwar abhängig von dem Dehnungsbetrag.
Der Durchstoßwiderstand wird auf Proben von 50 mm × 50 mm (2 × 2 Zoll) der Faltenbalgproben unter Verwendung einer Kraftmesszelle bzw. eines Kraftaufnehmers und einer Stahlstangensonde gemessen. Die Sonde besitzt ein Arbeitsende, welches zu einem Radius von 3,28 mm (0,134 Zoll) bearbeitet ist. Der Kraftaufnehmer wird mit einer Instron-Zugkrafttestmaschine montiert. Ein 760 Gramm Kolben wird frei 400 mm fallen gelassen, um zu erzwingen, dass die Testproben von der Stahlstangensonde durchstoßen werden. Die maximale Zugkraft, die durch den freien Fall der Sonde auf die Proben ausgeübt wird, wird in Newton aufgezeichnet. Diese Kraft wird durch die Wanddicke (die minimale Wanddicke, wenn die Wanddicke der Probe variiert) dividiert, um den Durchstoßwiderstand zu erhalten.
Es wurde herausgefunden, dass extrusionsgeformte Proben von ECDEL, die um 320% verstreckt bzw. gedehnt wurden, einen Durchstoßwiderstand von ungefähr 130 bis 150 Newton pro mm besitzen. Es wurde herausgefunden, dass selbst moderates Verstrecken von ungefähr 20% vorteilhafte Streckeigenschaften vorsieht.
Es gibt eine Vielzahl von thermoplastischen Polymeren, die durch Verstreckung festigkeitssteigerbar sind. Beispielsweise das oben erwähnte Polyethylenterephthalat (PET) und ebenfalls Polypropylen, Styrenacrylonitril und Polyvinylchlorid (PVC) sind durch Verstreckung festigkeitssteigerbar. Polypropylen und Styrenacrylonitril sind jedoch ebenso wie Polyethylenterephthalat (PET) auf Verstreckung folgend sehr steif und besitzen Biegemodi von ungefähr 245.000 bzw. 490.000 psi. Polyvinylchlorid, behält nach Verstrecken etwas Flexibilität, aber seine prozentualen Streckeigenschaften verhindern, dass es erfolgreich in Faltenbalganwendungen verwendet wird.
Basierend auf der obigen Information und anderen Daten wurde bestimmt, dass die laminierten Faltenbälge der vorliegenden Erfindung hergestellt werden sollten, unter Verwendung von zumindest einer Schicht aus einem durch Verstreckung festigkeitssteigerbaren thermoplastischen Polyesterelastomer, in dem der Faltenbalg um einen Betrag gestreckt wird, der wirksam ist, um einen Durchstoßwiderstand von zumindest 50 Newton/mm Wanddicke zu erreichen, wobei das Elastomer zur gleichen Zeit einen Biegemodus besitzt, der niedriger als 100.000 psi ist und eine prozentuale Bruchdehnung von zumindest 100.
Die innere Schicht 20 des Faltenbalgs 12 ist vorzugsweise ein Material, welches weicher ist als die äußere Schicht 22. Eine weichere, innere Schicht 20 gleicht sich besser an die Oberflächenmikrorauheit und Unvollkommenheiten der Verbindung an, mit der der Faltenbalg 12 verwendet wird, wodurch die Abdichtbarkeit der Bälge 12 mit der Verbindung verbessert wird. Eine bevorzugte innere Schicht ist ein Polyolefin. Polyolefine besitzen ebenfalls mehr Flexibiltät als Polyester. Dies verbessert die Flexibilität des Faltenbalgs 12.
Ein bevorzugtes Polyolefin für die innere Schicht ist ein Polyetherharz, das von Eastman Chemical Products, Inc. unter dem Markennamen MXSTEN vertrieben wird. Dieses Polyolefin ist ein Polyethylenharz, das primär auf dem Gebiet der Verpackungen verwendet wird. Andere Polyolefine, die extrusionsformbar sind oder jegliches flexibles, extrudierbares, filmbildendes Material, welches weich und mit einem Polyesterharz, wie beispielsweise einem Polyurethan verbindbar ist, kann als die innere Schicht 20 verwendet werden.
Ein Vorteil in der Verwendung von MXSTEN liegt darin, dass es ähnlich wie ECDEL durch Verstreckung festigkeitssteigerbar ist.
Die innere Schicht 20 muss kein Polyolefin oder ähnliches weiches, extrudierbares Material, wie beispielsweise Polyurethan sein. Beispielsweise können Faltenbälge gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, wobei beide Schichten 20 und 22 ECDEL-Polyester sind. Dies kann jedoch erfordern, dass die Verbindungsoberflächen im Wesentlichen frei von Oberflächenmikrorauheit sind.
Es ist ebenfalls möglich, eine innere Schicht 20 aus ECDEL zu verwenden, wobei das ECDEL geblasen oder mit einem Schwamm aufgetragen wird. Dies wird unter Verwendung herkömmlicher Treibmittel und -verfahren bewerkstelligt. Durch Verwenden von aufgeblasenem ECDEL in der inneren Schicht 20, wird die innere Schicht weicher gemacht, so dass sie Weichheitseigenschaften besitzt, die ähnlich zu denen eines Polyolefins sind. Auf diese Weise ist es mit Oberflächen verwendbar, die Mikrorauhigkeiten und -unvollkommenheiten besitzen. Gleichzeitig besitzt die innere Schicht 20 Festigkeitseigenschaften von durch Verstreckung festigkeitsgesteigertem ECDEL.
In ähnlicher Weise muss die äußere Schicht 22 nicht zu 100% aus thermoplastischem Polyesterelastomer bestehen. Faltenbälge gemäß der vorliegenden Erfindung wurden erfolgreich hergestellt, wobei die äußere Schicht 22 einen wesentlichen Gewichtsanteil MXSTEN enthält. Das in der äußeren Schicht 22 selbst in kleinen Mengen vorhandene ECDEL liefert, wenn es durch Verstreckung festigkeitsgesteigert ist, einen überlegenen Durchstoßwiderstand.
Der Vorteil des Inkorporierens eines Betrags von MXSTEN in die äußere Schicht 22 ebenso wie in die innere Schicht 20 besteht darin, dass es die Verbindungsstärke der äußeren Schicht 22 mit der inneren Schicht 20 verbessert.
Wenn die äußere Schicht 22 im Wesentlichen ein thermoplastisches Polyesterelastomer und die innere Schicht 20 im Wesentlichen ein Polyolefin ist, kann es wünschenswert sein, eine Klebstoffverbindungszwischenschicht mit den Schichten 20 und 22 zu coextrudieren, die als Schicht 24 in 2 bezeichnet ist. Geeignete extrudierbare, thermoplastische Klebstoffe sind gut bekannt. Eines ist TIE BOND TL-905, welches durch Shell Chemical Company vertrieben wird. Ein weiteres ist ADMER QB520A, welches durch Mitsui Chemical Company vertrieben wird. Wenn beide Schichten 20 und 22 kompatible Kunststoffe enthalten, beispielsweise beträchtliche Mengen von MXSTEN in beiden Schichten, oder beträchtliche Mengen von ECDEL in beiden Schichten, dann kann ein Klebstoff unnötigsein. Die Schichten können selbstverbindend sein.
Der gewellte Faltenbalg 30 wird vorzugsweise in einem kontinuierlichen Extrusion/Formprozess, wie er in 4 offenbart ist, gebildet. Sowohl ECDEL als auch MXSTEN sind extrudierbare Kunststoffe. Der Prozess der 4 wird für die Herstellung eines Laminats beschrieben, welches eine äußere Schicht aus ECDEL und eine innere Schicht aus MXSTEN aufweist, die durch eine Klebstoffverbindungsschicht zusammengebondet bzw. miteinander verbunden sind. Bezug nehmend auf 4 wird das ECDEL-Harz in eine Zuführvorrichtung 110 zur Einfüh rung in den Prozess eingespeist. und MXSTEN-Harz wird in eine zweite Zuführvorrichtung 112 zur Einführung in den Prozess eingespeist. Die Harze strömen zu einem erwärmten Extruder 114 in separate Kammern (nicht in 4 gezeigt) und dann als separate Ströme geschmolzenen Kunststoffs in eine Extruderdüse 116. Die Extruderdüse 116 weist konzentrische, separate Leitungsbahnen, die noch beschrieben werden, auf, welche konzentrische Schichten geschmolzenen Kunststoffs in einen Korrugator 118 einführen.
Simultan mit den obigen Schritten, wird ein Klebstoff in eine dritte Zuführvorrichtung 120 eingespeist und von dort in einen erwärmten Extruder 114 zur Strömung durch die Extruderdüse 116 als ein Schmelzstrom zwischen den konzentrischen Schichten von ECDEL und MXSTEN.
Der Korrugator 118 ist ein kontinuierlicher Vakuumkorrugator, der durch Cullom Machine Tool & Die Inc. aus Cleveland, Tennessee hergestellt wird. Die Maschine ist in den Patenten Nr. 4,439,130 und 5,257,924 , die hierin durch Bezugnahme enthalten sind, offenbart. Cullom Machine Tool & Die, Inc. ist ebenfalls Besitzer der Patente Nr. 4,486,929 ; 4,718,844 ; 5,494,430 ; 5,645,871 ; 5,059,109 ; 5,489,201 ; und 5,531,583 , die alle Gegenstände offenbaren, die sich auf die '130 und '924 Patente beziehen, und ebenfalls hierin durch Bezugnahme enthalten sind. Ein weiteres Patent, welches relevante Gegenstände enthält, ist 4,319,872 , welches hierin durch Bezugnahme enthalten ist.
Der Korrugator 118 weist eine kontinuierliche Reihe von Formblöcken 152 auf, die sich aus Sicht von 4 in einer dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung bewegen, und zwar auf einer inneren Laufbahn 124. Die Laufbahn 124 besitzt einen Vorwärtslaufweg 122, der sich von nahe dem Extruder 116 im Wesentlichen die gesamte Länge des unteren Bereichs des Korrugators entlang erstreckt und einen Rückwärtslaufweg 126, der sich im Wesentlichen die gesamte Länge des oberen Bereichs des Korrugators entlang erstreckt. Der Korrugator 118 weist Übergangsbereiche 130 und 132 zwischen den Vorwärts- und Rückwärtslaufwegen 122 und 124 auf.
Wie in 4 gezeigt, tritt ein geformtes Kunststoffrohr 126 kontinuierlich aus dem Vorlauf 122 aus und wird zu einer Schneidevorrichtung 134 weitergeleitet, die das Rohr in Faltenbälge 12 der gewünschten Länge schneidet.
Weitere Details des Korrugators 118 sind in den 5, 6 und 7 gezeigt.
Bezugnehmend auf 5, die eine vergrößerte, detaillierte Schnittansicht des Korrugators 118 in dem Vorwärtslaufweg 122 (4) ist, weist die Laufbahn 124 des Korrugators 118 (5) ein Paar von inneren Schienen 142 und 144 auf, die sich kontinuierlich um die Innenseite des Korrugators 118 herum erstrecken. Transportrollen 146 und 148 sind in den Schienen 142 und 144 aufgenommen. Die Transportrollen 146 und 148 sind auf den Enden einer Welle 150 angebracht, die wiederum den Formblock 152 trägt. Mehrere Formblöcke 152 sind miteinander in einer kontinuierlichen Reihe um den Korrugator herum verbunden, wie in 4 gezeigt. Die Formblöcke 152 bestehen jeweils aus muschelförmigen Formhälften 154 und 156. In 5 befinden sich die Formhälften 154, 156 in einer geschlossenen Position, wobei die Hälften durch die Nockenführung der Führungsrollen 158 und 160 gegen die Nockenoberfläche 162 und 164 zusammengebracht werden.
Bezug nehmend auf 6, welche eine vergrößerte, detaillierte Schnittansicht des Korrugators 118 in dem Rücklauf 126 (4) ist, sind die muschelförmigen Formhälften 154 und 156 um einen Schwenkmittelpunkt 158 (6) auseinander geschwenkt, so dass sich jeder Formblock 152 in einer offenen Position befindet. In 6 sind die Formhälften 154 und 156 in die offene Position durch Nockenoberflächen 162 und 164 geschwenkt, die auf die Führungsrollen 158 und 160 einwirken.
Zurück auf 4 Bezug nehmend, befinden sich die Formhälften 154 und 156 in der geschlossenen Position der 5 für im Wesentlichen den gesamten Umfang des Vorlaufs 122 und in der offenen Position der 6 für im Wesentlichen den gesamten Umfang des Rücklaufs 126. In den Übergangsbereichen 130 und 132 schwenken die Formhälften von der geschlossenen Position der 5 zu der offenen Position der 6 bzw. umgekehrt.
Details eines Ausführungsbeispiels der Extruderdüse 116 sind in 7 gezeigt. Die Extruderdüse 116 in dem Ausführungsbeispiel der 7 ist zur Coextrusion der beiden Schichten, und zwar einer inneren Schicht 20 und einer äußeren Schicht 22 angepasst. Anstelle von zwei Schichten kann die Extruderdüse 116 ohne weiteres für die Extrusion von drei Schichten angepasst werden, welche eine Klebstoffverbindungszwischenschicht 24 zwischen den inneren und äußeren Schichten 20 und 22 umfasst.
Bezug nehmend auf 7 weist die Extruderdüse 116 einen Formblock 170 auf. Der Formblock besitzt einen ersten Durchgang 172 für die äußere Schicht 22 und einen zweiten Durchgang 174 für die innere Schicht 20. Die Durchgänge 172 und 174 sind koaxial. Der in die Anschlüsse 176 eingeführte, geschmolzene Kunststoff befüllt den ersten Durchgang 172 und der in den Anschluss 178 eingeführte, geschmolzene Kunststoff befüllt den zweiten Durchgang 174.
Bezug nehmend auf 7A kann gesehen werden, wie koaxiale Kunststoffschmelzströme aus den ersten und zweiten Durchlässen 172 und 174 der Extruderdüse 116 austreten.
8 zeigt die Interaktion der Extruderdüse 116 mit den Formblöcken 152. Teile der drei Formblöcke 152 sind in der 8 gezeigt, und zwar von links nach rechts die Formblöcke 152a, 152b und 152c. In der geschlossenen Position der 5 sind die muschelförmigen Formhälften 154 und 156 geschlossen, um einen Formhohlraum 180 zu definieren. Der linkeste Formblock 152a wird in eine offene Position nockengeführt geführt, so dass die muschelförmigen Formhälften 154 und 156 (in 8 nicht sichtbar), den Extruder 116 umfassen, der sich axial in den Korrugator Vorwärtslaufweg 122 (4) erstreckt, und zwar auf der Achse 122a (8) des Vorwärtslaufwegs. Der Formblock 152b ist in eine teilweise geschlossene Position und der Formblock 152c ist in eine vollständig geschlossene Position nockengeführt. Der geschmolzene Kunststoff wird in den Formblockhohlraum 180 eingeführt, wenn die muschelförmigen Formhälften 154 und 156 fast vollständig geschlossen sind.
Wenn die Formblöcke 152 vollständig geschlossen sind, wird ein Vakuum innerhalb der Formblockinnenwand 182 (5 und 8) erzeugt, um den extrudierten Kunststoff diametral gegen die Innenwand 182 zu expandieren. Die Formblockhälften 154 und 156 besitzen eine Vielzahl von Schlitzen 184 (6), die in den Nuten 186 (6) ihrer gewellten Innenwände 182 angeordnet sind. Jeder der Schlitze 184 steht mit einer Vielzahl von Bohrungen 188 in Verbindung. Die Bohrungen 188 erstrecken sich in Längsrichtung durch die Formhälften 154 und 156 und stehen mit einer kontinuierlichen, kreisförmigen Vakuumkopfleitung 190 (6) in Verbindung. Die Vakuumkopfleitung 190 steht wiederum mit einer Vakuumsammelleitung 192 (5) in Verbindung, welche unter einem Vakuum gehalten wird. Diese Verbindung wird für den gesamten unteren Laufweg des Korrugators aufrechterhalten, entlang welchem die Formblöcke 152 zu einer geschlossenen Position nockengeführt werden. Das auf die Schlitze 184 übertragene Vakuum der Formhälften 154 und 156 expandiert das extrudierte Rohr des Kunststoffs nach außen gegen die Formblockinnenwand 182 in die Konfiguration eines kontinuierlichen, gewellten, rohrförmigen Glieds, wie es in 1 gezeigt ist.
Zum Zeitpunkt der Extrusion befindet sich der Thermoplast, wie er empfangen wurde, bei einer erhöhten Temperatur, und zwar abhängig davon welcher Kunststoff verwendet wird, um den Thermoplasten biegsam und empfänglich für Formen zu machen. Es ist erwünscht, den Thermoplasten abzukühlen, während es sich in seinem expandierten Zustand befindet. Dies wird mittels Luftkammern 194 (5) erreicht, die sich entlang der Seiten des Korrugators 118 erstrecken und zwar für die gesamte Länge des Vorwärtslaufwegs 122. Die Luftkammern 194 stehen in Verbindung mit einer Quelle unter Druck gesetzter Luft (nicht gezeigt). Die Kammern 194 führen zu einem Paar bogenförmiger Abdeckbleche 196, die die Formblöcke 152, die sich in dem Vorwärtslaufweg bewegen, einschließen, und zwar in einer beabstandeten Beziehung mit den Formblöcken 152, um eine ringförmige Luftkammer 198 zu definieren. Kühlluft wird kontinuierlich in die ringförmige Luftkammer 198 eingeführt, um die Formblöcke 152 zu kühlen.
Die ECDEL- und MXSTEN-Harze werden besonders vorteilhafter Weise in dem Vakuumformprozess der Vorrichtung der 4–8 verwendet, da sie kontinuierlich extrudierbar sind, in dem Vakuumexpansionsprozess durch Verstreckung festigkeitssteigerbar sind und eine Schicht ausreichender Steifheit bzw. Festigkeit bilden, wenn sie abgekühlt sind, um geschnitten zu werden.
Die folgenden Beispiele stellen die vorliegende Erfindung dar.
Ein Faltenbalg 12 (1) wurde unter Verwendung der Vorrichtung der 4–8 hergestellt. Der Faltenbalg besitzt eine Laminatkonstruktion, die eine äußere Schicht aus ECDEL, eine innere Schicht aus MXSTEN und eine Klebstoffzwischenschicht, die durch Shell Chemical Company unter dem Markennamen TIE BOND TL-905 vertrieben wird.
In dem Herstellungsschritt werden die pelletförmigen Materialien separat in den Extruder 114 eingeführt, wo sie in einen geschmolzenen Zustand reduziert werden. Die geschmolzenen Materialien werden als ein 3-Schichten-Hohllaminat bei einer Temperatur knapp oberhalb von 225°C (437°F) extrudiert. Der Schmelzpunkt von ECDEL beträgt 225°C (437°F). MXSTEN und der Klebstoff TIE BOND schmelzen bei wesentlich niedrigeren Temperaturen.
Das Hohllaminat besitzt der Extrusion folgend einen Außendurchmesser von ungefähr 0,5 Zoll (ungefähr 12,7 mm). Die MXSTEN-Schicht besitzt einen Außendurchmesser von ungefähr 0,3 Zoll (ungefähr 7,62 mm). Die Dicke der Klebstoffschicht beträgt ungefähr 0,05 Zoll (ungefähr 1,27 mm) und die der äußeren ECDEL-Schicht ungefähr 0,15 Zoll (ungefähr 3,81 mm).
Der Korrugator besaß eine Lineargeschwindigkeit von ungefähr 60'/min und einen Vorwärtslaufweg von ungefähr 4'. Die Expansion des geschmolzenen Kunststofflaminats trat in etwa in den ersten paar Zoll der Bewegung auf, d.h. in etwa in der ersten der Extrusion folgenden Sekunde, während die Kunststoffe im mer noch geschmolzen waren. Die Formen besaßen eine Innenkonfiguration, die der Außenkonfiguration der Faltenbälge der 1 identisch war.
Bezug nehmend auf 1 besaßen die hergestellten (expandierten) Faltenbälge 12 einen Innendurchmesser am großen Ende von ungefähr 2 Zoll (ungefähr 47–50 mm), einen Innendurchmesser am kleinen Ende von ungefähr 0,66 Zoll (ungefähr 16,9 mm) und einen gewellten Zwischenabschnitt zwischen den großen und kleinen Enden. Der gewellte Zwischenabschnitt besaß einen Außendurchmesser (Spitze-zu-Spitze) von ungefähr 2,5 Zoll (ungefähr 63,4 mm) für den Großteil seiner Länge, mit Ausnahme der Verjüngung an dem Ende, das dem kleinen Ende des Faltenbalgs am nächsten liegt.
Die Distanz zwischen den Spitzen und Tälern in dem gewellten Zwischenabschnitt und ebenfalls in dem verjüngten Bereich betrug ungefähr 0,5'' (ungefähr 13,4 mm). Dies bedeutet, dass das Faltenbalglaminat in dem Korrugator 118 (4) im Schmelzzustand expandiert wurde und zwar um ungefähr 400% für das meiste seiner Länge und auf ein Minimum von ungefähr 130% an dem kleinen Ende des Faltenbalgs.
Die folgende Tabelle gibt die ungefähren Wanddicken des Faltenbalgs bei verschiedenen Punkten entlang der Länge jedes Balgs an.

Tabelle 1

mm Zoll

Kleines Ende 3 0,012

Falten nahe des kleinen Endes 2,3 0,9

Falten im Zwischenbereich 1,7 0,7

Großes Ende 1,9 0,7
Die verringerten Wanddicken des expandierten Faltenbalgs entstehen primär aus der diametralen Expansion in dem Korrugator, aber auch aus der Längsverlängerung insbesondere nahe dem kleinen Ende. Die Abnahmen in den Wanddicken waren in den Bereichen höherer Expansion größer.
Die Formen des Korrugators fungierten als eine Wärmesenke in dem Korrugator-Vorwärtslaufweg. Das kontinuierlich extrudierte Laminat besaß eine Temperatur von ungefähr 180°–200°F zum Zeitpunkt, an dem die Formen geöffnet und das extrudierte Laminat aus dem Korrugator ausgestoßen wurde. Bei dieser Temperatur war das Laminat selbsttragend und wurde in der Luft auf ungefähr 130°F abgekühlt, bei welchem Zeitpunkt das extrudierte Laminat in Längen von ungefähr 10 Zoll geschnitten wurde, die zur Verwendung in der Vorrichtung der 2 geeignet sind.
Die hergestellten Faltenbälge besitzen einen Biegemodus, der ungefähr der gleiche ist wie der von ECDEL, und zwar ungefähr 21.750 psi, deutlich unterhalb des Parameters von 100.000 psi, und eine prozentuale Bruchdehnung die ungefähr der von ECDEL entspricht, und zwar ungefähr 400, was deutlich oberhalb des Parameters von 100 ist.
Diese Daten illustrieren die hervorragenden Biege- und Dehnungseigenschaften der Faltenbälge, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind.
Gleichzeitig besitzen die Faltenbälge eine hervorragende Zähigkeit bzw. Festigkeit, die primär durch die Expansion der ECDEL-Schicht verliehen wird, aber auch durch die zusätzliche Faltenbalgdicke, die durch die MXSTEN-Schicht vorgesehen wird. Wie oben angezeigt, ist MXSTEN ebenso wie ECDEL durch Verstreckung festigkeitssteigerbar. Diese verbesserte Festigkeit ist in den Beispielen 2–4 dargestellt.
Beispiele 2–4
Gewellte rohrförmige Laminate wurden formgebildet. Die Außenschicht jedes gewellten Laminats enthielt einen Betrag an ECDEL. Die gewellten Laminate wurden in einem Labor zusammengefügt und dann in einem Labor verstreckt (bei Umgebungstemperatur), um die Wirkung der Verstreckung zu bewerten. Ihre Festigkeit wurde unter Verwendung des Durchstoßwiderstandstests getestet.
Wie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt, enthielten beide Schichten der Laminate Beträge von MXSTEN. Der Zweck davon bestand in der Beobachtung bestimmter Eigenschaften, die sich nicht auf den Umfang der vorliegenden Erfindung beziehen.
Die Verstreckungsprozedur wurde so ausgeführt, dass in den Tälern der Falten die Verstreckung ungefähr 20% betrug. Bei den Spitzen der Falten betrug die Verstreckung ungefähr 320%.
Vergleichsdaten wurden durch formgebildete Proben erhalten, die aus SANTOPRENE bestanden. Die Vergleichsproben waren keine Laminate und wurden nicht verstreckt, da SANTOPRENE nicht durch Verstreckung festigkeitssteigerbar ist.

Die rohrförmigen Proben der vorliegenden Erfindung besaßen die folgenden Zusammensetzungen und Schichtenmaße vor der Verstreckung.

Tabelle 2 Konstruktion der MXSTEN/ECDEL-Laminate
Bsp.	Zusammensetzung der Außenschicht^a	Schicht-Dicke	Zusammensetzung der Innenschicht	Schicht-Dicke
2	50% MXSTEN 50% ECDEL	0,015 Zoll (0,368 mm)	100% MXSTEN	0,030 Zoll (0,735 mm)
3	90% MXSTEN 10% ECDEL	0,015 Zoll (0,368 mm)	100% MXSTEN	0,030 Zoll (0,735 mm)
4	50% MXSTEN 30% ECDEL^b	0,015 Zoll (0,368 mm)	100% MXSTEN	0,030 Zoll (0,735 mm)

^a als Gewichtsprozent
^b Beispiel 4 enthält 20% mineralischen Füllstoff, der durch die Außenschicht dispergiert ist.

Die Schichten in den Beispielen 2, 3 und 4 waren miteinander verbunden durch den Klebstoff ADMER QB502A von Mitsui Chemical Company.

Die folgenden Testdaten wurden erhalten. Die in der folgenden Tabelle 3 angegebenen Daten sind Durchschnittsdaten, die aus sechs Proben in jedem Beispiel erhalten wurden.

Tabelle 3 Durchstoßwiderstand (DW von MXSTEN/ECDEL-Laminaten)
Beispiel	20% Verstreckung		320% Verstreckung
Beispiel	Tmm^c	DW N/mm	Tmm	DW N/mm
2	1,13	56	0,43	150
3	1,19	52	0,48	128
4	1,14	53	0,47	129
SANTOPRENE	1,6	39,9	1,6	39,9

^c Tmm ist die durchschnittliche Laminatwanddicke nach der Expansion. Im Fall von SANTOPRENE ist Tmm die Wanddicke der getesteten Proben.

Selbst moderates Verstrecken der Proben, in denen eine Schicht ECDEL (z.B. 20%) enthalten ist, bewirkt eine Verbesserung des Durchstoßwiderstands (DW) verglichen mit SANTOPRENE. Erhebliches Verstrecken (z.B. 320%) bewirkt eine dramatische Erhöhung des Durchstoßwiderstands. Beispiel 2, in dem die Außenschicht aus 50% ECDEL bestand, sah einen besseren Durchstoßwiderstand vor als die Beispiele 3 und 4, welche 10% bzw. 30% ECDEL enthielten.
Beispiel 5
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Faltenbalg 12 der vorliegenden Erfindung durch die Temperatur induzierten Dimensions- bzw. Maßänderung widersteht. Herkömmliche durch Verstreckung festigkeitssteigerbare Kunststoffe, die verstreckt bzw. gedehnt wurden, neigen dazu, sich zusammenzuziehen, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Servolenkverbindungen und die Bälge die installiert sind, um die Verbindungen zu schützen, werden heiß.
Die Temperatur kann 175°C erreichen. Der Schrumpfbetrag, der durch hohe Temperaturen verursacht wird, kann bewirken, dass die Bälge, die aus vielen Kunst stoffen hergestellt sind, Kugelgelenke und/oder anderen Verbindungen stören, über denen sie installiert sind. Die Störung zwischen dem Balg und der Verbindung, die durch den Balg geschützt wird, macht einen Prozentsatz der Ausfallmodi aus, die bei Bälgen des Standes der Technik beobachtet werden.
Proben der Bälge, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, wurden unterschiedlichen Temperaturen für unterschiedliche Zeitperioden ausgesetzt.

Der Außendurchmesser der Bälge wurde durch einen Laserstrahl gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Tabelle 4 Wirkung der Erwärmungszeiten/-temperaturen auf den Durchmesser des Balgs der ECDEL enthält
Zeit, Sekunden	Temperatur, °C	Außendurchmesser, mm
0	Umgebungstemperatur	57,49
10	120	57,58
30	120	57,56
60	120	57,62
10	131	57,61
30	131	57,63
10	190	57,59

Aus Tabelle 4 kann gesehen werden, dass die Bälge der vorliegenden Erfindung sehr wärmestabil sind und nicht durch wärmeinduziertes Schrumpfen verzerrt wurden.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sollten offensichtlich sein. Primär sieht die Verwendung eines durch Verstrecken festigkeitssteigerbaren, thermoplastischen Polyesterelastomers, welches einen Biegemoduls von zumindest 100.000 psi besitzt und eine prozentuale Bruchdehnung von zumindest 100, einen Faltenbalg mit deutlich verbesserten Eigenschaften, insbesondere Durchstoßwiderstand, verglichen mit SANTOPRENE vor. Vorzugsweise wird das Harz durch Verstrecken festigkeitsgesteigert, und zwar auf einen Durchstoßwiderstand von zumindest 50 Newton/mm der Faltenbalgwanddicke. Durch Verwendung eines durch Verstrecken festigkeitssteigerbaren Polyesterharzes, wie beispielsweise ECDEL, ist der durch Verstrecken festigkeitsgesteigerte Faltenbalg zusätzlich widerstandsfähig gegenüber durch Temperatur induziertem Schrumpfen und auf diese Weise gegenüber Ausfällen, die durch Störung, die durch den Faltenbalg verursacht wird, der Verbindung, die geschützt wird. Ferner kann ein Polyesterharz, wie beispielsweise ECDEL, vorteilhafte Weise in einem kontinuierlichen Prozess extrudiert und vakuumgeformt werden, wie es beispielsweise mit Bezugnahme auf die 4–8 beschrieben wurde. Dies reduziert die Herstellungskosten verglichen mit herkömmlichen Blasformverfahren, welche Chargen- bzw. Beschickungsverfahren sind, dramatisch.
Durch Verwenden des durch Verstrecken festigkeitssteigerbaren Polyesterharzes als Außenschicht in einer Laminatstruktur, wobei die Innenschicht ein extrudierbares Harz ist, welches weicher als das Polyesterharz ist, wird ein Faltenbalg erhalten, welcher sowohl fester als auch einfach abdichtbar mit der Verbindung ist, die geschützt wird.
Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute des Gebiets Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen entnehmen. Derartige Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollten durch die beigefügten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Ein Faltenbalg (12) zur Verwendung beim Abdichten eines Gelenks, das erste und zweite relativ bewegbare Teile (32, 42) umfasst, wobei der Faltenbalg (12) Folgendes aufweist: eine Hülse, die so konfiguriert ist, dass sie sich zwischen relativ bewegbaren Fahrzeugteilen (32, 42) und um sie herum erstreckt und die eine Laminatwand aufweist, die aus mindestens zwei Schichten (20, 22) eines Kunststoffmaterials besteht, die zusammen gebondet bzw. verbunden sind; wobei mindestens eine der Schichten ein durch Verstrecken festigkeitssteigerbare thermoplastisches Polyesterelastomer ist, welches diametral verstreckt wurde um eine Größe, die eine Erhöhung der Zähigkeit der einen Schicht bewirkt; wobei die Laminatwand eine Bruchdehnung von mindestens 100 und ein Biegemodul von weniger als 689 MPa (100.000 psi) besitzt.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 1, wobei die Laminatwand einen Durchstoßwiderstand von mindestens 50 Newton/mm Wanddicke besitzt.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 2, wobei die eine Schicht ein durch Verstrecken festigkeitssteigerbares Polyestermaterial ist, das, wenn es Wärme ausgesetzt ist, einer Dimensionsänderung bzw. Maßänderung widersteht.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 2, wobei die Hülse ein Laminat aus einer ersten äußeren Schicht (22) ist, die aus einem durch Verstrecken festigkeitsgesteigerten Polyestermaterial geformt ist, und einer zweiten inneren Schicht (20), die aus einem extrudierbaren thermoplastischen Elastomer geformt ist, wobei das thermoplastische Elastomer der zweiten inneren Schicht (20) einen höheren Grad an Flexibiltät und Weichheit besitzt als das Polyestermaterial, wobei das Polyestermaterial zäher ist und einen größeren Widerstand gegenüber Kohlenwasserstoff-Chemikalien besitzt als das thermoplastische Elastomer der zweiten inneren Schicht (20).
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 4, wobei das thermoplastische Elastomer der zweiten inneren Schicht (20) ein Polyolefin ist.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 2, wobei die Hülsenwand ein Laminat aus mindestens zwei Schichten (20, 22) ist, die aus Polyesterelastomer geformt sind, wobei die innere der Schichten blasgeformt wird.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 2, wobei die Laminatwand ein coextrudiertes Laminat ist.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 7, das eine dritte Zwischenschicht (24) aus thermoplastischem Klebmaterial umfasst, die mit den ersten und zweiten Schichten (20, 22) coextrudiert ist.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 8, der während er sich in einem geschmolzenen Zustand befindet, verstreckte wird.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 9, der um mindestens 200% verstreckt ist.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 10, wobei die Hülse gewellt ist.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 11, der Enden (14, 16) mit unterschiedlichen Durchmesser besitzt.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 8, wobei die Hülse eine Wanddicke im Bereich von etwa 0,6 mm bis etwa 2 mm besitzt.
Faltenbalg (12) gemäß Anspruch 2, wobei der Polyester ein Kondensationsprodukt aus dem Transisomer von 1,4-Dimethyl-Cyclohexandicarboxylat-Einheiten, von Cyclohexandimethanol-Einheiten und hydroxyterminierten Polytetramethylenetherglykol-Einheiten.
Ein Prozess zum Herstellen eines Faltenbalgs (12), der folgende Schritte aufweist: (a) Erhalten von mindestens zwei Kunststoffen, wobei mindestens eines davon ein Polyesterharz ist; (b) getrenntes Einspeisen der Kunststoffe in eine Extruderform bzw. Extruderdüse (116); (c) getrenntes Extrudieren der Kunststoffe aus der Extruderdüse (116) als koaxiale rohrförmige Schmelzströme in einen Formhohlraum bzw. ein Formnest (186) mit einer gewellten Innenwand (182); (d) Vakuumexpandieren der koaxialen rohrförmigen Schmelzströme gegen die Innenwand des Formnestes (182); (e) Abkühlen der Schmelzströme während sie gegen die Innenwand (182) des Formnestes mittels Vakuum gehalten werden; (f) wobei das Polyesterharz ein Material ist, das durch Verstrecken in der Festigkeit steigerbar ist und welches bei Abkühlung eine Bruchfestigkeit von mindestens 100 und einen Biegemodul von weniger als 689 MPa (100.000 psi) besitzt.
Prozess gemäß Anspruch 15, wobei der zweite der zwei Kunststoffe ein Polyolefin ist und eine Klebverbindungsschicht (24) mit und zwischen den zwei Schmelzströmen coextrudiert wird.