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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften,
der es einem Fluid ermöglicht,
durch diesen mit einem absolut minimalen Gehalt an Fluidkontamination
zu gelangen, und ferner eine Kautschukzusammensetzung zur Verwendung
bei der Herstellung eines solchen Schlauches.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Aufgrund
der Probleme mit Umweltverschmutzung, der Erschöpfung von Erdölressourcen
und dergleichen hat es in den letzten Jahren Anstrengungen gegeben,
Fahrzeuge mit Brennstoffzellenantrieb zu entwickeln. Eine Brennstoffzelle
wird entwickelt, um über
Versorgungsleitungen ein Brennstoffgas, das durch Wasserstoff oder
Methanol typisiert ist, eine Sauerstoffquelle, die durch Luft typisiert
ist, und eine Kühlflüssigkeit, die
durch Wasser oder Glykol typisiert ist, aufzunehmen. Somit kann
in der Brennstoffzelle die Wasserstoffkomponente des obigen Brennstoffgases
mit der Sauerstoffkomponente der obigen Luft reagieren, um dadurch
elektrische Energie zu erzeugen. Nicht umgesetzte Komponenten des
obigen Brennstoffgases und nicht umgesetzte Luft werden aus der
Brennstoffzelle durch ihre entsprechenden Abgasleitungen abgegeben
und dann in ihre entsprechenden Versorgungsleitungen zurückgeführt. Die
obige Kühlflüssigkeit,
welche in der Brennstoffzelle zirkuliert wird, wird durch ihre Ableitung
freigesetzt, gefolgt von einem Kühlen,
und kehrt in ihre Versorgungsleitung zurück.
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Eine
einzelne Zelle in der Brennstoffzelle wird im allgemeinen mit Elektroden,
die daran angepaßt
sind, strukturiert, welche Elektroden durch Beschichten eines Katalysators,
wie Platin oder dergleichen, auf beiden Seiten eines plattenartigen
Elektrolyts gebildet werden. Die zwei Elektroden werden ferner durch
außen
angeordnete elektrische Leiter verbunden. Elektrizitätserzeugung
wird geleistet, indem das Brennstoffgas an eine solche Elektrode,
d. h. einen negativen Pol, und die Luft an die andere, d. h. einen
positiven Pol, geliefert wird. Insbesondere wird das Brennstoffgas
durch die Wirkung des Katalysators in Wasserstoffionen, d. h. Protonen, und
Elektronen an dem negativen Pol zersetzt, so daß die Wasserstoffionen zu dem
positiven Pol nach Durchgang durch den oben erwähnten Elektrolyten migrieren,
und die Elektronen migrieren zu dem positiven Pol nach Durchgang
durch die oben erwähnten äußeren Leiter.
An dem positiven Pol wird das Sauerstoffgas, das in der Luft enthalten
ist, katalytisch mit den Wasserstoffionen und Elektronen umgesetzt,
die wie oben erwähnt zu
dem Pol migriert sind, wodurch Wasser erzeugt wird. Eine solche
einzelne Zellstruktur agiert als eine Brennstoffzelle, da ein elektrischer
Strom bei Migration der obigen Elektronen fließt.
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Jedoch
werden in Situationen, wo eine Ionenextraktion aus Transportleitungen,
einschließlich
der obigen Versorgungsleitungen, Abgasleitungen und dergleichen,
stattfindet, Fluide, wie Brennstoffgas und dergleichen, die durch
die Leitungen gelangen, mit den extrahierten Ionen vermischt und
durch diese kontaminiert. Dies bewirkt eine Kontamination des Elektrolyts,
des Katalysators und dergleichen in der oben beschriebenen Brennstoffzelle,
was ein Versagen der richtigen Migration von Wasserstoffionen, eine
Zersetzung von Brennstoffgas und die Erzeugung von Wasser während der
Elektrizitätserzeugung
bewirkt. Die Brennstoffzelle leidet daher an einer niedrigen Effizienz
der Elektrizitätserzeugung
und einem beträchtlichen
Absinken der Leistung.
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Ein
weiteres ernstes Problem, das aus der Ionenextraktion aus jeder
Transportleitung resultiert, ist, daß das Fluid, das selbst durch
die Leitung läuft,
leicht elektrisch leitfähig
wird und daher die Brennstoffzelle anfällig ist, um eine elektrische
Undichtigkeit nach außen
durch das Fluid zu erzeugen. Diese elektrische Undichtigkeit ist
für eine
ineffiziente Elektrizitätserzeugung
in der Brennstoffzelle und ebenfalls für die Erzeugung gefährlicher
elektrischer Schocks für
Menschen verantwortlich.
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Ähnliche
Folgen treten, zusätzlich
zu den in einer Brennstoffzelle verwendeten Transportleitungen,
in Transportleitungen für
Kühlflüssigkeiten,
die in Supercomputern verwendet werden, ebenso wie in Transportleitungen
für Membranreinigungsflüssigkeiten,
die in analytischen Instrumenten verwendet werden, und in den Transportleitungen
für Chip- oder Wafer-Reinigungsflüssigkeiten,
die in der Halbleiterherstellung verwendet werden, auf. Im Falle
einer Ionenextraktion, die aus einer Kühlflüssigkeitstransportleitung,
die in solch einem Übercomputer
verwendet wird, hervorgeht, tendiert nämlich die Kühlflüssigkeit, die durch diese Leitung
fließt, dazu,
leicht elektrisch leitfähig
aufgrund der extrahierten Ionen zu werden. Daher kann der Supercomputer wahrscheinlich
eine nach außen
gerichtete elektrische Undichtigkeit erzeugen oder ungeeignete Betriebssignale
erstellen. Ferner tendiert in dem Falle einer Ionenextraktion, die
aus einer Membranreinigungsflüssigkeitstransportleitung,
die in einem solchen analytischen Instrument verwendet wird, dazu,
durch die extrahierten Ionen kontaminiert zu sein, und somit versagt,
um eine genaue Analyse zu gewährleisten.
Und ferner tendieren im Falle einer Ionenextraktion, die aus einer
Chip-Reinigungsflüssigkeitstransportleitung,
die in der Halbleiterherstellung verwendet wird, hervortritt, die
Halbleiterchips dazu, durch die extrahierten Ionen kontaminiert
zu sein, wodurch häufig
defekte Chips hergestellt werden.
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Aus
dem Standpunkt eines guten Zusammenbauens ist gefordert worden,
daß jede
solcher Transportleitungen aus einem flexiblen Material gebildet
wird, d. h. einem Schlauch. Ein solcher Schlauch gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 ist in
US
6071582 A beschrieben.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
gegenwärtigen
Erfinder haben ausführliche
Studien durchgeführt,
um zu verhindern, daß ein
Fluid, das durch einen Schlauch fließt, durch den Schlauch selbst
kontaminiert wird. In den Studien ist ein Ansatz auf die Verwendung
wenigstens eines Kautschuks gerichtet worden, der ausgewählt wird
aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer, einem Ethylen-Propylen-Copolymer
und einem Silikonkautschuk, und es ist gefunden worden, daß, wenn
ein solcher Kautschuk unter Verwendung eines Peroxids als einem
Vulkanisierungsmittel vulkanisiert wird, die Verwendung eines Vulkanisationsbeschleunigers,
wie eines Metalloxids oder eines Metallhydroxids, ausgelassen werden
kann, welcher Beschleuniger für
einen mit Schwefel zu vulkanisierenden Kautschuk erforderlich ist,
und daß der
resultierende Schlauch weniger wahrscheinlich Ionen extrahiert,
welche eventuell in dem Fluid, das durch den Schlauch gelangt, vermischt
werden. Aus weiteren Studien ist ebenfalls gefunden worden, daß, wenn
der oben erwähnte
Kautschuk einer Peroxidvulkanisation in der Gegenwart eines Füllstoffs
mit einer laminaren Kristallstruktur unterzogen wird, ein Schlauch
gebildet wird, welcher verläßlicher
eine Ionenextraktion in bezug auf ein Fluid, das durch den Schlauch
gelangt, einschränkt.
Diese Erkenntnisse haben zu der vorliegenden Erfindung geführt. Der
Grund, warum ein solcher Füllstoff
mit einer laminaren Kristallstruktur wirksam ist, um den Schlauch
gegenüber
einer Ionenextraktion resistenter zu machen, wird vermutlich der
Tatsache zugeschrieben, daß die
Ionen, sogar wenn sie extrahiert sind, in einen eingeschlossenen
Zustand zwischen den Schichten gebracht werden, die angeordnet sind,
um die oben erwähnte laminare
Kristallstruktur auszubilden.
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Demzufolge
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schlauch mit
geringen Verunreinigungseigenschaften bereitzustellen, der es ermöglicht,
daß ein
Fluid durch diesen mit einem absolut minimalen Gehalt an Fluidkontamination
passieren kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Kautschukzusammensetzung bereitzustellen, die beim Herstellen eines
solchen Schlauches verwendet wird.
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Gemäß einer
Erscheinung der vorliegenden Erfindung wird ein Schlauch mit geringen
Verunreinigungseigenschaften bereitgestellt, welcher als wesentliche
Komponenten einschließt
- (A) wenigstens einen Kautschuk, der ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer,
einem Ethylen-Propylen-Copolymer und einem Silikonkautschuk;
- (B) ein Peroxid, das als ein Vulkanisierungsagens verwendet
wird; und
- (C) einen Füllstoff
mit einer laminaren Kristallstruktur, wobei Komponente B in einer
Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen vorhanden ist, bzw. Komponente
C in einer Menge von 20 bis 130 Gewichtsteilen vorhanden ist, basierend
auf 100 Gewichtsteilen Komponente A.
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Vorteilhaft
ist die Komponente C wenigstens ein Füllstoff, der ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Ton, Talk, Kaolinit, Hydrotalcit und
Glimmer.
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Bevorzugt
ist die elektrische Leitfähigkeit
des Lösungsmittels
20 μS/cm
oder weniger, wenn der Schlauch unter Verwendung von reinem Wasser
als einem Lösungsmittel
extrahiert wird.
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Günstigerweise
ist die Metallionenkonzentration im Lösungsmittel 0,5 ppm oder weniger,
wenn der Schlauch unter Verwendung von reinem Wasser als einem Lösungsmittel
extrahiert wird.
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Gemäß einer
weiteren Erscheinung dieser Erfindung wird eine Kautschukzusammensetzung
zur Verwendung bei der Herstellung eines Schlauches mit geringen
Verunreinigungseigenschaften bereitgestellt, welche umfaßt: als
wesentliche Komponenten
- (A) wenigstens einen
Kautschuk, der ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer,
einem Ethylen-Propylen-Copolymer und einem Silikonkautschuk;
- (B) ein Peroxid, das als ein Vulkanisierungsagens verwendet
wird; und
- (C) einen Füllstoff
mit einer laminaren Kristallstruktur, wobei Komponente B in einer
Menge von 1 bis 10 Gewichtsteilen enthalten ist, bzw. Komponente
C in einer Menge von 20 bis 130 Gewichtsteilen enthalten ist, basierend
auf 100 Gewichtsteilen Komponente A.
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Vorteilhaft
ist Komponente C wenigstens ein Füllstoff, der ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Ton, Talk, Kaolinit, Hydrotalcit und
Glimmer.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun in größerem Detail und in Bezug auf
bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben.
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Eine
Ausführungsform
des Schlauches mit geringen Verunreinigungseigenschaften gemäß der Erfindung
kann erreicht werden unter Verwendung einer bestimmten Kautschukzusammensetzung.
Diese Kautschukzusammensetzung schließt, als wesentliche Komponenten,
einen ausgewählten
Kautschuk (Komponente A), ein Peroxidvulkanisierungsagens (Komponente
B) und einen Füllstoff
mit einer laminaren Kristallstruktur (Komponente C) ein.
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Der
ausgewählte
Kautschuk (Komponente A) wird aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (im folgenden
als „EPDM" bezeichnet), einem
Ethylen-Propylen-Copolymer (im folgenden als „EPM" bezeichnet) und einem Silikonkautschuk
ausgewählt.
Diese Kautschuke können
einzeln verwendet werden, oder zwei oder drei Kautschuke können in
Kombination verwendet werden. EPDM ist nicht besonders begrenzt,
solange es geeigneterweise als ein Basismaterial für die oben
erwähnte
Kautschukzusammensetzung verwendet werden kann. Jedoch ist es bevorzugt,
daß das
EPDM einen Iodwert von 6 bis 30 und einen Ethylengehalt von 48 bis 70
Gew.-% aufweist. Insbesondere ist der Iodwert bevorzugter in dem
Bereich von 10 bis 24, während
der Ethylengehalt bevorzugter in dem Bereich von 50 bis 60 Gew.-%
liegt.
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Keine
bestimmte Begrenzung gibt es für
das Dienmonomer, d. h. den dritten Bestandteil, zur Verwendung in
EPDM, jedoch ist ein Dienmonomer mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen
bevorzugt. Besondere Beispiele des Dienmonomers schließen 1,4-Pentadien,
1,4-Hexadien, 1,5-Hexadien, 2,5-Dimethyl-1,5-hexadien, 1,4-Octadien,
1,4-Cyclohexadien, Cyclooctadien, Dicyclopentadien (DCP), 5-Ethyliden-2-norbornen
(ENB), 5-Butyliden-2-norbornen, 2-Methallyl-5-norbornen, 2-Isopropenyl-5-norbornen
und dergleichen ein. Diese Dienmonomere können einzeln verwendet werden,
oder zwei oder mehr Monomere können
in Kombination verwendet werden. Von den oben aufgeführten Dienmonomeren
ist es bevorzugt, daß Dicyclopentadien
(DCP) und 5-Ethyliden-2-norbornen (ENB) alleine oder in Kombination
verwendet werden.
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Das
Peroxidvulkanisierungsagens (Komponente B), welches mit dem ausgewählten Kautschuk
(Komponente A) gemischt wird, wird ausgewählt aus, beispielsweise, 2,4-Dichlorbenzoylperoxid,
Benzoylperoxid, 1,1-Di-t-butylperoxy-3,3,5-timethyl-cyclohexan,
2,5-Dimethyl-2,5-dibenzoylperoxyhexan,
n-Butyl-4,4'-di-t-butylperoxyvalerat,
Dicumylperoxid, t-Butylperoxybenzoat, Di-t-butylperoxydiisopropylbenzol,
t-Butylcumylperoxid, 2,5-Dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexan,
2,5-Dimethyl-2,5-di-t-butylperoxyhexen-3 und dergleichen. Diese Peroxide
können
einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr Peroxide können in
Kombination verwendet werden. Von den oben aufgeführten Peroxiden
ist Di-t- butylperoxydiisopropylbenzol
besonders bevorzugt, da es frei von einem schlechten Geruch ist.
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Die
Menge des Peroxidvulkanisierungsagens (Komponente B), die zuzufügen ist,
liegt bevorzugt in dem Bereich von 1 bis 10 Gewichtsteilen, noch
bevorzugter von 3 bis 7 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteilen
des ausgewählten
Kautschuks (Komponente A). Die Einheit Gewichtsteil oder Gewichtsteile
wird im folgenden als „Teil" oder „Teile" zur Zweckmäßigkeit
der Erklärung
bezeichnet. Wenn Komponente B kleiner als ein Teil ist, wird keine
ausreichende Vulkanisation erreicht, so daß der resultierende Schlauch
schlechte Abdichtungseigenschaften zeigt. Im Gegensatz tendiert,
wenn Komponente B mehr als 10 Teile sind, der Schlauch dazu, zu
hart zu werden, um adequate Schlauchfunktionen zu erreichen, da
er eine zu geringe Bruchdehnung aufweist, oder einen zu hohen Druckverformungsrest.
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Der
Füllstoff
(Komponente C), der mit Komponente A und Komponente B vermischt
wird, sollte von einer laminaren Kristallstruktur sein. Der Füllstoff
schließt
beispielsweise Ton, Talk, Kaolinit, Hydrotalcit, Glimmer und dergleichen
ein. Diese Füllstoffe
können
einzeln verwendet werden, oder zwei oder mehr Füllstoffe können in Kombination verwendet
werden. Angesichts ihrer mechanischen Eigenschaften und Formungseigenschaften
weist Komponente C bevorzugt einen mittleren Teilchendurchmesser
von 0,05 bis 20 μm
und bevorzugter 0,1 bis 10 μm
auf.
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Die
Menge des Füllstoffs
(Komponente C), die zuzufügen
ist, liegt bevorzugt in dem Bereich von 20 bis 130 Teilen und noch
bevorzugter 40 bis 110 Teilen, basierend auf 100 Teilen des ausgewählten Kautschuks (Komponente
A). Wenn Komponente C kleiner als 20 Teile ist, weist der resultierende
Schlauch einen geringen elektrischen Widerstand auf, was möglicherweise
eine elektrische Undichtigkeit bewirkt, wenn er in einem System
verwendet wird, wo ein elektrischer Strom verteilt werden muß, wie in
einer Brennstoffzelle, einem Supercomputer oder dergleichen. Im
Gegensatz dazu tendiert der Schlauch, wenn Komponente C mehr als
130 Teile sind, dazu, an einer schlechten Widerstandsfähigkeit
gegenüber
einer Ionenextraktion relativ zu einem Fluid, das in Kontakt mit
diesem Schlauch angeordnet ist, zu leiden, so daß das Fluid leicht mit den
extrahierten Ionen kontaminiert wird.
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Zu
der bestimmten Kautschukzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung
können
andere Komponenten, wo es gewünscht
wird, zugeführt
werden, welche Ruß,
paraffinische Erweichungsmittel und dergleichen einschließen.
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Die
bestimmte Kautschukzusammensetzung kann durch Mischen der Komponenten
A bis C miteinander und, wenn notwendig, mit anderen Komponenten,
und dann durch Kneten der Mischung unter Verwendung einer Knetmaschine,
wie einer Walze, eines Kneters, eines Banbury-Mischers oder dergleichen,
hergestellt werden.
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Der
Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften gemäß der vorliegenden
Erfindung kann, obwohl er nicht darauf begrenzt ist, beispielsweise
durch Spritzguß der
oben beschriebenen bestimmten Kautschukzusammensetzung unter Verwendung
eines Formkerns und anschließend
durch Vulkanisieren des kompletten Extrudats, gefolgt von einem
Abziehen des Formkerns gebildet werden.
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Der
so gebildete Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
weist typischerweise eine Dicke von etwa 1,5 bis 12 mm auf, abhängig von
den Verwendungen des Schlauches. Der innere Durchmesser dieses Schlauches
mit geringen Verunreinigungseigenschaften variiert mit der bestimmten
Verwendung, liegt jedoch gewöhnlicherweise
in einem Bereich von etwa 5 bis 50 mm.
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Der
Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften der Erfindung
ist strukturiert, so daß ein
Fluid, das hindurchgeführt
werden soll, davon abgehalten wird, durch die Ionen, die aus dem
Schlauch extrahiert werden, kontaminiert zu werden. Sogar in dem
Falle der Verwendung des Schlauches als eine Transportleitung für eine Brennstoffzelle
kann der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften daher
helfen, jegliche möglichen
Reduktionen der Elektrizitätserzeugungseffizienz
und in der Leistung der Brennstoffzelle ebenso wie jegliche möglichen
elektrischen Undichtigkeiten zu minimieren. Ferner kann in dem Falle
der Verwendung des Schlauches als eine Kühlflüssigkeitstransportleitung in
einem Supercomputer, als eine Membranreinigungsflüssigkeitstransportleitung
in einem analytischen Instrument und als eine Chip- oder Waferreinigungsflüssigkeitstransportleitung
in der Halbleiterherstellung der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
die Probleme eliminieren, die auf dem herkömmlichen Fachgebiet gefunden
werden, wie früher
diskutiert worden ist.
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Der
Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften der vorliegenden
Erfindung ist nicht auf die Verwendungen der oben erwähnten Transportleitungen
begrenzt. Dieser Schlauch kann ebenfalls geeigneterweise für Motorkühlschläuche für verschiedene
Fahrzeuge angewendet werden, wie als ein Radiatorschlauch, der verwendet
wird, um einen Motor und einen Radiator zu verbinden, ein Heizerschlauch,
der verwendet wird, um einen Motor und einen Heizkern zu verbinden,
und andere ähnliche
Schläuche.
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Insbesondere
kann in bezug auf einen Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften,
der gebildet wird durch Mischen des ausgewählten Kautschuks (Komponente
A), des Peroxidvulkanisierungsagens (Komponente B) und des Füllstoffs
mit laminarer Kristallstruktur (Komponente C) innerhalb der oben
spezifizierten Bereich der Komponente, d. h. innerhalb von 1 bis
10 Teilen Komponente B bzw. 20 bis 130 Teilen Komponente C, pro
100 Teilen Komponente A, solch ein Schlauch unter Verwendung von
reinem Wasser als einem Lösungsmittel
extrahiert werden, so daß das
Lösungsmittel
eine elektrische Leitfähigkeit
von 20 μS/cm
oder weniger zeigt. Daher ist, sogar wenn ein Fluid durch den Schlauch
mit geringen Verunreinigungseigenschaften fließen kann, das Fluid selbst
weniger elektrisch leitfähig.
Daher kann der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
gemäß solcher
spezifizierten Mischungsbereiche ausgezeichnete Leistung zeigen,
wenn er in einem System verwendet wird, wo ein elektrischer Strom
verteilt werden muß,
wie als eine Transportleitung für
die obige Brennstoffzelle oder eine Kühlflüssigkeitstransportleitung für einen
Supercomputer.
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Ferner
kann der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften unter
Erfüllung
der spezifizierten Mischbereiche auf die gleiche Weise extrahiert
werden, wie oben erwähnt
wurde, so daß das
Lösungsmittel eine
Metallionenkonzentration von 0,5 ppm oder weniger aufweist. Daher
ist es für
ein Fluid, sogar wenn ein Fluid durch den Schlauch mit geringen
Verunreinigungseigenschaften strömen
kann, weniger wahrscheinlich, durch die Metallionen kontaminiert
zu werden. Diesbezüglich
kann der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften, der
innerhalb solcher spezifizierter Mischbereiche gebildet wird, eine
ausgezeichnete Leistung zeigen, wenn er als eine Transportleitung
für die
obige Brennstoffzelle, eine Kühlflüssigkeitstransportleitung
für einen
Supercomputer, eine Membranreinigungsflüssigtransportleitung für ein analytisches
Instrument und eine Chip- oder
Waferreinigungsflüssigkeitstransportleitung
für die
Halbleiterherstellung verwendet wird.
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Und
ferner weist der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
innerhalb solcher spezifizierter Mischbereiche selbst einen spezifischen
Volumenwiderstand von 107 Ω·cm oder
mehr, einen spezifischen Oberflächenwiderstand
von 108 Ω oder
mehr und einen wechselnden elektrischen Widerstand (Impedanz) von
104 Ω·cm oder
mehr bei Fluß eines
wechselnden elektrischen Stroms von 104 Hz
auf. Daher ist der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
ausreichend hoch bezüglich
des elektrischen Widerstands. Der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
innerhalb solcher spezifizierten Mischbereiche bewirkt daher beinahe
keine elektrische Undichtigkeit, sogar wenn er in einem System verwendet
wird, wo ein elektrischer Strom verteilt werden muß, wie als
eine Transportleitung für
die obige Brennstoffzelle oder eine Kühlflüssigkeitstransportleitung für einen
Supercomputer. Daher kann dieser Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
eine ausgezeichnete Leistung zeigen, wenn er als eine Transportleitung
für ein
System verwendet wird, das die Verteilung eines elektrischen Stroms
benötigt.
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In
der vorangegangenen Ausführungsform
ist die bestimmte Kautschukzusammensetzung gemäß der Erfindung in einen Schlauch
mit geringen Verunreinigungseigenschaften in einer röhrenförmigen Form
gebildet worden. Formen eines Bogens, eines Kreises, einer Stange
und dergleichen sind ebenfalls annehmbar, welche in der Lage sind,
die gleichen Funktionen und Wirkungen wie in dieser Ausführungsform
zu erzeugen.
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Die
folgenden Beispiele werden gegeben, um die vorliegende Erfindung
weiter zu veranschaulichen.
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BEISPIEL 1
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Kautschukzusammensetzung
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Eine
Kautschukzusammensetzung wurde hergestellt durch Mischen von 100
Teilen EPDM (Esprene 532, hergestellt von Sumitomo Chemical Co.,
Ltd.) als ein ausgewählter
Kautschuk (Komponente A), 4,2 Teilen Perbutyl P-40 (hergestellt
von NOF Corporation) als ein Peroxidvulkanisierungsagens (Komponente
B) und 15 Teilen (was kleiner war als die untere Grenze der oben
spezifizierten Mischmenge) Talk (Mistlon Vapor Talc, hergestellt
von Nippon Mistlon Co., Ltd.) als ein Füllstoff mit einer laminaren
Kristallstruktur, und, als andere Komponenten, 100 Teilen Ruß (Asahi
Nr. 52, hergestellt von Asahi Carbon Co., Ltd.) und 60 Teilen eines
paraffinischen Erweichungsmittels (Diana Process PW-380, hergestellt
von Idemitsu Co., Ltd.) und dann durch Kneten der Mischung durch
einen Banbury-Mischer und eine Walze.
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Die
so erhaltene Kautschukzusammensetzung wurde bei 160°C für 45 Minuten
preßvulkanisiert,
wodurch ein Kautschukbogen von 2 mm Dicke hergestellt wurde.
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BEISPIEL 2
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1, außer daß die Menge an Füllstoff
(Komponente C) auf 20 Teile (was gleich war der unteren Grenze der
oben spezifizierten Mischmenge) geändert wurde, wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde.
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BEISPIEL 3
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1, außer daß die Menge an Füllstoff
(Komponente C) auf 75 Teile (was ein Zwischenwert der oben spezifizierten
Mischmenge war) geändert
wurde, wurde eine Kautschukzusammensetzung hergestellt, aus welcher
dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde.
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BEISPIEL 4
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1, außer daß die Menge an Füllstoff
(Komponente C) auf 130 Teile (was äquivalent war zu der oberen
Grenze der oben spezifizierten Mischmenge) geändert wurde, wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher ein Kautschukbogen hergestellt wurde.
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BEISPIEL 5
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß die
Menge des Füllstoffs
(Komponente C) auf 135 Teile (was größer war als die obere Grenze
der oben spezifizierten Mischmenge) geändert wurde.
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BEISPIEL 6
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß der
Füllstoff
(Komponente C) durch calcinierten Ton (Barges KE, hergestellt von
Barges Pigments Co.) ersetzt wurde und der calcinierte Ton in einer
Menge von 75 Teilen (was ein Zwischenwert der oben spezifizierten
Mischmenge war) verwendet wurde.
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BEISPIEL 7
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß der
Füllstoff
(Komponente C) durch Kaolinit (Hardtop Clay-S, hergestellt von Shiraishi
Calcium Co., Ltd.) ersetzt wurde und der Kaolinit in einer Menge
von 75 Teilen (was ein Zwischenwert der oben spezifizierten Mischmenge
war) verwendet wurde.
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BEISPIEL 8
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß der
Füllstoff
(Komponente C) durch Hydrotalcit (KW-2200, hergestellt von Kyowa
Chemical Co., Ltd.) ersetzt wurde und der Hydrotalcit in einer Menge
von 75 Teilen (was ein Zwischenwert der oben spezifizierten Mischmenge
war) verwendet wurde.
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BEISPIEL 9
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 1 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß der
Füllstoff
(Komponente C) durch Glimmer (Suzolight Mica, hergestellt von Marietta
Co.) ersetzt wurde und der Glimmer in einer Menge von 75 Teilen
(was ein Zwischenwert der oben spezifizierten Mischmenge war) verwendet
wurde.
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BEISPIEL 10
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß 100
Teile EPM (Esprene 201, hergestellt von Sumitomo Chemical Co., Ltd.)
als der ausgewählte
Kautschuk (Komponente A) verwendet wurde.
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BEISPIEL 11
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß 100
Teile eines Silikonkautschuks (TSE 2571-7U, hergestellt von Toshiba
Silicon Co., Ltd.) als der ausgewählte Kautschuk (Komponente
A) verwendet wurde.
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BEISPIEL 12
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß eine
Kombination aus 50 Teilen des oben erwähnten EPDM und 50 Teilen des
oben erwähnten
EPM als der ausgewählte
Kautschuk (Komponente A) verwendet wurde.
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BEISPIEL 13
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß eine
Kombination aus 50 Teilen des oben erwähnten EPDM und 50 Teilen des
oben erwähnten
Silikonkautschuks als der ausgewählte
Kautschuk (Komponente A) verwendet wurde.
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BEISPIEL 14
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß eine
Kombination aus 50 Teilen des oben erwähnten EPM und 50 Teilen des
oben erwähnten
Silikonkautschuks als der ausgewählte
Kautschuk (Komponente A) verwendet wurde.
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BEISPIEL 15
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher ein Kautschukbogen dann hergestellt wurde,
außer
daß eine
Kombination aus 50 Teilen des oben erwähnten EPDM, 30 Teilen des oben
erwähnten
EPM und 20 Teilen des oben erwähnten
Silikonkautschuks als der ausgewählte
Kautschuk (Komponente A) verwendet wurde.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß 1
Teil Schwefel (Sulfur-PTC,
hergestellt von Daito Industries Co., Ltd.) anstelle des oben erwähnten Peroxidvulkanisierungsagens
(Komponente B) verwendet wurde, und daß 4 Teile Beschleuniger TT
(Sanceler-TT, hergestellt von Sanshin Chemical Co., Ltd.) ferner
zugegeben wurden.
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Auf
die gleiche Weise wie in Beispiel 3 wurde eine Kautschukzusammensetzung
hergestellt, aus welcher dann ein Kautschukbogen hergestellt wurde,
außer
daß der
oben erwähnte
Füllstoff
(Komponente C) weggelassen wurde.
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VERGLEICHSBEISPIEL 3
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Als
ein Kautschuk wurden 100 Teile NBR (JSR N 230S, hergestellt von
JSR Corporation) anstelle des oben erwähnten ausgewählten Kautschuks
(Komponente A) verwendet. Als ein Vulkanisierungsagens wurde eine
Mischung aus 1 Teil des obigen Schwefels, 2 Teilen des obigen Beschleunigers
TT und 5 Teilen Zinkoxid (zwei Arten Zinkoxid, hergestellt von Mitsui
Metal Mining Co., Ltd.) anstelle des oben erwähnten Peroxidvulkanisierungsagens
(Komponente B) verwendet. Die Verwendung des oben erwähnten Füllstoffs
(Komponente C) wurde ausgelassen, während 60 Teile des obigen Rußes und
10 Teile eines phthalatartigen Erweichungsmittels (DOP, hergestellt
von Mitsubishi Monsanto Vinyl Co., Ltd.) als andere Komponenten
zugefügt
wurden. Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1, mit Ausnahme der
Veränderungen,
wurde eine Kautschukzusammensetzung hergestellt, aus welcher dann
ein Kautschukbogen hergestellt wurde.
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VERGLEICHSBEISPIEL 4
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Als
ein Kautschuk wurden 100 Teile CR (Neoprene W, hergestellt von Showa
Denko K. K.) anstelle des oben erwähnten ausgewählten Kautschuks
(Komponente A) verwendet. Als ein Vulkanisierungsagens wurde eine
Mischung aus 4 Teilen Magnesiumoxid (Kyowa Mag Nr. 150, hergestellt
von Kyowa Chemical Co., Ltd.), 1 Teil Beschleuniger 22 (Sanceler
22, hergestellt von Sanshin Chemical Co., Ltd.) und 5 Teilen des
obigen Zinkoxids anstelle des oben erwähnten Peroxidvulkanisierungsagens
(Komponente B) verwendet. Die Verwendung des oben erwähnten Füllstoffs
(Komponente C) wurde ausgelassen, wohingegen 60 Teile des obigen
Rußes
und 10 Teile des obigen phthalatartigen Erweichungsmittels als andere
Komponenten zugefügt wurden.
Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1, mit Ausnahme der Änderungen,
wurde eine Kautschukzusammensetzung hergestellt, aus welcher dann
ein Kautschukbogen hergestellt wurde.
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VERGLEICHSBEISPIEL 5
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Als
ein Kautschuk wurden 100 Teile CPE (Neoprene 401A, hergestellt von
Showa Denko K. K.) anstelle des oben erwähnten ausgewählten Kautschuks
(Komponente A) verwendet. Das oben erwähnte Peroxidvulkanisierungsagens
(Komponente B) wurde in einer Menge von 5 Teilen verwendet und ferner
mit 5 Teilen eines Epoxyharzes (Epicoat 828, hergestellt von Yuka
Shell Epoxy Co., Ltd.) gemischt. Die Verwendung des oben erwähnten Füllstoffs
(Komponente C) wurde ausgelassen, wohingegen 70 Teile des obigen
Rußes
und 20 Teile des obigen phthalatartigen Erweichungsmittels als andere
Komponenten zugefügt
wurden. Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1, mit Ausnahme der Änderungen,
wurde eine Kautschukzusammensetzung hergestellt, aus welcher dann
ein Kautschukbogen hergestellt wurde.
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Die
Eigenschaften der in den Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen
Kautschukbögen
wurden gemäß der folgenden
Kriterien gemessen. Eine Gesamteinstufung wurde aus diesen Messungen
mit den Ergebnissen vorgenommen, die in Tabelle 1 bis Tabelle 4
gezeigt sind.
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Trockenphysikalische
Eigenschaften (Eigenschaften nach Vulkanisation) Aus jedem Kautschukbogen wurde
ein Hantelprobenkörper
Nr. 5, gefordert von JIS (Japanese Industrial Standards) ausgestanzt
und genommen, um zur Bestimmung der Zugfestigkeit (TB), Dehnung
(EB) und Härte
(HA) gemäß JIS K
6521 verwendet zu werden. Sowohl die Zugfestigkeit (TB) als auch
die Dehnung (EB) sind für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung besser, wenn ihre entsprechenden
Werte höher
sind. Gute Werte der Härte
(HA) für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung liegen in dem Bereich von
60 bis 75.
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Elektrischer
Widerstand
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Aus
jedem Kautschukbogen wurde ein kreisförmiger Probenkörper von
100 mm Durchmesser ausgestanzt und zur Bestimmung des spezifischen
Volumenwiderstands und des spezifischen Oberflächenwiderstands gemäß JIS K
6911 verwendet. Der wechselnde elektrische Widerstand (Impedanz)
bei Fluß eines wechselnden
elektrischen Stroms von 104 Hz wurde ebenfalls
gemäß JIS C
1102-6 bestimmt. Der spezifische Volumenwiderstand, der spezifische
Oberflächenwiderstand
und der wechselnde elektrische Widerstand (Impedanz) sind für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung besser, wenn ihre entsprechenden Werte
höher sind.
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Elektrische
Leitfähigkeit
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Jeder
Kautschukbogen wurde zunächst
mit Alkohol entfettet, auf 50 g gewogen und in einem hermetischen
Behälter,
der aus Teflon hergestellt ist, angeordnet. Dann wurden 250 ml reines
Wasser in den Behälter gegossen
und eine Wärmebehandlung
wurde bei 100°C
für 168
Stunden, gefolgt von einem Abkühlen
auf Raumtemperatur (25°C),
durchgeführt.
Auf diese Weise wurde der Kautschukbogen unter Verwendung des reinen
Wassers als ein Lösungsmittel
extrahiert. Nachdem die Extraktion vollständig war, wurde die elektrische Leitfähigkeit
des Lösungsmittels
auf einem Leitfähigkeitsmeßgerät gemessen.
Niedrigere Werte der elektrischen Leitfähigkeit sind für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung besser.
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Metallionenkonzentration
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Eine
Extraktion wurde auf die gleiche Weise wie in dem vorangehenden
Absatz durchgeführt.
Die Metallionenkonzentration in dem Lösungsmittel wurde durch ICP-Emissionsspektroskopie
gemessen. Diese Konzentration ist für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung besser, wenn ihre Werte niedriger sind.
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Gesamteinstufung
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Eine
Gesamteinstufung wurde auf die folgende Weise durchgeführt. Die
Kautschukzusammensetzungen, die in den Beispielen und Vergleichsbeispielen
hergestellt wurden, wurden erachtet, um in Schläuche hergestellt worden zu
sein, jedoch nicht in Kautschukbögen,
im Lichte der Eigenschaften, die mit den oben erwähnten Kautschukbögen erhalten
wurden. Ein Schlauch, der ausgezeichnet als eine Transportleitung
für eine Brennstoffzelle
beurteilt wurde, wurde durch ein O-Symbol bezeichnet, eine Brennstoffzelle,
die weniger vergleichbar mit dem ersten ausgezeichneten Schlauch
war, jedoch praktisch annehmbar war, wurde mit einem Δ-Symbol bezeichnet,
und ein Schlauch, der schlecht beurteilt wurde, wurde durch ein
X-Symbol bezeichnet. Ein Schlauch, der als ausgezeichnet als eine
Transportleitung für
eine Brennstoffzelle gefunden wurde und mit O-symbolisiert wurde,
erfüllt
alle Erfordernisse, einschließlich
eines spezifischen Volumenwiderstands von 107 Ω·cm oder
mehr, eines spezifischen Oberflächenwiderstands
von 108 Ω oder
mehr, eines wechselnden elektrischen Widerstands (Impedanz) von
104 Ω·cm oder
mehr, wie bestimmt bei Fluß eines
alternierenden elektrischen Stroms von 104 Hz,
einer elektrischen Leitfähigkeit
eines Lösungsmittels
von 20 μS/cm
oder weniger, wie in dem oben beschriebenen Extraktionsmodus bestimmt,
und eine Metallionenkonzentration in einem Lösungsmittel von 0,5 ppm oder
weniger, wie in dem oben beschriebenen Extraktionsmodus bestimmt.
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Wie
aus den tabellierten Ergebnissen klar ist, ist der Schlauch mit
geringen Verunreinigungseigenschaften, der aus jeder der Kautschukzusammensetzungen
der Beispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt worden ist, in beträchtlichem Maße als eine
Transportleitung für
eine Brennstoffzelle geeignet, wenn er mit den Vergleichsschläuchen verglichen
wird, die gemäß den Vergleichsbeispielen
hergestellt worden sind.
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Wie
oben beschrieben wird der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
der vorliegenden Erfindung aus der Kautschukzusammensetzung gebildet,
die, als wesentliche Komponenten, wenigstens einen Kautschuk, der
ausgewählt
ist aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer,
einem Ethylen-Propylen-Copolymer und einem Silikonkautschuk, ein
Peroxidvulkanisierungsagens und einen Füllstoff mit einer laminaren
Kristallstruktur einschließt.
Daher ist es für
den Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften weniger wahrscheinlich,
Ionen in ein Fluid zu extrahieren, das durch diesen gelangt, um
so effektiv eine Fluidkontamination zu verhindern, die durch Ionen
und dergleichen bewirkt wird.
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Insbesondere
wenn das Peroxidvulkanisierungsagens innerhalb von 1 bis 10 Teilen
bzw. der Füllstoff innerhalb
von 20 bis 130 Teilen pro 100 Teilen des ausgewählten Kautschuks in dem Schlauch
mit geringen Verunreinigungseigenschaften ist, kann ein solcher
Schlauch unter Verwendung von reinem Wasser als ein Lösungsmittel
extrahiert werden, so daß das
Lösungsmittel
eine elektrische Leitfähigkeit
von 20 μS/cm
oder weniger zeigt, das Lösungsmittel
eine Metallionenkonzentration von 0,5 ppm oder weniger aufweist
und einen spezifischen Volumenwiderstand von 107 Ω·cm oder
mehr, einen spezifischen Oberflächenwiderstand
von 108 Ω oder
mehr und einen wechselnden elektrischen Widerstand (Impedanz) von
104 Ω·cm oder
mehr bei Fluß eines
wechselnden elektrischen Stroms von 104 Hz.
Daher kann der Schlauch mit geringen Verunreinigungseigenschaften
eine ausgezeichnete Leistung ergeben, wenn er als eine Transportleitung
für die
obige Brennstoffzelle, eine Kühlflüssigkeitstransportleitung
für einen
Supercomputer, eine Membranreinigungsflüssigkeitstransportleitung für ein analytisches
Instrument und eine Chip- oder Waferreinigungsflüssigkeitstransportleitung für die Halbleiterherstellung
verwendet wird.
