DE69819858T2 - Membrane und Speicher der diese verwendet - Google Patents

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Shigeaki Hekinan-shi Takamatsu
Hiroaki Inuyama-shi Nagaoka
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Membran und einen Akkumulator, der diese verwendet, für ein hydraulisches System und dgl. von Automobilfahrzeugen, Industriefahrzeugen und dgl.
  • Ein Akkumulator weist eine druckakkumulierende Funktion auf und umfaßt im allgemeinen eine metallische Schale und eine Membran, die innerhalb der Schale zum Unterteilen eines Innenraums der Schale in zwei Kammer (eine Gaskammer und eine Ölkammer) installiert ist. Der Akkumulator weist, wenn er zur Verwendung fertig ist, ein Gas, wie Stickstoff, auf, das in der Gaskammer abgedichtet ist, und die Ölkammer ist in Verbindung mit einem hydraulischen Kreislauf des hydraulischen Systems eines Fahrzeugs über ein Zirkulationsloch. Wenn der Druck in der Ölkammer größer wird als derjenige in der Gaskammer, deformiert sich durch hydraulisches Öl, das in die Ölkammer über das Zirkulationsloch fließt, die Membran so elastisch, daß die Gaskammer zusammengedrückt wird und ihr Volumen kleiner wird. Auf der anderen Seite wird, wenn die Ölkammer vergrößert wird, Druck in dem hydraulischen Öl akkumuliert. Die Membran umfaßt im allgemeinen eine Harzschicht zur Gasabschirmung, eine Kautschukschicht benachbart zu der Gaskammer, die auf der Harzschicht gebildet ist, und eine Kautschukschicht benachbart zu der Ölkammer, die auf der Harzschicht gebildet ist, wobei diese Kautschukschichten die Harzschicht sandwichartig anordnen. Als das Material zum Bilden beider Kautschukschichten benachbart zu der Gaskammer und zu der Ölkammer wird Butylkautschuk verwendet.
  • Wenn jedoch die Membran mit der obigen Konstruktion einem Betriebsbeständigkeitstest bei einer Temperatur von nicht mehr als Raumtemperatur und unter hohem Betriebsdruck unterzogen wird, in welchem der Kautschuk wiederholt zusammengedrückt und gestreckt wird durch elastische Deformation, wie es im Betrieb sein würde, und in welchem der Kautschuk geschliffen und abgetragen wird, ist das Ergebnis, daß die Kautschukschichten reißen, und dies bewirkt eine Verschlechterung bei der Beständigkeit der Membran. Daher gibt es ein Problem, daß eine Nutzungsdauer eines Akkumulators unter Verwendung einer solchen Membran verhältnismäßig kurz ist.
  • Dokument FR-A-26 85 740 offenbart ein flexibles Abteilungsbauteil für einen hydraulischen Akkumulator, welches Bauteil hochbeständig ist, um eine lange Nutzungsdauer des Akkumulators zu gewährleisten. Das flexible Abteilungsbauteil schließt einen integral beschichteten Kompositbereich ein, welcher wenigstens eine Gasbamereschicht, wenigstens eine elastische Schicht und zwei Kautschukschichten umfaßt, die durch ein Bindungsagens an gegenüberliegende Oberflächen des integral beschichteten Kompositbereichs gebunden sind; die Kautschukschichten können aus Acrylnitril-Butadien-Kautschuk bestehen.
  • Dokument FR-A-26 62 638 offenbart einen Akkumulator, welcher eine Schale einschließt, die in eine Gaskammer und eine Fluideinflußkammer durch eine Blase, hergestellt aus einem kälteresistenten und Gasbarriere-laminierten Blatt, aufgeteilt ist; das Blatt umfaßt einen Polyvinylalkoholharzfilm, eine erste Kautschukblattschicht und einen ersten Nicht-Dampf- und Nicht-Weichmacher-permeablen Harzfilm, der zwischen dem Polyvinylalkoholharzfilm und dem ersten Kautschukblatt, welches einen Butylkautschuk umfaßt, angeordnet ist.
  • Angesichts des Vorangehenden ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Membran mit guten Betriebseigenschaften, sowohl bei niedriger Temperatur als auch bei Raumtemperatur, und ebenfalls überlegener Beständigkeit bereitzustellen, und einen Akkumulator bereitzustellen, der diese verwendet.
  • Gemäß einer Erscheinung dieser Erfindung wird eine Membran bereitgestellt, die eine Schicht eines im wesentlichen gasimpermeablen Harzes, eine erste Kautschukschicht, die auf einer Seite der Harzschicht bereitgestellt ist, wobei die Kautschukschicht aus einer Mischung von Butylkautschuk und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer gebildet ist, und eine zweite Kautschukschicht auf der anderen Seite der Harzschicht umfaßt.
  • In dieser Beschreibung wird der Begriff „Butylkautschuk" als ein generischer Begriff verwendet und schließt halogenierte Kautschuke, wie Chlorbutylkautschuk oder Brombutylkautschuk, ein.
  • Die Membran kann hauptsächlich beabsichtigt sein zur Verwendung in einem, Akkumulator der Art mit einer Gaskammer und einer Ölkammer, die durch die Membran getrennt werden. Die erste Kautschukschicht kann angeordnet sein, um der Gaskammer gegenüber zuliegen, während die zweite Kautschukschicht der Ölkammer gegenüberliegt.
  • Bevorzugt ist die erste Kautschukschicht mit einer Vielzahl von umfänglichen Rillen bereitgestellt, wobei die Rillen jeweils einen konkaven Querschnitt aufweisen. Die umfänglichen Rillen umfassen eine Vielzahl von kreisförmigen Rillen, wobei jede nachfolgende Rille einen kleineren Durchmesser aufweist, wobei die Rillen an der Mitte der Membran zentriert sind, welche bevorzugt von kreisförmiger Form ist.
  • Günstigerweise ist die Harzschicht hergestellt aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyamidharz, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidenchlorid, Polyphenylensulfid, Flüssigkristallpolymer und/oder Polyethylennaphthalat, alleine oder in irgendeiner Kombination derselben.
  • In einer Ausführungsform ist die Harzschicht ein Laminat, wobei das Laminat eine Mittelschicht aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer und äußere Schichten eines Polyamidharzes aufweist. Bevorzugt ist jede äußere Polyamidschicht aus Nylon.
  • Günstigerweise ist in der ersten Kautschukschicht das Verhältnis von Butylkautschuk zu Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer zwischen 90/10 und 60/40. Das bevorzugteste Verhältnis liegt in dem Bereich von 85/15 bis 70/30.
  • Der Kautschuk, der die zweite Schicht bildet, kann der gleiche sein wie der Kautschuk, der die erste Schicht bildet, oder kann alternativerweise Butylkautschuk, Naturkautschuk, Epichlorhydrinkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, alleine oder in irgendeiner Kombination, sein.
  • In Ausführungsformen der Erfindung können eine oder beide der Kautschukschichten ein Additiv integrieren, in der Form eines Vulkanisieragens, eines Vulkanisierbeschleunigers, eines Antioxidationsmittels, eines Erweichungsmittels und/oder eines Weichmachers.
  • Diese Erfindung betrifft ebenfalls einen Akkumulator, welcher eine Schale und eine Membran umfaßt, welche einen Innenraum innerhalb der Schale in eine Gaskammer und eine Ölkammer unterteilt, wobei die Membran eine Membran, wie sie oben beschrieben wurde, umfaßt.
  • Günstigerweise umfaßt der Akkumulator zwei halbkugelförmige, aufgespaltene Schalen, wobei die Membran an einer aufgespaltenen Schale, benachbart einer offenen Öffnung derselben, über einen Ringhalter befestigt ist, welcher die Peripherie der Membran gegenüber der inneren Oberfläche der einen aufgespaltenen Schale abdichtet, wobei die andere aufgespaltene Schale eine offene Öffnung derselben aufweist, die an der offenen Öffnung der ersten aufgespaltenen Schale befestigt ist.
  • Einer Reihe von Forschungen bezüglich der Beständigkeit der Kautschukschichten einer Membran folgend, sind die Erfinder der vorliegenden Erfindung zu dem Schluß gekommen, daß die Kautschukschicht benachbart der Gaskammer wahrscheinlicher abgetragen wird und reißt als die Kautschukschicht benachbart zu der Ölkammer. Nach weiteren Forschungen bezüglich der Materialien, die in der Kautschukschicht benachbart der Gaskammer verwendet werden können, haben die Erfinder gefunden, daß Betriebseigenschaften, sowohl bei niedriger Temperatur als auch bei Raumtemperatur, verbessert wurden unter Verwendung von Kautschukmaterial, das Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer und Butylkautschuk zum Bilden der Kautschukschicht benachbart zu einer Gaskammer, anstelle eine Verwendung von ausschließlich Butylkautschuk, enthält.
  • Ferner ist gefunden worden, daß, wenn eine Vielzahl von Rillen jeweils mit einem konkaven Querschnitt, die sich in der umfänglichen Richtung erstrecken, auf einer Oberfläche der Kautschukschicht benachbart zu der Gaskammer gebildet werden, die Beständigkeit der Kautschukschicht benachbart zu der Gaskammer weiter verbessert werden kann.
  • Damit die Erfindung besser verstanden werden kann, wird die Erfindung nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
  • 1 eine Querschnittsansicht ist, die eine Ausführungsform eines Akkumulators gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die die Konstruktion einer Ausführungsform einer Membran gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die Konstruktion einer Harzschicht der Membran gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 4 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die die Konstruktion einer weiteren Ausführungsform der Membran gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
  • 5(A) und 5(B) erklärende Ansichten von Biegungsreißtests der Membran sind,
  • 6 eine Querschnittsansicht ist, die , einen Ringhalter veranschaulicht, der auf einer unteren aufgespaltenen Schale montiert ist, und
  • 7 eine Querschnittsansicht ist, die den Ringhalter veranschaulicht, wenn er auf der unteren aufgespaltenen Schale montiert ist.
  • 1 ist eine Ansicht, welche eine Ausführungsform eines Akkumulators gemäß der, vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Akkumulator umfaßt ein Paar von aufgespaltenen Schalen 1, 2 und eine Membran 20 zum Unterteilen eines Innenraums der aufgespaltenen Schalen 1, 2 in eine Gaskammer 3 und eine Ölkammer 4. In der Figur ist 5 ein Ringhalter, 6 ein Schnüffelventil (poppet), 7 ein Stopfen mit einem Ölanschluß 8, 9 ein Gasstopfen, 10 ein Bereich, der durch Elektronenstrahl angeschweißt ist, welcher die aufgespaltenen Zellen 1, 2 zusammen abdichtet. In der Figur ist eine anfängliche Position der Membran in fester Linie gezeigt, und eine gestrichelte Linie veranschaulicht einen Zustand, bei welchem die Membran elastisch deformiert worden ist.
  • Das Material der aufgespaltenen Schalen 1, 2 ist nicht entscheidend, solange es metallisch ist. Beispielsweise kann eine Schale, die aus Eisen, Aluminiumlegierung oder dgl. gebildet ist, bevorzugt verwendet werden.
  • Die Membran 20 umfaßt eine Harzschicht 21 zur Gasabschirmung und eine Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 und eine Kautschukschicht 23 benachbart zu der Ölkammer 4, wobei die Kautschukschichten 22, 23 integral an beiden Seiten der Harzschicht 21 angebunden sind.
  • Die Harzschicht 21 verhindert, daß Gas, das in der Gaskammer 3 abgedichtet ist, durch die Membran permeieren kann. Das Material der Harzschicht kann ausgewählt sein aus vielen Optionen, muß jedoch eine geringe Gaspermeabilität aufweisen. Beispiele von solchen Materialien schließen Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyamidharz, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidenchlorid, Polyphenylensulfid, Flüssigkristallpolymer und Polyethylennaphthalat ein. Diese können entweder alleine oder in irgendeiner Kombination derselben verwendet werden. Die Harzschicht 21 kann eine Einzelschichtstruktur oder eine Mehrschichtstruktur unter Verwendung von zwei oder mehr Schichten aufweisen.
  • Viele unterschiedliche Arten von Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) können verwendet werden. Es ist jedoch bevorzugt, das EVOH zu verwenden, bei welchem Ethylen in einer Menge von 20 bis 65 Gew.-% (im folgenden lediglich abgekürzt als %) und Vinylalkohl in einer Menge der verbleibenden % vorhanden ist. Unter anderem ist das EVOH, bei welchem Ethylen in einer Menge von 32% vorhanden ist, geeignet.
  • Beispiele von geeignetem Polyamidharzen schließen Nylon 6, Nylon 66, Nylon 6–10 und Nylon 6–12 ein. Diese werden entweder alleine oder in irgendeiner Kombination derselben verwendet. Falls ein solches Polyamidharz Nylon 6 oder Nylon 66 als eine Basis enthält, wird sein Schmelzpunkt näher zu demjenigen des bevorzugten EVOH werden. Daher ist es möglich, verschiedene Mischungen von Nylon 6 oder Nylon 66 und anderen Nylonharzen einzusetzen. Insbesondere ist es bevorzugt, eine Mischung des obigen Polyamidharzes und Polyolefinharzes zu verwenden. Da Polyolefinharz eine schlechte Wasserabsorbierbarkeit in einer solchen Mischung aufweist, verhindert es eine Wasserabsorption durch das EVOH. Es zu verstehen, daß, wenn das EVOH Wasser absorbiert, sich die Gasbamereeigenschaft von EVOH verschlechtert. Dies kann verhindert werden durch die Zugabe der Polyolefinharze.
  • Die Harzschicht 21, wie sie in 3 gezeigt ist, kann ein Laminat sein. Die Mittelschicht 21a des Laminats kann EVOH-Copolymer umfassen, und die äußeren Schichten 21b können ein Polyamidharz umfassen.
  • Als ein Material zum Bilden der Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 wird eine Mischung aus Butylkautschuk und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer (im folgenden lediglich abgekürzt als EPDM) verwendet.
  • Beispiele des Butylkautschuks schließen Butylkautschuk (IIR), Chlorbutylkautschuk (Cl-IIR) und Brombutylkautschuk (BR-IIR) ein. Diese werden entweder einzeln oder in Kombination aus zwei oder mehreren eingesetzt. Über allem ist es bevorzugt, Chlorbutylkautschuk (Cl-IIR) angesichts seiner überlegenen Leistung unter permanenter kompressiver Streckung zu verwenden.
  • Beispiele der dritten Komponente (Dienkomponente) des EPDM schließen Ethylidennorbornen, Dicylopentadien und 1,4-Hexadien ein.
  • Der Gehalt an Ethylen in dem EPDM wird bevorzugt gesetzt innerhalb eines Bereichs von 50 bis 70%, bevorzugter 50 bis 60%. Es ist gefunden worden, daß, wenn der Gehalt kleiner ist als 50%, die Zugfestigkeit von Rohkautschuk vermindert wird. Auf der anderen Seite, wenn er über 70% ist, verschlechtern sich die Betriebseigenschaften bei niedriger Temperatur. Ferner wird der Gehalt der dritten Komponente (Dienkomponente) in dem EPDM bevorzugt auf 5% gesetzt, und die Restprozente sind der Gehalt an Propylen. Es ist bevorzugt, daß ein Iodwert des EPDM innerhalb eines Bereichs von 10 bis 24 eingestellt wird; bevorzugter 12 bis 17. Es ist gefunden worden, daß, wenn der Iodwert kleiner als 10 ist, eine Vulkanisationsgeschwindigkeit langsam wird, während, wenn er über 24 ist, sich die Wärmewiderstandsfähigkeit verschlechtert.
  • Zusätzlich zu dem Butylkautschuk und dem EPDM kann ein Füllstoff zu dem Material zum Bilden der Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 zugefügt werden. Für einen solchen Füllstoff wird keine spezifische Eigenschaft erfordert. Beispielsweise kann Ruß verwendet werden. Der Gehalt des Füllstoffes wird bevorzugt auf eine solche Art und Weise eingestellt, daß die Härte des Kautschukmaterials in dem Bereich von 60 bis 80 (gemäß JIS A) liegt. Es ist gefunden worden, daß, wenn die Härte (JIS A) kleiner ist als 60, die Verstärkungswirkung der Harzschicht 21 der Membran 20 unzureichend ist und folglich die Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 selbst nicht glatt deformiert, wenn die Membran 20 deformiert, und es ist gefunden worden, daß, wenn die Härte (JIS A) über 80 ist, die Bruchdehnung des Kautschukmaterials selbst vermindert wird.
  • Das Material, welches die Kautschukschicht 23 benachbart zu der Ölkammer 4 bildet, kann aus vielen Optionen ausgewählt werden. Herkömmlicher Kautschuk kann verwendet werden. Beispiele von anderen geeigneten Materialien schließen Butylkautschuk, Naturkautschuk, Epichlorhydrinkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) und hydrierten Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (H-NBR) ein. Diese werden entweder alleine oder in irgendeiner Kombination aus zwei oder mehreren verwendet. In der vorliegenden Erfindung kann das Material zum Bilden der Kautschukschicht 23 benachbart zu der Ölkammer 4 das gleiche sein wie dasjenige der Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3.
  • Zusätzlich zu den Kautschukmaterialien kann ein Additiv, wie ein Vulkanisieragens, ein Vulkanisierbeschleuniger, ein Antioxidationsmittel, ein Erweichungsmittel und ein Weichmacher geeignet zugefügt werden in das Material zum Bilden der Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 und der Kautschuk 23 benachbart zu der Ölkammer 4.
  • Die bevorzugte Membran 20 der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise auf die folgende Art und Weise hergestellt werden. Die Harzschicht (oder ein Harzfilm) 21 zum Abschirmen von Gas wird hergestellt durch Verwendung eines Harzfilms mit niedriger Gaspermeabilität, wie dem EVOH und dem Polyamidharz, oder eine Laminierung aus zwei oder mehreren Schichten solcher Materialien. Zweitens wird herkömmlicher Klebstoff auf beide Seiten der Harzschicht (oder des Harzfilms) 21 aufgetragen, und die Materialien zum Bilden der Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 und der Kautschuk 23 benachbart zu der Ölkammer 4 werden preßgeformt mit dem Harz durch eine Druckvomchtung, und der Klebstoff wird gehärtet, um die Kautschukschichten an das Harz anzukleben. Somit wird eine Membran 20 mit einer geschichteten Struktur, wie sie in 2 gezeigt ist, geschaffen.
  • Die Harzschicht 21 einer so erhaltenen, bevorzugten Membran 20 der vorliegenden Erfindung ist gewöhnlicherweise 10 bis 210 μm dick. Die Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 ist gewöhnlich 1 bis 4 mm, bevorzugt 1,5 bis 3 mm dick. Die Kautschukschicht 23 benachbart zu der Ölkammer 4 ist gewöhnlich 1 bis 4 mm, bevorzugt 1,5 bis 3 mm dick.
  • Der Akkumulator gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung der so erhaltenen Membran 20 beispielsweise auf die folgende Art und Weise hergestellt werden. Zunächst wird eine periphere Kante der Membran 20 an einer Kante eines inneren Umfangs einer offenen Öffnung positioniert, die an der oberen Seite der unteren aufgespaltenen Schale 2 bereitgestellt ist. Diese aufgespaltene Zelle 2 ist eine eines Paares von aufgespaltenen Schalen 1, 2, welche jeweils im allgemeinen halbkugelförmig ausgeformt sind. Die Kante der Membran 20 wird befestigt durch Klemmen derselben zwischen einer Peripherie des Ringhalters 5 und dem Rand des inneren Umfangs der offenen Öffnung der unteren aufgespaltenen Schale 2. Als nächstes wird eine offene Öffnung der oberen aufgespaltenen Schale mit der offenen Öffnung der unteren aufgespaltenen Schale 2 in Eingriff gebracht. Die aufgespaltenen Zellen werden durch Elektronenstrahl oder dgl. verschweißt. Somit kann der Akkumulator, der in 1 gezeigt ist, hergestellt werden.
  • In der vorliegenden Erfindung können eine Vielzahl von Rillen 24 jeweils mit einem konkaven Querschnitt, sich erstreckend in der umfänglichen Richtung, optional auf der Oberfläche der Kautschukschicht 22 an bestimmten Intervallen gebildet werden, wie es in 4 gezeigt ist, so daß Rippen 25 auf der Oberfläche der Kautschukschicht 22 gebildet werden können. Es ist gefunden worden, daß die Beständigkeit der Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 durch die Bereitstellung von Rillen 24 mit einer solchen Form verbessert wird. Somit kann die Beständigkeit sowohl der Membran 20 als auch des Akkumulators unter Verwendung derselben durch Bereitstellen der Rillen 24 verbessert werden. Zusätzlich ist es zu verstehen, daß die Rillen 24 mit dem konkaven Querschnitt jeden im allgemeinen konkaven Querschnitt aufweisen können und Rillen mit einem V-förmigen Querschnitt und dgl. einschließen.
  • Die Form der Schale in dem Akkumulator der vorliegenden Erfindung ist nicht begrenzt auf eine im allgemeinen kugelförmige Schale, die durch Ineingriffbringen des Paares von aufgespaltenen Schalen 1, 2 gebildet wird, wobei jede in eine im allgemeinen Halbkugel gebildet ist, und schließt einen Zylinder, eine Box und dgl. ein.
  • Als nächstes werden Beispiele zusammen mit Vergleichsbeispielen beschrieben.
  • Anfänglich werden die Inhaltsstoffe, die in den folgenden Tabellen 1 und 2 gezeigt sind, in Verhältnissen zusammengemischt, die in den gleichen Tabellen gezeigt sind, so daß Kautschukzusammensetzungen 1 bis 10 hergestellt wurden. Die physikalischen Eigenschaften jeder Zusammensetzung bei gewöhnlichen Bedingungen, Niedrigtemperaturtorsion, Beständigkeit und Druckverförmungsrest, wurden auf die folgende Art und Weise bestimmt.
  • Physikalische Eigenschaften bei gewöhnlichen Bedingungen
  • Zugfestigkeit (Mpa), Bruchdehnung (%) und Härte (JIS A) wurden gemäß einer Art und Weise bestimmt, die in JIS K 6301 beschrieben wird.
  • Niedrigtemeraturtorsion
  • Der Niedrigtemperaturtorsionstest wurde gemäß einer Art und Weise durchgeführt, die in JIS K 6301 beschrieben ist, um die Flexibilität jeder Kautschukzusammensetzung bei einer niedrigen Temperatur zu beurteilen.
  • Beständigkeit
  • Die Beständigkeit wurde mit einem Biegungsreißtest gemäß JIS K6260 beurteilt. Die Anzahl an Biegungen wurde gezählt, bis jedes Teststück (die Kautschukzu sammensetzung) die 6. Stufe (einen Riß von nicht weniger als 3,0 mm Länge) erreicht hat. Zusätzlich wurde die Anzahl an Biegungen auf 500.000 Mal begrenzt, und die Stufe bei 500.000 Biegungen wurde erwähnt, wenn ein Teststück nicht die 6. Stufe bei 500.000 Biegungen erreicht hatte.
  • Druckverfomunsgrest
  • Die Druckverformung wurde bestimmt unter Bedingungen von 120°C × 70 Stunden gemäß JIS K 6301.
  • TABELLE 1 (Gewichtsteile)
    Figure 00130001
  • Figure 00140001
  • TABELLE 2 (Gewichtsteile)
    Figure 00150001
  • Figure 00160001
  • Aus den Ergebnissen von Tabellen 1 und 2 kann erkannt werden, daß mit Zusammensetzungen 7 und 9, welche Chlorbutylkautschuk enthalten, welche jedoch kein EPDM enthalten, die Beständigkeit geringer ist. Auf der anderen Seite ist mit den Kautschukzusammensetzungen 1 bis 6 und 10, welche sowohl Chlorbutylkautschuk als auch EPDM enthalten, die Beständigkeit ausgezeichnet.
  • BEISPIELE 1 bis 11
  • Beispiele 1 bis 11 werden beschrieben werden unter Bezugnahme auf Tabellen 3 bis 5.
  • Zunächst wurden EVOH (F-101, erhätlich von Kuraray Co. Ltd., der Gehalt an Ethylen: 32%) und Polyamidharz (Super tough nylon ST811HS, verfügbar von du Pont) hergestellt und doppelt extrudiert von einem Extruder, um in eine dreischichtige Harzschicht 21, wie sie in 3 gezeigt ist, gebildet zu werden. In 3 ist 21a eine EVOH-Schicht (50μm dick), und 21b ist eine Polyamidharzschicht (80 μm dick). Als nächstes wurde herkömmlicher Klebstoff auf beide Seiten der Harzschicht 21 aufgetragen, und jede Kautschukzusammensetzung, die in Tabellen 3 und 4 gezeigt ist, zum Bilden der Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 und zum Bilden der Kautschukschicht 23 benachbart zu der Ölkammer 4 wurde pressgebildet mit der Harzschicht durch eine Druckvorrichtung. Der Klebstoff wurde gehärtet, um die Kautschukschichten an die Harzschicht anzukleben. Somit wurde eine Membran hergestellt (s. 2). Die Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3 war 1,5 mm dick, und die Kautschukschicht 23 benachbart zu der Ölkammer 4 war 1,5 mm dick.
  • VERGLEICHSBEISPIELE 1 bis 6
  • Die Kautschukzusammensetzungen 7 bis 9, welche kein EPDM einschließen, wurden verwendet zum Bilden der Kautschukschicht 22 benachbart zu der Gaskammer 3, wie in Tabelle 5 gezeigt ist. Außer diesem wurden Membrane auf die gleiche Art und Weise, wie in Beispiel 1, hergestellt.
  • Ein Beständigkeitstest wurde durchgeführt unter Verwendung solcher Membranen der Beispiele und Vergleichsbeispiele bei Raumtemperatur und einer niedrigen Temperatur (–30°C) gemäß dem folgenden Standard. Die Ergebnisse sind in Tabellen 3 bis 5 gezeigt.
  • Betriebsbeständigkeitstest
  • Jede Membran wurde einem Biegungsrißtest unterworfen, während welchem alternierend in die Zustände (A) und (B) gewechselt wurde, die in 5(A) und 5(B) als ein Betriebsbeständigkeitstest gezeigt sind. In dem Test wurde N2-Gas verwendet für ein abdichtendes Gas, und die Zustände, die in 5(A) und 5(B) gezeigt sind, wurden bewirkt durch Veränderung des Öldrucks in einem Bereich von 1,5- bis 3-mal eines anfänglichen abdichtenden Drucks (PO). Zusätzlich wurden Testbedingungen in zwei Fällen variiert; einmal, wo eine Veränderung zwischen den Zuständen (A) und (B) 1.000.000 mal bei Raumtemperatur bewirkt wurde, und das andere Mal, wo die Veränderung zwischen den Zuständen (A) und (B) 30.000 mal bei einer niedrigen Temperatur (–30°C) bewirkt wurde.
  • Figure 00180001
  • Figure 00190001
  • Figure 00200001
  • Gemäß den Ergebnissen der Tabellen 3 bis 5, wenn Membranen der Beispiele verwendet wurden, wurde gemäß der Erfindung keine Abnormalität sowohl bei Raumtemperatur als auch bei niedriger Temperatur bewirkt. In einigen Beispielen gab es einen kleinen Abrieb, welches kein Problem ist zur Verwendung in der Membran des Akkumulators. Auf der anderen Seite, im Falle einer Verwendung von Membranen der Vergleichsbeispiele, d. h. von Membranen, die nicht gemäß der Erfindung sind, wurde ein großer Abrieb und ein Reißen auf der Kautschukschicht benachbart zu der Gaskammer 3 sowohl bei Raumtemperatur als auch bei niedriger Temperatur bewirkt.
  • Als nächstes wurde ein Akkumulator auf die folgende Art und Weise unter Verwendung der Membran der Beispiele hergestellt. Wie in 1 gezeigt, wurden eine obere Schale 1 und eine untere Schale 2 als ein Paar von aufgespaltenen Schalen hergestellt, und die Membran 20 wurde auf eine solche Art und Weise gebildet, daß ihre Peripherie verhältnismäßig dick war. Die Membran 20 wurde an einem inneren umfänglichen Rand einer offenen Öffnung der unteren Schale 2 unter Verwendung eines Ringhalters 5, wie in den Figuren gezeigt, befestigt. In diesem Falle, wie er in 6 gezeigt ist, wurde eine umfängliche Rille 11 zuvor auf der inneren umfänglichen Oberfläche der offenen Öffnung der unteren Schale 2 gebildet, und ein gestufter Bereich 12 wurde unter der Rille 11 gebildet. Der Ringhalter 5 wies eine gestufte Struktur auf, bei welcher ein oberer Teil desselben einen großen Durchmesser und ein unterer Teil desselben einen kleinen Durchmesser aufwies. Der obere Teil des Ringhalters 5 wurde positioniert, um mit der inneren umfänglichen Oberfläche der offenen Öffnung der unteren Schale 2 in Eingriff zu sein, wobei der untere Bereich des oberen Teils mit dem gestuften Bereich 12 in Eingriff war. Die Verbindung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Ringhalters 5 wurde positioniert, um mit einem Rand der Membran, wie er durch das Ende des dicken Teils der Membran 20 gebildet ist, in Eingriff zu sein. Der untere Teil des Ringhalters 5 wurde benachbart dem dicken Teil der Membran 20 positioniert, so daß der dicke periphere Teil der Membran zwischen dem unteren Teil des Ringhalters und der inneren umfänglichen Oberfläche der unteren Schale 2 angeordnet war. Dann wurde der Ringhalter 5 deformiert durch Verwendung eines Deformierungswerkzeuges (nicht gezeigt), wie gezeigt in 7. Dadurch wurde ein innerer umfänglicher, dicker Teil der Membran durch die unterer Peripherie des unteren Teils des Ringhalters 5 und der inneren umfänglichen Oberfläche der Öffnung der unteren Schale 2 geklemmt. Die Mitte des oberen Teils des Ringhalters 5 wird getrieben, um in die umfängliche Rille 11 auf der inneren Oberfläche der Öffnung der unteren Schale 2 zu fassen. Auf diese Art und Weise wird der Ringhalter 5 in Position befestigt, und eine gute Abdichtung zwischen dem Ringhalter 5 und der unteren Schale 2 wird erreicht. Demzufolge kann eine Permeation und ein Auslaufen von Gas und Öl zwischen der unteren Schale 2 und dem Ringhalter 5 vermieden werden. Zusätzlich kann der Ringhalter 5 sich durch die Stufe 12, die auf der inneren Oberfläche der unteren Schale 2 bereitgestellt ist, nicht verschieben, so daß der Ringhalter 5 genau positioniert werden kann. Somit wird die Membran 20 auf der unteren Schale 2 installiert, und die offene Öffnung der oberen Schale 1 ist in Eingriff mit der offenen Öffnung der unteren Schale 2, so daß eine im allgemeinen kugelförmige Schale als ein Ganzes gebildet wird. In diesem Falle kann die Montage der Membran 20 visuell überprüft werden, bevor die obere Schale 1 installiert wird, welches es ermöglicht, eine schlechte Installation der Membran 20 zu vermeiden. Ein Verbindungsbereich zwischen der Öffnung der oberen aufgespaltenen Schale 1 und der Öffnung der unteren aufgespaltenen Schale 2 wird durch einen Elektronenstrahl und dgl. geschweißt. Dadurch kann die Schweißnaht sehr schmal sein, was in einer Verminderung oder einer Vermeidung eines thermischen Effekts auf den dicken Bereich auf der Peripherie der Membran 20 resultiert. Auf diese Weise wurde der Akkumulator, wie er in 1 gezeigt ist, hergestellt. In dem Akkumulator ist der Innenraum, der durch die aufgespaltenen Schalen 1, 2 definiert wird, unterteilt durch die Membran 20 in die Gaskammer 3 und die Ölkammer 4. Es ist gefunden worden, daß der Akkumulator, wie er beschrieben wird, eine überlegene Beständigkeit und eine lange Nutzungsdauer, verglichen mit zuvor vorgeschlagenen Akkumulatoren, aufweist.
  • Wie oben erwähnt sind, da die Membran der vorliegenden Erfindung eine Mischung aus Butylkautschuk und EPDM zum Bilden der Kautschukschicht benachbart zu der Gaskammer 3 einsetzt, Betriebseigenschaften sowohl bei Raumtemperatur als auch einer niedrigen Temperatur verbessert, verglichen mit einer herkömmlichen Membran, die Butylkautschuk alleine verwendet, so daß eine überlegene Beständigkeit realisiert werden kann. Der bevorzugte Akkumulator unter Verwendung der Membran der vorliegenden Erfindung ist gefunden worden, eine verlängerte Nutzungsdauer verglichen mit zuvor vorgeschlagenen Akkumulatoren aufzuweisen.
  • Zusätzlich ist in einer Ausführungsform, wo eine Vielzahl von umfänglichen Rillen mit jeweils einem konkaven Querschnitt auf der Oberfläche der Kautschukschicht benachbart zu der Gaskammer 3 gebildet werden, gefunden worden, daß die Beständigkeit der Membran und des Akkumulators, der die gleiche verwendet, weiter verbessert wird.

Claims (10)

  1. Membran (20), die eine Schicht (21) eines im wesentlichen gasimpermeablen Harzes, eine erste Kautschukschicht (22), die auf einer Seite der Harzschicht bereitgestellt ist, wobei die Kautschukschicht aus einer Mischung von Butylkautschuk und Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer gebildet ist, und eine zweite Kautschukschicht (23) auf der anderen Seite der Harzschicht umfaßt.
  2. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kautschukschicht (22) bereitgestellt ist mit einer Vielzahl von umfänglichen Rillen (24), wobei die Rillen jeweils einen konkaven Querschnitt aufweisen.
  3. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzschicht (21) hergestellt ist aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH), Polyamidharz, Polyvinylidenfluorid, Polyvinylidenchlorid, Polyphenylensulfid, Flüssigkristallpolymer und/oder Polyethylennaphthalat, alleine oder in irgendeiner Kombination derselben.
  4. Membran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzschicht (21) ein Laminat ist, wobei das Laminat eine Mittelschicht (21a) aus Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer und äußere Schichten (21b) eines Polyamidharzes aufweist.
  5. Membran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Kautschukschicht (22) das Verhältnis von Butylkautschuk zu Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer zwischen 90/10 und 60/40 ist.
  6. Membran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk, welcher die zweite Kautschukschicht (23) bildet, der gleiche ist wie der Kautschuk, welcher die erste Schichte (22) bildet, oder alternativerweise Butylkautschuk, Naturkautschuk, Epichlorhydrinkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk und/oder hydrierter Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, alleine oder in irgendeiner Kombination, ist.
  7. Membran nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide der Kautschukschichten (22, 23) ein Additiv in der Form eines Vulkanisieragens, eines Vulkanisierbeschleunigers, eines Antioxidationsmittels, eines Erweichungsmittels und/oder eines Weichmachers integriert bzw. integrieren.
  8. Akkumulator, welcher eine Schale (1, 2) und eine Membran (20) umfaßt, welche einen Innenraum innerhalb der Schale in eine Gaskammer (3) und eine Ölkammer (4) unterteilt, wobei die Membran eine Membran nach einem der vorangehenden Ansprüche umfaßt.
  9. Akkumulator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator zwei halbkugelförmige, aufgespaltene Schalen umfaßt, wobei die Membran (20) an einer aufgespaltenen Schale, benachbart einer offenen Öffnung derselben, über einen Ringhalter (5) befestigt ist, welcher die Peripherie der Membran (20) gegenüber der inneren Oberfläche der einen aufgespaltenen Schale abdichtet, wobei die andere aufgespaltene Schale eine offene Öffnung derselben auftveist, die an der offenen Öffnung der ersten aufgespaltenen Schale befestigt ist.
  10. Akkumulator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringhalter (5) in einen umfänglichen dicken Teil der Membran eingreift.
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