JP3210340B2 - 耐薬品性のダイヤフラム - Google Patents

耐薬品性のダイヤフラム

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JP3210340B2 JP51488093A JP51488093A JP3210340B2 JP 3210340 B2 JP3210340 B2 JP 3210340B2 JP 51488093 A JP51488093 A JP 51488093A JP 51488093 A JP51488093 A JP 51488093A JP 3210340 B2 JP3210340 B2 JP 3210340B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はポンプやバルブに使用するダイヤフラムに関
する。より詳しくは、本発明は中実のポリテトラフルオ
ロエチレン層に接着した柔軟なポリマーからなるダイヤ
フラムに関する。
背景技術 ゴムとプラスチックの業界は、何年もの間、強化した
柔軟な複合材料を形成するために柔軟なポリマーと組み
合わせて強化用布帛部材を使用し、各種の機械的商品、
例えばタイヤ、ホース、ライナー、ダイヤフラム、シー
ル、ガスケット、保護布帛、テープ、アキュムレータ
ー、エアーバッグ、燃料電池、燃料タンク、フレキシブ
ル継ぎ手、医療用チューブ、建築用軸受け等を製造して
きた。
強化した柔軟な材料の中の強化用部材の目的は複合材
料の変形を制限し、目的とする用途の要求を満たし、複
合材料を強化し、寸法安定性を維持し、エネルギーを吸
収し、有効寿命を長くすることである。
長年にわたり、強化用布帛の改良は綿、レーヨン、ナ
イロン、ポリエステル、ガラス、鋼、ポリアラミド、及
びポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の繊維を通じて
進歩してきた。これらの材料は個々の繊維又はコードの
形態や、織物、編み物、編組の布帛の形態で使用されて
きた。これらの強化用布帛の各々は、強化した柔軟な複
合材料の物理的特性に独特な属性を提供し、それぞれ特
定の重要な物理的特性、例えば強度、伸び、剛性、柔軟
性、耐疲労性、耐クリープ性、及び化学的熱的安定性に
おける制約を受ける。
複合材料を強化するための布帛の使用における特別な
進歩がBurrowsらの米国特許第2772444号に教示され、配
向した繊維の形態でPTFEを使用することを概説してい
る。業界は配向した繊維の形態のPTFEを複合構造体の中
に使用することを検討してきたが、その低い引張強度、
乏しい耐クリープ性、大きい常温流れのため、柔軟な複
合材料中の強化材としてのその使用が非常に制限されて
きた。Westleyらの米国特許第3513064号は、布帛の低い
物理的特性が最終用途に十分である保護被服の用途に、
PTFE繊維をフルオロエラストマーとフルオロプラスチッ
クに組み合わせて使用することを開示している。
強化複合材料が実証された使用効果を有する領域の１
つに、バルブやポンプに使用するダイヤフラムがある。
これまでに、強化用布帛と組み合わせて広範囲の柔軟な
ポリマーが使用されてきた。使用する特定の材料の識別
点はダイヤフラムの最終用途によるが、耐薬品性と耐熱
性を必要とする領域にダイヤフラムを使用する場合、フ
ルオロポリマー、例えばテトラフルオロエチレンのコポ
リマー、フッ化ビニリデンのコポリマー、クロロトリフ
ルオロエチレンのコポリマーからなるフッ化熱可塑性樹
脂が典型的に使用される。これらの物質は良好な程度の
耐薬品性を示し、適度に柔軟であり、広い温度範囲にわ
たって強靱である。ここで、より危険な化学物質が存在
し、より大きな耐環境性が必要な場合、その高い分子量
と高いフッ素化度の両方が、得られるダイヤフラムに耐
薬品性を付与するため、ポリテトラフルオロエチレン
（PTFE）が選択の材料である。しかしながら、PTFEはダ
イヤフラムに使用する他の柔軟なポリマーのような物理
的特性を有しなく、単体のダイヤフラムとして使用した
場合、非常に短い屈曲寿命となるであろう。
PTFEダイヤフラムを正常に使用するために、危険性の
ある化学物質をポンプ輸送するためのダイヤフラムポン
プは二つのダイヤフラムをぴったりはめ込み、第１のダ
イヤフラムは危険性化学物質による劣化に耐えるための
フルオロカーボン樹脂からなり、第２のダイヤフラムは
ポンプを駆動するに必要な機械的、空気圧、又は油圧の
力に耐えるための布帛強化エラストマーからなる。しか
しながら、二つのダイヤフラム系は弱点を有する。二つ
のダイヤフラムをぴったりはめ込むポンプは、一つのダ
イヤフラムをぴったりはめ込むポンプに比較して、ダイ
ヤフラムをお互いに適切な向きに維持するために付加的
なハードウェアを必要とする。ポンプを運転するために
は、ダイヤフラムを適切な向きと適切な順序でぴったり
とはめ込まなければならない。二つのダイヤフラム系に
伴うもう１つの問題は、二つのダイヤフラムが互いに離
れてダイヤフラムの間にギャップ又はキャビティを形成
することがあり、その結果、ポンプを継続して運転する
と二つのダイヤフラムの間に負の圧力が発生することで
ある。二つのダイヤフラムの間に負の圧力が発生した場
合、ダイヤフラムの間に物質が吸い込まれる傾向があ
る。このことは、ダイヤフラム系の早期の破損及び／又
はポンプ輸送する物質の汚染を生じさせることがある。
ダイヤフラムの間に吸い込まれた物質が事実危険性であ
る場合、危険性物質がポンプから流出し、ポンプの近く
の人間に容認できない危険を生じることがある。また、
二つのダイヤフラム系は装着が難しい。典型的に二つの
ダイヤフラム系は、適用する荷重の下でPTFEダイヤフラ
ムに生じる変形と布帛強化エラストマーダイヤフラムに
生じる変形が同じでなく、二つのダイヤフラムの間の圧
縮力の低下に帰結することがあるため、装着時及び装着
後の或る時期に二つのダイヤフラムに一緒にトルクを与
える必要がある。また、駆動手段によって生じ、布帛強
化エラストマーを含むダイヤフラムによって伝達された
力はPTFEダイヤフラムの全体に均等に分配されないこと
があり、それによってダイヤフラム系の早期の破損を生
じることがある。
本発明の目的は、柔軟な裏地に確実に取り付けたPTFE
面を有する複合ダイヤフラムの製造である。
発明の簡単な説明 次の層、即ち順次に中実なポリテトラフルオロエチレ
ンの連続層と、延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン
繊維を含む少なくとも１枚の布帛及び少なくとも１種の
柔軟なポリマーを含む１層の複合材料を含んでなる複合
ダイヤフラムを開示する。柔軟なポリマーは熱硬化性エ
ラストマー、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリマー
からなり1400MPa未満の曲げ弾性率を有する等級より選
択する。
所望のエラストマー層を複合材料層に取り付けること
ができる。所望のエラストマー層の上に、同心円状に配
置した一連の弾性リブを形成することができる。
或いは、次の層、即ち順次に中実ポリテトラフルオロ
エチレンの連続層とエラストマー層を含んでなる複合ダ
イヤフラムを開示する。エラストマー層の上に、作成し
た一連の弾性リブを同心円状に配置して形成する。
図面の簡単な説明 図１は本発明の複合ダイヤフラムの横断面図である。
図２は本発明の平らな態様のダイヤフラムの透視図で
ある。
図３は本発明の成形した態様のダイヤフラムの透視図
である。
図3Aは図３の線3Aにそって示したダイヤフラムの横断
面図である。
図４は本発明の複合ダイヤフラムの横断面図である。
発明の詳細な説明 次に図面に関し、10は図１に示す本発明の複合ダイヤ
フラムの横断面図である。複合ダイヤフラムは順次に次
の層、即ち中実のポリテトラフルオロエチレン（PTFE）
層11と強化した柔軟な複合材料15を含んでなる。或いは
エラストマー層14を強化した柔軟な複合材料に接着する
ことができる。
中実なPTFE層11は最大密度のPTFEの層である。最大密
度PTFEの例は削いだPTFEである。この材料は不活性な外
側面を有する複合ダイヤフラムを提供し、それによって
ダイヤフラムの耐久性と耐薬品性を高める。中実PTFE層
は、強化した柔軟な複合材料に接着した内側面を有す
る。所望により、この内側面にPTFEの表面エネルギーを
増すための処理を行うことがあり、それによって強化し
た柔軟な複合材料への接着性を向上させる。当該技術で
一般に知られる処理にアルカリナフタネート、又は他の
表面改質剤の使用があり、ポリマーへの接着性を改良す
る。
さらに図１に関し、強化した柔軟な複合材料15は、延
伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン（ePTFE）繊維を
含む布帛13を混合した柔軟なポリマー12を含む。あとで
このような個々に被服した布帛層（又はプライ）を多層
構造体に結合することができる。このような多層構造体
は、他の強化用布帛を基礎にした層を用いて結合するこ
とができる。
１つの層は、他の繊維（例、石英、ガラス、アラミ
ド、ナイロン）を混合したePTFE繊維より織ることがで
きる。
ePTFE繊維の布帛13（織り、編み、編組、巻き）にePT
FE繊維の表面エネルギーを増すための処理を行うことが
でき、或る熱硬化性又は熱可塑性の柔軟な高分子材料12
を混合し、強化した柔軟な複合材料15を得ることができ
る。当該技術で一般に知られる処理にアルカリナフタネ
ート、又は他の表面改質剤の使用があり、ポリマーへの
接着性を改良する。布帛に対する柔軟なポリマーの体積
比は５対95％と95対５％の間である。
米国特許第3953566号と米国特許第4187390号（いずれ
もゴア）は、それぞれePTFE物品の製造プロセス、及び
多種多様な成形ePTFE物品、例えばフィルム、チュー
ブ、ロッド、連続フィラメントを教示している。ゴアの
米国特許第3953566号と米国特許第4187390号の両者は本
明細書でも参考にして含まれる。
本明細書で参考にするゴアの米国特許第3962153号に
開示の方法によってePTFEのフィラメントを各種のデニ
ールで調製し、次いで織り、編み、編組、巻き技術を用
いて布帛を構成する。次いでこれらの布帛をアルカリナ
フタネート又は他の表面改質剤のようなエッチング剤で
処理し、ポリマーへの接着性を改良することができる。
さらに図１に関して、ePTFE繊維を含む布帛を、溶液
コーティング、溶融コーティング、カレンダリング、押
出、貼合わせ、プレス成形、回転成形、熱成形、又は真
空成形の方法によって柔軟なポリマーでラミネート、コ
ーティング、又は含浸する。得られた強化した柔軟な複
合布帛は一体の物品を形成する。
強化した柔軟な複合材料は、ePTFE繊維で作成した又
はそれを含有する少なくとも１種の布帛と、1400Mpa未
満の曲げ弾性率を有する１種以上のポリマーを含み、前
記強化した柔軟な複合材料は、５％歪みにおける170Mpa
未満の弾性率と、引張試験によって測定した670ジュー
ル/cmより高い布帛マトリックス（容積による）の「エ
ネルギー管理」特性を有する。
本明細書における用語「エネルギー管理」とは、布帛
の容積て標準化した、破損の前に材料が耐えることがで
きる全仕事量と定義する。
本発明において、強化した柔軟な複合材料のエネルギ
ー管理容量は、引張試験で得られる応力−歪み曲線下の
全面積を計算し、繊維マトリックス（容積による）の67
0ジュール/cmより高い結果となることを特徴とする。
これらの独特な「エネルギー管理」特性と、ePTFE繊
維の目立った特性、即ち環境的安定性（熱と化学的の両
者）、及び高度の耐磨耗性、低い摩擦係数、高度の自己
潤滑性のような表面特性が一緒になってダイヤフラムに
使用する強化した柔軟な複合材料を提供する。
他の強化した複合材料と比較した場合、本発明で提示
する強化した柔軟な複合材料は、破損する前に材料が耐
えることができる全仕事量として定義の高いエネルギー
管理値を示す。強化した柔軟な複合材料は脆性よりも靱
性を示し、それによって強化した柔軟な複合材料の極限
強度に達した後でも、強化した柔軟な複合材料にさらに
仕事を与えることができる。
強化した柔軟な複合材料の柔軟性は、物理的試験の際
に強化した柔軟な複合材料によって示される対応した歪
みレベルにおける比較的低い応力レベルによって実証さ
れる。また、強化した柔軟な複合材料は物理的試験にお
いて高い引張強度と破裂強度を示す。公知の強化複合材
料と比較した場合、本発明で提示の強化した柔軟な複合
材料は靱性、柔軟性、高いエネルギー管理値を有する強
度といった機械的属性の特徴のある組み合わせを表す。
本発明の１つの好ましい態様において、柔軟なポリマ
ーは、水素を含むフルオロエラストマー、水素を含まな
いフルオロエラストマー、パーフルオロエラストマー、
及びシリコーン部分を含むフルオロエラストマー、ニト
リルエラストマー、アクリルエラストマー、オレフィン
ジエンエラストマー、クロロスルホン化ポリエチレンエ
ラストマー、ポリクロロプレンエラストマー、ブチルと
ハロゲン化ブチルのエラストマー、スチレン−ブタジエ
ンエラストマー、ポリジエンエラストマー、シリコーン
エラストマーからなる部類より選択した熱硬化性エラス
トマーである。上記の部類の熱硬化性エラストマーは14
00Mpa未満の曲げ弾性率（ASTM D790−84a）を有するこ
とが好ましい。
本発明のもう１つの好ましい態様において、柔軟なポ
リマーは、コポリエーテルエステルエラストマー、ポリ
ウレタンエラストマー、スチレンポリオレフィンブロッ
クコポリマーエラストマー、ポリアミドエラストマー、
エチレンコポリマーエラストマーからなる部類の熱可塑
性エラストマーと、Coranらの米国特許第4130535号に記
載のような動的加硫プロセスによって製造し、硬化性エ
ラストマーとプラスチックの配合物が熱可塑性エラスト
マーの組成物を形成した熱可塑性エラストマーから選択
する。上記の部類の熱可塑性エラストマーは1400Mpa未
満の曲げ弾性率（ASTM D790−84a）を有する。
本発明のもう１つの好ましい態様において、柔軟なポ
リマーは1400Mpa未満の曲げ弾性率（ASTM D790−84a）
を有する熱可塑性樹脂であり、テトラフルオロエチレン
のコポリマー、フッ化ビニリデン（vinylidine fluorid
e）のコポリマー、クロロトリフルオロエチレンのコポ
リマーからなるフッ化熱可塑性樹脂、ポリオレフィン、
及び可塑化ポリ塩化ビニルからなる部類より選択する。
さらに図１に関して、任意の公知の手段によって、強
化した柔軟な複合材料15に中実PTFE層11を接着する。好
ましくは、強化した柔軟な複合材料の柔軟なポリマー12
は熱可塑性樹脂であり、このため、熱可塑性樹脂を流動
させ、中実なPTFE層に接着させるように強化した柔軟な
複合材料に含まれる柔軟なポリマーに充分な程度の熱と
圧力を適用することにより、中実なPTFE層を強化した柔
軟な複合材料に接着することができる。本発明のダイヤ
フラムは圧力貼合わせ、プレス成形、オートクレーブ成
形、回転成形、熱ロール間貼合わせ、真空成形、又は熱
成形法によって作成することができる。
さらに図１に関して、所望によるエラストマー層14を
強化した柔軟な複合材料15に接着することができる。エ
ラストマー層は、弾性回復のような付加的弾性を本発明
のダイヤフラムに付与する。エラストマー層は弾性ポリ
マーを含むことができ、熱硬化性エラストマー又は熱可
塑性エラストマーであることができる。熱硬化性エラス
トマーは、水素を含むフルオロエラストマー、水素を含
まないフルオロエラストマー、パーフルオロエラストマ
ー、及びシリコーン部分を含むフルオロエラストマー、
ニトリルエラストマー、アクリルエラストマー、オレフ
ィンジエンエラストマー、クロロスルホン化ポリエチレ
ンエラストマー、ポリクロロプレンエラストマー、ブチ
ルとハロゲン化ブチルのエラストマー、スチレンブタジ
エンエラストマー、ポリジエンエラストマー、シリコー
ンエラストマーからなる部類より選択することができ
る。上記の部類の熱硬化性エラストマーは1400Mpa未満
の曲げ弾性率（ASTM D790−84a）を有することが好まし
い。
熱可塑性エラストマーはコポリエーテルエステルエラ
ストマー、ポリウレタンエラストマー、スチレンポリオ
レフィンブロックコポリマーエラストマー、ポリアミド
エラストマー、エチレンコポリマーエラストマーからな
る部類と、Coranらの米国特許第4130535号に記載のよう
な動的加硫プロセスによって製造し、硬化性エラストマ
ーとプラスチックの配合物が熱可塑性エラストマーの組
成物を形成した熱可塑性エラストマーから選択する。上
記の部類の熱可塑性エラストマーは1400Mpa未満の曲げ
弾性率（ASTM D790−84a）を有する。
エラストマー層は強化又は非強化の形態のいずれでも
よい。強化した形態のエラストマー層は強化用布帛を埋
封した弾性ポリマーを含む。強化用布帛はエラストマー
を強化するために現状で使用する任意の布帛であること
ができる。このような布帛には高分子繊維、例えばナイ
ロン繊維、ポリエステル繊維、ポリアラミド繊維、PTFE
繊維、ePTFE繊維を含む布帛がある。
次に図２に関して、平らな又は平面状の形態の複合ダ
イヤフラム20を示している。中実のPTFE層11、強化した
柔軟な複合材料15、及びエラストマー層14を順次に示し
ている。ダイヤフラムの周囲のエッジを取り付けるため
の手段を、ダイヤフラムを適所に固定するためのボルト
や他の手段を入れることができる一連の通し孔として開
示している。或いは、ダイヤフラムの周囲のエッジを取
り付ける手段は周囲のビードであることもできる。
次に図３に関して、成形した形態の複合ダイヤフラム
30を示している。ダイヤフラムの周囲エッジを取り付け
る手段を周囲のビード33として開示している。或いは、
ダイヤフラムの周囲エッジを取り付けるための手段は一
連の通し孔であることもできる。成形した形態の複合ダ
イヤフラム30は、本発明のダイヤフラムを往復運動させ
る手段に本発明のダイヤフラムを取り付けるための中央
の通し孔34を有する。
さらに図３に関し、成形した形態の複合ダイヤフラム
は凸面32と凹面31を含む。ダイヤフラムの凸面と凹面の
形状と配置は、ダイヤフラムを配置する物品の設計の要
請に依存する。
成形した形態の複合ダイヤフラムを製造するために、
成形プロセスを行う。本発明のダイヤフラムを構成する
各種の層を、所望の形状を有する型の中に配置する。次
いで各種の層を含む型をプレス成形、オートクレーブ成
形、回転成形、真空成形、又は熱成形法によって充分な
程度の熱と応力に供し、層が型に一致し、型から取り出
した後に所望の形状を保持するようにする。
次に図3Aに関し、図３のダイヤフラムの線3Aにそった
横断面図を示している。ダイヤフラムの背面43に接し
て、同心円状に配置した一連の弾性リブ41をエラストマ
ー層14に形成している。これらの弾性リブは本発明のダ
イヤフラムの変位部分42に位置する。ダイヤフラムの変
位部分42とは、ダイヤフラムを使用するときに往復して
曲がるダイヤフラムの部分と定義する。これらの弾性リ
ブは、ダイヤフラムの往復運動に伴う力の分布によって
中実のPTFE層11に放射状のしわが生成することを防ぐ。
これらのリブがない場合、中実のPTFE層に放射状のしわ
が生じることがあり、それによって中実のPTFE層が弱く
なり、中実のPTFE層に放射状のしわの箇所で生じた仕事
の集中により、ダイヤフラムの早期の破損が起きること
がある。中実のPTFE層にではなくエラストマー層にリブ
を配置することは、リブの設計に大きな自由度を与え
る。ダイヤフラムが往復して曲がるときにリブに関わる
力をエラストマー層が拡散し、その結果、長方形のよう
な角のある輪郭を有するリブであっても中実のPTFE表面
上に力を集中させず、そのため本発明のダイヤフラムの
使用寿命を長くする効果を有するようである。ダイヤフ
ラムのエラストマー層に形成する一連の弾性リブの形状
と配置は、ダイヤフラムを設置する物品の設計の要求に
依存する。
図４に関して、同心円状に配置した一連のリブ41を含
むエラストマー層14に接着した中実のPTFE層11からなる
ダイヤフラム40を示している。これらの弾性リブは、ダ
イヤフラムの往復運動に伴う力の分布により、中実PTFE
層11に放射状のしわが生成することを防ぐ。これらのリ
ブがない場合、中実のPTFE層に放射状のしわが生じるこ
とがあり、それによって中実のPTFE層が弱くなり、中実
のPTFE層に放射状のしわの箇所で生じた仕事の集中によ
り、ダイヤフラムの早期の破損が起きることがある。エ
ラストマー層14は強化又は非強化の形態のいずれでもよ
い。強化形態のエラストマー層は、強化用布帛を埋封し
た弾性ポリマーを含む。強化用布帛はエラストマーの強
化に現状で使用されている任意の布帛でよい。このよう
な布帛にはナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリアラ
ミド繊維、PTFE繊維、ePTFE繊維のような高分子繊維が
ある。中実PTFE層11とエラストマー層14の識別点は、本
願の先の記載と同じである。
〔試験方法〕
曲げ弾性率 柔軟なポリマーの曲げ弾性率を、ASTM D790−84aの
「非強化並びに強化プラスチック及び電気絶縁性材料の
曲げ特性の試験方法」によって測定する。
引張試験 材料の破壊時の応力、破壊時の歪み、５％伸びでの応
力、５％歪みでの弾性率、エネルギー管理特性をASTM D
882−83方法Ａを用いて測定する。帯状図表レコーダー
を備えた一定の掴み具離れ速度タイプの機器（インスト
ロン試験機、1122型）を使用する。
ダイを用いて材料を経糸と緯糸の両方向に2.5cm×15.
2cmのサンプルに切る。或いは、ダイを用いてサンプル
を15.2cmの犬の骨の形状に切る。サンプルは状態調節を
しない。試験は21℃の温度と65％の相対湿度に調節した
部屋で行う。
試験片のゲージ長さは10.2cmであり、採用する歪み速
度は5.08cm/分である。帯状図表レコーダーを12.70cm/
分で動かすか、又は帯状図表の速度対歪割合の比を2.5:
1で動かす。ロードセルの限界を超えなければ全サンプ
ルを破壊試験する。ロードセルの限界を超える場合、試
験を中止し、その値は荷重限界を超えるものと記す。
破壊時の応力／歪みレベルと５％歪みでの応力を記録
する。５％歪みの前にサンプルが破壊した場合、破壊時
の応力を表示し、５％歪み値がないことを銘記する。
材料のエネルギー管理は、この試験で得られる応力−
歪み曲線の下の全面積を計算することによって求める。
この値は布帛容積について標準化し、容積によりJ/cm
（布帛の厚さ）として記録する。
材料の５％歪みにおける弾性率は、材料の５％歪みに
おける応力の値を求め、この値を布帛マトリックスの厚
さで割って算出する。
次の例は本発明の開示事項をさらに説明するために提
示するものであり、本発明の範囲を限定するものではな
い。当業者には、本発明の思想と範囲から離れることな
く種々の変更を加えたものや同等のものが容易に提案で
きるであろう。
〔例〕
例１ 次の仕方で本発明の複合ダイヤフラムを作成した。
経方向に21繊維/cmと緯方向に20繊維/cmを有する平織
400デニールePTFE繊維の布帛（W.L.Gore ＆ Assoc.,In
c.,Elkton,MDより入手可能のRastex繊維）を含む強化し
た柔軟な複合材料を作成した。テトラフルオロエチレン
とパーフルオロ（プロピルビニルエーテル）のコポリマ
ー（PAF）（E.I.duPont de Nemours,Co.より入手可能の
500LP）の厚さ0.13mmの２枚の層の間に、平織り布帛を
サンドイッチ状に挾んだ。MIL−Ｄ−22241 Type2,Grade
Aに合格の削ぎPTFEテープ（Cadillac Plastics,Pennsa
uken,NJ）の厚さ0.51mmの層をPFA層の表面に配置し、強
化した柔軟な複合材料を温度365℃で圧力1030Mpaの真空
プレスの中に30分間入れた。得られた強化した柔軟な複
合材料は0.94mmの厚さを有した。
強化した柔軟な複合材料のPFA表面をナトリウムナフ
タネートエッチング剤（W.L.Gore ＆ Assoc.,Inc.,Newa
rk,DEより入手可能のTetra Etchエッチング剤）で処理
した。処理したPFA表面の上に接着剤（Lord Corporatio
n,Erie,PAより入手可能のChemlok 250）をブラシで施
し、周囲条件下で乾燥させた。接着剤はトルエンで30重
量％に希釈しておいた。
厚さ4.2mmの弾性ポリマー（E.I.duPont de Nemours C
o.より入手可能なNeoprene GKを基礎にしたNeoprene化
合物）層を、前にPFA表面に施しておいた接着剤に適用
した。強化した柔軟な材料を100℃に加熱したテーブル
プレスの中に30秒間配置して弾性ポリマー層をPFA表面
に接着した。
強化した柔軟な材料のプレフォームを得られた材料か
ら切り出し、この材料のプレフォームを或る形状を有す
る型の中に入れた。型をテーブルプレスの中に配置し、
強化した柔軟な材料に167℃の温度で7580Mpaを20分間適
用し、ダイヤフラムを形成した。
冷えた後に型からダイヤフラムを取り出し、最終成形
品から全ての余分の材料を切り取った。次いで最終成形
品を、400Nの空気圧で127cmの水ヘッドに抗して66サイ
クル／分の速度で作動するWilden M−４ポンプの中で試
験した。ダイヤフラムに通し孔が開くか、定期検査の後
にダイヤフラムの破損が間近いと評価されるまでダイヤ
フラムをポンプの中に入れたままにした。３つのダイヤ
フラムからなる母集団を作成し、試験した。試験結果を
表１に示す。
比較例１ 次の仕方で比較用複合ダイヤフラムを作成した。
さきにナトリウムナフタネートエッチング剤（W.L.Go
re ＆ Assoc.,Inc.,Newark,DEより入手可能なTetra Etc
hエッチング剤）でエッチングしておいた例１と同様な
布帛を２層のPFAフィルムの間に配置して強化した柔軟
な複合材料を作成した。PFAの１層は0.05mmの厚さを有
し、他のPFA層は0.51mmの厚さを有した。強化した柔軟
な複合材料を温度340℃で圧力1030Mpaの真空プレスの中
に60分間入れた。得られた強化した柔軟な複合材料は0.
71mmの厚さを有した。
0.05mmのPFA層を含む強化した柔軟な材料の表面をナ
トリウムナフタネートエッチング剤で処理した。例１と
同様にして、処理したPFA表面の上にブラシで接着剤を
施した。
弾性ポリマー層を一対の加熱したカレンダーロールを
用いて適用した以外は例１と同様にし、処理したPFA層
に一層の弾性ポリマーを施した。
強化した柔軟な材料の２つのプレフォームを切り出
し、例１と同様な形状に成形した。得られたダイヤフラ
ムを例１と同様にして試験した。試験結果を表１に示
す。
表１ 例１ 4818000サイクル（＋／−1432M） 比較例１ 703000サイクル（＋／−53M） 例２ 次の仕方で本発明の複合ダイヤフラムを作成した。
強化した柔軟な複合材料を例１と同様にして作成し
た。強化した弾性ポリマーを強化した柔軟な複合材料の
PFA表面に適用した。順次に厚さ0.20mmの弾性ポリマー
層、ナイロンスクリムの強化用布帛（Westinghouse Air
Brake Company,Greensburg,Paより入手可能なWABCO 72
00−46）、厚さ3.94mmの弾性ポリマー層からなる強化し
た弾性ポリマーを処理したPFA表面の上に配置し、93℃
に加熱したテーブルプレスの中で48Mpaの圧力を適用
し、滞留時間を30秒として柔軟な強化複合材料に接着し
た。
強化した柔軟な材料の３つのプレフォームを切り出
し、例１と同じ形状に成形した。得られたダイヤフラム
を例１と同様にして試験した。その結果試験を表２に示
す。
例３ 次の仕方で本発明の複合ダイヤフラムを作成した。
例１と同様にして強化した柔軟な材料を作成した。強
化した柔軟な材料の２つのプレフォームを得られた材料
から切り出し、これらの材料のプレフォームを或る形状
を有する型の中に入れた。型の形状は例１の型の形状と
は次のように相違した。即ち、型の表面に長方形の輪郭
を有する３本の溝を機械加工し、熱と圧力を型に適用し
たときに弾性ポリマーが型の溝に流入し、得られるダイ
ヤフラムに図3Aに示すような弾性リブが形成されるよう
にした。得られたダイヤフラムを例１と同様にして試験
した。結果を表２に示す。
例４ 次の仕方で本発明の複合ダイヤフラムを作成した。
強化した柔軟な複合材料を例２と同様にして作成し
た。強化した柔軟な材料の２つのプレフォームを得られ
た材料から切り出し、これらの材料のプレフォームを例
３と同様な型の中に入れた。形成した弾性リブを有する
得られたダイヤフラムを例１と同様にして試験した。こ
の試験結果を表２に示す。
表２ 例２ 6558000サイクル（＋／−2002M） 例３ 6941000サイクル（＋／−1047M） 例４ ＞8324000サイクル 比較例２ 次の仕方で比較用複合ダイヤフラムを作成した。
MIL−Ｄ−22241 Type 2,Grade Aに合格の削ぎPTFEテ
ープ（Cadillac Plastica,Pennsauken,NJ）の厚さ0.51m
mの層を入手した。削ぎPTFEテープの１つの表面をエッ
チング剤（W.L.Gore ＆ Assoc.,Inc.,Newark,DEより入
手可能のTetra Etchエッチング剤）で処理した。PTFEテ
ープの処理表面に接着剤（Lord Corporation,Erie,PAよ
り入手可能のChemlok 250）をブラシで塗り、周囲条件
下で乾燥させた。接着剤はトルエンで30重量％に希釈し
ておいた。
強化した弾性ポリマーを接着剤表面のあるPTFEテープ
の表面に施した。強化した弾性ポリマーは、順次に厚さ
0.20mmのエラストマー層（E.I.duPont de Nemours,Co.
より入手可能のNeoprene GKを基礎にしたNeporene化合
物）、ナイロンスクリムの強化用布帛（Westinghouse A
ir Brake Company,Greensburg,Paより入手可能のWABCO
7200−46）及び前述のエラストマーの0.76mmの６枚の層
から構成された。
材料のプレフォームを切り出し、例１と同様の形状の
型の中に入れた。例１と同様にして材料をダイヤフラム
に成形した。得られたダイヤフラムを例１と同様にして
試験した。試験結果を表３に示す。
例５ 次の仕方で本発明の複合ダイヤフラムを作成した。
削ぎPTFEテープの厚さ0.51mmの層を入手し、エッチン
グ剤で処理し、比較例２と同様にして接着剤をブラシで
塗布した。強化した弾性ポリマーを、接着剤表面を含む
PTFEテープの表面に適用した。強化した弾性ポリマーは
順次に厚さ0.20mm又は厚さ0.76mmの層のエラストマー
（E.I.duPont de Nemours,Co.より入手可能のNeoprene
GKを基礎にしたNeoprene化合物）、ナイロンスクリムの
強化用布帛、及び前述のエラストマーの厚さ3.94mmの層
より構成された。
材料のプレフォームを切り出し、得られるダイヤフラ
ムが形成された弾性リブを含むように、例３と同様に３
本の溝を型の中に機械加工した形状の型の中に入れた。
得られたダイヤフラムを例１と同様にして試験した。試
験結果を表３に示す。
表３ 例５ 8917000サイクル（＋／−1814M） 比較例２ 3001000サイクル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｋ 7/12 Ｆ１６Ｋ 7/12 Ａ (56)参考文献 特開 平５−126265（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−114101（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−68409（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16J 3/02 F04B 43/02 F16K 7/12 B32B 1/00 - 35/00

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】次の層を順次に含んでなる複合ダイヤフラ
    ム： （ａ） 中実なポリテトラフルオロエチレンの１つの連
    続層、 （ｂ） 延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン繊維を
    含む少なくとも１枚の布帛、及び熱硬化性エラストマ
    ー、熱可塑性エラストマー、熱可塑性ポリマーからなる
    部類より選択され、1400Mpa未満の曲げ弾性率を有する
    少なくとも１層の柔軟なポリマーを含む１層の複合材
    料。
  2. 【請求項２】柔軟なポリマーが、水素を含むフルオロエ
    ラストマー、水素を含まないフルオロエラストマー、パ
    ーフルオロエラストマー、シリコーン部分を含むフルオ
    ロエラストマー、ニトリルエラストマー、アクリルエラ
    ストマー、オレフィンジエンエラストマー、クロロスル
    ホン化ポリエチレンエラストマー、ポリクロロプレンエ
    ラストマー、ブチル及びハロゲン化ブチルのエラストマ
    ー、スチレン−ブタジエンエラストマー、ポリジエンエ
    ラストマー、及びシリコーンエラストマーからなる部類
    より選択された請求の範囲第１項に記載の複合ダイヤフ
    ラム。
  3. 【請求項３】柔軟なポリマーがコポリエーテルエステル
    エラストマー、ポリウレタンエラストマー、スチレンポ
    リオレフィンブロックコポリマーエラストマー、ポリア
    ミドエラストマー、エチレンコポリマーエラストマー、
    及び動的加硫プロセスによって得られた熱可塑性エラス
    トマーからなる部類より選択された請求の範囲第１項に
    記載の複合ダイヤフラム。
  4. 【請求項４】柔軟なポリマーが、テトラフルオロエチレ
    ンのコポリマー、フッ化ビニリデン（vinylidine fluor
    ide）のコポリマー、クロロトリフルオロエチレンのコ
    ポリマーからなるフッ化熱可塑性樹脂、ポリオレフィ
    ン、及び可塑化ポリ塩化ビニルからなる部類より選択さ
    れた請求の範囲第１項に記載の複合ダイヤフラム。
  5. 【請求項５】複合材料の層に接着したエラストマー層を
    さらに含む請求の範囲第１項に記載の複合ダイヤフラ
    ム。
  6. 【請求項６】エラストマー層に埋封された強化用布帛を
    さらに含む請求の範囲第５項に記載の複合ダイヤフラ
    ム。
  7. 【請求項７】エラストマー層に形成した一連の同心円状
    に配置した弾性リブをさらに含む請求の範囲第５項に記
    載の複合ダイヤフラム。
  8. 【請求項８】複合材料の層が、柔軟なポリマーを貼合わ
    せた延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン繊維の布帛
    を含む請求の範囲第１項に記載の複合ダイヤフラム。
  9. 【請求項９】複合材料の層が、柔軟なポリマーを被覆し
    た延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン繊維の布帛を
    含む請求の範囲第１項に記載の複合ダイヤフラム。
  10. 【請求項１０】複合材料の層が、柔軟なポリマーを含浸
    した延伸多孔質ポリテトラフルオロエチレン繊維の布帛
    を含む請求の範囲第１項に記載の複合ダイヤフラム。
  11. 【請求項１１】請求の範囲第１項の（ｂ）の複合材料層
    が、柔軟なポリマー層に形成された一連の同心円状に配
    置した弾性リブを有する請求の範囲第１項に記載の複合
    ダイヤフラム。
  12. 【請求項１２】平面状の形状を有する請求の範囲第１項
    〜第11項のいずれか１項に記載の複合ダイヤフラム。
  13. 【請求項１３】成形した形状を有する請求の範囲第１項
    〜第11項のいずれか１項に記載の複合ダイヤフラム。
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