JPH09502245A - 破損前に警告するポンプダイヤフラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ダイヤフラム内に埋設された導電性ストランドを提供し、そのストランドは、応力に供されているときに電気的特性の変化を受ける。導電率の変化が、導電性ストランドに電気的に接続された電気的監視用デバイスによって記録される。所定の水準から逸れた導電率の変化を観測することによって、ダイヤフラムの疲労や磨耗が検出されることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 破損前に警告するポンプダイヤフラム 発明の分野 本発明は、可撓性の薬品バリヤに使用するための破損検出メカニズムに関する 。本発明は、ポンプに使用されるようなダイヤフラムに漏えいが生じる前の、差 し迫った破損の検出にとりわけ適する。 発明の背景 ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のような耐薬品性材料のバリヤ層は 、機器又は装置の損傷されやすい部品を酸又は他の化学物質の腐食作用から保護 するために、工業的に広く使用されている。このような用途の一つは、空気又は 電気的に駆動されるダイヤフラムポンプに通常使用されるポンプのダイヤフラム である。この用途において、ゴム部品単独では早期の破損を生じるさせるであろ う物質から内側のゴムダイヤフラムを保護するため、外側の耐薬品性上張り用ダ イヤフラムが通常使用される。この他の場合、この耐久性材料は、ダイヤフラム 構造の単独の材料を提供する。 いずれの場合にも、ダイヤフラムの繰り返しの屈曲は、結局はダイヤフラムの 破損を生じさせる。ＰＴＦＥが１層の場合、ネオプレンのような一般に使用され るゴムよりも早期にＰＴＦＥが疲労し、これらの場合、ＰＴＦＥが最初に損傷す る。ダイヤフラムの疲労は、腐食性物質と接触することになるようには設計され ていないポンプの一部分に、腐食性物質の侵入をもたらすことがある。多くの場 合、腐食性物質はポンプに被害をもたらす。空気駆動式ポンプの場合、腐食性物 質は空気の流れと混じり合うことが多く、その結果周 囲に侵入し、損害や傷害をもたらす可能性がある。このため場合により、高価な 封じ込めシステムが採用される。 漏えいが生じた場合その漏えいを検出し、事後的にそれを封じ込める検討がな されてきた。導電率センサーを備えた漏えい検出チャンバーがポンプ自身の中に 組み込まれてもよいが、より高価なポンプの設計と、追加の検出チャンバーを隔 てるための追加のダイヤフラムを必要とすることになる。 Ｍｙｒｏｎ Ｍａｎｔｅｌｌの米国特許第４５６９６３４号明細書において、 ダイヤフラム本体の内側に金属又はグラファイトの検出器が埋設されている。ダ イヤフラムに亀裂が入ると、ポンプ輸送されている流体にグラファイトが接触す る。この流体は導電性流体であり、生じる電流の変化が検出される。しかしなが ら、この米国特許第４５６９６３４号の方法は、導電性繊維のメッシュ、スクリ ーン又はウェブを必要とし、このことは長期の屈曲寿命を有するダイヤフラムの 製造を困難にさせるであろう。さらに、この特許はポンプ輸送されている媒体が 導電性であることを必要とし、このためこの発明の利用性が制約される。 ＦｒａｗｌｅｙとＭｅａｒｎｓの米国特許第４７８１５３５号明細書は別な方 法を開示しており、連続的な回路線材がダイヤフラムの中に支持されている。ダ イヤフラムが損傷した場合、線材が断ち切られ、アラームを作動させる。しかし ながら、この特許は、線材組成物を重要視しておらず、金属質又はスチールを開 示しているに過ぎない。ＰＴＦＥダイヤフラムと共存すると、金属はダイヤフラ ムと異なる期間で損傷する傾向にあり、満足できる警告を提供しないであろう。 発明の要旨 上記のメカニズムと異なり、本発明はダイヤフラム中に埋設された導電性スト ランドを提供し、このストランドは、応力に供されているときに電気的特性の変 化を受ける。導電率の変化が、導電性ストランドに電気的に接続された電気的監 視用デバイスによって記録される。所定の基準から逸れた導電率の変化を観測す ることにより、ダイヤフラムの疲労又は磨耗が検出されることが可能である。 好ましい形態において、導電性ＰＴＦＥで作成された細い可撓性の導電性繊維 が、ＰＴＦＥで作成された薬品バリヤのシート又は成形体の中に埋設される。こ こで良好な屈曲特性を有して薬品に対して優れたバリヤ層であるＰＴＦＥシート が使用されることができ、それ自身で又はゴムに結合されて、十分に機能性なダ イヤフラムを形成することができる。導電性繊維が、螺旋状若しくは二重螺旋状 又はジグザグ形あるいはこの他の横行パターンでダイヤフラムの実質的に全領域 を覆うように敷設されると、ダイヤフラムの外に出して電気的検出回路に接続さ れることができる。ダイヤフラムに疲労や表面応力クラックのような亀裂が生じ た場合、その繊維は適切な電子的手段によって導電率の変化を検出することがで きる。１つの態様において、導電性繊維がダイヤフラム自身と同様な材料から作 成され、両方がＰＴＦＥから作成され、ダイヤフラムの屈曲寿命は繊維のそれと 一般にほぼ同じであることができる。 図面の説明 図１は、ダイヤフラムから突き出た電気リード線を示す典型的なダイヤフラム の三次元的図を示す。 図２は、ダイヤフラムを上から見た図であり、ダイヤフラム内の電気配線の１ つの構成を示す（破線で示す）。 図３は、別の上から見た図であり、電気配線の別な構成を示す。 図４は、さらに別の上面図であり、さらに別な電気配線の構成を示す。 図５は、図１の５−５にそって見たポンプダイヤフラムの一部分の横断面を示 す。 図６は、本発明に有用な２種の導電性ワイヤーの線形張力に対する抵抗の百分 率を示すグラフである。 発明の説明 本願において、用語「ダイヤフラム」は、２種の流体を収容する区画を分割す る可撓性エレメントを意味する。好ましい態様において、ＰＴＦＥ又はラミネー ト（その１層がＰＴＦＥ）は、ＰＴＦＥ層の中に埋設された導電性ＰＴＦＥ繊維 を有する。このＰＴＦＥ繊維は、導電性フィラーの例えば金属、金属酸化物又は 導電性カーボンをその中に充填することによって、あるいはその繊維をメッキす ることによって導電性にされることができる。図１は、ポンプに取り付けるため の穴13を有する典型的なダイヤフラム10を示す。このダイヤフラムは、ＰＴＦＥ 層11と可撓性エラストマー層12の２層複合材である。リード線14がＰＴＦＥ層11 から突き出ている。リード線14は適当な電子的監視用手段に取り付けられること ができ、電気回路の機構の破壊を記録する。 繊維は、ダイヤフラムの使用寿命の終わりの頃に損耗に影響されるであろうよ うに、好ましくはＰＴＦＥ層の前面よりも後面に近く配置される。１つの態様に おいて、３５ミル（０．８９ｃｍ）のＰＴＦＥダイヤフラムの中の２５ミルの深 さに、この繊維が配置される。このことは、応力クラックの検出について安全の 余裕（１０ミル、０．０２５ｃｍ）を与え、何らかの漏えいの前にダイヤフラム が交換されることができる。 繊維は、表面の殆どを２次元的に覆うようにパターンを形成され、この結果、 ダイヤフラムへの何らかの侵入やクラックは、必然的に繊維の損傷に結びつくこ とができる。１つの有用なパターンは、図３に示されるように、中央で一緒に短 絡された繊維ペアの渦巻である。このようなダイヤフラムに最も一般に見られる 損傷が、ダイヤフラムの面から発生し、ダイヤフラムの屈曲部分において放射状 にゴム裏地の方向に内側に進行する１本以上のクラックであるため、このパター ンは有用である。従って、導電性繊維の渦巻パターンは全ての放射状クラックと 交差することができる。別な態様のパターンとしては、図４に示されるような横 引きの並びがあるが、図２に示されるようなその他の幾何学形状も可能である。 また、いずれの場合にも、電子的回路と低電圧電源との接続を可能にするため、 繊維はダイヤフラム14のエッジを通り過ぎる。ウィイドウコンパレーター回路（ ｗｉｎｄｏｗ ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）は周知であり、導 電性線材の導電率の増加又は低下の何らかの変化を検出するに特に有用である。 本発明は任意の可撓性ダイヤフラムに適用できるが、ポリテトラフルオロエチ レン（ＰＴＦＥ）の表面層と空気圧側の弾性エラストマー層の複合材であるダイ ヤフラムに特に適用可能である。 ＰＴＦＥ層は、好ましくは緻密なＰＴＦＥの層であり、最大密度のＰＴＦＥ又 は緻密化された延伸ＰＴＦＥのいずれかである。最大密度のＰＴＦＥの例は、薄 く切削したＰＴＦＥである。緻密化ＰＴＦＥは、多孔質ＰＴＦＥを圧縮すること によって作成されることができる。このＰＴＦＥ材料は、不活性な外側表面を有 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 を向上させる。充実ＰＴＦＥ層の他方の表面は、弾性エラストマー材料に接着さ れる。所望により、この内側のもう一方の表面を例え ばアルカリナフタネートで処理し、ＰＴＦＥの表面エネルギーを高め、それによ って強化可撓性複合材に対するその接着性を高めることができる。 可撓性エラストマー層は、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー又は １４００Ｍｐａ未満の曲げ弾性率（ＡＳＴＭ Ｄ７９０−８４Ａ）を有する熱可 塑性ポリマーでよい。 熱硬化性エラストマーは、ペルフルオロエラストマーを含むフルオロエラスト マー、シリコーン成分含有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、ブチルエラストマー、ハロ ゲン化ブチルエラストマー、スチレンブタジエンエラストマー、ポリジエンエラ ストマー又はシリコーンエラストマーなどでよい。 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又はエチレンコポリマーエラストマーなどでよい。 １４００Ｍｐａ未満の曲げ弾性率（ＡＳＴＭ Ｄ７９０−８４Ａ）を有する熱 可塑性樹脂は、フッ化熱可塑性樹脂の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 、ポリオレフィン又は可塑化ポリ塩化ビニルなどから選択されることができる。 ＰＴＦＥ層は、例えば十分な量の熱と圧力を与えるような任意の公知の手段に よって弾性エラストマー層に接着させることができる。ダイヤフラムは、ＰＴＦ Ｅ／エラストマー複合材を所望形状の型の中に配置して熱と圧力を施すことによ って作成されたリブを含むことができる。 導電性フィラーを含む繊維は、好ましくはカーボンを充填され、好ましくは延 伸膨張多孔質ポリテトラフルオロエチレンで作成された繊維である。所望により 、このＰＴＦＥは、米国特許第３９５３５６６号、同４１８７３９０号、同３９ ６２１５３号において教示されているようなフィブリルによって相互接続された ノードの構造を有する延伸膨張多孔質ＰＴＦＥであることができる。 この繊維は多数の方法によって得られることができ、例えば先ずＰＴＦＥのフ ィルムを作成する。このフィルムは、本出願人の米国特許出願第９１５４８４号 に開示のようにして、微細粉末ＰＴＦＥ樹脂にミネラルスピリットを混合し、次 いで導電性粒状フィラーを添加し、微細粉末ＰＴＦＥ樹脂と導電性粒状フィラー の配合物を得ることにより作成されることができる。水分散系のＰＴＦＥ樹脂に 導電性粒状フィラーが混合されることができ、その水分散系を高速剪断すること によって、あるいは塩、酸、ポリエチレンイミンなどでその水分散系を不安定化 させることによって、その混合物を共凝固させる。次いで微細粉末ＰＴＦＥ樹脂 と導電性粒子の凝塊が生成され、乾燥してケーキにされる。乾燥の後、このケー キは粉々に崩され、ミネラルスピリットで潤滑され、ブレンドされて配合物が生 成する。 次いで上記のいずれかの配合物がビレットに圧縮されることができ、続いてラ ム式押出機によってダイを通して押出され、凝集性の押出物が得られる。次いで この凝集性押出物が一対のカレンダーロールの間で圧縮され、その厚さを低下さ せる。ミネラルスピリットの沸点より高く設定された一連の加熱ローラーの上に 押出物を通すことにより、圧延された押出物からミネラルスピリットが除去され る。 次いでＧｏｒｅの米国特許第３９５３５６６号に教示されている 一般的な方法によって、そのドライな押出物は延伸膨張されることができる。こ のドライな凝集性の圧延された押出物は、先ず３５〜３２７℃の温度で１０％／ 秒より大きい伸長速度で、縦方向にその元の長さの１．２倍〜５０００倍、好ま しくは２倍〜１００倍に１軸で迅速に伸長されることができる。このプロセスは 、その中に導電性粒状フィラーが分布した連続的なフィルム状の延伸膨張多孔質 ＰＴＦＥマトリックスを生成する。 次にこのフィルムは所望の幅にスリットされることができ、実質的に長方形の 断面を有する連続的なスリットされたフィルム繊維が生成する。次いでこの連続 的なスリットされたフィルム繊維は、やはりＧｏｒｅの米国特許第３５４３５６ ６号に教示されている一般的な伸長方法によって、縦方向にその長さの５０倍ま で伸長されることができる。この２回目の伸長工程は、ｅＰＴＦＥマトリックス の高められた配向によって、得られた繊維の強度を増加させる。伸長の合計のレ ベルは、ＰＴＦＥマトリックスにフィラーが充填されている度合いの関数であり 、粒状フィラーの割合が高い程、連続的なスリットされたフィルム繊維は少ない 程度に伸長される。 続いてアモルファス固定工程を行うため、この連続的なスリットされたフィル ム繊維は３４２℃を超える温度に供されることができる。この基本手順は、やは りＧｏｒｅの米国特許第３５４３５６６号に教示されている。繊維が縦方向に十 分に拘束されると、アモルファス固定工程は、延伸膨張された連続的なスリット されたフィルム繊維の強度と密度をさらに増加させる。 あるいは、Ｍｏｒｔｉｍｅｒ．Ｊｒの米国特許第４９８５２９６号に教示のよ うに、スリットする前に、例えば隣接ニップローラーの使用によって、連続的な フィルム状のｅＰＴＦＥマトリックスは圧縮され緻密化されることができる。圧 縮と緻密化は、個々の導電 性粒状フィラー粒子の間の接触を増加させ、それによって連続的なフィルム状の ｅＰＴＦＥマトリックスの導電率を増加させる。連続的なフィルム状の薄いｅＰ ＴＦＥマトリックスの強度を高めるため、凝集性押出物の多数の層が縦方向に重 ねられ、互いに結合して圧延され、層状物品を形成することもできる。続いてこ の層状物品は乾燥、延伸膨張、及び緻密化され、ｅＰＴＦＥマトリックスの単一 層から作成された同様な薄いｅＰＴＦＥマトリックスに比較して、より高強度の 薄いｅＰＴＦＥマトリックスを生成する。次いでこの薄いｅＰＴＦＥマトリック スは、前記のアモルファス固定工程に供されることができる。次いで連続的なフ ィルム状の薄いｅＰＴＦＥマトリックスは、フィルムを切断するためのスリッタ ー又は同様な手段によって所望の幅にスリットされ、実質的に長方形の断面を有 する薄い連続的な繊維を生成することができる。 このような繊維が作成された後、緻密化によってその導電率が高められること ができる。好ましくは、緻密化は、繊維をその中心縦軸の周りに撚りを入れるこ とによって行われる。得られた撚りを入れられた繊維は、同様な撚りを入れられ ていない繊維よりも緻密であり、より丸く見える。その上、撚りを入れられた繊 維は、同様な圧縮されて撚りを入れられていない繊維に比較して、引張に供され たとき、その体積抵抗率のより高度な維持を示す。加撚は、１ｃｍあたり１〜１ ８の撚りを含むことができ、１ｃｍあたり４〜１１の撚りが好ましい。その他の 導電性エレメントに勝る撚りを入れた導電性繊維を採用する相対的な長所は、図 ６のグラフに示されている。図６は、２種の異なる導体サンプルの線形張力に対 する抵抗変化の割合（％）を示しており、線26は通常の平坦な充填材入りｅＰＴ ＦＥ導電性繊維についてのプロットであり（即ち、張力の増加と共に抵抗の増加 を示している）、線30は撚りを入れられたｅＰＴＦＥ 繊維のプロットである（即ち、張力の増加と共に抵抗の低下を示している）。加 撚は、標準的な繊維加撚機で行われることができる。 この方法によって、例えば６５０００ｋＰａ以上の引張強度と１×１０³Ω・ ｃｍ以下の体積抵抗率、６５０００ｋＰａ以上の引張強度と１０Ω・ｃｍ以下の 体積抵抗率、及び２０００００ｋＰａ以上の引張強度と１×１０³Ω・ｃｍ以下 の体積抵抗率のような広範囲なバルク引張強度と体積抵抗率を有する繊維が作成 されることができる。引張強度は、ＡＳＴＭ標準Ｄ８８２−８１に記載の方法を 用いて測定されることができる（即ち、最大の縦方向の荷重を試験片の元の横断 面積で割算して計算される）。行った試験は、試験される材料について、刊行さ れている試験法に変更を加えた。ＡＳＴＭ Ｄ８８２−８１は、薄いプラスチッ クシートについての試験であり、繊維についてのものではない。この相違は、サ ンプルの寸法によるものである。繊維の太さはスナップゲージによって測定され る。正確な厚さを求めるため、スナップゲージの押さえ足部でサンプルを押し潰 さないように注意する。光学顕微鏡で測定することにより、サンプルの幅を求め る。サンプルは、一定速度でグリップが離れる機器によって、破断するまで試験 される。サンプルの最大荷重での力が測定される。繊維の体積抵抗率は、ＡＳＴ Ｍ Ｄ２５７−９０「絶縁性材料の直流抵抗又はコンダクタンスについての標準 試験法」に記載の方法を用いて測定されることができる。 ダイヤフラムのＰＴＦＥ層に繊維を埋設するため、繊維は、ＰＴＦＥシートの 表面上に所望のパターントレースで配置される。次いでもう１枚のＰＴＦＥシー トが上に配置される。次いでこのアセンブリーはバッグ又は他の可撓性コンテナ の中に配置され、真空に引かれる。次いでそのコンテナは加熱され、外的圧力を 加えられ、繊維を内側に囲んで２枚のＰＴＦＥシートを一体に結合させる（同じ 仕方で緻密化された伸長ＰＴＦＥが作成され得る）。 次いで得られた生成物はダイヤフラムに成形されることができ、又はネオプレ ンゴムのような伸縮性シートにラミネートされることができる。 使用において、リード線14の１本に電流が印加され、繊維を通って電流が流れ る。電流が監視され、破断が生じた場合、電流の流れは止まり、適当な装置によ って検出される。さらに、ポンプ輸送されている液体からダイヤフラムへの圧力 に由来する電気的変化について、電流が監視されることができる。このことは、 圧力が繊維の物理的寸法を一時的に変化させることによる、導電率又はインピー ダンスの変化によるものである。 ダイヤフラムの状態の周期的又は定常的監視が可能である。例えば、最初に装 着されたとき、ダイヤフラムを通して電流を印加することによって、ベースライ ンの電気信号が測定されることができる。その後に２回目の信号の読みを得るこ とにより、ベースライン信号と２回目の信号を比較し、何らかの変化が生じてい るかを確認することができる。次いでダイヤフラムの使用上の特性を図表化する ため、変化の測定と定量が利用されることができる。さらに、性能パターンを確 立することにより、ダイヤフラムがその使用寿命の終期に近づいている時を予想 することもできる。 これらの原理を用い、多数の監視技術が実施可能である。多数の並列ポンプの 条件に即時的フィードバックを与えることができるモニターのネットワークを確 立することが可能であり、適当な導管とコンピューター制御のバルブ操作を用意 することにより、第１ラインのダイヤフラムの破損が検出されることができ、装 置を全く停止させることなく、欠陥のあるダイヤフラムを迂回して並列の第２ラ インに流れが自動的に導かれることができる。次いで欠陥のあるダ イヤフラムの交換が必要なことを、信号によって運転者に通報することができる 。 同様に、圧縮力及び／又は張力に応答性の導電性繊維を用い、ダイヤフラムの 装着前にベースライン信号が測定されることができる。装着の後、運転中に加え られている圧力値を判断するために、ダイヤフラムの電気的特性の変化が利用さ れることができる。この仕方において、ダイヤフラムへの圧力値は容易に定量さ れることができる。 電気的監視装置は、導電性繊維の電気的特性の何らかの定量測定を提供するこ とができる任意の適切な形態を取ることができる。その好ましい形態において、 電気装置は、単に導電率又はインピーダンスなどの測定値を提供するアナログ又 はデジタルの計器又は信号発生デバイスを含む。 〔繊維の調製〕 次の方法において導電性繊維を作成した。 水分散系の中の８５重量％の微細粉末ＰＴＦＥ樹脂と、１５重量％の導電性カ ーボンブラック（アクゾ化学から入手したケッチェンブラック３００−Ｊ）の混 合物を作成した。先ず脱イオン水の中のカーボンブラックのスラリーを作成し、 回転翼を用いて攪拌した。微細粉末のＰＴＦＥ水分散系（ＩＣＩアメリカ社から 入手したＡＤ−０５９）を添加し、カーボンブラックとＰＴＦＥを共凝固させた 。乾燥の後、凝塊に或る量の無臭ミネラルスピリットを配合機中で混ぜ、配合物 を作成し、その配合物をビレットに圧縮し、そのビレットを押出して凝集性押出 物を作成した。 この凝集性押出物をカレンダーロールの間で圧縮し、次いで無臭ミネラルスピ リットを蒸発させた。続いてドライの凝集性の圧延さ れた押出物を２７０℃の温度にて２：１の比で延伸膨張させた。 このドライの凝集性の圧延された押出物を１組の間隔を設けた刃の間を通過さ せることにより、このドライの凝集性の圧延された押出物を幅７．６ｍｍにスリ ットした。次いでこのスリットされた凝集性押出物を縦方向に１９．２：１の比 で１軸に延伸膨張させ、続いて３４０℃を超える温度にそれを曝すことによって アモルファス固定工程に供した。例 約２フィート×３フィート×厚さ１０ミルの最大密度のＰＴＦＥシート上に、 Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社から入手したカーボン充填材入 り（１５重量％）ｅＰＴＦＥ糸の連続的渦巻のパターンを手で作成し、追加の１ ０ミルのＰＴＦＥをその上に乗せた。渦巻のリード線部分は、各側のポリイミド フィルムのストリップによってＰＴＦＥとの接触から保護した。このアセンブリ ーを２枚の鋼板の間に配置し、ポリイミドフィルムで作成されたバッグの中に封 入した。バッグの中を真空に引く手段を用意し、このアセンブリーをオートクレ ーブの中に装入した。オートクレーブのチャンバーの中に２５０ｐｓｉの圧力を 加えながら、バッグを水銀柱２９インチの減圧に吸引した。温度を約３７０℃に 上げた。このようにして、ＰＴＦＥは１枚の２０ミルのシートに一体に焼結され 、カーボン充填材入り繊維は中央に埋設された。 メリーランド州のエルクトンにあるＷ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔ ｅｓ社から商標ＴＥＴＲＡ−ＥＴＣＨとして市販されているアルカリナフタレー ト溶液の中に３０秒間浸すことにより、前記のシートを食刻した。得られたシー トから、カーボン充填材入り渦巻を含む直径１０インチの円形の片を切り出し、 結合剤（ペン シルバニア州のＥｒｉｅにあるＬｏｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手した Ｃｈｅｍｌｏｋ２５０）の３０％トルエン溶液をブラシで施し、乾燥に供した。 同じ寸法に切断された伸縮性ポリマー（デラウェア州のウィルミントンにある Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．より入手したネオプ レンＧＫを基礎にしたネオプレン化合物）の厚さ４．２ｍｍの層を、ＰＴＦＥ表 面に予め施しておいた接着剤に適用した。この伸縮性材料のポリマーを、９３℃ に加熱された熱盤プレスの中に約３０秒間配置することにより、ＰＴＦＥ表面に 接着させた。 得られた前もっての形成物をダイヤフラム型に入れた。この型を熱盤プレスの 中に配置し、１７０℃の温度で７５８０Ｍｐａを２０分間この複合材に適用した 。７０℃に達するまで圧力下に維持しながらこの型を冷却した。 得られたダイヤフラムを型から取り出し、最終成形品から全ての余剰の材料を 切り取った。次いでこの成形品を、６６サイクル／分の速度で１２７ｃｍの水頭 に対して４００Ｎの空気圧力によって駆動されるＷｉｌｄｅｎ Ｍ−４ポンプに 装着した。リード線を手持ち抵抗メーターに接続した。抵抗は０．０３メグオー ムと測定された。抵抗が２０メグオームまで急に上がるまでダイヤフラムを運転 し、その時点でポンプを分解し、ダイヤフラムを検査した。検査により、ダイヤ フラムに数本の厳しい放射状の折れしわが発生しており、導電性繊維の部分的切 断が生じていたことが分かった。ポンプは２８９０００サイクル運転されていた 。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年６月２８日 【補正内容】 請求の範囲 １．１層以上の可撓性材料を含んでなり、その１層は緻密化された多孔質ポリ テトラフルオロエチレンからなり、そのポリテトラフルオロエチレン層はその中 に導電性多孔質ポリテトラフルオロエチレン繊維を埋設し、その繊維の端部は電 気的システムに接続するために露出されている可撓性のポンプダイヤフラム。 ２．ダイヤフラムが円形であり、ポリテトラフルオロエチレンの中に渦巻状に パターンを形成された請求の範囲第１項に記載のダイヤフラム。 ３．ダイヤフラムが円形であり、ポリテトラフルオロエチレンに放射状に配置 された線材の形態でその繊維がパターンを形成された請求の範囲第１項に記載の ダイヤフラム。 ４．繊維の導電性が導電性カーボンの粒子によって与えられた請求の範囲第１ 項に記載のダイヤフラム。 ５．ダイヤフラムの中に導電性繊維を有し、且つその導電性繊維を監視用装置 に接続するための手段を有するダイヤフラムを提供し、 そのダイヤフラムをポンプに装着し、 導電性繊維の端から端までの導電率の変化を測定することによってダイヤ フラムの状態を監視することを含む、ポンプダイヤフラムの状態の管理方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，Ｂ Ｒ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ， ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＶＮ (72)発明者 マクグレーガー，ゴードン エル. アメリカ合衆国，ペンシルバニア 19350, ランデンバーク，コッパー ビーチ コー ト ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ダイヤフラム本体、及びその本体の実質的に全面にわたって埋設された導 電性エレメントを含んでなり、その導電性エレメントは、その本体に加えられた 圧力応力の変化に応答した導電率の変化を伝送し、その導電率エレメントの端部 は、電気的システムに接続するために露出されている可撓性ダイヤフラム。 ２．１層以上の可撓性材料を含んでなり、その少なくとも１層はポリテトラフ ルオロエチレンからなり、そのポリテトラフルオロエチレン層はその中に導電性 ポリテトラフルオロエチレン繊維の線材を埋設し、その繊維線材の端部は電気的 システムに接続するために露出されている可撓性ダイヤフラム。 ３．繊維線材が、ポンプの周囲の内側の実質的な全領域を覆うようにパターン を形成された請求の範囲第２項に記載のダイヤフラム。 ４．線材パターンが渦巻の形態である請求の範囲第３項に記載のダイヤフラム 。 ５．ダイヤフラムが円形であり、線材パターンが、ダイヤフラムの実質的な全 領域を覆う放射状に配置された線材の形態である請求の範囲第４項に記載のダイ ヤフラム。 ６．その層のポリテトラフルオロエチレンが緻密化ポリテトラフルオロエチレ ンであり、その繊維中のポリテトラフルオロエチレンが延伸膨張多孔質ポリテト ラフルオロエチレンである請求の範囲第２項に記載のダイヤフラム。 ７．繊維の導電性が導電性カーボンの粒子によって与えられた請求の範囲第６ 項に記載のダイヤフラム。 ８．ダイヤフラムが、ダイヤフラムポンプに使用するように設計 された請求の範囲第１又は２項に記載のダイヤフラム。 ９．ポリテトラフルオロエチレン繊維の線材が撚りを入れられた請求の範囲第 ２項に記載のダイヤフラム。 １０．本体、その本体の中の導電性繊維エレメント、及び監視用装置にその導 電性エレメントを接続する手段を含んでなるダイヤフラムを提供し、 そのダイヤフラムに応力が加えられたとき、導電性繊維エレメントに異 なる信号を伝送させ、 そのダイヤフラムをポンプに装着し、 導電性エレメントの端から端までの導電率の変化を測定することによっ てダイヤフラムの状態を監視することを含む、ポンプダイヤフラムの状態の管理 方法。 １１．ダイヤフラム本体を提供し、 導電性粒子を充填されたポリマーを含む導電性エレメントをその本体の 中に埋設し、その導電性エレメントは、その本体の中に構造的変化が生じたとき に電気的特性の変化を受けるに適し、 導電性エレメントと監視用装置の間に電気的接続を与える少なくとも１ 本の電気的リード線を備えることを含むポンプダイヤフラムの構成方法。