專利名稱：隔膜,特別是一種氣體存儲(chǔ)隔膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔膜，特別是一種氣體存儲(chǔ)隔膜。
背景技術(shù)：
在將兩種相同的或不同的流體以柔性方式分離或者隔離彼此進(jìn)行密封的地方使用了隔膜。具體地，被用于關(guān)于氣態(tài)流體而進(jìn)行分離或密封的隔膜必須具有對(duì)于對(duì)應(yīng)的流體被恰當(dāng)調(diào)整過的不同特性。例如，如果要將壓縮的氣體以一種柔性方式與液體分離，重要的是使壓力保留在氣體中。因此這種類型的隔膜必須具有最大的氣體不通透性。為了抵消氣體通過擴(kuò)散而從一個(gè)氣體腔室中的逃逸，已知可以將該隔膜設(shè)計(jì)為具有最大的對(duì)氣體(特別是對(duì)氮?dú)?的不通透性。通過舉例，DE 42 43 652 Al、DE 41 17 411 C2、和D 36 38 828 Al披露了由彈性體層制成的隔膜具有一個(gè)氣體阻擋層，也稱為阻擋層。在此可以使用的氣體阻擋層的例子是由聚酰胺、聚乙烯醇、或乙烯-乙烯醇共聚物制成的層。具有此類氣體阻擋層的隔膜具有較短的壽命，即，在長(zhǎng)時(shí)間使用之后經(jīng)常表現(xiàn)出永久性的隔膜膨脹，因?yàn)檫@種氣體阻擋層總體上不具有這些周圍彈性體亞層的彈性行為、并且因此屈服于永久性膨脹。DE 44 46 304 Al披露了用于隔膜泵或隔膜閥的隔膜的壽命增加，其中這些包括了 PTFE。在此PTEF層是通過熱壓法直接連接到一個(gè)織物層上。然而，在DE 44 46 304 Al 中其壽命并不于氣體不通透性相關(guān)，而是與隔膜泵或隔膜閥所必須的載荷周期以及撓曲周期相關(guān)。用于密封大體積容器的隔膜(例如生物氣系統(tǒng)中需要的那些)通過舉例從DE 20 2007 007 060 Ul 和 EP 1 746 336 Al 中獲知。DE20 2007 007 060 Ul 提供了附接一種可密封的外通道孔來抵消由過高及過低壓力所代表的風(fēng)險(xiǎn)，以在這種類型的氣體存儲(chǔ)隔膜中維持壽命，即降低或避免損傷。EP 1 746 336 Al描述了附接一種另外的網(wǎng)以便例如在戶外領(lǐng)域中避免氣體存儲(chǔ)箔片的撕裂。兩者實(shí)質(zhì)上均涉及了用于維持機(jī)械壽命而非維持化學(xué)壽命或化學(xué)穩(wěn)定性的一種措施。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種柔性隔膜，特別是一種柔性的氣體存儲(chǔ)隔膜， 該隔膜的特征是良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及長(zhǎng)的壽命與改進(jìn)的成本效率。本發(fā)明通過一種隔膜實(shí)現(xiàn)了所述目的，該隔膜的特征在于，它是由通過至少一個(gè)接縫結(jié)構(gòu)而彼此連接的至少兩個(gè)單一的隔膜片構(gòu)成的，其中每個(gè)單一的隔膜片包括至少一個(gè)彈性體層以及至少一個(gè)基于PTFE的外層。為了本發(fā)明的目的，“基于PTFE的，，意指聚四氟乙烯(PTFE)、改性的聚四氟乙烯 (TFM)、氟乙烯聚合物(FEP)、全氟化的烷基乙烯基醚-四乙烯共聚物(PFA)、或乙烯-四氯乙烯共聚物(ETFE)。優(yōu)選的是在此涉及PTFE或TFM。出人意料地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種類型的隔膜、特別是這種類型的氣體存儲(chǔ)隔膜的特征是良好的氣體不通透性以及尤其是延長(zhǎng)的壽命、因此以及改進(jìn)的成本效率。本發(fā)明的隔膜優(yōu)選地用于密封焦?fàn)t煤氣(也被稱為焦化廠氣體)、并且優(yōu)選地用于威金斯類型的氣體存儲(chǔ)系統(tǒng)中。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是顯著地降低了環(huán)境污染，并且因此不需要處置受污染的密封油，并且因此不需要泵送裝置用于該密封油的連續(xù)循環(huán)。此外這種類型的隔膜代表了一種具有良好彈性的彈性系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)于氣體體積以及氣體壓力的變化柔性地作出反應(yīng)而無機(jī)械和化學(xué)損害。焦?fàn)t煤氣實(shí)質(zhì)上包括氫氣、甲烷、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氨、以及低?jí)和高級(jí)烴類。它是由煤的熱解所產(chǎn)生的。作為起始材料，煤是一種其組分發(fā)生變化的天然產(chǎn)物，并且因此焦?fàn)t煤氣的組成總是不同的，但是它始終是侵蝕性的，達(dá)到了吸入或皮膚接觸對(duì)于有機(jī)體、人類或其他動(dòng)物通常會(huì)危機(jī)生命的程度。這種侵蝕性的特征從以下事實(shí)中也是明顯的一些焦?fàn)t煤氣可以擴(kuò)散穿過一種僅由彈性體層并且有時(shí)候由一個(gè)鋪設(shè)的粗布層、紡織層或編織層所構(gòu)成的隔膜、并且還可以破壞所述層。如果使用僅僅是基于PTFE的箔片的一種密封隔膜，結(jié)果首先是極其高的成本并且缺乏拉伸強(qiáng)度、以及低的總強(qiáng)度；并且其次是在氣體存儲(chǔ)系統(tǒng)中沒有柱塞的穩(wěn)定作用，例如就扭矩而言。因此本發(fā)明的隔膜是由通過至少一個(gè)接縫結(jié)構(gòu)而彼此連接的至少兩個(gè)單一的隔膜片構(gòu)成，其中每個(gè)單一的隔膜片包括至少一個(gè)彈性體層以及至少一個(gè)基于PTFE的外層。在該單一的隔膜片內(nèi)的層的數(shù)目?jī)?yōu)選地是從二至六，并且在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中該單一的隔膜片具有四個(gè)層。已經(jīng)證明有利的是該隔膜片包括至少一個(gè)彈性體層和至少一個(gè)基于PTFE的外層、以及至少一個(gè)鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層，其中這種鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層在至少一個(gè)側(cè)面上連接到了一個(gè)彈性體層上。該彈性體層優(yōu)選是一種基于氯丁二烯橡膠和/或基于乙烯-丙烯橡膠和/或基于乙烯-丙烯-二烯橡膠和/或基于丁腈橡膠和/或基于鹵代腈橡膠和/或基于氟橡膠和/ 或硅氧烷橡膠和/或氯化聚乙烯和/或基于氯磺化的聚乙烯的橡膠混合物。上述一種或多種橡膠的定量比例有利地是從50至lOOphr。優(yōu)選的是在此包括從50至IOOphr的氯丁二烯橡膠。在此的phr數(shù)據(jù)(按重量計(jì)每一百份橡膠中的份數(shù))是橡膠工業(yè)中用于混合配方的常規(guī)定量數(shù)據(jù)。這里這些單一物質(zhì)按重量計(jì)加入的份數(shù)始終是基于按重量計(jì)100份的、 該橡膠混合物中存在的所有橡膠的總組成。該彈性體層的厚度是從0. 2至1. 3mm、優(yōu)選地從 0.4至1.0mm。如果使用多于一個(gè)的彈性體層，則它們的厚度可以是相同的或不同的。同樣地，如果存在多于一個(gè)彈性體層，則這些單一彈性體層的定性和/或定量組成可以是相同或不同的。該鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層優(yōu)選地是由聚酰胺紗和/或聚酯紗和/或芳族聚酰胺紗和/或棉紗和/或玻璃纖維和/或金屬紗構(gòu)成，并且在此特別優(yōu)選的是聚酰胺紗。該鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層的厚度優(yōu)選地是從0. 1至0. 5mm、特別優(yōu)選從0.2至 0. 4mm,而該基于PTFE的外層的厚度優(yōu)選是從0. 05至0. 5mm、特別優(yōu)選從0. 1至0. 3mm。
如果使用多于一個(gè)的鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層，則它們的厚度可以是相同或不同的。同樣地，如果存在多個(gè)一個(gè)的鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層，則它們可以由對(duì)應(yīng)地相同的或不同的上述材料構(gòu)成。此外有利的是該基于PTFE的外層已被雙面蝕刻。由于良好的化學(xué)偶合，該外層的雙面蝕刻可以產(chǎn)生一種穩(wěn)定的粗布結(jié)構(gòu)以及非常小的層厚度。后者可以提供層(包括外層)的可逆膨脹，并且在此種膨脹的情況下抑制了外層與彈性體層或與一個(gè)鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層的分離。這種雙面蝕刻對(duì)于該外層所提供的優(yōu)異屏蔽沒有影響，特別是關(guān)于侵蝕性的焦?fàn)t煤氣而言。在此可以將本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的任何蝕刻方法用于該外層的雙面蝕刻。另一個(gè)非常重要的因素是特別用于氣體存儲(chǔ)系統(tǒng)的一種隔膜的接縫結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，通常被設(shè)計(jì)為重疊接縫并且被焊接和/或在低溫下以粘合劑結(jié)合的接縫是一個(gè)隔膜的重要的薄弱位置之一。這種隔膜有利地是特征為一種特定的接縫結(jié)構(gòu)。 該接縫結(jié)構(gòu)是由至少兩個(gè)被置于相互對(duì)接中的單一隔膜片構(gòu)成，其中這些相同類型的單一隔膜片的層對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中，并且其中在該隔膜的、在此這些單一隔膜片的彈性體層對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中的這個(gè)外側(cè)上，這兩個(gè)隔膜片通過一個(gè)疊放薄片并且通過一種第一橡膠基質(zhì)而彼此連接，并且在另一個(gè)外側(cè)上，在此這些單一隔膜片的外層對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中，這些是通過一個(gè)基于PTFE的疊放層并且通過一種第二橡膠基質(zhì)而彼此連接。這些單一隔膜片的總的層厚度應(yīng)該是相同的，因?yàn)樗鼈儽恢糜趯?duì)接中。不證自明的是該疊放薄片的對(duì)應(yīng)寬度以及該疊放層的寬度必須小于這些單一隔膜片的寬度，取最窄的隔膜片作為起點(diǎn)。在此證明有利的是該疊放薄片的寬度和/或疊放層的寬度分別是從2至20cm、優(yōu)選地從5至15cm。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，該疊放薄片是一種固化的或未固化的薄片。然而，它有利的是一個(gè)未固化的薄片。此外有利的是該疊放薄片的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于至少一個(gè)隔膜片的構(gòu)成和/或結(jié)構(gòu)。該疊放薄片的厚度可以與這些單一隔膜片減去外層之后的總厚度相同或不同的。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，該疊放層是由聚四氟乙烯(PTFE)或改性的聚四氟乙烯(TFM)構(gòu)成的。該疊放層的材料和/或厚度可以對(duì)應(yīng)地是與該外層的材料和/或厚度相同或不同的。有利的是至少該疊放層的材料是與該外層的材料是相同的。 再者，有利的是該疊放層已被雙面蝕刻。由于良好的化學(xué)偶合，該疊放層的雙面蝕刻可以產(chǎn)生一種穩(wěn)定的粗布結(jié)構(gòu)以及非常小的層厚度。后者可以提供疊放層的可逆膨脹，并且在此種膨脹的情況下抑制了該疊放層與第二橡膠基質(zhì)和/或外層的分離。這種雙面蝕刻對(duì)于疊放層所提供的優(yōu)異屏蔽沒有影響，特別是關(guān)于侵蝕性的焦?fàn)t煤氣而言。在此可以將本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的任何蝕刻方法用于該疊放層的雙面蝕刻。該第一橡膠基質(zhì)和第二橡膠基質(zhì)的橡膠基質(zhì)優(yōu)選地包括氯丁二烯橡膠和/或乙烯-丙烯橡膠和/或乙烯-丙烯-二烯橡膠和/或丁腈橡膠和/或鹵代腈橡膠和/或氟橡膠和/或硅氧烷橡膠和/或氯化的聚乙烯和/或氯磺化的聚乙烯。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，該第二橡膠基質(zhì)的橡膠基質(zhì)包括氟橡膠(FKM)。在此這兩種橡膠基質(zhì)的對(duì)應(yīng)構(gòu)成可以是定性地和/或定量地相同或不同的。此外有利的是該疊放薄片在面向這些單一隔膜片的一側(cè)上不含基于PTFE的材料。這種新穎隔膜的形狀優(yōu)選地是中空的圓柱形或環(huán)形的、或是錐形的，具有的總周長(zhǎng)是從5至300m、優(yōu)選地從10至200m。然而，上述形狀的一種組合也是有可能的。該隔膜的生產(chǎn)包括至少以下這些步驟-生產(chǎn)至少兩個(gè)單一的隔膜片，其中該單一隔膜片的基于PTFE的外層是在該單一隔膜片的固化過程中以一種箔片的形式施加的；-將該單一的隔膜片固化；-將該單一的固化的隔膜片置于相互對(duì)接中，其中這些相同類型的單一隔膜片的層對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中；-將這些單一的固化的隔膜片通過一個(gè)接縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，其方式為在該隔膜的、 在此這些單一隔膜片的彈性體層對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中的這個(gè)外側(cè)上，施加一個(gè)薄片以及一種第一橡膠基質(zhì)，并且在另一個(gè)外側(cè)上，在此這些單一隔膜片的基于PTFE的外層對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中，施加一個(gè)基于PTFE的層以及一種第二橡膠基質(zhì)；-將該粗布結(jié)構(gòu)通過熱壓進(jìn)行固化。在此有利的是該單一隔膜片的固化和/或該接縫結(jié)構(gòu)的固化在從140°C 190°C的度下發(fā)生。以上描述的方法實(shí)現(xiàn)了一種接縫結(jié)構(gòu)，該接縫結(jié)構(gòu)允許了在單一隔膜片之間的固化連接，其方式為在這些位點(diǎn)上幾乎沒有強(qiáng)度損失并且實(shí)質(zhì)上遍及該隔膜的面積實(shí)現(xiàn)了任何潛在的膨脹。當(dāng)使用本發(fā)明的隔膜(特別是處于氣體存儲(chǔ)隔膜形式)來關(guān)于焦?fàn)t煤氣進(jìn)行密封時(shí)，面向氣體或氣體混合物的側(cè)面是該隔膜的、包括了該基于PTFE的材料的那個(gè)側(cè)面。


現(xiàn)在參照附圖使用一個(gè)本發(fā)明的實(shí)例來說明本發(fā)明，在附圖中圖1示出了穿過一個(gè)單一隔膜片的截面，并且圖2示出了穿過一個(gè)接縫結(jié)構(gòu)的截面。附圖標(biāo)記說明1 外層2,2'彈性體層3鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層4,4'隔膜片5疊放薄片(條)6第一橡膠基質(zhì)7疊放層8第二橡膠基質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種隔膜，其特征在于，它是由通過至少一個(gè)接縫結(jié)構(gòu)而彼此連接的至少兩個(gè)單一的隔膜片構(gòu)成，其中每個(gè)單一的隔膜片G，4')包括至少一個(gè)彈性體層(2，2')以及至少一個(gè)基于PTFE的外層(1)。
2.如權(quán)利要求1所述的隔膜，其特征在于這些單一的隔膜片G，4')內(nèi)的層的數(shù)目是從二至六。
3.如權(quán)利要求1或2所述的隔膜，其特征在于這些單一的隔膜片G，4')內(nèi)的層的數(shù)目是四。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于每個(gè)單一的隔膜片G，4')還包括至少一個(gè)鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層(3)，其中這個(gè)鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層(3)已連接到一個(gè)彈性體層W )的至少一側(cè)上。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于該彈性體層W)是基于氯丁二烯橡膠和/或基于乙烯-丙烯橡膠和/或基于乙烯-丙烯-二烯橡膠和/或基于丁腈橡膠和/或基于鹵代腈橡膠和/或基于氟橡膠和/或基于硅氧烷橡膠和/或基于氯化聚乙烯和/或基于氯磺化聚乙烯的一種橡膠混合物。
6.如權(quán)利要求5所述的隔膜，其特征在于該彈性體層W)包括從50至IOOphr的氯丁二烯橡膠和/或乙烯-丙烯橡膠和/或乙烯-丙烯-二烯橡膠和/或丁腈橡膠和/或鹵代腈橡膠和/或氟橡膠和/或硅氧烷橡膠和/或氯化聚乙烯和/或氯磺化聚乙烯。
7.如權(quán)利要求6所述的隔膜，其特征在于該彈性體層W)包括從50至IOOphr的氯丁二烯橡膠。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于該彈性體層W)的厚度是從 0. 2 至 1. 3mmο
9.如權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于該鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層( 是由聚酰胺紗和/或聚酯紗和/或芳族聚酰胺紗和/或棉紗和/或玻璃纖維和/ 或金屬紗構(gòu)成的。
10.如權(quán)利要求9所述的隔膜，其特征在于該鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層(3)是由聚酰胺紗構(gòu)成的。
11.如權(quán)利要求9或10所述的隔膜，其特征在于該鋪設(shè)的粗布層或紡織層或編織層 (3)的厚度是從0. 1至0. 5mm。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于該外層(1)的厚度是從0.05 至 0. 5mmο
13.如權(quán)利要求12所述的隔膜，其特征在于該外層(1)的厚度是從0.1至0. 3mm。
14.如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于該外層(1)已被雙面蝕刻。
15.如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于該接縫結(jié)構(gòu)是由至少兩個(gè)被置于相互對(duì)接中的單一隔膜片G，4')構(gòu)成的，其中這些相同類型的單一隔膜片G，4') 的層對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中，并且其中在該隔膜的、在此這些單一隔膜片G，4')的彈性體層(2, 被置于相互對(duì)接中的這個(gè)外側(cè)上，這兩個(gè)隔膜片G，4')通過一個(gè)疊放薄片 (5)并且通過一種第一橡膠基質(zhì)(6)而彼此連接，并且在另一外側(cè)上，在此這些單一隔膜片 (4,4')的外層(1)對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中，這些是通過一個(gè)基于PTFE的疊放層(7)并且通過一種第二橡膠基質(zhì)(8)而彼此連接。
16.如權(quán)利要求15所述的隔膜，其特征在于該疊放薄片(5)和/或疊放層(7)的寬度分別是從2至20cm。
17.如權(quán)利要求15或16所述的隔膜，其特征在于該疊放層(7)已被雙面蝕刻。
18.如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于該第二橡膠基質(zhì)(8)包括氟橡膠。
19.如權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于該疊放薄片(5)在面向這些單一隔膜片G，4')的一側(cè)面上是不含基于PTFE的材料的。
20.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于其形狀是空心圓柱形的或環(huán)形的或圓錐形的。
21.如權(quán)利要求1至20中任一項(xiàng)所述的隔膜，其特征在于其總周長(zhǎng)是從5至300m。
22.如權(quán)利要求21所述的隔膜，其特征在于其總周長(zhǎng)是從10至200m。
23.一種用于生產(chǎn)如權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的隔膜的方法，其特征在于至少以下步驟-生產(chǎn)至少兩個(gè)單一的隔膜片G，4')，其中該單一的隔膜片G，4')的基于PTFE的外層(1)是在該單一隔膜片G，4')的固化過程中以箔片的形式施加的；-將該單一的隔膜片G，4')固化；-將這些單一的固化的隔膜片G，4')置于相互對(duì)接中，其中這些相同類型的單一隔膜片G，4')的層對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中；-將這些單一的固化的隔膜片G，4')通過一個(gè)接縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，其方式為在該隔膜的、在此這些單一隔膜片G，4')的彈性體層(2, 對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中的這個(gè)外側(cè)上，施加一個(gè)薄片(5)以及一種第一橡膠基質(zhì)(6)，并且在另一外側(cè)上，在此這些單一隔膜片G，4')的基于PTFE的外層(1)對(duì)應(yīng)地被置于相互對(duì)接中，施加一個(gè)基于PTFE的層 (7)以及一種第二橡膠基質(zhì)(8)；-將該接縫結(jié)構(gòu)通過熱壓進(jìn)行固化。
24.如權(quán)利要求23所述的用于生產(chǎn)隔膜的方法，其特征在于該單一的隔膜片G，4') 的固化和/或該接縫結(jié)構(gòu)的固化在從140°C至190°C的溫度下發(fā)生。
25.如權(quán)利要求1至22中任一項(xiàng)所述的隔膜作為氣體存儲(chǔ)隔膜的用途。
26.如權(quán)利要求25所述的隔膜作為氣體存儲(chǔ)隔膜用于對(duì)含焦?fàn)t煤氣的氣體存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行密封的用途。
27.如權(quán)利要求25或沈所述的隔膜作為氣體存儲(chǔ)膜在威金斯型氣體存儲(chǔ)系統(tǒng)中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隔膜，特別是一種氣體存儲(chǔ)隔膜，該隔膜包括通過至少一個(gè)接縫結(jié)構(gòu)而彼此連接的至少兩個(gè)單一的隔膜片，其中每個(gè)單一的隔膜片(4，4′)包括至少一個(gè)彈性體層以及至少一個(gè)基于PTFE的外層。本發(fā)明進(jìn)一步涉及用于生產(chǎn)所述類型的隔膜的一種方法。
文檔編號(hào)B29C65/00GK102365166SQ201080013912
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者亞歷山大·帕帕季米特里烏, 卡爾-海因茨·布洛麥爾, 延斯·施托爾 申請(qǐng)人:康蒂泰克彈性體涂料有限公司