[发明专利]金属层隔膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔膜，其具有沉积于衬底弹性体层上处于未受力状态下的金属层，该金属层的透气率为零。

背景技术

压力蓄积箱的工作原理非常简单。箱内部被分成两部分，它们通过柔性隔膜(囊状体)分开。在一侧(通常为位于囊状体上方的箱顶侧)上存在高压气体(通常为空气)。在下侧上存在液体。当液体(在诸如水井这样的开放回路系统中)被使用时，或者当液体在闭和回路系统(诸如加热水箱的空间或者液压系统)内循环时，来自隔膜后面的气体的压力在液体上形成压力。在任何一种情形中，囊状物均保持液体上的压力，直至控制系统向泵发出指令将更多的液体泵入箱中。

囊状物通常由弹性体制成，但是它也可以是热塑性聚合物。用于这种应用中的材料的透气率均大于零。这意味着加压气体将逐渐通过隔膜渗漏到液体中，箱将逐渐丧失维持需要压力的能力。这导致泵送操作之间的时间间隔越来越短，直至变成具有很小压力或压力为零的充满水的箱。在这种情况下，囊状物只是贴在箱壁上。

大多数箱具有空气阀，用于将更多气体(或空气)泵送到上腔室。然而，对于很多应用场合和用户来说，将空气泵送到箱中是不方便、困难或费钱的。对于非专业人士而言，使箱过压会是危险或致命的。

渗透性对于弹性体/聚合物而言是一种自然现象。由于弹性体/聚合物的材料结构，各种气体可以渗透和穿过它们。对于给定气体而言，通常是气压越高，渗透率越高。

另一方面，对于大多数气体而言，金属的渗透率为零。对于金属而言，唯一的例外是离子形式的氢能够渗透穿过金属。然而，由于其爆炸性和成本，在压力蓄积箱中从不使用氢气，并且如果关注其通过囊状物的渗透性，它也能够渗透穿过金属箱。

然而，对于空气和其它气体而言，金属是渗透率为零的完美材料。玻璃也具有零渗透率。这就是为什么碳酸软饮和/或啤酒在长时间之后还能将溶解的气体保留在铝罐或玻璃瓶中，但是在塑料瓶中通常会在一段时间之后损失气压。

对于不希望损失气体的应用场合而言，通过在混合配方中加入添加剂材料(诸如纳米粘土、云母或其它添加剂)来降低聚合物/弹性体的渗透性是行业中公知的解决方案。然而，这些添加剂只是降低渗透性，而不是完全阻止渗透。更重要的是，这些添加剂通常被添加到未发生显著拉伸和收缩的聚合物中。当在弹性体中发生显著拉伸和收缩时，由于纳米粘土、云母和其它类似的气体阻挡材料不发生拉伸，它们之间正在伸长的空间可允许气体渗透和通过。

现有技术的代表是待审未决的美国专利5,042,176(1991)，该专利公开了一种缓冲设备形式的产品，其由含有结晶体材料的热塑性薄膜形成，所述缓冲设备在制造时被充气至相对高的压力并且被密封。通过采用自充气的扩散泵送现象的形式(其中运动气体为空气中的除氮气之外的气体成分)，这种产品能够长时间维持内部充气压力。改进和新型缓冲设备为包封薄膜使用新型材料，其能够选择性地控制扩散泵送速度，因而允许在这种新型缓冲设备的设计上具有更大范围的灵活性和更大的精确度，从而改善这种设备的性能并且降低其成本，同时消除早期产品的一些缺陷。可以利用容易获取的气体(诸如氮气或者空气，其中空气中的氮气形成捕获气体)对某些新型设备进行永久性充气。

所需要的是这样一种隔膜，其具有沉积于衬底弹性体层上在未受力状态下的金属层，该金属层的透气率为零。本发明满足这一需求。

发明内容

本发明的主要方面是一种隔膜，其具有沉积于衬底弹性体层上处于未受力状态下的金属层，该金属层的透气率为零。

本发明的其它方面将通过下面对本发明和附图的描述被指出或者变得显而易见。

本发明包括一种隔膜，其包括第一弹性体层和第二弹性体层，当衬底弹性体层处于拉伸状态时沉积于所述衬底弹性体层上处于未受力状态下的金属层，金属层的透气率为零，金属层和衬底弹性体层被置于第一弹性体层和第二弹性体层之间并与它们结合，第一弹性体层和第二弹性体层分别包括用于在隔膜收缩时接收金属层和衬底弹性体层的空腔。

附图说明

结合到本说明书中并且成为其一部分的附图示出了本发明的优选实施例，并且与具体实施方式部分一起用于解释本发明的原理。

图1是金属层处于最大拉伸状态时隔膜的侧视图；

图2是金属层处于完全折叠状态时隔膜的侧视图；

图3A是弹性体层和金属层之间的触点的顶视图；

图3B是弹性体层和金属层之间的触点的侧视图；

图4是弹性体层和金属层之间的圆形触点的顶视图；

图5是弹性体层和金属层之间的方形触点的顶视图；