DE3038526C2

DE3038526C2 - Verfahren zur Herstellung von Schrumpfartikeln

Info

Publication number: DE3038526C2
Application number: DE19803038526
Authority: DE
Inventors: Frank 3160 Lehrte Patzke; Volker 3000 Hannover Tetzlaff
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1980-10-11
Filing date: 1980-10-11
Publication date: 1984-07-19
Also published as: DE3038526A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Schrumpfartikeln kurzer Länge, insbesondere Schrumpfkappen, -manschetten und dergleichen aus extrudierbaren Kunststoffen, bei der zunächst ein Vorformling gespritzt bzw. extrudiert, anschließend vernetzt und in diesem vernetzten Zustand aufgeweitet sowie durch Abkühlen dieses aufgeweiteten Formlings dessen aufgeweiteter Zustand durch »Einfrieren« fixiert wird.

Bekannt ist es in diesem Zusammenhang (US-PS 32 77 525), daß zur Vermeidung eines Längsschrumpfes beim Aufschrumpfen eines Schlauches auf einen beliebigen Gegenstand bei der kontinuierlichen Herstellung während des Aufweitens der Schlauch weltgehend kräftefrei durch ein Wasser- oder Dampfbad hindurchgeführt wird. Daß beim Aufwelten des Schlauches ein Teil seiner »axialen Länge« in eine »radiale Länge« umfunktioniert wird, die ihrerseits beim Schiumpfen des fertiggestellten Artikels ebenfalls einen Längsschrumpf bewirkt, kann durch die bekannte Maßnahme allerdings nicht beseitigt werden.

Bekannt ist es ebenfalls (AT-PS 188 510), zur Herstellung von Schrumpfschläuchen aus thermoplastischen Massen den extrudierten oder gespritzten Schlauch mit geringerem Durchmesser zu erhitzen, mittels Drucklult aufzuweiten und diesen veränderten Zustand durch anschließende Kühlung zu fixleren. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß solche Schrumpfschläuche aus Thermoplasten, beispielsweise auch aus Polyvinylchlorid, für die heutigen Anforderungen nicht ausreichend temperaturbeständig sind und zudem nicht das gewünschte »elastische Formgedächtnis« aufweisen, d. h. beim Schrumpfvorgang nicht mehr in allen Details Ihre ursprüngliche Form einnehmen.

Abhilfe schafft hier eine ebenfalls bekannte Technik zur Herstellung unter dem Handelsnamen Thermofit vertriebener Wärmeschrumpferzeugnisse, bei der ein Polyolefin-Material hoher Dichte zum Spritzen von Formteilen verwendet wird. Diese Teiie werden anschließend einer hochintensiven Elektronenbestrahlung ausgesetzt, so daß ein vernetztes dreidimensionales Maschenwerk der Moleküle erreicht wird. Hieraus ergibt sich ein mechanisch widerstandsfähiges i'ormteil, das kriechfest ist, nicht aufreißt und ein „elastisches Formgedächtnis« aufweist. Wird z. B. ein so verarbeiteter Schrumpfschlauch über den zu überziehenden Gegenstand gezogen, so schrumpft er bei kurzer Erwärmung über den Kristallitschmelzpunkt, im bekannten Fall oberhalb 135°, schnell in seine ursprüngliche Form und Abmessung zurück, und es entsteht ein fester widerstandsfähiger Überzug-Für das vorstehend beschriebene Verfahren können beliebige Grundpolymere, auch modifiziert, eingesetzt werden, je nach den speziellen Erfordernissen beim Einsatz. Voraussetzung ist jedoch in jedem FaI! die Vernetzung durch Bestrahlung bevor die Formlinge in erwärmtem Zustand aufgeweitet oder gedehnt werden. Dies erfordert große Sorgfalt (Strahlungsschutz) sowie einen großen Aufwand von Apparaturer., wodurch die Herstellung erschwert und damit verteuert wird.

Vorgeschlagen whide deshalb auch bereits, als Basismaterialien für die Schrumpfartikel Polymere zu verwenden, die nach Aufpfropfen von Vernetzungsmitteln, wie Organo-SUanen, vor oder während der Formgebung des Vorformlings unter Feuchtigkeitseinwirkung vernetzt werden. Dabei ist ferner wesentlich, daß die Feuchtigkeitseinwirkung entweder mittels einer speziellen, der Herstellung des Vorformlings nachgeschalteten Einrichtung vorgenommen wird oder bereits durch die den Polymeren und Zusatzstoffen von Hause aus anhaftenden Feuchtigkeitsmengen in der Form erfolgen oder schließlich auch durch einfaches Lagern unter Umgebungseinfluß erreicht '..erden kann. Dieser

Vorschlag geht dabei von der Überlegung aus, daß im Gegensatz zur seit langem bekannten und z. B. in der Kabeltechnik im Einsatz befindlichen peroxidischen Vernetzung unter Wärmeeinwirkung durch die Aufpfropfung reaktionsfähiger niedermolekularer Verbindungen, z. B. von Organosilanen, als Vernetzungshilfsmittel auf die Makromoleküle der Basismaterialien, welche ihrerseits im Verlauf von Sekundärreaktionen zu einer polyfunktlonellen Kettenverknüpfung führen, sich »bündelartige« Vernetzungsstellen bilden, wobei über einen Vernetzungsknoten mehrere Makromoleküle aneinander fixiert sind. Dieser besondere chemische Vernetzungsmechanismus führt zu hohen Bindungskräften im Molekularbereich, die bei Erwärmung Im thermoplastischen Zustand zwar gelockert und damit eine Aufweitung z. B. des Formlings gestatten, nach einer Wiedererwärmung und raschen Schrumpfung aber ihre ursprüngliche Gestalt wieder einnehmen.

Auch aus solchen Materialien hergestellte Schrumpfartikel haben demnach ein »elastisches Formgedächtnis«, sie sind daher für beliebige Einsatzmöglichkelten, z. B. als Schläuche und Kappen, etwa für den druckdichten und feuchtigkeitsfesten Abschluß der Enden elektrischer Kabel oder als Manschetten, ein- oder mehrteilig.

zum Schutz von Anschluß- oder Verbindungsstellen elektrischer Kabel oder auch Rohrbündelkabel geeignet. Die Eigenschaften gegenüber strahlungsvernetzten Schrumpfartikeln sind nicht b7w. nur unwesentlich

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verändert, das Herstellungsverfahren aber wesentlich vereinfacht.

Unabhängig von der Art der Basismaterialien oder der Vernetzungstechnik ergeben sich jedoch bisher immer noch Schwierigkeiten dadurch, daß, wie bereits erläutert, z. B. bei der Herstellung von Schrumpfkappen, also Schrumpfartikeln kurzer Länge, beim Aufweiten des Rohlings, etwa beim Aufblasen, ein Teil seiner »axialen Länge« in »radiale Länge« umfunktioniert wird. Das hat lstztlich zur Folge, daß sich eine solche Kappe um den beim Expandieren eingegebenen axialen Reckanteil beim Schrumpfvorgang verkürzt. Eine Maßgenauigkeit ist deshalb nur schwer einzuhalten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, insbesondere Schrumpfkappen herzustellen, die eine MaßgenaugSgkeit garantieren, d. h. in geschrumpftem Zustand keine axiale Verkürzung in bezug auf den noch nicht geschrumpften Zustand aufweisen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mindestens an das eine Ende des Vorformlings beim Spritz- oder Extrusionsvorgang eine gegenüber seinem Durchmesser tütenartig vergrößerte Verlängerung angebracht wird, daß beim Ausweiten nach der Vernetzung des Vorformlings der äußerste Rand der tütenartig vergrößerten Verlängerung gehalten und danach der der tütenartigen Verlängerung entsprechende Bereich abgetrennt wird.

Diese tütenartig vergrößerte Verlängerung am Rohling wird beim Expandieren des Formlings einfach eingestülpt, bildet also einen gewissen Materialvorrat, aus dem die »radiale Länge« ergänzend gespeist wird. Dadurch, daß der äußerste Rand der tütenartig vergrößerten Verlängerung gehalten wird, Ist ein sicheres Umstülpen der restlichen freien Länge ohne Bceinflussung der axialen Länge des Formlings sichergestellt. Die axiale Länge bleibt am Aufweitungsprozeß in radialer Richtung unbeteiligt, was zur Folge hat, daß der Schrunipfvorgang sich ebenfalls ausschließlich in radialer Richtung abspielt, während die axiale Länge der Kappe unverändert bleibt. Eine hohe Maßhaltigkeit ist damit gewährleistet.

Zweckmäßig ist es in Weiterführung der Erfindung ferner, wenn die tütenartig vergrößerte Verlängerung in ihrer Gesamtlänge der Durchmesserdifferenz von Vorformling und Schrumpfartikel im aufgeweiteten Zustand entspricht. Unier Gesamtläng? ist hierbei die tatsächliche Länge, also auch unter Berücksichtigung der Aufweitung, und nicht die axiale Länge allein zu verstehen. Damit steht ausreichend Material zur Verfügung, um die Aufweitung d,-"> Vorformlings störungsfrei durchführen zu können.

Die reine ax'ale Länge der tatenartig aufgeweitete Verlängerung sollte 5 bis 15, vorzugsweise 7 bis 12 mm, betragen, um den Aufweitungsvorgang rationell zu gestalten.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Wandungen der tütenartigen Vergrößerung im Bereich der Verlängerung S-förmig ausbebildet werden. Hierdurch wird das Umstülpen beim Aufweitvorgang wesentlich erleichtert, die Expansion z. B. beim Aufblasen kann störungsfrei und kontinuierlich ablaufen.

Die Erfindung sei anhand der in der Figur als Ausführungsbeispiel dargestellten Schrumpfkappe näher erläutert.

Bisher ging man zur Herstellung einer Schrumpfkappe so vor, daß ein Vorformling, ζ. Β. ein einseitig geschlossenes Rohr kurzer Länge durch Einblasen von warmer Luft und Festhalte des offenen Endes aufgeweitet und zum Anliegen an eine äußere Form gebracht wird. Dabei geht von der axialen Länge des Form'üngs so viel Material verloren, wie für den Aufweitungsprozeß erforderlich ist. Wird diese Kappe nun im Bedarfsfall z. B. auf ein Kabel- oder Leitungsende aufgeschrumpft, geht diese in die ursprüngliche Form zurück, nimmt ihre ursprünglichen Abmessungen auch wieder ein, so daß zwar die radialen Abmessungen beibehalten, die axiale Länge aber gegenüber der ursprünglichen verkürzt ist.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung überwunden, wenn man entsprechend der Figur vorgeht. Im Gegensau zum geschilderten Stand der Technik weist nämlich der Vorformling 1 (Zustand a) an seinem offenen Ende 2 eine tütenartig vergrößerte Verlängerung 3 auf. Wird, wie bisher auch, das offene Ende des Vorformlings festgehalten und z. B. Warmluft zum Aufweiten eingeführt, dann stülpt sich bei der radialen Expansion lediglich die Verlängerung 3 um, aus dem durch die tatenartige Verlängerung vorgegebenen Materialspeicher wird das für die Aufweitung benötigte Material entnommen, so daß sich d.^r Zustand (b) einstellt. Wird nun, wie bisher ebeniaüs vorgesehen, der Abfall 4 durch Abtrennen entfernt, entspricht die Länge L₂ des aufweiteten Formlings noch immer der ursprünglichen Länge L,. An der gleichbleibenden, maßgenau^n Länge ändert sich auch nichts, wenn, wie der Zustand (d) zeigt, die Kappe, durch Temperatureinwirkung geschrumpft wird. Es bleibt nach wie vor L, = L₂ = Ls, d. h. die Länge der geschrumpften Kappe entspricht genau der gewählten Länge des Vorformlings.

Mischungen, die in Durchführung der Erfindung für die Herstellung von Schrumpfartikeln Anwendung finden können, sind die folgenden:

45

50

55

60

Beispiel 1

Polyäthylen-Copolymer

mit 2 bis 7 Mol-% Vinylacetat
Calcinierter Clay
Ruß

Vinyltrimethoxislilan
Peroxid
Katalysator (Dibutylzinndilaurat)

Beispiel 2

Polyäthylen-Copolymer

mit 2 bis 7 Mol-96 Vinylacetat
nichthygroskopische Kreide
Ruß

Vinyltrimethoxisilan
Peroxid
Katalysator (Dibutylzinndilaurat)

beispiel 3

100 Teile

20 Teile 10 Teile

2,0 Teile 0,05 bis 0,1 Teile

0,05 Teile

100 Teile

15 Teile

5 Teile

2,0 Teile

0,05 bis 0,1 Teile

0,05 Teile

Polyäthylen-Homopoiymer 100

(Dichte 0,94 g/cm', ^chmelzindex 0,2 bis 2,5) Aluminiumoxidhydrat 2 bis 10

Ruß 10

Vinyltrimethoxisilan 1,8 bis 2,0

Peroxid 0,05 bis 0,1

65 Katalysator

Teile Teile Teile Teile 0,05 Teile

Anstelle von Aluminiumoxidhydrat können auch partiell hydrophobierte Kieselsauren eingesetzt werden.

Wegen des verhältnlsmßlg hohen Anteils an Sllanen gegenüber den ebenfalls vorgesehenen Peroxiden sind die genannten Mischungen nach Aufpropfen der Silane auf die Basismaterialien insbesondere für die Feuchtigkeitsvernetzung geeignet. Will man statt dessen die Vernetzung auf andere Weise, z. B. durch Strahlenvernetzung oder durch Zugabe geeigneter Peroxide und In hinreichender Menge, erreichen, sind diese Mischungen hinsichtlich der Vernetzungsmittel und/oder -hilfsmittel entsprechend In Ihrer Zusammensetzung zu ändern. Für die peroxidische Vernetzung wäre es z. B. erforderlich, den Peroxidanteil auf das etwa lOfache zu steigern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Schrumpfartikeln kurzer Länge, insbesondere Schrumpfkappen, -manschetten und dergleichen, aus extnidierbaren Kunststoffen, bei dem zunächst ein Vorformling gespritzt bzw. extrudiert, anschließend vernetzt und In diesem Zustand aufgeweitet sowie durch Abkühlen dieses aufgeweiteten Formllngs dessen aufgeweiteter Zustand durch »Einfrieren« fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Spritz-oder Extrusionsvorgang mindestens an das eine Ende des Vorformlings eine gegenüber dem Durchmesser des Vorformlings tütenartig vergrößerte Verlängerung angebracht wird, daß beim Aufweiten nach der Vernetzung des VorformHngs der äußere Rand der tütenartig vergrößerten Verlängerung gehalten wird, und daß danach der der tütenartigen Verlängerung entsprechende Bereich abgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die tütenartig vergrößerte Verlängerung in ihrer Gesamtlänge der Durchmesserdifferenz von Vorformling und Schrumpfartikel in aufgeweitetem Zustand angepaßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der tütenartigen Vergrößerung im Bereich der Verlängerung S-förmig ausgebildet werden.