DE3588037T2 - Gegenstand zur Verbindung von wärmeschrumpfbaren Teilen. - Google Patents
Gegenstand zur Verbindung von wärmeschrumpfbaren Teilen.Info
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Description
- Diese Anmeldung ist eine Ausscheidungsanmeldung aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 303 716.6, die nun als EP-B-01635084 erteilt ist.
- Diese Erfindung betrifft einen Gegenstand zum Verbinden von dimensionsmäßig rückstellbaren Teilen und insbesondere einen Flecken zum Verbinden von überlappenden Kanten einer dimensionsmäßig rückstellbaren Abdeckung.
- Ein dimensionsmäßig rückstellbarer Gegenstand ist ein Gegenstand, dessen dimensionsmäßige Konfiguration wesentlich geändert werden kann, wenn er einer Behandlung unterzogen wird. Diese Gegenständen stellen sich gewöhnlich in eine ursprüngliche Gestalt zurück, aus der sie vorher verformt wurden, aber der Begriff "rückstellbar" umfaßt in der vorliegenden Verwendung auch einen Gegenstand, der eine neue Ausgestaltung annimmt, selbst wenn er vorher nicht verformt wurde.
- Eine typische Form eines dimensionsmäßig rückstellbaren Gegenstands ist ein wärmerückstellbarer Gegenstand, dessen dimensionsmäßige Konfiguration dadurch geändert werden kann, daß der Gegenstand einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Wärmerückstellbare Gegenstände weisen in ihrer üblichsten Form eine schrumpfbare Hülse aus einem Polymermaterial auf.
- Bei der Herstellung von wärmerückstellbaren Gegenständen kann das Polymermaterial in jeder Stufe der Herstellung des Gegenstandes vernetzt werden, so daß die gewünschte dimensionsmäßige Rückstellbarkeit verbessert wird. Eine Art der Herstellung eines wärmerückstellbaren Gegenstandes umfaßt die Gestaltung des Polymermaterials zu der gewünschten wärmestabilen Form, dann die Vernetzung des Polymermaterials, die Erwärmung des Gegenstandes auf eine Temperatur über dem kristallinen Schmelzpunkt oder, je nach dem vorliegenden Fall, dem Erweichungspunkt des Polymers bei amorphen Materialien, Verformung des Gegenstandes und Abkühlung des Gegenstandes im verformten Zustand, so daß der verformte Zustand des Gegenstandes beibehalten wird. Da der verformte Zustand des Gegenstandes wärmeinstabil ist, wird der Gegenstand bei Verwendung durch Aufbringen von Wärme veranlaßt, seine ursprüngliche wärmestabile Gestalt anzunehmen.
- Bei anderen Gegenständen, wie sie beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 440 524 beschrieben sind, wird ein Elastomerelement, wie z.B. ein äußeres rohrförmiges Element von einem zweiten Element, wie z.B. einem inneren rohrförmigen Element, in gestrecktem Zustand gehalten, das sich bei Erwärmung abschwächt und damit die Rückstellung des Elastomerelements zuläßt.
- Rückstellbare Gegenstände werden häufig dazu verwendet, Objekte mit einer rohrförmigen oder anderen regelmäßigen, länglichen Ausgestaltung abzudecken, um beispielsweise einen Abdichtungs- oder Versiegelungsschutz gegenüber der Umgebung bereitzustellen. Ist kein freies Ende des langgestreckten Objekts verfügbar, dann ist es in der Praxis üblich, einen sogenannten Umwickelgegenstand zu verwenden, also einen Gegenstand, der typischerweise die Form eines Flächenkörpers aufweist und angebracht wird, indem er um das abzudeckende Objekt gewickelt wird, so daß sich gegenüberliegende Längskanten überlappen. Um den Umwickelgegenstand um das Objekt herum zu halten, wird eine Verschlußeinrichtung aufgebracht, um die gegenüberliegenden Längskanten aneinander zu befestigen.
- Aus der US 4 200 676 (Raychem Corporation) ist es bekannt, als Verschlußeinrichtung für einen Umwickelgegenstand einen laminaren Streifen zu verwenden, der als "Fleckenverschluß" bekannt ist und eine Schicht aus einem vernetzten Heißkleber aufweist, mit dem eine Fläche einer verstärkten Polymerschicht beschichtet ist. Der Fleckenstreifen wird entlang der Verschlußlinie positioniert, und die Kleberschicht wird durch Erwärmung aktiviert, um eine sichere Verbindung zwischen den überlappenden Kanten des Umwickelgegenstandes vorzusehen.
- Ein weiterer bekannter Umwickelgegenstand ist in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungs-Nr. 100 170 (Shaw Industries Ltd.) beschrieben. Er umfaßt eine einzige Flächenkörperschicht aus wärmeschrumpfbarem Polyolefinmaterial. Überlappende Kanten des gewickelten Flächenkörpers werden zusammengehalten, indem das Material einfach erwärmt wird, um das Zusammenschweißen der Kanten zu bewirken. Kein separater Flecken wird verwendet.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verschlußflecken vorzusehen, der für einen Umwickelgegenstand verwendet werden kann, einfach herzustellen ist, keine separate innere Kleberschicht verwendet und hohe Rückstellkräften aushalten kann, die von der sich rückstellenden Abdeckung ausgeübt werden, die sie zusammenfügt. Diese und weitere Aufgaben werden mit der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung eines Fleckens, der ein Laminat aus zwei Polymerschichten und einer Verstärkungszwischenschicht aufweist, sowie durch die sorgfältige Auswahl des Wärmemoduls und der Vernetzungsdichte der beiden Schichten gelöst.
- Die vorliegende Erfindung sieht einen wärmestabilen Verschlußflecken zum Verbinden von überlappenden Kanten einer dimensionsmäßig rückstellbaren Polymerabdeckung mit einer ersten und einer zweiten Polymerschicht vor, wobei sich die Zusammensetzung des für die erste Polymerschicht verwendeten Polymers von der Zusammensetzung des für die zweite Polymerschicht verwendeten Polymers unterscheidet und die Schichten über eine sandwichartig dazwischen angeordnete Verstärkungsschicht mit Öffnungen miteinander verbunden sind, wobei die zweite Schicht entweder nicht vernetzt ist oder einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie schmelzen kann, wenn sie auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt der zweiten Schicht erwärmt wird, und wobei die erste Schicht vernetzt ist und einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie mit der zweiten Schicht kompatibel ist und mit ihr verbunden werden kann, und der hoch genug ist, daß sie nicht schmilzt, wenn der Flecken auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt der zweiten Schicht erwärmt wird.
- Die Kompatibilität verschiedener Polymerzusammensetzungen hängt von einer Reihe von Faktoren ab, sowohl von der chemischen Beschaffenheit der Polymere und der anderen Bestandteile, z.B. Füllstoffe der Zusammensetzungen. Dem Fachmann wird es keine Schwierigkeiten bereiten, zu bestimmen, ob zwei beliebige spezielle Zusammensetzungen kompatibel sind. In vielen (aber bei weitem nicht allen) Fällen ist die Kompatibilität ein Ergebnis wesentlicher Mengen von gewöhnlichen wiederkehrenden Einheiten bzw. Grundeinheiten von zwei Zusammensetzungen in den Polymeren, z.B. wenn wenigstens 10 %, bevorzugt wenigstens 30 % der wiederkehrenden Einheiten in der Polymerkomponente der ersten Zusammensetzung die gleichen wie wenigstens 10 %, bevorzugt wenigstens 30 % der wiederkehrenden Einheiten in der Polymerkomponente der zweiten Zusammensetzung sind, wobei diese Prozentsätze auf der Anzahl wiederkehrender Einheiten basieren.
- Der Wärmemodul der ersten Schicht ist bevorzugt niedrig genug, daß sie zur Verbindung mit der zweiten Schicht schmelzen kann.
- Um das Schmelzen von einem oder beiden Polymeren zu erreichen, liegen die Polymere bevorzugt über ihrem Erweichungspunkt (im Falle kristalliner Polymere über ihrem kristallinen Schmelzpunkt).
- Die vorliegende Erfindung sieht einen "wärmestabilen Gegenstand" vor, der sich im Gegensatz zu einem wärmerückstellbaren Gegenstand nicht zurückstellt, wenn er einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
- Der Begriff "Wärmemodul" in der vorliegenden Erfindung ist definiert als das Verhältnis zwischen der Spannung und der Belastung eines Materials, gemessen bei 100%iger Belastung bei 150 ºC, wenn das Material mit einer Rate von 50 mm/min gezogen wird.
- Die erste Polymerschicht liefert eine Trägerschicht, und die zweite Polymerschicht liefert die Schicht, die die überlappenden Kanten der rückstellbaren Polymerabdeckung kontaktiert und sich mit ihnen verbindet.
- Wir fanden überraschenderweise heraus, daß durch Auswahl der Wärmemodule der ersten und der zweiten Polymerschicht, beispielsweise durch Steuerung des Vernetzungsgrads, ein laminarer Flecken hergestellt werden kann, bei dem unmittelbar vor der Verbindung die Wärmemodule der beiden Schichten ausreichend kompatibel sind,. um die Verbindung zwischen ihnen zu ermöglichen, während beim Erwärmen des Fleckens zum Anbringen der Wärmemodul der ersten, also der Trägerschicht hoch genug ist, um dem Schmelzen zu widerstehen, und der Wärmemodul der zweiten Schicht niedrig genug ist, damit sie sich mit den überlappenden Kanten der rückstellbaren Abdeckung verbinden kann.
- Da der Flecken gemäß der vorliegenden Erfindung an seiner Verbindungsfläche keine separate Kleberschicht aufweist, ist er einfacher anzubringen als der bekannte Flecken. Die zweite Schicht des vorliegenden Fleckens unterscheidet sich von einem Kleber, da sie anders als ein Kleber nicht fließt und das Substrat benetzt, mit dem es verbunden werden soll. Ein spezieller Vorteil des Fleckens gemäß der Erfindung liegt darin, daß er auf einer wärmerückstellbaren Abdeckung gleichzeitig mit der Rückstellung der Abdeckung angebracht werden kann und bis zu einem wesentlichen Grad nicht während des Anbringens relativ zu der Abdeckung rutscht.
- Dagegen ist es zum Anbringen des bekannten Fleckens erforderlich, ihn zunächst durch Erwärmen anzubringen, ihn dann ausreichend abzukühlen, damit der Kleber aushärten kann, ehe Wärme zum Rückstellen der Abdeckung aufgebracht wird. Beim Erwärmen der Abdeckung zum Durchführen der Rückstellung muß auch dafür Sorge getragen werden, daß eine erneute Erwärmung der Fleckenfläche vermieden wird, da dies zu einem erneuten Schmelzen des Klebers und einem Verrutschen des Fleckens führt. Im allgemeinen kann die Rückstellungswärme nicht völlig von der Fleckenfläche abgeschirmt werden, und damit ist es erforderlich, daß der Flecken die Abdeckung relativ weit überlappt, um ein Rutschen zu verhindern. Da der Flecken der vorliegenden Erfindung nicht rutscht, können schmalere als die bisher bekannten Flecken verwendet werden. Dies ergibt vorteilhaft eine Ersparnis bei der benötigten Materialmenge.
- Der vorliegende Flecken ermöglicht auch Einsparungen beim Material der Abdeckung; dies liegt wenigstens teilweise an der dünnen Beschaffenheit des Fleckens in Abwesenheit einer Kleberschicht, so daß der Übergangswiderstand für die Wärmeübertragung minimiert wird. Damit kann der Grad der Überlappung der um die Abdeckung gewickelten Kanten derart verringert werden, daß der Überlappungsbereich vollständig unter dem Flecken liegt, wobei keine große Gefahr besteht, daß nicht genügend Wärme zu dem Überlappungsbereich geliefert wird, um die Abdeckung längs der Verbindung zu versiegeln.
- Der Flecken gemäß der vorliegenden Erfindung kann vor dem Anbringen der Abdeckung an der wärmerückstellbaren Abdekkung befestigt werden, die er verschließen soll, dies beispielsweise mittels einer mechanischen Verbindungsanordnung, die den Flecken und/oder die Abdeckung durchdringt, also durch Steppen oder Heften, wie es in unserer EP-A-137 648 offenbart ist, oder mittels eines Klebers. Damit wird die Gefahr verringert, daß der Flecken von der Person, die ihn anbringt, falsch angebracht wird. Der Flecken wird im allgemeinen an oder in Richtung einer Kante der Abdeckung befestigt, obwohl die Befestigung des Fleckens an der Abdeckung von einer Kante her eingesetzt sein kann, um eine Klappe zu bilden, die unter den überlappenden Abschnitten der Abdeckung liegen kann. Die positive Anordnung des Flekkens ist vorteilhaft, da kleinere Flecken verwendet werden können, so daß sich Ersparnisse erreichen lassen.
- Die Wärmemodule der ersten und der zweiten Polymerschicht können gleich oder unterschiedlich sein. Der Wärmemodul der ersten Trägerschicht ist bevorzugt höher als der Wärmemodul der zweiten Schicht, oder die erste Trägerschicht besitzt einen Wärmemodul und die zweite Schicht ist nicht vernetzt.
- Ein ganzer Bereich von Wärmemodulen kann zur Bereitstellung eines verwendbaren Fleckens für jedes gegebene Polymermaterial verwendet werden. Dieser verwendbare Bereich schwankt in Abhängigkeit von den zur Verwendung ausgewählten Materialen. Die Minimal- und Maximalgrenzen dieser Bereiche sind durch die Funktionen bestimmt, die der Flecken erfüllen muß.
- Für die erste Trägerschicht ist die Minimalgrenze der Wärmemodule diejenige, die erforderlich ist, um ein Schmelzen des gesamten zweilagigen Fleckens zu vermeiden, wenn Wärme zum Anbringen des Fleckens aufgebracht wird.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erste Polymerträgerschicht Rußschwarz, um die Leitfähigkeit des Polymers zu erhöhen, bevorzugt mehr als 20 % Rußschwarz. Durch den Einschluß von Rußschwarz wird die Minimalgrenze des Wärmemoduls der Trägerschicht gesenkt, da das Rußschwarz rasch die Wärme ableitet, die während des Anbringens des Fleckens aufgebracht wird.
- Die obere Grenze des Wärmemoduls der ersten Trägerschicht ist durch die leichte Laminierung der ersten, also der Trägerschicht mit der zweiten Schicht bestimmt. Wird ein zu hoher Wärmemodul verwendet, dann verbindet sich die zweite Schicht nicht mit der ersten Schicht, also der Trägerschicht.
- Für die zweite Polymerschicht ist die Maximalgrenze des Wärmemoduls durch die Wärme bestimmt, die zum Schmelzen des Polymers zum Anbringen des Fleckens benötigt wird. Je höher der Wärmemodul ist, desto höher ist allgemein der Wärmestrom, der zum Anbringen des Fleckens erforderlich ist.
- Der Wärmemodul der Polymerschichten kann zweckmäßig durch die Variierung der Vernetzungsdichte gesteuert werden. Je höher die Vernetzungsdichte ist, desto höher ist im allgemeinen der Wärmemodul.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Schicht nicht vernetzt, d.h. die Vernetzungsdichte ist Null. In diesem Fall hat der Begriff "Wärmemodul" für die meisten Polymermaterialien keine Bedeutung, da das Material unterhalb der Wärmemodultesttemperatur von 150 ºC schmilzt.
- Die Zusammensetzungen des für die erste und die zweite Polymerschicht verwendeten Polymers gemäß dieser Ausscheidungsanmeldung sind unterschiedlich.
- Als Beispiele für Polymermaterialien, die für die Schichten verwendet werden können, seien folgende erwähnt: Polypropylen, Poly(buten-1), Copolymere von Ethylen, Propylen, Buten-1 und Hexen-1, Copolymere von Ethylen mit Vinylacetat, Acrylsäure oder -estern, Methacrylsäure oder -estern, wobei das Ethylen vorherrscht, Mischungen der obengenannten Polymere und Mischungen der obengenannten Polymere mit Elastomeren. Bei einem besonders bevorzugten Flecken weisen eine oder bevorzugt beide Schichten Polyethylen oder eine Mischung auf, die Polyethylen enthält, besonders bevorzugt hochdichtes Polyethylen oder eine Mischung davon.
- Weist eine Schicht des Fleckens Polyethylen oder eine Mischung auf, die Polyethylen enthält, dann ist das Material bevorzugt vorherrschend Polyethylen. Das Material weist bevorzugt wenigstens 75 Gew.-% Polyethylen auf.
- Kleine Mengen weiterer Zusätze, beispielsweise Flammhemmer und Antioxidantien, können je nach der beabsichtigten Anwendung der mit dem Flecken verschlossenen Abdeckung ebenfalls in den Polymerschichten enthalten sein.
- Die erste Trägerschicht ist bevorzugt vernetzt und weist unmittelbar vor der Verbindung mit der zweiten Schicht einen Wärmemodul im Bereich von 0,8 kg/cm² bis 2,5 kg/cm² auf. Die erste Schicht weist bevorzugt einen Wärmemodul im Bereich von 1,5 bis 2,5 kg/cm² auf. Der Wärmemodul liegt am bevorzugtesten bei etwa 2,5 kg/cm².
- Die maximale Vernetzungsdichte der zweiten Polymerschicht ist bevorzugt eine solche, die einen maximalen Wärmemodul von 2,5 kg/cm² und noch bevorzugter einen Wärmemodul von 1 kg/cm² erzeugt. Die zweite Polymerschicht ist besonders bevorzugt nicht vernetzt.
- Die obengenannten bevorzugten Vernetzungsdichten und Wärmemodule sind besonders bevorzugt, wenn eine der Schichten Polyethylen oder eine Polymermischung aufweist, die vorherrschend Polyethylen beinhaltet.
- Die beiden Schichten können in gleichem oder unterschiedlichem Ausmaß vernetzt sein. Die erste Schicht ist immer vernetzt, aber die zweite Schicht kann Null sein, d.h. nicht vernetzt. Die erste Schicht, also die Trägerschicht ist bevorzugt in stärkerem Ausmaß als die zweite Schicht vernetzt. Die Vernetzung kann durch Bestrahlung des Materials mit einem Strahl aus Hochenergieelektronen erreicht werden, und eine Differenz in der Vernetzungsdichte zwischen den Schichten kann durch die Bestrahlung einer Schicht (bevorzugt der ersten Trägerschicht) mit einer höheren Strahlungsdosis als der anderen (bevorzugt der zweiten) Schicht erreicht werden, beispielsweise indem sie über längere Zeit bestrahlt wird oder durch Verwendung von Zusätzen, die die Strahlungsvernetzung verstärken oder verzögern.
- Bei einer Ausführungsform ist die erste Schicht stärker als die zweite vernetzt. Daraus ergibt sich vorteilhaft in der ersten Schicht ein höherer Wärmemodul als in der zweiten Schicht.
- Die Dicke des Fleckens beträgt auch bevorzugt weniger als 1,5 mm, noch bevorzugter weniger als 1 mm. Ein dünner Flekken ist vorteilhaft, da er die Stufe an dem Überlappungsbereich minimiert, die Schälkräften unterworfen werden könnte, wenn sie zu hoch wäre. Ein dünner Flecken ist auch vorteilhaft, da die Wärmeübertragung über ihn besser als bei einem relativ dickeren Flecken stattfindet. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Fleck auf einer wärmerückstellbaren Abdeckung angebracht ist.
- Die Dicke der Trägerschicht reicht bevorzugt aus, um zu verhindern, daß von der Außenfläche des Fleckens aufgebrachte Wärme die sandwichartig zwischen den Polymerschichten angeordnete Verstärkungsschicht beeinträchtigt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Schicht, also die Polymerträgerschicht etwa 0,6 mm dick.
- Die zweite Polymerschicht liefert keinerlei Schutzfunktion für die sandwichartig angeordnete Verstärkungsschicht und ist dementsprechend vorteilhaft dünner als die erste, also die Trägerschicht. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Schicht etwa 0,3 mm dick. Dünne zweite Schichten mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,3 mm sind besonders bevorzugt, wo die Vernetzungsdichte der zweiten Schicht niedrig oder Null ist. Dies liegt daran, daß das Polymer beim Erwärmen um so fließfähiger wird, je niedriger die Vernetzungsdichte ist. Wird also eine dicke zweite Schicht verwendet, dann können die erste Polymerschicht und die Verstärkungsschicht während des Anbringens auf der relativ dicken, darunter geschmolzenen zweiten Schicht rutschen. Dagegen liegt bei Verwendung einer dünneren Schicht eine Reibung zwischen der ersten Polymerschicht und/oder der Verstärkungsschicht und der rückstellbaren Abdeckung vor, so daß ein solches Rutschen minimiert wird.
- Die Öffnungen der Verstärkungsschicht sind bevorzugt regelmäßig angeordnet, und die mit Öffnungen versehene Verstärkungsschicht weist bevorzugt eine Gewebeschicht auf. Bevorzugt wird ein Glasfasergewebe verwendet. Als Alternative können in der Verstärkungsschicht Kevlar- (Warenzeichen), Polyamid- und Polyesterfasern verwendet werden. Die Öffnungen sind bevorzugt bezüglich des Flächeninhalts der Verstärkungsschcht groß, so daß eine maximale Kontaktfläche zwischen den beiden Polymerschichten durch die Öffnungen vorliegt. Bevorzugt wird eine Schicht mit Öffnungen verwendet, die wenigstens 90 % offenen Raum aufweist.
- Die Verstärkungsschicht ist bevorzugt so dünn wie möglich, passend zu einer geeigneten Festigkeit und genügend offenem Raum, damit nicht in den Öffnungen der Verstärkungsschicht zwischen der ersten und der zweiten Polymerschicht Luft eingeschlossen wird. Die Dicke der Verstärkungsschicht beträgt bevorzugt weniger als 0,3 mm, bevorzugter etwa 2,5 mm.
- Ein Beispiel einer geeigneten Verstärkungsgewebeschicht wird von Syncoglas unter dem Handelsnamen Tralijlas 96 (AG) verkauft und besitzt den folgenden Aufbau:
- - Glasfasern, die mit einer Antigleitschicht aus Polyvinylacetat beschichtet sind.
- - 7,6 Fasern/cm in Kettrichtung, Dicke 34 tex
- - 3,9 Fasern/cm in Schußrichtung, Dicke 68 tex
- - Gewicht 55 g/cm²
- - 94 % offener Raum.
- Die Verstärkungsschicht wird bevorzugt während der Herstellung des Fleckens in eine oder beide Polymerschichten eingebettet.
- Die Verstärkungsschicht verhindert oder minimiert zumindest die Breitendehnung des Fleckens, die sich sonst aufgrund der Rückstellkräfte ergeben könnten, die während der Rückstellung der Abdeckung darauf einwirken, deren überlappende Kanten durch den Flecken verbunden werden.
- Der Flecken kann so aufgebaut sein, daß der Winkel zwischen den Kett- oder den Schußfäden des Verstärkungsgewebes und der Hauptrückstellrichtung der Umwickelabdeckung einen beliebigen Wert von 0º bis einschließlich 90º besitzt. Allerdings sind die Kett- und Schußfäden bevorzugt in einem solchen Winkel angeordnet, daß sie eine Längenänderung des Fleckens bei der Rückstellung der Hülse aufnehmen können. Der Winkel der Kett- und Schußfäden zur Hauptrichtung der Rückstellung der Hülse kann beispielsweise von 15º bis 75º, bevorzugter von 30º bis 60º, besonders von 40º bis 50º und beispielsweise etwa 45º betragen. Damit können die Fasern des Fleckens kleine Änderungen der Breite der Abdeckung bei ihrer Rückstellung aufnehmen, dies in der Messung senkrecht zur Rückstellrichtung, allgemein längs einer oder beider überlappender Kanten.
- Die Längenänderung des Fleckens kann dadurch aufgenommen werden, daß der Winkel zwischen den Kettfasern und den Schußfasern des Gewebes geändert wird. Der Flecken kann so angeordnet werden, daß ein geeignet geformtes Stück Gewebe oder ein laminierter Fleckenaufbau aus einem flächigen Material ausgeschnitten wird, oder daß direkt ein Stück Gewebe zur Verwendung bei einem Flecken gewebt wird, wobei die Kett- und Schußwinkel innerhalb der oben erwähnten Grenzen liegen. Durch die geeignete Wahl der Kett- und Schußfaserwinkel kann der Flecken der Breitendehnung aufgrund der Rückstellung der Hülse widerstehen und dabei gleichzeitig kleine Änderungen der Breite der Hülse aufnehmen und dadurch die Faltenbildung minimieren.
- Die Dehnungsfestigkeit des Fleckens ist dort von besonderer Bedeutung, wo der Flecken zur Verbindung der überlappenden Kanten einer Abdeckung verwendet wird, die sich mit einer hohen Rückstellkraft zurückstellt. Zur Abdeckung bestimmter Gegenstände bei bestimmten Anwendungen wird vorteilhaft eine rückstellbare Polymerabdeckung verwendet, die eine hohe Kristallinität und einen hohen Wärmemodul aufweist. Allerdings stellen sich Abdeckungen mit hoher Rückstellkraft und einem hohen Wärmemodul mit einer hohen Rückstellkraft zurück und üben demnach eine hohe Kraft auf jeden Verschlußmechanismus aus, der zum Sichern der sich rückstellenden Umwickelabdeckung verwendet wird. Der Flecken der vorliegenden Erfindung kann vorteilhaft zur Verbindung der überlappenden Kanten einer rückstellbaren Umwickelabdeckung verwendet werden, die eine Kristallinität von über 25 % und einen Wärmemodul von über 1 kg/cm² besitzt. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können vorteilhaft zur Verbindung der überlappenden Kanten einer rückstellbaren Umwickelabdeckung mit einer Kristallinität von über 35 % und einem Wärmemodul von über 2 kg/cm² verwendet werden.
- Die zweite Schicht des Fleckens liefert eine Verbindung mit der Abdeckung, die eine besonders gute Scherfestigkeit besitzt. Bei einer Ausführungsform wird die Schälfestigkeit dadurch verbessert, daß zwei wärmeaktivierbare, bevorzugt heißschmelzende Klebestreifen auf der Oberfläche der zweiten Schicht, bevorzugt an gegengüberliegenden Kanten des Fleckens vorgesehen werden, so daß sich jeder Streifen beim Anbringen des Fleckens allgemein parallel zu der Verschlußlinie erstreckt. Als Beispiele von wärmeaktivierbaren Klebern, die verwendet werden können, seien Polyamide oder Polymere auf der Basis von EVA genannt. Bei einer weiteren Ausführungsform werden anstelle der wärmeaktivierbaren Klebestreifen oder zusätzlich druckempfindliche Klebestreifen, beispielsweise Klebestreifen mit Akrylharzderivaten verwendet.
- Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Anordnung mit einer dimensionsmäßig rückstellbaren Polymerabdeckung und einem wärmestabilen Verschlußflecken zum Verbinden von überlappenden Kanten der Abdeckung vor, wobei der Flecken eine erste und eine zweite Polymerschicht aus im wesentlichen unterschiedlichen Zusammensetzungen aufweist, die über eine sandwichartig dazwischen angeordnete Verstärkungsschicht mit Öffnungen miteinander verbunden sind, wobei die zweite Schicht entweder nicht vernetzt ist oder einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie schmelzen kann, wenn der Flecken erwärmt wird, um eine Verbindung mit der rückstellbaren Abdeckung zu bilden, und wobei die erste Schicht vernetzt ist und einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie mit der zweiten Schicht kompatibel ist und mit ihr verbunden werden kann, und der hoch genug ist, damit sie nicht schmilzt, wenn der Flecken erwärmt wird, um ihn mit der Abdeckung zu verbinden.
- Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Abdecken eines langgestreckten Gegenstandes vor, das folgende Schritte aufweist:
- (a) eine dimensionsmäßig rückstellbare Polymerabdeckung wird um den Gegenstand gewickelt, so daß sich die entgegengesetzten Kanten der Abdeckung überlappen:
- (b) ein Verschlußflecken wird über der durch die überlappenden Kanten gebildeten Verschlußlinie aufgebracht, wobei der Verschlußflecken eine erste und eine zweite Polymerschicht mit im wesentlichen unterschiedlicher Zusammensetzung aufweist, die über eine sandwichartig dazwischen angeordnete Verstärkungsschicht mit Öffnungen miteinander verbunden sind, wobei die zweite Schicht entweder nicht vernetzt ist oder einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie schmelzen kann, wenn der Flecken erwärmt wird, um eine Verbindung mit der rückstellbaren Abdeckung zu bilden, und wobei die erste Schicht vernetzt ist und einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie mit der zweiten Schicht kompatibel ist und mit ihr verbunden werden kann, und der hoch genug ist, damit sie nicht schmilzt, wenn der Flecken erwärmt wird, um ihn mit der Abdeckung zu verbinden; und
- (c) es wird Wärme aufgebracht, um den Flecken mit der Abdeckung zu verbinden.
- Der Flecken der vorliegenden Erfindung wird durch Erwärmung angebracht. Der Flecken wird bevorzugt durch Erwärmung mit einer Flamme eines Schweißbrenners angebracht, der bevorzugt über die erste Schicht des Fleckens gerichtet wird. Durch das Aufbringen von Wärme wird das Schmelzen der zweiten Schicht und damit die Verbindung der überlappenden Kanten der Abdeckung bewirkt. Der Flecken wird bevorzugt zur Verbindung der überlappenden Kanten einer wärmerückstellbaren Abdeckung verwendet. In diesem Fall wird die zum Rückstellen der Abdeckung verwendete Wärmequelle auch bevorzugt zum Anbringen des Fleckens verwendet.
- Während des Anbringens liegt die Temperatur unter dem Flekken, d.h. die zum Schmelzen der zweiten Schicht erforderliche Temperatur, um den Flecken mit der Abdeckung zu verbinden, im Bereich von 150 ºC bis 170 ºC.
- Die faserige Verstärkungsschicht weist bevorzugt ein Gewebe, wie z.B. eine Webware auf. Die Fasern des Gewebes bestehen aus einem Material mit geeigneten mechanischen und Wärmebeständigkeitseigenschaften. Glasfasern sind bevorzugt.
- Der Flecken kann an der rückstellbaren Abdeckung mittels einer mechanischen Verbindungseinrichtung befestigt werden, die den Flecken oder die Abdeckung oder beide durchdringt, wie z.B. durch Steppen oder Klammern, oder aber mittels eines Klebers.
- Nun werden eine Ausführungsform eines Fleckens nach der vorliegenden Erfindung sowie der Vorgang des Anbringens zur Verbindung überlappender Kanten einer rückstellbaren Umwikkelabdeckung beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen
- Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Fleckens nach der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2 eine Perspektivansicht des auf einer Umwickelabdekkung positionierten Fleckens von Fig. 1 vor der Rückstellung der Abdeckung; und
- Fig. 3 eine Teilendansicht des Fleckens und der Abdeckung von Fig. 2 nach der Rückstellung der Abdeckung.
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen wärmestabilen Flecken 2 mit einer ersten Polymerschicht 4, die durch eine Elektronenbestrahlung derart vernetzt ist, daß sie einen Wärmemodul von 2,5 kg/cm2 besitzt, sowie mit einer zweiten, nicht vernetzten Schicht 6. Die Polyethylenschichten 4, 6 umgeben sandwichartig zwischeneinander eine Glasfasergewebeschicht 8 und betten sie ein, wobei der Winkel zwischen den Kettfasern und der Kante 9 des flächigen Materials etwa 45º beträgt. Die erste Schicht 4 ist 0,6 mm dick, und die zweite Schicht ist 0,3 mm dick. Die Glasfasergewebeschicht ist 0,2 mm dick und in die Polymerschichten derart eingebettet, daß die Gesamtfleckendicke 1 mm beträgt.
- Fig. 2 zeigt den Flecken in Positionierung über den überlappenden Kanten einer wärmerückstellbaren Umwickelabdekkung 12, die ein Rohr 14 umschließt.
- Fig. 3 zeigt die Anordnung von Fig. 2, nachdem durch einen Schweißbrenner Wärme aufgebracht worden ist. Die Abdeckung 12 hat sich in Anformung an das Rohr 14 zurückgestellt, und die zweite Schicht 6 ist geschmolzen. Die zweite Schicht 6 verbindet sich also mit der Abdeckung 12. Die erste Schicht 4 mit einem höheren Wärmemodul als die zweite Schicht 6 schmilzt nicht. Die Gewebeschicht 8 minimiert auch die Dehnung des Fleckens unter der Einwirkung der von der sich rückstellenden Abdeckung 12 ausgeübten Kräfte.
- Eine 0,6 mm dicke Schicht aus einem nicht vernetzten, mit Gummi modifizierten, hochdichten Polyethylen (erste Schicht) wurde auf ein leichtes Glasfasergewebe mit offenem Netz extrudiert und mit einem Strahl von Hochenergieelektronen bestrahlt, so daß das Polymer derart vernetzt wurde, das es einen Wärmemodul von 2,5 kg/cm² aufwies. Eine 0,3 mm dicke Schicht aus dem Polymer mit der gleichen Zusammensetzung, d.h. nicht vernetztes, mit Gummi modifiziertes, hochdichtes Polyethylen (zweite Schicht) wurde auf die Fasergewebeseite der ersten Schicht derart preßextrudiert, daß das Glasfasergewebe zwischen den beiden Schichten völlig eingebettet war. Die zweite Schicht blieb unvernetzt.
- Eine 0,4 mm dicke Schicht aus nicht vernetztem, mit Gummi modifizierten, mitteldichten Polyethylen (erste Schicht) wurde auf ein leichtes Glasfasergewebe mit offenem Netz extrudiert. Eine 0,4 mm dicke Schicht aus der gleichen Polymerzusammensetzung wurde auf die Fasergewebeseite der ersten Schicht preßextrudiert, um das Gewebe wie im Beispiel 1 einzubetten. Die Polymerschichten und das eingebettete Gewebe wurden dann mit einem Strahl von Hochenergieelektronen bestrahlt, um die Polymerschichten derart zu vernetzen, daß jede einen Wärmemodul von 1,8 kg/cm² aufwies.
- Eine 0,6 mm dicke Schicht aus einem nicht vernetzten, mit Gummi modifizierten, hochdichten Polyethylen (erste Schicht) wurde auf ein Glasfasergewebe mit offenem Netz extrudiert und mit einem Strahl von Hochenergieelektronen bestrahlt, um das Polymer derart zu vernetzen, daß es einen Wärmemodul von 1,5 kg/cm² aufwies. Eine 0,3 mm dicke Schicht aus dem gleichen, nicht vernetzten Polymer (zweite Schicht) wurde auf die Fasergewebeseite der ersten Schicht derart preßextrudiert, daß das Glasfasergewebe völlig eingebettet war. Die beiden Polymerschichten und das eingebettete Gewebe wurden dann bestrahlt, um den Wärmemodul der ersten Schicht um 1 kg/cm² auf 2,5 kg/cm² zu erhöhen und in der zweiten Schicht einen Wärmemodul von 1 kg/cm² einzuführen. Die erste, zweimal bestrahlte Schicht wies also einen höheren Wärmemodul als die erste Schicht auf.
- Eine 0,6 mm dicke Schicht aus einem nicht vernetzten, mit Gummi modifizierten, hochdichten Polyethylen (erste Schicht) wurde auf Tralijlas-96(AG)-Glasfaser extrudiert, so daß ein flächiges Material gebildet wurde, bei dem die Kettfasern etwa parallel zu einer Kante verlaufen. Das flächige Material wurde mit einem Strahl von Hochenergieelektronen bestrahlt, so daß das Polymer derart vernetzt wurde, das es einen Wärmemodul von 2,5 kg/cm² aufwies. Eine 0,3 mm dicke Schicht aus dem Polymer mit der gleichen Zusammensetzung (zweite Schicht) wurde auf die Gewebeseite der ersten Schicht derart preßextrudiert, daß das Glasfasergewebe zwischen den beiden Schichten völlig eingebettet war. Die zweite Schicht blieb unvernetzt. Ein im wesentlichen rechteckiger Verschlußflecken wurde aus dem flächigen Material ausgeschnitten, wobei die Fasern des Verstärkungsgewebes in einem Winkel von etwa 45º zu den Kanten des Flecken verliefen.
- Der Flecken wurde als Verschlußsystem auf einer Umwickelhülse angebracht, die eine Breite von wenigstens 450 mm besaß. Die Hülse war in einer Richtung senkrecht zu den überlappenden Kanten der herumgewickelten Hülse wärmeschrumpfbar. Bei Aufbringen von Wärme auf die Hülse, um die Schrumpfung zu bewirken, war der Flecken in der Lage, Dimensionsänderungen der Hülse Parallel zu den überlappenden Kanten ohne Faltenbildung aufzunehmen.
- Verschlußflecken, bei denen die Fasern des Verstärkungsgewebes in einem Winkel von 45º zu den Kanten verliefen, wurden aus laminiertem flächigen Material ausgeschnitten, das gemäß den in Beispiel 2 und 3 dargelegten Verfahren hergestellt wurde. Beim Anbringen mit dem Verfahren von Beispiel 4 waren die Flecken in der Lage, Dimensionsänderungen der Hülse Parallel zu den überlappenden Kanten ohne Faltenbildung aufzunehmen.
- Rechteckige Flecken, bei denen die Fasern des Verstärkungsgewebes in einem Winkel von 45º zu den Kanten verliefen, wurden mit den oben in den Beispielen 1 bis 3 dargelegten Verfahren hergestellt, wobei sichergestellt wurde, daß sich die Verstärkungsfasern etwa mit 45º zu den Kanten des Laminats erstrecken. Dann wurden aus dem Laminat Flecken ausgeschnitten, wobei sich die Schnittlinien im wesentlichen senkrecht zu einer Kante des flächigen Materials erstreckten. Beim Anbringen nach dem Verfahren von Beispiel 4 waren die Flecken in der Lage, Dimensionsänderungen der Hülse parallel zu den überlappenden Kanten ohne Faltenbildung aufzunehmen.
- Nun wird eine Ausführungsform des Fleckens gemäß der vorliegenden Erfindung und sein Anbringen zur Verbindung von überlappenden Kanten einer rückstellbaren Umwickelabdeckung beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen
- Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Fleckens nach der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2 eine Perspektivansicht des Fleckens von Fig. 1 in einer Position auf einer rückstellbaren Umwickelabdeckung vor dem Rückstellen der Abdeckung; und
- Fig. 3 eine Teilendansicht des Fleckens und der Abdeckung von Fig. 2 nach dem Rückstellen der Abdeckung.
- Unter Bezug auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen wärmestabilen Flecken 2 mit einer ersten Schicht 4 aus hochdichtem Polyethylen, das durch Elektronenbestrahlung derart vernetzt wurde, daß es einen Wärmemodul von 2,5 kg/cm² aufweist, sowie einer zweiten Schicht 6 aus nicht vernetztem hochdichten Polyethylen. Die Polyethylenschichten 4, 6 umgeben zwischeneinander sandwichartig eine Glasfasergewebeschicht 8 und betten sie ein, wobei der Winkel zwischen den Kettfasern und der Kante 9 des flächigen Materials etwa 45º beträgt. Die erste Schicht 4 ist 0,6 mm dick, und die zweite Schicht 6 ist 0,3 mm dick. Die Glasfasergewebeschicht ist 0,2 mm dick und in den Polymerschichten derart eingebettet, daß die gesamte Fleckendicke 1 mm beträgt.
- Fig. 2 zeigt den Flecken in seiner Position über den überlappenden Kanten einer wärmerückstellbaren Umwickelabdekkung 12, die ein Rohr 14 umschließt.
- Fig. 3 zeigt die Anordnung von Fig. 2, nachdem Wärme durch einen Schweißbrenner aufgebracht wurde. Die Abdeckung 12 ist in Anformung an das Rohr 14 zurückgestellt, und die zweite Schicht 6 ist geschmolzen. Die zweite Schicht 6 verbindet sich also mit der Abdeckung 12. Die erste Schicht 4 mit einem höheren Wärmemodul als die zweite Schicht 6 schmilzt nicht. Die Gewebeschicht 8 minimiert auch die Dehnung des Fleckens unter Einwirkung der von der sich rückstellenden Abdeckung 12 ausgeübten Rückstellkräfte.
Claims (12)
1. Wärmestabiler Verschlußflecken (2) zum Verbinden von
überlappenden Kanten einer dimensionsmäßig
rückstellbaren Polymerabdeckung mit einer ersten und einer
zweiten Polymerschicht (4, 6), wobei die
Zusammensetzung des für die erste Polymerschicht verwendeten
Polymers sich von der Zusammensetzung des für die zweite
Polymerschicht verwendeten Polymers unterscheidet und
die Schichten über eine sandwichartig dazwischen
angeordnete Verstärkungsschicht (8) mit Öffnungen
miteinander verbunden sind,
wobei die zweite Schicht entweder nicht vernetzt ist
oder einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist,
damit sie schmelzen kann, wenn sie auf eine Temperatur
über dem Erweichungspunkt der zweiten Schicht erwärmt
wird,
und wobei die erste Schicht vernetzt ist und einen
Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie
mit der zweiten Schicht kompatibel ist und mit ihr
verbunden werden kann, und der hoch genug ist, damit
sie nicht schmilzt, wenn der Flecken auf eine
Temperatur über dem Erweichungspunkt der zweiten Schicht
erwärmt wird.
2. Verschlußflecken (2) nach Anspruch 1,
wobei der Wärmemodul der ersten Schicht zwischen 0,8
und 2,5 kg/cm², bevorzugt zwischen 1,5 und 2,5 kg/cm²
liegt.
3. Verschlußflecken (2) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei welchem der Modul der zweiten Polymerschicht
weniger als 2,5 kg/cm² beträgt.
4. Verschlußflecken (2) nach einem der vorherigen
Ansprüche,
wobei welchem eine der Schichten Polyethylen oder eine
Polyethylenmischung aufweist, die bevorzugt wenigstens
75 % Polyethylen aufweist.
5. Verschlußflecken (2) nach einem der vorherigen
Ansprüche,
wobei beide Polymerschichten durch Bestrahlung mit
einer Strahlendosis von Hochenergieelektronen vernetzt
worden sind, wobei die erste Schicht einer höheren
Elektronenstrahlendosis als die zweite Schicht
ausgesetzt wurde.
6. Verschlußflecken (2) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Verstärkungsschicht ein Gewebenetz aufweist.
7. Anordnung mit einer dimensionsmäßig rückstellbaren
Polymerabdeckung (12) und einem wärmestabilen
Verschlußflecken (2) zum Verbinden von überlappenden Kanten der
Abdeckung (12), wobei der Flecken eine erste und eine
zweite Polymerschicht (4, 6) aus im wesentlichen
unterschiedlichen Zusammensetzungen aufweist, die über
eine sandwichartig dazwischen angeordnete
Verstärkungsschicht (8) mit Öffnungen miteinander verbunden
sind,
wobei die zweite Schicht entweder nicht vernetzt ist
oder einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist,
damit sie schmelzen kann, wenn der Flecken erwärmt
wird, um eine Verbindung mit der rückstellbaren
Abdekkung zu bilden,
und wobei die erste Schicht vernetzt ist und einen
Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie
mit der zweiten Schicht kompatibel ist und mit ihr
verbunden werden kann, und der hoch genug ist, damit
sie nicht schmilzt, wenn der Flecken erwärmt wird, um
ihn mit der Abdeckung zu verbinden.
8. Anordnung mit einer dimensionsmäßig rückstellbaren
Abdeckung und einem Verschlußflecken nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 zum Verbinden von überlappenden Kanten
der dimensionsmäßig rückstellbaren Abdeckung.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8 mit einem
Verschlußflecken (2) nach Anspruch 6, der auf den überlappenden
Kanten einer dimensionsmäßig rückstellbaren Abdeckung
so angebracht ist, daß der Winkel zwischen der Kette
des Gewebes und der Hauptrichtung der Rückstellung der
Abdeckung zwischen 15º und 75º, bevorzugt zwischen 30º
und 60º, insbesondere 40º und 50º liegt.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
wobei der Verschlußflecken (2) bevorzugt mittels einer
mechanischen Verbindungsanordnung, die die Abdeckung
und/oder den Flecken durchdringt, an der
dimensionsmäßig rückstellbaren Abdeckung (12) befestigt ist.
11. Verfahren zum Abdecken eines langgestreckten
Gegenstandes (14), das folgende Schritte aufweist:
(a) eine dimensionsmäßig rückstellbare Polymerabdeckung
(12) wird um den Gegenstand gewickelt, so daß die
gegenüberliegenden Kanten der Abdeckung einander
überlappen;
(b) ein Verschlußflecken (2) wird über der durch die
überlappenden Kanten gebildeten Verschlußlinie
aufgebracht, wobei der Verschlußflecken eine erste und eine
zweite Polymerschicht (4, 6) aufweist, wobei die
Zusammensetzung des für die erste Polymerschicht
verwendeten Polymers sich von der Zusammensetzung des für
die zweite Polymerschicht verwendeten Polymers
unterscheidet und die Schichten über eine sandwichartig
dazwischen angeordnete Verstärkungsschicht (8) mit
Öffnungen
miteinander verbunden sind,
wobei die zweite Schicht entweder nicht vernetzt ist
oder einen Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist,
damit sie schmelzen kann, wenn der Flecken erwärmt
wird, um eine Verbindung mit der rückstellbaren
Abdekkung zu bilden,
und wobei die erste Schicht vernetzt ist und einen
Wärmemodul aufweist, der niedrig genug ist, damit sie
mit der zweiten Schicht kompatibel ist und mit ihr
verbunden werden kann, und der hoch genug ist, damit
sie nicht schmilzt, wenn der Flecken erwärmt wird, um
ihn mit der Abdeckung zu verbinden; und
(c) es wird Wärme aufgebracht, um den Flecken mit der
Abdeckung zu verbinden.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
wobei die zum Verbinden des Fleckens mit der Abdeckung
aufgebrachte Wärme ausreicht, die Temperatur des
Flekkens über den Erweichungspunkt der zweiten Schicht zu
erhöhen.
Applications Claiming Priority (2)
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GB848413687A GB8413687D0 (en) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | Joining recoverable parts |
GB858508955A GB8508955D0 (en) | 1985-04-04 | 1985-04-04 | Article |
Publications (2)
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