DE4200251A1 - Waermerueckstellbarer gegenstand - Google Patents

Waermerueckstellbarer gegenstand

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Description

Die Erfindung betrifft einen wärmerückstellbaren Gegenstand aus einem Band aus einem vernetzten Polymeren, innerhalb dessen Wandung in Schrumpfrichtung verlaufende Verstärkungsfäden angeordnet sind.
Aus der EP-OS 01 15 905 ist ein wärmerückstellbarer Gegenstand bekannt, der aus einem Gewebe besteht, welches aus wärmerückstellbaren Fäden und Glasfaserfäden besteht. Die wärmerückstellbaren Fäden, die in Schrumpfrichtung verlaufen, bestehen aus einem vernetzten Kunststoff und sind gereckt. Das Gewebe ist in einer Matrix aus vernetztem Kunststoff eingebettet. Die Rückstellung des Gegenstandes bei Wärmezufuhr erfolgt hier ausschließlich durch die wärmerückstellbaren Fäden, die das Matrixmaterial mitnehmen. Durch diese Anordnung soll die Reißfestigkeit des Gegenstandes erhöht werden. Begründet wird dies damit, daß sich ein Riß nur bis zur Grenzfläche Matrix-Faden fortsetzen kann.
Aus der EP-OS 03 50 732 ist ein wärmerückstellbarer Gegenstand bekannt, der aus einem Band aus einem vernetzten, gereckten Kunststoff besteht, in dessen Wandung ein Gewebe aus nicht reckbaren, zugfesten Fäden z. B. aus Glasfasern angeordnet ist. Bei diesem Gegenstand schrumpft das Band und nimmt beim Schrumpfen das Gewebe mit. Der Vorteil dieses Gegenstandes gegenüber dem zuerst genannten Gegenstand ist darin zu sehen, daß die zugfesten Fäden des Gewebes sowohl in Schrumpfrichtung als auch quer dazu verlaufen und von daher eine echte Verstärkungseinlage bilden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist noch darin zu sehen, daß die in Schrumpfrichtung verlaufenden Fäden auf einen Strang aus einem thermoplastischen oder vernetzten Kunststoff aufgewickelt sind und von daher eine Dehnungsreserve aufweisen. Daraus resultiert ein vereinfachtes Herstellungsverfahren.
Schrumpfartikel haben die unangenehme Eigenschaft, nach einer Verletzung der Oberfläche während des Schrumpfprozesses weiterzureißen. Diese Neigung ist um so stärker je höher der Vernetzungsgrad ist. Thermoplastische oder sehr schwach vernetzte Kunststoffe (weniger als 25%) zeigen diese Eigenschaften nicht, wogegen hochvernetzte (mehr als 70%) Kunststoffe quer zur Schrumpfrichtung einreißen, wenn sie mit einer scharfen Kante in Berührung gelangen.
Schwach vernetzte Werkstoffe weisen jedoch ein unbefriedigendes Schrumpfverhalten auf.
Ein weiterer Unterschied zwischen einem vernetzten Kunststoff und einem thermoplastischen Kunststoff ist die dem thermoplastischen Kunststoff innewohnende höhere Flammfestigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten wärmerückstellbaren Gegenstand dahingehend zu verbessern, daß er eine höhere Reißfestigkeit bei gleich gutem Schrumpfverhalten und eine hohe Flammfestigkeit aufweist.
Diese Ausgabe wird bei einem Gegenstand der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Verstärkungsfäden Stränge aus einem gummielastischen Werkstoff sind, daß die Stränge zumindest um 100% gereckt sind und daß der Vernetzungsgrad des Polymermaterials höchstens 40% vorzugsweise zwischen 25 und 30% beträgt.
Der Gegenstand nach der Lehre der Erfindung ist aus handelsüblichen Komponenten aufgebaut, welche durch Massenfertigung kostengünstig herstellbar sind. Bei Erwärmung des Gegenstandes erweicht das vernetzte Polymermaterial, beginnt zu schrumpfen und gibt gleichzeitig die den Strängen durch die elastische Dehnung einverleibte Rückstellkraft frei. Durch die geringfügige Vernetzung des Polymermaterials weist der Gegenstand eine relativ hohe Flammfestigkeit und mechanische und chemische Beständigkeit auf. Da die Rückstellung des Gegenstandes im Wesentlichen durch die gummielastischen Stränge erfolgt, ist ein Weiterreißen in jedem Fall ausgeschlossen. Als Material für die gummielastischen Stränge sind natürliche und synthetische Kautschuke, Polyisopren-olefin, Polyurethane (Elastan) geeignet, insbesondere solche, die bis zu 500% gedehnt werden können und bis 200°C temperaturbeständig sind.
Um die Stabilität des Gegenstandes zu erhöhen, können quer zur Schrumpfrichtung verlaufende Fäden aus einem im wesentlichen nicht verformbaren zugfesten Material vorgesehen sein. Fäden aus Glasfasern, dünnen Metalldrähten, hochfesten Kunststoffen wie Aramid oder Polyester, oder Naturfasern wie Baumwolle sind hierfür geeignet. Mit besonderem Vorteil sind die Stränge und die zugfesten Fäden zu einem Gewebe verarbeitet, welches innerhalb der Wandung des Gegenstandes angeordnet ist. Bei diesem Gewebe sind die Kettfäden zugfest und die Stränge bilden die Schußfäden. Auf die Stränge ist zweckmäßigerweise ein Faden aus zugfestem Material wie oben angeführt wendelförmig aufgewickelt.
Die Verwendung eines Gewebes vereinfacht die Verarbeitung der Komponenten zu dem Gegenstand erheblich. Der auf den Strang aufgewickelte Faden weist abhängig vom Strangdurchmesser und von der Schlaglänge eine Dehnungsreserve auf, die beim Recken des Gegenstandes nahezu aufgehoben wird. Im gereckten Zustand befindet sich innerhalb der Wandung ein Gewebe aus zugfesten gestreckten Fäden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist das vernetzte Polymermaterial wärmerückstellbar. Das kann dadurch bewerkstelligt werden, daß das Polymermaterial nach dem Einbettungsvorgang vernetzt und somit beim Recken vernetzt vorliegt.
Ein Hauptanwendungsgebiet für solche Gegenstände ist der Schutz von Kabelverbindungen im Erdreich. Der in Form einer Manschette vorliegende Gegenstand wird um die Kabelverbindung herumgelegt, mittels einer über entsprechend geformte Längskanten der Manschette geschobenen Schiene werden die Längskanten zusammengehalten und der Gegenstand zum Schrumpfen gebracht. Bei einer solchen Manschette, die an ihren Längskanten senkrecht aus der Ebene der Manschette heraustretende Stege aufweist, erstreckt sich das Gewebe bis in den Bereich der Stege, so daß es beim Schrumpfvorgang durch die Schiene gehalten wird.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines wärmerückstellbaren Gegenstandes.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebe aus in Kettrichtung verlaufenden Fäden aus Glasfasern, Baumwollfasern, Metalldrähte etc. und in Schußrichtung verlaufenden Strängen aus einem gummielastischen Werkstoff mit einer Bewicklung aus einem Faden aus Glasfasern, Baumwollfasern, Metalldrähten etc. in einer Schicht aus einem thermoplastischen Polymermaterial eingebettet wird z. B. durch Kaschieren, daß das thermoplastische Polymermaterial vernetzt wird, daß der Gegenstand erwärmt, im erwärmten Zustand um zumindest 100%, vorzugsweise zwischen 300 und 500%, in Richtung der Stränge gereckt und im gereckten Zustand abgekühlt wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ein nahezu unendlich langes bandförmiges Gebilde herstellen, von welchem nach dem letzten Arbeitsgang die fertigen Manschetten in der gewünschten Länge abgetrennt werden können.
Zweckmäßigerweise wird der Gegenstand auf einer Seite ganzflächig mit einer Folie aus im wesentlichen für Wasserdampf undurchlässigem Material beschichtet und auf diese Schicht eine Schicht aus Heißschmelzkleber aufgebracht. Besteht die undurchlässige Schicht aus Metall z. B. Aluminium, wird diese nach dem Recken und Abkühlen aufgebracht.
Es gibt jedoch Kunststoffe, die im Gegensatz zu dem üblicherweise als Material für die Manschetten verwendeten Polyethylen eine wesentlich geringere Wasserdampfdurchlässigkeit aufweisen z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylidenfluorid etc. Solche Kunststoffolien können z. B. beim Kaschieren aufgebracht und somit auch gereckt werden. Durch die Verwendung solcher Kunststoffolien können die Fertigungskosten erheblich verringert werden.
Die Erfindung ist anhand des in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt eine Manschette 1 mit seitlichen Stegen 2 und 3, über welche nach dem Herumlegen um den zu umhüllenden Gegenstand eine nicht dargestellte im Querschnitt C-förmige Schiene geschoben wird, welche die Längskanten während des Schrumpfvorganges und danach zusammenhält. Innerhalb der Wandung der Manschette 1 ist ein Gewebe 4 aus in Längsrichtung der Manschette 1 d. h. parallel zu den Stegen 2 und 3 verlaufenden Fäden 5 sowie quer dazu, d. h. in Schrumpfrichtung verlaufenden Strängen 6. Das Gewebe 4 erstreckt sich bis in den Bereich der Stege 2 und 3.
Die Fäden 5 sind zweckmäßigerweise Glasfaserfäden, d. h. nicht verformbar. Demgegenüber sind die Stränge 6 aus einem gummielastischen Werkstoff wie z. B. Gummi, synthetischer Gummi, EPDM oder Polyurethan. Wesentlich für diese Werkstoffe ist, daß sie bei Verarbeitungstemperatur bzw. bei Schrumpftemperatur ihre gummielastischen Eigenschaften beibehalten. Das Gewebe 4 ist eingebettet in einer Matrix aus Polyethylen, welches ca. 25% vernetzt ist, d. h. einen Gelgehalt von 25% aufweist.
Der Strang 6 kann wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, aus einer Seele 6a aus dem gummielastischen Werkstoff sowie einem wendelförmig aufgebrachten Faden 6b aus nicht verformbaren Material wie z. B. Glasfasern, Metalldrähten, Baumwolle etc. bestehen.
Die Fig. 2 zeigt den Strang 6 im gereckten Zustand, d. h. geringer Querschnitt des Stranges 6 und große Schlaglänge des Fadens 6b. In der Fig. 3 ist der Strang auf sein ursprüngliches Maß zurückgeschrumpft. Die Schlaglänge des Fadens 6b ist kurz. Im gereckten Zustand der Manschette 1 liegen die Fäden 6b nahezu parallel zueinander und bilden mit den Fäden 5 ein die Manschette verstärkendes Gewebe 4.
Die Matrix hält das Gewebe 4 im gereckten Zustand. Erst bei Erwärmung der Manschette 1 verliert die Matrix ihre Festigkeit und gibt die gummielastischen Kräfte der Stränge 6 frei. Die Manschette 1 schrumpft zurück. Die Matrix kann vorteilhafterweise auch nach dem Vernetzen gereckt sein, d. h. beim Erwärmen schrumpft auch die Matrix. Es erfolgt somit ein gleichmäßiges Schrumpfen der Stränge 6 und der Matrix.
Anhand eines Beispiels soll die Herstellung einer Manschette 1 beschrieben werden.
Ein Gewebe aus gummielastischen Strängen 6 und Glasfaserfäden 5 wird in einer Kaschieranlage ein oder beidseitig mit einem Kunststoffband kaschiert. Das Kunststoffband ist aus einem Gemisch aus,
50 Teilen Polyethylen,
40 Teilen Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, und
10 Teilen Ruß, hergestellt, dem eine geringe Menge Vernetzungshilfsmittel zugegeben wurde.
Nach dem Kaschiervorgang wurde das Matrixmaterial des Kunststoffbandes in Gegenwart von Feuchtigkeit bei 95°C zu ca 25% vernetzt. Das Band wurde dann auf ca. 150-160°C erwärmt und um ca. 400% gereckt. Nachdem der gewünschte Reckgrad erreicht wurde, wurde das Band abgekühlt. Von dem Band wurden dann die Manschetten 1 in der gewünschten Länge abgetrennt.

Claims (7)

1. Wärmerückstellbarer Gegenstand aus einem vernetzten Polymermaterial, innerhalb dessen Wandung in Schrumpfrichtung verlaufende Verstärkungsfäden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfäden Stränge (6) aus einem gummielastischen Werkstoff sind, daß die Stränge (6) zumindest um 100% gereckt sind und daß der Vernetzungsgrad des Polymermaterials höchstens 40%, vorzugsweise zwischen 25 und 30% beträgt.
2. Wärmerückstellbarer Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß quer zur Schrumpfrichtung Fäden (5) aus einem im wesentlichen nicht verformbaren zugfesten Material verlaufen.
3. Wärmerückstellbarer Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Wandung ein Gewebe (4) aus Fäden (5, 6b) aus im wesentlichen nicht verformbaren Material angeordnet ist, von denen die Kettfäden (5) quer zur Schrumpfrichtung und die Schußfäden (6) in Schrumpfrichtung verlaufen und daß die Schußfäden (6) Stränge (6) aus gummielastischen Material sind, auf welche die Fäden (6b) aus im wesentlichen nicht verformbaren Material wendelartig aufgewickelt ist.
4. Wärmerückstellbarer Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Polymermaterial wärmerückstellbar ist.
5. Wärmerückstellbarer Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in Form einer Manschette mit quer zur Schrumpfrichtung verlaufenden Stegen, die senkrecht aus der Ebene der Manschette heraustreten, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (4) sich bis in den Bereich der Stege (2, 3) erstreckt.
6. Verfahren zur Herstellung eines wärmerückstellbaren Gegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebe aus in Kettrichtung verlaufenden Fäden aus Glasfasern, Baumwollfasern, Metalldrähten etc. und in Schußrichtung verlaufenden Strängen aus einem gummielastischen Werkstoff mit einer Bewicklung aus einem Faden aus Glasfaser, Baumwollfasern, Metalldrahten etc. in einer Schicht aus einem thermoplastischen Polymermaterial eingebettet wird, z. B. durch Kaschieren, daß das thermoplastische Polymermaterial höchstens bis 40% vernetzt wird, daß der Gegenstand erwärmt im erwärmten Zustand um mindestens 100%, vorzugsweise um 300-500%, in Richtung der Stränge gereckt und im gereckten Zustand abgekühlt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand auf einer Seite ganzflächig mit einer Folie aus im wesentlichen für Wasserdampf undurchlässigem Material beschichtet wird und auf diese Schicht eine Schicht aus Heißschmelzkleber aufgebracht wird.
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