CN1135405A - 一种可收缩的壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种可收缩壳体(1)。该壳体由一个可收缩的塑料化合物(2，2a，2b)及嵌入其中的一个由非回弹纤维(6)及回弹纤维(8)构成的嵌入件(5)构成。可回弹纤维(8)上设有一多余长度，该多余长度最好是一段沿壳体(1)的伸、缩方向延伸的螺旋线。在壳体(1)延伸过程中，由于回弹纤维具有该多余长度因而不会产生附加的延伸。在收缩过程中，回弹纤维(8)起着“膨胀剂”的作用，从而可封住产生于制造过程中的毛细孔状纵向孔隙(9)。

Description

一种可收缩的壳体
本发明涉及的是一种可收缩的壳体，该壳体由塑料化合物构成，其中嵌有一个由热回弹纤维及非回弹的纤维构成的嵌入件。所述可回弹的纤维设置在壳体的伸、缩方向上。
DE-A-3833415中公开了一种用于制造可在加热时回弹的板件的方法，其中，在可热回弹的塑料基体中嵌入了由席垫或织物构成的嵌入件。该嵌入件是由非回弹的、相互交叉的线绳构成。沿着板件伸、缩方向布置的线绳卷绕在一根塑料绳上。
EP-A-0115905中公开了一种可在加热时回弹的纺织材料。在这种材料中回弹是通过具有收缩性的纤维实现的。这种可回弹的纤维与非回弹的纤维共同编织成一个织物。其中，可回弹的纤维沿着收缩方向延伸。为了对该织物进行防水密封，采用了热软化的聚合物塑料，这种材料容许可回弹纤维产生收缩，但其本身不提供收缩力。这是因为已经采用可收缩纤维来提供收缩作用，因而不需要与之连接的部分延伸。
本发明的目的在于提供一种抗拉的热收缩壳体，其上带有一个由纤维构成的嵌入件。该壳体源于前面已经提到的已知的、用可收缩基体材料制成的可收缩壳体，但增加了一个用于提供机械承载能力的、由纤维构成的嵌入件。该嵌入件不妨碍壳体的伸、缩，但可满足嵌入件在连接时具有良好粘接性的要求。
本发明的目的是通过如下措施实现的，在前面提到过的那种可收缩壳体上，所述热回弹纤维在可收缩壳体的伸、缩方向上设置有一段多余长度。
通过本发明可以保证，当按照本发明方案在一个本身已知的、由可收缩塑料化合物构成的塑料基体制成的可热收缩壳体中嵌入一个用于提高抗拉性的、由织物或衬垫构成的嵌入件时，则该壳体可用作坚固的机械接头。由纤维构成的该嵌入件最好基本上既不阻碍延伸行程也不阻碍收缩行程，因而由可收缩的塑料基体提供的收缩可以得到充分的利用。沿伸、缩方向延伸的纤维的布置必须保证经过交联处理的壳体可以延伸，但纤维本身并不伸长。为此目的，该纤维在伸、缩方向上设置有一段多余的长度，该多余长度应保证在壳体延伸到其最大长度时，纤维本身没有拉伸。但是，在延伸过程中，沿着纤维长度会产生毛细孔状的纵向孔隙，其中可能会渗入水份，因而可能引起壳体损坏。然而，在本发明中沿收缩方向延伸的、具有一段多余长度的纤维采用的是可热回弹或可收缩的纤维。所选择的该纤维的多余长度保证在壳体自身收缩过程中该纤维不提供收缩力。不过，带有多余长度的可回弹的纤维在收缩温度作用下最好也可同样改变其几何形状，从而使其直径增大，以便在某种程度上起到＂膨胀剂＂的作用。通过这种方式可以充满在延伸时产生的毛细状纵向孔隙，使其被密封，从而不再渗入水份。该＂膨胀作用＂是，通过一个等体积物的形状变化、即长度缩短、直径增大使可回弹纤维充满相应的纵向孔隙。此外，塑料基体与作为加强嵌入件的纤维之间的粘接力得到了改善，这是因为两种材料的相同性或相容性有益于其相互的粘接性。
根据本发明，所述的可回弹的纤维不是为壳体提供收缩力而设置的。该纤维上设置有一段沿壳体收缩方向延伸的多余长度。该多余长度的合成方向与伸、缩方向相同。该多余长度可以呈无序状态也可以呈螺旋状。后一种形式可以是多少具有一些自承载能力的螺旋体也可以是绕在一根承载纤维上的螺旋体。承载纤维必须保证在延伸时可拉伸而不会被拉断。此外，该纤维最好采用与塑料基体类似或相同的材料，例如聚乙烯，以便改善二者相互的粘接性能。一根在温度60℃至200℃时直径增大而长度缩小的纤维缠绕在该承载纤维上。缠绕的方式应保证，在整个壳体完全延伸时所谓长度可缩小的纤维没有或几乎没有或仅有微小的伸长。这意味着，绕圈直径相对较小并且在承载纤维上的螺旋设有一段6-10倍的“长度储存”。所以，该纤维不会产生或只能产生很小的使壳体回弹的力。然后，将这样一种绕有可回弹纤维的承载纤维作为纬纱与抗拉材料制成的经纱一起制成织物或衬垫，随之将其嵌入聚乙烯层中。随后的加工过程同于传统的可收缩壳体的加工过程，即、或者采用辐射交联或者采用硅烷交联工艺，而后使壳体延伸。若采用辐射交联工艺，卷绕的可回弹纤维最好用改性塑料化合物制成，其在交联后仍可保持足够的膨胀度。在覆盖层、被缠绕的可回弹纤维以及承载纤维之间应当有尽可能强的聚合力或至少有较好的粘接性，以满足连接的需要。
缠绕在承载纤维上的可回弹纤维可以贯通承载纤维的整个长度也可以仅占其长度的一部分或者仅仅是一个绕环。
由于覆盖层、承载纤维及可回弹纤维采用的材料具有相互兼容性，因而通过在基体层上去除部分材料，也就是通过形成一段毛细孔隙可阻碍可回弹或可收缩纤维及承载纤维继续移动。这种阻碍作用也可以通过覆盖层材料对纤维施加的阻力来实现。
在采用玻璃纤维作为经纱的情况下，在接触区内同样会出现分离或粘接的问题。如果采用直径较小而强度基本相同的材料，则可大大地减小分离面积，从而减小了不密封的可能性。在此情况下，纤维应采用芳香族聚铵酯，最好是芳族聚酰胺纤维，如凯夫拉尔纤维(聚对苯二甲酰对苯二胺纤维)。此外，由于经纱主要是为构成织物所需要的，所以可以大大地减少经纱根数，以便缓解密封的问题。另外，也可以采用一些至少能与覆盖层粘接的材料，例如聚乙烯纤维或乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。
在采用玻璃纤维作经纱的情况下，由聚乙烯制成的、呈卷绕状的可回弹纤维不容易与覆盖层上的交叉点粘接。这意味着，呈卷绕状的可回弹纤维处于“自由”状态在延伸时，承载纤维变细，而呈卷绕状的可回弹纤维仍处于不受拉伸的状态，并通过增大螺距达到“覆盖层延伸所需要的延伸长度”。在壳体向回收缩时，各个可回弹纤维都相互独立地部分收缩，由此使纤维变粗，从而在经纱通过的区域产生密封作用。此外，也可以通过可回弹纤维在经纱区域“膨胀作用”充满纵向孔隙从而达到密封的效果。通过一定的构造及工艺技术也可以保证在壳体延伸区内没有经纱通过。通过这种方式可以制造一种沿垂直于伸、缩方向可抗拉的套筒。位于伸、缩区之外的经纱的作用仅仅是使相互平行的可回弹纤维联结起来。
若可回弹纤维选用聚乙烯材料，可以有如下优点：
—由于没有材料空隙，因而提高了其抗破裂强度；
—显著提高了材料的延伸率；
—具有防止裂缝扩展的能力；
—由于不必携带可回弹纤维或覆盖层一同伸张，因而壳体的收缩速率及收缩力高于传统的壳体；
—壳体表面具有较高的耐热性能；
—可防止连接处开裂，因而可不必在受热侧附加一个覆盖层。
选择可回弹纤维的直径时应保证只对覆盖层产生很小的削弱作用，该直径最好选为0.2至2mm。
在承载纤维上卷绕的纤维圈数应当保证在膨胀系数为4至8的壳体进行伸张的过程中，可回弹纤维不产生附加的伸张。不过，在伸张过程中可回弹纤维也可以有附加的伸张，这样在覆盖层收缩时，可回弹纤维也可以增加其回缩力。绕在承载纤维上的纤维圈数可以是一圈、两圈，可以是相反方向缠绕或者可以采用纺织软管的结构。
在以上所有实施例中，可回弹纤维在壳体回缩过程中都收缩，从而充满在轧光整理过程中出现的空隙及在伸张时产生几何形状变化的纵向孔隙，由此产生密封作用。只有在可回弹纤维不产生附加伸张的的情况下，被伸张的连接部分才可能由经过交联处理的覆盖层处向回收缩。由于与覆盖层联接，因而可回弹纤维在连接部分延伸过程中就已经开始收缩了。由此可部分充满在轧光整理过程中产生的空隙。在壳体收缩过程中可回弹纤维进一步收缩，由此在连接处产生前面提过的“膨胀作用”，从而进一步密封空隙。在正常的生产过程中可回弹纤维会产生热收缩，在采用辐射交联工艺的情况下，热收缩可以获得与覆盖层不同的交联度。该可回弹纤维也可以在绕在承载纤维前就进行交联处理。由此可以提高机械强度并防止进一步开裂。由于采用了不同的交联，因而在连接部分延伸时可回弹纤维无论延伸还是不延伸都不会出现进一步开裂。因此，卷绕纤维、即可回弹纤维为便于与覆盖层粘接而采用与覆盖层兼容的材料。与采用玻璃纤维不同，在足够的加热温度下，覆盖层与回弹纤维及承载纤维之间具有良好的粘接性能，由此可防止被加热的覆盖层进一步开裂。
以下将借助于四幅图进一步说明本发明。
图1表示了本发明的带有嵌入件的可收缩的壳体；
图2为示意图，其中表示了由不同的纤维构成的嵌入件的结构；
图3表示了可收缩壳体的横截面图，该壳体是由两个覆盖层夹带一个嵌入其中的织物构成的；
图4表示了可收缩壳体的横截面图，该壳体是由一个聚合物覆盖层带一个嵌入其中的织物构成的。
图1表示了本发明的一个实施例。其中，可收缩的壳体1由一个扁平的、可收缩的塑料化合物2构成。在该化合物中嵌有一个嵌入件5。嵌入件5为一个由若干根纤维构成的织物或衬垫。该图可见，作为经纱的热稳定的、非回弹的纤维6沿着套筒型的壳体1的纵向延伸，而纬线7-8则沿着壳体1的周向、也就是壳体1的伸、缩方向延伸。在该实施例中，壳体的形状选择为套筒形，在该套筒上沿其纵向接口边设置有凸缘3。一纵向延伸的夹板4将两凸缘夹住，使其合拢。
图2中表示了嵌入件5的结构。此处，嵌入件采用的是一种织物。在图1所示的可收缩的化合物构成的壳体上，沿套筒纵向最好布置若干具有热稳定性的、且不可回弹的经纱6，例如玻璃纤维或凯夫拉尔纤维，该纤维无论在壳体伸张还是收缩时都不承受载荷。与此不同的是，沿伸、缩方向布置的、由若干根纤维7和8制成的线绳7-8则必须在壳体伸张时无阻碍地延伸或伸长，在壳体收缩时无阻碍地收缩。线绳7-8分别由诸如聚乙烯等聚合物材料制成的可伸张的承载纤维7及至少一根缠绕在其上的可回弹的纤维8构成。可回弹的纤维8因其卷曲形状可在伸张时被拉伸，而它本身并不被拉长。这意味着，卷曲的程度应保证在平坦的塑料化合物处于拉开的状态时，可回弹的纤维8仍不会产生伸张。通过这种方式可以保证，卷曲的、可回弹的纤维8在伸张过程中不会经受附加的伸张，因而在收缩时也不会或几乎不会提供收缩力。壳体的收缩力基本上是通过结网的、已被伸张的可收缩化合物提供的。所述的卷曲度应当根据前面说过的延伸度而定。其原因是，按照这种方式，纤维8为卷绕而多出的长度必须等于可收缩的壳体的延伸长度。在聚合物基体中嵌入织物或嵌入件5时，可能会在轧光整理过程中及伸张时沿织物5的线绳7-8出现毛细孔状的纵向孔隙。在本发明中，这些毛细孔状的纵向孔隙的作用是用于阻止沿伸、缩方向绕在承载纤维7上的可回弹的纤维8的移动。在收缩过程中，纤维8起着＂膨胀剂＂的作用，以便将相应的纵向孔隙塞满。
图3表示了本发明壳体的断面，其中，可收缩化合物2是由两块相互粘合的可收缩板2a、2b构成的。在两块可收缩板2a、2b相互粘接的接合面处，嵌入带有纺织纤维的织物或衬垫。如该图所示，绕着由承载纤维7及卷曲的可回弹的纤维8构成的纺织线绳7-8形成一个毛细孔状的纵向孔隙9。为清楚起见，图中放大了该纵向孔隙，而实际上该毛细状纵向孔隙很小，以保证在回弹收缩时，通过可回弹纤维8的＂膨胀＂而扩大直径的作用，即可密封该孔。
图4中表示了本发明的另一实施例，其中，可收缩壳体1是由一块可收缩化合物板构成的，织物或衬垫嵌入其中。在此方案中，也可以通过伸张时的材料移动产生毛细状的纵向孔隙9。在收缩过程中，由于可收缩纤维8直径增大从而将该孔密封。

Claims (26)

1、一种可收缩的壳体(1)，该壳体由塑料化合物构成，其中嵌有一个由热回弹纤维(8)及非回弹的纤维(6)构成的嵌入件(5)，所述回弹纤维(8)设置在壳体(1)的伸、缩方向上，其特征在于，所述热回弹纤维(8)在可收缩壳体(1)的伸、缩方向上设置有一段多余长度。
2、如权利要求1所述的可收缩壳体，其特征在于，确定所述的可回弹纤维(8)的多余长度的原则是，当壳体(1)已经达到最大延伸度时，回弹纤维(8)仍不产生伸张。
3、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，回弹纤维(8)呈无序状态布置，其合成方向与壳体伸、缩方向相同。
4、如权利要求1至2之一所述的可收缩壳体，其特征在于，各回弹纤维(8)卷绕在承载纤维(7)上。
5、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，嵌入件(5)是有相互交叉的纤维构成的平面衬垫，其中，回弹纤维(8)沿着一个方向延伸，而非回弹纤维(6)则沿着另一个方向延伸。
6、如权利要求1至4之一所述的可收缩壳体，其特征在于，嵌入件(5)是纺织件，其中，非回弹纤维(6)作为经纱沿着一个方向延伸而带有承载纤维(7)的回弹纤维(8)则作为纬纱沿壳体收缩方向延伸。
7、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，塑料化合物最好由一种改性聚乙烯构成，并且在进行交联和延伸之后可收缩。
8、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，嵌入件(5)嵌入在一块由可收缩的塑料化合物制成的基体层(2)中。
9、如权利要求1至7之一所述的可收缩壳体，其特征在于，嵌入件(5)嵌入在两块由可收缩的塑料化合物制成的覆盖层(2a，2b)中。
10、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，在回弹纤维(8)嵌入基体之前不对其进行交联处理。
11、如权利要求1至9之一所述的可收缩壳体，其特征在于，在回弹纤维(8)嵌入基体之前对其进行交联处理。
12、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，嵌入件(5)中的非回弹纤维(6)为玻璃纤维。
13、如权利要求1至11所述的可收缩壳体，其特征在于，嵌入件(5)中的非回弹纤维(6)为凯夫拉尔纤维(聚对苯二甲酰对苯二胺纤维)，该纤维是由芳香族聚酰胺酯，最好是芳族聚酰胺纤维构成的。
14、如权利要求1至11之一所述的可收缩壳体，其特征在于，非回弹纤维(6)采用便于与塑料化合物粘接的材料，特别是乙烯乙酸乙烯酯(EVA)。
15、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，承载纤维(7)有聚乙烯纤维构成。
16、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，绕在承载纤维(7)上的各回弹纤维(8)为单圈。
17、如权利要求1至15之一所述的可收缩壳体，其特征在于，绕在承载纤维(7)上的各回弹纤维(8)是由几段线圈构成的。
18、如权利要求1至15所述的可收缩壳体，其特征在于，绕在承载纤维(7)上的各回弹纤维(8)是由一段线圈构成的。
19、如权利要求1至15所述的可收缩壳体，其特征在于，绕在承载纤维(7)上的各回弹纤维(8)为螺旋状。
20、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，回弹纤维(8)上缠绕段的长度应保证在壳体延伸后回弹纤维仍没有拉成直线，因而不产生附加的延伸。
21、如权利要求20所述的可收缩壳体，其特征在于，回弹纤维(8)的多余长度应保证当承载纤维(7)线性延伸系数小于6时，回弹纤维(8)本身不伸张。
22、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，回弹纤维(8)在60℃至200℃范围内可收缩。
23、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，带有嵌入件(5)的壳体(1)经过辐射交联处理。
24、如权利要求1至22之一所述的可收缩壳体，其特征在于，带有嵌入件(5)的壳体(1)经过硅烷交联处理。
25、如上述权利要求之一所述的可收缩壳体，其特征在于，回弹纤维(8)在收缩过程结束后直径大于在制造可收缩壳体(1)过程中的直径，因而该可收缩的回弹纤维(8)可以充满在制造过程中及延伸过程中产生的毛细孔状的纵向孔隙(9)。
26、一种制造如上述权利要求之一所述的可收缩壳体的方法，其特征在于，最好通过挤压方法制造一个平板形的塑料基体(2)，用可回弹纤维(8)和非回弹纤维(6)制成织物及衬垫作为嵌入件(5)嵌入到塑料基体(2)中，其中，在可回弹纤维(8)上沿着后续的延伸、收缩过程中的伸、缩方向设有一多余长度，而后加热壳体(1)并使其延伸，直到回弹纤维(8)延伸到最大程度，即被拉伸达到其全长时回弹纤维本身并不伸张，在此状态下对壳体(1)进行冷却。
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