DE1753838B1 - Hohlkoerperfoermiger Schutzueberzug - Google Patents

Hohlkoerperfoermiger Schutzueberzug

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Description

Es ist bereits bekannt, Gegenstände mit Schutz- und/oder Isolierüberzügen aus wärmerückstellfähigem Material zu überziehen. So wird in der US-PS 20 27 962 ein Rohr aus wärmeschrumpffähigem Kunststoff auf ein anderes Rohr aufgeschrumpft. Ein solcher Überzug bewirkt jedoch keine dauerhaft feste und undurchlässige Verbindung zwischen Überzug und überzogenem Gegenstand.
In der US-PS 30 33 727 wird das Aufbringen eines demgegenüber dauerhaft fest sitzenden, eng anliegenden und undurchlässigen Überzugs, nämlich eines Isolierüberzugs nach Art eines Wickelrohres auf einen elektrischen Leiter beschrieben, indem der Leiter zunächst mit einem Band aus einem thermoplastischen Polyolefin und danach mit einem Band aus verstrecktem, vernetzten! und wärmerückstellfähigem Polyolefin umwickelt wird, worauf auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der das äußere Wickelrohr aus wärmerückstellfähigem Material schrumpft und das innere Wickelrohr aus Polyolefin erweicht. Durch die Schrumpfkraft des außenliegenden wärmerückstellfähigem Materials schrumpft der Überzug fest auf den Leiter auf. Gleichzeitig wird das erweichte thermoplastische Polyolefin des inneren Wickelrohres in Hohlräume gepreßt, die zwischen Leiter und Überzug, insbesondere an den Stellen entstehen, wo sich die Windungen des wärmerückstellfähigen äußeren Bandes überlappen; Hohlräume werden also durch das thermoplastische Polyolefin ausgefüllt. Eine Verbindung zweier
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65 Teile, z. B. elektrischer Leiter unter Ausnutzung der Rückstellkraft bei gleichzeitiger dauerhafter Isolierung der Verbindungsteile ist hierbei weder beabsichtigt, noch möglich.
Es wäre aber nun für manche Fälle erwünscht, nicht nur einen dichten, festen Schutz- und Isolierüberzug auf ein Rohr oder einen elektrischen Leiter aufzubringen, sondern auch gleichzeitig das bei dem Verlegen von elektrischen Leitungen oder ggfs. auch von Rohren notwendige Verbinden vorzunehmen. Beim Verbinden elektrischer Leiter wäre dies besonders erwünscht, da dieses Verbinden — üblicherweise mit einem niedrig schmelzenden, elektrisch leitenden Material, einem Lötmittel vorgenommen — mit dem Isolieren der fertigen Verbindungsstelle Hand in Hand gehen könnte. Bisher wurde dabei zunächst die Verbindung hergestellt und dann die Verbindungsstelle in einem getrennten Schritt isoliert. Das hat zwar den Vorteil, daß der Ausführende sich visuell von dem Zustandekommen einer einwandfreien Lötverbindung überzeugen kann. Das Verbinden mit erst nachfolgendem Schritt des Isolierern ist jedoch zeitaufwendig.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, daß genannte Verbinden insbesondere von elektrischen Leitern und das Aufbringen eines festhaftenden und dichten Schutzüberzuges bzw. einer so beschaffenen Isolierung auf die Verbindungsstelle gleichzeitig zu bewerkstelligen, wobei die Wärmerückstellfähigkeit des Materials des Schutzüberzuges bzw. der Isolierung ausgenutzt werden soll.
Ausgehend von einem hohlkörperförmigen Schutzüberzug, vorzugsweise für die Isolierung von elektrischen Leitern, mit wenigstens einem offenen Ende, insbesondere einem Schlauchstück, aus wärmerückstellfähigem, vorzugsweise aus einem vernetzten Kunststoff bestehenden Material, auf dessen dem zu überziehenden Werkstück zugewandten Seite wenigstens ein schmelzbares Material angeordnet ist, das sich durch die Rückstellkraft des Schutzüberzuges der Oberfläche des zu überziehenden Werkstückes anpaßt und bei Abkühlung erstarrt, wird jene Aufgabe dadurch gelöst, daß zusätzlich zu dem schmelzbaren Material ein Lötmittel im Schutzüberzug angeordnet ist und die Anordnung des schmelzbaren Materials derart ist, daß es bei der Rückstellung des rückstellfähigen Materials einen Damm gegen das Ausfließen des Lötmittels bildet.
Das wärmerückstellfähige Material des Schutzüberzuges kann aus bestrahlten oder chemisch vernetzten Polymeren bestehen. Besonders geeignet für diese Zwecke sind Polyolefine. Das Polymermaterial wird zunächst durch Strangpressen oder auf andere Weise in die gewünschte Form gebracht. Dann vernetzt man es, indem man UV-Strahlen oder energiereiche Strahlen (z. B. einen energiereichen Elektronenstrahl) oder chemische Mittel (im Fall von Polyolefinen beispielsweise Peroxyde) anwendet. Das vernetzte polymere Material wird dann erhitzt und deformiert, worauf es durch Abschrecken oder Kühlen oder auf andere Weise in diesem Zustand »eingefroren« wird. Das gleiche kann auch erreicht werden, wenn man bei Raumtemperatur höhere Kräfte zur Deformierung des Polymermaterials anwendet. Das deformierte Material behält seine Form fast unendlich lange bei, bis es eine Temperatur oberhalb seines Kristallschmelzpunktes (im Falle von Polyäthylen etwa 1200C) ausgesetzt wird. Weiter sind wärmerückstellfähige Elastomere und wärmerückstellfähiges Polytetrafluorethylen geeignet. Ganz allgemein können hierfür alle Materialien, die die Eigenschaft des
»elastischen Gedächtnisses« (zuweilen auch als plastisches Gedächtnis bezeichnet) aufweisen, verwendet werden.
Das schmelzbare Material, das den Damm gegen das Ausfließen des Lötmittels bildet und auf der dem zu überziehenden Werkstück zugewandten Seite des Schutzüberzuges angeordnet ist, kann beliebig sein. Es kann z. B. aus Thermoplasten, wie Polyolefinen, bestehen. Praktisch kann als schmelzbares Material jedes Material verwendet werden, das durch Erwärmen fließfähig gemacht werden kann, beispielsweise übliche Thermoplaste, wie Polyolefine (Polyäthylen, Polypropylen usw.), Polyamide (z. B. Nylon), Polyester (z. B. Polyethylenterephthalat, Celluloseacetat) und andere ähnliche Materialien. Desgleichen können auch hitzehärtende Materialien, wie Epoxyharze, Polyurethane, Phenol-Formaldehyd-Kondensationsprodukte usw. verwendet werden. Es ist ferner möglich, in Kombination mit dem rückfederungsfähigen Material gewisse Stoffe zu verwenden, die nicht in der gleichen Weise wirksam werden, wie schmelzbare Materialien.
Das schmelzbare Material kann vernetzbar sein. So kann z.B. Polyäthylen als schmelzbares Material mit
• einem chemischen Vernetzungsmittel, das ein organisches Peroxyd enthält, versehen werden, so daß die Viskosität des schmelzbaren Materials durch Vernetzung erheblich steigt, wenn auf Vernetzungstemperatur erhitzt wird.
Mehrere schmelzbare Materialien mit verschiedenen Schmelztemperaturen können in einem einzigen Schutzüberzug kombiniert werden. Das Lötmittel ist erfindungsgemäß so zum schmelzbaren Material angeordnet, daß bei der Rückstellung des rückstellfähigen Materials das schmelzbare Material den Fluß des Lötmittels sperrt Das erfolgt beispielsweise in der Weise, daß das eine schmelzbare Material bei der Rückstelltemperatur des wärmerückstellfähigen Teils eine höhere Viskosität als das Lötmittel aufweist und so als Damm gegen das Ausfließen des Lötmittels wirkt. Eine andere Möglichkeit der Dammbildung besteht darin, anstelle von Materialien unterschiedlicher Viskosität Materialien unterschiedlicher Schmelzpunkte zu wählen, z. B. ein Lötmittel mit höherem Schmelzpunkt als der des anderen schmelzbaren Materials. Di aber
• auch das schmelzbare Material bei der Rückstellung erweicht, wird nicht nur das Ausfließen des anderen Materials mit niedriger Viskosität, nämlich des Lötmittels verhindert, sondern gleichzeitig das Eintreten von Feuchtigkeit oder Schmutz.
Nach einer anderen Ausführungsform kann der Schutzüberzug außerdem mit einer starren Muffe versehen sein, die am schmelzbaren Teil anliegt. Ein solcher Schutzüberzug kann mit einem Lötmittel versehen sein, wobei der starre Teil sowohl am schmelzbaren Teil als auch am Lötmittel anliegt
Bevorzugt ist das schmelzbare Material als vom Schutzüberzug getrennte, insbesondere schlauchförmige Einlage ausgebildet Desgleichen kann das schmelzbare Material auch als Überz Jg ausgebildet sein.
Die Herstellung der Schutzüberzüge erfolgt folgendermaßen: Das den rückstellfähigen Teil des hohlkörperförmigen Schutzüberzuges bildende wärmerückstellfähige Material wird so verformt, daß es beim Aufbringen auf das zu überziehende Werkstück eine im Durchmesser größere Abmessung als das zu überziehende Werkstück hat. Dann wird das schmelzbare Material auf der dem zu überziehenden Gegenstand zugewandten Seite des Schutzüberzuges aufgebracht.
Der mit dem schmelzbaren Material versehene Überzug wird dann auf das zu überziehende Werkstück aufgebracht und auf eine solche Temperatur erhitzt daß das schmelzbare Material dünnflüssig wird. Das Erhitzen bewirkt gleichzeitig die Rückkehr des rückstellfähigen Schutzüberzuges in die ursprüngliche Gestalt, wobei der rückstellfähige Teil das erweichte schmelzbare Material gegen den zu überziehenden Gegenstand preßt. Bevorzugt sind Material des rückstellfähigen Teils und schmelzbares Material so gewählt daß die Rückstellung des rückstellfähigen Teils und das Flüssigwerden des schmelzbaren Teils bei der gleichen Temperatur erfolgt. Anstatt das schmelzbare Material als überzug aufzubringen, kann das schmelzbare Material als separate Einlage ausgebildet werden, die von dem rückfederungsfähigen Teil lediglich durch die Reibungskräfte, d.h. durch Preßsitz, festgehalten wird. Bei dieser Herstellungsweise wird das schmelzbare Material mit dem rückfederungsfähigen Material erst kombiniert, wenn letzterem die Eigenschaft der Rückfederung verliehen worden war.
Das Erhitzen kann durch positive Wärmeanwendung, z. B. mit Hilfe von Strahlungswärme, Induktionsheizung, elektrischer Widerstandsheizung, Reaktionswärme usw. erfolgen und kann darin bestehen, daß man tiefgekühlte Materialien Umgebungstemperaturen oder niedrigen Temperaturen aussetzt. Beispielsweise kann man ein kristallines elastomeres Material recken, im gereckten Zustand halten und dabei der Einwirkung von Kälte aussetzen, wodurch es im gereckten Zustand eingefroren wird. In dieses Material kann man einen schmelzbaren Einsatz einbringen, der beispielsweise bei Raumtemperatur flüssig wird. Wird diese Kombination Raumtemperatur ausgesetzt so nimmt das Elastomere seine ursprüngliche Gestalt an. Gleichzeitig schmilzt das schmelzbare Material.
Es kann erfindungsgemäß auch so vorgegangen werden, daß man den rückstellfähigen Schutzüberzug zu einer teilweisen Rückstellung veranlaßt, um ihn mit dem schmelzbaren Material in Berührung zu bringen. Beispielsweise kann ein wärmerückstellfähiges Rohr, dessen Innendurchmesser erheblich größer ist als der Außendurchmesser einer rohrförmigen starren Einlage, über letztere geschoben und dann soweit erwärmt werden, daß es teilweise zurückfedert und mit dem schmelzbaren Material in Berührung kommt ohne daß das Letztere flüssig wird. Man kann z. B. auch den rückrtellfähigen Schutzüberzug der gefrierfähig ist z. B. ein Elastomeres mechanisch verformen und im verformten Zustand einfrieren. Der gefrorene rückstellfähige Schutzüberzug kann dann über die Einlage gestülpt und die Kombination auf Raumtemperatur gebracht werden, wobei das Elastomere sich um die praktisch starre Einlage zusammenzieht und von dieser im gedehnten Zustand gehalten wird.
Bei Anwendung von Induktions- oder Hochfrequenzheizung kann der innere Teil des Schutzüberzuges gemäß der Erfindung vor dem äußeren Teil der Wärme ausgesetzt werden, wobei zuerst die innere schmelzbare Einlage verflüssigt und dann erst der rückstellfähige Schutzüberzug, z. B. ein Elastomer, freigegeben wird
Zusätzlich zur Rückstellung in Radial- bzw. Querrichtung kann auch ein Rückstellen in Längsrichtung erfolgen. Die Rückstellkraft wird dabei auch als Damm gegen den Fluß des Lötmittels ausgenutzt Der rückstellfähige Teil kann verhältnismäßig starr und das schmelzbare Material verhältnismäßig elastisch sein.
Außerdem kann die schmelzbare Einlage gemäß der
Erfindung so beschaffen sein, daß sie bei der gleichen, einer höheren oder einer niedrigeren Temperatur, die zur Auslösung der Dimensionsänderung des rückstellfähigen Teils erforderlich ist, flüssig wird. Wenn das schmelzbare Material ein hitzehärtendes Material ist, kann die Hitze zur Härtung dieses Materials sowie auch zu seiner Verflüssigung dienen.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, daß ein Austreten von dem niedrigschmelzenden Verbindungsmaterial, dem Lötmittel, vermieden wird. Dies ist wichtig, da durch ausgetretenes Lötmittel Kurzschluß bei nebeneinander liegenden Verbindungsstellen zweier elektrischer Leiter auftreten kann. Der entscheidende Vorteil besteht darin, daß Verbindung und Isolierung statt wie bisher umständlich in 2 Schritten, nunmehr in einem einzigen Schritt durchgeführt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.
F i g. 1A zeigt den rückstellfähigen Teil 27, der durch Pressen oder auf andere Weise in die dargestellte Form gebracht wird, wobei er die Ausnehmung 28 aufweist. Dieser Teil wird dann auf die in Fig. IB dargestellte Weise so deformiert, daß ihm das Rückstellvermögen verliehen wird. Dann werden schmelzbare Einlage 29 und das Lötmittel 30 eingesetzt, wie in Fig. IC dargestellt. Elektrische Leiter 31 mit der Isolierung 32 werden dann in den rückstellfähigen Teil 27 geschoben, wie in Fig. ID gezeigt. Das Ganze wird nun erhitzt, wobei der rückstellfähige Teil in die ursprüngliche Gestalt (s. Fig. IA) zurückkehrt und die schmelzbare Einlage 29 und das Lötmittel 30 flüssig werden. Durch die Hitze verschiebt sich ferner die Isolierung 32 von den Enden der Leiter 31. Diese Verschiebung ist in F i g. 1D dargestellt, wo sie teilweise erfolgt ist. Da die Enden der Leiter 31 in der Ausnehmung 28 liegen, wird die schmelzbare Einlage 29 durch das sich zusammenziehende Material 27 mit der Isolierung 32 in Berührung gebracht, ohne daß das Material 27 mit den Leitern 31 in Berührung kommt. Da ferner die Dichte des Lötmittels höher ist als die der Isolierung 32, drückt das Lötmittel die Isolierung von den Enden der Leiter 31 hinweg. Das schmelzbare Material 29 bildet nach dem Erwärmen einen Damm um die Leiter 31, der das Entweichen von Lötmittel verhindert und eine zuverlässige Verbindung der Leiter 31 gewährleistet.
Fig.2 zeigt eine Ausführungsform, bei der der rückstellfähige Teil an einem Ende geschlossen ist und innerhalb des schmelzbaren Materials eine Kugel aus dem Lötmittel enthält.
F i g. 3 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, bei der der rückstellfähige Teil an einem Ende geschlossen ist, eine Kugel aus dem Lötmittel und die Enden elektrischer Leiter enthält.
Fig.4 und 5 stellen Ausführungsformen der Erfindung dar, die den in F i g. 2 und 3 entsprechen mit der Ausnahme, daß der rückstellfähige Teil an beiden Enden offen ist.
Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführungsform ist eine aus Lötmittel und Flußmittel bestehende Kugel 10 innerhalb des schmelzbaren Teils 9 angeordnet. Wenn das in Fig.5 dargestellte Gebilde erhitzt wird, wird nicht nur der schmelzbare Teil 9 geschmolzen und der rückstellfähige Teil 12 veranlaßt, sich auf einen kleineren Durchmesser zusammenzuziehen, sondern die Kugel 10 aus Lötmittel und Flußmittel schmilzt ebenfalls.
Das Lötmittel ergänzt auf diese Weise den schmelzbaren Teil 9 als Einbettungsmasse.
Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform ist die Kugel 10 aus Lötmittel und Flußmittel mit einer starren Halbkugel versehen, die vorzugsweise aus Metall besteht, die Festigkeit des Gebildes erhö η und
to eine Unterlage für das Lötmittel darstellt.
Die in Fig.4 dargestellte Ausführungsform it im wesentlichen die gleiche wie in Fig.2 mit der Ausnahme, daß der rückstellfähige Teil 12 beiderseits offen ist.
Die Ausführungsform gemäß Fig.5 ist ähnlich wie die gemäß F i g. 4, jedoch ist zusätzlich die starre Hülse 13, die vorzugsweise aus Metall besteht, in den schmelzbaren Teil 9 eingeschoben. Vorzugsweise hat der starre Teil 13 eine kleinere axiale Abmessung als der rückstellfähige Teil 12 und der schmelzbare Teil 9. Wenn
diese Konstruktion erhitzt wird, zieht sich der rückstellfähige Teil um die Seiten des starren Teils 13 herum zusammen.
Da die erfindungsgemäßen Artikel sich besonders zum Verbinden und als Abschluß der Enden von elektrischen Leitern eignen, wird die Methode für diesen Zweck ausführlicher beschrieben.
Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform dient zur Herstellung einer wasserdichten Lötverbindung von kunststoffisolierten Drahtenden. Das Verbinden geschieht ohne Blankmachen der Drahtenden, Zusammendrehen der Drahtenden, Umbiegen der Drahtenden, Zusammenwürgen der Enden oder andere üblicherweise angewendete Maßnahmen. Der schmelzbare Teil 9 muß aus einem Material bestehen, das mit der Kunststoffisolierung des Drahtes verschmilzt oder mit ihr eine Klebeverbindung bildet. Wie in Fig.3 dargestellt, ist das Verbinden der Drahtenden mit einem Lötmittel und ggfs. einem Flußmittel versehen. Die nicht blank gemachten Drahtenden 11 werden gegen die Oberseite des Lötmittels gedrückt, worauf das Ganze erhitzt wird. Als Wärmequelle erwies sich eine Hochfrequenz-Induktionsheizung als geeignet. Beim Erhitzen zieht sich der rückstellfähige Teil 8 zusammen und umschließt das schmelzbare Material 9, das durch die Hitze schmilzt. Durch die Hitze wird ferner die Isolierung der Drähte von den Enden hinweggeschoben, so daß die Drähte freigelegt werden. Außerdem schmilzt die Hitze das Lötmittel, das sich um die
so freiliegenden Drahtenden legt. Nach der Abkühlung wird eine feste und undurchlässige Verbindung erhalten.
Die Arbeitsweise bei der in Fig.5 dargestellten
Ausführungsform ist praktisch die gleiche wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 mit der Ausnahme, daß die zu verbindenden Drähte oder sonstigen Teile von beiden Seiten entlang der Achse des rückstellfähigen Teiles 9 eingeführt werden, um eine Stoß- oder Parallelverbindung herzustellen.
Wenn der rückstellfähige Teil des Schutzüberzuges rohr- oder schlauchförmig sein muß, ist der Schlauch durch Strangpressen, Pressen oder aus einer flachen Platte durch Rollen zu einem Schlauch und Verschließen der Naht hergestellt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Hohlkörperförmiger Schutzüberzug, vorzugsweise für die Isolierung von elektrischen Leitern, mit wenigstens einem offenen Ende, insbesondere Schlauchstück, aus wärmerückstellfähigem, vorzugsweise aus einem vernetzten Kunststoff bestehenden Material, auf dessen dem zu überziehenden Werkstück zugewandten Seite wenigstens ein schmelzbares Material angeordnet ist, das sich durch die ι ο Rückstellkraft des Schutzüberzugs der Oberfläche des zu überziehenden Werkstückes anpaßt und bei Abkühlung erstarrt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem schmelzbaren Material ein Lötmittel im Schutzüberzug angeordnet ist, und !5 die Anordnung des schmelzbaren Materials derart ist, daß es bei der Rückstellung des rückstellfähigen Materials einen Damm gegen das Ausfließen des Lötmittels bildet.
2. Schutzüberzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel in einem Schutzüberzug angeordnet ist, dessen schmelzbares Material aus thermoplastischem Kunststoff besteht.
3. Schutzüberzug nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Material bei der Rückstellungstemperatur eine höhere Viskosität als das Lötmittel aufweist.
4. Schutzüberzug nach Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß er außerdem mit einer starren Muffe versehen ist, die am schmelzbaren Teil anliegt.
5. Schutzüberzug nach Ansprüchen 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Material als vom Schutzüberzug getrennte, vorzugsweise schlauchförmige Einlage oder als Überzug ausgebildet ist.
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