DE1941327A1

DE1941327A1 - Formteile mit Thermorueckfederung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1941327A1
Application number: DE19691941327
Authority: DE
Inventors: Cook Paul Maxwell
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1968-08-15
Filing date: 1969-08-14
Publication date: 1970-09-10
Also published as: BE737550A; FR2015723A1; CH508471A; NL6912409A; GB1265194A

Description

Formteile mit Thermorückrederung und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft Formteile mit hermorückfederung, d.h. Formteile, die durch Wärme rückstellfähig sind und aus Werkstoffen bestehen, denen die Eigenschaft des plastischen oder elastischen Gedächtnisses verliehen werden kann. Beispielsweise kann eine rohrförmige Muffe aus einem solchen Werkstoff unter der Einwirkung von Wärme und Druck auf einen Durchmesser, der größer ist als ihr normaler Durchmesser, ausgedehnt und dann unter Aufrechterhaltung des Drucks gekühlt werden. Die auf diese Weise behandelte Muffe behält ihre ausgeweitete Form, bis sie erneut auf eine Temperatur oberhalb ihrer Rückstelltemperatur erhitzt wird, wodurch sie wieder ihre ursprüngliche Form annirnmt, Beispiele von Werkstoffen, die sich zur Herstellung dieser bei Wärmeeinwirkung nicht formbeständigen, rückstellfähigen Formteile eignen, sind in den U.S.A.-Patentschriften 2 027 962 und 3 086 242 genannt.
Besonders geeignet sind Polymere, die vernetzt worden sind, beispielsweise durch Strahlung oder auf chemischem Wege, Jedoch können auch nicht-kristalline Polymere, die die Eigenschaft des plastischen oder elastischen Gedächt- nisses aufweisen, z0B0 Polyurethaneund Ionomere, sowie Elastomere, zOBo Siliconkautschuke, verwendet werden, Durch Wärme rückstellfähige Formteile werden in zunehmendem Maße verwendet, um Kabel, Rohre, Drähte und andere Gegenstände zu isolieren und in anderer Weise zu schützen, Die Formteile haben im allgemeinen eine solche Form, daß sie größer sind als der zu schützende Gegenstand, und werden aufgebracht, indem sie um den Gegenstand gelegt und dann durch Einwirkung von Wärme um den Gegenstand geschrumpft werden. Das Schrumpfen wird in den meisten Fällen mit Hilfe eines Infrarotheizgerätes, eines mit Heißluft arbeitenden Heizgerätes oder mit Hilfe einer Flamme erreicht, Bei allen diesen Methoden werden verhältnismäßig unhandliche und umfangreiche Apparaturen verwendet, so daß die Verwendung von durch Wärme -rückstellfähigen Formteilen an engen oder unzugänglichen Stellen, wo sie sonst erwünscht wären, nicht möglich ist.
Leitfähige Teilchen, zOBo Ruß, sind in Werkstoffe mit elastischem Gedächtnis eingearbeitet worden, um die erhaltenen Massen leitfähig zu machen. Diese Massen werden dann auf die in den oben genannten U.S0A0-Patentschriften beschriebene Weise behandelt, um elektrisch leitfähige, durch Wärme rückstellfähige Formteile herzustellen. Beispiele von im Handel erhältlichen Massen, die sich für diesen Zweck eignen, sind die leitfähigen Polyäthylene der Handelsbezeichnung 'wDFDA 5020 und nDHDA 7800lot (Hersteller Union Carbide Corporation) Diese mit Rußteilchen gefüllten Polymermaterialien werden in erster Linie an Stromkabeln verwendet, um Koronaentladungen zu verringern.
In gewissen Fällen wird eine Isolierschicht, -die den elektrischen Leiter bedeckt, mit dem Material umspritzt) worauf die Abschirmschicht.mit einer wei.teren Schicht des Isoliermaterials umspritzt wird. In einem solchen F-tLL wird natürlich das mit den Rußteilchen gemischte rolnrmer- material nicht ausgeweitet, doho es wird ihm nicht die Eigenschaft des plastischen oder elastischen Gedächtnisses verliehen, In anderen Fällen wird das Material zu einem durch Wärme rückstellfähigen Formteil ausgeweitet, und das Formteil wird unter Verwendung der oben genannten üblichen Heizvorrichtungen zur Rückfederung veranlasst.
Gegenstand der Erfindung ist die Rückstellung von elektrisch leitfähigen, durch Wärme rückstellfähigen Formteilen nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man einen elektrischen Strom durch das Formteil leitet und hierdurch das Formteil auf seine Rückstelltemperatur erhitzt.
Die Erfindung betrifft ferner die Rückstellung von durch Wärme rückstellfähigen Formteilen nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Formteil mit einem elektrisch leitfähigen, durch Wärme rückstellfähigen Formteil in Wärmeübertragun-Deziehung bringt und einen elektrischen Strom durch das leitfähige Formteil leitet und hierdurch beide Formteile auf ihre Rückstelltemperaturen erhitzt.
Durch die Erfindung, die nicht die Verwendung üblicher Heizvorrichtungen erfordert, können durch Wärme rückstellfähige Formteile an engen, schlecht zugänglichen Stellen verwendet werden. Dies kann erreicht werden, indem man das Formteil aus einem Polymermaterial herstellt, dem leitfähige Teilchen, z.B. Ruß, zugemischt worden sind und dann das Formteil in beliebiger üblicher Weise, vorzugsweise nach dem Verfahren des U.S.A.-Patents 3 086 242, wärmeruckstellfähig macht. Durch die Anwesenheit der leitfähigen Teilchen in der Masse wird das Formteil elektrisch leitend, so daß ein elektrischer Strom durchgeleitet werden kann. Wenn der Strom stark genug ist, wird durch die Widerstands erhitzung der leitfähigen Teilchen das Polymermaterial auf eine Temperatur oberhalb seiner Thermorückfederungstemperatur gebracht und die Rückführung des Formteils auf seine ursprünglichen Abmessungen ausgelöst. Unhandliche und umfangreiche Werkzeuge sind nicht erforderlich, weil nur ein elektrischer Kontakt an jedem Ende des Formteils erforderlich ist, Die Formteile gemäß der Erfindung können allein oder, wenn elektrische Isolierung gewünscht wird, zusammen mit einem anderen Formteil mit Thermorückfederung verwendet werden, das keine leitfähigen Teilchen enthält und mit dem leitfähigen Formteil so verbunden ist, daß die Wärme, die durch den Strom erzeugt wird, der durch das elektrisch leitende Formteil fließt, genügt, um es auf seine Thermorückfederung#stemperatu#r zu erhitzen. Die leitfähigen.hormteile gemäß der Erfindung können auch so ausgebildet werden, daß sie von einem anderen durch Wärme rückstellfähigen Formteil, mit dem sie verbunden sina, /entfernt werden können, nachdem die Rückstellung dieses Formteils durch die übertragene Wärme erfolgt ist.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend als Beispiel in Verbindung mit den Abbildungen beschrieben, wobei Fig,l, Fig.2 und Fig.3 perspektivisch und teilweise im Schnitt drei verschiedene Formteile gemäß der Erfindung darstellen.
Fig.1 zeigt ein durch Wärme rückstellfähiges Formteil, das aus einem ersten rohrförmigen Teil oder einer Muffe 10 und einem zweiten rohrförmigen Teil oder einer Muffe 12 besteht, die die erste Muffe 10 eng anliegend umgibt, so daß eine ausreichende Berührung gegeben ist, die einen annehmbar guten Wärmeübergang zwischen den Teilen zuläßt.
Die Muffe 10 beste-ht aus einem geeigneten Polymermaterial, dem elektrisch leitfähige Teilchen, z.B. Ruß, zugemischt worden sind. Beispielsweise kann die Muffe 10 aus den oben genannten leitfähigen Polyäthylenen der Handelsbezeichnung t'DFDA 5020" oder DHDA 7800 bestehen. Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß natürlich auch Werk- stoffe aus anderen Polymeren und/oder leitfähigen Teilchen verwendet werden können, Die Muffe 12 kann aus dem gleichen Polymermaterial wie die Muffe 10 oder aus einem anderen Polymermaterial hergestellt werden. Vorzugsweise liegen die Rückfederungstemperaturen der beiden Materialien verhältnismäßig dicht beieinander, so daß ihre Rückstellung im wesentlichen gleichzeitig erfolgt0 In gewissen Fällen kann es auf Grund des schlechten Wärmeübergangs zwischen der Muffe 10 und der Muffe 12 oder bei unterschiedlicher Wandstärke der beiden Teile erwünscht sein, die Muffe 12 aus einem Material herzustellen, das eine niedrigere Rückfederungstemperatur hat als die Muffe 10, so daß die Rückfederung der beiden Muffen im wesentlichen gleichzeitig erfolgt.
Wie diese Abstimmung erreicht werden kann, ist dem Fachmann bekannt.
Den Materialien der beiden Muffen 10 und 12 kann natürlich die Eigenschaft des plastischen oder elastischen Zedächtnisses in beliebiger üblicher Weise verliehen erden, z.B. durch Vernetzung durch Strahlung, wie dies in der U.S.A.-Patentschrift 3 086 242 beschrieben wird.
Wenn ein elektrischer Strom durch die Muffe 10 geführt wird, um die Widerstandserhitzung der leitfähigen Teilchen zu bewirken, wird die Wärme aus den Teilchen auf das umgebende Polymermaterial übertragen mit dem Ergebnis, daß auch das Polymermaterial erhitzt wird. Wenn die Stärke des Stroms ausreichend ist, wird das Polymermaterial der Muffe 10 wenigstens auf seine Rückstelltemperatur erhitzt, worauf es beginnt, von seiner unabhängig dimensionell wärmeinstabilen Form zu seiner ursprünglichen wärmebeständigen Form zurückzukehren. Die Wärme aus der Muffe 10 wird auch auf die Muffe 12 übertragen, so daß diese veranlasst wird, mit der Thermorückfederung zu beginnen. Der elektrische Strom kann den Enden oder beliebigen Zwischenpunkten der Muffe 10 in beliebiger geeigneter Weise beispielsweise mit Krokodilkiemmen oder anderen üblichen Klemmen oder Elektroden zugeführt werden, Bei dieser Ausführungsform und bei den anderen beschriebenen Ausführungsformen kann die Stellung der leitfähig-en und nicht-leitfähigen Muffen zueinander umgekehrt werden, Ferner können die Muffen durch Wärme dehnbar anstatt wärmeschrumpfbar sein, In diesem Fall werden die Muffen beispielsweise zur Auskleidung von Rohren verwendet0 Ferner kann eine der Muffen bei der Rückstelltemperatur schmelzbar sein, so daß eine undurchlässige und dichte Verbindung zwischen den Muffen und einem zu bedeckenden Gegenstand gebildet wird.
Nachdem die Thermorückfederung der Muffen 10 und 12 auf einen in die Muffe 10 eingeführten Gegenstand erfolgt ist, ist der Gegenstand durch die Anwesenheit der nichtleitfähigen Muffe 12 elektrisch isoliert. Wenn der Gegenstand beispielsweise ein isolierter elektrischer Leiter ist, kann die Muffe 10 als Hochfrequenzabschirmung dienen.
Es ist offensichtlich, daß durch das Erhitzen und die anschließende Thermorückfederung der Muffen 10 und 12 durch Durchleiten eines elektrischen Stroms durch die Muffe 10 das in Fig.1 dargestellte Formteil für viele Fälle vorteilhaft wird, wo es bisher auf Grund der Sperrigkeit der erforderlichen, mit Heißluft arbeitenden Heizgeräte oder Infrarotheizgeräte schwierig war, Formteile mit Thermorückfederung zu verwenden. Es ist im Rahmen der Erfindung lediglich erforderlich, daß die Enden des Formteils und nicht praktisch seine gesamte Länge zugänglich sind.
Die Muffe 10 kann natürlich auch allein verwendet werden, wenn keine äußere Isolierung erforderliph ist. In diesem Fall muß natürlich die Muffe 10 die Eigenschaft des plastisohen oder elas#tischen Gedächtnisses haben. damit Thermorückfederung durch Durchleiten des Stroms vorgenommen werden kann.
Bige 2 zeigt ein zweites durch Wärme rückstellfähiges Form teil gemäß der Erfindung. Ein durch Wärme rückstellfähiger Teil oder eine Muffe 14, die keine elektrisch leitenden Teilchen enthält und somit nicht-leitend ist, ist eng anliegend in einem durch Wärme rückstellfähigen Teil oder einer Muffe 16 angeordnet, die elektrisch leitende Teil chen enthält und ihrerseits eng anliegend in einer durch Wärme rückstellfähigen Muffe 18 angeordnet ist, Die Muffen 18 und 14 sind der Muffe 12 von Fig01 ähnlich, während die Muffe 16 der Muffe 10 von Fig.1 gleicht.
Läßt man einen elektrischen Strom durch die elektrisch leitende Muffe 16 fließen, so erzeugt der Strom Wärme, die auf die Muffen 14 und 18 übertragen wird. Durch entsprechende gegenseitige Abstimmung der Muffenwerkstoffe in der oben beschriebenen Weise kann im wesentlichen gleichzeitige Rückstellung aller drei Muffen erreicht werden, Ein Formteil der 4 wie.2 dargestellten Art ist besonders vorteilhaft in Fällen, in denen eine Isolierung des zu überziehenden Gegenstandes gegen das leitfähige Formteil und den-Strom, der durch dieses während der Rückstellung geleitet wird, gewünscht wird.
Fig.3 zeigt eine dritte Ausführungsform des Formteils, die es ermöglicht, eine elektrisch leitende Muffe zu verwenden, um Wärme auf eine übliche, durch Wärme rückstellfähige Isoliermuffe zur Einwirkung zu bringen, worauf die leitfähige Muffe nach Beendigung des Rückstellvorganges leicht entfernt werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine durch Wärme rückstellfähige Muffe 20 in einer durch Wärme rückstellfähigen Muffe 22 angeordnet, die durch die darin enthaltenen elektrisch leitenden Teilchen elektrisch leitfähig ist. Die Muffe 22 ist vorzugsweise mit einem Längsschlitz 23 versehen. Wenn ein genügend starker Strom durch die Muffe 22 geleitet wird, wird die Thermorückfederung beider Muffen ausgelöst.
Nachdem die Muffe 20 vollständig zurückgefedert ist, läßt sicht die Muffe 22 leicht abziehen, so daß nur eine Isoliermuffe um den Gegenstand zurückbleibt, der geschützt oder bedeckt worden ist.

Claims

Pateiitanspriiche

Verfahren zur Rückstellung von elektrisch leitfähigen Formt eilen mit Thermorückfederung, dadurch gekennzeichnet, daß man einen elektrischen Strom durch das Formteil leitet und es hierdurch auf seine Rückstelltemperatur erhitzt.
2) Verfahren zur Rückstellung von Formteilen mit Thermorückfederung, dadurch gekennzeichnet, daß man das Formteil in Wärmeübertragungsbeziehung mit einem elektrisch leitfähigen Formteil mit Thermorückfederung bringt und einen elektrischen Strom durch das leitfähige Formteil leitet und hierdurch beide Formteile auf ihre Rückstelltemperaturen erhitzt0
3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitfähige Formteile mit ghermorückfederung verwendet werden, die aus einem Polymermaterial bestehen, in dem elektrisch leitfähige Teilchen dispergiert sind.
4) Formteile mit Thermorückfederung, gekgnnzeichne durch einen elektrisch leitfähigen, durch Wärme rückstellfähigen Teil (10) und einen elektrisch nicht-leitfähigen, durch Wärme rückstellfähigen Teil (12) in Wärmeübertragungsbeziehung.
5) Formteile mit Thermorückfederung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Teil (10) aus einem Polymermaterial besteht, in dem elektrisch leitfähige Teilchen dispergiert sind.
6) Formteile mit Thermorückfederung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (10, 12) rohrförmig sind.
7) Formteile mit Thermorückfederung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht-leitfähige Teil (12) über dem leitfähigen Teil (10) angeordnet ist.
8) Formteile mit Uhermorückfederung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer elektrisch nicht-leitfähiger, durch Wärme rückstellfähiger Teil (14) in dem leitfähigen Teil (16) in Wärmeübertragungsbeziehung damit angeordnet ist.
9)Formteile mit Thermorückfederung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Teil (10) über dem nicht-leitfähigen Teil (12) angeordnet ist.
10) Formteile mit Thermorückfederung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Teil (22) mit#einem Längsschlitz (23) versehen ist, der die leichte Entfernung des Teils (22) vom nicht-leitfähigen Teil (20) nach der Rückstellung ermöglicht.
li) Formteile mit Thermorückfederung nach Anspruch 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile aus einem vernetzten Polymermaterial bestehen.
12) Formteile mit#ihermorückfederung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymermaterial durch Strahlung vernetzt worden ist.
13) Formteile mit Thermorückfederung nach Anspruch 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstelltemperaturen und/oder die Dicke der verschiedenen Teile so aufeinander abgestimmt sind, daß die Thermorückfederung der einzelnen Teile im wesentlichen gleichzeitig erfolgt.