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TITEL:
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"Rückstellbare Muffe sowie ihre Verwendu Herstellung"
Die
Erfindung betrifft rückstellbare Gegenstände sowie deren Verwendung und Herstellung
Unter ilitzeeinwirkung rückverformbare Muffen (aufschrumpf bare Muffen) fanden breite
Verwendung für eine Vielzahl von Verwendungszwecken. Se werden beispielsweise unter
Hitzeeinwirkung aufschrwnpfbare Muffen als Isolatoren für elektrische Leiter verwendet,
insbesondere in Bereichen, in den Spleißstellen in den elektrischen Leitern gebildet
werden. Die Muffen wurden besonders erfolgreich verwendet, da sie es ermöglichen,
eine Isolierabdeckung schnell und gleichförmig aufzubringen. Im typischen Falle
wird ein elektrischer Leiter, der gespleißt oder repariert werden soll, zunächst
mit einer unter Hitzeeinwirkung aufschrumpfbaren Muffe überdeckt Danach wird die
Reparatur ausgeführt und die Muffe über der Spleißstelle in die richtige Lage gebracht
und unter Hitzeein wirkung radial aufgeschrumpft. Verfahren dieser Art haben sich
als schneller, bequemer und zuverlässiger orwiesen als frühere Verfahren, wie z.
B. Umwickeln mit Isolierband und Vulkanisieren.
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Ein Nachteil der Verwendung von unter Hitze einwirkung schrumpfbaren
Muffen besteht darin, daß für das Aufschrumpfen eine Wärmequelle erforderlich ist.
Geeignete Wärmequellen sind Brenner und Heißluftpistolen. In einigen Fällen, beispielsweise
unter Tage, ist die Verwendung von Brennern wegen der Gefahr eines durch die offene
Flamme ausgelösten Brandes unerwünscht0 In anderen Fällen sind die Arbeitsbedingungen
so beengt oder auf sonstige Art schwierig, daß es nicht zweckmäßig ist, eine Wärmequelle,
beispielsweise einen Brenner oder eine Heißluftpistole in die Nähe der aufzuschrumpfenden
Muffe zu bringen. Die Verwendung von unter Hitzeeinwirkung aufschrumpfbaren Muffen
kann ebenso unerwünscht sein in Fällen, in denen die Trägersubstanz auf die die
Muffe aufgeschrpft werden soll, temperaturempfindlich ist.
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Es wurde die Verwendung verschiedener Muffenarten, die ohne Hitzeeinwirkung
aufgeschrumpft werden können, vorgeschlagen. Insbesondere wurden verschiedene Typen
von Spreizmuffen offenbart, die innerhalb der Innenfläche der Muffe angeordnete
Spannmittel umfassen, welche die Muffe in der expandIertStellung halten. Eine Muffe
dieser Art umfaßt eine Spreizmuffe, die gemäß U.S.
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Patent Nr. 3 319 328 von einem Eiszylinder in der gespreizten Stellung
gehalten wird. Eine Muffe dieser Art ist freilich ebenfalls eine unter Wärmeeinwirkung
aufschrumpfbare Muffe, da eine geringe Wärmemenge erforderlich ist um das Eis zu
schmelzen und die Muffe aufschrumpfen zu lassen. Die erforderliche Wärmemenge ist
Jedoch so gering, daß eine Muffe dieser Art normalerweise nicht als eine Muffe betrachtet
wird, die die Einwirkung einer äußeren Wärmequelle erfordert. Ein weiterer Muffentyp
mit einem Innenspannmittel ist im U.S. Patent Nr. 3 513 798 beschrieben, wobei ein
starrer, entfernbarer mechanischer Einsatz so lange die Muffe in der gespreizten
Stellung hält, bis der Einsatz entfernt wird.
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Im allgemeinen ging es bei sämtlichen Vorschlägen zur erstellung rückverformbarer
Muffen, die keine Wärmeeinwirkung erfordern, tim die Verwelldl g von - arlllmitteln,
die eine Verspannung zwischen der abzudeckenden Trägersubstanz und der Innenfläche
der Muffe herstellen oder darum, die Innenfläche der Muffe mit irgendeinem Fremdstoff
in Berührung zu bringen. Spannmittel dieser Art bringen verschiedene Probleme mit
sich. Beispielsweise ist es oftmals erwünscht, die Innenfläche einer rückverformbaren
Muffe mit einem Dichtungsmittel oder mit einem Klebstoff zu überziehen. Bei rückverformbaren
Muffen mit Innenspannmitteln ist oftmals die Verwendung einer solchen Innenbeschichtung
schwiering oder unmöglich Weiterhin kann durch das Vorhandensein von Innen-
spannmittel
zwischen der Muffe und der Trägersubstanz das Überschieben der Muffe über die Trägersubstanz
erschwert werden und der Bereich der Trägersubstanzgrößen, über die Muffen FJeschoben
werden können, wird dadurch eingeengt.
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Die Erfindung betrifft einen Gegenstand, der ein hohles, radial rcsteilbares
Teil umfaßt, mit mindestens einem offenen sunde und mit Hilfe eines außerhalb des
Teils angeordneten Spannmittels In der radial gedehnten Stellung gehalten, mittels
einer Bindung zwischen der Außenfläche des Teils und der Innenfläche des Spanmmittels,
wobei die Bindung zerstört werden kann, um das Teil radial schrumpfen zu lassen.
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Die Bindung zwischen dem rückstellbaren Teil und dem Spannmittel kann
durch Verwendung eines geeigneten Lösungsmittels zerstört werden und/oder durch
Abschälen des Spannmittels von dem rückstellbaren Teil.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsforin sind das radial rückverformbare
Teil und das Außenspannmittel rohrförmig und im wesentlichen von kreisförmigem Querschnitt.
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Das rückverformbare Teil besteht vorzugsweise aus einem elastomeren
Material können jedoch rückverformbare Teile aus anderen Werkstoffen verwendet werden,
beispielsweise metallische Spaltzylinder in radialer Spannung. Ein elastomeres Teil
muß in radialer Richtung auf einen Durchmesser dehnbar sein, von dem aus sich das
Teil nach Entfernen des Spannmittels, durch das das Teil in der gedehnten Stellung
gehalten wird, riickverformen kann.
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Als elastomerer Stoff kann praktisch Jeder beliebiger Stoff, der
elastomere Rilckverformungseigenschaften besitzt, verwendet werden. Der elastomere
Stoff sollte keine hohe bleibende Verformung oder Abnahme der Rückverformbarkeit
bei Lagerung aufweisen. Geeignete Elastomere sind zum Beispiel natürliche und synthetische
Polyisoprene, Polybutadiene, beispielsweise cis-Polybutadien, Styrolbutadien-Kautschuke
(sir), Butadienacrylnitril-Kautschuke, Polychloroprene (Neoprene), Butyl-Kautschuke,
Polysulfide, Silikon-Kautschuke, LJrethan-Kautschuke,
Polyakrylate,
Epichlorhydrin-Homo- und -Copolymere, Propylenoxyd-Kautschuke, Fluorsilikon-Kautschuke,
Fluorkohlenwasserstoff"-l(autschuke, sulfochlierte Polyäthylen, chlorierte Polyaäthylene,
Ätilylenpropylen-Kautschuke, Nitroso-Kautschuke und Phosphonitril-Kautschuke.
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Weiter Eigenschaften des rückverformbaren Teils sollten mit dem Verwendungszweck
des rückverformbaren Teils vereinbar sein. Soll so das Teil für elektrische Iso
lierzwecke verwendet werden, 80 sind die elektrischen Eigenschaften von größter
Bedeutung. Wird es andererseits mit aller Wahrscheinlichkeit hohen physikalischen
Beanspruchungen ausgesetzt, so muß ein riickverformbares Teil verwendet werden,
das Festigkeit, hohe Flammwidrigkeit, hohe Lösungsmittelbeständigkeit, usw. besitzt.
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Bei Verwendunzr für hochspannungen kann es erforderlich sein, ein
jückverforn:bares Teil zu verwenden, das durch Verteilung großer Mengen geeigneter
Füllstoffe oder leitun^sfähigor Partikel ill seinem Baumaterlal Itaibleitend gemacht
wurde oder das Kriechstromfestigkeit und/oder Erosionsfestigkeit besitzt.
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In gewissem Umfang ist die Beschaffenheit des rUckverformbaren Teils
von der Beschaffenheit des Spannmittels abhängig, wie ohne weiteres einleuchten
wird. So darf die Rückformkraft, die von dem gespreizten rückverformbaren Teil ausgeübt
wird, entweder die Festigkeit des Spannmittels oder die Festigkeit der Bindung zwischen
dem Teil und dem Spannmittel nicht überschreiten. Weiterhin ist es notwendig, ein
rückverformbares Teil zu wählen, das dermaßen kompatibel mit dem Spannmittel ist,
daß es mit dem Spsmmittel verbunden werden kann Als Spannmittel wird vorzugsweise
ein Rohr von kreis-
förmigem Querschnitt verwendet. Doch kann jedes
beliebige Teil verwendet werden, das zumindest einen Abschnitt mit vorzugsweise
geschlossenem Querschnitt besitzt Das Spartnmittel kann beispielsweise aus einem
starren polymeren Stoff, einem Metall, einem keramischen Stoff, insbesondere poröser
Keramikstoff, Holz oder Holzpro dukten, beispielsweise Papier oder harzverstärktes
oder imprägniertes Papier bestellten Allgemein ist die einzige Anforderung an das
Spannmittel, dass es eine ausreichende Festigkeit besitzt, um das rückverformbare
Teil in der gedehnten Stellung zu halten, ohne verformt zu werden oder zusammenzubrechen.
Bei Gegenständen, bei denen die Bindung durch Abschälen des Spaiuimittels vom rückverformbaren
Teil zerstört werden soll, muß das Spaimmittel vorzugsweise zusätzlich in Segmente
zerteilbar und von dem rückverformbaren Teil abschälbar sein. Bei Verwendung röhrenförmiger
Spannmittel kann vor der Zerteilung in Segmente nur an den En@zanten des
Spannmittels mit dem Abschälen begonnen werden. Besitzt das Spannmittel weiterhin
eine nicht in Segmente zerteilte monolithische Form, so kann es sich als unmöglich
erweisen, das Spannmittel gewaltstark vom rückverformbaren Teil abzuschälen. Die
Zerteilung in Segmente erleichtert es somit, das Spairn mittel durch Anwendung einer
Schälkraft zu entfernen und bietet so eine stark vergrößerte Kantenfläche, an der
mit dem Abschälen des Sparmmittels vom riickverformbaren Teil begonnen werden kann.
Das Spannmittel kann auf verschiedene Weise in Segmente zerteilt werden, beispielsweise
durch Zertrümmern oder Zerreißen, beispielsweise entlang von Dlnkerbungen oder Ritzen
oder durch Zerschneiden.
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Weiterhin ist es wünschenswert, daß das Spirimitto1 ohne weiteres
mit der rückverformbaren Nuffe verbunden werden kann, so daß es die rückverformbare
Muffe in der gedehnten Stellung hält. Die Bindung kann durch direkte Haftung zwischen
Muffe und Spannmittel oder durch Bindung der Muffe und des Spannmittels mit Hilfe
eines Klebstoffs erreicht werden.
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Geeignete harte polymere Stoffe sind harte Thermoplaste, beispielsweise
Polyvinylchlorid, Copolymere von Vinylchlorid mit beispielsweise Vinylacetat, Polyäthylen,
Polystyrol, Copolymere von Styrol, beispielsweise ein Copolymer von Styrol und Akrylnitril
sowie ABS-Polymere, wobei mindestens einige dieser Thermoplaste bekanntlich vernetzt
sein können.
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Metallische Außenspannmittel, beiss,iolsweise aus Stahl, Zinn oder
Aluminium, sind ebenfalls geeignet.
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Bei Gegenständen, bei denen die Bindung durch AtJfbringen eines Lösungsmittels
zerstört werden soll, ist das Spannmittel vorzugsweise mit einer Violzahl von Óffnuten
versehen, damit das Lösungsmittel mit der Bindungsfläche an mehreren Stellen in
borührung kommen kann. Alternativ kann das spannmittel beispielsweise alls einem
porösen Stoff bestehen, wie z. B. ein oben erwäbnter pofliser Keramikstoff, durch
dessen Poren das Lösungsmittel an die Bindungsfiäche dringen kann Bei vielen Anwendungsfällen
wäre es unarwiinscht, wenn das spannmittel nach Zerstörung der Bindung durch das
Lösungsmittel noch vorhanden wäre. Das Spannmittel ist daher vorzugsweise so ausgelegt,
daß es nach der Rückverformung des rückverformbaren Teils entfernt worden kann.
Dies kann beispielsweise durch Verwendung eines Spannmittels aus brechbarem Material
erreicht werden,
das beispielsweise durch Schlagwirkung zertrümmert
werden kann, durch Verwendung von Spannmitteln aus Metall oder hartem Kunststoff
mit Einkerbungen oder Rillen, die ein Abschälen des Spannmittels ermöglichen, nachdem
das rückverformbare Teil zusammengeschrumpft ist oder das Spanrimittel in einem
geeigneten Lösung mittel gelöst wurde. Ein besonders zweckmäßiges entfernbares Spannmittel
besteht aus Polyvinylchlorid, das unter einem harten Schlag in Stücke zerbricht.
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Nachdem sich so das rückverformbars Teil auf die endgjiltige Position
auf der abgedeckten Trägersubstand rückverformt hat, kann das Spannmittel einfach
mit Hilfe eines Hammerschlags zertrümmert werden.
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Alternativ kann ein Spannmittel dieser Art vor Z erstörung der Bindung
gespalten werden, wobei die gespaltenen leile des Sparinmitteis nach Aufbringen
eiiies Lösungsmittels von dem rückverformbaren Teil abgelöst werden.
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Bei Gegenständen, bei denen die Bindung durch Abschälen des Spajuimittels
vom rückverformbaren Teil zerstört werden soll, besteht ein besonders zweckmäßiges
entfernbares Spannmittel aus Polyvinylchlorid, das unter einem starken Hammerschlag
in Stücke zerbricht. So genügt fiir das Spannmittel aus Polyvinylchlorid einfach
ein Hammerschlag, um es zu zertrümmorn und in Segmente zu ztrtailen, so daß die
Segmente abgeschält werden körnern und die rückverformbare Muffe auf die Trägersubstanz
aufsolirumpfen kann, Bei Anwendung einer Schälkraft, beis>ielsweise durch Schaben,
werden die Segmeute abgeschält, so daß die Muffe schrumpfen kann.
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Die Segmente können durch Schwächung der Bindung zwischen Muffe und
Spannmittel entfernt werden, beispielsweise indem man auf die Bindung ein Lösungsmittel
einwirken läßt, um ohne die Anwendung einer Schälkraft auszukommen.
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t'ie weiter oben festgestellt, ist die Verwendung eises zerbrechlichen,
d.h. spröden Spannmittels , in vielen Fällen nützlich, unabhängig davon, ob ein
Lösungsmittel zur Entfernung des Spannmittels zur hilfe genommen wir oder nicht.
Um das Spannmittel leicht mit einem Schlag, z.B. mit einem Hammer zerschlagen zu
können, sollte es aus einem Material einer Kerbschlagzähigkeit (Izod) bestimmt nach
der ASTM Testmethode d 256 von weniger ale 10, insbesondere weniger als 5 und besonders
bevorzugt weniger als 3 bestehen . Geeignete Materialien umfassen die oben angeführten
starren Polymermaterialien un zusätzlich Polyamide, Polyphenylenoxid, Polyarylsulphone,
Pol:tetramethylenterephtalat, Polyphenylensulphi'?-, Polyvinylen difluorid, Polypropylen,
Allylharze und Epoxyharze eber.f-o wie Gemische dieser Polymeren mit geeigneten
Füllstoffen.
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Zur Erleichterung des Abschälens des Spannmittels kann die Außenfläche
des Spannmittels mit einer Vorrichtung zur Anwendung einer Schälkraft versehen sein,
beispielsweise ein Zugring oder ein sonstiger griffiger Vorsprung.
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Die Bindung zwischen dem rückverformbaren Teil und dem äußeren Spannmittel
sollte so stark sein, daß ein Ablösen des gedehnten rückverformbaren Teils von dem
Spannmittel unter normalen Lager- und Transportbedingungen über einen langen Zeitraum
verhindert wird. Andererseits muß die Bindung beispielsweise durch Anwendung eines
geeigneten Lösungsmittels oder durch Abschälen des Spannmittels vom rückverformbaren
Teil zerstörbar sein.
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Die Bindung kairn einfach durch Adhäsion der Muffe an dem Spannmittel
hergestellt werden, ohne daß irgendein zusätzlicher Klebstoff verwendet wird. Eine
Adhäsion dieser Art kann auftreten, wenn zwei polymere Stoffe miteinander verbunden
werden, insbesondere bei erhdhter Temperatur, bei der sie beide klebfähig sind.
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Beispielsweise hat es sich bei Verwendung eines Spannmittels aus Polyvinylchlorid
für ein rückverformbares
Teil aus Neopren als zweckmäßig erwiesen,
das Teil aus Neopren mit Polyvinylchlorid zu umspritzen. Bei typischen Spritzgußtemperaturen
entsteht eine Bindung zwischen dem Spannmittel aus Polyvinylchlorid und dem Neopren-+eil.
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Häufig ist es wünschenswert, zur Gewährleistung einer geeigneten Bindung
zwischen rückverformbarem Teil und Spannmittel Klebstoffe zu verwenden. Jeder Klebstoff,
der eine ausreichend starke Bindung ermöglicht, die eine vorzeitige Rückverformung
des rückverformbaren Teils verhindert, kann verwendet werden.
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Im allgemeinen werden Heißschmelzklebstoffe bevorzugt. Der Heißschmelzklebstoff
kann auf die Außenfläche des rückverformbaren Teils und/odor die Iniienfläche des
Spannmittels mit Hilfe einer Klebstofflusung aufgestrichen werden, wobei man das
Lösungsmittel für den Klebstoff verdllnsten läßt und die Oberflächen anschließend
unter Einwirkung von Hitze und/oder Druck zusammenbringt.
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Ein bevorzugter ijeißschmelzklebstoff für die Kombination aus einem
rückverformbaren eil aus Neonren und einem Spannmittel aus PVC ist ein aus mehreren
Segmenten bestehendes Block-Copolymer, das Bestandteile von Polytetramethylenäther
und Yolytetrawtethylenterphthalat umfaßt. Ein Polymer dieser Art wird von Du Pont
unter der Schutzmarke IiYTItEL vertrieben.
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Dieser Klebstoff bildet eine starke Bindung zwischen Neopren und
Polyvinylchlorid Es besitzt den zusätzhohen Vorteil, daß es sich ohne weiteres unter
dem Einfluß einer Reihe von Lösun<'smitteln auflöst, Z B Aceton, Chloroform oder
TrichlorSthylen Verschiedene Copolymere können als Klebstoff verwendet worden, bespielswe1se
Copolymere von Äthylenvinylacetat, z. 13. BLVAX (Schutzmarke) von Du Pont oder Copolymere
zwischen Äthylen und Äthylakrylat.
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Terpolymere, beispielsweise Terpolymere von Äthylen, Vinylacetat
und Methakrylsäure können alternativ
verwendet werden. Diese Klebstoffe
können allein oder zusammen mit einem Mittel zur Erhöhung der Klebfähigkeit verwendet
werden.
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Andere geeignete lleißschmelzklebstofFe sind Polyamidharzklebstoffe.
Beispiele solcher Klebstoffe sind die Klebstoffe von General Mills unter der Tiandelsbezeichnung
VERSHLON, Polyesterklebstoffe (vgl. z. Bb Du Pont Technical Bulletin No. 17 - Polyester
Adhesives") und die große Vielzahl von Polyvinyl-, Polybuten- und Polyakrylatklabstoffen.
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Verschiedene Klebstoffe auf Kautschukbasis, beispielsweise Klebstoffe
auf Silikon-, Nitril- und Neoprenbasis können verwendet werden. Bei Gegenständen,
bei denen die Bindung durch Abschälen des Spannmittels zerstört werden soll, besitzt
der Klebstoff vorzugsweise eine größere Zugfestigkeit als Schälfestigkeit.
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Dadurch wird eine Rückverformung walirend der Lagerung verhindert.
Doch wenn eine Schälkraft auf das Spannmittel einwirkt, so ermöglicht die niedrige
Schälfestig keit eine gückverformang ohne daß die Einwirkung einer großen Kraft
erforderlich ist.
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Im allgemeitsen eignet sich jeder Klebstoff, wenn er eine gute Affinität
zur Innenfläche des Spannmittels und zur AuBenfläciie des rückverformbaren Teils
besitzt und unter Belastung kriechfest ist. Der Klebstoff ist vorzugsweise thermoplastisch,
so daß er unter Hitzeeinwirkung fließfähig wird und schließlich jeweils die Innen-
und Außenflächen des Spannmittels und des rückverformbaren Teils benetzt. Zum Auftragen
des Klebstoffs auf die entsprechende Fläche des mickverformbaren Teils und/oder
des Spannmittels kann jedes geeignete Verfahren verwendet werden. Ein zufriedenstellendes
Verfahren besteht darin, den gelösten Klebstoff auf eine oder beide Flächen a,lfzubrinren
und das Lösungsmittel des Klebstoffs verdunsten zu lassen, wobei die Oberflächen
unter Druckeinwirkung und gogebenenfalls unter Hitzeeinwirkung zusammengebracht-werden,
um eine fest Bindung zu erzielen.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gegenstandes
wird das rdckverformbare Teil mit dem äußeren Spannmittel umspritzt In diesem Falle
wird der Klebstoff vor der Spritzgußphase auf die Oberfläche des elastomeren Teils
aufgebracht.
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Im allgemeinen ist es wünschenswert, daß die Schälfestigkeit der Klebstoftbindung
größer als 10 pounds per inch (1,8 kg/cm), vorzugsweise größer als 20 pounds per
inch (3,6 kg/cm) ist. Es Gibt jedoch keine absolute Vorschrift für die Schälfestigkeit.
Die ausschlaggebende Uberlegung ist somit, ob die Schälfestigkeit ausreicht, daß
ein Abschälen des rückverformbaren teils von dem Spannmittel während der Lagerung
oder zu irtrendeinem Zeitpunkt vor der erwünschten Aufsciirumpfung des Teils auf
die Trägersubstanz verhindert werden kann Natürlich kann ein Stiitz- oder Sandkern,
z. 13. ein Papprohr im Innern des rückverformbaren Teils angeordnet werden, um eine
frühzeitige Rückverformung zu verhind rn.
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efl:1 die Kraft, die bestrebt ist, die Muffe schrumofen und vom spannmittel
abzublättern lassen, nicht groß ist, ist einem hohe Bindung oder Schälfestigkeit
nicht erforderlich. Wird andererseits eine Muffe mit einer extrem hohen Rückzugskraft
verwenciet, so muß ein Klebstoff verwendet werden, der eine Bindung mit einer hohen
Bindungs- oder Schälfestigkeit herstellt.
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Bei Gegenständen, in denen die Bindung mit Hilfe eines Lösungesmittels
zerstert werdung kann, wenn ein Schrumpfen des rückverformbaren Teils wünschenswert
ist, wird die Bindung zwischen dem rückverformbaren Teil durch Aufbringen eines
Lösungsmittels an der ßindungsiinie geschwächt oder zerstört. Jedes Lösungs-
mittel,
das die windung so stark schwächt, daß das rückverformbare Teile von dem Spannmittel
abi>lättern und auf eine Trägersubstanz aufsohrumpfen kanii,ist verwendungsfähig.
Lösungsmittel, die beispielsweise verwendet werden können, sind Chloroform, Methylenchlorid,
N, N-Dimethylformamid , Äthylacetat, Aceton, Äthylen glykolmenobutyläther. Methyläthylketon
und Trichloräthylen.
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Andere Lösungsmittel können Je nach Beschaffenheit des verwendeten
Klebstoffs verwendet werden. Man sollte sich vergegenwärtigen, daß der Begriff "Lösungsmittel"
nicht notwendigerweise aussagt, daß das Lösungsmittel die Binduiig, beispielsweise
don Klehstoff, auflöst. Der Begriff "Lösungsmittel" soll vielmehr jeden Stoff bezeichnen,
der die Bindung zwischen dein rückverformbaren Teil und dem Spannmittel zerstört
oder schwäche. So schwächt beispielsweise Ace-on, das kein Lösungsmittel für HYTREL
ist, die HYTEEL-Bindung zwischen einer Neopren-Muffe und einem Spannmittel aus Polyvinylchlorid
fünfmal so schnell wie Chloroform, das ein Lösungsmittel für HYTREL ist.
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Für die Aufbringung des Lösuntsmittels auf die Üindwtgslinie kann
Jedes beliebige Verfahren verwendet werden. Ein zweckmäßiges Verfahren fiir die
Aufbringung des Lösungsmittels besteht einfach rein, daX Lösungsmittel aus einer
Düse entlang der Kante des Gegenstasldes zu versprühen. In dem Maße, in dem da rückverformbare
Teil von dem Spannmittel abblk.ttert, kanit die Düse Lösungsmittel längs der verbleibenden
Uindungslinie aufsprühen. Wie bereits voriser arigedeutet, kann ein poröses äußeres
Spannmittel, das beispieLsweise Keratnikstoff enthält, verwendet werden. Der Vorteil
eines solchen porösen Spannmittels besteht darin, daß Lösungsmittel auf die Außenfläche
des Spannmittels aufgebracht werden kann, so daß es durch die Poren dringt und im
wesentlichen sämtliche Teile der Bindung gleichzeitig berührt.
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Ein weiteres Verfahren zur Erzielung einer schnellen und vollständigen
Benetzung der Bindurigslinie mit Lösungsmittel besteht darin, daß ein Spannmittel
verwendet wird, das eine Reihe von Löchern aufweist, die sich von der Außenfläche
des Spannmittels bis zur Bindung zwischen dem Spannmittel und dem rückverformbaren
Teil erstrecken. Lösungsmittel, das auf die Außenfläche des Spannmittels aufgebracht
wird, dringt durch diese Löcher; es berührt und schwächt somit die Bindung sehr
rasch. Ein ähnliches Ergebnis kann erreicht werden, indem man ein brechbares Spannmittel
zerkleinert und das Lösungsmittel durch die BruchstücKe bis zur Bindungslinie eindriiien
läßt. Die vom Lösungsmittel angegriffene bindungslinie kann der Klebstoff selbst,
die Grenzfläche zwischen Klebstoff und rückverformbarem Teil, die Grenzfläche zwischen
Klebstoff und Spannmittel oder sämtliche Bindun sbereiche sein, Wenn somit von einer
Schwächang der Bindungslinie die Rede ist, so bedeutet dies nfach, daß die Haftung
zwischen dem ruchvarfermbaren Teil und dem Spannmittel in gewisser Weise so stark
geschwächt wird, daß sich die Muffe von dem Spannmittel löst.
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Licrs rückverformbare Teil kann auf der Innenfläche mit verschiedenerl
Stoffen bestrichen werl!en, beispielsweise um die Bindung zwischen rückverformbarem
Teil und abzudeckender Trägersubstanz zu verstärken.
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Beispielsweise wird ein Klebstoff in vorteilhafter Weise auf die Innenfläche
des rückverformbaren Teils so aufgebracht, daß das Teil eine Bindung mit der Trägersubstanz
eingeht.
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Da das rückverformbare Teile für seine Rückverformung keine Wärme
benötigt, wird vorzugsweise ein Ele')mittel verwendet, das keine Wärmeeinwirkung
für die Bildung einer festen Bindung mit der Trägersubstanz erfordert.
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Somit können verschiedene lcontalit- oder druckempfindhohe Klebstoffe
verwendet werden, Alternativ zu Klebstoffen können vorschiedene andere Stoffe auf
der Innenfläche des rückverformbaren Teils Verwendung finden. Beispielsweise können
Stoffe, wie sie in U. 5. Patent Nr. 3 396 460 beschrieben sind, Verwendung finden.
In vielen Fällen ist es wünschenswert, die Innellseite des rückverformbaren teils
rit Stoffen zu hestreichen, die unter Druckeinwirkung bei der Aufbringungstemperatur
fließen. Diese Stoffe haften vorzusweise sowohl auf dem riickvorformbaren Teil als
auc)' auf der Trägersubstauz. Besonders geeignets Stoffe sind Mastixharz, mastixähiiche
Stoffe und druckempfindliche Klebstoffe.
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Die erfindangsgemäßen Gegenstände besithen einen Weiten Anwendungsboreich.
Somit köunen sie in vielen Anwendungsfällen eingesetzt werden, in denen norlerweise
unter Hitzeeinwirkung rückverformbare Muffen verwendet werden. Beispielsweise können
sie für die Isolierung von spleißstellen bei elektrischen Leitern sowchl bei niedrigspannungs-
als auch bei Docnspannungsanwendungen eingesetzt werden. Sie können zur Abdeckung
von Reparatur oder Verbindungsstelien in eieltrorischen Geräten verwendet werden.
und sind besonders geeignet für die Abdeckung von Spleiß- und Reparaturstellen an
Telefonkabeln und Kabelfernsehleltungen.
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Unter Hitzeeinwirkung rückverformbare Muffen wurden in den letzten
Jaliren in sehr starken mfang für die Reparatur von Spleißstelien an elektrischen
Grubenkabeln verwendet. Dle erfindungsgemäßen Gegenstände
Die erfindungsgemäßen
Gegenstände eignen sich besonders für Spleißstellen an Grubenkabeln, da sie keine
Wärmebehandlung erfordern, wie sie gewöhnlich mit Hilfe eines Brenners erfolgt.
Elierbei kann es sich um einen besonderen Vorteil handeln, insbesondere in grubengasfülirenden
Zechen, wo die Verwendung von Brennern mit aller Wahrscheinlichkeit mit Gefahren
verbunden ist.
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Für die Fertigung der erfindungsgemäßen Gegenstände stehen eine Reihe
von Verfahren zur Verfügung. Einfach ausgedrückt, die Gegenstände können durch Verkleben
der im gedehnten Zustand befindlichen Muffe mit einen äußeren Spamunittel gebildet
werden. Ein hierfjjr zweckmäßiges Verfahren besteht darin, ein äußeres Spann.
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mittel und ein inneres Teil mit dem vewdlschten Enddurchmesser (d.
h. nach der Aufschrumpfung) ZU formen.
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Anschließend wird die Innenfläche des Spannmittels und/oder die Außenfläche
des inneren Teils mit geeignetern Klebstoff bestrichen und das innere Teil durch
Dehnen mit dem Spannmittel in Berchrung gebracht, beispielsweise mit Hilfe von Innenlnftdruck
oder durch Verwendung eines Dorns. Das gedehnte Teil wird mit Bem Spannmittel so
lange in Borührung gehalten, daß sicti eine Bindung zwischen dem TeLl und dem Snanmittel
bilden kann, worauf der Dorn entfernt oder der Innendruck weggenommen wird.
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Ein weiteres Verfahren zur Bildung des erfindungsgemßen Gegenstandes
besteht darin, zuerst das Innenteil zu bilden und es anschließend mit dem äußeren
Spannmittel zu umspritzen. Bei diesem Verfahren wird das Innentell zuerst mit Klebstoff
bestrichen. Anschließers wird das Innenteil mit den äußeren Spannmittel umspritzt.
Vor der Aushärtung des Spannmittels werden das Spaniunittel und das Innenteil mit
Hilfe eines Dorns oder mit hilfe von Druckluft ausgedehnt, um die gewünschte Ausdehnung
und den gewünschten
eiidgültigen Innendurchmesser des rückverforinbaren
Teils zu erhalten. Während sich das rückverformbare Teil im gedehnten Zustand befindet,
wird das Spannmittel abgekühlt und gehärtet und nach Entfernen des Dorns und Abschalten
der Druckluft bleibt das rückverformbare Teil mit dem Spannmlttel verklebt und wird
so in der gedehnten Stellung gehalten.
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Das oben beschriebene Spritzgußverfahren hat sich als besonders geeignet
für die Verwendung einer Kombination aus einem Neopren-Innentoil, einem HYTREL-Klebstoff
und einem Spanniiittel aus Polyvinylchlorid erwiesen.
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Es liest jedoch auf der Hand, daß das Verfahren unter Verwendung einer
breiten Palette geeigneter Stoffe durchgeführt werden kann.
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Wie bereits ausgeführt, kann eine grobe Vielzahl von Stoffen für die
lierstellung eines erfindungsgemäßen Gegenstandes je nach den gewünschten Eigenschaften
des Gegenstandes verwendet werden. Isei Spleißstellen an Grubenkabeln muß ein rückverformbares
Teil geschaffen werden, das hohe Festigkeit und Abriebfesti"ket im riickverformton
Zustand aufweist. Diese Anforderungen ergeben sich zwangsläufig aufgrund des mechanischen
Verschleisbes den Grubenkabel aushalten mu.ssen. Lm typischen Falle werden Grubenkabel
unter Tage auf Xaoeltro mein auf- und abgewickelt, Uber scharfkantige Gestainsoberflächen
gezogen und müssen häufig: Schläge gegen scharfe Kanten aushalten. So spielen Eigenschaften
wie Zugfestigkeit, Dehnung, Nichtentflammbarkeit oder Flammwidrigkeit, Abriebfestigkeit
und dielektrische Festigkeit für Teile dieser Art eine wichtige Rolle.
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Darüberhinaus ist es wichtig, daß das rückverformte Teil einem Abschälen
oder Wegkriechen der von ihm übe@deckten Spleißstelle standhält.
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Es hat sich gezeigt, daß eine Kombination von erfindungsgemäß verwendeten
Stoffen einen rückverformbaren Gegen stand ergibt, dessen Eigenschaften für die
Verwendung unter extrem anspruchsvollen Umgebungsbödingungen unter Tage ausreichen.
Insbesondere erfordert eine rückverforwbare elastomere Grubenkabelmuffe eine extrem
hohe Rückverformkraft und daher mußte ein Spannmittel und ein Klebstoff geschaffen
werden, die eine feste Bindung zwischen dem Spanzunittel und der Muffe gewährleisten,
um die Muffe so lange in der gewünschten gedehnten Stellung zu heilten, bis eine
Rückverformung erwünscht ist.
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Gemäß der Erfindung besteht eine elastomere Muffe, ctie eine gute
Kombination von Eigenschaften besitzt und sich für die Verwendung als Grubenkabelspleißmuffe
eignet, aus einer Neopren-Muffe mit einer der folgenden Zusammensetzungen: TABELLE
I Gewichtsteile Bestandteile A B Neopren-Iiautschuk 100 100 Phenyl-alpha-naphthylamln
2 2 Magnesiumoxyd 1 1 Stearinsäure 0,5 0,5 HAF Rußschwarz 5 5 Hydrathaltig Tonerde
10 10 Niedergeschlagene Kieselsäure 15 15
Antimoniumoxyd 15 15
Tri (2-Hthylhexyl) phosphat 4 4 Zinkoxyd 5 5 N-Cyclohexyl-2-benzothiazol-sulfenamid
1 0,75 ein von Du Pont als TA-11 vertriebenes aufbareitetes Amin 2-Textramethylthicharnstoff
--- 0,75 Nach Ausharten bei 3500p (1730C) Uber einen Zeitraum von 13 Minuten wies
eine 0,073 in (0,18 cm) dicke Platte und eine Rohr mit einem Innendurchmesser von
0,75 in (1,8 cm) sowie einem Außendurchmesser von 1,0 in (2,5 cm), di. beide diese
Zusarmensetzung hatten, folgende Eigenechaften auf: TABELLE II EIGENSCHAFTEN DER
PLATTE A B Zugfestigkeit, psi (und kg cm-2) 4400 (308) 3000 (210) Spezit. Dehnung
(Bruchdehnung),% 710 (49,7) 650 45,3) Zugbeanspruchung bei: -2 100% Dehnung psi
und kg cm 2 290 20,3) 260 18,2) 200% Dehnung psi (und kg cm-2) 650 (45,5) 385 (26,9)
300% Dehnung psi (und kg cm-2) 1150 (80,5) 610 (42,7) EIGENSCHAFTEN DES ROHRES Zugfestigkeit,
psi (und kg cm-2) 1990 (139) 970 (67,9) spez. Dehnung (Bruchdehnung),'» 510 (31,7)
430 (30,1) Zugbeanspruchung bei 100% Dchnung, psi (und kg cm-2) 250 (17,5) 230 (16,1)
300% Dehnung, psi und kg cm-2 460 32,2) 310 (2-3,1) 300% Dehnung, psi (und kg cm-2)
850 (59,5) 500 (35,0) Zugfestigkeit bei 150 C, psi 370 (25,9) 280 (19,6) spez. Dehnung
(Bruchdehnung) bei 150° 200 (14,0) 150 (10,5) Zerreißfestigkeit (DieC). pli (x)
370 215 Zerreißfestigkeit (DieC) bei: 150°C, pli (x) (Anm. d. Übers.: 90 80 entw.
Abk. f."biegsam" oder"Schicht, Lagen) Bandabrieb (1/4- (0,63 cm) Streifen, 250"
Band, 2 lb. (0,9 kg) Gewicht, 1504 Srid (Gitter), Mii) 35 36 Verformung unter Zugbeanspr
(200% Dehnung bei Raumtemp.) nach 24 Std., p 1 2 nach 7 Tg., C 6 10
Unter
Verwendung der Stoffgemisch. in Tabelle I wurden Neopren-Rohre mit einem Innendurchmesser
von 0,75 in (1,8 cm) und einem Außendurchmesser von 1,0 in (2,5 cm) geformt. Die
Neopren-Rohre wurden in eine Spritzgußform gebracht und mit einer Polyvinylchlqrid
masse gemäß der nachstehenden Tabelle III umspritzt Die beiden folgenden Polyvinylchloridzusammensetzungen
sind geeignet: TABELLE III Bestandteile A B Polyvinylchlorid 100 100 ein Organotin-Stabilisator,
von M&T Chemicals vertrieben 3 3 ein cycloaliphatisches Epoxydharz, von Ciba-Geigy
vertrieben 4 4 Polyäthylen mit einen niedrigen Molekulargewicht 2 2 Nitril-Kautschuk
mit einem niedrigen Molekulargewicht 10 Vor dem Einspritzen des Polyvinyichlorids
wurde die Außenfläche cter Neopren-Muffe abgeschliffen und mit einer @@igen HYTREL-Lösung
in Cbloroform überstrichen uiid trocknen lassen. Vor dem Spritzvorgang wurden die
ltohre vorerwärmt, um den Klebstoff weich zu machen.
-
Der Spritzguüvorgang lief unter den in Tabelle IV aufgeführten Bedingungen
ab: TABELLE IV Maschinentemperatur Minze, iXise 390 F (19700) Hitze, vorn 375°F
(188°C) Hitze, Mitte 365 F (183 C) Hitze, hinten 300 F (147 C)
Spritztemperatur
Verteilerrohr 275 F (1340C) Frontplatte 1750F (780C) Druckplatte 2000F (920C) Maschineneinst-llungen
Spritzzeit, Sekunden 15 Kühlzeit, Sekunden 15 Gesamtzeit für Arbeitsgang. Sekunden
60-90 Der erhaltene rohrförmig Gegenstand wurde durch Vorerwärmon des Rohrs gedehnt
und anschließend 100 bis 200% mit Hilfe von Druckluft in einer kalten Dchnform gedehnt.
Es ergab sich eine Schälfestigkeit von etwa 40 lb/in. (7,2 kg/cm) zwischen dem Spannmlttel
aus Polyvinylchlorid und der Neopren-Muffe.
-
Das Rohr wurde rückverformt, indem das Spannmittel mit einem Hammer
zertrümmert wurde und die Muffe auf die Trägersubstanz aufachrumpfen konnte.
-
Ein ähnliches Rohr wurde rückverformt, indem Lösungsmittel auf die
Bindungslinie am Ende des Gegenstands aufgesprüht wurde. Ein geeignetes Lösungsmittel
ist 30 iges Chloroform oder Aceton und 70% iges Freon 12.
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Die Verwendung von 45 bis 75 e Lösungsmittel ergab eine Rückverformung
der Neopren-Muffe durch vollständiges Abschälen von dem Spanninittel innerhalb von
etwa 5 Minuten. Das Spannmittel wurde anschließend mit einem Hammer zertrUmmert
und entfernt.
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Die erfindungsgemäßen Gegenstände können mit Hilfe herkömmlicher Geräte
und Verfahren gedehnt werden, beispielsweise mit Hilfe von Dornen oder Hydraulikdruck
Bevorzugte
Ausführungsformen des rfindungsgemäßen Gegenstands werden im folgenden ausschließlich
an Hand von Beispielen beschrieben, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
Es zeigen: Abbildung 1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Gegenstandes
in der Position vor der Rückverformung des rückverformbaren Teils auf eine Trägersubstanz*
Abbildung 2 eine Perspektivansicht des Gegenstands aus Abbildung 1 nachdem das Spannmittel
durch Zerbrechen in Segmente zerteilt wurde, Abbildung 3 eine Perspektivansicht
des Gegenstands aus Abbildung 1 nachdem das rückverformbare Teil auf der Trägersubstanz
aufgeschrumpft ist, Abbildung 4 eine Perspektivansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
Gegenstands auf einer Trägersubstanz, wobei das Spannmittel entlang von Rillenlinien
in Segmente zerteilt und abgeschält werden kann, Abbildung 5 eine Perspektivansicht
des Gegenstands aus Abbildung 4 nach Abschälen des größten Teils des Spannmittels
vom rückverformbaren Teil, Abbildung 6 eine Perspektivansicht eines weiteren erfindungsgemäßen
Gegenstands, der eine Trägersubstaiiz umgibt, bei der die Bindung zwischen dem rückverformbaren
Teil und dem Spannmittel durch Einwirkung eines Lösungsmittels auf die Bindung geschwächt
oder zerstört werden kann,
Abbildung 7 eine Perspektivansicht des
Gegenstands aus Abbildung 6, dessen rückverformbares Teil teilweise auf der Trägersubstanz
aufgeschrumpft ist, Abbildung 8 ein. Perspektivansicht des rückverformbaren Teils
des Gegenstands aus Abbildung 1 nachdem es auf eine Trägersubstand aufgeschrumpft
ist und nachdem das Spannmittel zertrütumert ist, Jedoch vor Entfernen des Spannmittels,
Abbildung 9 eine Perspektivansicht des auf der Trägersubstanz aufgeschrumpften Teils
nach Entfernen des Spannmittels, Abbildung 10 eine Perspektivansicht eines weiteren
erfindungsgemäßen, mit Hilfe von Lösungsmitteln aufschrumpfbaren Gegenstands, als
Alternative zu dem herausnehmbaren Spannmittel, Abbildung 11 eine Perspektivansicht
eines weiteren erfindungsgemäßen, mit Hilfe von Lösungsmittel aufschrumpfbaren Gegenstands
mit einem weiteren, unterschiedlichen Spannmittel In den Zeichnungen tragen entsprechende
oder gleiche Teile die gleichen Bezugs zahlen.
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In Abbildung 1 der Zeichnungen umfaßt der Gegenstand ein äußeres rohrförmiges
Spannmittel aus brechbarem Material, beispielsweise Polyvinylchlorid, das mit einer
inneren rückverformbaren rsxhrförmigen Muffe 2, beispielsweise aus Neopren, verklebt
ist. er Gegenstand ist in der Position über einer abzudeckenden Trägersubstanz 3
abgebildet.
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Zur Aufschrumpfung der Muffe 2 auf eine Trägersubstanz 3 wird das
Spannmittel 1 zunächst längs der Bruchlinien 4 beispielsweise durch Hammerschlag
in Segmente 5 zerteilt (vgl. Abbildung 2). Das in Segmente zerteilte Spannmittel
wird anschließend von der Außenfläche der Muffe 2 abgeschält, worauf die Muffe 2
in radialer wichtung auf die Trägersubstanz 3 aufschrumpft (vgl.
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Abbildung 3).
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Bei dem in Abbildung 4 gezeigten Gegenstand hat das Spannmittel 1
die Form eines Metallrohrs, das entlang der Linien 6 gekerbt oder auf sonstige Weise
geschwächt wurde Das Spannmittel 1 kann von Muffe 2 durch Ziehen des am Spannmittel
1 befestigten Zugrings 7 abgeschält werden, worauf das Spannmittel 1 abgetrennt
wird und die Muffe 2 in radialer Richtung auf die Trägersubstanz 3 aufschrumpft
(vgl. Abbildung 5).
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Bei dem in Abbildung 6 gezeigten Gegenstand ist das Spannmi1:tel 1
mit der Muffe 2 durch die Bindung 9 verklebt, die durch Aufbringen eines Lösungsmittels
14 aus einer Düse 8 zerstört oder geschwächt werden kann. Nach Aufbringen des Lösungsmittels
löst sich die Muffe 2 von dem Spannmittel und schrumpft auf die Träeersutjstanz
3 auf (vgl. Abbildung 7).
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Das Sparirirnittel 1 kann anschließend von der &ugedeckten Trägersubstanz
3 mit Hilfe von Schlägen entfernt werden, worauf es längs der Linien 10 bricht und
die dadurch erhaltenen Segmente 11 auseinanderfallen (vgl. Abbildung 8 und 9).
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AbUílduxIg 110 zeigt ein Spannmittel, das ähnlich aufgebaut ist wie
das in Abbildung 4 gezeigte Spannmittel.
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Nach Aufschrumpfen der Muffe 2 mit Hilfe von Lösungsmittel kann das
Spannmittel 1 von der abgudeckten Trägersubstanz durch Zerteilen des Spannmittels
1
längs der Sollbruchlinien 12 entfernt werden, indem der an Spannmittel
1 befestigte Zugring 7 gezogen wird.
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Abbildung 11 zeigt ein äußeres Spannmittel 1, das eine Vielzahl von
Öffnungen 13 aufweist durch die das Lösungsmittel die Bindung zwischen Muffe 2 und
dem Spannmittel gleichzeitig an mehreren Stellen angreifen kann.