DE2945048A1

DE2945048A1 - Verfahren zur herstellung von schrumpfschlaeuchen

Info

Publication number: DE2945048A1
Application number: DE19792945048
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4500 Osnabrück Klein; Ing.(grad.) Hans Martin Schmidtchen; Dr.rer.nat. Hermann Uwe 3000 Hannover Voigt
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1979-11-08
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1981-05-21
Also published as: CA1167225A

Description

Verfahren zur Herstellung von Schrumpfschläuchen
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Schrumpfschläuchen aus extrudierbaren Werkstoffen, bei dem zunächst ein hohler Formstrang beliebiger Länge gespritzt bzw. extrudiert, anschließend vernetzt und in diesem vernetzten Zustand oder auch bei nicht vernetzbaren Werkstoffen in unvernetzter Form durch Anlegen an umgebende Formgebungselemente aufgeweitet sowie durch Abkühlen dieses aufgeweiteten Formstranges dessen aufgeweiteter Zustand durch Einfrieren fixiert wird.
Bekannt ist es bereits (OE-PS 188 510), zur Herstellung von Schrumpfschläuchen aus thermoplastischen Massen den extrudierten oder gespritzten Schlauch mit geringem Durchmesser zu erhitzen, durch Druckluft aufzuweiten und gegen die Innenwand eines den größeren Durchmesser bestimmenden Kanals zu drücken. In einer dahinter angeordneten Kühlzone wird der so aufgeweitete Schlauch abgekühlt, so daß er den angenommenen Durchmesser beibehält. Nachteilig bei diesen bekannten Fertigungsverfahren ist, daß insbesondere zur Haftung neigende Materialien nicht oder nur dann ein gesetzt werden können, wenn die Reibung zwischen Oberfläche des Schlauches und Kanal-Innenfläche durch Trennmittel herabgesetzt oder sonstige Vorkehrungen getroffen werden, die eine Berührung zwischen Kanal und Schlauch vermeiden. Wegen der maßgeblichen, ja auch erstrebten, Formgebiingswirkung des Kanals ist dies jedoch nicht möglich. Wenn nicht gar mit Beschadigungen des Schlauches, so ist doch bei diesem Herstellungsverfahren zumindest mit Oberflächenrauhigkeiten zu rechnen, die abgesehen von dem nicht einwandfreien Aussehen, Angri ffsstellen für durch spätere Umwelteinflüsse hervorgerufene Korrosionserscheinungen sein können.
Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, den Herstellungsprozeß flir aus vernetzbaren oder unvernetzbaren Materialien bestehende Schrumpfschläuche zu vereinfachen und so zu gestalten, daß die Schrumpfartikel in einwandfreier Qualität herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Aufweitung des hohlen Formstranges bis auf den vergrößerten Enddurchmesser zum schrump ffähi gen Schlauch durch eine mehrfache Teilaufweitung mit jede Teilaufweitung abschließender Kalibrierung des Formstranges vorgenommen wird, wobei die Aufweitung durch zwischen jeder Kalibrierung auf die Oberfläche des Formstranges einwirkenden Unterdruck erfolgt. Diese Maßnahme sichert Endprodukte hoher Qualität, einmal was das äußere Aussehen angeht und zum anderen, was die Schrumpfeigenschaften betrifft. Letzteres ist insbesondere dann der Fall, wenn vernetzbare bzw. zur Zeit der Aufweitung bereits vernetzte Werkstoffe eingesetzt werden. Die Vernetzung kann z. B. wie bei unter dem Handelsnamen "Thermofit" vertriebenen Schrumpfschläuchen aus einem Polyolefinmaterial hoher Dichte durch eine energiereiche Strahlung erfolgen - Strahlungsschutz erforderlich - oder auch dadurch, daß wie bereits vorgeschlagen (1-1700) als Basismaterialien für die Schrumpfschläuche Polymere dienen, die nach Aufpfropfen von Vernetzungshilfsmitteln, wie Organo-Silanen, vor oder während der Formgebung des Vorformlings unter Feuchtigkeitseinwirkung vernetzt werden. Dabei ist wesentlich, daß die Feuchtigkeitseinwirkung entweder mittels einer speziellen, der Herstellung des Vorformlings nachgeschaltetene Einrichtung vorgenommen wird oder bereits durch die den Polymeren und Zusatzstoffen von Haus aus anhaftenden Feuchtigkeitsmengen in der Form erfolgen oder schließlich auch durch einfaches Lagern unter Umgebungseinfluß erreicht werden kann.
Als vorteilhaft hat es sich in Weiterführung der Erfindung erwiesen, wenn die Aufweitung des hohlen Formstranges bis auf den Enddurchmesser in einem unter Unterdruck stehenden Flüssigkeitsbad erfolgt. Hierdurch wird eine besonders hohe Oberflächengüte des schrumpffähigen Endproduktes erreicht. Das gilt vor allem dann, wenn in Durchfiihrung des Erfindungsgedankens diese Flüssigkeit, z. B. Wasser, gleichzeitig als Schmier- oder Trennmittel fiir den Kalibriervorgang dient. Diese einfache Mög lichkeit einer sei bsttäti gen, wartungsfreien Schmier- oder Trennmittelversorgung i ist bei den bisher bekannt gewordenen Vorrichtungen zum Aufweiten schrumpffahiger Produkte nicht gegeben.
Der Aufweitvorgang selbst ist dem verwendeten Polymermaterial, z. U. Polyvinylchlorid, vernetztes oder unvernetztes Polyäthylen usw.1anz#Jpassen. Als zweckmäßig hat es sich hierbei grundsätzlich erwiesen, die Aufweitung stetig, d. h. in gleichmäßigen Schritten der Durcflmeciservergrößerung erfolgen zu lassen. Mitunter kann es dagegen auch vorteilhaft sein, wenn die Aufweitung in Stufen vorgenommen wird.
Zur Aufweitung eines hohlen Formstranges zum Zwecke der Durchmesservergrößerung ist in der Regel eine Wärmebehandlung des als vernetzt oder unvernetzt vorliegenden Vorformlings voranzustellen. Hierzu kann z B. ein entsprechend temperierbares Flüssigkeitsbad der Aufweitvorrichtung vorgeschaltet sein, die Erwärmung kann aber auch durch Wärmestrahlung von außen oder durch innere Erwärmung, etwa über eine Jlochfrequenzspule, erfolgen.
Mitunter kann es jedoch auch vorteilhaft sein, insbesondere wenn eine mehrfache Vergrößerung des urspriinglichen Durchmessers beabsichtigt ist, die wachsende Durchmesservergrößerung des Formstranges mit einer stetig zunehmenden Er- oder Durchwärmung des Formstranges zu verbinden. Eine entsprechende Dosierung der Wärmemenge je nach fortgeschrittener Aufweitung ist dann in bekannter Weise vorzunehmen.
Bei einer Aufweitung, die einem Mehrfachen des ursprünglichen Durchmessers des Formstranges (Vorformling) entspricht, kann es mitunter ebenfalls von Vorteil sein, wenn während der Aufweitung des hohlen Formstranges durch den auf die äußere Oberfläche wirkenden Unterdruck die innere Oberfläche mit einem sog. Stiitzdruck beaufschlagt wird. Damit ist ein Zusammenfallen des Formlings insbesondere dann verhindert, wenn die Wandstärke im Verhältnis zum Gesamtdurchmesser sehr kleine Werte annimmt. In diesem Zusammenhang kann, falls gewünscht, der Stützdruck im Innern des Formstranges, beispielsweise in den ersten Stufen der Aufweitung, zur Unterstützung der Durchmesservergrößerung von innen her herangezogen werden.
Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung hat sich eine Vorrichtung als äußerst vorteilhaft erwiesen, bei der zur Aufweitung des hohlen Formstranges nach oder während einer Erwärmung ein sog. Kalibrator aus einzelnen in Durchlaufrichtung hintereinander angeordneten Lochscheiben dient, deren Bohrungsdurchmesser, in Durchlaufrichtung gesehen, stetig oder stufenweise zunimmt. Solche Kalibratoren, zur Herstellung von Kunststoffrohren mit gleichbleibenden äußeren Abmessungen bereits bekannt, gewährleisten eine stetige Führung über extrem kleine Berührungsflächen, die Oberflächen hoher Güte erreichen lassen.
Dadurch, daß nach einem weiteren Erfindungsgedanken die Lochscheiben alle gemeinsam in einem oder in Paketen zusammengefaßt jeweils in gesonderten ggf. temperierbaren und dicht verschließbaren Flüssigkeit führenden Behältern angeordnet sind, ist während des Durchlaufens der Lo-chscheiben stets eine einwandfreie Führung mit verschwindend kleiner Reibung sichergestellt. Die Höhe des selbstverständlich einstellbaren Flüssig- keitsniveaus ist zweckmäßig so gewählt, daß die Lochscheiben völlig z. B. von Wasser überdeckt sind. Über diesem Wasserspiegel ist, z. B. durch eine entsprechende Einstellung der Absaugpumpen, ein Unterdruck bis zu 8 m WS eingestellt, der dafür sorgt, daß jeweils zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Lochscheiben die Wandung des Formstranges angesaugt, d. h. der Strang aufgeweitet wird. Der Unterdruck steht auch zwischen den nächstfolgenden Lochscheiben mit gegenüber den ersten vergrößertem Bohrungsdurchmesser an, so daß eine gegenüber der ersten weitere Aufweitung erfolgt etc.
Wegen der beim Einlauf in das Lochscheibenpaket noch weicheren Struktur des wärmebehandelten Formstranges hat es sich ferner als zweckmäßig erwiesen, daß der Abstand der Lochscheiben mit zunehmendem Bohrungsdurchmesser in Durchlaufrichtung ebenfalls zunimmt. Damit ist die Gefahr behoben, daß sich der Formstrang beim Durchlauf in noch weichem Zustand in die ihn immer wieder begrenzenden Lochscheiben eindriickt, einreißt oder gar zum Abreißen des kontinuierlich durchlaufenden Formstranges führt.
Die Erfindung sei an Hand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Herstellung der Vorformlinge, d. h. der später aufzuweitenden hohlen Formstränge kann in bekannter Weise erfolgen. Es werden aus unterschiedlichen Materialien, etwa aus Polyvinylchlorid oder Polyäthylen unterschiedlicher Dichte, mit oder ohne Vernetzungshilfsmitteln, Kunststoffrohre gespritzt und beispielsweise mittels einer Vakuum- oder Druckluftkalibrierung auf die gewünschten Maße gebracht. Für den Fall, daß besondere Anforderungen z. B. hinsichtlich Temperaturbeständigkeit und "elastischem Formgedächtnis" verlangt werden, d. h.
beim Schrumpfvorgang in allen Details wieder die ursprüngliche Form einzunehmen, wird man vorteilhaft solchen Werkstoffen den Vorzug geben, die vernetzbar sind. So sind seit langem Polyolefinmaterialien hoher Dichte im Einsatz, die nach Herstellung eines Formlings einer hochintensiven Elektronenbestrahlung ausgesetzt werden, so daß ein vernetztes dreidimensionales Maschenwerk der Moleküle erreicht wird. Eine andere, wegen des vereinfachten Herstellungsaufwandes besonders vorteilhafte Alöglichkeit ist die, für gleich hochwertige Schrumpfschläuche solche Polymermaterialien einzusetzen, die nach Aufpfropfen von Vernetzungshilfsmitteln, wie Organosilanen, unter Feuchtigkeitseinwirkung vernetzt werden. hierbei ergeben sich mechanisch widerstandfähige Schläuche mit "elastischem Formgedächtnist'. Wird beispielsweise ein solcher Schrumpfschlauch über den zu überziehenden Gegenstand gezogen, so schrumpft er bei kurzer Erwärmung über den Kristallitschmelzpunkt z. B.
oberhalb 1350 C schnell in seine ursprüngliche Form und Abmessung zuriick und es entsteht ein fester und widerstandsfähiger Überzug.
Unabhängig von den verwendeten Materialien ist für die rationelle Fertigung von Schrumpfschläuchen die herstellung endloser Formstränge mit Schrumpfeigenschaften wesentlich. Ein von einem Vorrat abgezogener z. B. feuchtigkeitsvernetzter hohler Formstrang 1 wird deshalb, wie in der Fig. 1 dargestellt, zunächst einer Aufwärmvorrichtung 2 zugefiihrt. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus einer Heißwasser enthaltenden Wanne bestehen, es kann aber auch ein Strahlungsofen verwendet werden.
Das so vorbehandelte Rohr läuft dann anschließend in den z. B.
ebenfalls mit temperiertem Wasser gefüllten Vakuumkalibrator 3 ein. Der vorgeschaltete Wassertrog 4, der selbstverständlich auch durch Snrilhdüsen oder andere geeignete Mittel ersetzt werden kann, dient dazu, Wasser auf die Oberfläche des Formstranges 1 als Schmier- oder Gleitmittel bei der Einführung in den Kalibrator 3 aufzubringen. Als wesentlichen Bestandteil enthält der Kalibrator 3 das Paket 5 aus hintereinander angeordneten, mit Bohrungen fiir den durchlaufenden Strang versehenen Lochscheiben 6, <1 deren Abstand untereinander in Durchlaufrichtung zunimmt. Der Kalibrator ist mit Wasser im Bereich 7 gefüllt, die Lochscheiben werden also überdeckt. Im Bereich 8 steht über dem Wasserspiegel ein Vakuum von bis zu 8 m WS an. Dieses Vakuum wirkt zwischen den Lochscheiben auf die Außenwandung des Formstranges, so daß ggf. im Zusammenwirken mit einem Stützdruck im Formstrang selbst, Schritt für Schritt im kontinuierlichen Durchlauf zwischen den Lochscheiben eine Aufweitung erfolgt, während die jeweils an eine Aufweitung folgende Lochsc}leibe für die Kalibrierung sorgt. Das aufgeweitete Rohr oder der Schlauch 9 wird nach Verlassen des Kali brators in seinem aufgeweiteten Zustand eingefroren, etwa durch Einfiihren in das Kühibecken 10. Anschließend wird das Produkt aufgetrommelt oder sofort in verkaufsfertige Längen zugeschnitten.
In der Fig. 2 ist der Einlauf in den Kalibrator 3 noch einmal in gegeniiber der Fig. 1 vergroßertem maßstab dargestellt. Auf der Grundplatte 11 mit einer zentralen Bohrung 12 für den Einlauf des Formstranges 1 sind Haltebolzen 13, z. B. drei gleichmäßig iiber den Umfang verteilte, befestigt, die ihrerseits zur Halterung der Lochscheiben 6 als Stiitzelemente für den Strang dienen. Diese Lochscheiben 6 sind am Eingang wegen des noch leichter verformbaren Stranges 1 dicht und später mit fortschreitender Aufweitung mit größeren Abständen zueinander angeordnet. Im Sinne des zunehmenden Durchmessers durch fortschreitende Aufweitung wächst auch der Bohrungsdurchmesser der Scheiben. Das Wasser, das die Lochscheiben völlig umschließt, unterstützt durch seine Temperierung einmal den Aufweitungsprozeß und sorgt zum anderen als Gleitmittel ständig dafür, daß der sich aufweitende Formstrang geschützt kontinuierlich durch die Lochscheiben hindurchläuft, sich also nicht festfrißt.
Abweichend von der Fig. 1 ist in der Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem Erwärmung und Kalibrierung praktisch gleichzeitig in dem mit einer temperierbaren Flüssigkeit, z. B.
auch mit einem Glyzerin-Wasser-Gemisch, gefüllten Behältnis 14 vorgenommen wird. Der kalibrierende, Lochscheiben 15 enthaltende Teil 16 ist dabei im hinteren Drittel dieses Behältnisses angeordnet. Die Abkühlung des Formstranges 17 zum Zwecke des Einfrierens des aufgeweiteten Zustandes erfolgt dann, wie bereits erwähnt, in einem Kühlbecken oder einer Kühlrinne 18.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Schrumpfschläuchen aus extrudierbaren Werkstoffen, bei dem zunächst ein hohler Formstrang beliebiger Länge gespritzt bzw. extrudiert, anschließend vernetzt und in diesem vernetzten Zustand oder auch bei nicht vernetzbaren Werkstoffen in unvernetzter Form durch Anlegen an umgebende Formgebungselemente aufgeweitet sowie durch Abkühlen dieses aufgeweiteten Formstranges dessen aufgeweiteter Zustand durch Einfrieren fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung bis auf den vergrößerten Enddurchmesser des Formstranges durch eine mehrfache Teilaufweitung mit jede Teilaufweitung abschließender Kalibrierung des Formstranges vorgenommen wird, wobei die Aufweitung durch zwischen jeder Kalibrierung auf die Oberfläche des Formstranges einwirkenden Unterdruck erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung des hohlen Formstranges bis auf den Enddurchmesser in einem unter Unterdruck stehenden Flüssigkeitsbad erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit gleichzeitig als Schmier- oder Gleitmittel für die Kalibrierung dient.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung stetig, d. h. in gleichmäßigen Schritten der Durchmesservergrößerung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitung in Stufen vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Erwärmung mit praktisch gleichzeitiger Aufweitung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die wachsende Durchmesservergrößerung des Formstranges mit einer stetig zunehmenden Er- oder Durchwärmung des Formstranges verbunden wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß während der Aufweitung des hohlen Formstranges durch den auf die äußere Oberfläche wirkenden Unterdruck die innere Oberfläche mit einem sog. Stützdruck beaufschlagt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufweitung des hohlen Formstranges nach oder während einer Erwärmung ein sog. Kalibrator aus einzelnen in Durchlaufrichtung hintereinander angeordneten Lochscheiben dient, deren Bohrungsdurchmesser, in Durchlaufrichtung gesehen, stetig oder stufenweise zunimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheiben alle gemeinsam in einem oder zu Paketen zusammengefaßt jeweils in gesonderten ggf. temperierbaren und dicht verschließbaren Flüssigkeit führenden Behältern angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Lochscheiben mit zunehmendem Bohrungsdurchmesser in Durchlaufrichtung ebenfalls zunimmt.