DE3107907A1 - "verfahren zur herstellung von schrumpfartikeln" - Google Patents
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Description
Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
1 1802
26. Febr. 1981
Verfahren) aur Horstoli unq von Schrumpf artikeln
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Schrumpfartikeln
kurzer Länge, insbesondere Schrumpfkappen, -manschetten
und dergl. aus extrudierbaren Werkstoffen, bei der zunächst ein
Vorformling gespritzt bzw. extrudiert, anschließend vernetzt und in diesem vernetzten Zustand aufgeweitet sowie durch Abkühlen
dieses aufgeweiteten Formlings 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 geringerem Durchmesser zu erhitzen, mittels Druckluft aufzuweiten und diesen veränderten
Zustand durch anschließende Kühlung zu fixieren. Nachteilig liif-rboi ist. jedoch, cl.iß solche Schrumpf schläuche aus Thermoplasten,
beispielsweise auch aus Polyvinylchlorid, für die heutigen Anforderungen nicht ausreichend temperaturbeständig
sind und zudem nicht das gewünschte "elastische Formgedächtnis"
aufweisen, d. h. beim SchrumpfVorgang nicht mehr in allen
Details ihre ursprüngliche Form einnehmen.
Abhilfe schafft hier eine ebenfalls bekannte Technik zur Her-•
stellung unter dem Handelsnamen Thermofit vertriebener Wärmeschrumpferzeugnisse,
bei der ein Polyolefin-Material hoher Dichte zum Spritzen von Formteilen verwendet wird. Diese Teile
werden anschließend einer hochinten.si vom Eloktrononbestruh 1 unq
ausgesetzt, so daß ein vernetztes dreidimensional oh Masehunwork
der Moleküle erreicht wiibd. Hieraus ergibt sich ein mechanisch widerstandsfähiges Formteil, das kriechfest ist, nicht aufreißt
und ein "elastisches Formgedächtnis" aufweist. Wird z. B. ein so verarbeiteter Schrumpfschlauch über den zu überziehenden
Gegenstand gezogen, so schrumpft er bei kurzer Erwärmung über den Kristallitschmelzpunkt, im bekannten Fall oberhalb 135 ,
schnell ,in seine ursprüngliche Form und Abmessung zurück, und
es entsteht ein fester widerstandsfähiger Überzug.
Für das vorstehend beschriebene Verfahren können beliebige Grundpolymere,
auch modifiziert, eingesetzt werden, je nach den speziellen Erfordernissen beim Einsatz. Voraussetzung ist jedoch
in jedem Fall die Vernetzung durch Bestrahlung, bevor die Formlinge in erwärmtem Zustand aufgeweitet oder gedehnt werden. Dies
erfordert große Sorgfalt (Strahlungsschutz) sowie einen großen Aufwand von Apparaturen, wodurch die Herstellung erschwert und
damit verteuert wird.
Vorgeschlagen wurde deshalb auch bereits, als Basismaterialien für die Schrumpfartikel Polymere zu verwenden, die nach Aufpfropfen
von Vernetzungshilfsmitteln, wie Organo-Silanen, vor
oder während der Formgebung des Vorformlings unter Feuchtigkeitseinwirkung vernetzt werden. Dabei ist ferner wesentlich,
daß die Feuchtigkeitseinwirkung entweder mittels einer speziellen, der Herstellung des Vorformlings nachgeschalteten Einrichtung
vorgenommen wird oder bereits durch die den Polymeren und Zusatzstoffen von Hause aus anhaftenden Feucht igkeiΛ runongcMi .in
der Form erfolgen oder schließlich auch durch einfaches Lagern unter Umgebungseinfluß erreicht werden kann. Dieser Vorschlag
— 3 —
geht dabei von der Überlegung aus, daß im Gegensatz zur seit langem bekannten und. z. B. in der Kabeltechnik im'Einsatz befindlichen
peroxidischen Vernetzung unter Wärmeeinwirkung durch die Aufpfropfung reaktionsfähiger niedermolekularer Verbindungen,
z. B. von Organosilanen, als Vernetzungshilfsmittel auf die
Makromoleküle der Basismaterialien, welche ihrerseits im- Verlauf von Sekundarreaktionen zu einer polyfunktionelLen Kettenvej-knüpfung
führen, sich "bündelartige" Vernetzungsstellen bilden, wobei über einen Vernetzungsknoten mehrere Makromoleküle aneinander
fixiert sind. Dieser besondere chemische Vernetzungsmechanismus führt zu hohen Bindungskräften im Molekülarbereich, die
bei Erwärmung im thermoplastischen Zustand zwar gelockert und damit eine Aufweitung z. B. des Formlings gestatten, nach einer
Wiedererwärmung und raschen Schrumpfung aber ihre ursprüngliche Gestalt wieder einnehmen.
Auch aus solchen Materialien hergestellte Schrumpfartikel haben
demnach ein "elastisches Formgedächtnis", sie sind daher für beliebige
Einsatzmöglichkeiten, z. B. als Schläuche und Kappen, etwa für den druckdichten und feuchtigkeitsfesten Abschluß der
Enden elektrischer Kabel oder als Manschetten, ein- oder mehrteilig,
zum Schutz von Anschluß- oder Verbindungsstellen elektrischer Kabel oder Rohrbündelkabel geeignet. Die Eigenschaften
gegenüber strahlungsvernetzten Schrumpfartikeln sind nicht bzw.
nur unwesentlich verändert, das Herstellungsverfahren aber wesentlich vereinfacht.
Unabhängig von der Art der Basismaterialien oder der Vernetzungstechnik kann es mitunter zweckmäßig sein, wenn die hergestellten
Schrumpfartikel, beispielsweise Schrumpfschläuche, gummielastisch
verformbar sind. Die nach den bekannten Verfahren hergestellten Schrumpfartikel haben zwar für die üblichen Einsatzzwecke eine
ausreichende Flexibilität, d. h. sie sind biegsam und leicht vorformbar, diese Eigenschaften sind aber im Grunde darauf zurückzuführen,
daß die Wandstärke des gedehnten Artikels relativ gering ist. Wird dagegen von dem Schrumpfartikel verlangt, daß er ohne
großen Kraftaufwand relativ leicht in Längsrichtung und auch radial νerformt werden kann, so lassen sich diese Eigenschaften
• τ-
bei den üblichen Schrumpfartikeln nicht erreichen. Denn beispielsweise
vernetztes Polyethylen zeigt nur geringe reversible Dehnungen und fließt anschließend bei weiterer Beanspruchung irreversibel
bis Kur
Ausgehend von den nach bekannten Verfahren hergestellten Schrumpfartikeln
liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Schrumpfartikel herzustellen, die vor der Wärmeschrumpfung longitudinal
und radial zwar wie andere auch gedehnt werden können, nach Fortfall
■ der wirkenden .Kräfte aber in die ursprüngliche Gestalt
zurückfedern. Die Fähigkeit einer elastischen Dehnbarkeit erweitert
den geometrischen Anwendungsbereich der Schrumpfartikel
und macht sie montagefreundlicher.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als'
Basismaterialien für.die- Schrumpfartikel Copolymerisate des
Ethyleris dienen, die durch einen hohen Copolyme.rnntei.1 von
20 bis 40, vorzugsweise 25 bis 35 Gew.%, gumraielastische Eigenschaften
besitzen oder solche Polyolefine oder Polyolef ingemische,· die im Verschnitt mit elastifizierenden Komponenten gummicl-astisch.e
Eigenschaften erhalten. So hergestellte Schrumpf artikel,
beispielsweise Schrumpfschläuche, sind elastisch in ihrem Verhalten,
d. h.' auch nach der Aufschrumpfung drückt der Schrumpfartikel
durch gummielastische Kräfte auf den übergeschrumpften
Gegenstand. ■ ' . ■
Durch den hohen Comonomer-Anteil in einem auf Mol. % bezogenen
Gehalt von beispielsweise 25' bis 35 % verringert sich der Kristallinitätsgrad des Copolymers und auch die Schmelztemperatur,
so daß das Material in zunehmendem Maße* guminielaatische Eigenschaften
erhält. Wesentlich ist ferner, daß je nach der Zusammensetzung oder Auswahl der Basispolymere der Schrumpfvorgang bei
unterschiedlichen, jedoch einstellbaren Temperaturen erfolgen kann. So ist es beispielsweise möglich, wenn als Comonomere solche
auf der Basis Vinylacetat, Ethyl- oder Butylacrylat eingesetzt werden, daß die Schrumpfung des aus solchen Materialien hergestellten
Schlauches schon bei Temperaturen -^ 100 C, beispielsweise
bei 75° C, erfolgt.
Schrumpfartikel mit gummielastischen Eigenschaften lassen sich
cibt.ii: uucli Uudui eh erzeugen, daß, wie in Wei L or führung dar Erfindung
vorgesehen, als Polyolefine oder Polyolefingemische im Verschnitt mit elastifizierenden Komponenten solche mit einem
Schmelzbereich rS 120 C verwendet werden. Wird in diesem Fall
z. B. ein Polyethylen niederer Dichte eingesetzt, dann ergibt sich eine Schrumpftemperatur für aus solchem Material hergestellte
Artikel von etwa 110° C.
Eine Änderung der Schrumpftemperatur kann sich in Weiterführung
der Erfindung ferner dadurch einstellen, daß ein Polyethylen hoher Dichte eingesetzt wird. Die hieraus hergestellten Formteile
werden bei Temperaturen Um 120 C, vorzugsweise bei 125
bis 135 C, auf den zu schützenden Gegenstand aufgeschrumpft.
Ohne auf die gummielastischen Eigenschaften zu verzichten, lassen
sich für bestimmte Anwendungsfälle auch Schrumpfschläuche herstellen,
deren Schrumpftemperatur noch oberhalb des bisher angegebenen Bereiches liegt. Das gilt z. B. dann, wenn anstelle von
Polyethylen isotaktisches Polypropylen in Kombination mit einer elastifizierenden Komponente verwendet wird. Als elastifizierende
Komponente kann in diesem Fall mit Vorteil ein hoch molekulares Polyisobutylen verwendet werden. So hergestellte Schrumpfform-
ir ' Q
teile beginnen mit dem Schrumpfvorgang dann erst bei 150 bis 160 C.
Eine andere Möglichkeit, dem verwendeten Material gummielastische Eigenschaften zu verleihen, ist aber auch dann gegeben, wenn als
5 elastifizierende Komponente ein Ethylen-Propylen-Copolymer dient.
Dies können z. B. Ethylen-rPropylen-Kautschuke (EPR) sein, aber
auch Levapren und andere.
Die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Formteile mit gummielastischen Eigenschaften können selbstverständlich in
bekannter Art auch Füllstoffe enthalten. Je nach den gewünschten mechanischen oder auch elektrischen Eigenschaften können Ruße be-Y.c-ptor
Art, Silicate oder Kreiden unterschiedlicher Menge und ' Fointeiligkeit eingesetzt werden.
nie; Materialien siolbs.t werden, wie eingangs erwähnt, vernetzt,
s'j wotn.« i je· nach νυι IkurKmioiu Maschinenpark odor entsprechend den
31079
geforderten Eigenschaften dem einen oder anderen Vernetzungsprozeß der Vorzug gegeben werden kann. WesentLieh ist in jedem
Fall, daß die nach dem Verfahren nach dar Erfindung hori.n'filcJ Iten
Schrumpfartikel durch übliche Verfahrenstechniken, wie Spritzgießen,
Extrudieren, Blasformen usw·, geformt und danach vernetzt
werden. Anschließend werden sie bei höherer Temperatur in die gewünschte Forin gedehnt und diese gedehnte Form wird durch Abkühlung
fixiert. Für eine dauerhafte Durchführung der durch Expansion in
der Wärme aufgezwungenen äußeren Form des SchrumpfartikeIs ist das
Vorhandensein einer Restkristallinitat im Werkstoff von besonderer
Bedeutung.
Wie bereits ausgeführt, lassen sich nach dem Verfahren nach der Erfindung Schrumpfformteile herstellen, die bei unterschiedlichen
Ansprechtemperaturen auf den jeweiligen Gegenstand aufschrumpfen.
Diese Eigenschaften lassen sich in Weiterführung des Erfindungsgedankens in besonders vorteilhafterweise dazu verwenden,
Schrumpfartikel herzustellen, deren einzelne Funktionsteile bei
unterschiedlichen Temperaturen schrumpfen. So lassen sich Formteile mit gummielastischen Eigenschaften herstellen, bei denen
die eine Hälfte oder eine Seite bei extrem niedriger Temperatur, beispielsweise 70 C, schrumpft, während die andere Hälfte oder
Seite bis zu wesentlich höheren Temperaturen zunächst formstabil bleibt und erst bei z. B. 150 bis 160 mit dem SchrumpfVorgang
beginnt. Somit ist die Möglichkeit gegeben. Formteile aus mehreren
5 Funktionselementen aufzubauen, die bei unterschiedlichen Temperaturen schrumpfen. Hergestellt werdon können «öl ehe zuiwtmmciujc1·-
setzten Formteile mit gummielastischen Eigenschaften, indem die
unerwünschten Vorformlinge mit unterschiedlicher Schrumpftemperatur
durch an sich bekannte Kunststoff- oder Polymer-Schweißmaschinen oder -verfahren zusammengefügt und nach der Vernetzung
zur gewünschten Form expandiert werden.
Mischungsbeispiele, die für nach der Erfindung hergestellte
Schrumpfartikel beispielsweise Anwendung finden können, sind in den nachfolgenden Mischungsbeispielen angegeben:
— 7 —
'I-Hi-
PK-IJomopo-lymer (Dichte S-. 0,94 g/cm ,
MoILindex 0,2 - 2,5)
ELhylen-Propylon-Kautschuk
Vinyltrimothoxisilan
Dicumylperoxid
Katalysator (Naftovin SN/L) Ruß (Acetylenschwarz Y)
Vinyltrimothoxisilan
Dicumylperoxid
Katalysator (Naftovin SN/L) Ruß (Acetylenschwarz Y)
Beispiel II (Schrumpftemperatur 70 - 85 C) ·
PoJyethy.lon-Copolymer mit 2 5 - 35 Mol. %
Vinylacetat 100
Calcinierter Clay (Hartkaolin M 100) 10 Ruß 10
Vinyltrimethoxisilan 2,0
15 Peroxid 0.05-0.1
O | C) | 20 | 3107907 |
10 - | 90 | Teile · | |
80 - | 1,5 | Il | |
1,0- | 0,05 | Il | |
03 ~ | Il ■ | ||
0,05 | Il | ||
15 | Il | ||
Katalysator (DibutyIzinndilaurat
(Naftovin SN/L)) 0,05 "
Beispiel III (Schrumpftemperatur 130 - 135°C
HÜPE-Polyethylen (Dichte>0,94 g/cm3) 70 "
20 Polyisobutylen (Mol. Gew. 100.000-150.000) 30 "
nicht hygroskop. Acetylenruß (Noir Y) . 70 "
Alterungsschutzmittel (z.B. Vulkanox HS) 0,4 "
Polypropylen 65 "
2 5 Isotaktisches EPM (Ethylen-Propylen-Kautschuk)
bzw. KPDM (ungesättigter
Kthylen-l'ropy Ion-Kautschuk 35 "
Kthylen-l'ropy Ion-Kautschuk 35 "
η ich !.hygroskopischer Ruß 30 "
Alterungsschutzmittel (Vulkanox HS) 0,25 "
30 Die Baismaterialien dieser Mischungen können, wie die Beispiele
1 und II zeigen, durch Zugabe von entsprechenden Mengen von Silan-Vcrbindungen, die aufgepfropft werden, unter Feuchtigkeitsei
iiwirkuiKj vornet/.t- worden. Sie können auch durch Erhöhung der
Poroxid-Mengen auf etwa das 10-fache stattdessen durch peroxi-
35 dische Vernetzung in den vernetzten Zustand überführt werden.
Die Beispiele ITI und IV können sowohl durch Silane» - wie Beispiel
I und II - als auch durch energiereicho Strahlen vernetzt werden. Eine peroxidische Vernetzung ist ebenfalls möglich, wobei
bei Auswahl der Peroxide die höheren Verarbeitungstemperaturen der Basismaterialien berücksichtigt werden müssen.
Als elastifizierende Komponente können auch andere Elastomere
eingesetzt werden. In Fällen, wo es z. B. auf besondere Flammwidrigkeit ankommt, kann als Elastomerkomponente ein chloriertes
Polyethylen, wie es u. a. auch unter dem Handelsnamen Bayer CM und/oder. CPE (Hoechst und Dow Chemical) auf dem Markt ist, verwendet
werden.
PE-Homopolymer (Dichte >. 0,94 g/cm ) 50 Teile
chloriertes Polyethylen (Bayer CM) 50 "
Dicumylperoxid 1,5 "
Alterungsschutzmittel (Flectol H) ggf. in
Gegenwart von Füllstoffen (Ruße, calzinierte Clays) 0,5 "
Die Vernetzung erfolgt hierbei auf peroxidischem Wege. Wenn das
wärmeschrumpfende Formteil flammwidriges Verhalten bei Abwesenheit
von Halogenen aufweisen soll, kann man so vorgehen, daß anstelle von Rußen oder hellen Füllstoffen ausschließlich
Äluminium-Oxidhydrat eingesetzt wArd. Kine solche Möglichkeit
veranschaulicht das Beispiel Vl.
25 HDPE-Polyethylen (Dichte > 0,94 g/cm3)
Polyisobutylen (Mod. Gew. 100.000 - 150.000) Al
Alterungsschutzmittel (z. B. Vulkanox HS)
70 | Teile |
30 | Il |
70 | ■■ |
0,4 | Il |
Claims (14)
- Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft1 180226. Febr. 1981Patentansprüche jVerfahren zur Herstellung von Schrumpfartikeln, wie Schrumpf- ί schlauchen, -manschetten, -kappen und dergleichen, aus |extrudierbaren Werkstoffen, bei dem zunächst ein Vorformling gespritzt bzw. extrudiert, anschließend vernetzt und in diesem vernetzten Zustand aufgeweitet sowie durch Abkühlen dieses aufgeweiteten Pormlings dessen aufgeweiteter Zustand durch Einfrieren fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Basismaterialien für die Schrumpfartikel Copolymerisate dos Ethylens dienen,, die durch einen hohen Comonomer-Antei1 von f • 20-40 Gew. %, vorzugsweise 25 - 35 Gew. %, gummiela.<-;t.i.sche j, Eigenschaften besitzen oder solche Polyolefine oder Polyolefingemische, die durch Verschnitt mit elastifizierenden Komponenten gummielastische Eigenschaften erhalten.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, djsd^u^llLJiLLiJlliiill-AiIlI'lilt./ ^'ii?' al-i; Cornonornere solche auf Basis Vinylacetat, Etyl- oder Dutylacrylal. verwendet sind.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefine oder Polyolefingemische im Verschnitt mit elastifixierenden Komponenten solche mit einem Schmelzbereich r·. ]?0° C vorwohdnU
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyoli
dient.Polyolefin ein Polyethylen niederer Dichte ( '.=. 0,94 g/cm ) - 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefine oder Polyolefingemische im Verschnitt mit elasti-.10 fizierenden Komponenten solche mit einem Schmelzbereich j^L-120 C verwendet werden.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyolefin ein Polyethylen hoher Dichte ( .5 0,94 g/cm ) dient.
- 7. Verfahren nach'Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als •15 Polyolefin ein isotaktisches Polypropylen oder ein teilkristallines Copolymer des Polypropylens mit einem Schmelzbereich ->150 C verwendet ist.
- 8. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als elastifizierende Komponente ein hochmolekulares Polyisobutylen (Mol-Gew. 100.000 - 150.000) verwendet wird.
- 9. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als elastifizierende Komponente ein Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM) dient.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet.. daß das Ethylen-Propylen-Copolymer ein Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM) bzw. ein ungesättigter. Ethylen-Propylen-Kautschuk .(EPDM) ist.
- 11. Verfahren nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die elastifizierende Komponente ein chloriertes Polyethylen ist, das dem Formteil flammwidrige Eigenschaften verleiht.— 3 —
- 12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Aluminium-Oxidhydrat eingesetzt wird.
- 13. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, .iL'iAliüTJii gekennzeichnet, daß die Basispolymere nach Aufpfropfen von •Silanverbindungen durch Feuchtigkeitseinwirkung vernetzbar sind.
- 14. Nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13 hergestellte Schrumpfartikel mit gummielastischen Eigenschaften, deren einzelne Funktionsteile bei unterschiedlichen Temperaturen schrumpfen.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: KABELMETAL ELECTRO GMBH, 3000 HANNOVER, DE |
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Ipc: B29D 7/24 |
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8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: B29C 27/20 |
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D2 | Grant after examination | ||
8380 | Miscellaneous part iii |
Free format text: DAS BEISPIEL IN SPALTE 3 LAUTET RICHTIG: CALCINIERTER CLAY (...) 10 TEILE RUSS 10 TEILE VINYLTRIMETHOXISILAN 2,0 TEILE PEROXID 0,05-0,1 TEILE KATALYSATOR (...) 0,05 TEILE |
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8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |