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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Herstellen eines wärmerückstellbaren
Gegenstands, der Fasern und ein polymeres Material aufweist.
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Wärmerückstellbare
Gegenstände,
die auf textilen Flächengebilden
basieren, sind in den nachstehenden Patentschriften und gleichzeitig
anhängigen
Anmeldungen beschrieben:
US 3
669 157 (Carolina Narrow Fabric), veröffentlichte EP-Patentanmeldungen
Nr. 0 116 393 (MP0790), 0 116 391 (RK169), 0 117 026 (RK176), 0
115 905 (RK177), 0 116 392 (RK178), 0 116 390 (RK179), 0 117 025
(RK181), 0 118 260 (RK189), 0 137 648 (RK205), 0 153 823 (RK228),
0 175 554 (RK246), EP-Patentanmeldung Nr. 86303767.7 (RK273), GB-Patentanmeldungen
Nr. 8528966 (RK289), 8610813 (RK296), 8529800 (B118) und US-Patentanmeldung Nr.
821 662 (B121). Die Offenbarungen dieser Anmeldungen werden hier
summarisch eingeführt.
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Die Herstellung von wärmerückstellbaren
Gegenständen
aus textilen Flächengebilden,
die wärmerückstellbare
Fasern enthalten, kann gegenüber
herkömmlichen
wärmeschrumpfbaren
Erzeugnissen eine Reihe von Vorteilen bieten, beispielsweise eine
leichte Herstellung, da kein anschließender Aufweitungsschritt notwendig
ist, verbesserte mechanische Eigenschaften wie etwa Zugfestigkeit,
Abriebbeständigkeit
und Spaltfestigkeit, und die Fähigkeit,
sehr hochfeste wärmestabile
Fasern in die Gegenstände
einzuarbeiten; alle diese Vorteile ermöglichen die Verwendung von
wärmerückstellbaren
textilen Flächengebilden
auf Gebieten, die bisher als ungeeignet für wärmeschrumpfbare Erzeugnisse
angesehen wurden.
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Die im Stand der Technik beschriebenen
wärmerückstellbaren
textilen Flächengebilde
sind in vieler Hinsicht anwendbar, beispielsweise zum Abdecken,
zum mechanischen Schutz, zum elektrischen Abschirmen sowie zum Abdichten
von mit dem textilen Flächengebilde
umschlossenen Gegenständen
gegenüber
der Umgebung. Bei vielen dieser Anwendungen ist es besonders erwünscht, daß das textile
Flächengebilde
eine Umschließung
bildet, die gegenüber
dem Eindringen von Wasser, Feuchtigkeit oder anderen Flüssigkeiten
undurchlässig
ist. Ein Beispiel einer solchen Anwendung ergibt sich, wenn das
textile Flächengebilde
Schutz für Verbindungsstellen
in langgestreckten Substraten bieten soll, beispielsweise für Spleiße in Kabeln,
und zwar speziell Telekommunikationskabeln. Es ist häufig notwendig,
solche Verbindungsstellen gegenüber
der Umgebung zu schützen,
damit die Kabel oder sonstigen Substrate weiterhin ordnungsgemäß funktionieren
können. Schutz
muß im
allgemeinen gegenüber
Feuchtigkeit, aggressiven Chemikalien sowie Beschädigung durch
Insekten und größere Tiere
usw. vorgesehen werden. Die Absicht beim Umschließen einer
Verbindungsstelle, wie etwa eines Kabelspleißes besteht in der Wiederherstellung
der ursprünglichen
Kabelisolierung, und es wird im allgemeinen gefordert, daß die Lebensdauer
der durch die neue Umschließung
gegebenen Abdichtung mit derjenigen der ursprünglichen Kabelisolierung vergleichbar
ist. Das Material der Umschließung
muß über einen
beträchtlichen
Zeitraum eine hochbeständige
Absperrung bilden.
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Bei vielen Anwendungen, beispielsweise
bei vielen Telekommunikations-Verteilerkabeln, ist auch eine Fähigkeit
der Druckrückhaltung
wichtig. Das kann einfach als Anzeige der Vollständigkeit der Abdichtung gegenüber der
Umgebung gefordert sein, oder weil die Kabel im Gebrauch unter Druck
stehen. Wenn Kabel im Gebrauch unter Druck stehen, kann die Druckbeaufschlagung
kontinuierlich sein, oder sie kann beispielsweise zum Prüfen des
Gegenstands vorübergehend
angewandt werden.
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Es sind verschiedene Tests entwickelt
worden, um die Fähigkeit
eines Gegenstands, einen Druck zurückzuhalten, zu messen. Die
Tests sind als "Wechselbeanspruchungs-Tests" bekannt und umfassen
typischerweise das zyklische Halten des Gegenstands auf einem konstanten
Druck zwischen vorbestimmten Temperaturgrenzwerten. Um den Test
zu bestehen, darf der Gegenstand nach einer vorbestimmten Zahl von
Zyklen nicht undicht sein.
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Die Fähigkeit eines Gegenstands zur
Druckrückhaltung
hängt sowohl
von der Porosität
des Gegenstands, also der Luftdurchlässigkeit, als auch von seiner
Fähigkeit
ab, Umfangsspannungen standzuhalten, die durch Druck innerhalb der
Hülle erzeugt
werden. Jeder dieser Faktoren wird nachstehend erörtert.
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Ein textiles Flächengebildematerial ist inhärent luftdurchlässig infolge
der Zwischenräume
zwischen den Fasern, die das textile Flächengebilde bilden. So ist
es bei den bekannten Gegenständen
auf der Basis von textilen Flächengebilden
bekannt, das textile Flächengebilde
mit Mitteln zu versehen, um das textile Flächengebilde im wesentlichen
undurchlässig
zu machen, wenn das textile Flächengebilde
rückgestellt
wird. Die Mittel, um das textile Flächengebilde im wesentlichen
undurchlässig
zu machen, sind typischerweise in Form eines polymeren Materials
vorgesehen, das zusammen mit dem textilen Flächengebilde oder damit verbunden oder
durch es verlaufend verwendet wird. Das polymere Material wird typischerweise
als Laminatschicht auf eine oder beide Seiten des textilen Flächengebildes
aufgebracht oder als Matrix angewandt, durch die die Fasern verlaufen.
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Die Fähigkeit eines Gegenstands,
Umfangsspannungen standzuhalten, die durch Druck im Inneren der
Hülle erzeugt
werden, hängt
von den Bestandteilen ab, aus denen die Wand des Gegenstands besteht. Gerade
im Hinblick auf diesen Faktor haben sich rückstellbare textile Flächengebilde
als besonders erfolgreich erwiesen, wobei die Fasern, die das textile Flächengebilde
bilden, gute Festigkeit gegenüber
diesen Umfangsspannungen bieten.
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Es wurde gefunden, daß es durch
geeignete Wahl des Materials für
die Fasern des textilen Flächengebildes,
die Struktur des verwendeten textilen Flächengebildes und des Materials
der polymeren Matrix möglich
ist, Hüllen
geringer Dicke aus textilem Flächengebilde
herzustellen, die imstande sind, hohen Drücken standzuhalten, ohne daß eine signifikante
Ballonbildung oder Kriechen auftreten. Beispielsweise beschreibt die
EP-A 0 112 390 (RK179) einen solchen Gegenstand aus rückstellbarem
textilen Flächengebilde,
der ausgezeichnete Druckrückhaltung
und Luftundurchlässigkeit
zeigt.
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Im Stand der Technik sind auch wärmerückstellbare
Gegenstände
aus textilem Flächengebilde
beschrieben, die innen mit einer Klebstoffschicht beschichtet sind.
Diese wird im allgemeinen vorgesehen, um das textile Flächengebilde
mit dem darunterliegenden Objekt haftend zu verbinden. Der Klebstoff
ist typischerweise ein durch Wärme
aktivierbarer Klebstoff, beispielsweise ein Schmelzklebstoff, der
durch die Wärme
aktiviert wird, die zum Rückstellen
des Gegenstands aus textilem Flächengebilde
aufgebracht wird.
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Wenn eine innere Klebstoffauskleidung
verwendet wird, werden das textile Flächengebilde und die polymere
Matrix, die gemeinsam mit dem textilen Flächengebilde eingesetzt wird,
vorteilhaft so gewählt,
daß bei der
Rückstellung
des textilen Flächengebildes
und der Aktivierung des Klebstoffs der Klebstoff an der Innenseite
des Gegenstands verbleibt und nicht durch das textile Flächengebilde
hindurch zur Außenseite
des Gegenstands dringt. Wenn das polymere Matrixmaterial schwach
ist und/oder die Zwischenräume
im textilen Flächengebilde
zwischen den Fasern des textilen Flächengebildes groß sind,
dann kann Klebstoff den Gegenstand durchdringen oder aus ihm ausbrechen.
Das Auftreten von Klebstoff an der Außenseite des Gegenstands als
Folge davon wird in der vorliegenden Beschreibung als "Klebstoffausbruch"
bezeichnet.
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Die FR-A-2 250 950 zeigt einen wärmeschrumpfbaren
Gegenstand, der ein textiles Flächengebilde enthält, zeigt
jedoch keine zusätzliche
Verstärkungsschicht.
Es gibt keinen Hinweis darauf, daß die Gegenstände irgendein
Problem des Klebstoffausbruchs aufweisen.
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Die EP-A-0 116 393 zeigt ein Verfahren
zum Herstellen eines wärmerückstellbaren
Gegenstands unter Verwendung eines Polymers und eines rückstellbaren
textilen Flächengebildes
und bildet die Basis für
den Oberbegriff von Anspruch 1.
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Die DE-A-3 319 120 betrifft die Auffindung
einer Alternative zu den starren, wasserundurchlässigen Einsatzelementen, die
im Inneren von wärmerückstellbaren
Spleißgehäusen verwendet
werden, um die Hülle abzustützen. Sie
betrifft nicht das Verhindern eines Klebstoffausbruchs.
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Die DE-C-3 415 465 betrifft das Bereitstellen
von elektrisch leitfähigen
wärmeschrumpfbaren
Erzeugnissen, bei denen eine Metallschicht haftend mit einer Polymerschicht
verbunden ist. Sie betrifft nicht das Verhindern von Klebstoffausbruch.
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Die DE-A-3 150 544 zeigt einen wärmeschrumpfbaren
Gegenstand, der eine Polymerschicht und ein wärmeschrumpfbares textiles Flächengebilde
aufweist. Das Problem von Klebstoffausbruch wird nicht angesprochen.
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Die US-A-4 016 356 zeigt eine wärmeschrumpfbare
Hülle,
in die ein Metallmantel eingesetzt ist, um eine Abschirmung gegen
HF-Störungen
zu bieten. Sie betrifft nicht das Problem des Klebstoffausbruchs.
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Die Verwendung von Metallfolienbelägen bei
wärmerückstellbaren
Gegenständen,
die nicht aus textilem Flächen gebilde
bestehen, ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die GB-A-1 604
379 beschreibt z. B. eine wärmerückstellbare
polymere Hülle,
die einen Belag aus einer durchgehenden Metallfolie aufweist. Das Metall
ist ausreichend dünn,
so daß es
nicht knickt, und nimmt unter Rückstellungsbedingungen
eine Gestalt an, die Erhebungen und Vertiefungen zeigt. Es wird
angegeben, daß Dicken
von 10 bis 25 μm
bevorzugt sind. Dieses Dokument erwähnt jedoch keine wärmerückstellbaren
textilen Flächengebilde
und berührt
die Probleme nicht, mit denen die vorliegende Beschreibung befaßt ist.
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Wir haben ermittelt, daß das Betriebsverhalten
eines rückstellbaren
Gegenstands aus textilem Flächengebilde
deutlich verbessert werden kann, wenn auf das wärmerückstellbare textile Flächengebilde
eine Verstärkungsschicht
laminiert ist, und das bietet eine Reihe von daraus resultierenden
Vorteilen. Insbesondere haben wir gefunden, daß die Anwesenheit einer Verstärkungsschicht
folgendes verbessern kann: (1) die Fähigkeit des Gegenstands, Druck
zurückzuhalten,
(2) die Fähigkeit
des Gegenstands, einem Klebstoffausbruch bei der Rückstellung
des textilen Flächengebildes
zu widerstehen (wenn das textile Flächengebilde in Verbindung mit
einer Innenauskleidung aus Klebstoff verwendet wird), (3) die Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeits-bzw.
MVT-Absperrung des Gegenstands (durch geeignete Materialwahl für die Verstärkungsschicht)
und (4) das Kriechverhalten des Gegenstands.
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Diese Verbesserungen führen zu
einer Reihe von weiteren Vorteilen. Insbesondere wird dadurch die Verwendung
von Flächengebildemustern
ermöglicht,
die eine offenere Struktur haben als man das bisher für erwünscht gehalten
hat. Wenn auf die offene oder dichte Struktur eines textilen Flächengebildes
Bezug genommen wird, betrifft das die Dichte der Fasern, also die
Zahl der Fasern je Inch in dem textilen Flächengebilde. Beispielsweise
hat eine lockere bzw. offene Gewebestruktur weniger Fasern je Inch
in ihrem Schuß und/oder
ihrer Kette als eine dichtere Gewebestruktur.
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Somit gibt die Erfindung ein Verfahren
zum Herstellen eines wärmerückstellbaren
Gegenstandes an, der ein textiles Flächengebilde aus Fasern und
einem polymeren Material und eine durch Wärme aktivierbare Klebstoffschicht
aufweist, die durch Wärme
aktivierbar ist, welche zum Rückstellen
des Gegenstandes im Gebrauch aufgebracht wird, wobei das Verfahren
folgende Schritte aufweist:
- (a) Bereitstellen eines textilen
Flächenkörperlaminats
in dem man das polymere Material auf mindestens eine Oberfläche des
textilen Flächengebildes
aus Fasern anhaftet aufbringt, oder durch Vorsehen des polymeren Materials,
durch welches sich das textile Flächengebilde aus Fasern hindurch
erstreckt; und
- (b) Ausbilden einer Rückstellbarkeit
durch ein Verfahren, das folgende Schritte aufweist:
- (i) Bereitstellen eines textilen Flächengebildes aus Fasern, im
Schritt (a), die rückstellbar
sind, oder
- (ii) Verformen des textilen Flächengebildes aus Fasern;
gekennzeichnet
dadurch, daß das
textile Flächengebilde
eine optische Überdenkung
von weniger als 90% besitzt; und durch
- (c) Laminieren einer Verstärkungsschicht
auf das textile Flächenkörperlaminat
zwischen dem textilen Flächenkörperlaminat
und der Klebstoffschicht, wobei die Verstärkungsschicht folgendes aufweist:
- (i) eine Zugfestigkeit von mindestens 10 Mpa bei 100°C und mindestens
30 Mpa bei Raumtemperatur, und
- (ii) eine Steifigkeit von höchstens
6 N/m bei 100°C
und von weniger als 10 Nm bei Raumtemperatur, und
- (iii) eine Fließtemperatur,
die mindestens 40°C
höher ist
als die Rückstelltemperatur
des textilen Flächengebildes,
und
eine Metallschicht (20), um die Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeit
durch die Verstärkungsschicht
auf einen Wert von weniger als 1 g/m2/tag
zu reduzieren, um dadurch zu verhindern, daß die Klebstoffschicht durch
das textile Flächenkörperlaminat
durchbricht, wenn der Gegenstand im Gebrauch um ein Objekt herum
durch Wärme
rückgestellt
wird, wobei die Klebstoffschicht nach Innen zu dem Objekt hin gerichtet
ist.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Bei einer speziellen Ausführungsform
weist die verwendete Verstärkungsschicht
eine Metallfolie auf.
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Der wärmerückstellbare Gegenstand ist
bevorzugt ein rohrförmiger
oder ein Umwickelgegenstand, und die Verstärkungsschicht ist auf die innere
Oferfläche
des Gegenstands laminiert.
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Das Vorsehen einer Verstärkungsschicht
verbessert die Fähigkeit
des Gegenstands zur Druckrückhaltung,
da – wie
oben gesagt – die
Fähigkeit
eines Gegenstands aus textilem Flächengebilde, Druck zurückzuhalten,
u. a. von seiner Fähigkeit
abhängig
ist, Umfangsspannungen standzuhalten, und das Vorsehen der Verstärkungsschicht
bedeutet, daß wenigstens
ein Teil der in dem Gegenstand erzeugten Umfangsspannungen von der
Verstärkungsschicht
anstatt von dem textilen Flächen gebilde
aufgenommen wird. Das bedeutet, daß das textile Flächengebilde
als solches einen geringeren Anteil der Umfangsspannungen aufnehmen
muß. Um also
einen Gegenstand zu erhalten, der eine gegebene Fähigkeit
hat, Umfangsspannungen standzuhalten, kann infolgedessen ein schwächeres textiles
Flächengebilde
(also eines, das selbst weniger fähig ist, Umfangsspannungen
standzuhalten) bei einem Gegenstand gemäß der Erfindung verwendet werden,
als das bei einem Gegenstand nach dem Stand der Technik erforderlich
wäre, der
keine Verstärkungsschicht
hat.
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Die Fähigkeit des textilen Flächengebildes
an sich, Umfangsspannungen standzuhalten, hängt u. a. von der Dichte der
Fasern in dem textilen Flächengebilde
ab, und zwar speziell von der Dichte der Fasern, die in der Richtung
der Umfangsspannungen verlaufen. Da also das textile Flächengebilde
als solches geringeren Umfangsspannungen standhalten muß, ist es
möglich,
losere textile Flächengebilde
zu verwenden, als das bisher möglich
war, um einen Gegenstand zu erhalten, der eine gegebene Gesamtfähigkeit
hat, Umfangsspannungen standzuhalten. Insbesondere ermöglicht die
Erfindung die Herstellung eines rückstellbaren textilen Flächengebildes,
das eine hinreichende Fähigkeit
hat, die eingangs erwähnten
Druck/Temperatur-Wechselbeanspruchungstests zu bestehen, wobei textile
Flächengebilde
verwendet werden, die weniger dicht hergestellt sind, als das bisher
für erwünscht gehalten
worden ist, d. h. die eine optische Überdeckung von weniger als 90%
und vorzugsweise weniger als 70% haben.
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Die Fähigkeit, offene textile Flächengebilde
zu verwenden, bietet eine Reihe von Vorteilen. Erstens werden die
Herstellungsgeschwindigkeiten erhöht, weil weniger Fasern pro
Flächeneinheit
des textilen Flächengebildes
miteinander zu verbinden sind. Außerdem wird die Flexibilität hinsichtlich
der Struktur verbessert, da die Verwendung von Flächengebilde-Strukturen
ermöglicht
wird, die von sich aus eine offene Struktur (geringe optische Überdeckung)
haben, beispielsweise WIWK (Kettengewirk mit Schußeintrag)
und Drehergewebe. Auch können
losere textile Flächengebilde
höhere
Rückstellverhältnisse
erzielen.
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Bevorzugt wird ein textiles Flächengebilde
verwendet, das wärmerückstellbare
Fasern, wie etwa Polyolefinfasern, in einem von Kette und Schuß und wärmestabile
Fasern, wie etwa Glas, in dem anderen von Kette und Schuß hat. Einige
Ausführungsformen
der Erfindung haben weniger als 90, manche weniger als 80 und sogar
weniger als 70 wärmerückstellbare
Fasern/Inch, und manche Ausführungsformen
haben weniger als 12 und sogar weniger als 8 wärmestabile Fasern/Inch.
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Wie bereits erwähnt, hängt die Fähigkeit eines Gegenstand, Druck
zurückzuhalten,
auch von der Porosität
oder Luftdurchlässigkeit
des Gegenstands ab. Vorteilhaft weist die Verstärkungsschicht ein Material
auf, das selbst luftundurchlässig
ist, um dadurch die Undurchlässigkeit
des Gegenstands zu verbessern. Besonders bevorzugt sind jedoch dem
textilen Flächengebilde,
ebenso wie dem textilen Flächengebilde
beim Stand der Technik, Mittel zugeordnet, die es bei Rückstellung
im wesentlichen undurchlässig
machen. Bevorzugt weisen die Mittel, um das textile Flächengebilde
im wesentlichen undurchlässig
zu machen, ein polymeres Material auf, das an wenigstens einer,
bevorzugt an beiden Oberflächen
des textilen Flächengebildes
haftet oder eine polymere Matrix ist, durch die sich das textile
Flächengebilde
hindurcherstreckt. Geeignete Materialien sind in der EP-Patentanmeldung
Nr. 0 116 393 (MP0790) beschrieben.
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Beispiele von geeigneten polymeren
Materialien, um das textile Flächengebilde
undurchlässig
zu machen, umfassen thermoplastische und elastomere Materialien.
Beispiele von thermoplastischen Materialien umfassen: Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Ethylen-Ethylenacrylat-Copolymere,
LLDPE, LDPE, MDPE, HDPE, Polypropylen, Polybutylen, Polyester, Polyamide,
Polyetheramide, Perfluorethylen-Ethylen-Copolymere und Polyvinylidenfluorid.
Es folgt eine Aufstellung von bevorzugten elastomeren Materialien:
ABS-Blockcopolymere, Acrylharz-Derivate einschließlich Acrylate,
Methacrylate und ihre Copolymere, Vinylacetat-Copolymere mit hohem
Vinylanteil mit Ethylen, Polynorborne, Polyurethane und Siliconelastomere.
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Wenn ein polymeres Material verwendet
wird, um das textile Flächengebilde
im wesentlichen undurchlässig
zu machen, wird das polymere Material an der Außenseite des textilen Flächengebildes
bevorzugt vernetzt, um ein Abtropfen oder Verlaufen während der
Wärmerückstellung,
insbesondere während
der Wärmerückstellung
mittels eines Brenners, zu verhindern. Bevorzugt wird das polymere
Material an der Innenseite des Gegenstands nicht vernetzt, so daß es bei
der Rückstellung
fließen
kann, um eine Verbindung mit der angrenzenden Verstärkungsschicht
bei Rückstellung
herzustellen.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
umfassen eine Abdeckung aus rückstellbarem
textilen Flächengebilde,
eine auf die Oberfläche
des textilen Flächengebildes
laminierte Verstärkungsschicht
und eine Schicht aus einem Klebstoffüberzug auf der Oberfläche der
Verstärkungsschicht,
die dem textilen Flächengebilde
abgewandt ist. Bevorzugt ist der Gegenstand rohrförmig oder
ein ümwickelgegenstand,
und die Schichten von der Außen-
zur Innenseite sind textiles Flächengebilde
(mit Polymermatrix aus Laminaten, falls vorhanden), Verstärkungsschicht,
Klebstoff. Der Klebstoff ist bevorzugt durch Wärme aktivierbar, beispielsweise ein
Schmelzklebstoff, wie etwa ein Polyamid oder EVA. Der durch Wärme aktivierbare
Klebstoff hat bevorzugt eine Viskosität im Bereich von 40 bis 150,
bevorzugt 60 bis 80 Pa·s
bei 160°C
und eine Fließtemperatur
im Bereich von 80 bis 120°C,
bevorzugt 95 bis 110°C.
Ein geeigneter Polyamidklebstoff, der in der GB-Patentveröffentlichung
2 075 991 angegeben ist, enthält
bis zu 10%, bevorzugt bis zu 1% eines Acrylkautschuks und hat eine
ausgezeichnete Haftung an unbehandeltem Polyethylen und eine gute
Flexibilität
bei niedriger Temperatur. Die Aktivierungstemperatur des Klebstoffs
wird bevorzugt so gewählt,
daß sie
der einzigen Rückstelltemperatur
des textilen Flächengebildes
entspricht, so daß der
einzige Erwärmungsschritt
sowohl die Rückstellung als
auch die Verbindung bewirkt. Der Klebstoff braucht sich nicht über die
Gesamtoberfläche
des textilen Flächengebildes
zu erstrecken.
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Die Verstärkungsschicht ist ausreichend
fest bei der Rückstelltemperatur
des textilen Flächengebildes um
einen Klebstoffausbruch oder -durchbruch zu verhindern. Die Verstärkungsschicht
ist bevorzugt auch für den
Durchtritt von Klebstoff durch ihre Dicke undurchlässig. Das
bedeutet, daß bei
der Rückstellung
des textilen Flächengebildes
der Klebstoff an der Innenseite des Gegenstands verbleibt und der
aktivierte Klebstoff nicht durch die Verstärkungsschicht hindurch in Berührung mit
dem textilen Flächengebilde
gelangen kann.
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Bei Abwesenheit einer Verstärkungsschicht
ist ein Klebstoffausbruch bei offenen Strukturen des textilen Flächengebildes
nachteiliger, weil die loseren Strukturen größere Zwischenräume haben,
durch die der Klebstoff ausbrechen kann. Bei Abwesenheit einer Verstärkungsschicht
kann ein Klebstoffausbruch auch dann ein Problem sein, wenn das
textile Flächengebilde
in Verbindung mit einem polymeren Matrixmaterial verwendet wird,
weil das polymere Material bei der Rückstelltemperatur weich werden
kann und somit eine hinreichend niedrige Viskosität hat, um
von dem Klebstoff durchstoßen
zu werden, wenn dieser durch die Zwischenräume des textilen Flächengebildes
ausbricht.
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Die Verwendung einer Verstärkungsschicht,
die ausreichend fest ist, um einen Klebstoffausbruch zu verhindern,
und den Klebstoff an ihrer inneren Oberfläche hält, ermöglicht daher die Verwendung
von offeneren Strukturen von textilen Flächen gebilden als das bisher
für erwünscht gehalten
wurde, ohne daß die
Gefahr von Klebstoffausbruch besteht.
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Somit können Druckrückhaltung und Beständigkeit
gegen Klebstoffausbruch, die erwünscht
sind, unter Anwendung von offeneren textilen Flächengebilden erreicht werden,
als man bisher für
möglich
gehalten hat.
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Die Verstärkungsschicht kann auch so
gewählt
sein, daß sie
die Absperrung gegenüber
der Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeit
(MVT) des Gegenstands verbessert.
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Bei den bekannten rückstellbaren
Gegenständen
aus textilem Flächengebilde
kann ein geringer Grad an Wasserdampfdurchlässigkeit durch die Dicke des
Gegenstands selbst dann auftreten, wenn das textile Flächengebilde
in Verbindung mit einer polymeren Matrix verwendet wird, und zwar,
weil polymere Materialien von Natur aus für Feuchtigkeit geringfügig durchlässig sind.
Auch kann das Eindringen von Wasserfeuchtigkeit oder einer anderen
Flüssigkeit
in den Gegenstand durch die Fasern selbst erfolgen. Das kann der
Fall sein, wenn das verwendete textile Flächengebildes eines ist, das
Fasern (z. B. Glas) enthält,
die selbst Wasser oder Feuchtigkeit oder eine andere Flüssigkeit
entlang ihrer Länge
durchlassen können,
wenn der Aufbau des textilen Flächengebildes
so ist, daß ein
freies Ende einer Faser für
die Flüssigkeit
zugänglich
ist. In diesen Fällen kann
Wasser in das Innere des rohrförmigen
Gegenstands eintreten, indem es zuerst in das freie Ende der Faser
eintritt, dann entlang der Länge
der Faser wandert, von wo es dann in das Innere des Gegenstands
gelangen kann. Dies ist ein spezielles Problem, wenn das in Verbindung
mit dem textilen Flächengebilde
verwendete polymere Material nur auf die äußere Oberfläche des textilen Flächengebildes
laminiert ist, oder selbst dann, wenn es auf beide Seiten laminiert
ist oder als Matrix sich durch das textile Flächengebilde hindurcherstreckt,
wenn die innere Oberfläche
des polymeren Material (die innerhalb des textilen Flächengebildes
liegt) irgendwie beschädigt
ist, so daß möglich wird,
daß ein
Pfad für
Flüssigkeit
in das Innere der Hülle
verläuft.
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Wegen der Möglichkeit eines gewissen Eindringens
von Feuchtigkeit in die bekannten Gegenstände aus textilem Flächengebilde
ist es bei manchen Anwendungen üblich,
Kieselgelpackungen im Inneren der Gegenstände vorzusehen, um diese Feuchtigkeit
zu absorbieren.
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Gemäß der Erfindung kann eine Verstärkungsschicht
verwendet werden, die einen niedrigen Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeits-
bzw. MVT-Wert (bevorzugt im wesentlichen Null) hat, um die Absperrung
des Gegenstands gegenüber
Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeit
zu verbessern. Daher können
Gegenstände
aus rückstellbarem
Flächengebilde,
die bessere MVT-Eigenschaften haben als das bisher möglich war,
hergestellt werden, und die Notwendigkeit, Kieselgel-Trockenpäckchen in
Gegenständen
vorzusehen, kann entfallen. Wenn in der vorliegenden Beschreibung
MVT-Werte angegeben sind, sind sie bei Raumtemperatur gemessen.
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Überraschend
wurde gefunden, daß der
Gegenstand gemäß der Erfindung
verbessertes Kriechverhalten gegenüber Vergleichsbeispielen ohne
eine Verstärkungsschicht
hat. Im allgemeinen ist das Ausmaß des Kriechens, das bei dem
Gegenstand mit der Verstärkungsschicht
auftritt, ungefähr
halb so groß wie
das von Gegenständen
ohne eine Verstärkungsschicht.
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Bevorzugte Merkmale der Verstärkungsschicht
sowie zugehöriger
Schichten, die die Vorteile der Erfindung bieten, werden nachstehend
erörtert.
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Die Verstärkungsschicht hat eine Zugfestigkeit
von mindestens 10 MPa, vorzugsweise von mindestens 13 MPa, insbesondere
von mindestens 16 MPa bei 100°C,
und sie hat eine Zugfestigkeit von mindestens 30 MPa bei Raumtemperatur.
Die Zugfestigkeit ist für
die Verbesserung der Druckrückhaltung,
zum Verhindern des Klebstoffausbruchs und auch zur Verbesserung
des Kriechverhaltens von besonderer Wichtigkeit.
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Die Fließtemperatur der Verstärkungsschicht
im Vergleich mit der Rückstelltemperatur
des textilen Flächengebildes
sowie auch die Viskosität
der Verstärkungsschicht
bei der Rückstelltemperatur
sind wichtige Parameter, und zwar speziell, wenn es erwünscht ist,
einen Klebstoffausbruch zu unterbinden. Wenn die Verstärkungsschicht
bei der Rückstellung
fließt
oder die Viskosität
der Verstärkungsschicht
bei der Rückstelltemperatur
zu niedrig ist, kann die Verstärkungsschicht
von dem Klebstoff durchbohrt werden. Die Verstärkungsschicht hat eine Fließtemperatur,
die um mindestens 40°C,
vorzugsweise um mindestens 60°C
höher als
die Rückstelltemperatur
des textilen Flächengebildes
ist. Bevorzugt hat die Verstärkungsschicht
einen Schmelzfluß-Index,
der im wesentlichen Null ist, gemessen bei 190°C unter 2,16 kg.
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Bevorzugt weist die Verstärkungsschicht
ein Material auf, das einen niedrigen MVT-Wert hat, und zwar speziell
für Anwendungen,
bei denen es wichtig ist, eine geringe Feuchtigkeitsdampfdurchlässigkeit
von der Außenseite
zur Innenseite des Gegenstands zu haben. Bevorzugt weist die Verstärkungsschicht
ein Material auf, das einen MVT-Wert von weniger als 1 g/m2/d, stärker
bevorzugt weniger als 0,3 g/m2/d hat.
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Es ist zwar erwünscht, daß die Verstärkungsschicht fest ist und
hohe Zugfestigkeit hat, sie muß aber auch
imstande sein, die Konfigurationsänderung des Gegenstands bei
Rückstellung
der Hülle
aufzunehmen. Das wird bevorzugt dadurch erreicht, daß die Verstärkungsschicht
so hergestellt wird, daß sie
sich beim Schrumpfen des textilen Flächengebildes in Längsrichtung
und bevorzugt auch gleichförmig
wellt, um die konfigurationsmäßige Änderung
des Gegenstands aufzunehmen.
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Ein Parameter, der als wichtig erachtet
wird, um die Fähigkeit
der Verstärkungsschicht
zu bestimmen, Änderungen
der Konfiguration des Gegenstands dadurch aufzunehmen, daß er sich
selbst zu Wellen formt, ist die Steifigkeit der Verstärkungsschicht.
Der Ausdruck Steifigkeit trifft sowohl für homogene als auch für heterogene
Materialien zu, und wenn mehrere Schichten vorhanden sind, hängt die
Steifigkeit von der inhärenten Steifigkeit
der einzelnen Schichten sowie ihrer jeweiligen Dicke ab. Messungen
der Steifigkeit werden als besonders relevant bei der Verstärkungsschicht
der Erfindung erachtet, weil daran gedacht ist, Vielschicht-Verstärkungsschichten
zu verwenden.
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Bevorzugte Steifigkeitswerte wurden
für die
Verstärkungsschicht
gemäß der Erfindung
bestimmt unter Anwendung der Prüfung
gemäß dem British
Standard BS 2782 (Teil 3, Verfahren 332A, 1976). Die Steifigkeit der
Verstärkungsschicht,
die gemäß dieser
Methode gemessen wird, ist geringer als 10 N/m, bevorzugt geringer
als 6 N/m, gemessen bei Raumtemperatur. Bei 100°C beträgt die Steifigkeit höchstens
6 N/m, vorzugsweise höchstens
1,5 N/m.
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Die Verstärkungsschicht wellt sich bevorzugt
bei der Rückstellung,
und zwar bevorzugt gleichförmig. Bevorzugt
wird die Verstärkungsschicht
nicht vorgerillt oder anderweitig vorbehandelt, um die Wellung zu
verstärken.
Bevorzugt ist die Verstärkungsschicht
derart, daß die
von dem rückgestellten
textilen Flächengebilde darauf
aufgebrachten Rückstellkräfte sie
veranlassen, Wellungen mit einer Höhe im Bereich von 1,0 bis 1,3 mm,
bevorzugt ca. 1,16 mm und mit einem Abstand von Spitze zu Spitze
von ca. 1 bis 2,5 mm, bevorzugt ca. 1,7 mm, zu bilden.
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Gemäß der Erfindung ist das Verstärkungselement
auf das textile Flächengebilde
laminiert. Das umfaßt
das unmittelbare Laminieren des Verstärkungselements auf das textile
Flächengebilde
und auch das Laminieren über
ein Zwischenelement.
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Wenn beispielsweise, was bevorzugt
wird, ein polymeres Material in Verbindung mit dem textilen Flächengebilde
verwendet wird, um es im wesentlichen undurchlässig zu machen, und dieses
polymere Material sich zu der inneren Oberfläche des textilen Flächengebildes
erstreckt oder auf diese laminiert ist, kann die Verstärkungsschicht
unmittelbar auf dieses polymere Material laminiert sein, das seinerseits
auf das textile Flächengebilde
laminiert ist.
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Bevorzugt bleibt die Verstärkungsschicht
auch nach der Rückstellung
auf das textile Flächengebilde laminiert,
d. h. es erfolgt keine Schichtentrennung, die zur Bildung eines
Luftspaltes zwischen dem textilen Flächengebilde und der Vestärkungsschicht
führen
würde.
Eine Schichtentrennung ist aus mehreren Gründen nachteilig. Beispielsweise
wird die Übertragung
von Umfangsspannungen von dem textilen Flächengebilde zu der Verstärkungsschicht
herabgesetzt, die Fähigkeit
des Gegenstands zur Druckrückhaltung
wird vermindert, das Eindringen von Wasser kann beispielsweise an
den Rändern
stattfinden, Klebstoffausbruch kann z. B. an den Rändern erfolgen,
und wenn die Verstärkungsschicht
sich bei der Rückstellung
wellt, kann die Wellung inhomogen sein.
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Damit die Verstärkungsschicht vor, während und
nach der Rückstellung
auf das textile Flächengebilde laminiert
bleibt, ist bevorzugt eine Schicht aus schmelzfähigem Material zwischen dem
textilen Flächengebilde und
der Verstärkungsschicht
vorgesehen, die bei der Rückstelltemperatur
des textilen Flächengebildes
zum Schmelzen gebracht wird. Das erlaubt der Verstärkungsschicht,
sich bei der Rückstellung
innerhalb des schmelzfähigen
Materials zu wellen, und gewährleistet,
daß nach
der Rückstellung
das schmelzfähige
Material zum Fließen
gebracht worden ist, um die Vertiefungen in dem gewellten Verstärkungselement
auszufüllen.
Somit gibt es keinen Luftspalt zwischen dem textilen Flächengebilde
und der Verstärkungsschicht,
und zwar weder vor noch während
oder nach der Rückstellung.
Bevorzugt hat das schmelzfähige
Material einen Schmelzfluß-Index
im Bereich von 0,1 bis 10, stärker
bevorzugt von 4 bis 7, gemessen bei 190°C unter 2,16 kg. Das schmelzfähige Material
kann beispielsweise ein Copolymer sein. Der Schmelzfluß-Index
des schmelzfähigen Materials
sollte nicht so hoch sein, daß es
durch die Zwischenräume
des textilen Flächengebildes
ausbrechen kann. Somit ist die bevorzugte Obergrenze 10.
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Bevorzugt ist die Verstärkungsschicht
an ihren beiden Hauptoberflächen
mit einem schmelzfähigen Material,
bevorzugt wie oben definiert, versehen. Somit wellt sich die Verstärkungsschicht
in einer Matrix aus schmelzfähigem
Material. Die Anwesenheit des schmelzfähigen Materials auf einer oder
bevorzugt beiden Seiten der Verstärkungsschicht erhöht die Gleichförmigkeit
der Wellung der Verstärkungsschicht.
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Das schmelzfähige Material zwischen dem
textilen Flächengebilde
und der Verstärkungsschicht
ist bevorzugt gewählt,
um eine gute Verbindung zwischen diesen Schichten zu bilden.
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Die schmelzfähige Schicht zwischen dem textilen
Flächengebilde
und der Verstärkungsschicht
hat bevorzugt eine Dicke in dem Bereich von 20 bis 30 μm. Die schmelzfähige Schicht
an der von dem textilen Flächengebilde
abgewandten Oberfläche
der Verstärkungsschicht
hat bevorzugt eine Dicke im Bereich von 20 bis 30 μm.
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Speziell dann, wenn die Schicht aus
schmelzfähigem
Material zwischen der Verstärkungsschicht
und dem textilen Flächengebilde
zu dick und der Schmelzfluß-Index
zu hoch ist, kann die schmelzfähige
Schicht durch das textile Flächengebilde
hindurch ausbrechen.
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Die Fähigkeit des schmelzfähigen Materials
zu fließen,
um den Raum zwischen dem gewellten Verstärkungselement und dem textilen
Flächengebilde
auszufüllen,
und bevorzugt das Vorsehen einer schmelzfähigen Matrix, auf der die Verstärkungsschicht sich
wellt, wird als wichtig für
die Verbesserung der Kriech-Charakteristiken
des Gegenstands erachtet. In dieser Beziehung ist zu beachten, daß es überraschend
ist, daß ein gewelltes
Element tatsächlich
die Kriechfestigkeit des Gegenstands verbessern kann.
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Die Verstärkungsschicht kann eine einzige
Schicht oder zwei oder mehr Schichten aus verschiedenen Materialien
aufweisen. Wenn zwei oder mehr Schichten verwendet werden, kann
jede der geforderten Eigenschaften der Verstärkungsschicht durch eine der
Schichten oder durch eine Kombination der Schichten erhalten werden.
Wenn beispielsweise eine Schicht mit hoher Zugfestigkeit und kleinem
MVT-Wert gefordert wird, können
zwei Schichten gemeinsam verwendet werden, deren eine die geforderte
hohe Zugfestigkeit und deren andere den geforderten kleinen MVT-Wert
hat. Die bevorzugte Zugfestigkeit kann beispielsweise erhalten werden
unter Verwendung einer Schicht aus Mylar oder biaxial verstrecktem
Nylon. Der bevorzugte kleine MVT-Wert kann beispielsweise erhalten
werden unter Verwendung einer Metallschicht, beispielsweise Aluminium.
Somit weist eine bevorzugte Verstärkungsschicht eine Schicht
aus Mylar oder Nylon auf, die auf einer oder beiden Seiten mit einer
Schicht aus Metall, wie etwa Aluminium verbunden ist. Die Schicht
en) aus Metall kann beispielsweise in Form einer Folie oder als
sehr dünne
Metallabscheidungsschicht vorgesehen sein.
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Wenn eine Stützschicht, wie etwa Mylar oder
Nylon und eine Metallfolienschicht verwendet werden, kann jede der
Schichten dem textilen Flächengebilde
am nächsten
liegen. Bevorzugt ist das Mylar oder Nylon dem textilen Flächengebilde
am nächsten,
um die mechanisch stärkste
Verbindung zwischen dem textilen Flächengebilde und der Verstärkungsschicht
zu erzielen.
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Die Gesamtdicke der Verstärkungsschicht
ist bevorzugt in dem Bereich von 5 bis 100 μm, stärker bevorzugt in dem Bereich
von 7 bis 35 μm.
Bei Verwendung von einer Metallschicht oder -schichten in Kombination
mit einer Stützschicht
hat die Stützschicht
bevorzugt eine Dicke im Bereich von ca. 8 bis 25 μm, beispielsweise
ca. 12 bis 15 μm.
Wenn die Metallschicht als Folie vorgesehen ist, hat sie bevorzugt
eine Dicke von ca. 5 bis 15 μm,
beispielsweise ca. 9 bis 12 μm.
Wenn das Metall als Abscheidungsschicht oder -schichten vorgesehen
ist, hat (haben) diese bevorzugt eine Dicke von ca. 0,3 bis 50 nm
(3 bis 500 Å).
Wenn eine Metallabscheidungsschicht verwendet wird, ist sie bevorzugt
auf beiden Seiten der Stützschicht
vorgesehen.
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Die Konstruktion des textilen Flächengebildes
soll nun kurz betrachtet werden, obwohl davon ausgegangen wird,
daß jedes
Gewebe oder jede Maschenware oder Non-Woven-Agglomeration irgendwelcher
Fasern verwendet werden kann. Für
die vorliegenden Zwecke soll der Ausdruck Gewebe Geflechte einschließen, da
die Produkte gleichartig sind, wenn auch die Herstellungsmethoden
verschieden sind. Eine Rückstellbarkeit wird
bevorzugt durch Verweben oder Wirken von Fasern erhalten, die bereits
rückstellbar
sind. Alternativ kann sie durch Verformen eines textilen Flächengebildes
gegeben sein, das aus dimensionsmäßig stabilen Fasrn gewebt oder
gewirkt ist. Beispiele von geeigneten rückstellbaren textilen Flächengebilden
sind in der EP-Patentanmeldung Nr. 84300059.7 (MP0790) beschrieben.
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Unterschiedliche Auswirkungen, beispielsweise
hinsichtlich des Endrückstellungsverhältnisses,
der Festigkeit und Flexibilität
ergeben sich aus unterschiedlichen Arten von Gewebe oder Maschenwaren
selbst bei Verwendung der gleichen Fasern. Beispiele von Gewebearten
sind Leinwandbindung, Köper,
gebrochener Köper,
Fischgräten-Kettatlas,
Schußatlas,
Dreherbindung, Panamabindung, Sackgewebe, Matte und Kombinationen
davon. Das Gewebe kann einlagig sein, oder es können Viellagengewebe verwendet
werden. Ein spezieller Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Hochleistungs-Gegenstände aus
textilen Flächengebilden mit
offener Struktur hergestellt werden können, wobei Beispiele von solchen
textilen Flächengebilden
WIWK (Kettengewirk mit Schußeintrag)
und Drehergewebe umfassen.
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Die zur Herstellung des rückstellbaren
textilen Flächengebildes
verwendeten Fasern können
Monofilamente, Multifilamente, Stapelfasergarn oder Bänder sein.
Beispiele von polymeren Materialien, die als rückstellbare Fasern verwendet
werden können,
umfassen Polyolefine, wie etwa Polyethylen (insbesondere HDPE) und
Polypropylen, Polyamide, Polyester und Fluorpolymere wie FEP, Ethylen-Perfluoro-Copolymer, Polyvinylidenfluorid
und TFE-Copolymere. Die Rückstelltemperatur,
womit wir die Temperatur meinen, bei der die Rückstellung im wesentlichen
bis zum Ende geführt
wird, ist bevorzugt 60°C
oder mehr, stärker
bevorzugt 80 bis 250°C,
am meisten bevorzugt 120 bis 150°C.
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Eine nichtrückstellbare Faser kann als
Verstärkung
oder Ergänzung
der rückstellbaren
Fasern verwendet werden oder die Hauptkomponente in einer oder mehreren
Dimensionen des textilen Flächengebildes
darstellen. Die nachstehenden nichtrückstellbaren Materialien können als
beispielhaft angesehen werden: Glasfasern, Kohlenstoffasern, Drähte oder
andere Metallfasern, Polyester, aromatische Polymere, wie etwa aromatische
Polyamide, beispielsweise Kevlar (Wz), Imide und Keramikmaterialien.
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Der Gegenstand gemäß der Erfindung
kann in Rohrform oder in Umwickelform hergestellt sein. Umwickelgegenstände werden
bevorzugt, weil sie um Substrate herum installierbar sind, die keine
freien Enden haben. Das ist besonders nützlich, wenn ein Spleiß in einem
Telefonkabel zu umschließen
ist, nachdem nur einige der vielen darin enthaltenen Leiter repariert
worden sind; denn wenn der Gegenstand rohrförmig ist, muß das gesamte
Kabel für
die Installation durchtrennt werden. Umwickelprodukte sind auch
dort nützlich,
wo der Platz begrenzt ist.
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Wenn eine Umwickelhülle verwendet
wird, kann unter dem Längsschlitz
der Hülle
eine langgestreckte Lasche vorgesehen sein, um die Abdichtung zu
bilden. Diese kann als eine gesonderte Einheit vorgesehen oder an
einer Seite der Hülle
angebracht sein. Die Lasche weist bevorzugt ebenfalls eine Verstärkungsschicht auf.
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Die Techniken, mit denen die Hülle auf
eine geeignete Weise in der Umwickelkonfiquration gehalten werden
kann, werden nachstehend erläutert.
Zuerst kann eine Überlappung
oder eine andere Verbindung zwischen gegenüberstehenden Rändern des
Flächenkörpers hergestellt
werden, fakultativ mit einem Fleck, um ein Ablösen zu verhindern. Bei einer
zweiten Möglichkeit
können
irgendwelche Mittel verwendet werden, die in das textile Flächengebilde
eindringen, beispielsweise Vernähen,
Heften, Vernieten oder vorher eingesetzte Fangelemente. Eine dritte
Methode des Verschließens
umfaßt
das Ausbilden der Ränder
der Hülle
auf solche Weise, daß sie
durch irgendeine Form von Klemmeinrichtung, etwa den C-förmigen Kanal,
der in der GB-PS 1 155 470 gezeigt ist, oder ein wiederverwendbares
Werkzeug zusammengehalten werden können.
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Bevorzugte Verschlußformen
für den
Gegenstand sind in der EP-Patentanmeldung
Nr. 84300058.9 beschrieben. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das textile Flächengebilde
an jedem Längsrand
auf sich selbst zurückgefaltet,
um Stäbe,
bevorzugt Nylonstäbe,
aufzunehmen, die entlang der Länge
des Gegenstands verlaufen. Die Stäbe und das darüberliegende
textile Flächengebilde
werden von dem Verschlußkanal
zusammengehalten.
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Wenn diese Art von Verschluß verwendet
wird, verläuft
die Verstärkungsschicht
vorteilhaft bis zu den Längsrändern des
Gegenstands, und der Kanal greift die Verstärkungsschicht mit dem textilen
Flächengebilde. Dadurch
wird im wesentlichen verhindert, daß die Verstärkungsschicht an dem Verschluß aus den
Längsrändern des
Gegenstands herausgezogen wird. Außerdem verhindert die Verstärkungsschicht
im wesentlichen einen Klebstoffausbruch in dem Stabbereich.
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Bei vielen Anwendungen ist es erwünscht, in
der Hülle
eine Auskleidung vorzusehen. Die Auskleidung hat bevorzugt einen
zentralen Bereich mit größerem Querschnitt
und Endabschnitte mit kleinem Querschnitt, die Übergänge zu dem Substrat bilden.
Die Auskleidung weist typischerweise verjüngte Finger an den Enden auf,
die die Übergänge bilden.
Die Auskleidung verleiht dem Gegenstand Halt und mechanische Steifigkeit.
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Die Verwendung einer Auskleidung
mit einem textilen Flächengebilde
ist beispielsweise in der EP-Patentanmeldung Nr. 84300057.1 (RK169)
beschrieben. Charakteristisch weist die Auskleidung ein Metall,
wie Aluminium, beispielsweise in Form von Halbschalen, auf.
-
Ausführungsformen der Erfindung
werden nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben; die Zeichnungen zeigen in:
-
1 eine
Perspektivansicht eines Gegenstands gemäß der Erfindung;
-
2 einen
Querschnitt A-A nach 1;
-
3 einen
Querschnitt durch den Gegenstand von 1 und 2 nach Rückstellung;
-
4 eine
vergrößerte Darstellung
eines Teils des Querschnitts von 3;
-
5 eine
Endansicht eines anderen Gegenstands gemäß der Erfindung;
-
6 eine
vergrößerte Darstellung
des Verschlußbereichs
des Gegenstands von 4;
-
7 eine
schematische Darstellung, die einen Teil eines bevorzugten Verfahrens
zum Herstellen eines Gegenstands gemäß der Erfindung zeigt;
-
8 einen
Querschnitt einer Vorrichtung, die zum Prüfen von Klebstoffausbruch bei
Gegenständen gemäß der Erfindung
und anderen verwendet wird;
-
9 ein
Diagramm, das das Kriechverhalten von Gegenständen gemäß der Erfindung und anderen zeigt.
-
1 zeigt
einen Umwickelgegenstand 2 gemäß der Erfindung. Längsränder 4 des
Gegenstands sind verdickt und können
durch einen kanalförmigen
Verschluß 6 zusammengehalten
werden. Der Gegenstand 2 weist eine Laminatstruktur auf.
Diese ist in 2 gezeigt,
die ein Querschnitt A-A des Gegenstands von 1 ist. Die Struktur weist ein textiles
Flächengebilde 8 auf,
das ein Gewebe ist, das wärmerückstellbare
HD-Polyethylenfasern 10 und wärmestabile Glasfasern 12 aufweist.
Die rückstellbaren
Fasern 10 sind in dem Schuß des textilen Flächengebildes
und verlaufen um den Umfang des Gegenstands herum. Die Glasfasern 12 sind in
der Kette und verlaufen entlang der Länge des Gegenstands. Das textile
Flächengebilde
stellt sich bei einer Temperatur von ca. 110 bis 135°C zurück. Eine
Schicht aus polymerem Material ist auf beide Seiten des textilen
Flächengebildes
laminiert. Die äußerste Schicht 14 (die
von dem Gegenstand nach außen
weist) ist durch Bestrahlen bis auf eine Strahlungsdosis von 12
Mrad vernetzt. Dadurch wird die Tendenz der Schicht 14,
während
der Rückstellung
zu fließen,
gehemmt. Eine innere Schicht 16 ist unvernetzt. Das wird
später
noch erläutert.
Eine Verstärkungsschicht 18 ist
auf die innere Oberfläche
der inneren Laminatschicht 16 laminiert. Bei der Rückstellung
fließt
die nichtvernetzte polymere Schicht 16 und verstärkt die
Verbindung mit der Verstärkungsschicht 18.
Deshalb ist sie nicht vernetzt.
-
Die Verstärkungsschicht 18 selbst
weist zwei Schichten auf, die eine Schicht aus Aluminium (20)
bzw. eine Stützschicht
aus Mylar (22) sind. Mit beiden Seiten dieser Schichten
sind Copolymer-Schmelzklebstoffschichten 24 und 26 verbunden.
Die Klebstoffschicht 24 verbindet die Verstärkungsschicht 18 mit der
inneren Laminatschicht 16 sowohl vor als auch nach der
Rückstellung.
Die Klebstoffschicht 26 verbindet den Gegenstand nach der
Rückstellung
mit dem darunterliegenden Objekt. Die Klebstoffschichten 24 und 26 haben
eine Fließtemperatur
von ca. 200°C.
Außerdem
haben sie einen Schmelzfluß-Index
von ca. 5 bei 190°C,
gemessen unter 2,16 kg. Bei der Rückstelltemperatur des textilen
Flächengebildes
beult sich also die Verstärkungsschicht 18 in
den Schichten 24 und 26, und die Klebstoffschicht 24 fließt, um alle
Zwischenräume
zwischen der Verstärkungsschicht 18 und
dem textilen Flächengebilde 8 auszufüllen. Eine
letzte Schicht aus einem Polyamid-Klebstoff 25 ist an der
Oberfläche
der Klebstoffschicht 26 vorgesehen. Diese dient dazu, den
Gegenstand 2 mit dem darunterliegenden Objekt zu verbinden.
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Die 3 und 4 zeigen den Gegenstand nach
Rückstellung
auf einem Objekt, wie etwa einem Kabel 27. Die rückstellbaren
Fasern 10 sind geschrumpft, wodurch sie die Glasfasern 12 näher zueinander
gezogen haben. Die Verstärkungsschicht 18 hat
sich gebeult bzw. gewellt, um die Größenabnahme des Gegenstands aufzunehmen.
Die Klebstoffschicht 24 ist zum Fließen gelangt, um die Vertiefungen
in der gebeulten oder gewellten Schicht 18 auszufüllen, so
daß die
Verstärkungsschicht 18 auf
das textile Flächengebilde 8 laminiert bleibt.
Die Klebstoffschichten 26 und 25 sind zum Fließen gelangt,
um den Zwischenraum zwischen der Verstärkungsschicht 18 und
dem Kabel 27 auszufüllen.
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Die 5 und 6 zeigen einen anderen Umwickelgegenstand
gemäß der Erfindung.
Das Material des Gegenstands ist das gleiche wie das in den 1 bis 3 beschriebene, aber das Material an
den Längsrändern des
Gegenstands ist um Nylonstäbe 28 herumgewickelt,
die entlang der Länge
der Hülle
verlaufen. Die Verstärkungsschicht 18 wickelt
sich gemeinsam mit dem textilen Flächengebilde 8. Der
Verschlußkanal 6 ist über den
Stäben
positioniert und hält
die Längsränder in
enger Formanpassung. Eine separate Lasche 29 wird verwendet,
um den Zwischenraum unter dem Kanal 6 abzudichten. Diese
kann stattdessen an einer Seite des Wickelgegenstands befestigt
sein; sie enthält
ebenfalls die Verstärkungsschicht 18.
-
7 zeigt
einen Teil eines bevorzugten Verfahrens zum Herstellen eines Gegenstands
gemäß der Erfindung.
Zuerst wird ein rückstellbares
textiles Flächengebilde
aus wärmerückstellbaren
und fakultativ aus anderen Fasern hergestellt, z. B. gewebt. Das
textile Flächengebilde
wird dann bevorzugt zum Zweck des Vernetzens bestrahlt, dann wird
auf eine Seite eine Schicht aus LD-Polyethylenmaterial laminiert.
Dieses textile Flächengebilde
wird bevorzugt auf Walzen 30 gewickelt, wobei die einzelne
polymere Laminatschicht, die die äußere Schicht 14 des
Gegenstands bilden soll, an der Innenfläche der Walze liegt (d. h.
dem unteren Ende der Figur zugewandt ist, während es von der Walze abgezogen
wird). Dieses textile Flächengebilde
wird dann einem anderen Set von Walzen 32 zugeführt, wo
auf die andere Seite des textilen Flächengebildes eine zweite Schicht
aus LD-Polyethylen aus einem Trichter 38 auflaminiert wird.
Diese bildet die innere Laminatschicht 16. Gleichzeitig
wird die Verstärkungsschicht 18 auf
die Oberseite der polymeren Schicht 16 laminiert, wobei
sie von Walzen 34 zugeführt
wird. Das Laminierverfahren wird durch Walzen 36 vervollständigt. Die
Längsränder des
textilen Flächengebildes
können
zu der in 3 gezeigten
Gestalt geformt werden, nach Wunsch wird eine Lasche angebracht,
und dann wird der Gegenstand abgelängt.
-
Beispiele
-
Klebstoffausbruch
-
Es wurden Vergleichsversuche durchgeführt, um
die Auswirkung einer Verstärkungsschicht
auf den Klebstoffausbruch bei einer Reihe von Prüflingen zu zeigen. Es wurde
eine spezielle Vorrichtung und ein entsprechender Test erstellt,
um die Tendenz der Prüflinge,
einen Klebstoffausbruch zu erfahren, zu messen. Der Test wird nachstehend
unter Bezugnahme auf 8 erläutert und
wie folgt ausgeführt:
-
Ein Prüfling 42 wird zwischen
einer Siliconkautschuk-Membran 44 mit einer Dicke von 3
mm und einem metallischen Sieb 46, das einen Penetrationsfaktor
von 55% hat, positioniert. Ein Klebstoffflächenkörper 48 mit der Größe 40 mm × 40 mm
und einer Dicke von 0,5 bis 0,9 mm liegt zwischen der Siliconkautschuk-Membran 444 und
dem metallischen Sieb 46. Die obigen Elemente werden zwischen
einer oberen und einer unteren Aluminiumplatte 50 und 52 eingespannt,
wobei das durchdringbare Metallsieb an die obere Platte angrenzt.
Ein Viton-O-Dichtring 54 bewirkt eine Abdichtung zwischen
der Siliconkautschuk-Membran 44 und der unteren Platte 52.
Die obere und die untere Platte 50 und 52 enthalten
gleich große
kreisrunde Öffnungen 56 und 58,
die übereinanderliegen.
Schrauben 60 verbinden die Platten 50 und 52 miteinander
und werden angezogen, um die Elemente 42, 44, 46, 48 und 54 zwischeneinander
festzulegen.
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Die kreisrunden Öffnungen 56 und 58 in
den Platten 50 und 52 haben einen Durchmesser
von 50 mm. Die obere Öffnung 56 ist
zur Atmosphäre
offen. Die untere Öffnung 58 ist
mit einem Reservoir in Verbindung, das zum Testen des Prüflings mit
Druck beaufschlagt werden kann. Die Druckbeaufschlagung bewirkt,
daß das Siliconkautschuk-Element 44 auf
den Klebstoff drückt,
um ihn durch den Prüfling 42 und
das Metallsieb 46 zu pressen.
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Die den Prüfling enthaltende Vorrichtung
wird in einen Ofen verbracht und für eine Stunde bei 150°C wärmestabilisiert.
Nach der Stabilisierung wird der Druck in Schritten von 10 kPa erhöht, bis
ein Klebstoffausbruch beobachtet wird. Dieser wird aufgezeichnet.
Der Test wird bei 150°C
durchgeführt,
weil das ungefähr
die Temperatur ist, die zur Rückstellung
von charakteristischen rückstellbaren
textilen Flächengebilden
angewandt wird und somit die Temperatur ist, bei der in der Praxis
ein Klebstoffausbruch auftreten würde.
-
Der Test wurde für eine Reihe von verschiedenen
Strukturen von textilen Flächengebilden
ausgeführt. Jedes
textile Flächengebilde
war mit einem polymeren Material versehen, um es undurchlässig zu
machen. Das polymere Material war als Laminat aus LD-Polyethylen
auf beiden Seiten des textilen Flächengebildes vorgesehen. Jede
Schicht hatte eine Dicke von 0,1 bis 0,5 mm.
-
Die Beispiele 2, 3, 5, 7, 9 und 11
sind Vergleichsbeispiele, die keine Verstärkungsschicht verwenden. Die
Beispiele 1, 4, 6, 8 und 10 sind Gegenstände gemäß der Erfindung. Jeder weist
eine Verstärkungsschicht auf,
die ein Laminat mit folgendem Aufbau ist:
- – biaxial
verstrecktes Nylon – Dicke
15 μm (dem
textilen Flächengebilde
zunächstliegend)
- – Aluminiumfolie – Dicke
12 μm (von
dem textilen Flächenge-Flächengebilde
am weitesten entfernt).
-
Außerdem ist eine Schicht aus
Copolymer-Schmelzklebstoff mit einer Dicke von 35 μm zwischen
dem textilen Flächengebilde
und der Verstärkungsschicht
vorgesehen, und eine Schicht aus Schmelz-Copolymer mit einer Dicke
von 25 μm
ist an der von dem textilen Flächengebilde
abgewandten Oberfläche
der Verstärkungsschicht
vorgesehen. Das gesamte Copolymer/Nylon/Aluminium/Copolymer-Laminat
wird von UCB unter dem Warennamen Sidamil geliefert.
-
Die in den Beispielen 1, 4, 6, 8
und 10 verwendete Verstärkungsschicht
hat einen Schmelzfluß-Index von
im wesentlichen Null.
-
Die Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle
1
-
Schlüssel für den Materialaufbau
-
- A
- 4 Bündel aus
5 und 7 Bündel
aus 4 wärmerückstellbaren
HD-Polyethylenfasern
= 48 Fasern/Inch im Schuß und
6 Glasfasern/Inch in der Kette.
- B
- 18 Bündel aus
4 wärmerückstellbaren
HD-Polyethylenfasern = 72 wärmerückstellbare
Fasern/Inch im Schuß und
9 Glasfasern/Inch in der Kette.
- C
- 16 fibrillierte Einträge aus 2
flachgeprägten
fibrillierten wärmerückstellbaren
HD-Polyethylenfasern/Inch im Schuß, 9 Glasfasern/Inch in der
Kette.
-
Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen
deutlich, daß ein
Klebstoffausbruch bei allen Arten von textilen Flächengebilden,
die eine Verstärkungsschicht
aufweisen, signifikant herabgesetzt wird. Es werden viel höhere Kräfte benötigt, um
einen Ausbruch zu bewirken, wenn eine Verstärkungsschicht verwendet wird.
-
Es wurde ein zweiter Test durchgeführt, um
die Auswirkung des Schmelzfluß-Index
der Verstärkungsschicht
auf die Fähigkeit des
Materials zu zeigen, einem Klebstoffausbruch standzuhalten.
-
In jedem Fall war die Struktur des
textilen Flächengebildes
die Struktur B wie oben angegeben. Jedes textile Flächengebilde
war mit einem Polymermaterial versehen, um es undurchlässig zu
machen. Das polymere Material war als Laminat aus LD-Polyethylen
auf beiden Seiten des textilen Flächengebildes vorgesehen. Jede
Schicht war 0,1 bis 0,5 mm dick.
-
Die in der nachstehenden Tabelle
2 aufgeführten
Ergebnisse zeigen, daß auch
dann, wenn die Verstärkungsschicht
einen sehr niedrigen Schmelzfluß-Index
in der Größenordnung
von 0,3 hat, der Druck, um einen Klebstoffausbruch zu bewirken,
signifikant verringert ist im Vergleich mit dem erforderlichen Druck
bei Verwendung der SML-Schicht der Beispiele 1, 4, 6, 8 und 10,
bei denen die Verstärkungsschicht
einen Schmelzfluß-Index
von im wesentlichen Null hat.
-
Bei Anwendungen, bei denen ein Klebstoffausbruch
nicht akzeptabel ist, werden die Materialien der Beispiele 12 bis
15 für
die Verstärkungsschicht
nicht bevorzugt. Tabelle
2
-
Kriechverhalten
-
Es wurde auch ein Vergleichstest
durchgeführt,
um die Kriechtendenz von Gegenständen
mit und ohne Verstärkungsschicht
zu bestimmen. Die in jedem Fall verwendete textile Flächengebildestruktur
war diejenige des oben angeführten
Typs 'B'.
-
Die folgenden Prüflinge wurden verwendet.
-
Beispiel-Nr.
16 | ohne
eine Verstärkungsschicht |
17 | mit
einer Verstärkungsschicht
aus PET-Copolymer, auf eine Seite aufgetragen, mit einer Aluminiumschicht
von 9 μm |
18 | wie
Beispiel 17, aber mit einer Aluminiumschicht einer Dicke von 50
nm (500 Å)
anstelle einer Schicht von 9 μm
Dicke |
-
Die Prüflinge wurden rückgestellt,
wobei die Verstärkungsschicht,
wenn vorhanden, zum Wellen gebracht wurde, und dann einem Kriechtest
bei 60°C
unter einem Innendruck von 70 kPa für ungefähr einen Monat ausgesetzt.
Die Resultate sind in dem Diagramm (9)
gezeigt.
-
Es ist ersichtlich, daß die Hinzufügung der
Verstärkungsschicht
das Kriechen des Gegenstands signifikant verringert. So kriecht
beispielsweise der Prüfling
ohne eine Verstärkungschicht
(Beispiel 12) um mehr als 14% innerhalb von 30 Tagen, wohingegen
die Prüflinge
mit Verstärkungsschichten
um weniger als 7% kriechen. Das Betriebsverhalten ist also mit einer
Verstärkungsschicht
ungefähr
doppelt so gut.
-
Es wird als überraschend angesehen, daß die Anwesenheit
der Verstärkungsschicht
das Kriechverhalten verbessern kann, obwohl sie gewellt ist.