DE68927756T2

DE68927756T2 - Durch wärme verformbares und abdichtendes verpackungsmaterial

Info

Publication number: DE68927756T2
Application number: DE68927756T
Authority: DE
Inventors: Deran Bacon; Achilles Chiotis; Paul Martens
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2009-03-29
Also published as: ATE148657T1; KR900700278A; JPH03503618A; ES2011541A6; EP0412091A1; CN1037300A; EP0412091B1; MY104418A; CA1329113C; PT90139A; MX173046B; WO1989009128A1; EP0412091A4; AU3414589A; DE68927756D1; IL89671A0; PT90139B

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft das Umschließen und Abdichten eines Substrats, wie etwa einer Vielzahl von Drähten oder eines Spleißes zwischen zwei oder mehr Drähten, und eine Anordnung, die einen wärmerückstellbaren Gegenstand aufweist, um eine solche Abdichtung zu bewirken.
Wenn zwei oder mehr isolierte Drähte gespleißt werden, wird im allgemeinen die Isolierung von den Bereichen der Drähte entfernt, die miteinander durch Löten, Crimpen oder dergleichen zu verbinden sind. Nachdem die Drähte gespleißt sind, ist es erwünscht, den Spleißbereich, also den Gesamtbereich des Spleißes und der angrenzenden abisolierten Drähte, zu isolieren. Dieser Gesamtbereich wird hier als der Spleiß bezeichnet. Der Spleißbereich kann außerdem ein elektrisches Bauelement, wie etwa eine Sicherung, eine Diode oder einen Transistor oder dergleichen aufweisen, das mit den Drähten verspleißt ist. Es ist ferner erwünscht, den Bereich zwischen benachbarten Drähten eines Spleißes, eines Drahtbündels oder Kabels abzudichten, um das Eindringen von Wasser, Lösungsmitteln oder anderen Verunreinigungen und das Wandern solcher Verunreinigungen entlang der Isolierung der Einzeldrähte zu verhindern.
Es sind verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen worden, um Spleiße und Drahtbündel zu isolieren und abzudichten. Eine Möglichkeit besteht in der Verwendung eines wärmerückstellbaren rohrförmigen Gegenstands, der fakultativ mit einem Schmelzklebstoff oder Dichtungsmittel beschichtet ist. Dabei sind der Zugang zu einem freien Ende der Drähte und die Installation des rückstellbaren Rohrs vor dem Spleißen der Drähte erforderlich. Nachdem die Drähte gespleißt sind, wird das Rohr über den Spleiß geschoben, -und Wärme wird aufgebracht, um die Rückstellung des Rohrs zu bewirken und den Klebstoff oder das Dichtungsmittel zum Schmelzen und Fließen zu veranlassen. Ein Beispiel eines solchen wärmerückstellbaren rohrförmigen Gegenstands wird von Raychem Corporation unter den Marken "FLT", "SCT" und "MTV" gewerblich vertrieben.
Manchmal ist es weder zweckmäßig noch praktikabel, das rückstellbare Rohr über den Drähten zu installieren, und zwar besonders dann, wenn es sich um drei oder mehr Drähte handelt oder wenn eine Abzweigung mit einem anderen Draht verbunden wird. Die Verwendung eines wärmerückstellbaren Umwickelgegenstands ist beispielsweise in den US-Patentschriften 3 847 721 von Evans und 3 899 807 von Sovish vorgeschlagen worden. Evans zeigt Gegenstände, die gewickelt wärmerückstellbar gemacht sind, indem eine molekular orientierte einheitliche polymere Schicht differentiell so getempert wird, daß ein anisotroper Gradient durch ihre Dicke erhalten wird. Sovish et al. zeigt Gegenstände, die gewickelt wärmerückstellbar gemacht sind durch Laminieren einer ersten wärmerückstellbaren Schicht auf eine zweite, relativ nichtwärmerückstellbare Schicht, die einer linearen Rückstellung der ersten Schicht standhält, so daß sich der laminierte Gegenstand bei der Rückstellung einrollt. Man glaubt, daß die Gegenstände von Evans und Sovish et al. vor allem aufgrund des Umstands kommerziell nicht erfolgreich sind, daß es schwierig ist, die Endgestalt des Gegenstands unter Kontrolle zu bringen.
Eine andere Vorrichtung, die rückstellbar ist, um ein umschließendes Rohr zu bilden, ist die gemäß der US-PS 3 483 285 von Foley. Die Vorrichtung wird als Klammer zum Umschließen von Drähten oder Kabeln verwendet. Die US-PS 3 620 896 von Glasgow zeigt ebenfalls eine Kabelklammer. Die Verwendung eines Klebstoffs zum Verkleben des Umwickelgegenstands mit sich selbst und mit dem darunterliegenden Substrat wird erwähnt. Weitere Umwickelgegenstände sind in den US-PS'en 2 138 568 von Brauduberger und 3 416 991 von Yoshimura sowie in der GB-PS 1 091 588 von Toyoba gezeigt. Die FR-A-2 370 225 zeigt eine rohrförmige Anordnung zum Umschließen einer Abdichtung oder eines Substrats, wobei die Anordnung eine Überlappung hat, um eine Ausdehnung der rohrförmigen Anordnung zu ermöglichen. Das Dokument zeigt keine Umwickelanordnung.
Keines dieser Dokumente behandelt das Problem der Abdichtung einer Vielzahl von Drähten oder eines Spleißes.
Die Erfindung gibt eine Anordnung an, die einen wärmerückstellbaren Umwickelgegenstand und ein Dichtungsmittel aufweist, um eine Abdichtung zwischen einer Vielzahl von Drähten, einem Spleiß zwischen zwei oder mehr Drähten oder einem anderen Substrat zu bilden.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Anordnung auf, die geeignet ist, um ein Substrat zu umschließen und abzudichten, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung folgendes aufweist:
(a) einen Flächenkörper aus polymerem Material, wobei der Flächenkörper imstande ist, beim Aufbringen von Wärme eine überlappende rohrförmige Konfiguration anzunehmen, die einen überlappungswinkel zwischen ca. 25º und ca. 360º hat und ein Volumen V1 bildet, wobei der Flächenkörper an seinem einen Ende einen gewickelten eingerollten Abschnitt hat;
(b) ein Dichtungsmittel, das geeignet ist, um innerhalb des gewickelten eingerollten Abschnitts positioniert zu werden, wobei das Volumen V2 des Dichtungsmittels wenigstens gleich der Differenz zwischen dem Volumen V1 und dem Volumen V3 des zu umschließenden Substrats ist; wobei der Modul M'&sub1;&sub0;&sub0; des Flächenkörpers im heißen Zustand und der Schmelzfluß-Index MFI des Dichtungsmittels derart sind, daß die folgende Relation gilt:
M'&sub1;&sub0;&sub0; ≥ 1/[K1 x log MFI) - K2
wobei K1 zwischen ca. 0,001 und ca. 0,015 ist und K2 zwischen ca. 0,001 und ca. 0,020 ist.
Ein anderer Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zum Umschließen und Abdichten eines Substrats auf, und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgendes aufweist:
(A) um das Substrat herum wird ein wärmerückstellbarer Gegenstand positioniert, der einen Flächenkörper aus polymerem Material aufweist, wobei der Flächenkörper imstande ist, beim Aufbringen von Wärme darauf eine überlappende rohrförmige Konfiguration anzunehmen, die einen Überlappungswinkel zwischen ca. 25º und ca. 360º hat und ein Volumen V1 bildet, wobei der Flächenkörper an seinem einen Ende einen gewickelten eingerollten Abschnitt hat, wobei der Gegenstand so um das Substrat herum positioniert wird, daß der gewickelte eingerollte Abschnitt das Substrat im wesentlichen umgibt;
(B) ein Dichtungsmittel wird so positioniert, daß es das Substrat innerhalb des gewickelten eingerollten Abschnitts im wesentlichen umgibt, wobei das Volumen V2 des Dichtungsmittels wenigstens gleich der Differenz zwischen dem Volumen V1 und dem Volumen V3 des zu umschließenden Substrats ist; wobei der Modul M'&sub1;&sub0;&sub0; des Flächenkörpers im heißen Zustand und der Schmelzfluß-Index MFI des Dichtungsmittels derart sind, daß folgende Relation gilt:
M'&sub1;&sub0;&sub0; ≥1/[K1 x log MFI] - K2
wobei X1 zwischen ca. 0,0001 und ca. 0,015 ist und K2 zwischen ca. 0,001 und ca. 0,020 ist;
(C) der Gegenstand wird erwärmt, um zu bewirken, daß er sich rückstellt und das Substrat im wesentlichen vollständig umgibt;
und
(D) der Gegenstand wird weiter erwärmt, um zu bewirken, daß das Dichtungsmittel schmilzt und fließt und im wesentlichen das gesamte Volumen innerhalb des rückgestellten Gegenstands abdichtet.
Das Substrat kann beispielsweise eine Vielzahl von Drähten, ein Spleiß zwischen zwei oder mehreren Drähten oder ein elektrisches Bauelement sein. Bei einer weiteren Ausführungsform wird anstelle des Dichtungsmittels ein Gel verwendet, das eine bestimmte Konuspenetration und Bruchdehnung hat.
Der gewickelte eingerollte Abschnitt hat bevorzugt einen Innendurchmesser, der gleich dem oder größer als der von dem Substrat, d. h. dem zu umschließenden Spleiß, den Drähten oder dem elektrischen Bauelement, an seiner größten Stelle ist.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen wärmerückstellbaren Gegenstand, der zur Verwendung bei der Erfindung geeignet ist, die Installation dieses Gegenstands über einem Drahtspleiß und den resultierenden abgedichteten Spleiß.
Die Fig. 4 bis 5 sind Diagramme, die die Ausfallhüllkurve des Moduls im heißen Zustand/Schmelzfluß-Index für Gegenstände der vorliegenden Erfindung zeigen, die als polymeren Flächenkörper Polyvinylidenfluorid bzw. Polyethylen verwenden.
Die Anordnung der Erfindung weist einen Gegenstand, der imstande ist, eine Spiralkonfiguration anzunehmen, und ein Dichtungsmittel auf. Der Gegenstand weist einen Flächenkörper aus polymerem Material auf, der an seinem einen Ende einen gewickelten eingerollten Abschnitt hat. Das polymere Material ist vernetzt und ist bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die aus Polyethylen, Vinylidenfluoridpolymeren einschließlich Homopolymeren und thermoplastischen Copolymeren, Nylon, wie etwa Nylon 11 oder Nylon 12, und Polyestern, wie etwa Polybutylenterephthalat besteht. Es kann jedes andere Polymer verwendet werden, das imstande ist, ein elastisches Formgedächtnis zu erhalten.
Das Polymer wird im allgemeinen gemeinsam mit verschiedenen Zusatzstoffen und Füllstoffen verwendet, die beispielsweise folgendes aufweisen: Antioxidantien, wie alkylierte Phenole, za B. solche, die als Goodritte 3125, Irganox 1010, Irganox 1035, Irganox 1076, Irganox 1093, Vulkanox BFK handelsüblich sind, organische Phosphite oder Phosphate, z. B. Dilaurylphosphit, Mark 1178, Alkylidenpolyphenole, z. B. Ethanox 330, Thio-bis-alkyliertes Phenol, z. B. Santonox R, Dilaurylthiodipropionat, z. B. Carstab DLTDP, Dimyristylthiodipropionat, z. B. Carstab DMTDP, Dimyristylthiodipropionat, z. B. Carstab STDP, Amine, z. B. Wingstay 29 usw; UV-Stabilisatoren wie [2,2'-Thio-bis (4-t-octylphenolato)]n- butylamin-Nickel, Cyasorb UV 1084, 3,5-Di-tert.-butyl- phydroxybenzoesäure, UV Chek AM-240; Flammhemmer, wie Decabromodiphenylether, Perchlorpentacyclodecan, 1,2- Bis(tetrabromophthalimid)ethylen; Pigmente, wie Titandioxid, Antimontrioxid, Zinkoxid, Eisenoxid usw. und dergleichen. Gemische solcher Zusatzstoffe und Füllstoffe können ebenfalls eingesetzt werden.
Fig. 1 zeigt einen charakteristischen Gegenstand gemäß der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine Dichtungsmittelschicht auf die innere Oberfläche des gewickelten eingerollten Abschnitts des Gegenstands aufgebracht. In Fig. 1 weist der Umwickelgegenstand 10 der Erfindung einen Streifen wärmerückstellbares polymeres Material 12 auf, dessen eines Ende die Gestalt einer gewickelten Rolle 14 hat. Der Innendurchmesser des gewickelten eingerollten Abschnitts ist bevorzugt wenigstens ebenso groß wie der Außendurchmesser des Substrats, d. h. die Drähte, der Spleiß oder das elektrische Bauelement sollte von dem gewickelten eingerollten Abschnitt im wesentlichen vollständig umschlossen sein, wenn dieser Abschnitt darum herum angeordnet ist. Wie Fig. 1 zeigt, befindet sich bevorzugt ein Zwischenraum H1 zwischen dem Ende der Rolle und dem Flächenkörper. Der Zwischenraum ist bevorzugt hinreichend groß, um es zu ermöglichen, daß die Drähte oder der Spleiß leicht in die Einrollung gleitend bewegt werden können, jedoch klein genug, um die Drähte oder den Spleiß während der Installation im Inneren des eingerollten Abschnitts zurückzuhalten. Die Größe des Zwischenraums ist abhängig von der Anzahl Drähte, der Größe der Drähte und/oder des Spleißes oder des elektrischen Bauelements, das zwischen die Drähte gespleißt ist. Im allgemeinen sollte der Zwischenraum zwischen ca. 70 % und ca. 100 % des Außendurchmessers der größten Stelle des zu umschließenden Substrats und bevorzugt zwischen ca. 80 % und ca. 90 % sein.
Die innere Oberfläche des gewickelten eingerollten Abschnitts ist mit einem Dichtungsmittel 16 beschichtet. Der Schmelzfluß-Index des Dichtungsmittels sollte wenigstens ca. 65 und stärker bevorzugt wenigstens ca. 100 und am meisten bevorzugt wenigstens ca. 250 sein. Der Schmelzfluß-Index des Dichtungsmittels ist abhängig von seiner Zusammensetzung, ob, und wenn ja in welchem Ausmaß, es vernetzt worden ist. Es wurde gefunden, daß zur Sicherstellung einer guten Abdichtung der Drähte oder des Spleißes der Schmelzfluß-Index MFI des Dichtungsmittels und der Modul M'&sub1;&sub0;&sub0; des polymeren Flächenkörpers im heißen Zustand derart sein sollten, daß der folgenden Relation genügt ist:
M'&sub1;&sub0;&sub0; ≥ 1/[K1 x log MFI] - K2
wobei K1 zwischen ca. 0,0001 und ca. 0,015, bevorzugt zwi schen ca. 0,0024 und ca. 0,0106 und stärker bevorzugt zwischen ca. 0,0047 und ca. 0,013 und insbesondere zwischen ca. 0,0065 und ca. 0,0090 ist; und wobei K2 zwischen ca. 0,001 und ca. 0,020, bevorzugt zwischen ca. 0,003 und ca. 0,017, stärker bevorzugt zwischen ca. 0,006 und ca. 0,013 und insbesondere zwischen ca. 0,008 und 0,012 ist. Der Schmelzfluß- Index wird bestimmt unter Anwendung von ASTM D1238-70 (entsprechend der Modifizierung in "Elvax" Resins Determination of Melt Index, Technical Information Bulletin von DuPont, datiert 5/23/77).
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung braucht das Dichtungsmittel nicht auf die innere Oberfläche des eingerollten Abschnitts aufgetragen zu sein. Beispielsweise kann das Dichtungsmittel in Form eines extrudierten Profils vorhanden sein, das den Draht oder die Drähte umgibt, oder kann in Form eines Flächenkörpers oder eines Bands sein, das um die Drähte und den Crimp herumgewickelt werden kann, oder dergleichen.
Die Menge des Dichtungsmittels, das innerhalb des gewickelten eingerollten Abschnitts verwendet wird, sollte die Drähte, den Spleiß oder das elektrische Bauelement vollständig abdichten, nachdem der Gegenstand rückgestellt ist.
Somit sollte das Volumen V1 des Dichtungsmittels wenigstens gleich der Differenz zwischen dem Volumen V2 des rückgestellten Gegenstands und dem Volumen V3 der zu schützenden Drähte des Spleißes sein. Zu wenig Dichtungsmittel führt zu einer unvollständigen Abdichtung, wohingegen zu viel Klebstoff beim Erwärmen und Rückstellen des Gegenstands aus dem Spleißbereich herausgedrückt wird. Das Dichtungsmittel ist bevorzugt ein durch Wärme aktivierbarer Klebstoff, wie etwa ein Schmelzklebstoff oder ein Mastix. Beim Erwärmen schmilzt der Klebstoff und fließt um die Drähte des Spleißes herum und zwischen sie. Bei dem anschließenden Abkühlen verfestigt sich der Klebstoff oder wird ausreichend viskos, so daß er das gesamte Volumen innerhalb des rückgestellten Gegenstands abdichtet. Außerdem haftet er an den Drähten und der Drahtisolierung sowie an der inneren Oberfläche des Gegenstands und verhindert, daß eventuell vorhandenes Wasser und Lösungsmittel infolge des Dochteffekts an den Drähten entlangwandern.
Ein alternatives Material, das Hafteigenschaften hat und als ein Dichtungsmittel bei der Erfindung verwendbar ist, weist ein polymeres Gel auf. Es wird bevorzugt, ein Gel von einem der Typen zu verwenden, die in den US-Patentschriften 4 600 261 und 4 634 207 sowie der veröffentlichten EP- Patentanmeldung 174 165 von Chang et al., deren Offenbarungen hier summarisch eingeführt werden, angegeben sind. Besonders bevorzugt wird ein Material, das eine Konuspenetration zwischen 80 und 350 (10&supmin;¹ mm), bevorzugt zwischen 100 und 350 (10&supmin;¹ mm), stärker bevorzugt zwischen 200 und 300 (10&supmin;¹ mm) und am meisten bevorzugt zwischen 240 und 270 (10&supmin; ¹ mm) hat; und das eine Bruchdehnung von wenigstens 50 %, bevorzugt größer als 100 %, stärker bevorzugt größer als 200-300 % und möglichst größer als 500 % hat. Alle hier angegebenen Konuspenetrationswerte sind entsprechend American National Standard Designation ASTM D217-68 an einer ungestörten Probe bei 70 ºF ±5 ºF unter Anwendung eines genormten Konus im Maßstab 1:1 (Konusgewicht 102,5 g, Schaftgewicht 47,5 g) bestimmt, wobei die Penetration nach fünf Sekunden gemessen wird. Ferner werden Bruchdehnungen entsprechend American Standard Designation ASTM D638-80 bei 70º ±5 ºF bestimmt, wobei ein Werkzeug der Typnummer 4 zum Schneiden der Probe mit einer Geschwindigkeit von 50 cm/min verwendet wird. Das Gel kann entweder einen Urethan-, Silicon- oder Nicht-Silicon-Flüssigkautschuk mit geringer oder keiner Ungesättigtheit vor dem Vernetzen aufweisen, der dann vernetzt wird, wobei ein bevorzugter Nicht-Silicon- Flüssigkautschuk flüssiger Butylkautschuk ist.
Die Gelmaterialien passen sich leicht an die Drähte oder den Spleiß an, um eine Abdichtung zu bilden. Die Gelmenge, die in dem gewickelten eingerollten Abschnitt verwendet wird, sollte wenigstens gleich der Differenz zwischen dem Volumen V1 des rückgestellten Gegenstands und dem Volumen V3 der zu umschließenden Drähte sein. Das Gel schmilzt nicht und fließt nicht, wenn Wärme aufgebracht wird, sondern paßt sich an, um den Raum innerhalb des spiralförmigen Rohrs um die Drähte herum auszufüllen.
Der Gegenstand ist aus einem polymeren Flächenkörper geformt, der wärmerückstellbar gemacht worden ist. Wärmerückstellbare Gegenstände sind Gegenstände, deren dimensionsmäßige Konfiguration zu einer erheblichen Änderung veranlaßt werden kann, wenn sie einer wärmebehandlung ausgesetzt werden. Gewöhnlich stellen sich diese Gegenstände beim Erwärmen in Richtung einer Ausgangsgestalt zurück, aus der heraus sie vorher verformt wurden. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung stellt sich zu einer spiralförmigen Rohrkonfiguration zurück. Bei seiner Herstellung wird er, wie nachstehend erläutert wird, zu der Gestalt eines spiralförmigen Rohrs geformt und dann zu einer offeneren spiralförmigen oder einer planaren Konfiguration verformt.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann hergestellt werden durch Extrudieren eines Rohrs des gewünschten Materials und Teilen des Rohrs in Längsrichtung. Die Längsränder des geschlitzten Rohrs werden überlappt, um eine Spirale zu bilden. Der Überlappungswinkel der Spirale sollte zwischen ca. 25º und ca. 360º, bevorzugt zwischen ca. 45º und 230º sein. Das polymere Material wird dann vernetzt, beispielsweise durch Einsatz eines geeigneten Vernetzungsmittels, wie etwa eines Peroxids oder Amins, oder durch Bestrahlen. Jede andere Methode der Herstellung eines spiralförmigen Rohrs aus polymerem Material kann angewandt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Zusammensetzung durch Bestrahlen vernetzt. Die bei dem Bestrahlungsschritt angewandte Dosis ist im allgemeinen unter ca. 50 Mrad, um sicherzustellen, daß das Polymer nicht durch zu starke Bestrahlung geschädigt wird. Die bevorzugt angewandte Dosis ist abhängig von dem gewünschten Vernetzungsgrad unter Berücksichtigung der Tendenz des Polymers, durch hohe Bestrahlungsdosen geschädigt zu werden. Geeignete Dosen sind allgemein in dem Bereich von 2 bis 40 Mrad, beispielsweise 2 bis 30 Mrad, bevorzugt 3 bis 20 Mrad, insbesondere 4 bis 25 oder 4 bis 20 Mrad, speziell 4 bis 15 Mrad. Die ionisierende Strahlung kann beispielsweise in Form von beschleunigten Elektronen oder Gammastrahlen sein. Die Bestrahlung wird allgemein ungefähr bei Raumtemperatur durchgeführt, aber höhere Temperaturen können ebenfalls angewandt werden.
Es wird bevorzugt, vor dem Bestrahlen ein Vernetzungsmittel in die Zusammensetzung einzubauen. Bevorzugte Bestrahlungs- Vernetzungsmitte 1 enthalten ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Gruppen in einem Molprozentsatz von größer als 15, insbesondere größer als 20, speziell größer als 25, bezogen auf die gesamte Molmenge von (A) und (B). In vielen Fällen enthält das Vernetzungsmittel wenigstens zwei ethylenische Doppelbindungen, die beispielsweise in Allyl-, Methallyl-, Propargyl- oder Vinylgruppen anwesend sein können. Wir haben ausgezeichnete Ergebnisse mit Vernetzungsmitteln erzielt, die wenigstens zwei Allylgruppen, insbesondere drei oder vier Allylgruppen enthalten. Besonders bevorzugte Vernetzungsmittel sind Triallylcyanurat (TAC) und Triallylisocyanurat (TAIC); andere spezifische Vernetzungsmittel umfassen Triallyltrimellitat, Triallyltrimesat, Tetrallylpyromellitat, den Diallylester von 1,1,3-Trimethyl-5-carboxy- 3(p-carboxyphenyl)indan.
Das polymere Material wird vernetzt, um einen Modul im heißen Zustand von wenigstens 85 zu erreichen. Der Modul im heißen Zustand wurde bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polymers bestimmt, bei der eine weitere Temperaturerhöhung nicht zu einer signifikanten Änderung des Moduls führt. Dieser Modul wird hier als M'&sub1;&sub0;&sub0; bezeichnet und ist ein Maß für die Spannung, die erforderlich ist, um ein Harz um 100 % zu dehnen (oder bis zum Bruch, wenn 100 % Dehnung nicht erreichbar ist). Höhere Werte, die aus dieser Prüfung erhalten wurden, zeigten eine erhöhte Beständigkeit gegenüber einer elastischen Formänderung und einem größeren Vernetzungsgsrad. Das Modul-Maß, das als der M'&sub1;&sub0;&sub0;-Wert ausgedrückt wird, kann wie folgt errechnet werden:
M'100 = Spannung in Pfund zum Dehnen einer Probe um 100 %/ anfängl. Querschnittsfläche in Inch²
Wenn die Probe vor Erreichen von 100 % Dehnung reißt, wird M'&sub1;&sub0;&sub0; unter Anwendung der folgenden Gleichung errechnet: M'&sub1;&sub0;&sub0; = Spannung in Pfund zum Dehnen einer Probe um 100 %/ Dehnung bei Bruch/ anfängl. Querschnittsfläche in Inch²
Nach dem Vernetzungsschritt wird das spiralförmige Rohr dann auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polymers erwärmt und zu einer planaren Konfiguration flachgelegt. Dabei wird zwar ein im wesentlichen vollständiges Flachlegen des Rohrs zu einer planaren Konfiguration bevorzugt, das spiralförmige Rohr kann aber in dieser Stufe zu einer offenen spiralförmigen Rohrkonfiguration, z. B. zu einer "C"-Konfiguration, verformt werden, wenn das gewünscht wird.
Das Dichtungsmaterial kann in dieser Stufe auf die innere Oberfläche des Gegenstands, d. h. auf diejenige Oberfläche des Gegenstands, die die innere Oberfläche des spiralförmigen Rohrs war, aufgebracht werden. Falls gewünscht, kann das Dichtungsmittel mit dem polymeren Material ursprünglich mit dem Rohr koextrudiert werden oder kann zu irgendeinem Zeitpunkt bis zu und einschließlich der Installation des Gegenstands innerhalb des gewickelten eingerollten Abschnitts positioniert werden. Der innere Endabschnitt des Rohrs wird dann erwärmt, so daß er zur Rückstellung in Richtung seiner spiralförmigen Konfiguration veranlaßt wird, so daß dadurch ein gewickelter eingerollter Endabschnitt entsteht.
Wie oben erläutert, ist der Innendurchmesser des resultierenden eingerollten Abschnitts bevorzugt größer als der Außendurchmesser der Drähte und/oder des Spleißes an seiner größten Stelle. Außerdem sollte der Zwischenraum zwischen dem Ende der Einrollung und dem Flächenkörper kleiner als der Außendurchmesser des Drahts oder Spleißes an seiner größten Stelle sein.
Fig. 2 zeigt die Installation des Gegenstands 10 um einen Spleiß 20 zwischen Drähten 21, 22 und 23 herum. Der gewickelte eingerollte Abschnitt des Gegenstands 10 ist um den Spleiß herum positioniert. Es ist zu beachten, daß der Innendurchmesser des gewickelten eingerollten Abschnitts bei dieser Ausführungsform größer als der Spleiß an seiner größten Stelle ist. Wenn Wärme auf den Gegenstand aufgebracht wird, stellt er sich zu einer Endkonfiguration zurück, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
In Fig. 3 hat der rückgestellte Gegenstand 10 einen Überlappungswinkel alpha von ca. 1500. Wie gezeigt ist, umgibt der Gegenstand 10 einen Spleiß zwischen Drähten 21, 22 und 23.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Herstellung von Gegenständen der vorliegenden Erfindung und ihre Anwendung bei der Abdeckung und Abdichtung von Spleißstellen zwischen zwei oder mehr Drähten.

Beispiel 1

Ein Rohr aus Polyvinylidenfluorid, das einen Vernetzungsbeschleuniger enthielt, wurde unter Anwendung eines 2-Inch- Extruders extrudiert. Das Rohr wurde bei Austritt aus der Düse längsgeschlitzt. Das geschlitzte Rohr wurde durch eine Serie von Kalibrierdüsen geleitet, um ein Spiralrohr mit einem Überlappungswinkel von ca. 135º und einer Wandstärke von 0,559 mm (0,022") zu erhalten.
Proben des Rohrs wurden dann in einem Elektronenstrahlbeschleuniger mit Dosen von 5, 12, 18 und 25 Mrad bestrahlt. Der Modul jeder Probe im heißen Zustand wurde wie oben ausgeführt bestimmt. Der Modul für die Proben im heißen Zustand war 0,39, 0,62, 0,89 bzw. 1,03 MPa (85, 90, 130 bzw. 150 psi).
Jede Spiralrohrprobe wurde dann erwärmt und flachgelegt. Ein Schmelzklebstoff wurde dann auf jede Probe aufgetragen. Die verwendeten Schmelzklebstoffe waren folgende: ein Ethylen- Vinylacetat-Copolymer mit einem Schmelzfluß-Index von 50 (Elvax 40, von E.J. Dupont de Nemours and Co. im Handel erhältlich), ein Ethylen-Vinylacetat-Säure-Terpolymer mit einem Schmelzfluß-Index von 150 (Elvax 4320, ebenfalls von Dupont im Handel erhältlich) und ein Gemisch aus einem Polyamid, einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer und einem Ethylen- Vinylacetat-Säure-Terpolymer mit einem Schmelzfluß-Index von 150.
Wärme wurde dann auf Ein-Inch-Zonen des Flächenkörpers aufgebracht, so daß er veranlaßt wurde, eine gewickelte Einrollung zu bilden. Jeder fertige Gegenstand war so, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, und hatte folgende Dimensionen:
L&sub1; = 5,08 cm (2")
L&sub2; = 1,39 cm (0,549")
d&sub1; = 0,56 cm (0,022")
d&sub2; = 0,51 cm (0,020")
ID&sub1; = 0,34 cm (0,135")
H&sub1; = 0,24 cm (0,095")
Eine Reihe von Probenspleißen wurde hergestellt, und zwar jeweils zwischen zwei 1,17 mm-Drähten (18AWG), die mit vernetztem Polyethylen isoliert waren, indem 1,52 cm (0,600") der Isolierung der Drähte entfernt und die Enden der Drähte dann durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden wurden.
Der eingerollte Endabschnitt jedes Probengegenstands wurde über einem Probenspleiß positioniert, und die Anordnung wurde unter Verwendung einer Infrarotheizeinrichtung für 12 s bei 800 ºC erwärmt, um den Gegenstand zu veranlassen, sich um den Spleiß herum rückzustellen.
Jede Probe wurde geprüft, indem der Spleiß für 24 h bei Raumtemperatur in eine 5 % wäßrige Natriumchloridlösung getaucht und dann der Strom zwischen der NaCl-Lösung und den Leitern des Spleißes mit 50 V Gleichspannung gemessen wurde. Der Spleiß bestand die Prüfung, wenn der Strom 0,250 µA oder kleiner war. Die Ausfallraten wurden als Funktion des Moduls des Rohrs im heißen Zustand und des Schmelzfluß-Index des Schmelzklebstoffs aufgetragen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Proben innerhalb des Bereichs rechts von der Kurve zeigten keine Ausfälle, wohingegen diejenigen links davon eine Ausfallrate von wenigstens 10 % zeigten. Es wurde festgestellt, daß bei einer Ausfalirate Null der folgenden Relation genügt ist:
M'&sub1;&sub0;&sub0; ≥ 1/0,0084 log MFI - 0,011.

Beispiel 2

Ein Spiralrohr aus Polyethylen, das einen Vernetzungsbeschleuniger enthielt, wurde unter Anwendung eines 1,91 cm(3/4")-Extruders extrudiert. Das Rohr wurde längsgeschlitzt und ebenso wie in Beispiel 1 durch Kalibrierdüsen geleitet, um ein Spiralrohr zu formen.
Das Spiralrohr mit einem Überlappungswinkel von 90º wurde dann mit Dosen von 10, 20, 40 und 60 Mrad bestrahlt, so daß ein Modul im heißen Zustand von 0,41, 0,48, 0,86 und 1,1 MPa (60, 70, 125 und 160 psi) erhalten wurde. Wärmerückstellbare Gegenstände wurden wie in Beispiel 1 unter Verwendung der gleichen Klebstoffe hergestellt, und jede Probe wurde auf einem 2:1-Drahtspleiß installiert. Die Ausfallraten wurden aufgetragen, und es wurde festgestellt, daß bei einer Ausfallrate Null der folgenden Relation genügt ist:
25 M'&sub1;&sub0;&sub0; ≥ 1/0,007 log MFI - 0,009.

Claims

1. Anordnung, die geeignet ist, um ein Substrat zu umschließen und abzudichten, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung folgendes aufweist:

(a) einen Flächenkörper (12) aus polymerem Material, wobei der Flächenkörper imstande ist, bei der Installation über dem Substrat und beim Aufbringen von Wärme darauf eine überlappende rohrförmige Konfiguration anzunehmen, die einen Überlappungswinkel zwischen ca. 45º und ca. 180º hat und ein Volumen V1 bildet, wobei der Flächenkörper an seinem einen Ende einen gewickelten eingerollten Abschnitt (14) hat; und

(b) ein Dichtungsmittel (16), das geeignet ist, um innerhalb des gewickelten eingerollten Abschnitts (14) positioniert zu werden, wobei das Volumen V2 des Dichtungsmittels wenigstens gleich der Differenz zwischen Vi und dem Volumen V3 des zu umschließenden Substrats ist;

wobei der Modul M'&sub1;&sub0;&sub0; des Flächenkörpers im heißen Zustand und der Schmelzfluß-Index MFI des Dichtungsmittels derart sind, daß die folgende Relation gilt: M'100 ≥ 1/[K1 x log MFI] - K2 wobei K1 zwischen ca. 0,0001 und ca. 0,015 ist und K2 zwischen ca. 0,001 und ca. 0,020 ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine Kabelspleißstelle ist, wobei der Innendurchmesser des gewickelten eingerollten Abschnitts (14) wenigstens gleich dem Außendurchmesser der Spleißstelle an ihrer größten Stelle ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsmittel (16) auf die innere Oberfläche des gewickelten eingerollten Abschnitts (14) aufgetragen ist und entlang dieser Oberfläche des Flächenkörpers verläuft.

4. Anordnung nach Anspruch 1, wobei M'&sub1;&sub0;&sub0; des Flächenkörpers wenigstens ca. 0,59 MPa (85 psi) ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Schmelzfluß des Klebstoffs derart ist, daß log MFI wenigstens ca. 2 ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Rand des gewickelten eingerollten Abschnitts (14) von der Oberfläche des mit Klebstoff beschichteten Flächenkörpers (12) um eine Strecke beabstandet ist, die kleiner als der Durchmesser der Spleißstelle an ihrem größten Punkt ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Flächenkörper ein vernetztes Polymer aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Polyethylen, Vinylidenfluorid, Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymeren, Nylons und Polyestern besteht.

8. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsmittel einen Schmelzklebstoff aufweist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei der Schmelzklebstoff ein Polyamid, ein Ethylen- Vinylacetat-copolymer, ein Ethylen-Vinylacetat-Säure Terpolymer oder Gemische davon aufweist.

10. Anordnung nach Anspruch 1, wobei K1 zwischen ca. 0,0036 und ca. 0,018 ist

11. Anordnung nach Anspruch 1, wobei K2 zwischen ca. 0,003 und ca. 0,017 ist.

12. Anordnung nach Anspruch 1, wobei K1 zwischen 0,0053 und 0,013 und K2 zwischen ca. 0,006 und ca. 0,013 ist.

13. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Substrat eine Spleißstelle zwischen zwei oder mehreren Drähten, einer Vielzahl von Drähten oder einem elektrischen Bauelement ist.

14. Verfahren zum Umschließen und Abdichten eines Substrats, dadurch gekennzeichnet, daß es folgendes aufweist:

(A) um das Substrat herum wird ein wärmerückstellbarer Gegenstand (10) positioniert, der einen Flächenkörper (12) aus polymerem Material aufweist, wobei der Flächenkörper imstande ist, beim Aufbringen von Wärme darauf eine überlappende rohrförmige Konfiguration anzunehmen, die einen Überlappungswinkel zwischen ca. 45º und ca. 180º hat und ein Volumen V1 bildet, wobei der Flächenkörper an seinem einen Ende einen gewickelten eingerollten Abschnitt (14) hat, wobei der Gegenstand so um das Substrat herum positioniert wird, daß der gewickelte eingerollte Abschnitt das Substrat im wesentlichen umgibt; und

(B) ein Dichtungsmittels (16) wird so positioniert, daß es das Substrat innerhalb des gewickelten eingerollten Abschnitts im wesentlichen umgibt, wobei das Volumen V2 des Dichtungsmittels wenigstens gleich der Differenz zwischen dem Volumen V1 und dem Volumen V3 des zu umschließenden Substrats ist;

wobei der Modul M'&sub1;&sub0;&sub0; des Flächenkörpers im heißen Zustand und der Schmelzfluß-Index MFI des Dichtungsmittels derart sind, daß folgende Relation gilt:

M'&sub1;&sub0;&sub0; ≥ 1/[K1 x log MFI] - K2

wobei K1 zwischen ca. 0,001 und ca. 0,015 ist und K2 zwischen ca. 0,001 und ca. 0,020 ist;

(C) der Gegenstand wird erwärmt, um zu bewirken, daß er sich rückstellt und das Substrat im wesentlichen vollständig umgibt;

und

(D) der Gegenstand wird weiter erwärmt, um zu bewirken, daß das Dichtungsmittel schmilzt und fließt und im wesentlichen das gesamte Volumen innerhalb des rückgestellten Gegenstands abdichtet

15. Anordnung nach Anspruch 1, wobei das Dichtungsmittel ein Gel aufweist, das eine Konuspenetration zwischen 80 und 350 (10&supmin;¹ mm) und eine Bruchdehnung von wenigstens 50 % hat.