DE69016791T2

DE69016791T2 - Rückstellbare gewebemuffe.

Info

Publication number: DE69016791T2
Application number: DE69016791T
Authority: DE
Inventors: Jozef Van B-2690 Temse Beersel; Noel Marcel Michiel B-3110 Rotselaar Overbergh; Firmin B-9950 Waarschoot Ros
Original assignee: Raychem NV SA
Current assignee: Commscope Connectivity Belgium BVBA
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2010-09-26
Also published as: EP0494254A1; AU6607090A; WO1991004844A1; EP0494254B1; ATE118186T1; GB8921967D0; AU642675B2; JPH05500931A; DE69016791D1; IE903495A1; JP2894830B2; US5366771A; IE66518B1; CA2065867C; CA2065867A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Umwickelhülse aus wärmerückstellbarem textilem Flächengebilde, um ein langgestrecktes Objekt wie etwa ein Rohr oder ein Kabel oder Verbindungen oder Spleiße zwischen Rohren oder Kabeln zu umschließen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine solche Umwickelhülse, die Längsränder hat, die einander überlappen, um die Umwicklung zu verschließen.
Wärmerückstellbare Gegenstände sind wohlbekannt. Es sind Gegenstände, deren dimensionsmäßige Konfiguration zu einer Änderung veranlaßt werden kann, wenn sie einer geeigneten Behandlung unterzogen werden. Charakteristisch weisen wärmerückstellbare Gegenstände eine wärmeschrumpfbare Hülse auf, die aus einem polymeren Material besteht, das die Eigenschaft eines elastischen oder plastischen Formgedächtnisses hat, wie es beispielsweise in den US-Patentschriften 2 027 962, 3 086 242 und 3 597 372 beschrieben ist. Seit einiger Zeit sind wärmerückstellbare Gegenstande bekannt, die textile Flächengebilde aufweisen, wie sie beispielsweise in EP-A-0 116 393 (MPO790) und EP-A-0 117 026 (RK176) und EP-A-1 116 392 (RK178) beschrieben sind. Diese weisen ein rückstellbares textiles Flächengebilde in Verbindung mit einer polymeren Matrix auf, die durch Auflaminieren eines polymeren Materials auf eine oder beide Seiten des textilen Flächengebildes gebildet ist, um es undurchlässig zu machen.
Wärmerückstellbare Umwickelhülsen zum Umschließen langer Objekte sind ebenfalls wohlbekannt. Sie weisen charakteristisch einen Materialflächenkörper auf, der um das Objekt gewickelt wird, wonach die Längsränder auf irgendeine Weise zusammengehalten werden, um den Umwickelgegenstand zu verschließen, um einen rohrförmigen Gegenstand zu bilden. Bei manchen Umwickelhülsen überlappen die Längsränder einander.
Sie können dann aneinander befestigt werden, indem sie beispielsweise mittels Klebstoff, durch Verschmelzen oder mit einem Eindringverschluß wie Heften oder Nieten miteinander verbunden werden. Wenn die Längsränder einander auf diese Weise überlappen, kann ein zusätzlicher streifenförmiger Verschlußfleck verwendet werden, der über den überlappten Rändern damit verbunden wird. Auch hier kann die Verbindung zwischen dem Fleck und jedem der überlappten Ränder mit Klebstoff, durch Verschmelzen oder mit einem Eindringverschluß hergestellt werden. Die Verbindung zwischen dem Fleck an jedem der überlappten Ränder kann anstelle der Verbindung zwischen den überlappten Rändern selbst vorgesehen sein, wird aber gewöhnlich zusätzlich dazu vorgesehen. Andere Verschlußarten sind für Umwickelhülsen ebenfalls bekannt. Ein üblicher Verschluß, der als "Schienen-und-Kanal-Verschluß" bekannt ist, umfaßt die Bildung der Längsränder der Hülse zu hochstehenden Schienen und Vorsehen eines Kanals, der über die Schienen schiebbar ist, um den Umwickelgegenstand geschlossen zu halten. Charakteristisch können der "Schienen- und-Kanal-Verschluß" sowie andere ähnliche Verschlüsse mechanischer Art wesentlich höheren Rückstellkräften als die Verschlüsse vom Uberlappungs- und Fleck-Typ standhalten: Bei letzteren besteht die Gefahr des Herausziehens an dem Verschluß infolge der Scherwirkung zwischen den überlappten Rändern oder zwischen den überlappten Rändern und dem Fleck, hervorgerufen durch die Umfangsspannungen bei der Rückstellung.
Bekannte Umwickelhülsen aus wärmerückstellbarem textilem Flächengebilde sind in EP-A-0 116 392 (RK178) und EP-A-0 278 707 (B137) beschrieben. Die letztgenannte Patentanmeldung beschreibt einen speziellen Typ von textilem Flächengebilde-Design, der sich besonders gut für wärmerückstellbare Gegenstände eignet, die ein Rückstellverhältnis von großer als 40 %, z. B. bis zu 75 %, haben und die vorteilhaft von einem Verschluß vom Schienen-und-Kanal-Typ verschlossen sind, der fähig ist, Rückstellkräften von bis zu 30 N/50 mm standzuhalten.
Wir haben nunmehr eine neue Umwickelhülse aus rückstellbarem textilem Flächengebilde konstruiert, die sich besonders gut zur Verwendung beim Abdecken eines Objekts eignet, bei dem Rückstellverhältnisse von weniger als 40 %, z. B. von 20-30 %, verlangt werden und wobei die Ränder des Verschlusses durch Überlappen, fakultativ mit einem zusätzlichen Fleck, geschlossen werden, wobei es erwunscht ist, die Scher-, Umfangs- und Rückstellkräfte an dem Verschluß zu minimieren.
Die Erfindung gibt einen rückstellbaren Umwickelgegenstand an, der ein Rückstellverhältnis von 15-40 % hat und aufweist:
(a) ein textiles Flächengebilde mit 7-13 wärmerückstellbaren Fasern/cm in einer Richtung und 4-8 Fasern, von denen einige wärmerückstellbar und einige wärmestabil sind, in einer im wesentlichen senkrechten Richtung, und
(b) polymeres Material, das auf mindestens eine Seite des textilen Flächengebildes laminiert ist.
Wärmestabile Fasern sind solche, die bei Erwärmung nicht inhärent dimensionsmäßig rückstellbar sind.
Das Rückstellverhältnis bei der Erfindung ist als Prozentsatz definiert. Das Verhältnis repräsentiert die Änderung in einer Dimension als einen Prozentsatz der gleichen Dimension vor der Rückstellung. Das Rückstellverhältnis des Gegenstands der Erfindung liegt im Bereich von 15-40 %. Bevorzugt ist das Rückstellverhältnis im Bereich von 20-30 %. Das kleinste Verhältnis von 15 % reicht aus, um zu ermöglichen, daß der Gegenstand in vielen verschiedenen Anwendungsfällen auf einer Reihe von Objekten plaziert und darauf aufgeschrumpft wird, um sie zu umkapseln. Es genügt nicht zum Abdichten auf einigen der Objekte, die in EP-A-0 278 707 (B173) beschrieben sind und die eine große Durchmesseränderung über ihre Länge aufweisen, aber diese sind nicht Gegenstand der Erfindung. Das größte Verhältnis ist 40 %, bevorzugt 35 % und stärker bevorzugt 30 %. Ein Höchstwert wird angegeben, weil wir gefunden haben, daß bei einem Umwickelgegenstand, der eine Überlapptverbindung aufweist, ein zu großes Rückstellverhältnis dazu führt, daß der die Unterseite der überlappten Zone bildende Bereich der Hülse bei der Rückstellung zu dick wird, was die Verbindung in dem Verschlußbereich schwächen kann. Bevorzugt hat die Hülse nach der Rückstellung eine Dicke, die höchstens das 1,2-1,4- fache ihrer Dicke vor der Rückstellung beträgt. In absoluten Zahlen ausgedrückt ist die Dicke vor der Rückstellung bevorzugt ca. 1,8 mm, und die Dicke nach der Rückstellung ist bevorzugt ca. 2,4 mm.
Das rückstellbare textile Flächengebilde ist bevorzugt gebildet durch Miteinanderverknüpfen (bevorzugt Verweben) von Fasern, die bereits rückstellbar sind, anstatt ein textiles Flächengebilde, das aus dimensionsmäßig stabilen Fasern gewebt ist, zu verformen. Im bevorzugten Fall hängt das Rückstellverhältnis des Gegenstands wenigstens von den folgenden Parametern ab: (a) dem Rückstellverhältnis und der Rückstellkraft der Fasern als solche, (b) der Anzahl von rückstellbaren Fasern je Längeneinheit in dem textilen Flächengebilde, (c) der Beschaffenheit des laminierten polymeren Materials, speziell seiner Viskosität, und (d) dem Design des textilen Flächengebildes. Somit kann das gewünschte Rückstellverhältnis durch gegenseitiges Abstimmen der Parameter (a) bis (d) erhalten werden.
Die im vorhergehenden Absatz erörterten Parameter (a) bis (d) müssen außerdem aufeinander abgestimmt werden, um die gewünschte Rückstellkraft des Gegenstands der Erfindung zu erreichen, die bevorzugt kleiner als 25 N/25 mm, stärker bevorzugt kleiner als 15 N/25 mm ist. Wenn, wie oben beschrieben, eine Umwicklung durch eine Überlapptverbindung geschlossen ist, werden bei der Rückstellung Umfangsspannungen an dem Verschlußbereich erzeugt. Diese haben die Tendenz, die überlappten Ränder durch Scherwirkung voneinander zu trennen. Wenn ein Fleck über den überlappten Rändern verwendet wird, haben diese Kräfte die Tendenz, den Fleck durch Schwerwirkung von den Rändern des Flächenkörpers zu trennen, so daß es erwünscht ist, die maximale Rückstellkraft des Gegenstands zu begrenzen.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des textilen Flächengebildes gemäß der Erfindung weist die Schritte auf: Verweben der Fasern zu einem textilen Flächengebilde, Laminieren auf beiden Seiten mit einem polymeren Material und Vernetzen des Gegenstands bevorzugt durch Bestrahlen mit einem Strahl energiereicher Elektronen. Der Bestrahlungsschritt vernetzt sowohl die rückstellbaren Fasern des textilen Flächengebildes als auch das Matrixpolymer. Dadurch wird die Viskosität der Matrix erhöht, und die Festigkeit der Fasern nach der Rückstellung wird gesteigert.
Die Erhöhung der Viskosität ist bevorzugt nicht nur ausreichend hoch, um ein Tropfen oder Verlaufen bei der Wärmerückstellung, speziell bei der Wärmerückstellung mittels eines Brenners, zu verhindern, sondern ist auch ausreichend hoch, um den Rückstellkräften der Fasern entgegenzuwirken, um so ein Rückstellverhältnis im Bereich von 15-40 % und bevorzugt auch die gewünschte Rückstellkraft zu erreichen. Somit wirkt die Viskosität der Matrix mit den Fasern zusammen, um das gewünschte Rückstellverhältnis und die gewünschte Rückstellkraft zu erhalten
Bei der Druckschrift EP-A-0 278 707 (B137) sind verschiedene Vernetzungsgrade für die Fasern des textilen Flächengebildes und für das Polymer der Matrix erforderlich, und daher wird ein Zweistufenverfahren bevorzugt. Bei der Erfindung ist ein einfacher Einstufensstrahl aufgrund der geeigneten Wahl der Dichte der rückstellbaren Fasern ausreichend. Chemische Peroxid-Vernetzungsmittel können anstelle von Bestrahlung eingesetzt werden.
Der Gegenstand weist ein polymeres Material auf, das auf wenigstens eine Seite des textilen Flächengebildes laminiert ist. Das polymere Material hat den Zweck, das textile Flächengebilde im wesentlichen undurchlässig zu machen. Das Ausmaß, bis zu dem das textile Flächengebilde undurchlässig sein soll, hängt von der Verwendung der Hülse ab. Beispielsweise kann Undurchlässigkeit für Wasser, Öl, Brennstoff oder Hydraulikfluide gefordert sein. Ein Undurchlässigkeitsgrad ist im allgemeinen annehmbar, der von der Beschaffenheit des Substrats und von der Zeit abhängig ist, während welcher die Anordnung im Gebrauch sein soll.
Das polymere Material wird auf das rückstellbare textile Flächengebilde laminiert und durchsetzt es bevorzugt. Wir bevorzugen es, daß zwischen dem rückstellbaren textilen Flächengebilde und einem polymeren Material, durch das es undurchlässig gemacht wird, eine echte Verbundstruktur gebildet wird. Wir bevorzugen es, daß das polymere Material ein Matrixmaterial ergibt, durch das das Material des textilen Flächengebildes chemisch und/oder physikalisch mit dem polymeren Material kompatibel ist. Physikalisch kompatibel bedeutet, daß die relevanten Eigenschaften der beiden Materialien bei der Laminierung, der Rückstellung und im Gebrauch gleichartig oder identisch sind. Chemisch gleichartige Materialien werden bevorzugt, beispielsweise können sowohl die rückstellbaren Fasern als auch die Matrix Polyolefine sein, und bevorzugte Materialien sind Polyethylen hoher Dichte bzw. solches niedriger Dichte.
Andere thermoplastische oder elastomere Materialien können ebenfalls verwendet werden. Beispiele von thermoplastischen Materialien umfassen die folgenden: Ethylen-Vinylacetat- Copolymere, Ethylen-Ethylacrylat-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, Acrylharze einschließlich Acrylate, Methacrylate und ihre Copolymere, hochvinylhaltige Acetat-Copolymere mit Ethylenen, Polynorbornen, Polyurethane und Silicon-Elastomere.
Die Hülse der Erfindung weist also bevorzugt eine Verbundstruktur aus einem wärmerückstellbaren textilen Flächengebilde und einem Polymermatrixmaterial gemäß der Definition in EP-A-0 116 393 (MP0790 EP) auf, wobei:
(a) der wärmerückstellbare textile Flächenkörper Fasern aufweist, die sich bei Erwärmung rückstellen, wobei die Fasern eine Rückstellspannung Y von wenigstens 1 x 10&supmin;², bevorzugt wenigstens 5 x 10&supmin;², stärker bevorzugt wenigstens 1 MPa bei einer Temperatur oberhalb ihrer Rückstelltemperatur haben; und
(b) das Polymermatrixmaterial ein solches Dehnungs/Temperatur-Profil hat, daß es eine Temperatur (T) gibt, die bei oder über der Rückstelltemperatur der Fasern liegt und bei welcher Temperatur das polymere Matrixmaterial eine Bruchdehnung von größer als 20 %, bevorzugt größer als 100 %, insbesondere 400-700 %, und einen 20 % Sekantenmodul X von wenigstens 10&supmin;² MPa (gemessen bei einer Dehnungsrate von 300 %/min) hat und bei welcher Temperatur der Ungleichung genügt ist:
X (1-R) ist kleiner als Eins, bevorzugt kleiner als
Y R 0,5, stärker bevorzugt kleiner als 0,05
wobei R der mittlere effektive Volumenanteil von wärmerückstellbaren Fasern in der Verbundstruktur entlang einer gegebenen Richtung ist, bezogen auf das Gesamtvolumen der Verbundstruktur oder einen relevanten Bereich davon.
Die genaue Technik, nach der das textile Flächengebilde im wesentlichen undurchlässig gemacht wird, hängt natürlich davon ab, ob das polymere Material beispielsweise einfach gemeinsam mit dem textilen Flächengebilde verwendet wird, an einer Oberfläche (bevorzugt einer inneren Oberfläche) des textilen Flächengebildes haftet, sich durch das gesamte textile Flächengebilde erstreckt oder auf irgendeine andere Weise eingebracht wird. Der Grad der mechanischen Wechselwirkung, der zwischen dem textilen Flächengebilde und dem polymeren Material erforderlich ist, hängt von dem Grad der Verbindung ab, der während der Herstellung erreicht werden kann, und diese ist eine Funktion der Differenz zwischen der Schmelz- oder Erweichungstemperatur des polymeren Materials und der Rückstelltemperatur des textilen Flächengebildes. Wenn nicht später ein weiterer Dehnvorgang durchgeführt werden soll, sollte die Rückstellung nicht in dieser Phase erfolgen. Die Rückstellung könnte natürlich durch mechanisches Festhalten des textilen Flächengebildes vermieden werden, aber dabei besteht die Tendenz, daß das Einbringen des polymeren Materials relativ komplex wird. Geeignete Techniken zum Beschichten des textilen Flächengebildes mit einem polymeren Material, die wenigstens zu einer gewissen Penetration führen, schließen Drucklaminieren, Heißbeschichten des textilen Flächengebildes mit einem polymeren Material aus der Schmelze zwischen Walzen, Sprühbeschichten, Tauchbeschichten und Pulverbeschichten ein.
Die Menge an verwendetem polymerem Material sollte ausreichen, um die Hülse aus textilem Flächengebilde nach der Rückstellung für Luft im wesentlichen undurchlässig zu machen. Es ist daher möglich, daß das polymere Material eine diskontinuierliche Beschichtung oder Imprägnierung vor der Rückstellung ist, und daß es bei der Rückstellung fakultativ zum Schmelzen gebracht oder ausreichend weich gemacht wird, um es zusammenzubringen und eine im wesentlichen undurchlässige Barriere zu bilden. Wir bevorzugen aber, daß der Verbundkörper aus textilem Flächengebilde und polymerem Material sowohl vor als auch nach der Rückstellung im wesentlichen undurchlässig ist. Die Dicke des polymeren Materials sollte ausreichend groß sein, um die Rückstellkräfte des textilen Flächengebildes auszugleichen, um das gewünschte Rückstellverhältnis (das auch, wie oben beschrieben, von der Viskosität abhängig ist) zu erreichen, aber ausreichend klein sein, um zuzulassen, daß sich das textile Flächengebilde im gewünschten Umfang rückstellt. Der Verbundgegenstand stellt sich vorteilhaft als eine Einheit zurück, wobei kein merkliches Durchziehen von textilem Flächengebilde innerhalb der Matrix auftritt. Eine geeignete Dicke des polymeren Materials ist 0,5-1,5 mm, bevorzugt ca. 1 mm an der Innenseite des textilen Flächengebildes und ca. 0,5 mm an der Außenseite des textilen Flächengebildes. Eine solche polymere Schicht erweicht im allgemeinen bei der Rückstellung, hat aber eine ausreichend hohe Viskosität, um von dem textilen Flächengebilde zurückgehalten zu werden. Ein polymeres Material, das eine ausreichend hohe Anfangsviskosität hat, kann verwendet werden, oder die Viskosität eines niederviskosen Materials kann durch Vernetzen, insbesondere durch Bestrahlen, erhöht werden.
Wenn zwei Schichten aus polymerem Material vorgesehen sind, und zwar jeweils eine auf jeder Seite der Hülse, können beide Schichten beispielsweise durch Bestrahlung vernetzt werden, oder es kann nur die Schicht an der Außenfläche der Hülse vernetzt werden.
Der bevorzugte Gegenstand gemäß der Erfindung ist hauptsächlich in einer Richtung rückstellbar. So ist im Fall einer wärmeschrumpfbaren Umwickelhülse die Hülse hauptsächlich entlang der Richtung rückstellbar, die dem Umfang der Hilse entspricht. Es hat sich jedoch bei der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, nichtrückstellbare Fasern und auch eine kleinere Zahl von wärmerückstellbaren Fasern in der im wesentlichen senkrechten Richtung mit einzubauen. Diese Erkenntnis basiert auf der Beobachtung, daß, wenn die Hülse hauptsächlich in einer Richtung schrumpft, das Zusammenziehen der schrumpfbaren Fasern in der genannten einen Richtung um die nichtschrumpfbaren Fasern in der im wesentlichen senkrechten Richtung herum bewirkt, daß die Länge der nichtschrumpfbaren Fasern zwischen ihren Enden größer zu werden scheint. Man nimmt an, daß das darauf zurückgeht, daß die schrumpfenden Fasern sich auf den nichtschrumpfenden Fasern zusammenziehen und etwaige Welligkeiten in den nichtschrumpfbaren Fasern, die durch ihre Windungsbahn in die und aus den schrumpfbaren Fasern bewirkt sind, verringern. Bei einem überlappten Umwickelverschluß ist das nachteilig, weil es in Faltenbildung an der Überlappung resultiert. Dieser Effekt ist besonders deutlich, wenn ein wärmestabiler Fleck an der Überlappung verwendet wird, weil sich der Fleck nicht an die Zunahme der Länge der Hülse anpaßt und ihr Längenunterschied zu Faltenbildung an den Fleckrändern führt. Durch Einbauen einer Reihe von schrumpfbaren Fasern in die genannte im wesentlichen senkrechte Richtung wird dem Längungseffekt in dieser Richtung bei Rückstellung der Fasern in der genannten einen Richtung entgegengewirkt. Bevorzugt weist der Gegenstand weniger als 0,5mal, bevorzugt weniger als 0,25mal so viele wärmerückstellbare Fasern in der senkrechten Richtung wie in der genannten einen Richtung auf. Bevorzugt weist der Gegenstand mehr, bevorzugt ungefähr doppelt so viele wärmestabile, nichtrückstellbare Fasern wie rückstellbare Fasern in der genannten senkrechten Richtung auf.
Die genannte eine Richtung, d. h. die hauptsächliche Rückstellrichtung, kann entweder die Kette oder den Schuß des textilen Flächengebildes bilden. Bei manchen Anwendungen, und zwar insbesondere dann, wenn Hülsen mit großem Durchmesser gefordert werden, bildet sie bevorzugt die Kette, was es ermöglicht, sie auf Maschinen angemessener Größe herzustellen
Das bevorzugte gemäß der Erfindung verwendete textile Flächengebilde ist ein Gewebe. Andere Designs, z. B. Maschenware, können verwendet werden.
Verschiedene Auswirkungen, beispielsweise ausgedrückt als endgültiges Rückstellverhältnis, Festigkeit und Flexibilität, resultieren aus verschiedenen Bindungsarten, auch wenn die gleichen Fasern verwendet werden. Beispiele von Bindungsarten sind gebrochener Köper und Köper, insbesondere gebrochener 2/2-Köper (zwei oben, zwei unten) und 2/2-Köper (zwei oben, zwei unten), Satin 4 und Satin 5 sowie verwandte komplexe Muster. Von bestimmten Geweben sagt man, daß sie eine "Flottierung" haben. Eine "Flottierung" ist die Zahl von Fasern in einer Richtung (beispielsweise der Kette), über die eine Faser in der anderen Richtung (beispielsweise dem Schuß) läuft, bevor sie erneut eingebunden wird bzw. darunter verläuft. Das Gewebe kann einlagig sein, oder wenn höhere Dichte oder dickere textile Flächengebilde gewünscht werden, können Mehrlagengewebe verwendet werden.
Gemäß der Erfindung gibt es 7-13 rückstellbare Fasern/cm in der genannten einen Richtung (der hauptsächlichen Rückstellrichtung), bevorzugt ca. 10 Fasern/cm. Bevorzugt haben die rückstellbaren Fasern einen Durchmesser von 0,3-0,5 mm, insbesondere ca. 0,4 mm. Bevorzugt haben die wärmerückstellbaren Fasern ein Tex (Gewicht in g/cm) von 50-200. Jede rückstellbare Faser kann beispielsweise eine schrumpfbare Polyethylenfaser aufweisen.
Die nichtrückstellbaren Fasern in der im wesentlichen senkrechten Richtung haben bevorzugt ein Tex von 60-220. Jede nichtrückstellbare "Faser" kann beispielsweise ein Bündel aus Glasfasern aufweisen. Bevorzugt gibt es 2-6 nichtrückstellbare Fasern/cm in der im wesentlichen senkrechten Richtung, bevorzugt ca. 4 Fasern/cm. Bevorzugt gibt es ungefähr halb so viele rückstellbare wie nichtrückstellbare Fasern in der im wesentlichen senkrechten Richtung, d. h. ca. 1-3/cm, bevorzugt ca. 2/cm. Bevorzugt sind die rückstellbaren und die nichtrückstellbaren Fasern gleichmäßig angeordnet. Eine spezielle Anordnung ist ein Rapport von zwei rückstellbaren Fasern/einer rückstellbaren Faser usw. Die beiden nichtrückstellbaren Fasern können zwei zusammengewickelte Glasfaserbündel sein.
Die Fasern, die zur Herstellung des rückstellbaren textilen Flächengebildes verwendet werden, können Monofilamente, Multifilamente, Spinnfasergarne oder Garne sein, die durch Fibrillieren, beispielsweise aus Folie, hergestellt sind. Größere Flexibilität kann bei Verwendung von Multifilamentgarnen erreicht werden, obwohl hier Probleme beim Vernetzen aufgrund der großen Oberflächen auftreten können. Beispiele von polymeren Materialien, die als die rückstellbaren Fasern verwendet werden können, umfassen Polyolefine wie Polyethylen (insbesonder HDPE) und Polypropylen, Polyamide, Polyester und Fluorpolymere wie FEP, Ethylen- Perfluor-Copolymere, Polyvinylidenfluorid und TFE-Copolymere. Die Rückstelltemperatur, womit wir die Temperatur meinen, bei der die Rückstellung im wesentlichen zu Ende gebracht wird, ist bevorzugt 60 ºC oder mehr, stärker bevorzugt 80-250 ºC, am meisten bevorzugt 100-150 ºC.
Die wärmerückstellbaren Fasern können entweder einzeln oder in Bündeln vorgesehen sein.
Nichtrückstellbare Fasern werden gemeinsam mit den rückstellbaren Fasern verwendet. Die folgenden 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. Die nichtrückstellbare Komponente kann permanent sein, so daß sie dem rückgestellten Gegenstand erhöhte Festigkeit usw. verleiht, oder sie kann nur in diskreter Form vorgesehen sein, um die rückstellbare Komponente während der Installation festzulegen.
Die Hülse aus in Polymer eingebettetem textilem Flächengebilde ist bevorzugt mit Klebstoff an ihrer Innenseite beschichtet, d. h. an derjenigen Seite, die dem zu umschließenden Substrat zugewandt ist, obwohl das polymere Material, das Undurchlässigkeit verleiht, auch alleine die gewünschte Haftung unter Installationsbedingungen bieten kann. Durch Wärme aktivierbare Klebstof fe werden bevorzugt, insbesondere Schmelzklebstoffe wie Polyamide und EVA.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert; die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Perspektivansicht, die eine rückstellbare Umwickelhülse gemäß der Erfindung zeigt, die um ein abzudeckendes Objekt herum positioniert ist;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Abdeckung von Fig. 1; und
Fig. 3 und 4 schematische Ansichten, die das bei der Abdeckung der Fig. 1 und 2 verwendete Bindungsmuster des textilen Flächengebildes zeigen.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Objekt 2, das von einer wärmeschrumpfbaren Umwickelabdeckung 4 umgeben ist, deren Längsränder 6 einander überlappen, um einen rohrförmigen Gegenstand zu bilden. Ein wärmestabiler Fleck 8 verläuft entlang dem Gegenstand und liegt über den überlappten Längsrändern 6.
Die wärmeschrumpfbare Umwickelabdeckung 4 weist ein textiles Flächengebilde 8 auf. Die Kette des textilen Flächengebildes weist 10 wärmeschrumpfbare Fasern/cm aus Polyethylen hoher Dichte auf, die jeweils einen Durchmesser von 0,4 mm haben. Der Schuß des textilen Flächengebildes weist 4 wärmestabile Glasfasern und 2 wärmeschrumpfbaren Polyethylenfasern (identisch mit denjenigen im Schuß) auf. Das Glas und das Polyethylen sind gleichmäßig in einem Muster aus zwei Glasfasern, einet Polyethylenfaser usw. angeordnet. Das textile Flächengebilde ist hauptsächlich in seiner Kettrichtung schrumpfbar. Daher ist die Kette angeordnet, um um den Umfang der Umwickelabdeckung zu verlaufen, um eine in Radialrichtung wärmeschrumpfbare Abdeckung zu bilden.
Wie Fig. 2 am besten zeigt, ist das textile Flächengebilde 8 in eine Matrix aus Polyethylen 10 niedriger Dichte eingebettet, was durch Laminieren des textilen Flächengebildes auf beiden Seiten erreicht wird. Eine Oberfläche des eingebetteten textilen Flächengebildes ist mit einer Schmelzklebstoffschicht beschichtet. Diese bildet die innere Oberfläche der gewickelten Abdeckung.
Die wärmeschrumpfbare Abdeckung aus textilem Flächengebilde ist hergestellt durch Verweben der rückstellbaren Fasern, Laminieren mit Polyethylen niedriger Dichte, Vernetzen der Matrix und der Fasern durch Bestrahlen mit einem Elektronenstrahl und anschließendes Beschichten mit Klebstoff.
Der wärmestabile Fleck 6 weist ein polymeres Material auf, das beispielsweise mit Glasfasern verstärkt sein kann. Er kann eine innere Beschichtung aus Klebstoff aufweisen, oder er kann ein geeignetes Material aufweisen, das mit der gewickelten Abdeckung bei Erwärmung verschmilzt. Ein besonders bevorzugter Fleck 6 ist in EP-A-85303716 (B104 EPC Babyseal) beschrieben, auf deren Offenbarung hier summarisch Bezug genommen wird.
Zur Installation wird die Abdeckung 4 um das Objekt herumgewickelt, der Fleck wird positioniert, und dann wird das Ganze erwärmt, und zwar zuerst in der Zone des Flecks, um den Fleck mit der Abdeckung 4 zu verbinden, um den Verschluß zu bilden, und anschließend um den Körper der Abdeckung herum, um das Aufschrumpfen zu bewirken. Wenn die rückstellbaren Fasern in der Kette des textilen Flächengebildes 8 (um den Umfang herum) schrumpfen, nimmt die Länge der Glasfasern zwischen ihren Enden zu, was durch Beseitigung der Wellungen in dem Glas dort, wo das Glas über und unter den schrumpfbaren Fasern verläuft, hervorgerufen ist. Diese Längung wird durch das Schrumpfen der rückstellbaren Fasern in dem Schuß ausgeglichen. Somit gibt es keine Gesamtzunahme der Länge des textilen Flächengebildes und daher auch keine Faltenbildung an der Verbindung zwischen dem Fleck und der Abdeckung. Das Verhalten der Hülse in ihrer Längsrichtung entspricht daher dem Verhalten des Flecks.
Das Gesamtschrumpfverhältnis ist 25 %. Das ist ausreichend niedrig, so daß der unterlappte Bereich 14 der gewickelten Abdeckung 4 (siehe Fig. 1) nicht unzulässig an Dicke zunimmt und daher die Verbindung nicht beeinträchtigt.
Die Gesamtschrumpfkraft ist geringer als 15 N/25 mm. Das reicht nicht aus, um zwischen dem Fleck 6 und der gewickelten Abdeckung 4 eine Scherwirkung hervorzurufen.
Die Bindung des textilen Flächengebildes ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Fig. 3 ist ein Diagramm, wie es in der Fertigungsindustrie verwendet wird. Der quadratische 4x4-Block zeigt den späteren Verlauf von 4 benachbarten Fasern jeweils in der Kette und in dem Schuß. In dem Diagramm verläuft der Schuß horizontal, und die Kette verläuft vertikal. Ein weißes Quadrat bedeutet eine Faser, die über die Faser in der anderen Richtung geht, und ein schraffiertes Quadrat bedeutet eine Faser, die unter der Faser in der Gegenrichtung verläuft. Das ist auch in dem konkreteren Diagramm von Fig. 4 gezeigt, wobei die wärmerückstellbaren Polyethylenfasern mit 16 bezeichnet sind und jedes Paar von nichtrückstellbaren Glasfasern mit 18 bezeichnet ist. In dem Schuß befindet sich eine rückstellbare Polyethylenfaser für jedes Paar von Glasfaserbündeln. Daher repräsentiert jede der Reihen 1 und 3 des Schusses den Durchgang einer einzelnen Polyethylenfaser, und jede der Reihen 2 und 4 des Schusses repräsentiert den Durchgang eines Paars von Glasfaserbündeln. Jede Reihe der Kette (durch vertikale Spalten in Fig. 3 repräsentiert) bedeutet eine einzelne Polyethylenfaser. Es ist ersichtlich, daß in dem Schuß jede Glasfaser (Reihen 2 und 4) eine Flottierung von 2 hat, d. h. sie verläuft abwechselnd unter und über zwei Kettfasern. Jede Polyethylenfaser in dem Schuß jedoch (Reihen l und 3) hat eine Flottierung von 1, sie verläuft alternierend unter und über einer einzelnen Kettfaser.
Die Flottierung von 2 für die Glasfasern verringert das Ausmaß der Erstreckung der Gesamtlänge des Schusses, das durch das Entkräuseln der Glasfasern bei der Rückstellung bewirkt wird, im Vergleich mit einer ähnlichen Bindung, bei der die Glasfasern nur eine Flottierung von 1 in dem Schuß haben. Sämtliche Polyethylenfasern in der Kette haben eine Flottierung von 2.
Das folgende Beispiel soll einen Umwickelgegenstand verdeutlichen, der aus bevorzugten Materialien hergestellt wurde.

Beispiel

Das folgende HDPE-Monofilament wurde gewählt, um die rückstellbare Komponente zu bilden:
Mn 24500
Mw 135760
Mz 459000
Mp 64400
D 5,378
Anfangsmodul (MPa) 3881,3
Zugfestigkeit (MPa) 534,4
% Dehnung (21 ºC) 21
Monofilamentdurchm. (mm) 0,38
Diese Faser hatte die folgenden Eigenschaften: Fasereigenschaften Bestrahlungsdosis (Mrad) Eigenschaft 100 % Modul (MPa) Zugfestigkeit (MPa) Bruchdehnung (%) Gelanteil (%) Rückstellkraft (MPa) Rückstellung (%)
Die HDPE-Fasern wurden mit nichtrückstellbaren Glasfasern verwoben, um die Gewebebindung gemäß Fig. 3 herzustellen. Die rückstellbaren HDPE-Fasern waren die einzigen Fasern in der Kette. Rückstellbare HDPE-Fasern und Glasfasern befanden sich im Schuß.
Die Glasfasern sind bevorzugt solche, die die Bezeichnung EC 9 34 tex x 25152 haben. Diese Bezeichnungsart ist Standard und wird vom Fachmann verstanden. Kurz gesagt hat sie die folgende Bedeutung: EC bezieht sich auf den tex-Wert der Faserbündel, x 2S bezieht sich auf die Anzahl von Monofilamenten in dem Bündel, und 152 bezieht sich auf 152 Drehungen/m in den Bündeln.
Die Kettdichte war 10 Enden/cm, und die Schußdichte war ungefähr 6/cm (4 Glasfaserbündel und 2 HDPE-Fasern in einem 2-Glasbündel: 1 HDPE-Musterrapport). Daher war die Kettrichtung die hauptsächliche Schrumpfrichtung.
Das textile Flächengebilde wurde im wesentlichen undurchlässig gemacht, indem ein Polyethylen niedriger Dichte mit einer Dicke von 0,5 mm auf einer Seite und von 1 mm auf der anderen Seite auflaminiert wurde. Das Laminieren erfolgte bei einer Temperatur, einem Druck und einer Verarbeitungsgeschwindigkeit, daß das Material in die Zwischenräume des textilen Flächengebildes eindrang, jedoch keine Rückstellung erfolgte.
Das resultierende Verbundmaterial wurde einem Bestrahlungsschritt mit 16 MeV Elektronen in Luft bei Raumtemperatur für einen ausreichenden Zeitraum unterzogen, um die gewünschte Rückstellung und Produkt-Funktionalität zu erreichen.
Das resultierende Verbundmaterial hatte eine Rückstellung von 25 %.
Das Verbundmaterial wurde verwendet, um eine Umwickelhülse herzustellen, die zur Verwendung bei der Abdeckung eines Rohrs in Verbindung mit einem Verschlußf leck geeignet ist.
Die Hülse wurde mit der hauptsächlichen Schrumpfrichtung um den Umfang herum angeordnet.
Das Verbundmaterial wurde mit einem Schmelzklebstoff auf derjenigen Seite beschichtet, die in der Umwickelkonfiguration der Hülse nach innen weist. Der verwendete Klebstoff auf eine Dicke von 1,2 mm aufgebracht.

Claims

1. Rückstellbarer Umwickelgegenstand, der ein Rückstellverhältnis von 15-40 % hat und aufweist:

(a) ein textiles Flächengebilde mit 7-13 wärmerückstellbaren Fasern/cm in einer Richtung und 4-8 Fasern, von denen einige wärmerückstellbar und einige wärmestabil sind, in einer im wesentlichen senkrechten Richtung und

(b) polymeres Material, das auf mindestens eine Seite des textilen Flächengebildes laminiert ist.

2. Gegenstand nach Anspruch 1, der weniger als 0,5mal so viele wärmerückstellbare Fasern in der senkrechten Richtung wie in der genannten einen Richtung aufweist.

3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, der 2-6 wärmestabile Fasern/cm und 1-3 wärmerückstellbare Fasern/cm in der genannten senkrechten Richtung aufweist.

4. Gegenstand nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die wärmerückstellbaren Fasern Polyethylen hoher Dichte aufweisen.

5. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wärmestabilen Fasern Glas aufweisen und bevorzugt wobei jede wärmestabile Faser ein Glasfaserbündel aufweist.

6. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der eine Rückstellkraft von weniger als 25 N/25 mm hat.

7. Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der bei Rückstellung im wesentlichen keine Änderung seiner Länge zeigt.

8. Anordnung, die einen Gegenstand nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einem wärmestabilen Verschlußfleck aufweist, wobei entgegengesetzte Längsränder der Hülse überlappt werden können und ein Fleck über dem Überlappungsbereich befestigt werden kann, um den Gegenstand zu verschließen.

9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei es bei Rückstellung keine relative Längsbewegung des Flecks und der Hülse in dem Verschlußbereich gibt.