DE3738586A1 - Umwickelmuffe zum umhuellen von kabeln, leitungsrohren u. ae. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Umwickelmuffe zum Umhüllen von Kabeln, Leitungsrohren u.ä., insbesondere zum Umhüllen von Verbindungen oder Abzweigen von elektrischen Kabeln, bestehend aus einem Band aus einem vernetzten Polymer sowie Mitteln zum Verschließen der Muffe an ihren Längskanten.

Aus der DE-PS 15 25 815 ist eine Umwickelmuffe der eingangs erwähnten Art bekannt, bei welcher das Band an zwei einander gegenüberliegenden Längskanten Stege aufweist, über welche nach dem Herumlegen des Bandes um das zu umhüllende Substrat eine Schiene geschoben wird, so daß das Band das Substrat nach Art eines Rohres umgibt. Durch Erwärmen schrumpft die Muffe auf das Substrat und dichtet dieses gegen Umgebungseinflüsse ab. Nachteilig ist bei dieser Muffe, daß durch unsachgemäße Handhabung, insbesondere infolge örtlicher Überhitzung die Muffe zum Einreißen neigt. Ein weiterer Nachteil ist, daß das Überschieben der Verschlußschiene bei Maßüberschreitung des Querschnitts der Stege Schwierigkeiten macht. Bei einer Maßunterschreitung des Querschnitts der Stege ist eine sichere Abdichtung im Bereich der Verschlußschiene nicht mehr gewährleistet.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, die Umwickelmuffe der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern, daß die Gefahr der Rißbildung in der Umwickelmuffe verringert wird, daß die Herstellung der Abdichtung an der Verbindungslinie der Längskanten der Umwickelmuffe vereinfacht und sicherer gemacht wird und daß auf die teure Verschlußschiene verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Band aus einem vernetzten Polymer an seiner dem umhüllten Gegenstand abgekehrten Oberfläche eine Schicht aus einem thermoplastischen Polymer aufweist und daß die Muffe an ihren Längskanten verchweißt ist. Durch die Anordnung der thermoplastischen Schicht, die fest mit der vernetzten Schicht verbunden ist, wird erreicht, daß beim Schrumpfen auftretende Überhitzungen von der infolge der Vernetzung und Reckung unter inneren Spannungen stehenden Schicht ferngehalten werden bzw. die Wärme innerhalb der thermoplastischen Schicht über eine größere Fläche verteilt wird. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß durch die thermoplastische Schicht ein Verschließen der Längskanten durch Schweißen möglich ist. Die Umwickelmuffe nach dem Stand der Technik ist nicht verchweißbar, da sich vernetzte Kunststoffe nicht oder nur mangelhaft verschweißen lassen.

Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung treten aus der thermoplastischen Schicht an den quer zur Schrumpfrichtung verlaufenden Längskanten Stege aus und sind die Stege miteinander verschweißt. Durch die Stege wird der Schweißnaht ausreichend Material zur Verfügung gestellt, wodurch eine dichte Schweißnaht erzeugt wird. Darüberhinaus können die Stege als Angriffsfläche für eine beim Schweißvorgang vorteilhaft einsetzbare Anpreßkraft dienen. So kann der Anpreßdruck vorteilhafterweise durch ein über die Stege geschobenes und in Längsrichtung der Stege verfahrbares Werkzeug aufgebracht werden.

Eine andere vorteilhafte Möglichkeit, die Längskanten der Umwickelmuffe zu verschweißen, besteht darin, daß zwischen die Längskanten der Umwickelmuffe ein Profil aus thermoplastischem Kunststoff mit im wesentlichen doppel- T-förmigem Querschnitt angeordnet ist, wobei die Längskanten von dem Profil umgriffen sind und daß die thermoplastische Schicht mit dem Profil verschweißt ist.

Die Schweißnaht ist zweckmäßigerweise durch Schmelzschweißen, insbesondere durch Warmgasschweißen oder Spiegelschweißen erzeugt.

Um die gleichen Festigkeitswerte wie die vernetzte Schicht auch im Bereich der Schweißnähte zu erhalten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Schweißnaht zu vernetzen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man dem Werkstoff der thermoplastischen Schicht bzw. auch dem Werkstoff des doppel-T-förmigen Profils Peroxide zumischt, die entweder beim Schweißvorgang oder aber durch eine nach dem Schweißen durchgeführte Erwärmung eine Vernetzung bewirken. Dabei muß die Temperatur bei der Erwärmung oberhalb der Zerfallstemperatur des Peroxids liegen.

Man kann die Reißfestigkeit der Umwickelmuffe noch dadurch erhöhen, daß man zwischen der Schicht aus einem vernetzten Polymer und der Schicht aus einem Thermoplasten noch eine Einlage aus hochfesten Fäden anordnet. Wenn die Fäden der Einlage reckbar sind, kann die Einlage vor dem Reckvorgang im Schichtenaufbau der Umwickelmuffe untergebracht werden. Eine nicht reckbare Einlage wird durch Kaschieren mit der gereckten Schicht aus dem vernetzten Polymeren und der Schicht aus dem Thermoplasten verbunden. Beispiele für eine reckbare Einlage sind Gummigewebe, wobei lediglich die in Schrumpfrichtung verlaufenden Fäden des Gewebes aus Gummi bestehen. Werkstoffe für nicht reckbare Einlagen sind Polyester, Polyamid, Baumwollgewebe, z.B. Mullbinden etc.

Die Umwickelmuffe nach der Lehre der Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise zum Umhüllen einer Abzweigverbindung von elektrischen Kabeln geeignet. Dabei wird zwischen den abzweigenden Kabeln eine Lasche aus thermoplastischem Kunststoff angeordnet, die unter Bildung von Kanälen für die abzweigenden Kabel die Muffe stirnseitig umgreift und mit der thermoplastischen Schicht verschweißt ist. Eine Technik zum Umhüllen von Abzweigen ist in der DE-PS 29 00 518 beschrieben. Dort wird vor dem Schrumpfen eine Klammer über das Ende der Muffe zwischen den abzweigenden Kabeln geschoben. Die Lasche ersetzt bei der Erfindung die beim Stand der Technik verwendete Klammer.

Den gleichen Zweck erfüllt eine Vorgehensweise, bei der der Bereich der Muffe zwischen den abzweigenden Kabeln von einem doppelnietartigen Kunststoffsteckteil unter Bildung von Kanälen für die abzweigenden Kabel durchdrungen ist. Das Steckteil ist mit der thermoplastischen Schicht verschweißt. Für diesen Anwendungsfall ist eine Einlage vorteilhaft bzw. notwendig, um eine von der für das Steckteil erforderlichen Öffnung ausgehende Rißbildung zu verhindern.

Als Werkstoff für die thermoplastische Schicht, die Stege, das Profil, die Lasche und die Steckteile verwendet man zweckmäßigerweise einen Thermoplasten mit einer Erweichungstemperatur, die höher liegt als die Schrumpftemperatur. Da die Schrumpftemperatur in der Regel bei 120-130°C liegt, sollte die Erweichungstemperatur bei 140-150°C liegen. Ein Werkstoff mit diesen Eigenschaften ist beispielsweise Polypropylen. Dadurch wird eine Schwächung der Schweißnaht beim Schrumpfen infolge Erwärmung vermieden. Diese Maßnahme ist eine Alternative zur vorher erwähnten Vernetzung der Schweißnaht.

Die vernetzte Schicht besteht vorteilhafterweise aus einem mit Silan gepfropften Polyethylen. Dieser Werkstoff läßt sich leicht bei Anwesenheit von Feuchtigkeit vernetzen. Auf eine maschinenaufwendige Bestrahlung mit energiereichen Strahlen, um eine Vernetzung zu bewirken, kann dabei verzichtet werden.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Umwickelmuffe, welches sich dadurch auszeichnet, daß ein zweischichtiges Band durch Koextrusion hergestellt wird, wobei die eine Schicht aus einem thermoplastischen Polymer und die andere Schicht aus einem mit Silanen gepfropftem Polyethylen besteht, daß die mit Silanen gepfropfte Schicht bei Anwesenheit von Feuchtigkeit vernetzt wird, daß das Band über den Kristallitschmelzpunkt der vernetzten Schicht erwärmt, gereckt und in gerecktem Zustand auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Obwohl der mehrschichtige Aufbau auch durch Kaschieren möglich ist, erscheint die Koextrusion die wirtschaftlichere Vorgehensweise zu sein.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 7 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Fig. 1 ist eine Umwickelmuffe im Schnitt dargestellt, welche aus einer Schicht 1 aus vernetztem Polyethylen, vorzugsweise aus mit Silanen gepfropftem und bei Anwesenheit von Feuchtigkeit vernetztem Polyethylen sowie einer Deckschicht aus unvernetztem Polyethylen besteht. Aus der Schicht 2 treten zwei Stege 3 und 4 hervor, die ebenfalls aus thermoplastischem Polyethylen bestehen. Mit 5 ist eine Lasche bezeichnet, welche beim Umhüllen eines Gegenstandes unter den unterhalb des Steges 4 gelegenen Bereich der Schicht 1 zu liegen kommt. Die Schicht 1 kann noch in nicht dargestellter Weise an ihrer der Schicht 2 abgekehrten Oberfläche eine Beschichtung mit einem Heißschmelzkleber bzw. einer Dichtungsmasse aufweisen.

Zwischen den Schichten 1 und 2 kann noch eine Einlage 6 aus reißfesten Fäden, z.B. ein Baumwollgewebe, ein Gewebe aus Polyamid oder Polyesterfäden angeordnet sein.

Die gezeigte Anordnung weist gegenüber einer Umwickelmuffe, welche lediglich aus einer Schicht aus vernetztem Polymer besteht, den Vorteil auf, daß sie weniger anfällig ist gegen Risse. Die Schicht 2 aus einem Thermoplasten dient als Schutzschicht für eine übermäßige Erwärmung der Schicht 1 beim Schrumpfen. Die zwischen den Schichten 1 und 2 befindliche Einlage 6 wirkt als Stützkorsett für die bei Schrumpftemperatur weichen und damit gegen mechanische Beschädigungen empfindlichen Schichten 1 und 2.

In der Fig. 2 ist die Umwickelmuffe nach dem Herumlegen um ein zu umhüllendes Substrat 7, z.B., eine Kabelverbindung, dargestellt. Die aus thermoplastischem Kunststoff, z.B. Polyethylen bestehenden Stege 3 und 4 sind über ihre gesamte Länge miteinander verschweißt, und zwar vorteilhafterweise durch Spiegelschweißen. Der für die Verschweißung erforderliche Anpreßdruck kann durch ein die Stege 3 und 4 übergreifendes in Längsrichtung der Stege verfahrbares nicht dargestelltes Werkzeug aufgebracht werden. Die Lasche 5 ist mit der inneren Oberfläche der Schicht 1 durch eine nicht näher bezeichnete Schicht aus einem Heißschmelzkleber verklebt. Nach dem Verschweißen der Stege 3 und 4 miteinander kann die Umwickelmuffe geschrumpft werden. Vor dem Schrumpfen kann die Schweißnaht bzw. der Werkstoff beim Schweißen vernetzt werden. Dies kann z.B. durch Zusatz von Peroxiden in der Schicht 2, insbesondere im Bereich der Stege 3 und 4 erfolgen. Durch Erwärmung der Stege 3 und 4 auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des Peroxids wird die Vernetzung vorgenommen.

Die Fig. 3 zeigt eine andere Art der Ausbildung der Längsschweißnaht für die Umwickelmuffe. Bei dieser Ausgestaltung sind keine Stege vorgesehen, sondern die zu verbindenden Längskanten der Umwickelmuffe münden in einem Profil 8 aus thermoplastischem Kunststoff, der zweckmäßigerweise dem Kunststoff der Schicht 2 entspricht. Das Profil 8 ist im Querschnitt nahezu doppel-T-förmig ausgebildet und weist ein pilzkopfförmiges Kopfteil 9 sowie ein Fußteil 10 auf, welche durch einen Steg 11 miteinander verbunden sind. Wie auch bei dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel die Lasche 5 mit der Schicht 1 verklebt ist, ist auch hier das Fußteil 10 mit der Schicht 1 durch einen Heißschmelzkleber verbunden. Das pilzkopfförmige Kopfteil 9 wird nach dem Einführen der Längskanten in den Raum zwischen dem Kopfteil 9 und dem Fußteil 10 mit der Schicht 2 verschweißt. Auch in diesem Fall ist das Spiegelschweißverfahren mit Vorteil einsetzbar.

Die Umwickelmuffe nach der DE-PS 15 25 815 und nach den Fig. 1 und 2 wird z.B. durch Recken von abgelängten Einheiten hergestellt, indem man die abgelängten Einheiten von z.B. 300-1500 mm Länge in einen Spannrahmen einlegt, erwärmt und reckt. Dies ist eine aufwendige Vorgehensweise. Das aus den Schichten 1 und 2 aufgebaute Band, welches für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 verwendet werden kann, kann wesentlich einfacher hergestellt werden. Der extrudierte und vernetzte Rohling kann in einem kontinuierlichen Verfahren gereckt werden, indem dieser in der Aufwärmzone einem Längszug unterworfen wird bzw. durch Walzen im Querschnitt reduziert wird. Das gereckte bzw. reduzierte Band wird nach dem Recken und Abkühlen zu Wickeln geformt bzw. auf Spulen aufgewickelt. In dieser Form gelangt es an die Montagestelle. Der Monteur schneidet dann die gewünschte Länge von dem Wickel ab und legt das Bandmaterial an das zu umhüllende Substrat und verbindet, wie in Fig. 3 dargestellt, die Längskanten.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Möglichkeiten auf, wie mit der Umwickelmuffe nach der Lehre der Erfindung Abzweige nachisoliert werden können. Die Umwickelmuffe, die aus den Schichten 1 und 2 sowie der Einlage 6 besteht, wird um die Kabelabzweigung herumgelegt und, wie anhand der Fig. 2 oder 3 beschrieben, an ihren Längskanten, wie bei 12 gezeigt, verschweißt. Auf das Ende der Umwickelmuffe wird zwischen die abzweigenden Kabel 7 a und 7 b eine Lasche 13 gelegt, die sowohl mit der obenliegenden als auch mit der untenliegenden Oberfläche der Schicht 2 verschweißt wird. Die Lasche 13 ist aus einem Band aus thermoplastischem Kunststoff gefertigt und wird vor dem Verschweißen in der gewünschten Stellung, beispielsweise durch einen Kleber, auf der Oberfläche der Schicht 2 fixiert. Beim Verschweißen kann der gewünschte Anpreßdruck durch ein nicht dargestelltes Zangenwerkzeug aufgebracht werden. Nach dem Verschweißen der Lasche 13 mit den Oberflächen der Schicht 2 kann die Umwickelmuffe geschrumpft werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird an Stelle der Lasche 13 ein Steckteil 14 verwendet, welches aus zwei pilzförmigen Teilen 14 a und 14 b besteht, welche, wie an sich bekannt, selbsttätig miteinander verrastbar sind. Die Teile 14 a und 14 b bestehen ebenfalls aus thermoplastischem Kunststoff, so daß sie im Bereich ihrer Pilzhüte mit der Schicht 2 verschweißbar sind. Zweckmäßigerweise verwendet man mehrere Steckteile 14 in Reihe hintereinander. Zur Erleichterung des Einsteckens bzw. Durchsteckens der Steckteile 14 durch die Muffenwandung wird diese gelocht. Ein Weiterreißen des Loches beim Schrumpfen wird durch die Einlage 6 verhindert.

Anhand der Fig. 6 und 7 soll ein Beispiel beschrieben werden, wie das Band für die erfindungsgemäße Umwickelmuffe hergestellt werden kann.

Es werden zwei Extruder 15 und 16 verwendet, die auf ein gemeinsames Mundstück 17 arbeiten, dessen Austrittsquerschnitt dem Querschnitt des Bandes 18 entspricht. In den Extruder 15 wird eine Kunststoffmischung folgender Zusammensetzung eingegeben:

50 Teile Polyethylen
40 Teile Ethylen-Vinylazetat-Copolymer
10 Teile Ruß.

Bei Eintritt in den Extruder 15 wird dieser Mischung 1 Gewichtsprozent eines Vernetzungsmittels auf Silanbasis zugegeben, z.B. Vinyltrimethoxisilan.

In den Extruder 16 wird reines Polyethylen eingegeben, bzw. eine Mischung, die der o.g. Mischung entspricht, jedoch ohne Vernetzungslösung, dem ggfs. ein Peroxid zugesetzt sein kann, dessen Zersetzungstemperatur oberhalb der Extrusionstemperatur liegt. In das Mundstück 17 wird eine Gewebeeinlage 19 eingefahren, die von einem Vorratswickel 20 abgezogen wird. Diese Gewebeeinlage, die z.B. aus einem temperaturbeständigen Gummiwerkstoff, z.B. EPR oder Nitrilkautschuk bestehen kann, wird beidseitig beschichtet. Die Maschenwerte der Gewebeeinlage müssen so beschaffen sein, daß zwischen den Maschen eine Kontaktierung der beiden Schichten 1 und 2 möglich ist. Nach dem Abkühlen des Bandes 18 wird dieses auf eine Trommel 21 aufgewickelt.

Das Band 18 wird dann bei Anwesenheit von Feuchtigkeit, z.B. in einer Wasserdampfathmosphäre bei erhöhter Temperatur vernetzt. Im nächsten Arbeitsgang wird das Band 18 kontinuierlich in ein Glykolbad 22 eingefahren und dort auf eine Temperatur oberhalb des Kristallitschmelzpunktes der Schicht 1 erwärmt. Im erwärmten Zustand wird das Band 18 dann mittels eines Walzenpaares 23 auf ca. ein Drittel bzw. ein Viertel seiner Wanddicke reduziert und im reduzierten Zustand auf Raumtemperatur abgekühlt. Das fertige schrumpffähige Band 24 wird dann in nichtdargestellter Weise auf Spulen aufgewickelt. Von diesen Spulen kann dann am Montageort die benötigte Länge abgetrennt und zu der Umwickelmuffe verarbeitet werden.

Claims (12)

1. Umwickelmuffe zum Umhüllen von Kabeln, Leitungsrohren u.ä., insbesondere zum Umhüllen von Verbindungen oder Abzweigen von elektrischen Kabeln, bestehend aus einem Band aus einem vernetzten Polymer sowie Mitteln zum Verschließen der Muffe an ihren Längskanten, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (1) aus vernetztem Kunststoff an seiner dem umhüllten Gegenstand (7) abgekehrten Oberfläche eine Schich (2) aus einem thermoplastischen Polymer aufweist und daß die Muffe an ihren Längskanten verschweißt ist.

2. Umwickelmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der thermoplastischen Schicht (2) an den quer zur Schrumpfrichtung verlaufenden Längskanten Stege (3,4) austreten und die Stege (3,4) miteinander verschweißt sind.

3. Umwickelmuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Längskanten der Umwickelmuffe ein Profil (8) aus thermoplastischem Kunststoff mit im wesentlichen doppel-T-förmigem Querschnitt angeordnet ist, wobei die Längskanten von dem Profil (8) umgriffen sind und daß die thermoplastische Schicht (2) mit dem Profil (8) verschweißt ist.

4. Umwickelmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht durch Schmelzschweißen, insbesondere durch Warmgasschweißen oder Spiegelschweißen erzeugt ist.

5. Umwickelmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnaht vernetzt ist.

6. Umwickelmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schicht (1) aus vernetztem Kunststoff und der Schicht (2) aus thermoplastischem Kunststoff eine Einlage (6) aus hochfesten Fäden angeordnet ist.

7. Umwickelmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zum Umhüllen einer Abzweigverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den abzweigenden Kabeln (7 a, 7 b) eine Lasche (13) aus thermoplastischem Kunststoff angeordnet ist, die unter Bildung von Kanälen für die abzweigenden Kabel (7 a, 7 b) die Muffe stirnseitig umgreift und mit der thermoplastischen Schicht (2) verschweißt ist.

8. Umwickelmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden zum Umhüllen einer Abzweigverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Muffe zwischen den abzweigenden Kabeln (7 a, 7 b) von einem doppel-nietartigen Kunststoffsteckteil (14) unter Bildung von Kanälen für die abzweigenden Kabel (7 a, 7 b) durchdrungen ist und daß das Steckteil (14) mit der thermoplastischen Schicht (2) verschweißt ist.

9. Umwickelmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Schicht (2), die Stege (3, 4), das Profil (8), die Lasche (13) und die Steckteile aus einem Thermoplasten mit einer höheren Erweichungstemperatur als der Schrumpftemperatur bestehen.

10. Umwickelmuffe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast Polypropylen ist.

11. Umwickelmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das vernetzte Polymer ein mit Silanen gepfropftes Polyethylen ist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Umwickelmuffe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweischichtiges Band durch Koextrusion hergestellt wird, wobei die eine Schicht aus einem thermoplastischen Polymer und die andere Schicht aus einem mit Silan gepfropften Polyethylen besteht, daß die mit Silanen gepfropfte Schicht bei Anwesenheit von Feuchtigkeit vernetzt wird, daß das Band über den Kristallitschmelzpunkt der vernetzten Schicht erwärmt, gereckt und in gerecktem Zustand auf Raumtemperatur abgekühlt wird.