DE4142045C2

DE4142045C2 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffkörpers

Info

Publication number: DE4142045C2
Application number: DE4142045A
Authority: DE
Inventors: Reiner Schneider; Wilfried Reisenweber; Norbert Niesemeyer; Detlef Pieper
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 2001-03-01
Anticipated expiration: 2011-12-20
Also published as: DE4142045A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffkörpers durch Extrusion einer wärmeschrumpfbaren Kunststoffschicht, wobei in den Kunststoffkörper zugfeste Elemente mit eingebettet werden.

Aus der GB 1 497 051 ist eine wärmerückstellbare rohrför mige Verbindungsmuffe bekannt, in die als zugfeste Elemente Stangen, Streifen, Drähte, Bänder oder Fasern eingelegt sind. Für die Herstellung derartig er Gegenstände werden üblicher weise die zugfesten Elemente von entsprechenden Vorratsspulen abgezogen und durch einen Extruderkopf hindurchgeführt, wo die zugfesten Elemente von dem weichen thermoplastischen Material umgeben und in dieses eingebettet werden. Aufgrund dieses Her stellungsprozesses ist aber eine besonders innige Verbindung zwischen den zugfesten Elementen auf der einen Seite und dem extrudierten, später vernetzten und unter Wärmeeinwirkung schrumpfenden Material normalerweise nicht oder in nicht aus reichendem Maße erzielbar. Dies wirkt sich natürlich auch zum Beispiel auf die Festigkeits Eigenschaften von derart hergestellten Körpern aus.

Aus der US 3 485 912 ist es bekannt, ein zugfestes Material durch Coextrusion von fadenförmigen, zugfesten Elementen einer seits und einer diese umgebenden Kunststoffschicht andererseits durchzuführen. Eine Vernetzung des Kunststoffmaterials ist da bei nicht vorgesehen und es werden somit auch keine wärme schrumpfbaren Kunststoffbahnen oder Rohre hergestellt.

In DE-OS 15 29 874 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung zusammengesetzter Kunststoffkörper beschrieben. Es wird aus einer ersten Bahn eines thermoplastischen Kunst stoffes und einer zweiten Bahn eines thermoplastischen Kunststoffes eine zusammengesetzte Bahn hergestellt, die in eine gewünschte Form gebracht wird und auf eine Temperatur ab gekühlt wird, bei der der Kunststoff der ersten Bahn sich orientiert.

In DE 38 06 660 A1 ist ein wärmerückstellbarer Gegenstand zum Umhüllen eines Substrates beschrieben. Dieser besteht aus einem Band aus einem vernetzten Polymer. Auf eine Beschich tung des Bandes ist eine weitere Schicht aus einem thermo plastischem Polymer aufkaschiert. Zur Erhöhung der Reiß festigkeit dient ein zwischen diesen Schichten befindliches Gewebe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verstärkte Kunst stoffkörper der eingangs genannten Art in einfacher Weise so herzustellen, daß ein besonders festes und widerstandsfähiges Produkt erhalten wird.

Gemäß der Erfindung wird dies bei ei nem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die zugfesten Elemente gleichzeitig mit der zur Aufnahme dieser Elemente dienenden Kunststoffschicht in einem Arbeits gang extrudiert werden und daß für die Kunststoffschicht und für die zugfesten Elemente Polymermaterialien verwendet wer den, die nach der gemeinsamen Extrusion fest miteinander verbunden sind.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Herstellungsprozeß als solcher sehr einfach ist, weil sowohl das Material für die Kunststoffschicht als auch das Material für die zugfesten Ele mente in einem Arbeitsgang, also durch Coextrusion hergestellt werden, so daß am Ausgang des Extruderkopfes bereits das Ge samtprodukt vorliegt. Bei Verwendung insbesondere gleichar tiger oder ähnlicher Polymermaterialien ergibt sich der beson dere Vorteil, daß eine innige Verbindung mechanischer Art zwi schen den zugfesten Elementen einerseits und der Kunststoff schicht andererseits eintritt. Dies wird noch dadurch geför dert, das beide Materialien im Schmelzezustand miteinander in Berührung kommen und dadurch ohne zusätzliche Maßnahmen eine feste mechanische Verbindung zwischen beiden Kunststoffmateri alien hergestellt wird. Auch ist das äußere Aussehen des so erhaltenen Produktes sehr gleichmäßig, was durch die Ähnlich keit bzw. Verwandtschaft der beiden verwendeten und miteinan der verbundenen Materialien zusätzlich unterstützt wird.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung eines Kunst stoffkörpers, welcher durch ein Verfahren nach der Erfindung hergestellt ist und welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß er im vernetzten und gereckten Zustand als flache Folienbahn oder als Rohr bzw. Schlauch ausgebildet ist. Derartige Strukturen können bevorzugt als Schutzhülle für einen Gegenstand verwendet werden.

Ein solcher Gegenstand kann bevorzugt als Kabelmuffe ausgebil det sein, also für die Umhüllung zum Beispiel von Spleiß- oder Verbindungsstellen elektrischer und/oder optischer Kabel ein gesetzt werden. Ein weiteres bevorzugtes Anwendungsgebiet eines derartigen Kunststoffkörpers stellt ein elektrisches und/oder optisches Kabel dar, bei dem der Kunststoffkörper als Schutzhülle oder Außenmantel aufgebracht wird.

In all diesen Anwendungsfällen ist neben einer gleichmäßi gen Oberflächenbeschaffenheit eine hohe Zug- und Reißfestig keit von besonderem Vorteil, wie sie durch die Erfindung ge währleistet wird.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Querschnitt einen Extruderkopf zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 den Extruderkopf nach fig. 1 von der Austrittsseite her gesehen,

Fig. 3 im Querschnitt einen rohrförmigen nach der Erfindung hergestellten Kunststoffkörper,

Fig. 4 den Kunststoffkörper nach Fig. 3 im aufgeweiteten Zustand,

Fig. 5 eine Kunststoffbahn mit gemäß der Erfindung einge brachten zugfesten Elementen im ungereckten Zustand,

Fig. 6 die Kunststoffbahn nach Fig. 5 im gereckten Zustand,

Fig. 7 eine weitere Kunststoffbahn nach der Erfindung im ungereckten Zustand,

Fig. 8 die Kunststoffbahn nach Fig. 7 im gereckten Zustand,

Fig. 9 eine Kunststoffbahn nach der Erfindung im Querschnitt mit in unterschiedlichen Abständen zur Außenfläche an geordneten zugfesten Elementen,

Fig. 10 im Querschnitt einen rohrförmigen Kunststoffkörper nach der Erfindung mit auf unterschiedlichen Teil kreisen angeordneten zugfesten Elementen in Anwendung als Kabelmantel,

Fig. 11 einen gemäß der Erfindung hergestellten Kunststoff körper in Anwendung als Verbindungsmuffe und

Fig. 12 und 13 einen folien- oder bahnförmigen Kunststoff körper mit im Querschnitt kreuzförmigen Ver stärkungselementen.

In Fig. 1 ist im Querschnitt ein Extruderkopf EK in stark schematisierter Darstellung gezeichnet, der zwei Zuführungs öffnungen für unterschiedliche Materialien MA1 und MA2 auf weist. Während das Material MA1 sich in einem an der rechten Stirnfläche des Extruderkopfes EK mündenden Ringspalt FK1 ergießt, wird das Material MA2 in eine Reihe von über dem Umfang des Ringspaltes FK1 verteilte düsenförmige Einzel öffnungen FK21 bis FK2n eingeleitet, die vollständig in Fig. 2 dargestellt sind. Diese düsenförmigen Öffnungen FK21 bis FK2n können beliebige Querschnitte aufweisen; im vorliegenden Beispiel handelt es sich um gleichartig ausgebildete kreisför mige Düsenöffnungen. Es ist aber auch möglich, rechteckige, quadratische, sternförmige oder sonstige Qurschnittsformen, insbesondere solche mit großer Oberfläche als Düsenöffnungen vorzusehen.

Die dargestellte Anordnung dient zur Herstellung eines rohr förmigen Kunststoffkörpers KP1, dessen Querschnitt in Fig. 3 gezeigt ist. Dieser rohrförmige Körper KP1 besteht aus einer Kunststoffschicht KS1, welche durch das Material MA1 gebil det wird und n darin eingelagerten und von dieser Kunststoff schicht KS1 allseitig umschlossenen zugfesten Elementen ZE11 bis ZE1n, die aus dem Material MA2 gebildet und durch die Dü sen FK2 erzeugt werden. Der so im Coextrusions-Prozeß herge stellte Kunststoffkörper KP1 stellt eine hoch-zugfeste Ver bundanordnung dar, wobei die Zugfestigkeit in Längsrichtung des Körpers bzw. Rohres KP1 hauptsächlich oder zumindest in starkem Maße durch die eingelagerten zugfesten Elemente ZE11 bis ZE1n bewirkt wird.

Der Körper KP1 stellt das Ausgangsmaterial für einen anschlie ßenden Aufweitungsvorgang dar, bei dem die vorzugsweise ver netzte Kunststoffschicht KS1 mechanisch aufgeweitet wird, wie dies die Querschnittsdarstellung nach Fig. 4 zeigt. Bei die sem Aufweitvorgang wird der Durchmesser der inneren Öffnung OP des rohrförmigen Körpers KP1 nach Fig. 3 entsprechend auf den Wert OP' (Fig. 4) vergrößert, was in einfacher Weise dadurch erreicht werden kann, daß zum Beispiel im unmittelbaren An schluß an den Extrusionsprozeß durch die Bohrung BO des Extru derkopfes EK in das Innere des so extrudierten Rohres Luft mit Überdruck eingepreßt wird. Die Aufweitung entsprechend Fig. 4 erfolgt so, daß die Dehnung der Kunststoffschicht KS1 in einer Richtung erfolgt, die quer zur Längsrichtung der zugfesten Ele mente ZE11 bis ZE1n verläuft. Dadurch werden diese zugfesten Elemente ZE11 bis ZE1n zwar in ihrem gegenseitigen Abstand ver ändert, nicht aber in ihrer Längsrichtung gedehnt. Im so auf geweiteten Zustand nach Fig. 4, wird die Formgebung eingefro ren ("Formgedächtnis"), was durch eine entsprechende Abkühlung des erwärmten, aufgeweiteten Kunststoffkörpers KP1 erreichbar ist. Im Anwendungsfall wird der Kunststoffkörper KP1 nach Fig. 3 erwärmt und schrumpft in eine Gestalt zurück, die im End zustand bis zu der verdickten Form nach Fig. 3 reichen kann, je nachdem welcher Gegenstand zum Beispiel im Inneren von der Öffnung OP des rohrförmigen Körpers KP angeordnet wird. Bei diesem Schrumpfvorgang und bei etwaigen anschließenden Bean spruchungen stellen die zugfesten Elemente ZE11 bis ZE1n si cher, daß dieser Körper mit großen Zugkräften in Längsrichtung beaufschlagt werden kann, ohne daß es zu einer Überdehnung oder zum Beispiel einem Fließen, einer unerwünschten Verfor mung oder dergleichen des Körpers KP1 bzw. dessen Kunststoff schicht KS1 kommen kann.

Als Materialien MA1 für die Kunststoffschicht KS1 werden extru dierbare, vernetzungsfähige Polymere oder Polymerblends ver wendet. Als besonders geeignet haben sich für die Aufweit- und Schrumpftechnik teilkristalline Thermoplaste erwiesen, wie zum Beispiel
Polyethylene in ihren verschiedenen Qualitäten: (LDPE, LLDPE, LMDPE, HDPE)
Copolymere des Ethylens mit polaren Comonomeren wie zum Beispiel Ethylacrylat, Butylacrylat, Acrylsäure, Vinyl acetat, Maleinsäureanhydrid
Terpolymere des Ethylens mit zweien dieser polaren Comono meren
Co- und Terpolymere des Ethylens mit Propylen und Dienen (zum Beispiel EPDM)
Polypropylen sowie Propylencopolymere

Die Aufweit- und Schrumpfeigenschaften werden durch eine Ver netzung der Polymere bzw. Polymermischungen erreicht. Die Ver netzung wird vorzugsweise durch Bestrahlung mit energiereichen Strahlen zum Beispiel Elektronenstrahlen in einem der Extru sion nachgeschalteten Prozeß erzielt. Diese Strahlenvernetzung kann bekannterweise durch sogenannte Vernetzungsverstärker wie zum Beispiel Triallylcyanurat (TAC), Trimethylolpropantrime thacrylat (TRIM) oder Ethylenglykoldimethacrylat (EDMA) unter stützt werden.

Alternativ kann die Vernetzung aber auch auf chemischem Wege erfolgen. Hierbei bieten sich die bekannten Techniken der ra dikalischen (peroxidischen) Vernetzung durch Wärmezufuhr wäh rend bzw. nach dem Extrusionsprozeß sowie die sogenannte Si lanvernetzung - Silanpropfung vor bzw. während der Extru sion, Vernetzung durch Feuchtelagerung der Extrusion - an.

Für die Materialien MA1 und MA2 ergeben sich verschiedenar tige Materialkombinationen, die im weiteren näher beschrie ben werden.

In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Material MA2 durch eine stärkere Vernetzung gegenüber dem Material MA1 zugfest gestaltet. Die stärkere Vernetzung der Elemente ZE11 bis ZE1n verhindert beim Aufweitvorgang eine nennenswerte Dehnung in Längsrichtung sowie eine störende Kontraktion in Längsrichtung beim späteren Schrumpfvorgang. Der Aufweit- und Schrumpfvorgang erfolgt nur quer zur Längsrichtung der zugfesten Elemente ZE11 bis ZE1n.

In der beschriebenen Ausführungsform können alle für MA1 aufgeführten Materialien auch für MA2 eingesetzt werden. Es können auch ohne Einschränkung dazu Materialien als MA1 und MA2 kombiniert werden. Vorteilhaft für die Materialkom binationen ist, daß bei der bevorzugt gemeinsam auszuführenden Vernetzung sich bei einem der genannten Vernetzungsverfahren das Material MA2 deutlich stärker vernetzt. Dies läßt sich erreichen durch den Polymertyp (HDPE vernetzt besser als LDPE), durch höheres Molekulargewicht sowie durch den Zusatz bzw. höheren Zusatz von Vernetzungsverstärkern. Aber auch der Zusatz von sogenannten Antirads zur Kunststoffschicht KS1 kann zur Erzielung eines unterschiedlichen Vernetzungsgrades beitra gen.

Die genannten Thermoplaste können als solche, sowie als Blends aus zwei oder mehreren der genannten Beispiele, verwendet wer den.

Zur Erzielung anwendungsspezifischer Eigenschaften können wei tere Polymere (Kunststoffe, Elastomere) in diesen Thermopla sten enthalten sein. Zum Beispiel erhöhen Elastomere die Haft festigkeit.

Beim Aufweit- und beim Rückschrumpfvorgang bilden die zug festen Elemente ZE11 bis ZE1n nach Fig. 4 eine stützen de Einlage, welche sowohl vorteilhaft die Formbeständigkeit des Körpers KP1 beim Aufweit- und beim Rückschrumpfvorgang sicherstellt als auch in diesem Zustand zum Beispiel beim Auftreffen des Körpers KP1 auf entsprechende Stoßstellen, Kanten oder sonstige Unregelmäßigkeiten eines eingeschlosse nen Gegenstandes eine ausreichende Zugfestigkeit gewährlei stet, die ein Zerreißen oder Durchspießen des Körpers KP1 verhindert und gewährleistet, daß die Wandstärke des Körpers KP1 auch im Bereich obengenannter Kanten die quer zur Schrumpfrichtung verlaufen, nicht erheblich reduziert wird.

In einer anderen Ausführungsform werden die Materialkombina tionen so gewählt, daß das Material MA2 im begrenzten Tempe raturbereich des Aufweit- und Schrumpfungsprozesses einen deutlich höheren Verformungswiderstand leistet. Dies ist zum Beispiel bei Materialkombinationen MA1/MA2 wie etwa
LDPE/HDPE,
EVA-, EEA-Copolymere/alle Polyethylene
EPR/alle Polkyethylene
alle Polyethylene/PP
gegeben, weil jeweils das MA2-Material den höheren Kristallit schmelzpunkt aufweist.

In dieser zweiten Ausführungsform muß das Material MA2 nicht zwangsläufig höher vernetzt sein. Es kann im Gegenteil sogar bei ausreichendem Abstand der Kristallitschmelzpunkte (≧ 50°C) MA2 unvernetzt bleiben. Geeignete Materialien in Kombination mit den bisher genannten Materialien MA1 sind dann beispiels weise Polyamide, Polyester, Polyurethane. Zu beachten für die zu verwendende Materialkombination ist eine feste Anbindung bzw. Haftung der zugfesten Elemente an der Kunststoffschicht KS1. Die Haftung läßt sich gegebenenfalls durch ergänzende Maßnahmen verstärken, durch Zusatz gut haftender Additive bzw. Polymere zur Kunststoffschicht MA1, zum Beispiel das be kannte Pfropfpolymer Polybond polare Ethylenco- und -terpoly mere, durch Zusatz von Vernetzungsverstärkern, die bei der Vernetzung der Kunststoffschicht KS1 an der Grenzfläche auch mit dem Polymer der zugfesten Elemente Bindungen errichten, durch Einsatz von Polymerblends auf der Basis Polyamid, Poly ester usw. als zugfeste Elemente, die als Blendkomponente Polymere enthalten, die eine feste Haftung mit dem Material der Kunststoffschicht KS1 bei der gemeinsamen Extrusion erge ben.

Es ist aber auch möglich, Zuschlagstoffe bei dem Material MA2 für die zugfesten Elemente ZE11 bis ZE1n vorzusehen, welche diesen bei der Erweichungstemperatur des Kunststoff materials MA1 der Kunststoffschicht KS1 noch eine ausreichen de Steifigkeit oder Zugfestigkeit verleiht. Als derartige Zuschlagstoffe können bevorzugt faserige Füllstoffe (zum Bei spiel Kurz-Glasfasern) oder verstärkende Füllstoffe wie Ruße, Kieselsäure oder Talkum verwendet werden. Dadurch kann das Material MA2 für die zugfesten Elemente eine wesentlich höhere Wärmeformbeständigkeit aufweisen als das Material für die Kunststoffschicht KS1.

Die zugfesten Elemente ZE11 bis ZE1n können vorteilhaft auch aus einer Kunststofflegierung bestehen, um die gewünschten unterschiedlichen Wärmedehnungswiderstände bei der Schrumpf temperatur zu gewährleisten.

Es kann auch vorteilhaft sein, den zugfesten Elementen ZE11 bis ZE1n bei der Extrusion eine Längsorientierung aufzuprä gen und dadurch eine erhöhte Zugfestigkeit in Längsrichtung zu gewährleisten.

Diese Längsorientierung wird in einfacher Weise und beson ders ausgeprägt erhalten, wenn ein dafür besonders hoch molekulares Material MA2, zum Beispiel HDPE durch enge Aus formdüsen extrudiert wird.

Bevorzugt können für eine derartige Anwendung die zugfesten Elemente ZE11 bis ZE1n aus einem Liquid-Cristal-Polymer (LCP) bestehen, das den Vorteil hat, daß extrem große Orientierun gen und damit auch extrem hohe Festigkeiten in Längsrichtung erreicht werden.

Bei einem Material MA2 aus LCP reicht schon ein sehr kleiner Querschnittsanteil (je nach Anforderung 1-10%), um eine aus reichende Stabilisierung zu erlangen. Da bei LCP die Ankopp lung an das Material MA1 im allgemeinen problematisch ist, wird die Kraftübertragung zwischen MA2 und MA1 ganz oder teil weise per Reibschluß bewirkt.

In diesem Fall werden zweckmäßig sehr viele sehr dünne LCP- Elemente im Material MA1 verteilt (über den gesamten Quer schnitt). Das Verhältnis Oberfläche zu Volumen beträgt in diesem Fall vorteilhaft 20 : 1 bis 200 : 1.

In Fig. 5 ist eine gemäß der Erfindung hergestellte weitere Ausführungsform eines Kunststoffkörpers KP2 dargestellt, der etwa rechteckförmigen Querschnitt hat und beispielsweise eine flächenhafte Bahn zum Beispiel eine Folienbahn oder dergleichen darstellt. Die Herstellung erfolgt mit einem Extruderkopf ähnlich Fig. 1, wobei lediglich anstelle einer ringförmigen Düse für das Material MA1 eine rechteckförmige Düsenöffnung (analog zu FK1 in Fig. 2) mit der Höhe B1 und einer entsprechenden Breite vorgesehen ist, in der in einer Reihe - etwa mittig - die mit rechteckigem Querschnitt (analog zu FK21-FK2n in Fig. 2) für die Bildung der zugfesten Ele mente ZE21 bis ZE2n vorgesehen sind. Wie bei dem vorhergehen den Ausführungsbeispiel ist auch hier der Anteil an Material M1, also der Materialanteil der Kunststoffschicht KS2 wesent lich größer als der Materialanteil der zugfesten Elemente ZE21 bis ZE2n. Die zugfesten Elemente ZE11 bis ZE1n sollten zweck mäßig nur etwa zwischen 5% und 20% der Querschnittsfläche des Kunststoffkörpers KP2 ausfüllen. Die Verwendung flacher, also bandförmiger Strukturen für die zugfesten Elemente ZE21 bis ZE2n hat den Vorteil, daß diese bezogen auf die sie ent haltende Kunststoffschicht KS2 möglichst wenig auftragen.

Beim Aufweiten des langgestreckten Körpers in Querrichtung verhindern die flachliegenden verformungssteifen Streifen im Bereich ihrer Einlagerung die Materialverstreckung des KS2-Materials. Damit kann eine gezielte partielle Querver streckung realisiert werden.

Die Zugkräfte für den Reckvorgang greifen am rechten und lin ken Ende des Kunststoffkörpers KP2 nach Fig. 5 an und geben ihm die in Fig. 6 dargestellte flachere Form, in der somit ein bei Zuführung von Wärme rückschrumpfbarer bahn- oder fo lienartiger Körper vorliegt.

Die zugfesten Elemente ZE21 bis ZE2n werden mit einer solchen Wandstärke b eingebracht, daß diese zwischen 5% und 25% der Dicke B1 des gesamten noch ungereckten Kunststoffkörpers KP2 nach Fig. 5 liegt.

Die zugfesten Elemente ZE21 bis ZE2n werden zweckmäßig so dick und die ihrer Materialeigenschaften so steif gewählt, daß sie beim Schrumpfvorgang einer Stauchung bzw. Verkürzung der Kunststoffschicht KS2 in der Längsrichtung der zugfesten Ele mente entgegenwirken.

Bei dem analog zu Fig. 5 ausgebildeten Kunststoffkörper KP3 nach Fig. 7 ist im noch nicht gereckten Zustand in dem Kunst stoffkörper KS1 eine Reihe von Zugentlastungselementen ZE31 bis ZE3n angeordnet, die ebenfalls bändchenförmige Struktur aufweisen jedoch schräg zur Außenfläche des Kunststoffkörpers B3 verlaufen. Im gereckten Zustand wie er in Fig. 8 darge stellt ist, sind diese Zugelemente ZE31 bis ZE3n weiter aus einandergerückt und liegen unter einem spitzeren Winkel bezo gen auf die Außenfläche des Körpers KP3 in der Kunststoff schicht KS3 als bei der ungereckten Anordnung nach Fig. 7. Eine derartige schräge Anordnung der zugfesten Elemente ZE31 bis ZE3n hat den Vorteil, daß erstens der Kunststoffkörper formstabiler wird als bei eben eingebetteten Profilen und zweitens daß mehr Verstärkungsprofile eingebettet werden können. Außerdem sind die reckfähigen Zonen zwischen den Verstärkungsprofilen größer.

In Fig. 9 ist im Querschnitt ein weiterer Kunststoffkörper KP4 dargestellt, bei dem die zugfesten Elemente ZE41 bis ZE4n in unterschiedlichen Abständen zu den Außenwänden angeordnet sind. Im vorliegenden Fall ist eine etwa wellenförmige Anord nung der zugfesten Elemente vorgesehen. Es lassen sich aber auch andere zum Beispiel sägezahnförmige Anordnungen der zug festen Elemente verwenden. Die unterschiedlichen Abstände der zugfesten Elemente von den Außenflächen des Körpers KP4 hat den Vorteil, daß die Abstände zwischen den benachbarten Ver stärkungselementen in Reckrichtung größer sein können als bei Anordnung in einer Ebene.

In Fig. 10 ist im Querschnitt ein optisches Kabel dargestellt, dessen Kabelseele CS eine Reihe von Lichtwellenleiteradern LA1 bis LAn aufweist. Diese Lichtwellenleiteradern enthalten in einer rohrförmigen Schutzhülle jeweils einen oder mehrere Lichtwellenleiter LW1 bis LWn und sind im vorliegenden Bei spiel auf ein zentrales, zugfestes Element CE aufgeseilt. Um auch im Außenbereich eine zugfeste Ummantelung vorzusehen, ist der Körper KP5 als Außenmantel auf die Kabelseele CS aufge bracht, so daß ein optisches Kabel OC entsteht, das besonders hohe Zugfestigkeitseigenschaften aufweist. Hierzu sind in dem aus schrumpfbarem Kunststoffmaterial KS5 bestehenden als Außen mantel dienenden Kunststoffkörper KP5 wie bei den vorhergehen den Beispielen zugfeste Elemente ZE51 bis ZE5n angeordnet und zwar auf unterschiedlichen Teilkreisen. Im vorliegenden Bei spiel ist eine fortlaufende, also stetige (bzw. wellenförmige) Verteilung der zugfesten Elemente ZE51 bis ZE5n gewählt. Da die Zugbeanspruchungen, vor allen Dingen bei Biegebeanspruchun gen im Außenbereich besonders hoch sind, wird die Dimensionie rung der zugfesten Elemente ZE51 bis ZE5n zweckmäßig unter schiedlich gewählt. Die weiter innen liegenden Elemente, zum Beispiel ZE5n, ZE51 haben einen geringeren Querschnitt als die außen liegenden Elemente, zum Beispiel ZE52 und ZE53. Im Zwi schenbereich können stetige oder stufenförmige Übergänge des Querschnitts vorgesehen sein. Die auf mehreren Teilkreisen verteilten zugfesten Elemente ZE51 bis ZE5n werden zweckmäßig auf Lücke zueinander positioniert.

Der Außenmantel in Form des rohrförmigen Körpers KP5 wird auf die fertige Kabelseele CS aufextrudiert und dabei werden die zugfesten Elemente ZE51 bis ZE5n mit eingebracht. Diese Tech nik ist besonders für kurze elektrische oder optische Kabel stücke geeignet, wobei die Kabelseele CS in das (aufgeweite te) Rohr KP5 eingeschoben und dieses anschließend durch Er wärmen in den in Fig. 10 dargestellten Zustand zurückge schrumpft wird.

Anstelle eines unterschiedlichen Durchmessers bzw. unterschied lich großer Querschnitte bei den zugfesten Elementen ZE51 bis ZE5n können auch unterschiedliche Materialien verwendet werden. Es können also beispielsweise außen (bei ZE52 und ZE53) Mate rialien mit besonders hoher Zugfestigkeit (zum Beispiel LPC) und weiter innen (bei ZE5n, ZE51) Materialien mit geringerer Zugfestigkeit verwendet werden. In diesem Fall können die Quer schnitte der verschiedenen zugfesten Elemente ZE51 bis ZE5n vorteilhaft gleich gewählt werden. Im Bereich eines Extruder kopfes EK nach Fig. 1 ist zur Herstellung einer derartigen Verbundstruktur die Zuführung zweier verschiedener Materialien vorzusehen, wobei das eine Material (zum Beispiel für ZE51) zum Beispiel in einer mehr außen liegenden Reihe von Düsen aus tritt, während das andere Material (zum Beispiel für ZE5n) aus einer Reihe von mehr innen liegenden Düsen herausgepreßt wird.

In Fig. 11 ist dargestellt, wie ein gemäß der Erfindung her gestellter rohrförmiger Kunststoffkörper KP6 (dessen Aufbau im Querschnitt entsprechend KP1 in Fig. 3 oder KP5 in Fig. 10 gewählt sein kann) zur Verbindung (als Muffe) zweier bevorzugt eine Verdickung zwischen sich einschließender Teile KA1 und KA2 verwendet wird. Bevorzugt kann es sich bei KA1 und KA2 um ein elektrisches oder optisches Kabel handeln und die Ver dickung entspricht der Spleißstelle der Leiter. Die zugfesten Elemente ZE61-ZE61 sind gestrichelt angedeutet und geben der Muffe eine hohe Festigkeit, was bei der nicht glatt ver laufenden Kontur besonders hilfreich ist.

In Fig. 12 ist im ungereckten und in Fig. 13 im gereckten Zustand ein Kunststoffkörper KP7 dargestellt, bei dem in das Kunststoffmaterial KS7 zugfeste Elemente ZEK1-ZEKn einge bettet sind, die einen etwa kreuzförmigen Querschnitt mit sich rechtwinklig kreuzenden Schenkeln aufweisen. Die Schen kel dieser kreuzförmigen Elemente ZEK1-ZEKn sind so elastisch nachgiebig (zum Beispiel durch entsprechend geringe Wandstär ke) ausgebildet, daß im gereckten Zustand nach Fig. 13 ihre seitliche Ausdehnung (quer zur Reckrichtung) verringert wird.

Neben dem in den Fig. 5 bis 9 sowie 12 und 13 dargestellten Querschnittsformen der zugfesten Elemente können auch andere gewählt werden (zum Beispiel sternförmige, L-förmige usw.) wobei bevorzugt solche Formen gewählt werden, die eine ver größerte oder gegliederte (d. h. nicht glatte) Oberfläche er geben, weil dadurch die Haftung im Kunststoffmaterial beson ders gut gewährleistet ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffkörpers (KP1) durch Extrusion einer wärmeschrumpfbaren Kunststoffschicht (KS1), wobei in den Kunststoffkörper (KP1) zugfeste Elemente (ZE1-ZEn) mit eingebettet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE1-ZEn) gleichzeitig mit der zur Aufnahme dieser Elemente dienenden Kunststoffschicht (KS1) in einem Arbeitsgang extrudiert werden, daß für die Kunst stoffschicht (KS1) und für die zugfesten Elemente (ZE1-ZEn) Polymermaterialien verwendet werden, die nach der gemeinsamen Extrusion fest miteinander verbunden sind, daß bei der oder nach der Extrusion des Kunststoffkörpers eine Vernetzung des Materials der Kunststoffschicht (KS1) durchgeführt wird, daß anschließend eine Reckung der Kunststoffschicht (KS1) quer zur Längsachse der zugfesten Elemente (ZE1-ZEn) im erwärmten Zustand durchgeführt wird und daß durch Abkühlen im gereckten Zustand verhindert wird, daß die Kunststoffschicht (KS1) entsprechend ihrem Formgedächtnis in ihre Ausgangsform zurückschrumpft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kunststoffschicht (KS1) und die zugfesten Elemente (ZE1-ZEn) artgleiche oder ähnliche Polymermaterialien verwendet werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Kunststoffschicht (KS1) vernetzungs fähige Polyolefine oder Polyolefinblend verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Material für die Kunststoffschicht (KS1) vor dem Extrudieren Zuschlagstoffe (z. B. Radikalbildner) zuge setzt werden, welche die Vernetzung bewirken oder verstär ken.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vernetzung des Materials der Kunststoffschicht (KS1) zumindest teilweise durch die Extrusionswärme durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Extrusion eine zusätzliche Erwärmung zur Durch führung der Vernetzung der Kunststoffschicht (KS1) durchge führt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vernetzung eine Silanvernetzungsreaktion angewendet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strahlenvernetzung durchgeführt wird durch Be strahlen der Oberfläche der Kunststoffschicht (KS1) durch energiereiche Strahlung.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (MA2) der zugfesten Elemente (ZE1-ZE1n) Zusätze enthält, die eine stärkere Vernetzung gegenüber dem Material der Kunststoffschicht (KS1) bewirkt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zugfeste Elemente teilkristalline Polymere mit Kristallitschmelzpunkten oder amorphe Polymere mit einer Erweichungstemperatur oberhalb des Schmelz- bzw. Erwei chungstemperatur der Kunststoffschicht (KS1) verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE21-ZE2n) derart extrudiert werden, daß sie etwa band- oder fadenförmig ausgebildet sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE31-ZE3n) schräg zur Außenflä che des Kunststoffkörpers (KP3) eingebracht werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZEK1-ZEKn) derart extrudiert werden, daß sie eine Querschnittsform mit vergrößerter oder gegliederter Oberfläche aufweisen.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) derart extrudiert werden, daß sie einen x-förmigen Querschnitt aufweisen (Fig. 11, Fig. 12).

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) im wesentlichen parallel zueinander in die Kunststoffschicht (KS1) einge bettet werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) aus einer Kunst stofflegierung extrudiert werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (MA2) der zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) derart gewählt wird, daß dieses bei der Erweichungs- oder Rückschrumpftemperatur einen deutlich höheren Wärmedehnungs widerstand aufweist als die Kunststoffschicht (KS1).

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (MA2) für die zugfesten Elemente derart gewählt wird, daß dieses eine höhere Wärmeformbeständigkeit aufweist als das Material der Kunststoffschicht (KS1).

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente aus Polyamiden, vorzugsweise Poly amid 12, hergestellt werden.

20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) bei der Extrusion eine Längsorientierung erfahren.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) aus einem Liquid-crystal-Polymer (LCP) extrudiert werden.

22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE41-ZE4n) bezüglich der Außen fläche der Kunststoffschicht (KS4) in unterschiedlichen Ab ständen angeordnet werden.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE41-ZE4n) in einer wellenförmig innerhalb der Kunststoffschicht (KS4) verlaufenden Struktur angeordnet sind.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß bei Herstellung einer rohrförmigen Kunststoffschicht (KS5) die zugfesten Elemente (ZE51-ZE5n) auf einem oder mehreren Teilkreisen des Querschnittes verteilt sind.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß bei auf mehreren Teilkreisen verteilten zugfesten Elemen ten (ZE51-ZE5n) diese auf Lücke zueinander positioniert wer den.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der zugfesten Elemente (ZE51-ZE5n) auf weiter innen liegenden Teilkreisen kleiner bemessen werden als auf den weiter außen liegenden Teilkreisen.

27. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (A) benachbarter zugfester Elemente (z. B. ZE21, ZE22) so groß bemessen werden, daß entsprechend dem Aufweitfaktor ausreichend große Dehnstrecken des Materials (MA1) der Kunststoffschicht (KS2) zwischen ihnen vorhanden bleiben.

28. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) derart extrudiert werden, daß sie höchstens 30% der Querschnittsfläche der Kunststoffkörper (KP1) ausfüllen.

29. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE21-ZE2n) mit einer Wandstärke (b) eingebracht werden, die zwischen 5% und 20% der Dicke (B1) des gesamten Kunststoffkörpers (KP2) liegt.

30. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialanteile der Kunststoffschicht (KS1) einerseits und der zugfesten Elemente (ZE1-ZEn) andererseits derart ge wählt werden, daß sie im ausgezogenen, gereckten Zustand noch eine glatte Oberfläche ergeben oder die Einbuchtungen im Be reich zwischen den zugfesten Elementen unter 10% der Ge samt-Wandstärke (B2) des ausgezogenen schrumpfbaren Kunst stoffkörpers (KP2) liegt.

31. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) so dick bemessen und in ihren Materialeigenschaften steif gewählt werden, daß durch sie beim Schmrumpfvorgang einer Stauchung bzw. Verkürzung der Kunststoffschicht (KS1) in der Längsrichtung der zugfesten Elemente (ZE11-ZE1n) entgegengewirkt wird.

32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zugfesten Elemente (ZE21-ZE2n) derart extrudiert werden, daß sie als flache Bändchen ausgebildet sind, deren Einbettung in die Kunststoffschicht (KS2) so vorgenommen wird, daß sie mit ihren Breitseiten parallel zu deren Außenflächen verlaufen.

33. Verwendung eines Kunststoffkörpers, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, als Schutzhülle für einen Gegenstand, insbesondere für ein elektrisches oder optisches Kabel.

34. Verwendung eines Kunststoffkörpers, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 32, als Muffe, insbesondere als Kabelmuffe.