DE68927233T2

DE68927233T2 - Verbundwerkstoff

Info

Publication number: DE68927233T2
Application number: DE68927233T
Authority: DE
Inventors: George Michael Joh Gansbuehler; Hendrick Graulus; Norman Hutt; Frank James Lowe; George Barry Park; Stephen Alan Webb
Original assignee: Raychem Ltd
Current assignee: Raychem Ltd
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1989-01-12
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2009-01-13
Also published as: EP0324630A3; ATE142940T1; DE68919480D1; ES2094188T3; AU2842689A; DK8289D0; JPH10217346A; US5645906A; EP0453053A2; DK8289A; NZ227607A; EP0324630A2; AU8550891A; CA1330859C; AU621080B2; US5633075A; AU652579B2; DE68919480T2; BR8900120A; EP0324630B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial, das Multifilamentfasern, die häufig als Verband bzw. Bündel bezeichnet werden, und ein Matrixmaterial aufweist, wobei das Material verbesserte planare Dichte hat, worunter wir eine verbesserte Beständigkeit gegenüber einem Fluidtransport allgemein parallel zu einer Oberfläche davon verstehen. Bevorzugt sind die Fluidaufnahme und -einlagerung innerhalb des Verbundmaterials vermindert.
Verbundmaterialien werden in großem Umfang verwendet, was beispielsweise der Flexibilität oder alternativ der Zähigkeit (Festigkeit) zuzuschreiben ist, die sie haben können. Wir haben jedoch gefunden, daß für viele Anwendungsgebiete Multifilamentfasern, die aufgrund ihrer hohen Biegsamkeit usw. als ein Bestandteil eines Verbundmaterials gewählt werden können, zu Problemen führen, und zwar wegen ihrer Fähigkeit, Luft, Wasser und andere Verunreinigungen zu übertragen.
Solche Probleme können bei Verbundmaterialien auftreten, die in GB-A-2 133 740 und EP-A-0 117 025 beschrieben sind. GB-A-2 133 740 zeigt ein dimensionsmäßig wärmerückstellbares textiles Flächengebilde, das Fasern aufweist, die sich rück stellen, wenn sie auf eine Rückstelltemperatur davon erwärmt werden, wobei die rückstellbaren Fasern eine Zugfestigkeit von wenigstens 0,1 MPa bei ihrer Rückstelltemperatur haben und in einem Ausmaß gedehnt worden sind, das das textile Flächengebilde veranlaßt, sich um wenigstens 40 % rückzustellen, wenn es auf die Rückstelltemperatur der rückstellbaren Fasern erwärmt wird. Das textile Flächengebilde ist bevorzugt mit einem Polymermatrixmaterial verbunden und bevorzugt darin eingebettet, um eine echte Verbundstruktur zu bilden. Bei oder oberhalb der Rückstelltemperatur der Fasern sollte das Polymermatrixmaterial zu einem begrenzten Fließen unter Druck imstande sein, so daß es die Integrität der Verbundstruktur beibehält, ohne daß die Rückstellung der Fasern wesentlich beeinträchtigt wird.
EP-A-0 117 025 zeigt eine Anordnung zum Abdecken wenigstens eines Teils eines Substrats, wobei die Anordnung folgendes aufweist: (a) eine Abdeckung für das Substrat, die aus einem dimensionsmäßig wärmerückstellbaren textilen Flächengebilde besteht, das Fasern aufweist, die sich bei Erwärmung auf eine Rückstelltemperatur davon rückstellen, wobei die Fasern eine Zugfestigkeit von wenigstens 0,1 MPa bei ihrer Rückstelltemperatur haben; und (b) einen Flächenkörper aus polymerem Material, der sich dimensionsmäßig an das textile Flächengebilde anpaßt, wenn das textile Flächengebilde rückgestellt wird, wobei der Flächenkörper eine Oberfläche hat, die an einem Substrat bei Erwärmung haftet, und eine entgegengesetzte Oberfläche hat, die aus einem Material besteht, das eine Viskosität von wenigstens 5000 Poise bei der Rückstelltemperatur der Fasern hat.
GB-A-2 103 992 zeigt ein vernetztes (extrudiertes) Schrumpfformteil geringer Länge, bevorzugt ein Schrumpfrohr, das Elemente größerer Zugfestigkeit und niedrigerer Dehnung als das Rohrwandmaterial aufweist, die in die Wand eingebettet sind und in der Längsrichtung vetlaufen und über den Umfang verteilt sind und eine axiale Länge haben, die im wesentlichen der axialen Länge des Formteils vor dem Aufweiten entspricht. Die Elemente verhindern eine Änderung der axialen Länge des Rohrs, wenn dieses radial aufgeschrumpft wird.
GB 1 088 572 zeigt einen wärmerückstellbaren Gegenstand, der einen Gegenstand aufweist, der aus einem synthetischen Kunststoffmaterial geformt ist, das die Eigenschaft eines elastischen Formgedächtnisses hat und mit einer gewirkten verstärkung versehen ist.
Wir haben nun gefunden, daß Multifilamentfasern (die Festigkeit verleihen können und die daher als Festigkeitsfasern aufweisend angesehen werden können) behandelt oder aufgebaut werden können, um solche Probleme zu überwinden, so daß ihre Verwendung dort ermöglicht wird, wo textile Flächengebilde oder Verbundmaterialien bisher nicht eingesetzt worden sind oder wo solche Gegenstände aus Monofilamentfasern hergestellt worden waren. Eine solche Behandlung oder Konstruktion resultiert darin, daß eine Multifilamentfaser an ein oder mehr Positionen entlang ihrer Länge blockiert wird. Eine Blockierung weist irgendwelche Mittel auf, die den Durchtritt von Fluid in Längsrichtung entlang den Zwischenräumen einer Multifilamentfaser verhindern oder hemmen, und weist im allgemeinen irgendeine polymere Füllung auf. Voneinander beabstandete Blockierungen können den Fluidtransport entlang einer Faser verhindern oder reduzieren, aber die Faser kann immer noch imstande sein, Fluid aufzunehmen und zu speichern. Auch das kann durch eine im wesentlichen kontinuierliche Blockierung entlang der Faserlänge verhindert oder reduziert werden.
Durch die Erfindung wird ein Verbundmaterial in Form einer radial rückstellbaren Hülse bereitgestellt, das dimensionsmäßig rückstellbares Matrixmaterial und in Umfangsrichtung verlaufende Fasern als Verstärkung aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Fasern Multifilamentfasern sind und daß das Verbundmaterial Mittel hat, die zumindest nach der Rückstellung den Durchtritt von Fluid in Längsrichtung entlang Zwischenräumen der Fasern und/oder entlang äußeren Oberflächen der Fasern zwischen den Fasern und dem Matrixmaterial verhindern oder hemmen.
Änderungen, die in einem rückstellbaren Gegenstand bei der Rückstellung auftreten könnnen (insbesondere Kompression gegen ein darunterliegendes Substrat) oder bei einem anderen Erwärmungsschritt, der angewandt werden kann, um die Rückstellung zu bewirken, oder einem anderen Erwärmungs- oder Druckaufbringschritt, der bei einem rückstellbaren Gegenstand oder Verbundmaterial angewandt wird, können einen zweckmäßig aufgebauten, jedoch planar nicht-dichten Gegenstand veranlassen, planar dicht zu werden.
Es kann erwünscht sein, daß ein Gegenstand oder Material für seinen Endgebrauch in einem blockierten oder planar dichten Zustand geliefert wird, das ist aber nicht immer erforderlich. Eine weitere Behandlung (die eine Behandlung aufweisen kann, die im Gebrauch oder bei der Installation automatisch erfolgt, wie etwa die vorstehend erwähnte Wärmerückstellung) kann in einer Blockierung oder planaren Dichtheit resultieren. Verschiedene Techniken sind hier angegeben, und der Fachmann ist ohne weiteres in der Lage zu bestimmen, ob eine solche weitere Behandlung erforderlich ist. Der Einfachheit halber kann jedoch ein Gegenstand oder Material als blockiert oder planar dicht bezeichnet werden, wenn diese Eigenschaften aus der Installation oder dem Gebrauch oder einer anderen einfachen Behandlung resultieren. Geeignete Konstruktionen zum Erreichen einer Blockierung oder planaren Dichtheit können getränkte bzw. imprägnierte Multifilamentfasern oder einen Überzug um die Fasern herum oder eine Schicht, die über die Fasern verläuft, oder eine Hybridkonstruktion aus Festigkeitsfasern und irgendwelchen durch Wärme erweichbaren Fasern aufweisen.
Als grobe Regel ist zu sagen, daß das Tränken bevorzugt sein kann, wenn die Blockierung vor der Wärmerückstellung oder sonstigen Installationsbehandlung usw. gewünscht wird; und die übrigen Techniken, speziell die Verwendung von Hybridfasern, können gewählt werden, wenn die Blockierung erst nach der Installation usw. verlangt wird.
Wenn eine Hybridkonstruktion verwendet wird, bevorzugen wir im allgemeinen einen Kern aus ein oder mehr Festigkeitsfasern (wobei dieser Ausdruck Metalldrähte einschließt), die bevorzugt einen tex-Wert von 2 bis 300 (bevorzugt 5 bis 200, stärker bevorzugt 10 bis 100, insbesondere 10 bis 80) haben, umgeben von einem Mantel aus durch Wärme erweichbaren Fasern, wobei Kern plus Mantel bevorzugt einen tex-Wert von 10 bis 1000 (bevorzugt 20 bis 700, stärker bevorzugt 30 bis 500, insbesondere 50 bis 300) haben. Das Tränkmittel oder der Überzug oder die Schicht des Materials von durch Wärme erweichbaren Fasern kann dann während der Rückstellung fließen oder sich anderweitig verformen, um die gewünschte Blockierung zu ergeben. Das betreffende Material hat im allgemeinen eine viel niedrigere Viskosität als das Matrixmaterial. Die durch Wärme erweichbaren Fasern blockieren bevorzugt einen Multifilamentkern, der gemeinsam mit den erweichbaren Fasern die Hybridfasern aufweist; das Blockieren kann aber zusätzlich oder alternativ durch andere Fasern erreicht werden, beispielsweise durch Fasern, die mit den Hybridfasern verwoben oder gewirkt oder anderweitig verarbeitet sind oder die gemeinsam mit den Hybridfasern einen Teil eines Verbundmaterials bilden. Dieses Blockieren von anderen Fasern findet statt, wenn die Hybridfasern einen Kern aus einer Einzelfaser haben.
Der Gegenstand ist aufgrund des Matrixmaterials rückstellbar, und die Multifilamentfasern sind beispielsweise zum Zweck der Verstärkung vorgesehen. Der Gegenstand kann aber rückstellbare Fasern haben. Wenn rückstellbare Fasern vorgesehen sind, können sie die Fasern der Multifilamentfasern oder des Bündeis aufweisen, oder sie können verschieden sein; und wenn sie verschieden sind, können beide mitein ander verflochten sein, um wenigstens Teil eines textilen Flächengebildet zu bilden, beispielsweise ein im wesentlichen uniaxial rückstellbares Gewebe oder ein Gewirk mit Kett- oder Schußeintrag. Beispielsweise könnte ein rückstellbares textiles Flächengebilde bereitgestellt werden, das die in einer Richtung verlaufenden Multifilamentfasern sowie in einer dazu senkrechten Richtung verlaufende rückstellbare Fasern (die ebenfalls Multifilamentfasern sein können) hat. Wenn die Fasern in jeder Richtung Multifilamentfasern sind, kann das Blockiermaterial bewirken, daß beide Gruppen blockiert werden.
Die blockierte Multifilamentfaser kann mit einem Polymermaterial blockiert werden, so daß eine Methylenblaulösung in einem Zeitraum von 24 Stunden bevorzugt um 10 cm oder weniger entlang der Faser transportiert wird.
Das polymere Blockiermaterial kann mit jeder geeigneten Technik aufgebracht werden, beispielsweise durch Leiten von nichtblockierter Faser durch das polymere Blockiermaterial in Form eines Latex, in der Schmelze, in Lösung oder mittels eines Monomers oder anderen Vorprodukts, gefolgt von Aushärten. Wir bevorzugen es, daß die Lösung innerhalb von 24 Stunden um weniger als 5 cm, insbesondere weniger als 2 cm, ganz speziell weniger als 1 cm transportiert wird.
Das Verfahren zum Blockieren einer Multifilamentfaser kann das Aufbringen eines polymeren Materials in Form einer Emulsion, speziell eines Latex, insbesondere eines Latex auf Wasserbasis, auf die Faser aufweisen.
Die Erzielung einer ordnungsgemäßen Blockierung von Multifilamentfasern ist kein triviales Problem, da zu erwarten ist, daß die Fähigkeit von Feuchtigkeit, Wasserdampf oder anderen Verunreinigungen, entlang den Faserzwischenräumen über einen langen Zeitraum transportiert zu werden, größer als die Fähigkeit des Blockiermaterials ist, während der für die Herstellung verfügbaren Zeit in die Zwischenräume einzudringen. Diese Techniken sind jedoch imstande, blockierte Fasern allgemein ohne die weiteren Behandlungen, die oben angegeben wurden (wie etwa die Rückstellung eines rückstellbaren Gegenstands, von dem sie einen Teil bilden können), zu produzieren.
Es ist aus vielen Gründen erwünscht, daß ein wärmerückstellbarer Gegenstand oder ein Verbundmaterial (speziell bei Verwendung zum Abdichten eines Substrats wie etwa eines solchen, das ein Kabel oder ein Rohr aufweist) im wesentlichen frei von Wasser oder anderen Verunreinigungen oder sogar von Luft ist. Beispielsweise kann Wasser das abzudichtende Substrat beschädigen oder den rückstellbaren Gegenstand speziell während der Installation mittels Wärme durch Verdampfen und Blasenbildung beschädigen, und Luftzwischenräume können im Fall der Abdichtung von Hochspannungskabeln zu elektrischen Entladungen führen.
Die Erfindung kann verwendet werden, um ein Verfahren zum Schutz eines Substrats (wie etwa eines, das ein Kabel oder ein Rohr aufweist) gegenüber der Umgebung bereitzustellen, wobei das Verfahren die Installation eines Gegenstands (bevorzugt einer Umwickel- oder anderen Hülse, bevorzugt warmerückstellbar), der blockierte Multifilamentfasern aufweist, um das Substrat herum (bevorzugt durch Wärmerückstellung) aufweist.
Die Erfindung kann außerdem verwendet werden, um ein Verfahren zum Wiederzutritt und erneuten Abdichten eines abgedichteten Substrats (wie etwa eines, das ein Kabel oder ein Rohr aufweist) bereitzustellen, wobei das Substrat mit einem Verbundmaterial gemäß der obigen Definition abgedichtet ist, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
(a) Abschneiden des Verbundmaterials in einer Richtung, die Multifilamentbündel des Verbundmaterials kreuzt, und teuweises Entfernen des Verbundmaterials, um so das Substrat freizulegen, und
(b) erneutes Abdichten des Substrats, indem darüber eine Abdeckung (bevorzugt eine wärmeschrumpfbare Hülse) positioniert wird, wobei sich die Abdeckung über den Schnitt in dem Verbundmaterial erstreckt.
Zusätzlich zu der Anwendung von Techniken der Erfindung bei der Abdichtung gegenüber der Umgebung sind sie wohl auch vorteilhaft bei der Produktion von Bauteilen und Rohren und anderen Leitungen usw. Beispielsweise besteht ein Bedarf für faserverstärkte Materialien, die gegenüber der Aufnahme oder dem Transport von Wasser oder anderen Verunreinigungen beständig sind. So kann beispielsweise eine Beschädigung durch Gefrieren von eingeschlossenem Wasser vermieden werden.
Wenn das Aufbringen nicht als durch Wärme erweichbare Fasern erfolgt, wird das polymere Blockiermaterial bevorzugt in Form einer Emulsion, besonders bevorzugt als Latex auf Wasserbasis auf die Fasern aufgebracht. Alternative Techniken umfassen das Aufbringen in der Schmelze, das Aufbringen in Lösung (obwohl das Entfernen von Lösungsmitteln ein Problem sein kann) oder das Aufbringen als polymere Vorprodukte und die Polymerisation in situ.
Im allgemeinen verstehen wir unter dem Blockieren einer Multifilamentfaser eine Behandlung, die die Fähigkeit dieser Faser, ein Fluid durchzulassen oder zu halten, signifikant vermindert. Wir bevorzugen es, daß die Zwischenräume zwischen den Filamenten im wesentlichen vollständig entlang der Länge jeder gegebenen Probe mit polymerem Material ausgefüllt sind, obwohl eine signifikante Verringerung des Transports von Fluid auch durch sich wiederholende, voneinander beabstandete blockierte Fasersegmente erreicht werden kann.
Unter Rückstellbarkeit verstehen wir die Fähigkeit eines Gegenstands, eine Änderung der dimensionsmäßigen Konfiguration zu erfahren, wenn er einer geeigneten Behandlung unterzogen wird. Gewöhnlich stellen sich diese Gegenstände in eine Ausgangsgestalt zurück, aus der heraus sie vorher verformt wurden, aber der Ausdruck "rückstellbar" umfaßt im vorhegenden Zusammenhang auch einen Gegenstand, der eine neue Konfiguration annimmt, selbst wenn er vorher nicht verformt worden war, wie das bei einem rückstellbaren textilen Flächengebilde oder Verbundmaterial der Fall ist, das aus einer rückstellbaren Faser hergestellt ist.
Wärmerückstellbare Gegenstände, die auf textilen Flächengebilden basieren, sind in den nachstehenden Patentschriften und gleichzeitig anhängigen Anmeldungen beschrieben:
US 3 669 157 (Carolina Narrow Fabric), EP-Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 0 116 393 (MP0790), 0 116 391 (RK169), 0 117 026 (RK176), 0 115 905 (RK177), 0 116 392 (RK178), 0 116 390 (RK179), 0 117 025(RK181), 0 118 260 (RK189), 0 137 648 (RK205), 0 153 823 (RK228), 0 175 554 (RK246), EP-Patentanmeldung 86303767.7 (RK273), GB-Patentanmeldungen 8528966 (RK289), 8610813 (RK296), 8529800 (B118) und US-Patentanmeldung 821 662 (B121). Die Herstellung von wärmerückstellbaren Gegenständen aus textilen Flächengebilden, die wärmerückstellbare Fasern enthalten, bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Techniken zur Herstellung von wärmeschrumpfbaren Produkten, umfassend die leichte Herstellung, da kein anschließender Aufweitungsschritt notwendig ist, verbesserte mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Abriebfestigkeit und Spaltfestigkeit, sowie die Fähigkeit, sehr hochfeste, wärmestabile Fasern in die Gegenstände einzubauen; alle diese Vorteile ermöglichen die Verwendung von wärmerückstellbaren textilen Flächengebilden auf Gebieten, die bisher als für wärmerückstellbare Erzeugnisse ungeeignet angesehen wurden.
Die im Stand der Technik beschriebenen wärmeschrumpfbaren textilen Flächengebilde sind vielfach anwendbar, beispielsweise zum Abdecken, zum mechanischen Schutz, zum elektrischen Abschirmen und Abdichten von mit dem textilen Flächengebilde umschlossenen Gegenständen gegenüber der Umgebung. Bei vielen derartigen Anwendungen ist es besonders vorteilhaft, daß das textile Flächengebilde eine Umschließung bildet, die gegenüber dem Eindringen von Wasser, Feuchtigkeit oder einer anderen Flüssigkeit undurchlässig ist. Ein Beispiel einer solchen Anwendung ist es, wenn das textile flächengebilde ein Muffengehäuse für einen Spleiß zwischen elektrischen oder Lichtwellenleiterkabeln, beispielsweise Telekommunikations- oder Starkstromkabeln, bilden soll. Bei solchen Anwendungen kann das Vorhandensein von Wasser einen elektrischen Kurzschluß und eine entsprechende Signalverzerrung bewirken. Bei den im Stand der Technik beschriebenen wärmerückstellbaren textilen Flächengebildematerialien wird die Undurchlässigkeit charakteristisch dadurch erreicht, daß ein polymeres Matrixmaterial gemeinsam mit oder verbunden mit dem rückstellbaren textilen Flächengebilde oder insgesamt durch dieses verlaufend verwendet wird. Das polymere Matrixmaterial ist charakteristisch als eine Laminatschicht auf eine oder beide Seiten des textilen Flächengebildes aufgebracht oder ist eine Matrix, durch die hindurch die Faser verläuft. Die heutigen textilen Flächengebilde haben bevorzugt polymeres Material auf jeder Seite des textilen Flächengebildes.
Das Beschichten der Fasern mit dem Matrixmaterial kann bei einer solchen Temperatur und/oder einem solchen Druck durchgeführt werden, daß durch Wärme erweichbare Fasern, wenn sie als eine Quelle von Blockiermaterial vorgesehen sind, weich werden und erforderlichenfalls fließen oder anderweitig verformt werden, um Zwischenräume zwischen Festigkeitsfasern zu blockieren. Dabei kann Extrusionsbeschichten, fakultativ in Verbindung mit Quetschwalzen, angewandt werden.
Das Laminieren oder Tränken des wärmerückstellbaren textilen Flächengebildes mit polymerem Material verhindert im wesentlichen ein Eindringen von Wasser, Feuchtigkeit oder anderen Flüssigkeiten durch die Dicke des Gegenstands, gesehen als eine Richtung, die im wesentlichen quer zu deroder denjenigen verläuft, in der bzw. denen das textile Flächengebilde oder die Fasern liegen. Es ist jedoch zu beachten, daß polymere Materialien einen, wenn auch kleinen, Wasserdampfdurchlässigkeitswert haben und daß in geringem Umfang ein Eindringen von Feuchtigkeit doch auftritt. Aus diesem Grund heißt es, daß das polymere Matrixmaterial "im wesentlichen" das Eindringen von Flüssigkeit oder Dampf durch die Dicke der Hülse verhindert.
Insbesondere kann das Eindringen von Wasserdampf oder anderen Substanzen einschließlich Luft in ein Spleißmuffengehäuse oder eine andere Umschließung durch den Transport entlang den Fasern des Verbundmaterials stattfinden. Selbst wenn ein Eindringen in das Gehäuse nicht möglich ist, kann das Spleißmuffengehäuse imstande sein, während der Lagerung Wasser aus der Atmosphäre zu absorbieren. Das Spleißmuffengehäuse wird daher bevorzugt mit im wesentlichen blockierten Fasern geliefert. Das kann beispielsweise erfolgen, wenn die verwendeten Fasern selbst Wasser entlang ihrer Länge transportieren können (insbesondere im Fall von Multifilamentfasern) und wenn die Verbundkonstruktion derart ist, daß ein freies Ende einer Faser für die Flüssigkeit zugänglich ist und die Fasern dem Inneren des Gehäuses ausgesetzt sind oder werden. Wenn der Verbundgegenstand beispielsweise ein Rohr ist, das eine innere Schicht aus polymerem Material hat, ist der Transport von Flüssigkeit entlang den Fasern im allgemeinen kein Problem (zumindest im Fall von Niederspannungskabeln), da die Flüssigkeit nicht imstande ist, in einem signifikanten Maß in das Innere des Gehäuses zu gelangen, da ihr Weg durch das polymere Material blockiert ist. Wenn aber die Fasern mit einem polymeren Material nur außen laminiert sind oder wenn ein inneres Laminat beschädigt ist, kann entlang den Fasern transportiertes Wasser in das Gehäuse eindringen. Ein Beispiel, beidem ein solches Eindringen stattfinden kann, ist eine Hülse aus wärmerückstellbaren Flächengebilde, die Glasfasern enthält, wobei das Glas von einem Ende der Hülse zum anderen verläuft und das textile Flächengebilde nur an seiner außenseitigen Oberfläche laminiert ist. Wasser oder Luft kann beispielsweise in das Innere der Hülse eintreten, indem es zuerst in das freie Ende einer Glasfaser (beispielsweise zwischen den Filamenten eines Multifilamentbündels) eintritt, dann entlang der Faserlänge wandert, von wo es dann in das Innere der Hülse gelangen kann. Eine Blockierung gegenüber Luft kann besonders wichtig sein, wenn das Endprodukt druckfest sein soll, wobei ein Beispiel hierfür ein Telekommunikations- Spleißmuffengehäuse für Druckkabel ist.
Ein weiterer Fall, bei dem ein Problem auftreten kann, ergibt sich, wenn ein textiles Flächengebilde oder Verbundmaterial nur einen Teil einer Umhüllung bildet, so daß ein Rand eines Bereichs des textilen Flächengebildes gegenüber der Umgebung freiliegt und ein Rand eines anderen Bereichs der Innenseite der Umhüllung ausgesetzt ist; Feuchtigkeit oder eine andere Verunreinigung können von der Außenseite zur Innenseite der Umhüllung gelangen, indem sie entlang der Dicke des textilen Flächengebildes transportiert werden, in einen Rand an dem ersten Bereich eintreten und an einem Rand am zweiten Bereich austreten. Ein besonderer Fall dieses Problems ergibt sich, wenn erneuter Zugang in ein Kabelspleißmuffengehäuse (oder eine andere Umschließung) und Wiederverschließen wie folgt stattfinden. Ein zentraler Bereich eines Spleißmuffengehäuses wird entfernt, indem zwei durchgehende Umfangsschnitte angebracht werden, und zwar einer an jedem Ende des Spleißes, wobei die Schnitte Multifilamentfasern des Spleißgehäuses kreuzen. Dadurch verbleibt ein Endbereich des alten Spleißmuffengehäuses in seiner Position auf den gespleißten Kabeln an jedem Ende des Spleißes, aber der Spleiß selbst wird freigelegt, so daß an den Leitern Arbeiten durchgeführt werden können. Es ist erwünscht, daß die alten Endbereiche in ihrer Position belassen werden, weil es schwierig sein kann, eine Abdichtung an den Kabeln, speziell um verzweigte Kabel herum, herzustellen, und wenn eine Abdichtung einmal hergestellt worden ist, läßt man sie besser ungestört. Das Wiederabdichten wird beipielsweise dadurch erreicht, daß eine schrumpffähige Hülse aufgeschrumpft oder anderweitig eine Abdeckung über den alten Endbereichen installiert wird, wobei die neue Hülse ausreichend lang ist, um den Spleiß zu überbrücken und jeden alten Endbereich um einige Zentimeter zu überlappen&sub1; und sich daher über die Schnitte in dem Verbundmaterial erstreckt. Die neue Hülse bildet im allgemeinen keine direkte Abdichtung auf den Kabeln, die aus den alten Endbereichen austreten, und zwar aus dem vorstehend angegebenen Grund. Es ist ersichtlich, daß eine Route für den Eintritt von Feuchtigkeit in das rekonstruierte Spleißmuffengehäuse entlang allgemein axial angeordneten Fasern in den alten Endbereichen existiert: Ein Randbereich jedes alten Endbereichs ist gegenüber der Umgebung exponiert, und ein anderer liegt unter der neuen Hülse innerhalb des rekonstruierten Spleißmuffengehäuses.
Wir schlagen daher die vorliegende neue Konstruktion eines Gegenstands auf Faserbasis vor, der einen Durchtritt von Flüssigkeit durch die Dicke des Gegenstands im wesentlichen verhindert und außerdem eine Wanderung von Flüssigkeit oder Dampf entlang Fasern des textilen Flächengebildes im wesentlichen verhindert. Das wird erreicht durch Bereitstellen eines textilen Flächengebildes oder Verbundmaterials, das eine im wesentlichen kontinuierliche Blockierung derjenigen Fasern hat, entlang welchen Flüssigkeit wandern kann, wobei die Blockierung bevorzugt mittels eines polymeren Materials erfolgt, das bevorzugt gemeinsam mit diesen oder anderen Fasern eingebracht ist. Im Fall eines Verbundmaterials kann der Gegenstand auch ein zweites auf die Fasern aufgebrachtes polymeres Material aufweisen, um sie im wesentlichen undurchlässig für den Durchtritt von Flüssigkeit senkrecht zu der Ebene, in der sie liegen, zu machen. Die Fasern sind zweckmäßig in Form eines textilen Flächengebildes, speziell eines gewebten oder gewirkten textilen Flächengebildes, vorgesehen.
Im vorliegenden Zusammenhang umfaßt der unbestimmte Ausdruck "Fasern" Monofilamente ebenso wie Multifilament-Faserverbände, und wenigstens bei manchen Gegenständen sind wärmeschrumpfbare Fasern beispielsweise in Form von Monofilamenten vorhanden. Der Ausdruck umfaßt Bänder einschließlich Profilbänder, geprägte Bänder und fibrillierte Bänder.
Die Verbundabdeckung und damit der Gegenstand ist in Gestalt einer Hülse (wobei dieser Ausdruck Umwickelhülsen und rohrförmige Hülsen einschließt). In diesem Fall wird der Durchtritt von Flüssigkeit in das Innere der Hülse entweder durch die Dicke des Gegenstands oder von einem der Enden des rohrförmigen Gegenstands im wesentlichen auch dann verhindert, wenn die Hülse durchschnitten wird. Bevorzugte Formen der wärmerückstellbaren Fasern sind in den oben angegebenen britischen und europäischen Patentanmeldungen beschrieben. Die wärmerückstellbaren Fasern sind bevorzugt aus einem polymeren Material gebildet, das den Fasern gute physische Eigenschaften, z. B. gute Kriechfestigkeit, verleiht. Olefinpolymere wie etwa Polyethylen (insbesondere HD-Polyethylen) und Ethylenmischpolymere, Polyamide, Polyester und Acrylatpolymere, die imstande sind, vernetzt zu werden, können verwendet werden. Ein bevorzugtes polymeres Material für die Fasern basiert auf Polyethylen einer Dichte von 0,94 bis 0,97 g/cm³ und mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw von 80 x 10³ bis 200 x 10³ und einem Zahlenmittel des Molekulargewichts Mn von 15 x 10³ bis 30 x 10³.
Die wärmerückstellbaren Fasern haben bevorzugt eine Rückstellspannung von 10&supmin;¹ MPa, stärker bevorzugt 5 x 10&supmin;¹ und gewöhnlich wenigstens 1 MPa bei einer Temperatur oberhalb der Übergangstemperatur der Fasern. Theoretisch gibt es keine Obergrenze der Rückstellspannung, aber praktisch sind 200 MPa und gewöhnlicher 100 MPa die höchste Zahl, die bei polymeren Fasern normalerweise erreichbar ist. Die Zugfestigkeit der Fasern bei ihrer Rückstelltemperatur wird bevorzugt auf 0,1 MPa oder höher durch Vernetzen des polymeren Materials, aus dem sie gebildet sind, erhöht, und zwar entweder durch chemische Mittel oder durch Bestrahlen, z. B. bestrahlen mit energiereichen Elektronen, mit Gammastrahlen oder mit UV-Strahlen.
Wenn die Fasern durch Bestrahlen vernetzt werden, kann das in jeder geeigneten Stufe durchgeführt werden. Beispielsweise kann der Vernetzungsschritt in die Herstellung der Faser eingebaut sein. Die Faser kann extrudiert, bei einer Temperatur unterhalb ihrer Schmelztemperatur gereckt werden, bevorzugt um einen Betrag zwischen 400 und 2000 %, dann einer Bestrahlung unterworfen werden, um die Vernetzung zu bewirken. Alternativ kann die Faser extrudiert, zum Vernetzen bestrahlt, erwärmt, gereckt und dann abgekühlt werden. HD-Polyethylenfasern werden bevorzugt mit einer Dosis von ca. 5 bis ca. 35 Mrad, bevorzugt von ca. 5 bis ca. 25 Mrad und speziell von ca. 8 bis ca. 10 Mrad bestrahlt. Gewöhnlich ist der Gelanteil der vernetzten Faser größer als %, bevorzugt größer als 30 %, am meisten bevorzugt größer als 40 %. In der Praxis sind Gelanteile von mehr als 90 % nicht ohne weiteres erreichbar. Als weiteres Beispiel kann die Faser extrudiert, bei einer Temperatur unterhalb ihres Schmelzpunkts gereckt, in ein textiles Flächengebilde eingetragen und dann bestrahlt werden.
Es wird zwar gewöhnlich bevorzugt, daß die wärmerückstellbaren Fasern eine Rückstellung von wenigstens 20 % und insbesondere wenigstens 40 % zeigen, aber höhere Werte können erwünscht sein, damit ein textiles Flächengebilde oder Verbundmaterial, das aus den Fasern hergestellt wird, eine ausreichend hohe Rückstellung hat. Für viele Anwendungen, beispielsweise Anwendungen als ein Spleißmuffengehäuse oder als ein anderer Gegenstand zum Abdichten gegenüber der Umgebung, kann es erwünscht sein, daß das Verbundmaterial eine Rückstellung von wenigstens 45 %, insbesondere wenigstens 60 % hat. In bestimmten Fällen jedoch kann es für die Fähigkeit der Rückhaltung von hohem Druck erwünscht sein, wärmerückstellbare Fasern mit relativ kleinem Rückstellungsverhältnis, z. B. nur 5 % Rückstellung, zu verwenden.
Die Multifilamentfasern sind bevorzugt wärmestabil, obwohl sie wärmerückstellbar sein können, und verleihen im allgemeinen eine gewisse Festigkeit, und infolgedessen kann wenigstens ein Bestandteil davon als Festigkeitsfasern bezeichnet werden. Bevorzugt haben sie eine Zähigkeit von wenigstens 0,04 N/tex bei 120 ºC, bevorzugt auch bei 180 ºC, und stärker bevorzugt von wenigstens 0,07, speziell wenigstens 0,1, insbesondere wenigstens 1,0 N. Ihre Festigkeit kann mit derjenigen der durch Wärme erweichbaren Fasern verglichen werden, die verwendet werden, um die Blockierung zu erreichen. Unter einem wärmestabilen Gegenstand wird ein Gegenstand verstanden, der anders als ein wärmerückstellbarer Gegenstand seine Konfiguration beim Erwärmen nicht ändert, bis er seine Phase ändert. Die Fasern können wenigstens als Teil eines textilen Flächengebildes wie etwa als ein gewebtes, gewirktes, geflochtenes textiles Flächengebilde oder als ein Faservlies vorliegen. Bevorzugt ist das textile Flächengebilde eines, bevorzugt ein Gewebe, bei dem wärmerückstellbare Fasern in einer Richtung verlaufen und dimensionsmäßig wärmestabile Fasern in einer anderen Richtung (bevorzugt im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung) verlaufen, so daß das textile Flächengebilde als Ganzes nur in einer einzigen Richtung rückstellbar ist. Wenn das textile Flächengebilde ein Gewebe aufweist, bevorzugen wir, daß der Schuß rückstellbar ist, aber die Richtungen können umgekehrt sein. Das textile Flächengebilde kann jedoch vollständig wärmestabil sein, beispielsweise in Form einer Glasfasermatte oder einer gewebten oder gewirkten Glasfaserstruktur.
So kann beispielsweise ein neues nichtrückstellbares textiles Flächengebilde aus Multifilamentglas- oder anderen Fasern vorgesehen sein, das in ein oder mehr Richtungen blockiert ist.
Ein solches textiles Flächengebilde kann zum mechanischen oder Wärmeschutz verwendet werden, und es kann Teil eines wärmeschrumpfbaren Produkts sein oder damit verwendet werden, etwa einer Umwickelhülse-oder einer rohrförmigen Hülse, und zwar beispielsweise bei einem Kabelspleißmuffengehäuse.
Beispielsweise kann eine dimensionsmäßig rückstellbare Hülse ein solches blockiertes textiles Flächengebilde aus Glas an einer Oberfläche davon haben, und zwar bevorzugt an einer äußeren Oberfläche, um Schutz vor einem Gasbrenner zu bieten.
Der Gegenstand ist in Gestalt einer Hülse, und für viele Anwendungen ist es erwünscht, daß eine erste Gruppe von wärmerückstellbaren Fasern um den Umfang des Gegenstands herum verläuft und eine zweite Gruppe von wärmestabilen Fasern entlang der Länge des Gegenstands verläuft. Das bedeutet, daß der Gegenstand radial rückstellbar ist, aber bei der Rückstellung keine signifikante Längenänderung zeigt. Bevorzugt haben die entlang der Länge des Gegenstands verlaufenden wärmestabilen Fasern hohe axiale Festigkeit und verleihen dem fertigen Gegenstand dadurch gute axiale Festigkeit.
Die Fasern der zweiten Gruppe sind mit einem polymeren Material blockiert. Als Beispiele von Materialien, die für die Fasern verwendet werden können, sind zu nennen Glas, synthetische polymere Materialien, beispielsweise Polyetherketone, Ryton (Wz), Nomex (Wz), Polyaramide wie etwa Kevlar (Wz), vernetzte Polyolefine und Naturfasern, beispielsweise Baumwolle, Polytetrafluorethylen, Polyimide, Fluorolefine, pyrolisiertes Polyacrylnitril oder Metall. Andere Fasern, die verwendet werden können, umfassen Kohlenstoffasern und Silika-Stapelfäsern.
Die polymere Blockierung der zweiten Gruppe von Fasern verhindert im wesentlichen jegliche Wanderung von Flüssigkeit entlang Zwischenräumen zwischen den Fasern. Im Fall einer Hülse wird also Flüssigkeit am Eindringen in das Innere gehindert. Die Blockierung sollte ausreichende Festigkeit und Dicke haben, um ein Lecken einer etwaigen wandernden Flüssigkeit durch die Beschichtung und außerdem eine Beschädigung der Beschichtung zu verhindern, speziell jegliche Beschädigung, die die darunterliegenden Fasern selbst freilegen würde. Das Blockiermaterial ist bevorzugt flexibel, um den Fasern zu ermöglichen, leicht zu einem textilen Flächengebilde verarbeitet zu werden. Das Blokkiermaterial ist bevorzugt auch ausreichend fest und zäh, um eine Beschädigung desselben während der Herstellung oder Installation des Gegenstands zu verhindern. Das ist besonders wichtig, wenn nur eine einzige Laminatschicht verwendet wird und die blockierten Fasern im übrigen exponiert sind.
Bevorzugte Blockiermaterialien umfassen Schmelzklebstoffe wie Ethylen-Vinylacetat, Harze, die als Latex oder in Lösung lieferbar sind, und Acryl- oder andere Harze, die mittels Wärme oder UV-Strahlung aushärtbar sind. Weitere Blockiermaterialien umfassen Polyethylen, Polypropylen, Polyvinyl chlorid, Polyvinylidenchlorid und Ester wie Polyethylenterephthalat und Nylon wie etwa Nylon-6, und diese Materialien werden bevorzugt, wenn das Material als durch Wärme erweichbare Fasern geliefert wird.
Das Blockiermaterial kann auf die Faserverbände aufgebracht werden, bevor sie verwoben oder anderweitig zu einem textilen Flächengebilde geformt werden, und ein solches Aufbringen kann in richtig blockierten Fasern resultieren, das muß aber nicht der Fall sein; es ist möglich, daß spätere Fertigungsschritte wie Laminieren oder Erwärmen oder die spätere Installation wie etwa eine Wärmerückstellung das Blockiermaterial zum Fließen bringen und die gewünschte Blockierung bilden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine nichtblockierte Faser zu einem textilen Flächengebilde zu verarbeiten, das textile Flächengebilde mit einem geeigneten Material zu laminieren oder anderweitig zu beschichten, beispielsweise in Folienform oder durch Spritzen oder Tauchen, und es dann nochmals mit einem weiteren Material zu laminieren, das eine Matrix für das textile Flächengebilde bildet, um es undurchlässig zu machen. Das erste aufzubringende Material kann bei Erwärmung niedrige Viskosität haben und später dazu dienen, die Blockierung zu bilden.
Insbesondere, wenn das Blockiermaterial als durch Wärme erweichbare Fasern geliefert wird, bevorzugen wir folgendes:
(a) Das Matrixmaterial hat eine Erweichungstemperatur von 60 bis 180 ºC, bevorzugt 70 bis 160 ºC, stärker bevorzugt 85 bis 140 ºC;
(b) die wärmerückstellbaren Fasern haben eine Rückstelltemperatur von 80 bis 180 ºC, bevorzugt 90 bis 160 ºC, stärker bevorzugt 100 bis 150 ºC; und
(c) das Blockiermaterial hat eine Erweichungstemperatur von 300 ºC oder weniger, bevorzugt 250 ºC oder weniger, stärker bevorzugt 200 ºC oder weniger.
Bevorzugt ist die Rückstelltemperatur zwischen 150 ºC (stärker bevorzugt 100 ºC) unter bis 50 ºC (stärker bevorzugt 25 ºC) über der Erweichungstemperatur der durch Wärme erweichbaren Fasern.
Bevorzugt ist die Erweichungstemperatur des Matrixmaterials zwischen 180 ºC (stärker bevorzugt 60 ºC) unter bis 100 ºC (stärker bevorzugt 20 ºC) über der Erweichungstemperatur des Blockiermaterials.
Das textile Flächengebilde kann zu einem Muster verwoben sein, beispielsweise mit Köper-, Kettatlas-, Schußatlas-, Dreher-, Leinwand-, Hopsack-, Sackleinen-, Panamabindung und verschiedenen Bindungskombinationen in ein- oder mehrlagigen Geweben, z. B. zwei- oder dreilagigen Geweben. Gewebe, Gewirke und Geflechte können verwendet werden, wobei jedoch Gewebe und Gewirke am meisten bevorzugt sind. Bei manchen Anwendungen, speziell wenn gute Abriebfestigkeit des Gegenstands gewünscht wird, wird es bevorzugt, eine Köperbindung zu verwenden.
Wie oben erwähnt, weist der Gegenstand gemäß der Erfindung ein polymeres Matrixmaterial auf, das auf die Fasergruppen aufgebracht ist, um sie gegenüber den Durchtritt von Flüssigkeit senkrecht zu der Ebene, in der sie liegen, im wesentlichen undurchlässig zu machen. Die Fasern sind vorhanden, um das polymere Matrixmaterial zu verstärken oder zu schützen, das rückstellbar ist und als rückstellbare Hülse vorliegt. Das polymere Matrixmaterial kann entweder in Form einer Schicht oder von Schichten sein, die auf eine oder beide Oberflächen der Gruppe von Fasern oder des textilen Flächengebildes aufgebracht sind, oder es kann in Form einer Matrix sein, durch die hindurch die Fasern verlaufen. Das polymere Matrixmaterial ist bevorzugt mit den Fasern verbunden, wodurch der Durchtritt von Fluid entlang den äußeren Oberflächen der Fasern zwischen den Fasern und dem Matrixmaterial verhindert wird. Es ist außerdem erwünscht, daß die Fasern und das polymere Material angemessen flexibel sind, um Rißbildung oder Schichtablösung im Gebrauch zu verhindern.
Die Verwendung einer einzigen Laminatschicht von polymerem Material im wesentlichen nur auf einer Seite des textilen Flächengebildes kann unter bestimmten Umständen gewählt werden. Beispielsweise hätte der Gesamtgegenstand dann geringeres Gewicht. Außerdem wurde gefunden, daß ein nur auf einer Seite laminierter Gegenstand aus textilem Flächengebilde imstande ist, höhere Rückstellverhältnisse als ein äquivalentes textiles Flächengebilde zu erreichen, das auf beiden Seiten laminiert oder mit einer Matrix getränkt ist. Ohne daß die Erfindung irgendwie eingeschränkt werden soll, wird angenommen, daß dies so ist, weil das polymere Material, wenn eine doppelte Laminatschicht oder eine getränkte Matrix vorhanden ist, dazu tendiert, die Zwischenräume des textilen Flächengebildes zu blockieren und so die Rückstellung zu hemmen. Bevorzugte Ausführungsformen des Gegenstands gemäß der Erfindung haben ein Rückstellverhältnis im Bereich von 1,1:1 bis 8:1, insbesondere 2:1 bis 8:1.
Bevorzugt ist das polymere Matrixmaterial (das als das zweite polymere Material bezeichnet werden kann, wenn es erforderlich ist, es von dem polymeren Blockiermaterial zu unterscheiden) ein Material, das ein solches Dehnungs/Temperatur-Profil hat, daß es eine Temperatur (t) gibt, die bei oder über der Rückstelltemperatur der Fasern (und bevorzugt über der kristallinen Schmelztemperatur) liegt und bei der das zweite polymere Material eine Bruchdehnung von größer als 20 % und einen 20 %, bevorzugt auch einen 2 % Sekantenmodul (x) von wenigstens 10&supmin;² MPa (gemessen bei einer Dehnungsrate von 300 % pro Minute) hat, wobei bei dieser Temperatur der Ungleichung (1) genügt ist:
X / Y (1 - R) / R ist größer als Eins, bevorzugt kleiner als 5, speziell kleiner als 10 (1)
wobei Y = die Rückstellspannung der Fasern (bevorzugt wenigstens 5 x 10&supmin;² MPa) bei einer Temperatur oberhalb ihrer Rückstelltemperatur (und bevorzugt oberhalb der kristallinen Schmelztemperatur des Materials der Fasern) und R = die mittlere effektive Volumenfraktion von wärmerückstellbaren Fasern in der Verbundstruktur entlang der oder jeder Rückstellrichtung, bezogen auf das Gesamtvolumen von wärmerückstellbaren Fasern und des zweiten polymeren Materials. Ein geeignetes Material für das zweite polymere Material ist in der EP-Patentveröffentlichung 0116393 (MP790) beschrieben, deren Offenbarung hier summarisch eingeführt wird.
Bei der Rückstellung bewirken die Fasern eine Verformung des Matrixmaterials, und diese Verformung findet bevorzugt durch Fließen (im Gegensatz zu bloßem Biegen) statt. Die Matrix wird bevorzugt dicker, während ihre Oberfläche durch die sich rückstellenden Fasern verringert wird.
Bei oder oberhalb der Rückstelltemperatur der Fasern ist das zweite polymere Material bevorzugt zu begrenztem Fließen unter Druck fähig. Bevorzugt hat es bei der vorgenannten Temperatur eine Bruchdehnung größer als 50 %, am meisten bevorzugt größer als 100 %, und einen 20 %, bevorzugt auch einen 2 % Sekantenmodul von bevorzugt wenigstens 5 x 10&supmin;² MPa, am meisten bevorzugt wenigstens 10&supmin;¹ MPa, gemessen bei einer Dehnungsrate von 300 % pro Minute.
Die Fähigkeit des zweiten polymeren Materials, bei Erwärmung zu fließen, braucht nicht unbedingt nach der Rückstellung vorhanden zu sein. Beispielsweise kann das zweite polymere Material bei Erwärmung letztlich zu einem Duroplast aushärten, obwohl es bevorzugt wird, daß die Aushärtungsrate unter Rückstellungsbedingungen derart ist, daß die Rückstellung nicht gehemmt wird und das Material während der Rückstellung nicht von dem textilen Flächengebilde herabtropft. So kann das zweite polymere Material beispielsweise aufgepfropfte hydrolysierbare Silangruppen enthalten, die imstande sind, das Material später in Anwesenheit von Feuchtigkeit zu vernetzen. Beispiele von solchen Materialien sind in der US-PS 1 296 460 von Dow Corning Ltd. angegeben, deren Offenbarung hier summarisch eingeführt wird. Alternativ kann das zweite polymere Material ein Polymer, bevorzugt einen Kautschuk, beispielsweise einen Acrylkautschuk, aufweisen, der Epoxidgruppen und ein bei Raumtemperatur unlösliches Härtungsmittel, z. B. Dicyandiamid, enthält. Im allgemeinen bevorzugen wir jedoch, daß das Matrixmaterial ein Polyolefin wie Polyethylen, insbesondere LD-Polyethylen, aufweist. Das Matrixmaterial ist bevorzugt vernetzt.
Das zweite polymere Material kann mit dem zur Blockierung der Fasern verwendeten polymeren Material chemisch und/oder physisch kompatibel sein. Eine Kompatibilität ist auch zwischen dem zweiten polymeren Material und den wärmerückstellbaren Fasern möglich. Ferner kann Kompatibilität zwischen dem auf das textile Flächengebilde aufgebrachten zweiten polymeren Material, dem polymeren Material der wärmerückstellbaren Fasern und dem polymeren Blockiermaterial der Multifilamentfasern vorhanden sein. Kompatibilität von Polymeren kann dadurch entstehen, daß die Polymere gleichartige oder identische chemische Arten sind und ihre relevanten physischen Eigenschaften bei der Laminierung, Installation und im Gebrauch gleichartig oder identisch sind, das ist aber nicht unbedingt erforderlich.
Gute Kompatibilität ist vorteilhaft, wenn nur eine einzige Laminatschicht verwendet wird, da sonst eine Aufhebung der Verbindung zwischen ihr und den Fasern stattfinden kann. Wenn eine doppelte Laminatschicht, also eine auf jeder Seite des textilen Flächengebildes, verwendet wird, können sich die polymeren Schichten durch die Zwischenräume des textilen Flächengebildes hindurch miteinander verbinden, und es ist weniger wichtig, daß gute Kompatibilität vorhanden ist, obwohl das trotzdem erwünscht ist.
Wenn das zweite polymere Material als eine Laminatschicht auf die Faser aufgebracht ist, ist die Kompatibilität zwischen (a) dem zweiten polymeren Material und (b) dem Blokkiermaterial und/oder den rückstellbaren Fasern bevorzugt derart, daß die Haftungsschälfestigkeit zwischen der Laminatschicht und den Fasern wenigstens 10 N/25 mm Breite, gemessen bei 23 ºC, ist, um ein Lösen der Haftung der Lami natschicht von den Fasern zu verhindern.
Da das Blockiermaterial so gewählt werden kann, daß es mit den wärmerückstellbaren Fasern und mit dem zweiten polymeren Material kompatibel ist, kann bei Abwesenheit einer direkten Verbindung zwischen den Multifilamentfasern und dem zweiten polymeren Material eine sehr dichte Struktur erhalten werden. Somit kann ein weiter Bereich von Materialkombinationen verwendet werden.
Beispiele von Materialien, die als das zweite polymere Material und auch als das polymere Blockiermaterial verwendet werden können, umfassen thermoplastische und elastomere Materialien. Beispiele von geeigneten thermoplastischen Materialien umfassen Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Ethylen- Ethylacrylat-Copolymere, Ethylen-Butylacrylat-Copolymere, Polyethylene einschließlich der linearen LD-, der LD- und der HD-Gütegrade, Polypropylen, Polybutylen, Polyester, Polyamide, Polyetheramide, Perfluorethylen-Ethylen-Copolymer und Polyvinylidenfluorid. Beispiele von elastomeren Materialien umfassen Styrol-Butadien-Copolymere und funktionelle Analoga davon, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Blockcopolymer, Acrylat-Elastomere einschließlich der Acrylate und Methacrylate und ihrer Copolymere, z. B. Polybutylacrylat, und Poly-2-ethylhexylacrylat, the hochvinylhaltigen Vinylacetat-Copolymere mit Ethylen (VAE), Polynorbornen, Polyurethane und Siliconelastomere und dergleichen. Wenn es zweckmäßig ist, können diese Materialien als das Blockiermaterial verwendet und in Lösung, in der Schmelze, als ein UV- oder anders härtbares Harz oder, was bevorzugt wird, als ein Latex aufgebracht werden. Zur Verwendung als ein Blokkiermaterial muß eine ursprünglich niedrige Viskosität (beispielsweise durch Lösung, Suspension, hohe Temperatur) während der Herstellung vorgesehen sein, und zwar gemeinsam mit guter Warmfestigkeit bei der Installationstemperatur des Produkts, die im Fall von mittels Brenner installierten wärmerückstellbaren Hülsen hoch sein kann. Vernetzung durch Bestrahlen usw. nach dem Tränken kann dazu beitragen, diese Kombination von Eigenschaften zu erhalten.
Das zweite polymere Material sowie auch das Blockiermaterial können bestrahlt oder mit anderen Mitteln behandelt werden, etwa mit chemischen Vernetzern, beispielsweise einem Peroxid-Vernetzer. Vernetzung kann vorteilhaft sein, wenn das unvernetzte Matrixmaterial einen zu niedrigen Schmelzpunkt hat. Wenn das Blockiermaterial als durch Wärme erweichbare Fasern geliefert wird und ein gewisses Fließen oder eine sonstige Verformung verlangt wird, kann es erwünscht sein, daß ein Material (wie etwa ein Polypropylen) gewählt wird, das nicht vernetzbar ist (was Materialien umfaßt, bei denen die Kettenaufspaltung die Rate einer etwaigen Vernetzung überschreitet). Auf diese Weise kann das Verbundmaterial bestrahlt werden, um rückstellbare Fasern und/oder seine Matrix zu vernetzen, ohne daß die Fähigkeit des Blockiermaterial zum Fließen, um später eine Blockierung zu bilden, beeinträchtigt wird. Tatsächlich kann die Bestrahlung sogar das Fließen oder andere Eigenschaften (beispielsweise eine Erhöhung des Schmelzfluß-Index) von polymeren Materialien zum Blockieren, beispielsweise Polypropylen, verbessern. Das kann durch Kettenaufspaltung oder einen anderen Abbau geschehen. Das Blockiermaterial kann daher eines aufweisen, das unter Bestrahlung abgebaut wird oder ein Abbauprodukt eines solchen Materials ist.
So kann ein Bestrahlungsschritt dazu dienen, die Eigenschaften des Blockiermatenals zu verbessern (durch Abbau) und gleichzeitig die Festigkeit dder Rückstellbarkeit der textilen Flächengebilde zu verbessern und/oder ein Fließen des Matrixmaterials (durch Vernetzen) zu vermindern. Wenn Bestrahlen angewandt wird, wird für ein Material, das weder Antirad noch Prorad enthält, eine Dosis von 13 Mrad oder weniger, bevorzugt 10 Mrad oder weniger, speziell zwischen 2 und 7 Mrad, bevorzugt. (Höhere oder niedrigere Dosiswerte werden für Materialien bevorzugt, die Antirad bzw. Prorad enthalten.) Der resultierende Vernetzungsgrad erlaubt dem zweiten polymeren Material, sich mit dem textilen Flächengebilde rückzustellen. Er verhindert auch, daß das zweite polymere Material und das Blockiermaterial während der Wärmerückstellung, speziell bei der Wärmerückstellung mittels eines Brenners, verlaufen oder tropfen. Das Rückstellverhältnis des Gegenstands nach dem Bestrahlen ist bevorzugt wenigstens 50 %, speziell wenigstens 70 % desjenigen vor dem Bestrahlen. Diese Dosiswerte können als typisch für olefinische Polymere wie Polyethylen angesehen werden, und der Fachmann ist in der Lage, geeignete Dosiswerte in Abhängigkeit von der Anwesenheit verschiedener Konzentrationen von Prorad, falls vorhanden, zu wählen. Der Gegenstand kann unter Anwendung eines einzigen Bestrahlungsschritts hergestellt werden, wenn das Strahl-Ansprechverhalten aller polymeren Materialien kompatibel ist; das Strahl-Ansprechverhalten der rückstellbaren Fasern kann, falls gewünscht, durch die Zugabe von Prorad erhöht und das des zweiten polymeren Materials und/oder des Blockiermatenais durch die Zugabe von Antirad verringert werden. Ansonsten können getrennte Vernetzungsschritte angewandt werden. Ein Verfahren zum Herstellen des Gegenstands weist folgendes auf: Extrudieren und Recken der wärmerückstellbaren Fasern, Verweben dieser Fasern mit den blockierten Fasern, Aufbringen des zweiten polymeren Materials, fakultativ durch Aufbringen einer einzelnen Laminatschicht eines Materials, das Antirad enthält, und Vernetzen des laminierten Gegenstands auf eine Bestrahlungsdosis von ca. 12 Mrad. Ein weiteres Merkmal der Vernetzung nach dem Laminieren (speziell durch Bestrahlen) besteht darin, daß eine Vernetzungsverbindung zwischen den rückstellbaren Fasern und/oder allen anderen Fasern und/oder dem zweiten polymeren Material gebildet werden kann, was zur Beibehaltung der Struktur des Gegenstands speziell unter harten Rückstellbedingungen beitragen kann. Das kann einen viel weniger strikten Laminiervorgang ermöglichen, weil dadurch die Notwendigkeit für ein physisches Ineinandergreifen entfallen kann.
Die verwendeten polymeren Materialien können nichtleitfähig sein und beispielsweise einen spezifischen Widerstand von mehr als 10¹&sup0;, stärker bevorzugt mehr als 10¹&sup4; Ω cm haben. Ein elektrisch erwärmbares, beispielsweise elektrisch wärmerückstellbares Produkt kann hergestellt werden, indem Materialien mit niedrigerem spezifischen Widerstand eingebaut werden.
Der wärmerückstellbare Gegenstand gemäß der Erfindung ist vielseitig anwendbar. Beispielsweise kann er über Substraten rückgestellt werden, insbesondere über Substraten, die veränderliche oder diskontinuierliche Konturen haben, um einen mechanischen Schutz oder Schutz gegenüber der Umgebung zu bieten. Das textile Flächengebilde kann wärmestabile Fasern mit hohen Zugfestigkeiten verwenden, beispielsweise Glasfasern oder Aramidfasern (wie sie etwa von Dupont unter dem Warennamen "Kevlar" verkauft werden), die, wenn sie in der Axialrichtung verlaufen, dem Gegenstand erlauben, beispielsweise als Rohrkupplung verwendet zu werden, wobei die hochfesten wärmestabilen Fasern dem Gegenstand eine hohe axiale Abziehfestigkeit verleihen.
Je nach der Anwendung des Gegenstands kann dieser jede geeignete Gestalt annehmen. Beispielsweise kann er einen gleichförmigen Querschnitt entlang seiner Länge haben, oder die Gestalt und/oder Größe des Querschnitts kann entlang seiner Länge veränderlich sein.
Bei manchen Anwendungen wird es bevorzugt, den Gegenstand innen mit einem Klebstoff, bevorzugt einem durch Wärme aktivierbaren Klebstoff, bevorzugt einem Schmelzklebstoff, zu beschichten.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Perspektivansicht einer radial warmschrumpfbaren Hülse, die ein Verbundmaterial aufweist, wobei ein Bereich von Matrixmaterial weggeschnitten ist, um innere Fasern freizulegen;
Fig. 2 ein Querschnitt durch den Gegenstand von Fig. 1;
Fig. 3a und 3b eine Umwickelhülse; und
Fig. 4a und 4b eine Hülse, die zum Wiederzutritt teilweise weggeschnitten ist, vor und nach dem Wiederabdichten;
Fig. 5 bis 11 verschiedene Formen von Multifilament-Hybridfasern, die Festigkeitsfasern und durch Wärme erweichbare Fasern aufweisen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen rohrförmigen Gegenstand 1, der eine textile Flächengebildeschicht 3 und eine Matrix 5 aus Polyethylen niedriger Dichte (LD-Polyethylen) aufweist. Die textile Flächengebildeschicht 3 kann beispielsweise eine 2x2-Köperbindung aufweisen, die einen Schuß von durch Wärme schrumpfbaren HD-Polyethylenfasern 7, die um den Umfang des Gegenstands herum verlaufen, und eine Kette von wärmestabilen Fasern 9, die entlang der Länge des Gegenstands verlaufen, aufweist. Die wärmestabilen Fasern 9 weisen Multifilament-Glasverbände auf, die mit einem Ethylen-Vinylacetat-Copolymer blockiert sind.
Das ist im einzelnen in der Detailansicht gezeigt; es ist ersichtlich, daß die Multifilamentfaser 10, die Filamente 11 aufweist, durch polymeres Material 12 blockiert ist.
Fig. 3a zeigt eine Umwickelhülse, die ein textiles Flächengebilde oder Verbundmaterial aufweisen kann, das die Erfindung verkörpert. Die Hülse hat eine Verschlußeinrichtung 14 (beispielsweise in Form von hochstehenden Schienen 14, wie gezeigt), die beispielsweise von einem Kanal 15 zusammengehalten werden kann. Eine innere Klebstoffbeschichtung ist mit Kreuzen dargestellt. Fig. 3b zeigt die Hülse nach der Rdckstellung.
Fig. 4a zeigt ein Spleißmuffengehäuse, das eine Hülse 16 aufweist, die um einen Spleiß 18 zwischen zwei Telekommunikationskabeln 17 durch Wärme aufgeschrumpft ist, wobei ein zentraler Bereich zum Zweck der Reparatur oder Modifikation an dem Spleiß entfernt worden ist. Es ist zu sehen, daß Endbereiche 19 auf den Kabeln belassen worden sind.
Fig. 4b zeigt die Hülse von Fig. 4a, in die erneut Zugang erfolgt ist, nachdem sie durch eine zusätzliche Hülse 20, die über die Endbereiche 19 der alten Hülse aufgeschrumpft ist, wieder abgedichtet ist. Im allgemeinen kann unter der ursprünglichen Hülse eine Auskleidung vorgesehen sein, um als Abstützung zu wirken und zu verhindern, daß die heiße schrumpfende Hülse den Kabelspleiß 18 beschädigt. Diese ist der Klarheit halber aus den Zeichnungen weggelassen worden.
In Fig. 4b ist ein Leckpfad entlang einer längsverlaufenden, allgemein wärmestabilen Faser in der ursprünglichen Hülse bei 21 gezeigt. Man sieht, daß er von der Außenseite zur Innenseite des Spleißgehäuses verläuft. Wenn daher die Längsfasern nichtbiockierte Multifilamentfasern aufwiesen, könnten Verunreinigungen in das Spleißmuffengehäuse eindringen, indem sie entlang solchen Fasern zwischen deren Filamenten transportiert werden. Das wird durch die Faserblockierung gemäß der Erfindung verhindert. Die Erfindung kann zusätzlich oder alternativ angewandt werden, um in Umfangsrichtung verlaufende rückstellbare Multifilamentfasern zu blockieren.
Die Fig. 5 bis 11 zeigen verschiedene Formen von Hybridfasern, die rückstellbare Fasern enthalten können, gewebt, gewirkt oder anderweitig zu einem textilen Flächengebilde gefertigt oder mit einem polymeren Matrixmaterial vereinigt sein können, um ein Verbundmaterial und/oder ein rückstellbares Material zu bilden. Ein solches Vielschichtmaterial kann, insbesondere nach Erwärmen, Bestrahlen, Druckbeaufschlagen und/oder Rückstellung, planar dicht sein und brauchbar sein, um einen Schutz gegenüber der Umgebung um Substrate herum wie etwa solche, die Kabel oder Rohre aufweisen, zu bieten. Nach einem solchen Erwärmen, Bestrahlen, Rückstellen und/oder Druckbeaufschlagen haben die gezeigten Multifilamentbündel im allgemeinen die Struktur der Faser 10 von Fig. 2.
Fig. 5 zeigt eine Multifilamentfaser, die fortlaufende Festigkeitsfasern 22 und fortlaufende durch Wärme erweichbare Fasern 23 (gestrichelt gezeigt) aufweist. Die Multifilamentfaser kann durch gleichzeitiges Vermischen ihrer Komponenten hergestellt werden. Die gezeigte Anzahl von Filamenten ist geringer als die bevorzugte Anzahl. "Fortlaufend" bedeutet einfach keine Stapelfaser und beinhaltet keine Lange im Vergleich mit der Länge des Verbands oder mit irgendeinem textilen Flächengebilde oder Verbundmaterial; trotzdem bevorzugen wir es, daß die Fasern im wesentlichen ebenso lang wie die Verbände sind und die Verbände im wesentlichen ebenso lang wie die relevante Dimension des textilen Flächengebildes oder Verbundmaterials sind.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine Corespun-Multifilamentfaser, die einen Kern aus Festigkeitsfasern 24, umgeben von einem Mantel aus stabilen, durch Wärme erweichbaren Fasern 25 aufweist. Der Kern kann eher eine einzige Festigkeitsfaser und nicht eine Vielzahl von Festigkeitsfasern aufweisen. Solche Corespun-Fasern kinnen nach dem Dref-Verfahren hergestellt sein. "Dref" ist ein Warenzeichen der Fehrer AG, Österreich. Wie bevorzugen es, daß der Kern einen tex-Wert von 2 bis 300, bevorzugt 15 bis 30, stärker bevorzugt ca. 22 hat und daß Kern plus Mantel einen tex-Wert von 10 bis 1000, bevorzugt 75 bis 150, stärker bevorzugt ca. 100 haben. Bevorzugt weist der Kern Glas auf, und der Mantel weist kurze Polypropylen-Stapelfasern auf. Wir haben solche Corespun-Fasern zusammen mit wärmeschrumpfbaren HD-Polyethylenfasern verwoben und das Ergebnis mit einem LD-Polyethylen-Matrixmaterial laminiert. Die Corespun-Fasern werden bevorzugt vor der Verarbeitung wie Verweben oder Durchlaufen von Quetschwalzen oder sonstige Einrichtungen behandelt, um ihre Haarigkeit und Klebrigkeit zu mindern. Eine solche Behandlung kann Erwärmen aufweisen. Das kann auch für andere hier erwähnte Hybridfasern gelten. Das resultierende Verbundmaterial wurde um 5 % warmgeschrumpft und dann auf planare Dichtheit, d. h. auf seine Fähigkeit geprüft, dem Fluiddurchtritt entlang dem Glaskern standzuhalten. Es wurde gefunden, daß es imstande ist, Fluiddrücken von wenigstens 80 psi für wenigstens 15 min standzuhalten. Diese Prüfung demonstriert wohl eine ausgezeichnete planare Dichtheit zur Verwendung des Verbundmaterials auf dem Gebiet von Kabelzubehör und für den Schutz gegenüber der Umgebung ganz allgemein.
Eine planare Dichtheit kann im allgemeinen ohne die anfängliche 5 % Rückstellung erreicht werden, wenn ausreichend Wärme, Bestrahlung und/oder Druck aufgebracht wird, um das Polypropylen oder sonstige Blockiermaterial, das als die durch Wärme erweichbaren Fasern vorgesehen ist, zu erweichen und/oder zu verformen. Der erforderliche Grad der Erweichung oder Verformung hängt natürliöh von der Beschaffenheit (beispielsweise der Größe und Anzahl von Filamenten) der Festigkeitsfasern und von der Verwendung ab, die das Verbundmaterial erfahren soll.
Fig. 7 zeigt einen Multifilament-Faserverband, der ein Hybridkörper aus Festigkeits-Stapelfasern 26 und durch Wärme erweichbaren Stapelfasern 27 (gestrichelt gezeigt) ist. Es wird bevorzugt, daß die Festigkeitsfasern Zug über eine Strecke übertragen können, die größer als ihre eigene Länge ist, und sie sind bevorzugt miteinander verwirbelt und nicht bloß durch die durch Wärme erweichbaren Fasern miteinander verbunden. Somit bilden die Festigkeitsfasern bevorzugt den größeren Teil des Verbands.
Fig. 8 zeigt im Querschnitt ein Multif ilament-Faserbündel, das fortlaufende Festigkeitsfasern 28 aufweist, die von einem Polymermantel 29 umgeben sind, an dessen Außenseite durch Wärme erweichbare Stapelfasern 30 haftend vorgesehen sind. Ein Verfahren zum Herstellen von solchen Hybridfasern umfaßt Bobtex (Wz) integriertes Verbundspinnen. Der Polymermantel kann dasselbe oder ein ähnliches Material wie das der durch Wärme erweichbaren Fasern aufweisen.
Fig. 9 zeigt im Querschnitt einen Multifilament-Faserverband, der fortlaufende Festigkeitsfasern 31 und fortlaufende durch Wärme erweichbare Fasern 32 aufweist, die im wesentlichen gegenseitig parallel zueinander verlaufen. Die Festigkeitsfasern weisen bevorzugt Glas mit einem Durchmesser von 3 bis 30 µm, bevorzugt 6 bis 12 µm, auf, und die erweichbaren Fasern weisen bevorzugt Polyethylen, Polypropylen oder Nylon 6 mit einem Durchmesser von 5 bis 15 µm auf. Der Verband kann einen gewissen Drall aufweisen. Ein oder mehr Verbände von Festigkeitsfasern können mit ein oder mehr Verbänden von durch Wärme erweichbaren Fasern verzwimt sein, wir bevorzugen es aber, daß die durch Wärme erweichbaren Fasern durch sämtliche Festigkeitsfasern hindurch separiert sind. Techniken wie Ringzwirnen, Doppeldrahtzwirnen, REPCO (Wz) Self-Twist-Spinnen und Fachzwirnen können angewandt werden.
Fig. 10 zeigt einen Multifilament-Faserverband, der durch ein Verfahren gebildet ist, das Umwindespinnen (auch als Hohispindel-Spinnen bezeichnet) eines Kerns 33 umfaßt, der fortlaufende Festigkeitsfasern und eine äußere Beschichtung 34 aufweist, die durch Wärme erweichbare Fasern aufweist, die um den Kern herum durch eine Umwicklung oder ein Bindeelement 35 gehalten sein können. Die durch Wärme erweichbaren Fasern können Stapelfasern oder fortlaufende Fasern aufweisen.
Fig. 11 zeigt einen Multifilament-Seilverband, der aus vier kontinuierlichen Fasern durch Doublieren hergestellt ist.
Wie oben erwähnt, kann es vorteilhaft sein, solche Hybridfasern einer vorläufigen Wärmebehandlung zu unterziehen, bevor sie etwa durch Verweben (oder andere Fertigungsvorgänge) oder Laminierung usw. verarbeitet werden. Solche wärmebehandelten Fasern können leichter zu verarbeiten sein. Im Fall von verzwirnten Hybridfasern kann das auf eine Konsoh dierung oder eine Verringerung der Sprungkraft oder Lebendigkeit des Dralis zurückgeführt werden, und im Fall von Corespun-Fasern kann eine Verringerung der Haarigkeit erzielt werden, und die Fasern können leichter durch Maschinen laufen, und zwar speziell, ohne kleben zu bleiben.
Es folgen spezielle Beispiele von Gegenständen gemäß der Erfindung. In jedem Fall ist der Gegenstand in Form einer gleichförmigen Hülse, die einen Durchmesser von 30 mm vor der Rückstellung hat, obwohl natürlich Hülsen mit anderen Größen und andere Gegenstände hergestellt werden können.

Beispiel 1

Ein pyrolysiertes 40-tex-Polyacrylnitril-Garn wird mit zwei Enden eines 30-tex-Monofilaments mit niedrigem Schmelzpunkt, z. B. Polycaprolacton, verzwimt. Das resultierende verzwirnte Garn hatte eine längenbezogene Masse von 110 tex. Das Polycaprolacton schmilzt bei 55 ºC.

Beispiel 2

Ein 22-tex-Glasfasergarn wird in einen Mantel aus Polypropylen-Stapelfasern eingebettet, wobei Kemgarn-Herstellungstechniken angewandt werden, wie sie beispielsweise beim Corespinnen zum Einsatz kommen. Das resultierende Garn hatte eine längenbezogene Masse von 50 tex. Das Polypropylen schmilzt bei 160 ºC.

Beispiel 3

Ein 167-tex-Kevlar(Wz)-Paraaramidgarn wird innerhalb eines Mantels von Polyethylenterephthalat-Stapelfasern unter Verwendung eines Umwindegarns von fortlaufendem 17-tex- Multifilament-Polyethylenterephthalatgarn umwindegesponnen. Das resultierende Garn hatte eine längenbezogene Masse von 380 tex. Die Polyethylenterephthalat-Komponente des Garns schmilzt bei 260 ºC.

Beispiel 4

68-tex-Multifilament-Glasfasern wurden mit verschiedenen Latices auf Wasserbasis getränkt, wie nachstehend angegeben ist, indem sie durch ein Latexbad gezogen wurden und überschüssiger Latex entfernt wurde. Wasser wurde durch Zwangslufttrocknen entfernt. Das latexgetränkte Glas wurde in jedem Fall auf einen Wickelkörper gewickelt und später beispielsweise verwendet, um ein Verbundmaterial wie etwa ein wärmerückstellbares Verbundmaterial herzustellen.

Latextyp

1. Ethylen-Vinylacetat-Copolymer
2. Ethylen-Vinylacetat-Butylacrylat-Terpolymer
3. chlorsulfoniertes Polyethylen
4. carboxyliertes Styrol-Butadien-Copolymer

Beispiel 5

34-tex-Multifilament-Glasfaser, die vorher aus der Schmelze mit Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (28 % Vinylacetat) getränkt worden war, wurde wie beschrieben verwendet, um ein textiles Flächengebilde zur Verwendung in Verbundkonstruktionen, z. B. einer wärmerückstellbaren Verbundkonstruktion, herzustellen.

Beispiel 6

68-tex-Multifilament-Glasfaser wurde mit einer flüssigen Masse getränkt, die ein polymeres Vorprodukt enthielt, das mit Hilfe von UV-Strahlung in situ polymerisiert wurde, um ein festes polymeres Tränkmittel zu ergeben. Getränktes Glas wurde verwendet, um ein textiles Flächengebilde zur Verwendung bei Verbundkonstruktionen wie etwa wärmerückstellbaren Verbundkonstruktionen herzustellen.

Beispiel 7

68-tex-Multifilament-Glasfaser wurde mit einer Lösung von Ethylen-Ethylacrylat-Copolymer (25 % Ethylacrylat) in Toluol bei 80 ºC getränkt, und überschüssiges Lösungsmittel wurde durch Zwangslufttrocknung ausgetrieben. Das resultierende blockierte Glas wurde zum späteren Gebrauch, beispielsweise für die Herstellung von textilem Flächengebilde zum Einbau in ein Verbundmaterial auf Glasbasis, auf einen Wickelkörper gewickelt.

Beispiel 8

Die Hybridfasern der Beispiele 1 bis 3 wurden verwoben, und auf das resultierende Gewebe wurde eine Schicht LD-Polyethylen laminiert, und das resultierende Verbundmaterial wurde warmgepreßt, um die Bedingungen zu simulieren, unter denen ein solche Fasern aufweisendes rückstellbares Verbundmaterial installiert werden würde.
200 mm Länge der resultierenden Verbundmaterialien, wobei die Glasfasern vertikal waren und der untere Rand frisch abgeschnitten war, wurde bis auf eine Tiefe von 10 mm in eine wäßrige Methylenblaulösung getaucht. Nach 24 h bei Raumtemperatur wurden die Glasabschnitte geprüft, um die Bewegungsstrecke der Methylenblaulösung entlang dem Glas (den Transport) zu bestimmen. Die nachstehende Tabelle gibt die gemessenen Strecken an.
nichtgetränktes Glas (Vergleich) 33 mm
Beispiele 1 bis 3 minimal

Beispiel 9

Die Hybridfasern der Beispiele 4 bis 7 wurden verwoben, und das resultierende textile Flächengebilde wurde laminiert. 200 mm der resultierenden Verbundmaterialien, in denen die Glasfasern vertikal waren und der untere Rand frisch abgeschnitten war, wurden auf eine Tiefe von 10 mm in eine wäßrige Methylenblaulösung getaucht. Nach 24 h bei Raumtem peratur wurden Glasabschnitte geprüft, um die Bewegungsstrecke der Methylenblaulösung entlang dem Glas (den Transport) zu bestimmen. Die nachstehende Tabelle gibt die gemessenen Strecken an.
Latex 1 (wie Beispiel 4) 1,1 mm
2 (" " 4) 1,0 mm
3 (" " 4) 1,7 mm
Ethylen-Vinylacetat (wie Bsp: 5) 10 mm
UV-gehärtetes Acrylat (Bsp. 6) 1,1 mm
Ethylen-Ethylacrylat (Bsp. 7) 4,4 mm
Man sieht, daß die Tränkmittel eine signifikante Auswirkung auf die Flüssigkeitsaufnahme haben. Eine Transportstrecke von 10 mm oder weniger, stärker bevorzugt 5 mm oder weniger, wird bevorzugt.

Beispiel 10

Multifilamentfasern, wie sie in den Beispielen 1 bis 7 beschrieben sind, wurden zu einem textilen Flächengebilde wie oben angegeben verwoben, und LD-Polyethylen wurde beispielsweise durch Extrusionsbeschichten darauflaminiert, um eine Verbundstruktur zu bilden. Diese wurde nach bekannten Verfahren zu einem wärmerückstellbaren Spleißmuffengehäuse geformt.
Eine wie beschrieben hergestellte Hülse wurde über einem Kabelspleiß, wie in Fig. 3b gezeigt, rückgestellt. Um erneuten Zugang zu dem Gehäuse zu erhalten, wurde ein zentraler Bereich des Spleißmuffengehäuses entfernt, indem zwei durchgehende Umfangsschnitte angebracht wurden, und zwar einer an jedem Ende des Spleißes, so daß der Endbereich in seiner Position auf den Kabeln verblieb (Fig. 4a). Eine zweite Hülse wurde über den alten Endbereichen rückgestellt, wodurch der Spleiß überbrückt wurde (Fig. 4b).
Nachdem ein Abkühlen des Spleißmuffengehäuses zugelassen worden war, wurde es einem Innendruck von 100 kPa für 15 min ausgesetzt, während es in Wasser eingetaucht war. Aus dem Gehäuse entwich keine Luft, was eine perfekte Abdichtung um den Spleiß herum anzeigt. Es konnte keine Luft auf dem Weg über die Multifilament-Glasfasern, die wie oben definiert getränkt waren, austreten.
Darauffolgte eine Temperaturwechselbeanspruchungs-Prüfung. Das Gehäuse wurde intern auf einen Druck von 40 kPa gebracht und isoliert, d. h. ein Druck von 40 KPa wurde bei Raumtemperatur aufrechterhalten und war als eine Funktion der Temperatur variabel. Der umschlossene Spleiß wurde einer Temperaturwechselbeanspruchung von -30 bis +60 ºC unterworfen, wobei ein vollständiger Zyklus jeweils 12 Stunden dauerte. Nach Beendigung von 15 Zyklen war kein Druckverlust erkennbar.
Zum Vergleich wurde das obige Vorgehen wiederholt, allerdings unter Verwendung eines wärmerückstellbaren Spleißmuffengehäuses, das unter Verwendung von 68-tex-Glas hergestellt war, wobei kein Blockiermaterial anwesend war. Nach erneutem Zugang und Wiederverschließen und anschließender Druckbeaufschlagung war zu sehen, daß auf dem Weg über die Enden des Multifilament-Glases viel Luft austrat. Ähnliche Luftaustritte wurden zu Beginn der Temperaturwechselbeanspruchung beobachtet.
Um Zweifel auszuschließen, wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung zahlreiche Methoden, Verbundmaterialien und rückstellbare Gegenstände bereitstellt, die blockiert oder planar dicht sind, oder daß irgendeine oder mehr der Fasern, textilen Flächengebilde, Gegenstände, Verbundmaterialien und Blockiermaterialien und -methoden gewählt werden können. Auch kann jede Kombination der verschiedenen in den diversen Ansprüchen definierten Merkmale angewandt werden.

Claims

1. Verbundmaterial in Form einer radial rückstellbaren Hülse (13, 16), das dimensionsmäßig rückstellbares Matrixmaterial und in Umfangsrichtung verlaufende Fasern als verstärkung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung verlaufenden Fasern Multifilamentfasern sind, und daß das Verbundmaterial Mittel (23, 25, 27, 30, 32, 34) hat, die zumindest nach der Rückstellung den Durchtritt von Fluid in Längsrichtung entlang Zwischenräumen der Fasern und/oder entlang äußeren Oberflächen der Fasern zwischen den Fasern und dem Matrixmaterial verhindern oder hemmen.

2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, wobei das Matrixmaterial vernetzt ist.

3. Verbundmaterial nach Anspruch 2, wobei das Matrixmaterial durch aufgepfropfte hydrolisierbare Silangruppen vernetzt ist.

4. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Multifilamentfasern als wenigstens Teil eines textilen Flächengebildes anwesend sind.

5. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form einer Umwickelhülle (13, 16).

6. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Multifilamentfasern Glas aufweisen.

7. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Hybridfasern hat, die folgendes aufweisen:

(a) Festigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) und

(b) die genannten Mittel (23, 25, 27, 30, 32, 34) in Form von oder gebildet aus durch Wärme erweichbaren Fasern, die beim Erwärmen und/oder unter Kompression und/oder beim Bestrahlen des Verbundmaterials die Zwischenräume der Fasern blockieren.

8. Verbundmaterial nach Anspruch 7, wobei die Multifilamentfasern die Hybridfasern aufweisen.

9. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannten Mittel (23, 25, 27, 30, 32, 34) Polyethylen, Polypropylen, Nylon, Polycaprolactam, Polyester, Polyvinylidenchlorid oder Polyvinylchlorid aufweisen; und/oder die Fasern ein vernetztes Polyolefin, Glas, Kohlenstoffaser, Silika-Stapelfaser, Polyaramid, Polyetherketon, Acrylnitril oder ein Metall aufweisen.

10. Verbundmaterial nach Anspruch 9, wobei die genannten Mittel (23, 25, 27, 30, 32, 34) durch Wärme erweichbare Polyethylenfasern aufweisen.

11. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Matrixmaterial vernetztes Polyethylen aufweist.

12. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die durch Wärme erweichbaren Fasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) ein Material aufweisen, das unter Bestrahlung abgebaut wird.

113. Verbundmaterial nach Anspruch 7, 8 oder 12, wobei die Hybridfasern einen Kern aus einer Einzelfaser haben.

14. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Matrixmaterial in Form einer Schicht oder von Schichten ist, die auf eine oder jede Oberfläche eines Sets der Fasern aufgebracht sind.

15. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei die Fasern durch das Matrixmaterial verlaufen.

16. Verbundmaterial nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Matrix durch Extrusionsbeschichten auf die Fasern aufgebracht ist.

17. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hybridfasern Endlosfestigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) und durch Wärme erweichbare Endlosfasern (23, 25, 27, 30, 32, 34), die miteinander verwirbelt sind, aufweisen oder daraus gebildet wurden.

18. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hybridfasern Corespun-Endlosfestigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) und sie umgebende durch Wärme erweichbare Fasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) aufweisen oder daraus gebildet wurden, wobei die resultierenden Hybridfasern vor der Vereinigung mit dem Matrixmaterial wärmebehandelt worden sind.

19. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hybridfasern ein Gemisch aus Festigkeits-Stapelfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) und durch Wärme erweichbaren Stapelfasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) aufweisen oder daraus gebildet wurden.

20. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hybridfasern Endlosfestigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) aufweisen oder daraus gebildet wurden, die von einem Polymermantel (29) umgeben sind, an dessen Außenseite durch Wärme erweichbare Stapelfasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) haften.

21. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hybridfasern Endlosfestigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) und durch Wärme erweichbare Endlosfasern (23, 25, 27, 30, 32, 34), die im wesentlichen zueinander parallel verlaufen, aufweisen oder daraus gebildet wurden.

22. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Festigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) und durch Wärme erweichbare Fasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) miteinander verzwimt sind.

23. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hybridfasern Kerne aufweisen, die Festigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) aufweisen, die mit äußeren Beschichtungen, die durch Wärme erweichbare Fasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) aufweisen, umsponnen sind, oder Kerne aufweisen, die durch Wärme erweichbare Fasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) aufweisen, die mit Festigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) aufweisenden äußeren Beschichtungen umsponnen sind.

24. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hybridfasern durch ein Verfahren gebildet wurden, das das mehrstufige Verzwirnen von Endlosfestigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) mit durch Wärme erweichbaren Endlosfasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) aufweist.

25. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Hybridfasern Kerne aus Festigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) aufweisen, die von Mänteln aus durch Wärme erweichbaren Fasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) umgeben sind, wobei die Kerne tex-Werte von 2 bis 3000 haben und die Kerne plus Mäntel tex-Werte von 10 bis 1000 haben.

26. Verbundmaterial nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Festigkeitsfasern (22, 24, 26, 28, 31, 33) Reißfestigkeitswerte von wenigstens 0,03 N/tex bei 120 ºC haben.

27. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannten Mittel ein Material aufweisen, das unter Bestrahlung abgebaut wird oder ein Abbauprodukt eines solchen Materials ist; und/oder wobei sich das Matrixmaterial unter Bestrahlung vernetzt oder ein Vernetzungsprodukt davon ist.

28. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 12, 13 und 18-27, wobei die durch Wärme erweichbaren Fasern (23, 25, 27, 30, 32, 34) ein Material aufweisen, das unter Bestrahlung abgebaut wird.

29. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Multifilamentfasern wärmestabil sind.

30. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zusätzlich wärmeschrumpfbare Fasern aufweist.

31. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Matrixmaterial mit den Fasern verklebt ist, so daß der Durchtritt von Fluid entlang den äußeren Oberflächen der Fasern zwischen den Fasern und dem Matrixmaterial verhindert wird.