DE69210230T2

DE69210230T2 - Bei wärmezufuhr schrumpfbare umhüllung zum überziehen eines langgestreckten gegenstands

Info

Publication number: DE69210230T2
Application number: DE69210230T
Authority: DE
Inventors: Robin John; Beersel Jozef Van
Original assignee: Raychem NV SA
Current assignee: Commscope Connectivity Belgium BVBA
Priority date: 1991-01-09
Filing date: 1992-01-07
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2012-01-08
Also published as: DE69210230D1; EP0575333A1; GB9100373D0; EP0575333B1; CA2098006A1; AU662512B2; US5397615A; AU1155592A; JPH06504240A; ATE137160T1; WO1992011997A1

Description

Verfahren zum Umhüllen lanaaestreckter Substrate

Die Erfindung betrifft wärmeschrumpfbare Umwickelgegenstände zum Umhüllen von langgestreckten Gegenständen, wie etwa Rohren oder Kabeln oder Verbindungsstellen dazwischen.
Wärmeschrumpfbare polymere oder auf textilem Flächengebilde basierende Gegenstände sind wohlbekannt. Typischerweise sind die Gegenstände in Form von Hüllen, die die Eigenschaft haben, fähig zu sein, bei Erwärmen auf kleinere Durchmesser zu schrumpfen. Eine solche Hülle ist mit einem Durchmesser ausgebildet, der ausreichend groß ist, so daß sie bequem um ein Substrat herum angebracht werden kann, und sie wird dann erwärmt, wobei die Wärme bewirkt, daß sie schrumpft, damit sie sich an das Substrat anpaßt.
Die wärmeschrumpfbaren Hüllen können einen geschlossenen Querschnitt haben, zum leichteren Aufbringen sind sie jedoch unter anderem bevorzugt Umwickelhüllen. Beispiele solcher Umwickelhüllen sind beispielsweise beschrieben in US 3 455 326 (Ellis) und in US 4 200 676 (Caponigro, Lopez), US 4 586 971 (Wallace), EP 0 163 508 (Leest, Peigneur, van Beersel), US 4 359 502 und JP 54-149780 (Anmeldungs-Nr. 53-59167).
Bei den vorstehend beschriebenen wärmeschrumpfbaren Umwickelhüllen können die sogenannten Verschlüsse, um die Umwicklung geschlossen zu halten, d. h. um die zusammengefügten oder überlappten Enden der Hüllen zusammenzuhalten, mechanisch sein, wie es beispielsweise in der US 3 455 326 beschrieben ist, oder auf direktem Verbinden, beispielsweise durch Klebstoff oder durch Schmelzen basieren, wie beispielsweise in der US 4 200 676 oder in der JP 54-149780 beschrieben ist. Wenn sie auf dem Verbinden mit oder durch überlappende Ränder basieren, wird typischerweise eine laminare Platte oder ein Fleck verwendet, um mit den überlappten Rändern eine Verbindung zu bilden. In diesen Fällen ist es wünschenswert, nicht nur den Gegenstand zu erwärmen, um ihn auf zuschrumpfen und eventuell auch einen Klebstoff auf dem Fleck zu aktivieren, sondern auch auf den Fleck zu "klopfen", d. h. einen nach unten gerichteten Druck auf den Fleck aufzubringen, typischerweise mit einer behandschuhten Hand, um eine gute Verbindung zu bilden.
Wenn direktes Schmelzen angewandt wird, um überlappende Rän der direkt zu verbinden, ist es gleichermaßen typisch, einen Abschnitt der Hülle klebstofffrei zu lassen, um es der Hülle (typischerweise Polyethylen) zu ermöglichen, sich mit sich selbst zu verbinden. In diesem Fall ist ebenfalls ein nach unten gerichteter Druck auf den zu verbindenden Bereich wünschenswert. Bei diesen Anwendungen ist es ferner erforderlich zu verhindern, daß die Hüllenenden relativ zu einander gleiten, so daß sich die Umwickelhülle öffnet. In gewissen Situationen ist das Aufbringen eines nach unten gerichteten Drucks und das Verhindern eines Gleitens der Hüllenenden schwierig, wenn nicht gar unmöglich zu erreichen.
Die US-A-5 022 941 beschreibt einen mehrschichtigen, jedoch einheitlichen Verschluß, der verwendet wird, um überlappende Enden einer wärmeschrumpfbaren Umwicklung zu verbinden. Der Verschluß weist eine Trägerschicht, bevorzugt Polyimid, auf, die eine Haftklebstoffschicht trägt, die selbst eine wärmeschrumpfbare Folienschicht trägt. Die Folie hat kleinere Dimensionen als die verstärkte druckempfindliche Schicht. Der Verschluß wird durch Erwärmen, um die wärmeschrumpfbare Folie zu schmelzen, aufgebracht. In der US-A-5 022 941 ist es ebenso wie in vorher beschriebenen Dokumenten wünschenswert, den Verschluß zu "klopfen", beispielsweise mit einer behandschuhten Hand, um eine gute Verbindung zwischen den überlappenden Enden der wärmeschrumpfbaren Umwicklung und der darüberliegenden wärmeschrumpfbaren Schicht, die die Innenschicht des Verschlusses bildet, sicherzustellen.
Wir haben ein Verfahren zum Verbinden der Enden einer Umwickelumhüllung entwickelt, das automatisch einen nach unten gerichteten oder radialen Druck auf die überlappten Enden der Hülle und fakultativ auch auf einen Fleck erzeugt. Das Verfahren verhindert ferner ein Gleiten der überlappten Hüllenenden.
Somit wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ein Verfahren zum Umhüllen eines langgestreckten Substrats bereitgestellt, wobei das Verfahren folgendes aufweist:
(i) Positionieren einer wärmeschrumpfbaren Umwickelumhüllung um das Substrat herum, so daß ihre Enden einander überlappen;
(ii) Positionieren einer ersten laminaren Platte über der Linie, die durch die überlappten Enden der Umhüllung gebildet ist, wobei die erste laminare Platte entweder direkt oder durch die Einwirkung einer Klebstoffbeschichtung, zumindest nach Einwirkung durch Wärme, auf wenigstens einem Teil ihrer der Umhüllung zugewandten Oberfläche mit dieser verbindbar ist;
(iii) Positionieren einer zweiten laminaren Platte über der ersten laminaren Platte, wobei die zweite Platte sich von der ersten laminaren Platte unterscheidet und breiter als die erste laminare Platte ist und wobei die Positionierung der zweiten laminaren Platte derart ist, daß die Längsränder der zweiten laminaren Platte über die Ränder der ersten laminaren Platte vorstehen;
(iv) Befestigen dieser vorstehenden Längsränder der zweiten laminaren Platte an den darunterliegenden Umhüllungsbereichen ohne Aufbringen von Wärme; und
(v) Aufbringen von Wärme, so daß die Umhüllung zu schrumpfen beginnt und Umfangsspannungen in der Umhüllung erzeugt werden, die die daran befestigte zweite laminare Platte spannen und sie veranlassen, eine im allgemeinen radial gerichtete Kraft auf die darunterliegende erste laminare Platte aufzubringen.
Bei einer Ausführungsform gemäß der Erfindung muß die erste laminare Plate selbst oder eine Klebstoffbeschichtung darauf durch Wärme aktiviert werden, um sie mit der Umhüllung zu verbinden.
Die Erfindung ist besonders vorteilhaft zum Umhüllen von Verbindungsstellen von beschwerbeschichteten Stahlrohren. Beschwerbeschichtete Stahlrohre, die typischerweise mit Beton beschichtet sind, werden gewöhnlich als Unterwasser-Rohr- leitungen verwendet. Wenn eine Verbindung zwischen den Rohren herzustellen ist, wird der Beton entfernt, und die Stahlrohre werden miteinander verschweißt. Dann muß die Verbindungsstelle geschützt und die entfernte Beschwerbeschichtung auf irgendeine Weise ausgeglichen werden. Der Schutz kann unter Verwendung einer wärmeschrumpfbaren Standard-Umwickelhülle wie etwa derjenigen, die unter dem Warenzeichen Thermofit WPC verkauft wird, hergestellt. Schließlich kann heißer Unterwasser- oder Marinemastix typischerweise bei Temperaturen von 170 ºC bis 200 ºC in eine die Verbindungsstelle umgebende Ummantelung gegossen werden, um den Beton zu ersetzen. Die EP 0 079 610 (Ube) beschreibt eine solche Anwendung, bei der der heiße Marinemastix tatsächlich verwendet wird, um die Hülle zu erwärmen und aufzuschrumpfen, obwohl bei typischeren Anwendungen die schrumpfbaren Hüllen unter Verwendung einer externen Wärmequelle wie etwa Propangas, Infrarotstrahlung oder einer Heißluftpistole installiert werden. Das Aufschrumpfen und das Verbinden finden statt, wenn die Hülle kurz Temperaturen über 125 ºC ausgesetzt wird.
Die vorliegende Anmeldung ist insbesondere anwendbar zum Umhüllen von Verbindungsstellen in beschwerbeschichteten Muffen, bei denen eine Ummantelung verwendet wird, in die heißer
Marinemastix eingebracht wird. Bei einer solchen Anwendung wird zunächst die wärmeschrumpfbare Umhüllung um die Schweißverbindungsstelle herum angebracht, und dann werden die erste und die zweite laminare Platte ohne das Aufbringen von Wärme angebracht. Dann wird eine Ummantelung positioniert, um die Beton-Beschwerbeschichtung auf beiden Seiten der Verbindungsstelle zu überbrücken, und heißer Mastix wird hineingegossen. Bei Berührung des Mastix mit der Umhüllung beginnt diese zu schrumpfen, wobei sie Umfangsspannungen in der Umhüllung erzeugt. Die zweite laminare Platte wird gespannt, so daß ein Gleiten zwischen den Umhüllungsenden begrenzt wird. Ferner hält die zweite laminare Platte die erste laminare Platte in ihrer Lage, bis ausreichend Wärme von dem heißen Mastix (durch normale Wärmeleitung) durch die erste laminare Platte dringt, um eine permanente Verbindung zwischen der ersten laminaren Platte und den überlappten Umhüllungsenden herzustellen. Außerdem bringt die zweite laminare Platte beim Spannen eine im allgemeinen radial gerichtete Kraft nach unten auf die erste laminare Platte auf, um die Verbindung zu verbessern. Diese nach unten gerichtete oder radiale Kraft ist für eine gute Verbindung zwischen der ersten laminaren Platte und den Umhüllungsenden sehr wichtig. Die nach unten gerichtete Kraft wird natürlich durch die kalte Befestigung der zweiten laminaren Platte an der Umhüllung und das Spannen der zweiten laminaren Platte erzeugt; das durch das Schrumpfen und resultierende Umfangsspannungen in der Umhüllung bewirkt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt, um ein langgestrecktes Substrat zu umhüllen, wobei die Anordnung folgendes aufweist:
(i) eine wärmeschrumpfbare Umwickelumhüllung, deren Enden überlappt werden können;
(ii) eine erste laminare Platte, die über den überlappten Enden der Umhüllung positioniert werden kann und die, zumindest bei Aktivierung durch Wärme, mit dieser verbindbar ist, und zwar (a) entweder direkt oder (b) durch die Einwirkung einer Klebstoffbeschichtung, die auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche, die im Gebrauch der Umhüllung zugewandt ist, positioniert ist; und
(iii) eine zweite laminare Platte, die sich von der ersten laminaren Platte unterscheidet und breiter als die erste laminare Platte ist und über dieser so positioniert werden kann, daß die Ränder der zweiten laminaren Platte über die Ränder der ersten laminaren Platte vorstehen, wobei diese vorstehenden Ränder der zweiten laminaren Platte ohne das Aufbringen von Wärme an den überlappten Rändern der Umhüllung befestigbar sind.
Die Erfindung kann vorteilhaft in Situationen verwendet werden, die die Verwendung von Heißluft- oder Infrarot-Heizgeräten oder Gasbrennern vollständig vermeiden. Wenn beispielsweise Unterwasser- oder Marinemastix oder ein anderes heißes Medium auf die Außenseite einer Hülle aufzubringen ist, kann dieses genutzt werden, um die Wärme zu liefern, um das Aufschrumpfen der Hülle zu bewirken. Alle anderen Anwendungen erfolgen kalt (d. h. ohne das Aufbringen von Wärme), und ein nach unten gerichteter Druck auf den Verschluß wird automatisch erzeugt. Der Vorgang ist daherzeitsparend. Dies ist beim Anbringen von Umhüllungen an Verbindungsstellen in beschwerbeschichteten Unterwasser-Rohrleitungen besonders wichtig, da dies typischerweise auf offshore-Verlegeschiffen erfolgen muß, deren Betrieb teuer ist.
Die wärmeschrumpfbare Umhüllung kann beispielsweise jedes Material aufweisen, das allgemein bekannt ist oder auf dem Gebiet verwendet wird oder das in einer der vorstehend genannten Patentveröffentlichungen beschrieben ist, wobei deren gesamte Offenbarungen hier summarisch eingeführt werden.
Die erste laminare Platte kann beispielsweise eines der Materialien aufweisen, die gewöhnlich auf dem Gebiet als sogenannte Fleckverschlüsse verwendet werden oder die in einer der vorstehend genannten Patentveröffentlichungen beschrieben sind.
Die zweite laminare Platte kann jedes Material aufweisen, das sich ohne das Aufbringen von Wärme mit dem Umhüllungsmaterial verbinden kann, so daß diese Verbindung den Gleitkräften standhalten kann, die infolge des Schrumpfens der Hülle auf sie wirken. Ein typisches verfügbares Material ist das allgemein verfügbare Band vom Typ WPC, beispielsweise WPCP-IV Z.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnungen beschrieben, wobei:
Figur 1 eine Teilquerschnittsansicht einer Umwickelhülle und der ersten und der zweiten laminaren Platte gemäß der Erfin dung ist;
Fig. 2 eine schematische Ansicht ist, die die in der Anordnung von Figur 1 erzeugten Kräfte zeigt;
Fig. 3 eine Verbindungsstelle zwischen beschwerbeschichteten Betonrohren zeigt, die von einer Anordnung gemäß den Figuren 1 und 2 zu schützen ist; und
Figuren 4 und 5 die Anwendung der Anordnung der Figuren 1 und 2 und das Aufbringen von heißem Marinemastix auf die Verbindungsstelle von Figur 3 zeigen.
Figur 1 zeigt die überlappten Enden 2 einer wärmeschrumpfbaren Umwickelhülle aus vernetztem Polyethylen. Eine Verschlußbahn in Form einer ersten laminaren Platte 4, die mit Klebstoff (nicht gezeigt) beschichtet ist, ist über die überlappten Enden 2 gelegt. In dieser Phase ist die Platte 4 nicht mit den Hüllenenden 2 verbunden, weil der Klebstoff darauf die Aktivierung durch Wärme zum Verbinden erfordert. Eine zweite laminare Platte 6 überlappt die erste laminare Platte 4. Sie ist breiter als die Platte 4, so daß ihre Ränder 8 über die Ränder der Platte 4 vorstehen. Diese Ränder 8 sind ohne das Aufbringen von Wärme an den überlappten Hüllenenden 2 befestigt.
Figur 2 ist eine schematische Ansicht, die die in der Anordnung von Figur 1 erzeugten Kräfte zeigt, die durch das Aufbringen von äußerer Wärme auf die Anordnung bewirkt werden, beispielsweise durch Gießen von heißem Marinemastix (bei ungefähr 170 bis 220 ºC) in eine Ummantelung, die die Umwickelhülle umgibt. Beim Aufbringen von Wärme beginnt die Umwickelhülle zu schrumpfen, wobei Umfangsspannungen, wie durch Pfeile 10 angedeutet, in der Hülle erzeugt werden. Dies bewirkt wiederum ein Spannen der zweiten laminaren Platte 6, die daran befestigt ist, so daß dadurch wiederum eine nach unten gerichtete oder radiale Kraft, wie durch Pfeile 12 angedeutet, auf die erste laminare Platte 4 aufgebracht wird. Dies verbessert die Verbindung zwischen dem Klebstoff auf der Platte 4 und den Hüllenenden 2.
Figur 3 zeigt eine Verbindungsstelle zwischen beschwerbeschichteten Betonrohren. Zwei Stahlrohre 14 sind mit einer Korrosionsschutzschicht 16 und einer äußeren Beschwerbeschichtung aus Beton 18 beschichtet. Die Rohre sind in dem Bereich der Verbindungsstelle von der Schicht 16 und dem Beton 18 befreit worden, um eine Schweißverbindung 20 zu bilden.
Die Figuren 4 und 5 zeigen die Anwendung der Erfindung, um die Schweißverbindung 20 zu schützen. Zunächst wird eine wärmeschrumpfbare Umwickelhülle 22 um die Schweißverbindung herum positioniert. Sie erstreckt sich so von der Schweißverbindung, daß sie die Korrosionsschutzschicht 16 überlappt (Figur 4). Die Hülle 22 wird durch die laminaren Platten gemäß den Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 geschlossen gehalten (die Platten sind in den Figuren 4 und 5 nicht gezeigt). Dann wird eine Ummantelung 24 angebracht, um den Beton 18 auf beiden Seiten der Verbindungsstelle zu überbrücken, und heißer Marinemastix 26 wird bei einer Temperatur zwischen 170 und 220 ºC hineingegossen, um die Ummantelung auszufüllen. Die Wärme von dem Marinemastix bewirkt, daß die Hülle 22 schrumpft, wobei sie Umfangsspannungen und daraus folgende radiale Kräfte auf die überlappten Hüllenenden erzeugt (wie unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 erörtert ist). Somit wird durch die Hülle ohne die Anwendung einer Heißluftpistole oder eines Propanbrenners eine gute Verbindung gebildet, um die Schweißverbindung zu umhüllen.
Durch Anwendung der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind Installationzeiten für die Hülle von weniger als 1 min, sogar weniger als 40 s erzielt worden. Ferner sind bei der zerstörenden Prüfung Ablösefestigkeiten von mehr als 30 N/25 mm in der Hülle erzeugt worden.

Claims

1. Verfahren zum Umhüllen eines langgestreckten Substrats, wobei das Verfahren folgendes aufweist:

(i) Positionieren einer wärmeschrumpfbaren Umwickelumhüllung (2) um das Substrat herum, so daß ihre Enden einander überlappen;

(ii) Positionieren einer ersten laminaren Platte (4) über der Linie, die durch die überlappten Enden der Umhüllung gebildet ist, wobei die erste laminare Platte (4) entweder direkt oder durch die Einwirkung einer Klebstoffbeschichtung, zumindest nach Aktivierung durch Wärme, auf wenigstens einem Teil ihrer der Umhüllung zugewandten Oberfläche mit dieser verbindbar ist;

(iii) Positionieren einer zweiten laminaren Platte (6) über der ersten laminaren Platte (4), wobei die zweite Platte (6) sich von der ersten laminaren Platte unterscheidet und breiter als die erste laminare Platte (4) ist und wobei die Positionierung der zweiten laminaren Platte (6) derart ist, daß die Längsränder der zweiten laminaren Platte über die Ränder der ersten laminaren Platte vorstehen;

(iv) Befestigen dieser vorstehenden Längsränder der zweiten laminaren Platte an den darunterliegenden Umhüllungsbereichen (2) ohne das Aufbringen von Wärme; und

(v) Aufbringen von Wärme, so daß die Umhüllung (2) zu schrumpfen beginnt und Umfangsspannungen in der Umhüllung erzeugt werden, die die daran befestigte zweite laminare Platte (6) spannen und sie veranlassen, eine im allgemeinen radial gerichtete Kraft auf die darunterliegende erste laminare Platte auf zubringen.

2. Anordnung, um ein langgestrecktes Substrat zu umhüllen, die folgendes aufweist:

(i) eine wärmeschrumpfbare Umwickelumhüllung (2), deren Enden überlappt werden können;

(ii) eine erste laminare Platte (4), die über den überlappten Enden der Umhüllung positioniert werden kann und die, zumindest bei Aktivierung durch Wärme, mit dieser verbindbar ist, und zwar (a) entweder direkt oder (b) durch die Einwirkung einer Klebstoffbeschichtung, die auf wenigstens einem Teil ihrer Oberfläche, die im Gebrauch der Umhüllung zugewandt ist, positioniert ist; und

(iii) eine zweite laminare Platte (6), die sich von der ersten laminaren Platte (4) unterscheidet und breiter als die erste laminare Platte (4) ist und über dieser so positioniert werden kann, däß die Ränder der zweiten laminaren Platte (6) über die Ränder der ersten laminaren Platte (4) vorstehen, wobei diese vorstehenden Ränder der zweiten laminaren Platte (6) ohne das Aufbringen von Wärme an den überlappten Rändern der Umhüllung (2) befestigbar sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1,

wobei Wärme durch das Positionieren von geschmolzenem Marinemastix, angrenzend an die wärmeschrumpfbare Umhüllung, aufgebracht wird.

4. Anordnung nach Anspruch 2,

wobei die erste laminare Platte (4) durch den Vorgang des Positionierens von geschmolzenem Marinemastix, angrenzend an die wärmeschrumpfbare Umhüllung (2), fähig gemacht werden kann, mit den überlappten Enden der gewickelten Umhüllung (2) verbunden zu werden.

5. Verfahren oder Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, um eine Verbindung zwischen beschwerbeschichteten Stahlrohren abzudecken.