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Ratgeber
Ob bei der Produktion, bei der Wartung, im Service, bei der Instandsetzung, im Haushalt oder auch im Hobbybereich: Überall da, wo Kabel oder Kabel-Verbindungsstellen professionell isoliert und Kurzschlüsse zuverlässig vermieden werden müssen, sind Schrumpfschläuche die beste Lösung. Doch Schrumpfschläuche haben noch weit mehr Potential, als man im ersten Moment vermutet. Um die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten richtig einschätzen zu können, sollte man wissen was ein Schrumpfschlauch ist und wie er funktioniert.
Ein Schrumpfschlauch (engl. heatshrinking tube) besteht aus Kunststoff, der sich unter Hitzeeinwirkung auf ein vorher festgelegtes Maß zusammenzieht (schrumpft). Die Schrumpfraten können je nach Schrumpfschlauch 2:1 bis 6:1 betragen. Zudem gibt es die Schrumpfschläuche mit unterschiedlichen Durchmessern und Wandstärken.
Das Ausgangsmaterial für Schrumpfschläuche ist je nach Anwendungsgebiet u.a. Polyolefin (PEX), Elastomer (PES), VITON+, Fluorpolymer (FPM), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Fluorkunststoffe (PTFE, FEP oder PFA).
Schrumpfschläuche werden z.B. für den Einsatz in der Produktion als Meterware auf Rollen oder für den Hausgebrauch in praktischen Sets in unterschiedlichen Größen und mit verschiedenen Farben angeboten.
Neben den farbigen Ausführungen gibt es auch noch durchsichtige Schrumpfschläuche, mit denen wichtige Kabelmarkierungen dauerhaft angebracht werden können. Aber auch zum Einschrumpfen von Modellbau-Akkupacks ist ein durchsichtiger Schrumpfschlauch bestens geeignet, da sofort erkannt wird, welche Akkus im Pack verbaut wurden.
In doppelwandiger Ausführung sind die Schrumpfschläuche innen mit einer Schmelz- oder Klebebeschichtung versehen. Dadurch wird der Bereich, über den der Schrumpfschlauch gezogen wurde, komplett verkapselt bzw. versiegelt. Das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit wird somit zuverlässig verhindert.
Praktisches Schrumpfschlauch-Set für den Hausgebrauch.
Neben den Schläuchen gibt es noch Warmschrumpf-Kappen zur sicheren Abdichtung von Kabelenden und Warmschrumpf-Formteile, die nach dem Schrumpfen eine bestimmte Form einnehmen.
Jeder Servicetechniker oder Hobby-Elektroniker, der schon einmal dünne Kabel verbinden und isolieren musste weiß, dass Klebeband zur Isolierung der Verbindungsstellen nur bedingt geeignet ist. Es lässt sich nicht in so engen Radien um das Kabel wickeln und hält nicht richtig. Im schlimmsten Fall verrutscht das Klebeband auf dem Kabel, sodass die Verbindungsstellen offen liegen und Kurzschlüsse die Folge sind. Ein Schrumpfschlauch in geeigneter Größe schmiegt sich nahtlos selbst um kleine Kabel, ohne dabei den Gesamtdurchmesser wesentlich zu vergrößern. Doch das ist nicht der einzige Einsatzzweck von Schrumpfschläuchen. Darum haben wir einige der gängigen Einsatzmöglichkeiten von Schrumpfschläuchen aufgelistet:
- Elektrische Isolation von Kabelverbindungsstellen.
- Berührungsschutz von offenen Kabelenden.
- Luft- und wasserdichte Isolation von Kabelverbindungsstellen.
- Reparatur von Kabeln mit beschädigter Isolation.
- Schutz von Kabeln vor äußeren Einflüssen.
- Zur Erhöhung des Knickschutzes von Kabeln.
- Zur Bündelung von Kabeln.
- Farbliche Kennzeichnung einzelner Adern eines Kabels.
- Anbringen von Warnhinweisen oder Beschriftungen.
Schrumpfschläuche können aber auch noch anderweitig eingesetzt werden. Als Verpackung von Stückgut oder als Schrumpfkapseln für Weinflaschen. Im Lebensmittelbereich oder in der pharmazeutischen Industrie werden Neonröhren mit Sicherheits-Schrumpfschläuchen als Splitterschutz versehen. Modellbauer fertigen aus dünnen Schrumpfschläuchen ultraleichte Gelenke für die Ruderanlenkungen an ihren filigranen Indoormodellen.
Bei den Kunststoffen für die Fertigung von Schrumpfschläuchen handelt es sich größten Teils um sog. Thermoplaste auf Polyolefin-Basis. Bei der Herstellung des Kunststoffes werden der Kunststoffmixtur bestimmte Zusätze beigemischt, um die gewünschte Farbe oder z.B. flammhemmende Eigenschaften zu erhalten.
Die Kunststoffmischung wird erwärmt und mit Hilfe eines Extruders in Schlauchform gespritzt. Das funktioniert ähnlich wie bei der Spritzgebäckherstellung. In diesem Stadium sind die Molekülketten des Kunststoffes noch unvernetzt und der Durchmesser des Schlauches entspricht den Abmessungen im geschrumpften Zustand.
Im nächsten Produktionsschritt werden die lose aneinander liegenden Molekülketten mit Hilfe von Elektronenstrahlen vernetzt, sodass sie eine dreidimensionale Struktur bilden. Nach dem Vernetzen wird der Schrumpfschlauch wieder erwärmt und auf eine definierte Größe geweitet bzw. aufgeblasen. Das Verhältnis, auf welches Maß der vernetzte Schrumpfschlauch geweitet wird, hängt vom Material und von der Wandstärke ab.
Nach dem Erkalten behält der Schrumpfschlauch seine geweitete Form bei. Erst durch Zuführung von Wärme zieht sich der Schrumpfschlauch auf die ursprüngliche Größe zusammen, die er beim Vernetzen aufgewiesen hat.
Schrumpfschlauchkappen - der vorgeformte Schrumpfschlauch
Schrumpfformteile bzw. Schrumpfschlauchkappen funktionieren nach dem gleichen Prinzip, werden aber anders produziert. Bei Schrumpfformteilen erfolgt die Vernetzung nicht durch Elektronenstrahlen, sondern durch chemische Zusätze, die bereits bei der Zusammenstellung der Kunststoffrezeptur beigemischt werden. Die Formteile werden dann auch nicht mit Hilfe eines Extruders, sondern im Spritzguss-Verfahren produziert. Unmittelbar danach werden die Teile noch im warmen Zustand mechanisch auf das erforderliche Maß geweitet. Nach dem Abkühlen behalten die Schrumpfformteile ihre geweitete Form bei.
Nach dem Aufsetzen auf des Werkstück werden die Formteile bzw. Schrumpfkappen mit Hilfe einer Heißluftpistole geschrumpft.
Aufteilkappe im geweiteten und im verschrumpften Zustand
Auf das richtige Verhältnis kommt es an
Wie bereits erwähnt gibt es Schrumpfschläuche mit unterschiedlichen Schrumpfraten. Wenn ein Schrumpfschlauch seine Größe beim Einwirken von Wärme auf 50% reduziert, beträgt die Schrumpfrate 2:1. Bei einer Schrumpfrate von 4:1 zieht sich der Schlauch auf max. 25% seiner ursprünglichen Größe zusammen. Die gängigen Schrumpfverhältnisse liegen bei 2:1, 3:1, 4:1 und 6:1. Für die Steckermontage oder andere Spezialanwendungen gibt es Schrumpfschläuche mit einer Schrumpfrate von bis zu 10:1. Dabei gilt: Je höher das Schrumpfverhältnis, desto mehr Kabeldurchmesser können mit ein und demselben Schrumpfschlauch abgedeckt werden.
Die passende Materialauswahl
Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn das Verhältnis des einzuschrumpfenden Objektes und des Schrumpfschlauches bei 4:5 liegt. Oder anders ausgedrückt: Der Schrumpfschlauch sollte im Idealfall ca. 25% größer als z.B. das Kabel sein. In der Praxis kann der Schrumpfschlauch aber auch größer gewählt werden, wenn sich an die 20/80-Regel gehalten wird. Das bedeutet, dass der Schrumpfschlauch mindestens um 20% und höchstens um 80% seines Schrumpfvermögens schrumpfen sollte.
Die passende Wandstärke
Schrumpfschläuche weden in drei Gruppen mit jeweils unterschiedlicher Wandstärke eingeteilt. Dabei ist zu beachten: Je dicker das Kabel und je höher die mechanische Belastung ist, desto größer sollte die Wandstärke des Schrumpfschlauches sein. Aus diesem Grund werden dünn-, mittel- und dickwandige Schrumpfschläuche angeboten.
Wenn die Reparaturstelle zudem noch versiegelt werden muss, so ist ein Schrumpfschlauch zu verwenden, der auf der Innenseite mit einem Innenkleber (Heißkleber- oder Schmelzbeschichtung) versehen ist. Diese Schrumpfschläuche werden auch als doppelwandige Schrumpfschläuche bezeichnet. Durch die zusätzliche Verklebung bzw. Versiegelung der Reparaturstelle mit dem Innenkleber wird das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit effektiv unterbunden.
Die richtige Technik
Die nachfolgenden Bilder zeigen, wie die Isolierung einer Kabelverbindung mit Hilfe eines Schrumpfschlauches erfolgt. Zur besseren Darstellung auf den Bildern wurden für die Drähte und den
Schrumpfschlauch Exemplare mit verschiedenen Farben ausgewählt.
Verbindung vorbereiten
Bevor die beiden Drahtenden miteinander verlötet werden können, ist es erforderlich die Drahtenden zu verdrillen und anschließend zu verzinnen. Bei so dünnen Drähten reicht ein einfacher und ungeregelter Handlötkolben. Bei dickeren Drähten ist eine Lötstation mit automatischer Temperaturregelung sinnvoll. Damit die Drähte sicher gehalten werden ist eine „Dritte Hand“ mit Krokoklemmen sinnvoll. Alternativ dazu eignet sich auch ein Holzbretttchen, auf das zwei Holzwäscheklammern geklebt wurden.
Drahtenden verbinden
Noch bevor die beiden Drähte miteinander verlötet werden, ist es erforderlich den passenden Schrumpfschlauch über einen der beiden Drähte zu schieben. Dabei ist es wichtig, dass der Schrumpfschlauch einen ausreichend großen Abstand zur Lötstelle aufweist. Ansonsten passiert es, dass der Schrumpfschlauch bereits durch die Wärme beim Zusammenlöten der Kabel leicht schrumpft und sich anschließend nicht mehr über die Kontaktstelle schieben lässt.
Verbindungsstelle isolieren
Nach dem Verlöten wird der Schrumpfschlauch über die Kontaktstelle geschoben und am besten mit einer Heißluftpistole ringsum geschrumpft. Ein normaler Haartrockner funktioniert nicht, da er nicht die erforderlichen Temperaturen erzeugen kann. Findige Bastler nehmen zur Not auch mal ein Feuerzeug, einen kleinen Heißgasbrenner oder sogar den Heizbereich des Lötkolbens. Wichtig dabei ist, dass dabei der Schrumpfschlauch und die Kabelisolierungen nicht zu heiß werden und schmelzen.
Wichtig!
Bei der Verarbeitung von Schrumpfschläuchen ist unbedingt auf eine gute Belüftung des Arbeitspaltes zu achten!
Eine genaue Schrumpftemeratur zu nennen ist schwierig, da diese vom verwendeten Schrumpfschlauch und von der Temperaturaufnahme des einzuschrumpfenden Materials abhängig ist. Aus diesem Grund wird der Schrumpfachlauch zu Beginn nur kurz mit dem Heißluftpistole angeblasen und dabei beobachtet, wie der Schrumpfschlauch sich verhält. Wichtig dabei ist, dass nicht punktuell gearbeitet wird, sondern der Schrumpfschlauch gleichmäßig von allen Seiten erwärmt werden muss, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist.
Nicht jeder Kunststoffschlauch, der in den Elektroabteilungen von Baumärkten oder technischen Kaufhäusern angeboten wird, ist ein Schrumpfschlauch. Neben den Schrumpfschläuchen werden auch sogenannte Isolierschläuche angeboten, die den Schrumpfschläuchen zum Teil sehr ähnlich sehen. Da hilft es nur eínen genauen Blick auf die Produktbezeichnung bzw. Produktbeschreibung zu werfen.
Isolierschläuche werden, ebenso wie Schrumpfschläuche, zum Isolieren, für den Kabelschutz und zur Bündelung von Kabeln und Litzen eingesetzt. Die bevorzugten Einsatzgebiete von Isolierschläuchen sind der Fahrzeug-, Maschinen- und Gerätebau sowie die Elektroindustrie und der Service.
Isolierschläuche haben keine schrumpfende Eigenschaften und die eingezogenen Drähte und Litzen können bei Bedarf leicht entfernt und wieder neu eingezogen werden.