Sie sind meist schwarz, gelb, grün oder rot – kommen aber bisweilen aber auch in lila oder leuchtendem orange daher: Die Rede ist vom Schrumpfschlauch. In nahezu jeder Maschine und Anlage findet man sie, da sie dort Kabelanwendungen isolieren und schützen. So gesehen sind sie Massenware – die sich bei näherem Hinschauen aber als technisch anspruchsvoll erweist. ❧ Sabine Koll
Wie eng sitzende Stützstrümpfe schmiegt sich der Schrumpfschlauch eng um Kabel, Leitungen und andere Gegenstände, um diese vor allem gegen Abrieb oder Korrosion zu schützen. In Kabelbäumen im Auto oder auch in Maschinen und Anlagen helfen sie beispielsweise dabei, unerwünschte elektrische Kontakte zu vermeiden. Auch in der pharmazeutischen und chemischen Industrie kommen sie zum Einsatz – um etwa einen sauberen Übergang vom Kunststoffschlauch zur Muffe zu schaffen. Und auch die Medizintechnik kommt nicht ohne einen Schrumpfschlauch aus – etwa als Prozesshilfsmittel für Katheter- oder Endoskopwellen oder als allgemeine Zugentlastung für Kabel.
Ihren Zungenbrecher-Namen haben Wärmeschrumpfschläuche von der Art der Verarbeitung beim Anwender: Die stets aus Kunststoff bestehenden Schläuche ziehen sich nämlich erst unter Hitzeeinwirkung – eingebracht etwa durch einen Heißluftföhn – auf das passgenaue, gewünschte Maß, das heißt auf die Größe und Form des darunterliegenden Bauteils zusammen, sodass sie eben beispielweise elektrische Leitungen perfekt isolieren.
Windenergie sorgt für Marktwachstum
Zu den weltweit größten Herstellern des Schrumpfschlauchs in Industriequalität gehören US-Hersteller 3M, die kanadische DSG-Canusa, die am Deutschland-Sitz in Rheinbach Wärmeschrumpfschläuche fertigt; die beiden Schweizer Unternehmen TE Connectivity und Cellpack (mit Produktionsstandort in Waldshut-Tiengen) und die japanische Sumitomo Electric, die unter anderem in der Nähe von Hamburg Schrumpfschläuche produziert.
„Schrumpfschläuche sind immer noch ein wachsender Markt, denn für viele Anwendungen gibt es keine Alternative dazu. Und neue Anwendungen wie etwa in der Windenergie sorgen für steigende Umsätze“, berichtet Wolfgang Penner, Verkaufsleiter Deutschland beim französischen Schutzschlauch-Spezialisten Gremtek.
„Schrumpfschläuche sind extrem vielseitig einsetzbar und erobern sich immer neue Anwendungsbereiche. Kaum eine Branche kommt ohne sie aus“, sagte Andrea Dittmar, Leiterin Kunden und Märkte bei BIT Bierther in Swisttal-Heimerzheim. Das Unternehmen vertreibt seit mehr als 20 Jahren Schrumpfprodukte – Schrumpfschläuche, -Formteile, -Endkappen und Reparaturmanschetten – an die unterschiedlichsten Branchen.
Trotz steigenden Absatzes gilt der Schrumpfschlauch nicht gerade als sexy Produkt. Meist werden die Schläuche für den Industriebedarf in großen Mengen als Standardware eingekauft. „Die meisten Anwender gehen davon aus, dass die schwarzen Schläuche im geschrumpften Zustand schon ihre Schutzaufgabe ordentlich erfüllen. Aber das erweist sich oft als Trugschluss – vor allem im Automotive-Bereich“, erläutert Heiko Schmidt, Category Manager für Schrumpfschläuche und wärmeschrumpfende Formteile bei Hellermann Tyton in Tornesch. In der Weiterentwicklung des Schrumpfschlauchs und Formteilen für Industriekunden vertraut das Unternehmen, das sich als ganzheitlicher Experte rund um das Thema Kabelmanagement sieht, auf mehr als 60 Jahre Extrusionserfahrung an europäischen Standorten.
Größen, Werkstoffe und Zusatzfunktionalitäten des Schrumpfschlauchs
„Der Schrumpfschlauch wird massiv unterschätzt. Die Potenziale eines Warmschrumpfschlauchs lassen sich letztlich erst dann richtig ausschöpfen, wenn man die Applikation und ihre Anforderungen genau kennt. Die Vielfalt an Größen, Werkstoffen und Zusatzfunktionalitäten und deren Kombination ist riesig. Dies macht es immer wieder spannend, den optimalen Schrumpfschlauch zu finden – und gegebenenfalls auch mit den Kunden zu entwickeln“, erklärt Schmidt.
So hat Hellermann Tyton den neuen SA47-Warmschrumpfschlauch aus Polyolefin mit Innenkleber auf den Markt gebracht, weil Kunden einen Korrosionsschutz bei Verwendung unterschiedlicher Materialien für Verbindungsstellen in Fahrzeugen oder bei Kühleinheiten suchten, der gleichzeitig eine Qualitätskontrolle an Bord haben sollte: In Kombination mit schwarzem Heißschmelzkleber ermöglicht der transparente SA47-Schrumpfschlauch die Qualität von Versiegelungen geschützter Verbindungen und Kabelspleißen durch eine einfache Sichtkontrolle zu überprüfen.
Die Komplexität ergibt sich tatsächlich aus der fast unendlich scheinenden Zahl möglicher Kombinationen. Bei der Auswahl spielen nach Darstellung von Hellermann Tyton folgende Parameter eine wichtige Rolle:
- Der Schlauchdurchmesser: Er kann von 1 mm 500 mm variieren.
- Die Wandstärke: Generell unterscheidet man zwischen dünn-, mittel- und dickwandigen Schrumpfschläuchen.
- Die Schrumpfrate: Schrumpfschläuche können unterschiedlich stark expandiert, also aufgeweitet werden. Je nachdem, im welchem Verhältnis das Produkt schrumpft (Liefermaß zu (:) Grundschlauch), wird die Schrumpfrate angegeben. Das Schrumpfverhältnis reicht von 2:1 bis 6:1. Dabei gilt: Je höher das Schrumpfverhältnis ist, desto mehr unterschiedliche Durchmesser können abgedeckt werden. Ergo werden weniger verschiedene Größen eines Schrumpfschlauchs benötigt, was einen geringeren Bestell- und Lageraufwand bedeutet.
- Der Längsschrumpf: Schrumpfschläuche schrumpfen nicht nur im Durchmesser, sondern auch positiv oder negativ in der Länge. Diese Längenänderung wird in Prozent angegeben.
- Die Schrumpftemperatur: Der Schrumpfschlauch schrumpft nicht immer bei der gleichen Temperatur. Diese ist stark vom verwendeten Grundmaterial abhängig.
- Die Betriebstemperatur: Auch die Betriebstemperatur ist nicht bei allen Schrumpfschläuchen gleich. Maßgebend dafür ist ebenfalls das verwendete Grundmaterial (Kunststoff) oder der Innenkleber.
Der Durchmesser des zu umschrumpfenden Objekts ist entscheidend
„Bei Auswahl der Größe eines Schrumpfschlauchs ist es außerdem sehr wichtig, die 80–20-Regel zu beachten. Das bedeutet, dass der Schrumpfschlauch so ausgewählt werden muss, dass der Durchmesser mindestens um 20 % und höchstens um 80 % schrumpfen sollte“, lautet die Empfehlung von Schmidt.
„Wesentlich ist bei der Auswahl zu wissen, welchen Durchmesser das zu umschrumpfende Objekt hat“, ergänzt Andrea Dittmar, BIT Bierther. „Denn der Innendurchmesser vor Schrumpf ist nicht spezifiziert.“ Da zum Beispiel ein Schlauch mit angegebener Größe 25,4 mm sowohl 25,4 mm als auch 26 oder 27 mm aufweisen kann, sind die Maße entsprechend zu wählen. Die unterschiedlichen Schrumpfraten – 2:1, 3:1 4:1 oder sogar 6:1 – ermöglichen es, nicht nur bauteilspezifisch, sondern auch kostengünstig mehrere Anwendungen mit ein oder zwei Schlauchtypen abzudecken.
Viele Schrumpfschläuche sind zudem auf Wunsch mit Klebstoff verfügbar, um Kabelverbindungen etwa hermetisch gegen Flüssigkeiten abzudichten oder isolieren.
Doch damit ist die Qual der Wahl noch längst nicht vorbei: Denn es gibt natürlich unterschiedliche Ausgangsmaterialen für einen Schrumpfschlauch: Die große Menge wird aus dem Thermoplast Polyolefin gefertigt. Daneben gibt es sie aus Elastomeren, Fluorpolymer (FPM), Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder Polytetrafluorethylen (PTFE). Letzteres ist bekannt unter dem Namen Teflon.
Große Performance-Steigerungen bei Fluorkunststoffen
„Die Innovationen liegen bei Wärmeschrumpfschläuchen ganz klar im Werkstoffbereich. Vor allem bei Fluorkunststoffen gibt es derzeit große Entwicklungen“, so Dittmar. „Polyolefin lässt sich sehr gut verarbeiten, vor allem in der Farbe schwarz. Deshalb ist dies der Standard bei Wärmeschrumpfschläuchen.“ Rund 75 % aller Anfragen bedient BIT Bierther mit diesen Schläuchen, der Rest entfällt auf Spezialitäten. „Im Gegensatz zu Polyolefin-Schrumpfschläuchen sind solche aus Fluorkunststoffen auch bei hohen Anforderungen einsetzbar. Sie sind äußerst säurebeständig gegenüber Chemikalien“, so Dittmar. Der bekannteste chemikalienbeständige Kunststoff ist PTFE. PTFE hat fast ideale elektrische Eigenschaften. Die Dielektrizitätskonstante (und somit die Leitfähigkeit) ist gering, ebenso der dielektrische Verlustfaktor – und dies bleibt so bei einer großen Spannweite von Temperaturen und Frequenzen. In einigen Anwendungen, wie zum Beispiel Kraftstoffschläuchen, ist elektrische Leitfähigkeit gefordert, um statische Ladungen abzuleiten. PTFE ist zudem stabil bis zu Temperaturen von +260 °C.
Ähnliche Eigenschaften hat FEP, ebenfalls ein Fluorkunststoff. Der Hauptunterschied zwischen PTFE und FEP liegt im oberen Temperatureinsatzbereich: PTFE beginnt bei 340 °C zu schrumpfen. Somit muss der zu umschrumpfende Gegenstand in der Lage sein, diesem Temperaturbereich standzuhalten. FEP-Schrumpfschläuche hingegen beginnen bereits bei 190 °C zu schrumpfen. FEP ist zudem elastischer bei geringen Temperaturen als PTFE – und auch transparenter. Daher kann FEP ideal für Schaugläser und Messeinrichtungen zum Einsatz kommen, bei denen in den Schlauch geschaut werden muss.
„Noch stärker mechanisch und dynamisch belastbar als FEP ist aber der Fluorkunststoff PFA. Deshalb eignet sich der Werkstoff beispielsweise für Wärmeschrumpfschläuche an Robotern“, so Dittmar.
Ganze Walzen lassen sich umschrumpfen
FEP und PFA kommen auch zum Einsatz bei Walzenschrumpfschläuchen: Dies sind im Grunde Bezüge für Walzen, die heiße, klebrig oder abfärbende Güter umlenken, beispielsweise in der Textil-, Papier-, Verpackungs- und Lebensmittelindustrie. Polyetra fertigt solche speziellen Schrumpfschläuche mit Durchmessern zwischen 25 und 450 mm. Das Tochterunternehmen von Elring Klinger Kunststofftechnik mit Sitz in Mönchengladbach hat sich generell auf den Schrumpfschlauch aus den Fluorkunststoffen PTFE, FEP und PFA fokussiert.
Gegenüber herkömmlichen Beschichtungen aus PTFE weisen die sogenannten Polytetraflon Rollcover aus FEP oder PFA den Vorteil einer sehr glatten Oberfläche, also ohne Mikroporösität, auf. Somit bleiben die umzulenkenden Produkte nicht an der Walze haften und der Reinigungsprozess wird erheblich erleichtert.
Eine weitere Spezialität von Polyetra ist der sogenannte Dual-Schrumpfschlauch: Er wird insbesondere dort verwendet, wo Enden mediendicht verschlossen oder wasserdichte Verbindungen hergestellt werden sollen, beispielsweise als Schutz von Sonden oder Thermofühlern. Sie bestehen im Prinzip aus zwei ineinander konfektionierten Schläuchen: Der äußere Schrumpfschlauch ist beispielsweise aus PTFE und hat eine höhere Temperaturbeständigkeit als der innere Schlauch aus FEP oder PFA. Der innere Schlauch verflüssigt sich beim Aufschrumpfen und alle Hohlräume werden ausgefüllt. Dadurch fungiert das Schlauchinnere beim Aufschrumpfen als eine Art Schmelzkleber und verflüssigt sich komplett. Der Schrumpf des äußeren Schlauchs sorgt für ein entsprechendes Andrücken.
Da PTFE, FEP und PFA nicht nur große Erfahrung bei der Herstellung der Schrumpfschläuche erfordern, sondern auch beim Verarbeiten, bietet Polyetra auch die Lohnschrumpfung technisch anspruchsvoller Teile an, um beispielsweise Thermofühler, Federn, Rührwellen, Kabelantennen, Heizer, Sonden und Tauchrohre oder auch ganze Anlagekomponenten zu beschrumpfen.
Der Schrumpfschlauch muss höhere Temperaturen aushalten
„Die Anforderungen an den Schrumpfschlauch steigen ständig, unsere Entwickler müssen quasi immer die Grenzen des Machbaren ausloten“, sagt Schmidt. „Beispielsweise werden die Temperaturklassen weiter nach oben getrieben, weil die Bauräume für elektrische Komponenten vielfach kleiner und gekapselter werden – und somit die Temperaturen darin steigen. Gewünscht sind daher zum Beispiel Schrumpfschläuche mit Innenkleber, die für ein Temperaturfenster von 150 bis 200 °C ausgelegt sind.“
„Doch irgendwann sind die Grenzen der Temperaturbeständigkeit ausgeschöpft“, ist sich Gremtek-Verkaufsleiter Penner sicher. Bei den Elastomeren sei die Spitze mit Viton von Dupont erreicht: Schrumpfschläuche aus diesem Werkstoff sind bis 220 °C temperaturbeständig. Beim Thermoplast PTFE geht es sogar bis 260 °C hinauf. „Aber dafür bezahlt man auch einen entsprechend hohen Preis“, so Penner.
Zunehmend gefragt sind aus Brandschutzgründen laut Hellermann Tyton derzeit auch der halogenfreie Schrumpfschlauch – vor allem für Anwendungen in Umgebungen, in denen sich viele Personen aufhalten; also etwa in Schienenfahrzeugen oder öffentlichen Gebäuden wie Krankenhäusern oder Flughäfen. „In vielen dieser Bereiche gibt es dafür schon normative Vorgaben“, so Schmidt. Halogenfreie Produkte stellen die Entwickler aber auch vor Herausforderungen – etwa wenn sie gleichzeitig mit Innenkleber und wegen des Brandschutzes mit Flammschutz ausgestattet sein sollen. „Dies widerspricht sich zum Teil, sodass man letztlich immer nach dem bestmöglichen Kompromiss suchen muss.“
Trend zu Gewebeschrumpfschläuche
Penner beobachtet einen weiteren Trend – und zwar zu hochflexiblen Gewebeschrumpfschläuchen. Dabei handelt es sich um Schutzschläuche aus PET und schrumpfenden Fasern aus Polyolefin, die etwa im Motorraum, bei Kühlwasserleitungen oder bei Ölleitungen in Fahrzeugen eingesetzt werden. Sie weisen ein gutes Schrumpfverhalten auf, außerdem gibt es keine Nahtverschiebung beim Schrumpfen. Weitere Vorteile sind sehr hohe Abriebbeständigkeit, Widerstandsfähigkeit und Gewebestabilität. Entsprechende Produkte gibt es bislang nur von Iprotex, Münchberg, sowie vom Marktführer TE Connectivity. „Das Patent für den HPT 5000 von TE Connectivity läuft in diesem Jahr aus“, verrät Penner. „Damit ist damit zu rechnen, dass es bald deutlich mehr solcher Gewebeschrumpfschläuche auf dem Markt wird – zu günstigeren Preisen.“
Gremtek und Hellermann Tyton registrieren zudem eine steigende Nachfrage nach dünnwandigen Wärmeschrumpfschläuchen in der Farbe orange. Nicht etwa niederländische Kunden sorgen hier für steigende Umsätze, sondern die Automobilindustrie: Sie kennzeichnet mit dieser Farbe Leitungen im Hochspannungsbereich in Elektro- und Hybrid-Fahrzeugen. Diese signalisieren dem Werkstattpersonal oder auch Feuerwehrleuten im Rettungseinsatz: Achtung, hier fließt Hochvoltstrom. Penner: „Im Elektroauto werden zwar in Summe weniger Schrumpfschläuche benötigt als in Autos mit Verbrennermotor, doch gerade im Batteriebereich geht es nicht ohne: Sämtliche Abgänge werden umschrumpft.“ Und zwar in orange.
Fünf Tipps für die Verarbeitung eines Schrumpfschlauchs
Hellermann Tyton gibt folgende Hinweise zur Verarbeitung von Wärmeschrumpfschläuchen:
- Der Schrumpfvorgang sollte in der Mitte des zu schrumpfenden Schlauches begonnen und der Vorgang zu beiden Außenseiten fortgeführt werden. Auf diese Weise werden Lufteinschlüsse verhindert.
- Alle wärmeschrumpfenden Schläuche schrumpfen im Durchmesser, aber auch in der Länge. Der Längsschrumpf sollte daher bei der Ablängung der Schläuche berücksichtigt werden.
- Wenn es sich bei dem Trägermaterial um Metall oder stark wärmeleitendes Material handelt, sollte sichergestellt werden, dass die Trägermaterialtemperatur oberhalb der Schrumpftemperatur des Schlauchs liegt, um die Bildung von „Kältestellen“ zu vermeiden und so einen festen Sitz des geschrumpften Schlauches zu garantieren. Daher empfiehlt es sich, solche Materialien vorzuwärmen.
- Beim Ablängen des Schrumpfschlauches ist besonders auf gerade, saubere Schnittkanten zu achten. Unsaubere, ausgefranste Schlauchenden könnten beim Schrumpfvorgang eine Aufsplittung des Schrumpfschlauchs zur Folge haben.
- Bei der Verarbeitung eines Schrumpfschlauchs sollte man grundsätzlich darauf achten, dass der Arbeitsplatz gut belüftet ist.
Mehr Informationen zum Thema finden Sie auf unserer Themenseite über Schläuche.
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