帶有可熔化內(nèi)層的熱縮套管（雙壁熱縮套管）以高附著力維護(hù)線束銜接中的接頭和銜接，已廣泛用于電子產(chǎn)品和飛機(jī)。因為其易于處理和防水功能，該管的運用已擴(kuò)展到轎車線束范疇，而且對可用于雜亂線束配置的管的需求也很高。為了滿意這一需求，咱們開發(fā)了一種新型的雙壁熱縮套管，該管可在低溫下縮短并堅持較長的時刻。咱們經(jīng)過控制樹脂共混來優(yōu)化外層的縮短功能和機(jī)械功能，經(jīng)過運用分子規(guī)劃辦法和聚合物合金技能來優(yōu)化內(nèi)層的活動性和粘附性。

一、導(dǎo)語

熱縮套管是在加熱時沿徑向縮短的管子。廣泛運用于電子、轎車、航空航天等職業(yè)，用于接線的電氣絕緣和機(jī)械維護(hù)，金屬管道的腐蝕維護(hù)，以及許多其他用途。自1964年以來，住友電氣工業(yè)株式會社一向以商品名SUMITUBE生產(chǎn)和供應(yīng)熱縮套管。在1980年代，咱們開發(fā)了由熱熔膠內(nèi)層和熱縮短外層組成的雙壁熱縮套管，并開始生產(chǎn)和出售。當(dāng)加熱雙壁管時，膠粘劑的內(nèi)壁會熔化并活動以使形狀與要掩蓋的物體相一致，然后供給防水的環(huán)境密封，然后維護(hù)物體。因為這種出色且可靠的密封功能，雙壁管已廣泛用于電子設(shè)備，飛機(jī)和許多其他類型的設(shè)備。

特別是在轎車范疇，客戶對更高耐熱性（125°C）雙壁管的需求正在添加。

本文介紹了可用于維護(hù)轎車線束銜接的新型雙壁管的開發(fā)。

二、開發(fā)的布景和方針

1發(fā)展方針

通常，傳統(tǒng)的雙壁管用于維護(hù)1對1的電線銜接?？梢院翢o困難地用熱空氣或其他加熱設(shè)備（250-350°C）將管道縮短。另一方面，為了維護(hù)轎車線束的銜接，需求滿意以下四個特定條件：

(1) 因為管道用于維護(hù)具有較大尺度空隙的一對多電線銜接，因而有必要優(yōu)化管道的縮短特性，以使其緊密配合銜接的不規(guī)則外形。不然，在125°C的運用溫度下，管道會滑出方位，而且無法維護(hù)銜接免受水浸入（圖1）。

圖1.常規(guī)和新型雙壁熱縮套管掩蓋的導(dǎo)線銜接示意圖

(1)將管道縮短到高于必要溫度的溫度會損壞電線的絕緣資料，例如聚氯乙烯（PVC）*1。因而，有必要在相對較低的溫度下縮短管道。

(2)自動縮短機(jī)用于處理帶有雙壁熱縮套管的大量線束接頭，以進(jìn)步效率并消除工作中的任何對立之處。該進(jìn)程需求最小化縮短熱縮短時刻并實現(xiàn)高重現(xiàn)性。

(3)管道有必要具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度，以維護(hù)導(dǎo)線銜接在車輛運行進(jìn)程中不因與其他組件的物理觸摸而損壞（表1）。

為了避免PVC線在熱縮短進(jìn)程中發(fā)生熱降解，有必要將進(jìn)程溫度控制在100°C或更低。為了滿意上述要求，咱們在自動縮短機(jī)中測量了最大加熱溫度和時刻，發(fā)現(xiàn)可以將管道加熱到135°C繼續(xù)一分鐘。將管道加熱到此溫度時，其外層有必要完全縮短，而內(nèi)層則需求活動并契合被遮蓋對象的不規(guī)則外部概括。另一方面，在125°C的運用溫度下，要求管道顯現(xiàn)出恰當(dāng)?shù)慕^緣和密封功能，一起又不使管道和粘合劑位移。表2和表3別離顯現(xiàn)了用于新管的資料的開發(fā)方針及其方針特性。

表1.常規(guī)管和新管之間的規(guī)格差異 

表2.新管資料的開發(fā)方針

表3.新管方針特性清單

三、具有成分的外層資料的開發(fā)

1熱縮套管的制作工藝及縮短原理

熱縮套管的制作進(jìn)程如圖2所示。如圖所示，制作進(jìn)程包括三個步驟：擠壓，電子束*3輻照和脹大。在擠壓進(jìn)程中，樹脂被擠壓成管狀。在電子束輻照進(jìn)程中，管子是交聯(lián)的。在脹大進(jìn)程中，經(jīng)過加熱使交聯(lián)的管子軟化，然后施加內(nèi)部壓力以使管沿徑向脹大。最后，將管冷卻并固化為熱縮套管。

熱縮短管在受熱時縮短的原理如圖3所示。當(dāng)電子束傳輸?shù)接山Y(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)組成的結(jié)晶樹脂*4時，樹脂分子在非晶區(qū)域相互銜接。成果，樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂性诜蔷^(qū)域中構(gòu)成的交聯(lián)點的交聯(lián)樹脂。經(jīng)過加熱使交聯(lián)樹脂脹大，然后冷卻并固化為熱脹大的交聯(lián)樹脂。當(dāng)將熱脹大的交聯(lián)樹脂加熱到等于或高于晶體區(qū)域的熔點的溫度時，晶體熔化并變軟。成果，因為存在交聯(lián)點，樹脂縮短成脹大前的形狀（形狀記憶效應(yīng)）。（1）

圖2.熱縮套管的制作辦法

圖3.產(chǎn)生熱縮短性的原理

2管子資料的開發(fā)

熱縮短管的縮短溫度取決于用于管外層的樹脂的熔點。從本錢，熱縮短性和耐油性的視點出發(fā)，咱們選擇聚乙烯作為基礎(chǔ)樹脂。聚乙烯是經(jīng)濟(jì)的而且具有優(yōu)異的擠出特性。聚乙烯的研究成果標(biāo)明，其彈性系數(shù)隨其熔點的添加而添加，如圖4所示。

圖4.各種聚乙烯的熔點和彈性系數(shù)

因為高密度聚乙烯（HDPE）*5的彈性系數(shù)高于其他類型的聚乙烯，因而有望供給高機(jī)械強(qiáng)度。但是，發(fā)現(xiàn)HDPE在加熱到135℃（略低于其熔點的溫度）一分鐘時不能充沛縮短。相反，其他類型的聚乙烯在加熱到125°C時會縮短，但在125°C的運用溫度下會軟化，然后在徑向方向上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并滑出其預(yù)期方位（圖5）。

圖5.運用時管子的方位位移機(jī)理

為了消除這些缺點，咱們將聚合物摻入聚乙烯中以優(yōu)化其熔點。成果，咱們開發(fā)了一種新的根據(jù)聚乙烯的外層資料。新資料在加熱到135°一分鐘后會縮短（熱縮短率：75％或更高），但在125°C的運用溫度下不會縮短（熱縮短率：20％或更低）或移位（圖6）。

圖6.新開發(fā)的管子（外層）的彈性系數(shù)的溫度依賴性

 

四、具有成分的內(nèi)層資料的開發(fā)

1內(nèi)層資料開發(fā)

選擇聚酰胺樹脂作為要用于內(nèi)層的熱熔膠，因為該樹脂供給了高度的規(guī)劃自由度并表現(xiàn)出內(nèi)層所需的各種特性。（1）經(jīng)過分子規(guī)劃優(yōu)化了樹脂的活動功能。（2）粘合劑的粘附性取決于粘合劑所運用資料的極性。因為聚酰胺樹脂本身不粘附外層資料聚乙烯（取決于其運用，該管材將用于掩蓋聚乙烯電線），因而咱們引入了一種聚合物合金技能來開發(fā)一種新的內(nèi)層資料。(2)

2方針膠流量設(shè)定

為了確定用于內(nèi)層的熱熔膠的方針粘度，測驗了幾種類型的雙壁管。關(guān)于它們的外層，運用現(xiàn)有的樹脂化合物，而關(guān)于它們的內(nèi)層，運用具有不同粘度的各種類型的聚酰胺樹脂。在經(jīng)過加熱縮短之后，將每個原型管從被掩蓋的物體上取下，以查看其與物體外概括的一致性以及在運用環(huán)境中粘合劑的活動性。成果標(biāo)明，當(dāng)經(jīng)過加熱使管縮短時，熔體粘度為550Pa·s或更小的粘合劑契合要掩蓋的物體的不規(guī)則外形熔體粘度為800Pa·s或更大的粘合劑不會從管中流出。根據(jù)以上成果，咱們引入了分子規(guī)劃技能來開發(fā)和運用內(nèi)層資料，其粘度遵從圖7所示的曲線

圖7.新開發(fā)的管子（內(nèi)層）粘度的溫度依賴性

3資料的開發(fā)

聚酰胺樹脂不粘附于聚乙烯。為了改動這種固有特性，咱們向該樹脂中添加了適量的烯烴橡膠。這種橡膠的結(jié)構(gòu)類似于聚乙烯。關(guān)于添加了烯烴橡膠的聚酰胺樹脂，跟著烯烴橡膠成分的添加，該樹脂與PVC和金屬的粘合性下降，而且與聚乙烯的粘合性并未如預(yù)期的那樣明顯進(jìn)步（圖8）。

圖8.聚酰胺樹脂的粘合性與烯烴橡膠的添加率的關(guān)系（通常運用的樹脂的粘合性為100）

隨后，咱們測驗了經(jīng)過向聚酰胺樹脂中添加少量烯烴橡膠制成的聚合物合金（圖9）。在該測驗中，該聚合物為聚酰胺樹脂供給了對聚乙烯的高附著力，一起堅持了聚酰亞胺樹脂對PVC和金屬的高附著力。相結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡的成果（圖10）標(biāo)明，烯烴橡膠以納米級細(xì)分散。咱們得出的結(jié)論是，聚酰胺樹脂和烯烴橡膠之間的界面強(qiáng)度添加以及應(yīng)力集中阻力的添加導(dǎo)致聚合物合金粘合性的添加。

圖9.聚酰胺樹脂與簡單添加的烯烴橡膠和聚合物合金之間的粘合力差異

圖10.相結(jié)構(gòu)的透射電子顯微鏡成果

（黑色：聚酰胺樹脂；白色：烯烴橡膠）

五、原型雙臂管的評價作用

咱們制作了雙壁管的原型（縮短前：內(nèi)徑=5.8毫米;內(nèi)層壁厚+外層壁厚=0.45毫米，縮短后：內(nèi)徑=1.3毫米;內(nèi)層壁厚=0.65毫米;外層壁厚度=0.55毫米）由新開發(fā)的內(nèi)層和外層資料組成。當(dāng)運用套管縮短機(jī)將其縮短以掩蓋1至3條PVC電線銜接時，該原型具有足夠的防水和密封功能。經(jīng)過調(diào)查管的橫截面的成果，證實了用于內(nèi)層的熱熔膠現(xiàn)已完全契合被覆電線銜接的不規(guī)則外部概括（圖11）。

圖11.膠粘劑與不規(guī)則外形的電線銜接的一致性

如表4所示，該原型的物理特性證明它可以到達(dá)方針特性。即便在加熱到125°C之后，該管也不會出現(xiàn)粘合劑流出或方位偏移的狀況（圖12）。

表4.新開發(fā)管的評價成果

圖12.加熱到125°C后的管子

（新開發(fā)的管子沒有方位偏移）

六、結(jié)論

咱們開發(fā)了可用于維護(hù)一對多的轎車線束銜接的雙壁管。當(dāng)加熱到相對較低的溫度（135°C）時，新管契合導(dǎo)線銜接的不規(guī)則外形。別的，該管不會引起粘合劑的流出或引起方位偏移，而且在125℃的運用環(huán)境下表現(xiàn)出高機(jī)械特性。因為其優(yōu)異的熱縮短性和密封功能，新管材有望在轎車范疇得到廣泛運用。

七、技能術(shù)語

1聚氯乙烯（PVC）：一種組成塑料聚合物，通常在約80至100°C的工作溫度下用作電線的絕緣套。

2百分比的熱縮短：從100倍（縮短前的內(nèi)徑-縮短后的內(nèi)徑）/縮短前的內(nèi)徑算出的百分比。

3電子束：高能電子的活動，碰擊高能電子而引起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。

4結(jié)晶性樹脂：由分子鏈有序擺放的結(jié)晶區(qū)域和分子鏈無序擺放的非晶（非晶）區(qū)域組成的樹脂。

5高密度聚乙烯（HDPE）：一種高結(jié)晶度聚乙烯，其間中/低壓聚合乙烯的重復(fù)單元線性銜接，幾乎沒有支鏈。