熱縮管及熱縮材料產品只有不斷更新迭代才能滿足各行業嚴苛的應用
60多年來,熱縮套管一直在各行各業發揮著重要的作用,廣泛用于密封、保護、絕緣、應力消除,以及電線和電纜識別。
通過聚合物交聯,我們可以獲得一種材料,它可以做到非交聯材料無法做到的事情。熱縮套管,一根塑料(例如:常用的聚烯烴)制成的套管經過加熱,其直徑可以膨脹到原來的幾倍。冷卻之后,它可以繼續保持膨脹后的狀態。而再次加熱時,套管又可以收縮回原來的尺寸。如果套管在較其原始尺寸稍大的基材上收縮,那么它將牢牢地套住基材。
熱縮套管在電子產品領域有許多用途,其中四個主要的用途是:
? 絕緣電氣組件
? 密封以防潮和防污
? 消除應力,尤其是端接處的應力
? 防止磨損和其他機械損傷
熱縮套管可以采用許多不同的材料制成,以滿足不同的應用需求。聚烯烴的應用最為廣泛。基于聚烯烴的套管提供多種多樣的配方,可以滿足廣泛的應用需求。其他材料則可以提供更好的耐磨性、更寬的工作溫度范圍,或者可以防止化學物質和溶劑的腐蝕。
管壁的厚度可以改變,以提供更好的柔韌性或更高的剛度。薄壁套管往往比較柔韌,而厚壁套管則比較硬,也更耐磨。
雙壁熱縮套管的內壁涂了一層熱敏粘合劑。當套管收縮回原來的尺寸時,粘合劑將套管牢牢地粘合在基材之上。
圖1:熱縮套管提供各種各樣的顏色和材料,可以滿足許多不同的應用需求。(圖片來源:G-APEX)
專用套管的發展趨勢
如前所述,聚烯烴是用于熱縮套管的主力材料。熱縮產品的最新創新,要么是修改聚烯烴配方以滿足特殊需求,要么是使用其他材料來擴大應用范圍。舉例來說,航空應用使用的套管必須具有低除氣性能。這種對于“干凈”材料的需求使得配方變得極其重要。具體的應用需求推動著套管的開發工作。例如:
醫療:在醫療需求方面,滿足美國藥典VI類標準的材料使套管能夠耐受高壓釜、伽馬輻射、環氧乙烷、蒸汽和干熱的反復滅菌。聚醚嵌段酰胺共聚物(PEBA)無需昂貴的加工助劑(例如:外套管或熔融套管)。此外,我們還可以對PEBA進行更改,以實現不同水平的柔韌性或剛度。
高溫:熱縮套管的耐熱性能必須與使用它的線束相同。許多應用的熱環境溫度不斷提高,線束組件承受高溫的需求也隨之提升。
由于熱量會使塑料降解,因此我們必須特別注意高溫環境下使用的套管。例如,聚烯烴的最高工作溫度約為125°C(可以使用添加劑進行適當調節)。PTFE和FEP含氟聚合物套管可以承受200°C以上的溫度,但價格更高。
熱縮套管的額定溫度一般是指材料達到最佳收縮率必須使用的收縮溫度,也可以是指它的工作溫度范圍。選擇熱縮套管時,兩者都必須予以考慮,就像考慮使用它的組件的額定溫度一樣。
LSZH:低煙零鹵素(LSZH)套管著火時不會散發有毒煙霧,也不會產生煙霧,非常適用于公共交通行業使用的LSZH電線和電纜。
模制形狀
熱縮材料的模制可以為其使用帶來便利。模制的形狀應適用于電纜的過渡和分接,以緩解電纜后殼的應力,或滿足類似需求。關鍵在于,模制的形狀必須匹配其應用的特定幾何形狀。模制的形狀既可以采用符合一般應用要求的現成配置,也可以進行量身定制。
傳統的模制形狀往往采用具有較大剛度的厚壁材料,以緩解電氣系統的應力并保護其中的端接或支線。市場上的電路朝著小型化和輕量化的方向發展,相應地,我們也找到了滿足這一發展趨勢的模制形狀。目前,Micro-boots套管在市場上可謂廣受青睞。
圖2:模制零件在覆蓋破出和異形組件方面具有較大的應用靈活性。(圖片來源:G-APEX)
膠帶和綁帶
線束和電纜組件需要修理或改裝,以延長其使用壽命。絕緣層出現磨損或破損。連接器需要更換觸點。此時,在永久替換零件到達現場之前,我們有可能需要先予以快速臨時處理。在這種情況下,膠帶和綁帶可以克服使用熱縮套管的不便,因為包裹物只能從線束或電纜的側面插入。內襯粘合劑的膠帶可以提供可靠的密封和絕緣。
必須配套
線束的環境和機械要求不斷提高,因此我們必須仔細評估每一個組件的適用性。要想簡化熱縮組件的選擇,我們選擇的供應商就必須能夠針對具體的應用環境,系統化地提供全套彼此匹配的套管、膠帶和模制零件。
圖3:醫療級熱縮管。(圖片來源:G-APEX)
支持可持續性設計
應用需求是一回事,環境和可持續性設計是另一回事。人們對環境問題的關注正推動著安全、可回收材料的使用。環保的電線和電纜需要不含鹵素和重金屬的材料,以及其他便于回收利用的材料;產品投放市場后,配套熱縮產品的需求也將隨之出現。應用需求和環境友好常常被視為兩個對立面,但我們應該嘗試著讓它們共存。熱縮產品屬于技術的最前沿,可為工業和環境問題的解決提供強大的解決方案。
結論
在低端領域,熱縮套管無非是一種商品,許多供應商都可以提供,也能夠滿足一般的密封、絕緣和保護需求。但實際上,并非所有的熱縮套管都是普通商品,其中的差異在于配制特種聚合物材料需要專業知識,生產工藝控制也需要專業知識,有了這些專業知識,才能夠實現極其一致的收縮特性、較低的縱向收縮率和長期的抗老化穩定性。對于要求嚴苛的應用,很少有供應商具備相關的專業知識,無法通過使用新材料和調整配方來滿足各種各樣的需求,例如:低除氣性能、對各種燃油和化學品的耐受性,以及極溫性能。
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