帶有可熔化內層的熱縮套管（雙壁熱縮套管）以高附著力維護線束銜接中的接頭和銜接，已廣泛用于電子產品和飛機。因為其易于處理和防水功能，該管的運用已擴展到轎車線束范疇，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。咱們經過控制樹脂共混來優化外層的縮短功能和機械功能，經過運用分子規劃辦法和聚合物合金技能來優化內層的活動性和粘附性。

一、導語

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，用于接線的電氣絕緣和機械維護，金屬管道的腐蝕維護，以及許多其他用途。自1964年以來，住友電氣工業株式會社一向以商品名SUMITUBE生產和供應熱縮套管。在1980年代，咱們開發了由熱熔膠內層和熱縮短外層組成的雙壁熱縮套管，并開始生產和出售。當加熱雙壁管時，膠粘劑的內壁會熔化并活動以使形狀與要掩蓋的物體相一致，然后供給防水的環境密封，然后維護物體。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備，飛機和許多其他類型的設備。

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轎車線束銜接的新型雙壁管的開發。

二、開發的布景和方針

1發展方針

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

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

圖1.常規和新型雙壁熱縮套管掩蓋的導線銜接示意圖

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

(3)管道有必要具有足夠高的機械強度，以維護導線銜接在車輛運行進程中不因與其他組件的物理觸摸而損壞（表1）。

為了避免PVC線在熱縮短進程中發生熱降解，有必要將進程溫度控制在100°C或更低。為了滿意上述要求，咱們在自動縮短機中測量了最大加熱溫度和時刻，發現可以將管道加熱到135°C繼續一分鐘。將管道加熱到此溫度時，其外層有必要完全縮短，而內層則需求活動并契合被遮蓋對象的不規則外部概括。另一方面，在125°C的運用溫度下，要求管道顯現出恰當的絕緣和密封功能，一起又不使管道和粘合劑位移。表2和表3別離顯現了用于新管的資料的開發方針及其方針特性。

表1.常規管和新管之間的規格差異 

表2.新管資料的開發方針

表3.新管方針特性清單

三、具有成分的外層資料的開發

1熱縮套管的制作工藝及縮短原理

熱縮套管的制作進程如圖2所示。如圖所示，制作進程包括三個步驟：擠壓，電子束*3輻照和脹大。在擠壓進程中，樹脂被擠壓成管狀。在電子束輻照進程中，管子是交聯的。在脹大進程中，經過加熱使交聯的管子軟化，然后施加內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。當電子束傳輸到由結晶區和非結晶區組成的結晶樹脂*4時，樹脂分子在非晶區域相互銜接。成果，樹脂轉變為具有在非晶區域中構成的交聯點的交聯樹脂。經過加熱使交聯樹脂脹大，然后冷卻并固化為熱脹大的交聯樹脂。當將熱脹大的交聯樹脂加熱到等于或高于晶體區域的熔點的溫度時，晶體熔化并變軟。成果，因為存在交聯點，樹脂縮短成脹大前的形狀（形狀記憶效應）。（1）

圖2.熱縮套管的制作辦法

圖3.產生熱縮短性的原理

2管子資料的開發

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，咱們選擇聚乙烯作為基礎樹脂。聚乙烯是經濟的而且具有優異的擠出特性。聚乙烯的研究成果標明，其彈性系數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

因為高密度聚乙烯（HDPE）*5的彈性系數高于其他類型的聚乙烯，因而有望供給高機械強度。但是，發現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生內應力并滑出其預期方位（圖5）。

圖5.運用時管子的方位位移機理

為了消除這些缺點，咱們將聚合物摻入聚乙烯中以優化其熔點。成果，咱們開發了一種新的根據聚乙烯的外層資料。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.新開發的管子（外層）的彈性系數的溫度依賴性

 

四、具有成分的內層資料的開發

1內層資料開發

選擇聚酰胺樹脂作為要用于內層的熱熔膠，因為該樹脂供給了高度的規劃自由度并表現出內層所需的各種特性。（1）經過分子規劃優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一種新的內層資料。(2)

2方針膠流量設定

為了確定用于內層的熱熔膠的方針粘度，測驗了幾種類型的雙壁管。關于它們的外層，運用現有的樹脂化合物，而關于它們的內層，運用具有不同粘度的各種類型的聚酰胺樹脂。在經過加熱縮短之后，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境中粘合劑的活動性。成果標明，當經過加熱使管縮短時，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。根據以上成果，咱們引入了分子規劃技能來開發和運用內層資料，其粘度遵從圖7所示的曲線

圖7.新開發的管子（內層）粘度的溫度依賴性

3資料的開發

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。這種橡膠的結構類似于聚乙烯。關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期的那樣明顯進步（圖8）。

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

隨后，咱們測驗了經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。相結構的透射電子顯微鏡的成果（圖10）標明，烯烴橡膠以納米級細分散。咱們得出的結論是，聚酰胺樹脂和烯烴橡膠之間的界面強度添加以及應力集中阻力的添加導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.相結構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：內徑=5.8毫米;內層壁厚+外層壁厚=0.45毫米，縮短后：內徑=1.3毫米;內層壁厚=0.65毫米;外層壁厚度=0.55毫米）由新開發的內層和外層資料組成。當運用套管縮短機將其縮短以掩蓋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。經過調查管的橫截面的成果，證實了用于內層的熱熔膠現已完全契合被覆電線銜接的不規則外部概括（圖11）。

圖11.膠粘劑與不規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方針特性。即便在加熱到125°C之后，該管也不會出現粘合劑流出或方位偏移的狀況（圖12）。

表4.新開發管的評價成果

圖12.加熱到125°C后的管子

（新開發的管子沒有方位偏移）

六、結論

咱們開發了可用于維護一對多的轎車線束銜接的雙壁管。當加熱到相對較低的溫度（135°C）時，新管契合導線銜接的不規則外形。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℃的運用環境下表現出高機械特性。因為其優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（縮短前的內徑-縮短后的內徑）/縮短前的內徑算出的百分比。

3電子束：高能電子的活動，碰擊高能電子而引起化學反應的物質。

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

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