带有可熔化内层的热缩套管（双壁热缩套管）以高附着力维护线束衔接中的接头和衔接，已广泛用于电子产品和飞机。因为其易于处理和防水功能，该管的运用已扩展到轿车线束范畴，而且对可用于杂乱线束配置的管的需求也很高。为了满意这一需求，咱们开发了一种新型的双壁热缩套管，该管可在低温下缩短并坚持较长的时刻。咱们经过控制树脂共混来优化外层的缩短功能和机械功能，经过运用分子规划办法和聚合物合金技能来优化内层的活动性和粘附性。

一、导语

热缩套管是在加热时沿径向缩短的管子。广泛运用于电子、轿车、航空航天等职业，用于接线的电气绝缘和机械维护，金属管道的腐蚀维护，以及许多其他用途。自1964年以来，住友电气工业株式会社一向以商品名SUMITUBE生产和供应热缩套管。在1980年代，咱们开发了由热熔胶内层和热缩短外层组成的双壁热缩套管，并开始生产和出售。当加热双壁管时，胶粘剂的内壁会熔化并活动以使形状与要掩盖的物体相一致，然后供给防水的环境密封，然后维护物体。因为这种出色且可靠的密封功能，双壁管已广泛用于电子设备，飞机和许多其他类型的设备。

特别是在轿车范畴，客户对更高耐热性（125°C）双壁管的需求正在添加。

本文介绍了可用于维护轿车线束衔接的新型双壁管的开发。

二、开发的布景和方针

1发展方针

通常，传统的双壁管用于维护1对1的电线衔接。可以毫无困难地用热空气或其他加热设备（250-350°C）将管道缩短。另一方面，为了维护轿车线束的衔接，需求满意以下四个特定条件：

(1) 因为管道用于维护具有较大尺度空隙的一对多电线衔接，因而有必要优化管道的缩短特性，以使其紧密配合衔接的不规则外形。不然，在125°C的运用温度下，管道会滑出方位，而且无法维护衔接免受水浸入（图1）。

图1.常规和新型双壁热缩套管掩盖的导线衔接示意图

(1)将管道缩短到高于必要温度的温度会损坏电线的绝缘资料，例如聚氯乙烯（PVC）*1。因而，有必要在相对较低的温度下缩短管道。

(2)自动缩短机用于处理带有双壁热缩套管的大量线束接头，以进步效率并消除工作中的任何对立之处。该进程需求最小化缩短热缩短时刻并实现高重现性。

(3)管道有必要具有足够高的机械强度，以维护导线衔接在车辆运行进程中不因与其他组件的物理触摸而损坏（表1）。

为了避免PVC线在热缩短进程中发生热降解，有必要将进程温度控制在100°C或更低。为了满意上述要求，咱们在自动缩短机中测量了最大加热温度和时刻，发现可以将管道加热到135°C继续一分钟。将管道加热到此温度时，其外层有必要完全缩短，而内层则需求活动并契合被遮盖对象的不规则外部概括。另一方面，在125°C的运用温度下，要求管道显现出恰当的绝缘和密封功能，一起又不使管道和粘合剂位移。表2和表3别离显现了用于新管的资料的开发方针及其方针特性。

表1.常规管和新管之间的规格差异 

表2.新管资料的开发方针

表3.新管方针特性清单

三、具有成分的外层资料的开发

1热缩套管的制作工艺及缩短原理

热缩套管的制作进程如图2所示。如图所示，制作进程包括三个步骤：挤压，电子束*3辐照和胀大。在挤压进程中，树脂被挤压成管状。在电子束辐照进程中，管子是交联的。在胀大进程中，经过加热使交联的管子软化，然后施加内部压力以使管沿径向胀大。最后，将管冷却并固化为热缩套管。

热缩短管在受热时缩短的原理如图3所示。当电子束传输到由结晶区和非结晶区组成的结晶树脂*4时，树脂分子在非晶区域相互衔接。成果，树脂转变为具有在非晶区域中构成的交联点的交联树脂。经过加热使交联树脂胀大，然后冷却并固化为热胀大的交联树脂。当将热胀大的交联树脂加热到等于或高于晶体区域的熔点的温度时，晶体熔化并变软。成果，因为存在交联点，树脂缩短成胀大前的形状（形状记忆效应）。（1）

图2.热缩套管的制作办法

图3.产生热缩短性的原理

2管子资料的开发

热缩短管的缩短温度取决于用于管外层的树脂的熔点。从本钱，热缩短性和耐油性的视点出发，咱们选择聚乙烯作为基础树脂。聚乙烯是经济的而且具有优异的挤出特性。聚乙烯的研究成果标明，其弹性系数随其熔点的添加而添加，如图4所示。

图4.各种聚乙烯的熔点和弹性系数

因为高密度聚乙烯（HDPE）*5的弹性系数高于其他类型的聚乙烯，因而有望供给高机械强度。但是，发现HDPE在加热到135℃（略低于其熔点的温度）一分钟时不能充沛缩短。相反，其他类型的聚乙烯在加热到125°C时会缩短，但在125°C的运用温度下会软化，然后在径向方向上产生内应力并滑出其预期方位（图5）。

图5.运用时管子的方位位移机理

为了消除这些缺点，咱们将聚合物掺入聚乙烯中以优化其熔点。成果，咱们开发了一种新的根据聚乙烯的外层资料。新资料在加热到135°一分钟后会缩短（热缩短率：75％或更高），但在125°C的运用温度下不会缩短（热缩短率：20％或更低）或移位（图6）。

图6.新开发的管子（外层）的弹性系数的温度依赖性

 

四、具有成分的内层资料的开发

1内层资料开发

选择聚酰胺树脂作为要用于内层的热熔胶，因为该树脂供给了高度的规划自由度并表现出内层所需的各种特性。（1）经过分子规划优化了树脂的活动功能。（2）粘合剂的粘附性取决于粘合剂所运用资料的极性。因为聚酰胺树脂本身不粘附外层资料聚乙烯（取决于其运用，该管材将用于掩盖聚乙烯电线），因而咱们引入了一种聚合物合金技能来开发一种新的内层资料。(2)

2方针胶流量设定

为了确定用于内层的热熔胶的方针粘度，测验了几种类型的双壁管。关于它们的外层，运用现有的树脂化合物，而关于它们的内层，运用具有不同粘度的各种类型的聚酰胺树脂。在经过加热缩短之后，将每个原型管从被掩盖的物体上取下，以查看其与物体外概括的一致性以及在运用环境中粘合剂的活动性。成果标明，当经过加热使管缩短时，熔体粘度为550Pa·s或更小的粘合剂契合要掩盖的物体的不规则外形熔体粘度为800Pa·s或更大的粘合剂不会从管中流出。根据以上成果，咱们引入了分子规划技能来开发和运用内层资料，其粘度遵从图7所示的曲线

图7.新开发的管子（内层）粘度的温度依赖性

3资料的开发

聚酰胺树脂不粘附于聚乙烯。为了改动这种固有特性，咱们向该树脂中添加了适量的烯烃橡胶。这种橡胶的结构类似于聚乙烯。关于添加了烯烃橡胶的聚酰胺树脂，跟着烯烃橡胶成分的添加，该树脂与PVC和金属的粘合性下降，而且与聚乙烯的粘合性并未如预期的那样明显进步（图8）。

图8.聚酰胺树脂的粘合性与烯烃橡胶的添加率的关系（通常运用的树脂的粘合性为100）

随后，咱们测验了经过向聚酰胺树脂中添加少量烯烃橡胶制成的聚合物合金（图9）。在该测验中，该聚合物为聚酰胺树脂供给了对聚乙烯的高附着力，一起坚持了聚酰亚胺树脂对PVC和金属的高附着力。相结构的透射电子显微镜的成果（图10）标明，烯烃橡胶以纳米级细分散。咱们得出的结论是，聚酰胺树脂和烯烃橡胶之间的界面强度添加以及应力集中阻力的添加导致聚合物合金粘合性的添加。

图9.聚酰胺树脂与简单添加的烯烃橡胶和聚合物合金之间的粘合力差异

图10.相结构的透射电子显微镜成果

（黑色：聚酰胺树脂；白色：烯烃橡胶）

五、原型双臂管的评价作用

咱们制作了双壁管的原型（缩短前：内径=5.8毫米;内层壁厚+外层壁厚=0.45毫米，缩短后：内径=1.3毫米;内层壁厚=0.65毫米;外层壁厚度=0.55毫米）由新开发的内层和外层资料组成。当运用套管缩短机将其缩短以掩盖1至3条PVC电线衔接时，该原型具有足够的防水和密封功能。经过调查管的横截面的成果，证实了用于内层的热熔胶现已完全契合被覆电线衔接的不规则外部概括（图11）。

图11.胶粘剂与不规则外形的电线衔接的一致性

如表4所示，该原型的物理特性证明它可以到达方针特性。即便在加热到125°C之后，该管也不会出现粘合剂流出或方位偏移的状况（图12）。

表4.新开发管的评价成果

图12.加热到125°C后的管子

（新开发的管子没有方位偏移）

六、结论

咱们开发了可用于维护一对多的轿车线束衔接的双壁管。当加热到相对较低的温度（135°C）时，新管契合导线衔接的不规则外形。别的，该管不会引起粘合剂的流出或引起方位偏移，而且在125℃的运用环境下表现出高机械特性。因为其优异的热缩短性和密封功能，新管材有望在轿车范畴得到广泛运用。

七、技能术语

1聚氯乙烯（PVC）：一种组成塑料聚合物，通常在约80至100°C的工作温度下用作电线的绝缘套。

2百分比的热缩短：从100倍（缩短前的内径-缩短后的内径）/缩短前的内径算出的百分比。

3电子束：高能电子的活动，碰击高能电子而引起化学反应的物质。

4结晶性树脂：由分子链有序摆放的结晶区域和分子链无序摆放的非晶（非晶）区域组成的树脂。

5高密度聚乙烯（HDPE）：一种高结晶度聚乙烯，其间中/低压聚合乙烯的重复单元线性衔接，几乎没有支链。