熱縮套管的制造過程如圖2所示。如圖所示,制造過程包括三個步驟:擠壓,電子束*3輻照和膨脹。在擠壓過程中,樹脂被擠壓成管狀。在電子束輻照過程中,管子是交聯(lián)的。在膨脹過程中,通過加熱使交聯(lián)的管子軟化,然后施加內(nèi)部壓力以使管沿徑向膨脹。最后,將管冷卻并固化為熱縮套管。
熱收縮管在受熱時收縮的原理如圖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)域相互連接。結(jié)果,樹脂轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂性诜蔷^(qū)域中形成的交聯(lián)點的交聯(lián)樹脂。通過加熱使交聯(lián)樹脂膨脹,然后冷卻并固化為熱膨脹的交聯(lián)樹脂。當(dāng)將熱膨脹的交聯(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。結(jié)果,由于存在交聯(lián)點,樹脂收縮成膨脹前的形狀(形狀記憶效應(yīng))。(1)
圖2.熱縮套管的制造方法
圖3.產(chǎn)生熱收縮性的原理
2管子材料的開發(fā)
熱收縮管的收縮溫度取決于用于管外層的樹脂的熔點。從成本,熱收縮性和耐油性的角度出發(fā),我們選擇聚乙烯作為基礎(chǔ)樹脂。聚乙烯是經(jīng)濟的并且具有優(yōu)異的擠出特性。聚乙烯的研究結(jié)果表明,其彈性系數(shù)隨其熔點的增加而增加,如圖4所示。
圖4.各種聚乙烯的熔點和彈性系數(shù)
由于高密度聚乙烯(HDPE)*5的彈性系數(shù)高于其他類型的聚乙烯,因此有望提供高機械強度。然而,發(fā)現(xiàn)HDPE在加熱到135℃(略低于其熔點的溫度)一分鐘時不能充分收縮。相反,其他類型的聚乙烯在加熱到125°C時會收縮,但在125°C的使用溫度下會軟化,從而在徑向方向上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并滑出其預(yù)期位置(圖5)。
圖5.使用時管子的位置位移機理
為了消除這些缺點,我們將聚合物摻入聚乙烯中以優(yōu)化其熔點。結(jié)果,我們開發(fā)了一種新的基于聚乙烯的外層材料。新材料在加熱到135°一分鐘后會收縮(熱收縮率:75%或更高),但在125°C的使用溫度下不會收縮(熱收縮率: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
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