Для удобного и надежного изолирования контактов проводников или просто для маркировки проводов, в ходе электромонтажных работ широко применяют термоусаживаемые трубки (в просторечии — термоусадку или термоусадочную трубку).
Термоусадка для проводов - это специальный вид термопластичного материала, который имеет свойство памяти формы. Это означает, что при нагреве термоусадка сжимается и принимает форму объекта, на который она надета, а при охлаждении она сохраняет эту форму. Термоусадка используется для изоляции, защиты и маркировки проводов, соединений, разъемов и других электрических элементов.
Принцип действия термоусадки основан на изменении структуры полимера под воздействием гамма-лучей или электронов. Это приводит к образованию сшитых углеродных цепочек, которые придают полимеру эластичность и способность возвращаться к исходной форме при нагреве.
Для изготовления термоусадочных трубок полимер сначала выдавливают в форме широкой трубки, затем облучают, а потом растягивают и фиксируют в нужном размере и форме. При нагреве термоусадочная трубка сжимается и обжимает объект, на который она надета, образуя плотный и прочный слой.
Вообще можно бесконечно перечислять области применения термоусадки, начиная с прямого назначения, заканчивая различными поделками. Между тем, давайте разберемся в предмете более глубоко.
Что такое термоусадка, как ее производят?
Сегодня известно много термопластичных материалов: полиэтилен, полиэстер, фторкаучук, полиэтилентерефталат, поливинилиден, поливинилхлорид, полимеры полиолефинового состава. Данные материалы состоят из протяженных углеродных цепочек, которые обычно хаотически расположены в объеме материала.
Термопластичные материалы - это виды пластиков, которые можно легко переплавлять и формовать при нагреве. Они состоят из длинных молекул, называемых полимерами, которые образованы из повторяющихся звеньев, называемых мономерами.
В большинстве термопластичных материалов мономеры - это углеводороды, то есть соединения, содержащие только атомы углерода и водорода. Примеры таких мономеров - это этилен, пропилен, винилхлорид и терефталевая кислота.
Когда мономеры соединяются в полимеры, они образуют длинные и гибкие цепочки, которые могут скручиваться, сворачиваться и переплетаться друг с другом. При низких температурах эти цепочки застывают и образуют твердый материал. При повышении температуры они становятся подвижными и текучими, что позволяет изменять форму материала. При охлаждении они снова застывают и сохраняют новую форму.
В зависимости от типа мономеров и способа их соединения, термопластичные материалы могут иметь различные свойства, такие как прозрачность, твердость, эластичность, химическая стойкость и термостойкость.
Если такой материал нагреть, то кристаллы растворятся, и сам материал потечет, образуется тянущаяся масса, которую если охладить, то она примет ту форму, которую ей при остывании придадут.
Так вот, если воздействовать гамма-лучами на материал такого рода, то произойдет отделение водородных атомов от молекул, а в местах, где водород отделился — углеродные цепочки сошьются, образуется полимер новой структуры.
Если теперь сшитый полимер нагреть выше температуры растворения кристаллов, то он уже не станет тянуться как прежде, а будет эластичным как резина. Теперь сшитому полимеру можно придать необходимую форму, и он сохранит ее при остывании (например форму широкой трубки).
Если снова потом нагреть такое изделие выше температуры растворения кристаллов, то оно быстро вернется к исходной форме (трубка сузится). То есть обычный полимер после воздействия на него гамма-лучей приобрел новое интересное и полезное свойство — память формы, применительно к рассматриваемому аспекту — термоусаживаемость.
Для изготовления непосредственно термоусаживаемых трубок, полимер подвергают обработке в три этапа: экструзия, радиационное воздействие, и последний этап - ориентация. При экструзии размягченный материал выдавливают через отверстие. Потом материал подвергают действию потока электронов или гамма-лучей.
С облучением электронами получают тонкостенные материалы, а с гамма-лучами — материалы с сильной усаживаемостью и высокой эластичностью, с низкой температурой усадки. Ориентация заключается в нагревании заготовки до плавления, растягивании, придании необходимых размеров, формы, и фиксации в таком состоянии во время охлаждения.
Свойства термоусаживаемых трубок
Главные особенности термоусадки: стойкость к чрезмерному нагреву, способность к троекратному удлинению при растяжении, легкое изменение формы, устойчивость к действию пламени, прочность на растяжение от 15 МПа, эластичность, химическая стойкость к кислотам и щелочам. Так обычные термоусаживаемые трубки способны нормально работать при температурах до 120°С, а специальные — до 270°С.
Как действует термоусаживаемая трубка и для чего она нужна
Трубку надевают на предмет, который необходимо изолировать, затем нагревают трубку, и она, сжимаясь, принимает форму предмета, обжимает его, формируя изоляционный слой. Так термоусаживаемые трубки применяют для изоляции открытых мест путем обжатия их трубкой. Изолента, хотя и применяется для похожих целей, однако не так удобна порой как термоусадка, которая идеально подходит для изоляции контактов, клемм и проводов.
Для нагрева термоусадки можно использовать различные источники тепла, такие как фен, паяльник или зажигалку. В зависимости от типа термоусадки, температура нагрева может варьироваться от 70 до 200 градусов Цельсия.
Важно равномерно нагревать термоусадку по всей длине, чтобы избежать неравномерной усадки или образования пузырей воздуха. После нагрева термоусадка остывает и фиксирует свою форму.
Назовем лишь некоторые сферы применения термоусадки: изоляция проводов, ремонт кабельных соединений, производство кабелей, монтаж соединительных муфт, просто как герметик, для маркировки разными цветами проводов разного назначения, монтаж кабелей, защита механизмов от внешних факторов (от кислоты, щелочи, высокой температуры), ремонт проводки, защита от коррозии и т. д. перечислять все сферы можно долго…
В общем и целом, термоусадка:
-
защищает объекты от вредных температурных, химических и механических воздействий;
-
помогает сделать заметную маркировку или незаметную изоляцию (цвет трубки такой же как цвет прибора);
-
трубка проста в обращении и надежна при монтаже;
-
легко заполняет неровности выполняя роль качественной заделки;
-
экологически безопасна;
-
и, что немаловажно, при всех этих достоинствах термоусаживаемая трубка отличается очень невысокой ценой.
Какими вообще бывают термоусадки, чем они отличаются между собой
Клеевые термоусадки имеют внутри клеевой слой, который при усадке играет роль дополнительного надежного герметика — трубка крепко прижимается к предмету, защищает его от попадания влаги. Усадка здесь составляет более 300%. Когда изолируемый трубкой предмет сильно уже самой трубки, то клеевая термоусадка — как раз то, что нужно.
Толстостенные полиолефиновые термоусадки более популярны чем клеевые, поскольку дешево стоят, проще в применении, выпускаются в широкой цветовой гамме. Они бывают неподдерживающими горение и без подавления горения.
Первый тип трубок изготовлен из компонентов, ни один из которых не является горючим, и в отсутствие открытого пламени трубка не воспламенится, быстро сама затухнет. Если производство опасное, например военный завод или производство взрывоопасных веществ, то в качестве изолятора подходит полилефиновая термоусадка с подавлением горения.
Вообще есть термоусадки специального назначения различных видов. В мало освещенных местах применяют флуоресцирующие термоусадки, которые днем накапливают энергию света, а в темное время суток светятся.
Термоусадки для высоковольтных цепей обладают повышенными изолирующими свойствами. Тефлоновые термоусадки подойдут для высокотемпературных условий. Рифленые термоусаживаемые трубки идеальны для облицовки рукояток электроинструмента и прочих электроприборов.
Работа с термоусаживаемой трубкой
Чтобы качественно и надежно установить термоусаживаемую трубку, лучше всего использовать специальный инструмент, такой как строительный фен или тепловой пистолет.
Горячий воздух подается через специальную насадку на трубку, при этом лучше, если температура воздуха регулируется, а форма насадки индивидуально может быть выбрана. В обычных условиях, если нет строительного фена или теплового пистолета, применяют подручные средства: зажигалку, спички, паяльник, кипяток, газовую горелку.
Прежде всего поверхность, на которую будет установлена термоусадка, готовят: зачищают и обезжиривают. Затем выбирают подходящую трубку в соответствии с: текущими условиями окружающей среды, материалом поверхности, диаметром поверхности и диаметром усадки трубки, рабочей температурой поверхности, влагостойкостью, термостойкостью, прочностью.
Толстостенная трубка сначала подогревается, затем надевается, чтобы не перегревать обрабатываемую поверхность, если это критично, и лишь затем разогревается до окончательной усадки.
Отрезая термоусадку, делайте это аккуратно, чтобы не оставалось заусенцев, могущих способствовать разрыву в будущем. Не перегревайте, это может привести к ненужной деформации поверхности трубки. Правильно установленная термоусадка имеет ровную гладкую поверхность без волн и выпуклостей.
Андрей Повный