Schrumpfschlauch

Wärmeschrumpfschläuche sind ein Thermopolymerprodukt, das bei Erwärmung in alle Richtungen schrumpft. Der Effekt wird in der Technik zum Isolieren von gelöteten, lösbaren und anderen elektrischen Verbindungen verwendet.

Die Geschichte der Erfindung der Wärmeschrumpfschläuche

Der Wärmeschrumpfschlauch besteht aus Polymeren, die unter Einwirkung der Temperatur reversibel in einen flüssigen oder viskosen Zustand übergehen können. Dies sind hauptsächlich Polyolefine:

1. Polyethylen;
2. Polypropylen;
3. Polyvinylchlorid( halogenierte Polyolefine).

und andere Materialien aus der Gruppe der Thermoplaste. Polyolefine werden als Kettenpolymere mit strukturellem Zweck betrachtet. Ein charakteristischer Mangel an Literatur zu diesem Thema, obwohl PVC als Basislösung für Kunststofffenster leicht diskutiert wird, werden Umweltverträglichkeitsstudien durchgeführt. Aber über Schrumpfmaterialien können Bücher nicht im Internet gefunden werden.

Es ist bekannt, dass Judson Douglas Wetmore, ein Ingenieur aus Rachem, 1962 - insbesondere am 23. Juli - im Rahmen einer Studie eines Drittanbieters einen Schrumpfschlauch entwickelte. Drei Jahre später wurde US3396460 A erklärt und erhält wahrscheinlich einen Anteil von jeder hergestellten Einheit. Der Erfinder hat seinen eigenen Nachwuchs als Methode zum Kombinieren von Polymerstrukturen positioniert. Er schrieb, dass die Röhre beim Erhitzen schmilzt und den eingeführten Teil fest bedeckt.

Judson behauptet, er sei von einer Erfindung aus dem Jahr 1936( US2027962 A) inspiriert worden. Sie betrifft ausschließlich thermoplastische Kunststoffe. Der Autor hat ein neues Herstellungsverfahren entwickelt, bei dem Substanzen verwendet werden, die beim Erhitzen leicht ihre Form verändern. Und in einem weiten Temperaturbereich, was die Herstellung von Teilen vereinfacht. Die Erfindung ist eng mit den von der Organisation ASTM entwickelten Tests verbunden - es ging um thermoplastische Kunststoffe.

Kommen wir zu Judson zurück. Der Herstellungsprozess des Schrumpfschlauchs beginnt mit der Materialauswahl. Ein geeignetes Polymer wird zum Beispiel Neopren gewählt. Beim Erhitzen werden dort je nach zukünftiger Verwendung des Materials Additive zugesetzt. Dann kommt der Bildungsprozess, der als Schlüssel erkannt wird. Das Polymerrohr wird in einem Vakuum angeordnet, wo es erhitzt wird. Normalerweise aufgrund von Infrarotwellen. Dadurch wird das Produkt in alle Richtungen gedehnt.

Wenn der gewünschte Durchmesser erreicht ist, erfolgt eine starke Abkühlung. Im Vakuum geht das schnell. Es stellt sich heraus, dass das Polymer in einem stark gedehnten Zustand erstarrt. Wenn leicht erhitzt - komprimiert. Dies wird in der Produktion als Schrumpfschlauch bezeichnet.

Am 30. August 1978 wurde das US-Patent Nr. 4,188,443 eingereicht, das den Titel "schrumpfbare Folie" enthält. Und hier reden wir über Thermoplaste. Die Erfinder beschreiben die Komponente:

1. Die Folie besteht aus fünf Polymerschichten.
2. Central( Third) besteht aus Polyester oder Copolyester.
3. Es ist von einem( zweiten und vierten) Ethylen-Vinylacetat-Copolymer umgeben.
4. Die Hülle ist ein Ethylen-Propylen-Copolymer.

Material wird als Verpackung positioniert. Auf YouTube zeigen sie heute, wie Kontrollfelder auf den Film gesetzt werden, um sie vor den Auswirkungen schmutziger Hände zu schützen. Dadurch erhält das Gerät Schutz vor Feuchtigkeit und wird durch Luft weniger oxidiert. Das Vorhandensein der Masse der Schichten bedeutet, dass die Polyolefine durch extreme Schrumpfeigenschaften gekennzeichnet sind. Bis zu viermal mehr komprimiert als in der Lebensmittelindustrie verwendetes PVC.Um die Eigenschaften des Produkts auf die übliche Verpackung zu bringen, die bei vorhandenen Geräten verwendet wird, waren einige Schichten erforderlich.

Thermoplast

Es gibt viele Thermoplaste, deren Qualitäten sich unterscheiden. Die meisten der Endmaterialien werden in einer kleinen Menge mit zusätzlichen Modifizierungsmitteln geliefert, um bestimmte Eigenschaften zu verleihen. Eine kurze Liste solcher Zusatzstoffe:

• -Weichmacher;
• -Schmierung;
• -Stabilisatoren;
• -Antistatika;
• -Pigmente;
• -Fungizide.

Im Gegensatz zu gehärteten Duroplasten und vulkanisierenden Elastomeren werden Thermoplaste im viskosen Zustand reversibel. Dies trägt zur Vereinfachung bei, die gewünschte Form des Produkts und des Molekülgitters zu erhalten. Beispiele für technologische Methoden: Extrusion, Gießen, Stanzen, Vakuumformen, Schweißen. Thermoplaste werden normalerweise unterteilt:

• Molekülstruktur:

1. Kohlenstoffkette: Polystyrole, Polyacrylate, Copolymere, Polyolefine. Synthese entlang des Radikalketten- oder Ionenkettenweges.
2. Hetero-Typ: Polyacetale, Polyester. Synthese durch ionische Polymerisation von cyclischen oder polykondensierten bifunktionellen Monomeren.

• Physikalische Struktur:

1. Amorph mit starren Molekülen( I).Der Kristallinitätsgrad liegt nicht über 25%.Glanzvertreter sind Polystyrol, Polyvinylchlorid und andere Kettenkettenpolymere mit unregelmäßiger Struktur. Polyamide, Polyester und Polyether und andere Heterokettenpolymere. Das Stanzen und die Extrusion( Extrusion) werden bei der Glasübergangstemperatur durchgeführt, das Formen bei der Fließfähigkeitstemperatur.
2. Kristall mittlerer Grad( II).Die Glasübergangstemperatur liegt nahe bei Raumtemperatur. Pentaplast, Polytrifluorchlorethylen und Polymethylpenten sind als prominente Vertreter bekannt. Das Formen wird bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzens durchgeführt.
3. Kristall hoher Stufe( III).Die Glasübergangstemperatur der amorphen Form liegt unter Raumtemperatur. Unter normalen Bedingungen zeigen Sie Plastizität. Unterhalb der Glasübergangstemperatur werden sie brüchig. Die Eigenschaften werden durch den Kristallinitätsgrad bestimmt. Aus hellen Vertretern wurden Polyethylen und Polypropylen. Das Gießen und die Extrusion werden bei der Schmelztemperatur durchgeführt, Stanzen - nahe diesem Wert.

Mechanische Eigenschaften von Thermoplasten

Mechanische Eigenschaften werden in Plastizität, Festigkeit, der Abhängigkeit des Verformungsergebnisses von der Krafteinwirkungsgeschwindigkeit, der Temperatur und anderen Faktoren ausgedrückt. Es ist üblich, Indikatoren hervorzuheben, die das Material hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen äußere Kräfte charakterisieren.mmDie vorherrschenden Raten von Phenylon.

Beim Komprimieren variiert es zwischen 0,5 und 12 kgf / sq.mmDie höchsten Raten von Polycarbonat.

Beim Biegen zwischen 1,2 und 14 kgf / sq.mmDie überlegene Leistung von Polyamid-6.

• Die Streckgrenze der Zugfestigkeit variiert von 0,75 bis 8,5 gks / sq.mmDie beste Leistung in Polyamid-6.
• Die Bruchdehnung variiert zwischen 1,5 und 800%.Die vorherrschenden Indikatoren sind Polyethylen hoher Dichte und Polypropylen.

Es wurden viele Theorien über die Zerstörung von Thermoplasten entwickelt:

1. Die Theorie des Sprödbruchs besagt, dass sich Risse an der Stelle der größten Spannungen bilden und allmählich zunehmen. Wenn die kritische Länge erreicht ist, beginnt die Teilung. Vor der Bildung von Rissen gehorcht der Körper das Hooke-Gesetz( eine Kraft, die der Dehnung proportional ist) vollständig. Die Bruchspannung wird beschrieben und die Formel hängt von der spezifischen Zerstörungsenergie des Materials ab. Fehlende Theorie: Vor der Rissbildung beginnen sich die Thermoplaste zu verformen und verbrauchen Energie.
2. Thermofluuationstheorie der Festigkeit spricht von einem quantitativen Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung und der Zeit bis zum Versagen. Diese Parameter sind durch eine Exponentialformel verbunden, die zusätzlich zwei Konstanten enthält( siehe Abbildung).Die Zhurkov-Gleichung ist komplizierter und berücksichtigt die Aktivierungsenergie der Zerstörung. Die Thermofluktuationstheorie besagt, dass Zerstörung zu einem kinetischen Prozess der Anhäufung von Schäden und nicht zu einer einmaligen Handlung wird. Im Verlauf des Phänomens bilden sich Risse.

Die neuesten Theorien lassen die Struktur von Polymeren außer Acht, was als Nachteil erkannt wird. Die körperliche Verfassung wird dabei nicht berücksichtigt. Die meisten Daten wurden überwiegend empirisch ermittelt. Zum Beispiel wird das Verhalten von Thermoplasten unter kurzfristiger Belastung durch die in Versuchen erhaltenen Diagramme beschrieben. Dann finden die Kurven die Werte:

1. Der kurzfristige Elastizitätsmodul wird aus dem Neigungswinkel der Tangente ermittelt, der für eine niedrige Belastungsrate aus dem Kurvenursprung gezogen wird. Ein Sekanten-Elastizitätsmodul wird durch den Neigungswinkel der Sekante des vorherigen Diagramms gefunden.
2. Bruchspannung. Der Graph ist am Ende der Kurve mit einem Kreuz markiert. Bestimmt für spröde zerfallende Polymere.
3. -Streckgrenze. Analoga der Bruchspannung für viskose Polymere. Die größten Indikatoren für diesen und den vorherigen Parameter in Polymeren der Gruppe I, der niedrigste in III.
4. Energie der Zerstörung. Numerisch gleich der Fläche unter der Kurve. Bei Zerstörung mit hoher Geschwindigkeit wird die Arbeit bewertet.
5. Die Sprödigkeitstemperatur wird aus Kurvenfamilien geschätzt. Die Art des Schadens wird unter verschiedenen Bedingungen bewertet( bestimmt durch die Form der Kurve).Gemäß GOST 16782 wird die Probe mit einer konstanten Geschwindigkeit( von 4,5 bis 120 m / min) beladen, wobei sich die Temperatur von Erfahrung zu Erfahrung gleichzeitig ändert. Notieren Sie die Umweltindikatoren, bei denen die Zerstörung auftritt.

-Diagrammen Andere Parameter:

1. Die Standardhärte wird von Brinell bestimmt und charakterisiert die Beständigkeit gegen die Einführung eines sphärischen Eindringkörpers.
2. Standardwärmebeständigkeit beschreibt die Temperatur, bei der die Verformung die Grenzwerte überschreitet. Die ermittelten Werte hängen stark von den Methoden ab: Doppelstützbiegung, Martensbiegung, Einführung der Zylindernadel des Vic.
3. Poisson-Ratio zeigt die Volumenänderung während der Verformung. Sie hängt von der Temperatur, der Verformungsrate und ihrer Größe ab. Höchstwerte für Thermoplaste der Gruppe III.
4. Die Schlagfestigkeit wird bestimmt durch die relativ langsame Zerstörung der Probe bei einer Temperatur von 20 Grad Celsius durch den Aufprall der Kopra während des Biegens mit doppelter Unterstützung( GOST 4647).Mit dem Auftreten von Schnitten nimmt der Wert stark ab und hängt stark von der Form und der Tiefe des Schadens ab. Bestimmte Werte hängen stark von der Technik ab.
5. Schlagzähigkeit ermöglicht es uns, die Festigkeit bei Belastung mit hoher Geschwindigkeit abzuschätzen. Polymere der Gruppen II und III zeichnen sich durch die höchsten Werte aus, die niedrigsten Indikatoren für Vertreter der Gruppe I sind Polystyrol und Polymethylmethacrylat. Bei PVC ist der Parameter bei einer Temperatur von +20 ° C hoch und fällt beim Abkühlen stark ab.

Temperatur und Belastungsrate haben einen spürbaren Einfluss auf die Form der Grafik. Eine gleichmäßige Abhängigkeit wird jedoch nicht beobachtet. Die Ähnlichkeit der Prozesse wird innerhalb von Gruppen beobachtet, die zuvor durch die physische Struktur gekennzeichnet sind. Merkmale sind stark vom Prozess abhängig. Während des Temperns von Polymeren der Gruppe I nahe der Glasübergangstemperatur steigt beispielsweise der Elastizitätsmodul an. Nach eineinhalb Stunden PVC-Exposition bei einer Temperatur von 60 ° C beträgt der 10-Sekunden-Elastizitätsmodul 160 kgf / sq.mm, nach 48 Stunden - 230, nach 60000 Stunden - 270.

Die maximale Änderung des Elastizitätsmoduls und der Härte in der dritten Gruppe. Die Testmethoden für Thermoplaste sind alles andere als perfekt, der Schrumpfschlauch wird jedoch im Alltag und in der Industrie eingesetzt. Die Frage steht Elektrikern nahe. Tatsächlich wurde für sie der Gegenstand des Patents US 3396460 A entwickelt: Zum Schutz von Kontrolltafeln werden wärmeschrumpfbare Folien verwendet, zum Verpacken von Produkten werden Polymere verwendet.