热缩套扩张工艺控制
当预热温度确定后,时间的长短就是保证预热效果的关键因素。预热时间的长短决定了高分子链运动中,残存内应力的松弛是否完善以及材料表面与内部是否达到温度一致。预热时间应足够长,以保证消除材料成型中残存的内应力,使材料表面、内部达到温度均匀,分子运动一致;预热时间过短,内应力未完全松弛,当扩张时施加外力,在材料内部产生新的应力,两者相互叠加,使热缩套在扩张中受力不均,易出现表面褶皱等问题。
可见,预热时间应适当。时间过长,生产效率低,且过热使热缩套变形扭曲;时间短,扩张中易起褶皱。表中显示最佳的预热时间约为30--40min。
交联度是影响材料机械、扩张及收缩性能的关键因素。如图3所示,聚乙烯的拉伸强度在一定范围内随辐射剂量的增加而增加,断裂伸长率则逐渐减小。因此合适的剂量才能保证材料具有较高的机械和扩张性能。辐照剂量太高,材料内部产生的三维网状结构结点过于密集,分子活动严重受限,受热扩张时网络弹性形变小,扩张困难,极易断裂;辐照剂量太低,交联度小,材料高温强度差,残余形变过大,加热时材料难以热缩到扩张前的尺寸。此外,辐照剂量还影响热缩套的收缩效率 (收缩效率=收缩率/张率),后者在一定范围内随辐照剂量的增大而增大,此后随剂量升高而趋于一恒定值。因此为获得良好的热收缩和机械性能,对热缩材料比较适宜的剂量应该是100~150kGy之间。
扩张速度,扩张速度是决定生产效率的关键因素。当扩张速度较快时,生产效率提高了,但材料受力时缺陷增加,表面易起褶皱;扩张速度慢时,材料表面因冷却过快而发硬,使扩张负荷加大,导致扩张困难;另一方面,扩张速度太慢,在材料内部扩张力引发的内应力的建立也相应缓慢,已建立起来的应力可能发生松弛 (在热的作用下,这种松弛速度更快),取向减少,从而使材料的热回缩速度缓慢。因此一般应尽可能的高速扩张。
其它因素,冷却定型就是冻结因扩张产生的大分子链取向从而形成更多的取向结构,使扩张管具有 “记忆效 应”,因此冷却的速度、方式、时间长短能影响材料的收缩性的优劣。冷却速度快,相应取向诱导的结晶增加,晶体起到交联点的作用,使材料的热收缩率明显下降;冷却速度过慢,生产效率低,并且热缩套可能因未冷透而在室温下存放时自然收缩。因此冷却速度应适宜。冷却定型方法一般采用喷淋或浸水。扩张时,当拉伸倍数一定时,材料内部对拉伸力的抵抗作用而建立内应力。图4是典型的应力一形变曲线[4I。随剂量 (交联度)增加,曲线形状变成了S型。若使拉伸倍数增大,则需要施以更大的拉伸力。图中显示此时大分子抵抗外力作用的内应力也增加,在内应力超过材料所能承受的负荷时,材料出现了褶皱甚至断裂。所以拉伸倍数应在材料能承受的范围内,以断裂伸长率的大小为准。
根据热缩材料的制作原理,凡是能影响结晶、取向的因素均对材料的扩张产生作用。高收缩率的热缩套(收缩率要求大于45%)必须具有大量高取向非晶区,少量结晶区。只有这样,再次加热时,高取向的非晶区发生大量解取向,大分子松弛加快,材料收缩速度越快。由于拉伸和冷却是在材料内部产生大量取向的前提,因此它们对材料的扩张必然也产生影响。
冷却定型就是冻结因扩张产生的大分子链取向从而形成更多的取向结构,使扩张管具有 “记忆效 应”,因此冷却的速度、方式、时间长短能影响材料的收缩性的优劣。冷却速度快,相应取向诱导的结晶增加,晶体起到交联点的作用,使材料的热收缩率明显下降;冷却速度过慢,生产效率低,并且热缩套可能因未冷透而在室温下存放时自然收缩。因此冷却速度应适宜。冷却定型方法一般采用喷淋或浸水。扩张时,当拉伸倍数一定时,材料内部对拉伸力的抵抗作用而建立内应力。图4是典型的应力一形变曲线[4I。随剂量 (交联度)增加,曲线形状变成了S型。若使拉伸倍数增大,则需要施以更大的拉伸力。图中显示此时大分子抵抗外力作用的内应力也增加,在内应力超过材料所能承受的负荷时,材料出现了褶皱甚至断裂。所以拉伸倍数应在材料能承受的范围内,以断裂伸长率的大小为准。