双壁热缩管的扩张技术

双壁热缩管的扩张技术

熊鑫  ,邵碧波,李艳强

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摘要：双壁热缩管的生产工艺由母料混料造粒、挤出、辐照、扩张、包装五个工序构成。其中扩张工序对产品成品率和产品品质影响最大，也是制造费用占比最大的工序。本文系统介绍了目前双壁热缩管的四种扩张方法：负压油扩法、负压干扩法、布袋扩张法、正压油扩法，并对各种扩张方法的优劣势进行总结，发现正压油扩法是目前产品扩张的最好选择。

关键词：双壁热缩管；扩张；负压；正压

引言：双壁热缩管柔软富有弹性，广泛应用于电子、电力、汽车、飞机、轮船等行业的线束接头绝缘保护，具有优异的绝缘防护性、密封性、耐候性、耐老化性等。双壁热缩管大部分是由挤出机双层共挤技术而成型的产品，其外层主要为聚烯烃，内层为热熔胶，经电子加速器辐照后，使产品分子由线性结构变为网状结构，这样可显著提高产品的耐热性，同时也为实现连续扩张打下良好基础[1]。双壁热缩管的纵向扩张倍率在2到6倍，经扩张后的双壁热缩管，用110℃～150℃的温度对其加热，就可使其快速收缩接近至扩张前尺寸[2]。双壁热缩管根据扩张后横截面的成型形状分圆管和扁管，产品内径范围在Φ2.4mm～Φ300mm之间，在企业中，一般将Φ9.5mm及以下规格统一扩张为圆管，以上扩张为扁管，部分特殊行业如汽车等行业双壁管一般都是圆管。

1 双壁热缩管的扩张指标

扩张的产品是否合格，主要看三个参数：壁厚e、拉伸率δ和偏壁率ε。壁厚e是由各个生产厂家根据产品应用场合而内部确定的标准数值，不同规格的双壁热缩管，壁厚均不同，同时壁厚e还有一个偏差范围，生产出来的双壁热缩管，在其任意位置的横截面上测得的壁厚均须在规定的公差范围内。另外，在测拉伸率δ和偏壁率ε时，必须保证壁厚e的数值合格。拉伸率δ：表示扩张后的产品长度相比扩张前的产品长度的增长量，厂家一般控制范围在-5%～5%；偏壁率ε：反应产品某横截面中最大壁厚与最小壁厚之间的关系，控制标准为ε≤30%。另外如果产品表面有划伤、白点/黑点、胶层起泡或脱落等特征也会判断为不合格。

2 双壁热缩管的扩张方法

    目前双壁热缩管的扩张方法有：负压油扩法、负压干扩法、布袋扩张法、正压油扩法。在热缩管行业生产初期，负压油扩就一直是其扩张方法，在2005年后，负压干扩才开始应用于生产并被大量普及，负压干扩普及以后，相应企业开始研究正压扩张技术，由于正压扩张方式属于较新技术，设备制作成本高，其扩张用模具和生产工艺也和负压扩张完全不同，目前只是在热缩行业的少数生产厂家中普及。

2.1 负压油扩法

    负压油扩法是指：产品在加热后的甘油中浸泡一定时间，软化后送入扩张模具，然后用真空泵产生的真空去吸附扩张模具里面的产品外表面，同时产品内腔输入较小气压的压缩空气辅助其膨胀，以便顺利达到完全扩张目的。双壁热缩管内壁通入的气压值在0.010MPa～0.025MPa，外表面吸附真空度在-0.06MPa～-0.08MPa范围内，当产品扩张完成后需快速冷却定型，防止产品与模具的摩擦力增大而导致拉伸指标不合格。

    通过此方法扩张的双壁热缩管，只适合扩张倍率在2倍的产品，对Φ2.4mm～Φ12.7mm规格的产品，有较好的扩张效果，扩张速度在0.8米/分钟～8米/分钟，成品率可达95%以上，对Φ12.7mm以上产品，由于壁厚比较厚，负压油扩效率比较低。扩张倍率为3倍以上时，此种方法成品率会降至90%甚至更低。另外，甘油加热后的油烟容易飘散在车间，产生较为恶劣的生产环境，久而久之也会对生产设备产生酸性腐蚀作用，所以近年来开发此设备更加注重油烟的集中回收处理。

2.2 负压干扩法

    负压干扩法是指：产品通过加热器加热后送入扩张模具，然后用真空泵产生的真空去吸附扩张模具里面的产品外表面，同时产品内部输入较小压力值的压缩空气辅助其膨胀，以便顺利达到完全扩张目的。目前干扩所用的加热器主要为远红外加热器[3]，其加热温度高，加热效率快，寿命长，得到各生产企业认可。

同负压油扩法一样，双壁热缩管内壁通入的气压值在0.010MPa～0.025MPa，外表面吸附的真空度在-0.06MPa～-0.08MPa范围内，扩张后需对产品快速冷却，由于加热方式改为了远红外线加热，生产环境大为改善。通过此方法扩张的双壁热缩管，适合扩张倍率在2-3倍的产品，对Φ2.4～Φ9.5mm规格的产品有较好的扩张效果，扩张速度在2米/分钟～9米/分钟，成品率在97%以上。目前此方法已经逐渐取代Φ2.4～Φ9.5mm规格产品的负压油扩。

2.3布袋扩张法

    布袋扩张是指：将密封好的不透气的牛津布完全套入加热后的单壁热缩管内壁，通过对布袋内壁充入压缩空气使布袋膨胀而将产品胀大[4]。而被扩张产品事前会放入一空心薄壁钢筒内，其内径尺寸为扩张后产品的外径尺寸，当产品外壁扩大至紧贴钢筒内壁时，保持一定时间后将布袋内部气压通过卸压阀卸掉并将单壁热缩管取出，然后再对单壁热缩管的内壁涂上一定厚度的胶层形成双壁热缩管

。

此方法主要是替代扩张机不能生产的产品，适合扩张倍率2～6倍，成品率98%以上。但生产前需将单壁热缩管裁切成一定长度，放入烤箱加热后通过人工对每一根产品进行手动扩张，扩张后还需在其内壁进行涂胶，生产工序多，不能实现自动化生产，生产周期长、成本高、效率低，目前只用于生产内径Φ180mm～Φ300mm、长度在1.8米以内的产品。

2.4 正压油扩法

正压油扩法是指通过双壁热缩管的内外压力差实现对加热后的双壁热缩管连续扩张，其扩张方法为：在一密封钢体中放入油槽，油槽中装满甘油，将甘油加热至设定温度，双壁热缩管送入密封钢体中并被完全浸入甘油中进行加热软化，双壁热缩管的内腔充入一定压力的压缩空气，压力值设为P内，同时密封钢体中充入压缩空气，压力值设为P外且P内＜P外，以保证双壁热缩管不会在密封钢体中加热后膨胀。设空气压力值为P空，当双壁热缩管从密封钢体进入外部大气空间后，由于P内 >P空，所以双壁热缩管将被管内充入的压缩空气吹大，以达到扩张目的。在实际生产中，双壁热缩管内充气压力值P内在0.015MPa～0.050 MPa之间，密封钢体中充入的压力值 P外=(5～10) P内有很好的扩张效果。

    通过此方法扩张的双壁热缩管，适合扩张倍率在2～6倍的产品，在实际生产中对Φ2.4mm～Φ150mm规格的产品都有很好的扩张效果，扩张速度在1.2米/分钟～20米/分钟，扩张倍率在2～4倍时成品率可达96%以上，扩张倍率在5～6倍时成品率在85%以上。对于辐照剂量偏大的管材，也可正常扩张。由于正压扩张方法不需要负压，省去了真空泵的应用，设备整体噪音小，对油烟的密封性好，能耗低，加上扩张速度和扩张成品率都有优势，已经批量应用于生产并逐渐取代负压油扩设备。

3 结语

本文详细说明了双壁热缩管的四种扩张方法，并对各扩张方法所适应的双壁热缩管规格给出了总结。不论是成型为圆管还是成型为扁管，扩张方法都一样，区别只是扩张后是否将产品压扁，目前负压干扩和正压油扩相辅相成，可兼容内径在Φ150mm以内的所有产品，是目前双壁热缩管连续扩张的主要方法；对于产品内径在Φ150mm以上的产品，连续扩张的成品率很低，目前只能采取布袋分段扩张方法。对于单壁热缩管，以上扩张方法同样适用，只是各扩张方法所适应的产品规格有所不同，本文不在一一赘述。对于正压干扩法，文中并未提及，是由于各生产产家还未成功开发出此设备，缺少生产数据，此方法可以是今后热缩管扩张设备的探索方向。

［1］梁运增. 电子加速器辐射交联PE热缩管的工艺研究[J].广东化工,2022,49(7):1-3.

［2］赵成刚,新型热收缩管连续扩张定径装置的研制[J].塑料科技,1992,88（2）:50-53.

［3］赵成刚,热缩管的最新扩张技术[J].塑料制造,2008,（9）:55-58.

［4］彭雄心,熊鑫,王占君,张维波. 一种分段张模具:中国,ZL 2019 2 0756530.7,2019-05-24.

作者简介：熊鑫（1986-），男，工程师，本科，主要从事热缩行业非标机械设备、机械结构的设计及应用。