热缩管的软硬度,从表面看就是一种感觉上的问题,但是它却直接影响着密封性、绝缘性、抗振性和装配质量以及使用寿命。有的人喜欢比较柔软一些,感觉贴身效果比较好;有的人比较喜欢偏硬的东西,认为抗压比较好。软硬度并不是孤立存在的一个指标,并不能简单的去评价好与坏。对于氟橡胶热缩管而言,软硬度受到材料、配方、工艺、结构以及使用环境等多种因素的影响,因此要从多方面来加以理解。
一、软硬度是由很多种因素共同造成的
氟橡胶热缩套管的基本材料就是氟橡胶。生胶分子链结构、分子量、分子量分布等都会影响到弹性起始点。分子链柔软、有较好的回弹性能;分子链的刚性比较大,所以手感能感觉到比较硬。交联度增大、硬度增加、耐热性和抗变形性也提高了,但是过大会丧失韧性。填料、增塑剂、硫化体系、成型条件等都会影响到最终产品的软硬度。所以同规格的产品在不同的批次中,手感可能会有所不同。如果这些差别处在正常的范围之内的话,则是正常的。如果明显的偏向于硬或者软的话就要找出原因了。软硬度还和温度有关。在低温的时候会变得坚硬,在高温的时候就会变得柔软。测量硬度要按照规定的温度、时间和方法来进行,并不能用感觉来判断。对于氟橡胶热缩管来说,软硬度应该根据实际使用的要求来选择,并不是为了达到一种单一的手感而刻意为之。
二、生胶和配方是基本
生胶种类不一样,它的耐热性、耐油性、耐腐蚀性和弹性都会有所不同。有的生胶比较软,有的比较硬。配方里的硫化剂、促进剂、活性剂、防老剂等等都会影响到交联网络。硫化剂的使用量增大、交联度变大、硬度也会上升。促进剂可以改变硫化的速率以及交联的形式。防老剂可以推迟老化过程,但是可能会降低产品的触感。配方的设计需要兼顾硬度、强度、延伸率、压缩永久变形以及耐介质等指标。如果仅仅改变材料的硬度而不考虑其它性能的话,就有可能出现开裂或者密封失效的情况。混炼均匀性也非常重要。填料分布不均匀,在某些地方比较硬或者比较软,经过收缩之后会产生应力不均的问题。称量误差、加料顺序、混炼温度等都会引起批次间的差异。所以软硬度稳定的首先是要配方、混炼稳定。
三、填料和增塑剂对性能的影响
填料分为补强性和非补强者两类。补强填料可以提高材料的强度、硬度和耐磨性,但是添加过多又会使材料的延伸率下降。非补强填料可以降低成本、调节硬度,但是使用过多会降低弹性和密封性。增塑剂可以降低硬度、改善加工性能,但是可能会发生迁移和挥发现象,从而造成后期硬化的问题。氟橡胶本身具有良好的耐介质性,但是如果增塑体系和工作条件不相符合,在长时间使用之后可能会出现抽真空的现象,从而使产品的硬度和脆性增加。所以软和硬并不是在生产的时候就固定的了,在使用的过程中会发生改变。选用填料及增塑剂时要考虑到温度、介质以及使用寿命等因素。对于密封性要求较高的地方,压缩永久变形和回弹比单纯的硬度更加重要。
第四部分:硫化和交联度
硫化就是把线形分子转化为网状结构的过程。交联度小,制品比较柔软,强度低,耐热性和耐溶剂性都较差。交联度大,制品比较硬,强度高但是延伸性降低,过度硫化就会变脆。一段硫化、二段硫化的温度以及时间都会影响到交联。温度不够、缺少硫分、硬度低、压缩后产生很大的永久变形。温度过高、过硫、硬度偏高,容易开裂。第二阶段硫化可以去掉挥发分,使产品的性能更加稳定。装炉量、升温速度、热风循环都会对每一批的一致性造成影响。硫化曲线要记下来,不可以只根据时间来判断。对于厚壁的产品来说,内外硫化的程度可能会不一样,从而造成软硬不均的情况。所以硫化过程就是软硬度控制的重要一步。
五、成型和扩展工艺
挤出成型可以确定管坯的内径、壁厚以及同心度等。壁厚不一,在收缩之后会出现局部应力不一样、手感软硬不同的情况。牵引速度、温度、口型都会对分子取向产生影响。取向比较大,纵向、横向的性能不一样,所以手感也会有所不同。扩张工艺使得管材具有了记忆效应。改变扩张的温度、速度以及冷却的方法都会对残余应力和收缩率产生影响。扩张过大会造成弹性减弱,从而使产品的硬度增大。冷却不均匀,在某些地方出现晶体或者应力集中现象,冷却之后软硬不同。定径套的尺寸会影响到内径、壁厚等。每次扩张的时候,参数要保持稳定,不可以随便变动。扩大的管材不能被挤压或者曝晒,否则会过早收缩。
六、使用温度和老化
温度对于软硬度的影响是直接的。在低温条件下,橡胶会变得非常坚硬,在接近玻璃态转变温度的时候,它的弹性和韧性都会降低,很容易发生断裂。在高温之下变得柔软,但是长时间处于高温之中会导致材料发生交联反应从而使得材料继续或者分解,在这个过程中材料可能会由软变硬或者相反。热老化会使分子链发生断裂或者交联,从而使得材料变得坚硬、易碎。氧化、臭氧和紫外线都会加快人的衰老过程。如果产品的温度过高就会变得坚硬起来,这就表示它的耐温余量不够或者已经老化了。如果在低温环境下变得坚硬起来,那么很可能是该种材料在低温下的性能不符合要求。使用中温循环的话,就会使软硬交替出现,并且界面处的应力也会增大。所以软硬评价需要考虑工作温度、启动温度、环境温度以及使用寿命等因素。
第七部分:介质和化学环境
油、酸、碱、溶剂、盐雾等等各种各样的介质都会和橡胶产生化学反应。有些介质会使橡胶膨胀、变软;而另外一些介质则会使得橡胶收缩、变硬。氟橡胶对各种介质都有较好的抵抗能力,但是不同的配方其耐性是不一样的。介质温度、浓度、接触时间和影响程度是不一样的。如果增塑剂被抽走的话,那么产品的硬度就会增加。如果介质进入的话,就会变得柔软或者膨胀起来。介质也会对填料以及硫化网络产生影响。所以选择的时候要注意介质相容性。不能仅仅依靠最初的硬度来判断。对于接触到化学物品的地方要进行浸渍实验,看其硬度、体积和拉伸强度的变化情况。
八、壁厚、收缩率和结构
壁厚越大,则手感就越硬、抗压能力也越好,但是柔韧性会降低。收缩比大、扩张程度高、回缩力大的情况下,贴合会更紧密一些,但是内应力也会变大。双壁热缩管具有内胶层、外壁硬度以及内胶流性的综合因素来决定手感。内胶如果太软的话就会流出来;如果太硬的话就无法起到密封和填充的作用。花纹热缩管具有花纹结构,在局部处会有厚度的变化,所以它的手感和普通的管子是不一样的。PVDF热缩管材料刚性强,一般要比氟橡胶硬一些,具有很好的耐磨性和抗腐蚀性,但是它的柔韧性不同。不同的结构产品的比较不能仅仅以硬度来衡量,还要看它的实际使用目的。
九、测试与判断
硬度可以用邵氏硬度计来测定,在规定的条件下对试样进行拉伸试验。测点要平滑、有足够的厚度,并且不能有边角或者弯曲的地方。除了硬度之外,还需要测定拉伸强度、断裂伸长率、压缩永久变形、回弹以及低温脆性等各项指标。热缩管除了要测量收缩率、内径和壁厚之外,还需要进行其他一些工作。电气性能方面要重视绝缘电阻和耐压试验等。如果感觉不对劲的话可以做一下比较留样的工作。对环境进行检测的时候需要控制好温度和湿度。数据要反映趋势,不能只看一次的数据。如果硬度变化很大,则需要检查原材料、混合、硫化、延伸以及使用的条件。
十、软硬和性能之间的平衡
偏软:贴合性好、密封填充良好、抗振效果好,但是抗压和抗撕裂能力较弱。偏硬:抗压、耐磨、尺寸稳定,但是装配困难,应力较大,低温容易开裂。并没有一种软硬度适合所有的场合。要按照电压、温度、介质、振动、装配方式来选择。软和硬都会影响到安装。太硬,在收缩的时候可能会出现翘边的情况;太柔软了,可能会被挤出来。对于有动态弯曲的地方,应该选择具有良好的弹性和抗疲劳能力的材料。对于静密封来说可以稍微软一些。对于高压绝缘来说,既要考虑电气强度又要考虑到机械防护。
十一、选择和使用建议
在选择的时候不能仅仅去询问硬度值,还要说明工作条件。温度区间、所用介质、电压值、机械应变量以及尺寸变化率等都必须予以说明。如果原来的结构是用氟橡胶热缩套管的话,在更换的时候也要注意软硬度的变化。花纹热缩管一般用来做标记或者轻度防护,并不能按照绝缘主体的要求来使用。双壁热缩管需要确定内部胶体的软硬度以及流动温度。PVDF热缩管适用于耐磨、抗腐蚀的外部保护,但是柔韧性较差。在安装的时候要避开尖锐的边角,加热要均匀,不要出现过烧的情况。在使用过程中要经常对硬度、裂纹和颜色的变化进行检查。发现问题要马上解决。存放时要避光、避热,并按照规定的时间来使用。
十二、常见的误区和解决办法
有些人把硬度当作唯一的评判标准,认为越硬越好用、越硬越贴身。其实硬度要与强度、伸长率、压缩永久变形等一起来考虑。有的人只是在常温下摸一摸就得出结论,而没有注意到低温会使得物体变硬,高温会使物体变软。有的人看到表面变硬了就继续使用,并且没有对内部是否已经变得脆弱进行检查。有的人在使用不同的材料和结构的产品时,没有注意收缩之后应力是否相配。有的人在安装的时候会用火直接燃烧,局部地方就会出现过硫或者碳化的现象,使用不了多久就会变得坚硬开裂。有的人储存的时候把东西放在阳光直射或者高温的地方,没有用就开始变质了。要改正上述行为,则必须以工况为依据,在符合标准的情况下进行检测,在按照工艺要求完成安装之后,在按照规定的时间间隔来进行维护。软硬的变化常常是老化或者应力的问题在表面上的表现出来,找出其中的原因要比单纯的去比较手感更加重要。
十三、结论
氟橡胶热缩管的软硬度与生胶、配方、填料、增塑剂、硫化剂、成型工艺、膨胀程度、温度条件、介质状况、结构特点、壁厚情况以及使用寿命等因素有关。软硬度并不是越大越好、越小越好,而应该根据工作状况来确定。出厂稳定依靠工艺来控制,使用稳定则要靠选择型号和维护来保证。了解了上述几个方面之后,就可以判断出手感的变化是不是正常的,并且可以做出相应的更换或者调整。对于与人身安全有关的部分,不能用感觉来判断是否可以继续使用。通过数据、标准以及实际检验来进行判断,比较可靠一些。

