热缩管的抗撕裂性就是指材料在已经存在缺口、裂纹或者应力集中的情况下抵抗撕裂扩展的能力。它和拉伸强度、断裂伸长率、冲击韧性有关,但是又不完全相同。抗撕裂性主要体现的是“带缺陷工作”的能力,在管材表面有划痕、管口被割破、弯折处出现银纹的时候,材料能不能够阻止裂纹继续延伸。对于PVDF热缩管来说,它的抗撕裂性会受到分子结构、结晶形态、温度、缺口、壁厚、安装应力以及老化程度等多种因素的影响。了解了上述的因素之后,就可以判断出该部件在振动、弯曲、磨损以及冲击等环境中的可靠性如何。
氟橡胶热缩套管:弹性交联和撕裂能力可以吸收
氟橡胶热缩套管是以交联网络为骨架,分子链之间由化学键连接,在受到外力的时候会通过链段运动来吸收能量。这样设计使它在动态应力的作用下不易产生脆性的撕裂,裂纹的发展一般要消耗更多的能量。抗撕裂性受到交联度、填充剂种类以及温度的影响:当交联度适当的时候,材料既具有弹性和强度;交联度太大时,材料会变得很硬,在应力集中的地方很容易产生裂纹。氟橡胶热缩套管在高温下仍然具有一定的弹性和韧性,在低温下分子链运动减缓,撕裂强度也会降低。它在抗撕裂方面的优势是弹性变形以及能量吸收,并不是指高硬度来抵御。因此,在振动、弯曲等环境条件下,氟橡胶热缩套管可以利用其形状变化来吸收应力、减少撕裂的可能性。但是如果表面上有尖锐的缺口,或者是填料团聚形成了薄弱的地方,那么裂纹就有可能从这些地方开始蔓延开来。
花纹热缩管:表面花纹和缺口效果
花纹热缩管表面有油墨印刷或者激光雕刻而成的纹路,在起到标识作用的同时也改变着表面的几何连续性。花纹边缘、凹槽底部以及油墨和基材相接的地方都是应力集中点,相当于预先设置好的微小裂口。由于抗撕裂性的大小受到花纹深度、边缘锐度、油墨脆性以及基材韧性的共同影响,所以抗撕裂性会随着这些因素的变化而变化。花纹越是深入,边缘也越尖利,那么裂纹就会很容易地从这里生长出来。如果油墨层比较脆弱的话,在弯曲或者摩擦的过程中可能会首先出现裂缝,从而导致基材撕裂。花纹热缩管在对线缆进行标识的时候,撕裂一般是从字符的边缘或者色带的交接处开始的,并且会沿着管壁慢慢向内扩展。为了增强抗撕裂性能,花纹工艺要尽量避免太深的凹槽以及太尖锐的边角,所用到的油墨体系应该能够和基材的柔韧性相适应。安装的时候也需要注意不要在花纹的地方做小半径的弯曲,以降低应力集中。
双壁热缩管:内、外两层界面以及撕裂方向
双壁热缩管是由外层绝缘管壁和内层热熔胶组成的,两种材料的模量、韧性以及热膨胀系数都不一样。经过加热收缩之后,外层管壁会紧紧地贴合在内层胶上,而内层胶则会填满这些空隙,并且把基材粘在一起。抗撕裂性在复合结构中受到界面粘接力、内层橡胶韧性以及外层钢管壁缺口敏感性的共同影响。当内层胶和管壁粘接力差时,撕裂就会沿着界面发展开来,从而产生分层现象。内层橡胶如果变得很脆或者老化了,不能够吸收冲击能量,外层钢管壁所受的压力也更大,裂纹更容易贯通。双壁热缩管在受到机械冲击或者弯曲的时候,在管口或者接头凸起的地方可能会出现撕裂的情况,这是因为该处界面应力最大。安装的时候要从一头到另一头均匀地加热,使里面的橡胶充分地流动起来,并且形成一条连续的粘合线,这样就可以避免产生很多界面缺陷了。在使用过程中要防止尖锐物品刮伤外层,因为一旦外层破损了,里面的橡胶就会被暴露出来说服力,抗撕裂性也会随之降低。
PVDF热缩管:分子量、结晶度、取向性和缺口敏感性
PVDF热缩管的抗撕裂性能主要由分子量、结晶度、分子取向以及缺口敏感性等因素决定。分子量越大、分子链缠结得越充分,在裂纹扩展的时候就需要破坏更多的链间作用,因此抗撕裂性一般会比较好。结晶度增大可以提高材料的刚性和强度,但是过高的结晶度会使材料变得脆弱,在受到冲击时容易出现银纹,并进一步发展成为裂纹。扩张与收缩的过程中都会产生分子取向:沿着取向方向上强度增大,而垂直于取向方向上的抗撕裂性能可能会降低。PVDF热缩管对于缺口非常敏感,表面有划痕、管口有毛刺或者在安装过程中受到机械损伤等情况下,就有可能成为撕裂的起始点。温度也起着重要的作用,在低温的情况下,非晶区会结冰,使得材料变得非常脆弱,抗撕裂能力降低。在高温下结晶区软化、强度下降、撕裂容易出现。因此,在使用和安装的时候要防止尖锐物体造成伤害,并且弯曲半径不能太小,在低温环境里也不要用力去弯折。
氟橡胶热缩管:弹性回复、撕裂强度
氟橡胶热缩管的抗撕裂性能和它所具有的弹性回复能力有关。受到外力的时候,分子链会因为结构的变化而吸收能量,卸去外力之后又会恢复到原来的状况中去,裂纹尖端处所承受的压力会被分散开来。抗撕裂强度受到交联度、填充物粒径及分布情况、增塑剂含量的影响。交联度不够高,所以材料强度也不足;交联度太大时,材料会变得很脆,裂纹很容易扩大。填料如果分布不均匀,团聚体会成为应力集中点,从而降低材料的抗撕裂性能。氟橡胶热缩管在高温下仍然具有很好的弹性和韧性,在低温下会变得比较脆,并且撕裂强度也会降低。它的好处是具有动态密封、振动缓冲的功能,并不是用来对抗尖锐物体的切割。如果安装位置有尖角或者毛刺的话,氟橡胶热缩管在收缩的时候可能会被顶破,从而产生最初的裂缝。使用过程中要保证基材表面光滑,不能造成过盈配合而产生的持续应力,要定期对管口以及弯曲的地方进行检查,看是否出现裂纹。
线缆标识:标识层对撕裂的诱发
线缆标识一般用热缩管做载体,在上面用油墨印刷或者用激光打出文字。标识层本身并不起主要的机械强度作用,但是它的存在可能会对抗撕裂性产生影响。如果油墨层和基材的柔韧性不一致,在弯曲或者摩擦的时候可能会首先出现裂缝,形成缺口之后再引发管壁撕裂。激光打标形成的凹槽会使局部壁厚变小、抗撕裂路径缩短,从而使得裂纹容易从打标区域向外蔓延。线缆标识在振动或者摩擦环境下使用的时候,字符边缘、色带交界以及打标凹槽都可能是撕裂起始点。为了增强产品的可靠性,在选用油墨、打标工艺时要考虑到与基材相匹配的问题,并且不能把雕刻做得太深。安装的时候标识段应该避开小半径弯道以及管口边缘,加热要均匀,防止局部过热造成基材脆化。线缆标识要具有长久可见性以及抗拉扯能力,这需要基材、标识工艺和安装位置等多方面因素来共同保障。
壁厚和收缩率:几何因素对撕裂的影响
壁厚增大一般会提高抗撕裂性能,因为裂纹扩展要穿过较长的距离,并且消耗更多的能量。但是壁厚过大会带来一些负面影响:管材变硬、缺口敏感性提高,在收缩的时候内外层应力不均,容易在管口和弯折处产生裂纹。收缩比越大、分子取向越明显、取向方向强度提高,但是垂直方向抗撕裂性降低。对于PVDF热缩管来说,收缩比过大会造成结晶区界面应力集中,在冷却之后就会产生微裂纹。因此,在选择壁厚和收缩率时要考虑到防护、柔韧性以及抗撕裂性之间的关系,并进行权衡。薄壁钢管适用于弯曲次数多、空间狭小的情况,但是它的抗撕裂强度比较低;厚壁管适用于机械应力较大的地方,但是要进行更加均匀的加热以及更大的弯曲半径。
温度、老化和化学介质的作用
温度对撕裂性的抑制作用和促进作用都是双向的。在低温条件下,材料会变得比较坚硬和脆性大,缺口敏感性提高,撕裂强度降低;在高温的作用下,材料会变得柔软、强度下降,从而增加了撕裂的风险。PVDF热缩管在接近结晶转变温度的时候,它的力学性能会发生很大的变化,抗撕裂性降低。长时间的高温老化会使分子链发生断裂或者继续交联,从而使材料变得脆硬、抗撕裂能力下降。化学介质可以溶解、膨胀或者增加材料中的粘合剂,从而改变分子链之间的相互作用力:有的介质会使材料变得柔软,撕裂强度降低;有的介质会使材料变得脆弱,裂纹很容易扩大。湿度对于含有氟元素的材料的影响不大,但是界面水分会使层间的粘接力减弱,从而间接降低抗撕裂性能。在存储和使用的过程中要防止高温、曝晒、化学污染以及机械损伤,并且要定期对表面进行检查,看是否有粉化、裂纹或者颜色变化的情况。
安装应力和基材形状
安装应力就是抗撕裂性的一个重要的外在因素。管材在套入的过程中会被拉伸、扭曲或者经过加热之后受到约束,都会产生残余应力。应力和使用中机械应力相加,使裂纹容易在应力集中的地方产生。基材表面的毛刺、棱角和台阶,在管壁上会形成一些高应力点,当管道收缩的时候,这些高应力点可能会把管壁顶破,从而产生一个起始裂口。双壁热缩管的内层胶如果填充不够,空腔部分也会出现应力集中现象。安装的时候要对基材进行清洁、去除毛刺和倒角等操作,以防止强行拉伸或者过度弯曲的情况发生,并且在加热的过程中要从一端开始逐渐向另一端推进,使空气能够顺利地排出,在冷却的时候也会自然地降低温度。合理的安装工艺能够降低初始缺陷,从而提升抗撕裂可靠性。
综合分析得出结论:抗撕裂性属于系统的输出
PVDF热缩管的抗撕裂性,并非单一种类材料所具有的性能指标,而是由分子结构、结晶形态、缺口、壁厚、温度、老化、化学介质以及安装工艺等多种因素共同造成的。氟橡胶热缩套管、氟橡胶热缩管依靠弹性变形来吸收能量,其抗撕裂性能受到交联度以及填充物的影响。花纹热缩管的花纹层有可能成为缺损部位的起始点。双壁热缩管的界面粘接力以及内层胶体的韧性决定了撕裂的方向。线缆标识所用到的油墨以及打标凹槽有可能会引发裂纹。PVDF热缩管自身对于缺口比较敏感,在低温下容易出现脆断现象,并且由于其高结晶度的特点,所以它的抗撕裂性能也会受到影响。在选型的时候要清楚机械应力类型、温度范围、化学环境以及安装空间等信息,并据此来挑选合适的壁厚、收缩比和结构。在安装过程中要防止划伤、锐边以及过盈应力等现象的发生,在使用的过程中也要定期对产品的表面裂纹、管口状况以及标识完整性进行检查。了解各种影响因素之后,热缩管才能够在振动、弯曲以及撞击等环境当中长久地发挥其作用并保持良好的性能。

