Термоусаживаемая изоляция, трубки. Виды, применение, технология монтажа.

Термоусаживаемая изоляция или термоусадка — термоусаживаемая пластиковая трубка, предназначенная для электрической изоляции, механической защиты соединений проводников, паек и иных соединений. Она также может использоваться для ремонта поврежденной изоляции кабелей, защиты их от механического повреждения, обеспечения герметичности изоляции при разделке кабеля и т. д.

Применение

Термоусадочная трубка подходящего диаметра надевается на провод, шину и надвигается на выполненное соединение. В отдельных случаях для предупреждения её повреждения может использоваться силиконовая смазка. Затем при помощи фена или в печи термоусадочная трубка нагревается, плотно обхватывая соединение, в том числе сложных форм. Иногда работоспособными источниками тепла могут выступать паяльник, пламя зажигалки и т. п., но пользоваться ими нежелательно. Неконтролируемый нагрев может привести к неравномерной усадке, физическому повреждению трубки и порче изоляции, поэтому производители трубок их не рекомендуют. При перегреве термоусаживаемая трубка может расплавиться, обуглиться и даже загореться, как любой пластик. Нагрев вызывает усадку трубки на величину 1/2 — 1/6 от исходного диаметра. Продольная усадка, составляющая обычно около 6%, как правило, нежелательна, и производители борются с ней. Усаженная трубка обеспечивает хорошую электрическую изоляцию, защиту соединения от пыли и жидкостей, механическую прочность. Некоторые типы термоусаживаемых трубок имеют дополнительное покрытие изнутри из термопластичного клея, что улучшает адгезию и гарантирует герметичность, в то время как обычные трубки держатся только за счет трения.

Виды термоусадочных трубок

По материалу:

• Полиолефины — синтетические продукты полимеризации олефинов. Распространенные полиолефины: полиэтилен (PE), полипропилен (PP) и этиленвинилацетат (EVA, сэвилен), композиция которого используется как термоплавкий клей для термоуcадочных трубок. В промышленности важны также полиизобутилен и этилен-пропиленовый каучук ( EPDM-резина ). По масштабам производства и широте областей применения полиолефины занимают первое место среди синтетических полимеров. Для изготовления полиолефиновых термоуcадочных трубок применяется радиационно или химически «сшитый» полиэтилен с пластификаторами, подавителями горения, красителями и UV-фильтрами .
  В мире из полиолефинов изготавливают 90% термоуcадочных трубок. Их свойства похожи из-за общего материала-основы , отличия зависят от сырья, добавок и технологии производства. Имеют предельную рабочую температуру от −55 до 135 °C. Они гибкие, быстро усаживаются, производятся в широком спектре цветов (включая прозрачные), что может быть использовано для цветовой маркировки проводов. Трубки из этого материала обладают невысокой стойкостью к ультрафиолету, за исключением черной: только черные трубки из полиолефина могут быть рекомендованы для использования под открытым небом. В зависимости от композиции материала меняется температура усадки полиолефиновых трубок. Низкотемпературные трубки начинают усадку при +70°С, а высокотемпературные трубки требуют для полной усадки нагрева до +135°С. Типичное значение величины усадки для полиолефиновых трубок 2 к 1 в диаметре, но высококачественные трубки могут иметь значение усадки до 3 к 1. Полиолефиновые трубки могут выдерживать кратковременное прикосновение паяльника.

• Эластомеры (основа — синтетический каучук) сохраняют высокую гибкость даже при низких температурах. Рабочий диапазон может составлять от −75 до 150 °C. Материал стоек ко многим веществм, включая горюче-смазочные материалы, и обладает хорошей стойкостью к износу, удовлетворяя строгим международным стандартам.  Из-за особенностей материалов эластомерные трубки преимущественно черные. Стоимость сырья и технологические сложности изготовления делают такие трубки дорогими в производстве. Модификации эластомерных термоуcадочных трубок с добавлением соединений фтора улучшают свойства этого класса трубок, но при этом увеличивается стоимость. Типичная степень усадки 2 к 1.
• Фторсодержащие эластомеры — сополимеры гексафторпропилена (HFP) и винилиденфторида (VDF или VF2), терполимеры тетрофторэтилена (TFE), винилиденфторид (VDF) и гексафторпропилен (HFP), а также перфторметилвиниловый эфир со специальными добавками. Диапазон рабочих температур термоуcадочных трубок: от -50°С до +200–220°С.
• ПВХ (PVC) — поливинилхлорид — линейный термопластичный полимер винилхлорида. Трубки на основе термопластичного поливинилхлорида доступны различных расцветок. Данный материал обладает отличными изоляционными свойствами, но малый диапазон рабочей температуры (от — 20°С до 80°С) и токсичные выделения при возгорании существенно снижают востребованность. При касании паяльником они склонны к обугливанию. Термоуcадочные трубки изготавливаются как из жесткого, так и из мягкого поливинилхлорида и используются для низковольтной электрической изоляции и в декоративных целях. Трубки из жесткого поливинилхлорида изготавливают в виде тонкостенных цветных пленок и применяют для стягивания электрохимических элементов, конденсаторов, аккумуляторов в батарейные блоки и как альтернативу окрашиванию изделий. Температура стеклования поливинилхлорида: 75–80 °C, а температура растрескивания находится в пределах -20°С для жесткого и -30°С для мягкого ПВХ, поэтому такие трубки не годятся для работы при высоких и низких температурах, зато дешевы.
• Полиэтилентерефталат (PET) лавсан или полиэстер —  сложный полиэфир терефталевой кислоты, недорогой. Имеет хорошую физическую и химическую стойкость, прочность. Из полиэстера изготавливают сверхтонкостенные термоуcадочные трубки, которые поставляются в плоском виде. Трубки из PET — замена трубкам из жесткого поливинилхлорида для защитного покрытия оборудования, стягивания батарей гальванических элементов, аккумуляторов, конденсаторов, катушек индуктивности и механической защиты радиоэлектронных компонентов. Могут использоваться как замена окрашиванию при маркировке изделий. Диапазон рабочих температур от -40°С до +130°С, хотя непосредственно сам полимер выдерживает температуру до +170°С. Пластик PET, в отличие от поликарбоната и стекла, пропускает UV-A и UV-B лучи ультрафиолетового спектра.
• Фторполимеры (PTFE, PVDF, FEP, PFA) — полимеры с содержанием фтора применяются для специфических задач из-за уникальных физических и химических свойств. Эти же свойства осложняют технологическую обработку этих материалов. объединяют свойства фторопластов и каучуков, обладают достаточно высокой химической стойкостью, негорючестью, широким рабочим температурным диапазоном −55 до 220 °C, широко используются в сферах, где требуется стойкость к ГСМ и гидравлическим жидкостям в сочетании с высокими температурами, могут применяться, в том числе, и для защиты чувствительных элементов от воздействия тепла.
• Силиконы — кремнийорганические полимеры — обладают отличной гибкостью, износостойкостью и имеет рабочий температурный диапазон от −50 до 200 °C. Но трубки из силикона плохо справляются с воздействием ГСМ и высших спиртов.

По принципу монтажа:

• С клеевым слоем, нанесенным на внутреннюю сторону трубки. При усадке клеевой слой расплавляется, заполняет все неровности микрорельефа и обеспечивает полную герметичность соединений, влагозащиту;
• Специализированные термоусаживаемые трубки  — «solder sleeves», имеют кусочек припоя в центре и колечки из термопластичного клея по краям для герметизации. Зачищенные концы проводов помещаются в такую трубку с двух сторон, при нагреве припой плавится, обеспечивая паянное соединение, трубка сжимается, создавая надежный изолирующий слой, с герметизацией клеем по краям;
• Без клеевого слоя.

По толщине стенки:

• Тонкостенные — минимальная толщина стенки после усадки от 0.28 мм до 1.70 мм;
• Среднестенные — толщина стенки от 1.70 мм до 3.80 мм;
• Толстостенные — трубки имеют толщину стенки от 3.80 мм и выше.

По эсплаутационной среде:

• маслостойкие;
• химически инертные;
• высоковольтные (изоляция может выдерживать напряжение до 10 — 35 кВ). Предназначены для изоляции медных и алюминиевых шин на электротехнических подстанциях и в шкафах распределительных устройств. Могут быть использованы при наружной установке;
• бензостойкие;
• светостабилизированные, не подверженные воздействию солнечного излучения, в частности УФ;
• термостойкие (негорючие);
• флуоресцентного типа, в дневное время они накапливают свет, а ночью излучают его. Применяются в помещениях с низкой освещённостью.

Выбор термоусадочных трубок

Для выбора оптимального размера термоусадочной трубки руководствуйтесь формулой «минус 10, плюс 20»: трубка должна быть усажена не менее чем на 10% от ее номинала до усадки, но не более чем на величину, равную +20% к номиналу после усадки.

В отношении трубок с коэффициентом усадки 2:1 формула также получила известность как правило «80:20». Согласно данному правилу, трубка должна быть усажена не менее чем на 20% и не более чем на 80% от полного номинального диапазона усадки.

Результаты расчетов по формуле «минус 10, плюс 20» и правилу «80:20» идентичны. Разница лишь в том, что формула отталкивается от номинальных диаметров до/после усадки, а правило применяется к диапазону усадки.

Таким образом, термоусадочная трубка с номинальным размером 20/10 будет иметь оптимальный рекомендуемый диапазон усадки от 18 до 12 мм.

При выборе длины термоусадочной трубки необходимо учитывать возможность продольной усадки, которая может достигать 15% первоначальной длины.

Технология монтажа термоусаживаемых трубок

1. Поверхность, на которую усаживается трубка, должна быть предварительно подготовлена: очищена от пыли и загрязнений и обезжирена. При наличии острых кромок, выступов и заусенцев на металлической поверхности последние должны быть предварительно сглажены и зашлифованы.
2. Для усадки термоусаживаемых изделий предпочтительно использовать высокотемпературный фен или пропановую газовую горелку. Пламя газовой горелки следует отрегулировать таким образом, чтобы оно было мягким, с языком желтого цвета. Остроконечное синее клиновидное пламя не допускается!
3. Для обеспечения равномерной усадки и предотвращения локального пережога трубки пламя горелки должно находиться в постоянном равномерном движении. Оптимальная температура усадки изделий:  90 -120°С.
4. Не допускается усадка термоусаживаемых трубок, имеющих пережимы, глубокие царапины и раковины на внешней поверхности, надрезы на торцах.
5. Во избежание образования морщин и воздушных пузырей термоусадку следует производить либо от центра трубки к ее концам, либо последовательно от одного конца к другому. Прежде чем продолжить усадку вдоль изделия трубка должна быть усажена радиально (по окружности).
6. Усаженная трубка не должна иметь каких либо повреждений, ее поверхность должна быть гладкой, без морщин и вздутий. На поверхности усаженной трубки должны быть различимы контуры рельефа того основания, на которое она была усажена.

Каталог термоусаживаемых изделий