双壁热缩管是靠什么密封的？原理其实很简单

　　以一个漏水的接头为例

　　一根普通的单壁热缩管被套在电缆接头上，在加热收缩之后，管壁紧紧地粘附着在接头上，从外表上看已经非常牢固了。但是把它们浸泡在水中，过段时间再拆开来检查，接头里面的部位一般还会有进水的情况。原因是单壁热缩管和基材之间总是有一层非常小的空隙。即使管壁收缩得很厉害，在微观层面就会出现一些凹凸不平的地方以及基材表面上的小缺陷，这些地方都成了水汽渗入的途径。单壁热缩管提供的只是机械包裹、电气绝缘的作用，并且它在密封方面的能力也是有限的。

　　双壁热缩管所要解决的就是这个难题。它和普通的单壁管道一样，在内部表面也有一层热熔胶。加热的时候，外层管壁会收缩，而内层橡胶层则会熔化并流到管道和基体之间所有的微小缝隙中去，在降温之后就会形成一层连续的粘合密封。密封的方法其实并不难讲，但是每个步骤都自有其存在的理由。

　　分两部分，各自负责

　　双壁热缩管是由外层和内层两个部分组成的，这两个部分所起的作用也不同。

　　外层为经受过辐射交联的聚合物管材，常用的有聚烯烃、聚偏氟乙烯等等。其主要的功能就是“记忆效应”，即在膨胀和成型之后，当加热到一定的温度时就会收缩回到原来的大小。外层要起到机械强度、电气绝缘以及耐候防护的作用。在加热收缩过程中，外层管壁的回弹力就是促使整个密封工作的动力源泉。

　　中间一层用的是热熔胶，在常温下它是固体状态，当加热到一定的温度时就会融化成为一种粘稠的液体。它主要的功能就是“填充”、“粘接”。在外层管壁收缩的时候，里面的橡胶会被压缩填满在基材表面上的小凹槽以及缝隙之中。冷却之后，胶层会凝固起来，并且形成一个连续的密封面。

　　两者的联系可以用以下的方式来表示：外层为“骨架”，起着包裹的作用;中间的部分就是“填充物”了，它的作用就是填补缝隙。没有外层，胶层也没有收缩的压力来驱使它流动;没有中间层，在外层收缩之后还会留有一些微小的孔道。两者缺一不可。

　　密封发生过程分为三个阶段

　　双壁热缩管的密封过程可以分解为三个连续的过程。了解这三阶段之后也就知道了密封的所有原理。

　　第一阶段就是胶层熔化了。当热风枪产生的热量能够穿过外层管壁并接触到内层的时候，热熔胶就会开始变软、融化。该时期最核心的问题就是温度问题。不同的热熔胶由于其软化点、熔融温度等的不同，在使用时要根据具体的安装环境来选择合适的热熔胶，并且要在一定的安装温度下保证该种热熔胶具有足够高的流动性，从而能够很好地填充缝隙。如果加热温度不夠高，膠層只會變軟，并沒有真正的熔融流动，這樣就不能夠進入基材表面的小孔隙里了。

　　第二阶段为管壁收缩和胶层填充同时发生的过程。外层管壁在达到完全收缩温度之后就开始收缩了，径向的压力也变大了。该种压力使熔融状的胶层被向内挤迫，在此过程中胶层受到压力的作用而发生移动，并且填充到管道外壁和基体之间所有的空隙中去。另外，胶层也会顺着轴向往两边流去，在两端处会形成一圈圈的胶环。该时期的主要特点是“压力”与“流动”的结合。外部的压力来自于外面的收缩，而流动的能力则来源于胶层的熔化状态。

　　第三阶段为冷却凝固。当加热停止之后，温度就会降低，而热熔胶也会由原来的熔融状态恢复为固体状态。胶层在冷却的时候会保持在熔融状态时所占据的位置，并且和基材表面形成非常牢固的黏结。冷却的速度会直接影响到胶层最后的表现效果：如果冷却得太快的话，在胶层内就会产生一些应力，而如果冷却太慢的话，则会在胶层还没有完全固化之前就出现流淌的情况，从而使得两端的胶量不够充足。

　　粘接的微观机理为润湿、渗透、冷却固化

　　热熔胶在熔化状态下的和基材表面的关系涉及到很多微小的过程。

　　润湿是第一步。熔化的胶水要能均匀地涂覆到基材上，并不能变成一个个小液珠。润湿的效果由胶液表面张力以及基材表面能量决定。当基材表面存在油脂或者氧化膜时，表面能会降低，胶液不能够很好地被湿润，从而导致粘接强度下降。因此，在使用双壁热缩管之前，需要先对基材表面进行清洁处理。

　　渗透是第二步。熔化的胶液受到压力的作用之后渗透到基材表面的小凹槽、空洞里去。金属表面的加工纹理、塑料表面的微细不平，在胶水渗入之后都已经被填补了。冷却之后，胶层和基材之间就产生了机械互锁，这样的互锁要比单纯地靠表面黏附要牢固很多。

　　冷却锁定为第三步。当温度降低到胶层熔点之下时，胶液由粘稠的液体变成固体。固化的过程并不是简单地由软变硬，而是在分子链由无序排列恢复到有序排列的过程中形成的具有一定的内部凝聚力的固体胶体层。该固态胶层同时黏附于管道内壁以及基材表面，并使二者成为一个完整的整体。

　　温度、压力和时间这三个不能缺少的因素

　　密封的效果好坏是由在安装的时候这三个因素之间的配合来决定的。

　　温度决定着胶层是否能够完全熔化。如果温度太低的话，胶层只会有一定的软化现象，并且由于流动性不够，在填充缝隙的时候会显得力不从心。温度过高时，外层管壁可能会出现过早收缩的情况，在此期间胶水仍然在流动中，因此会导致两端胶水量减少。适当的加热温度应该使胶层在管壁完全收缩之前或者同时达到最好的流动性。

　　压力来自于外层管壁的收缩。管壁收缩的程度决定着压力的大小，收缩程度越大，管壁收缩后形成的抱紧力就越强，对于胶层的挤压也越充分。但是如果管径选择太大，在管壁收缩之后不能够与基材紧密接触时，压强不够，胶层就不能被有效的挤填进去。压力过大也会产生问题：当基材为软性材料时，径向的压力过大就有可能使基材发生形变。

　　时间就是由温度、压力两种因素所形成的时空窗口。加热的时间不够长，胶层没有来得及熔化、流淌;加热的时间过长的话，胶层就有可能发生过热降解的现象了，外层的管壁也可能会因为长时间的高温炙烤而出现老化的情况。一般的时间窗口为几十秒钟至数分钟不等，这要根据管道直径、壁厚以及加热方法来确定。

　　和其它热缩管的密封方法相比

　　把双壁热缩管的密封原理放到其他的热缩管中去比较的话，差别就很明显了。

　　单壁热缩管是没有胶层的，它密封的方法是依靠管壁收缩之后和基材之间形成的过盈配合。密封于干燥、无压的状态下能够保持稳定，但是当遇到水分渗透或者压力差异时，其可靠性就会降低。氟橡胶热缩套管的优点是具有良好的弹性和耐高温性，其密封依靠的是橡胶本身具有的弹性回弹，在高温下可以保持抱紧力，但是它也没有胶层来填补微小空隙。PVDF热缩管具有良好的耐化学性能，但是它所起到的作用只是物理粘接，并不能够形成有效的密封效果，在遇到强渗透性的介质的时候，管壁和基材之间存在的界面仍然会成为一条潜在的通道。花纹热缩管表面的纹路结构具有防滑、标示的功能，其设计目的不在于密封，所以不能用它来谈论密封的效果。

　　双壁热缩管和它本质上的不同之处就是那一层热熔胶。它将原来的“物理贴合”提高到现在的“化学粘接加机械互锁”，把微小缝隙全部堵住，并且提高了密封性可靠性的一个等级。但是这一层胶也存在一定的限度：长时间处于高温环境中，该层胶可能会出现老化、分解的情况;另外，在使用过程中遇到强酸或者强碱等腐蚀性物质的时候，也会对这层胶造成损害。所以在选择产品的时候要特别注意这一点，并且在使用过程中也要做好相应的防护措施来避免上述情况的发生。

　　在安装的时候最容易出现的一些问题

　　掌握了原理之后就可以明白一些安装操作会使得密封效果大大降低的原因。

　　加热不均是造成这种情况的主要原因。热风枪在某处停留时间过长，该处的胶层可能会出现过热流淌的情况，在此之前其它地方的胶层并没有发生熔化现象。一部分间隙被填补了，另外一部分还是空白的。正确的方法是自管子中段处开始，慢慢、均匀地向两端移动。

　　收缩温度不足也是比较常见的问题。当人们发现水管变小的时候就会认为安装工作已经结束。但是管子“收缩”，而胶层“融化”的情况是不一样的，在前者中，管子只是发生了形状的变化，并没有达到一定的温度;而在后者中，则是胶层达到了一定的温度从而发生熔化现象。双壁热缩管的全收温度一般都大于等于120℃左右，但是热熔胶的熔化温度也差不多在这个范围之内。只有当加热到使管壁收缩的程度时，胶层仍然处在半固态中，这样密封也就没有可能了。

　　基材表面没有做好处理工作，那么最好的胶层也无法黏住。油污、锈迹、灰尘、脱模剂等都会在胶层与基材之间形成一层隔离层。粘接力降低之后，水分就会从小缺陷处渗透进来。

　　末端处理没有得到重视。双壁热缩管两头最容易出现泄漏的地方。安装的时候要使胶层在两端处形成一个完整的圆圈状的胶环。当端部胶量不够或者胶环有裂口时，水分会通过这些缺陷进入到管壁和基材之间形成的界面中去。

　　密封原理很简单，但是做好密封却不那么容易

　　双壁热缩管的密封原理可以总结为一句话：外层收缩产生压力，内层胶熔化填满空隙，冷却后固化形成连续粘合。该原理本身不难懂，在任何一个人掌握了“热缩”、“热熔胶”等两个概念之后都可以明白。

　　但是原理很简单，并不意味着做好的密封就很容易了。温度是否合适、压力大小适中、表面干燥与否、加热均匀与否，每个步骤都对最后的密封质量产生影响。一根双壁热缩管的价值，并不是因为它在出厂的时候就具备了什么样的性能参数，而是当它被安装到了基材上之后，在胶层是否真的发生了熔融流动以及是否真的填充了那些看不到的小缝隙的时候所表现出来的价值。密封做的好，管道就可以平稳的工作很多年;密封做的不够好，它与一根普通的一壁管道没有实质性的不同。其实原理很简单，但是要使它成为可靠地密封体，则是非常重要的了。