花纹热缩管为什么一加热纹路就变清晰？

　　在电线电缆保护、电子元器件封装和工业设备绝缘处理等领域中，热缩管被广泛使用的一种高性能塑料制品。其中花纹热缩管由于其表面有规律的压纹或者凸点结构，在受热收缩之后纹路就会变得更加清楚、立体，这种现象经常会让使用的人产生好奇。平常看上去纹路比较浅淡或者有些模糊的花纹，在被加热之后却会变得更加清楚一些。本文将会用到材料学、制造工艺以及热力学等方面的知识来对这个问题进行分析，并顺便介绍一下一些常用的热缩管种类，比如氟橡胶热缩套管、双壁热缩管、PVDF热缩管等等。使人们更加透彻地了解该类产品工作的方式方法。

　　一、什么是花纹热缩管

　　花纹热缩管就是指管体表面有规律地印上各种图案的热收缩套管。花纹的形式有纵向条纹、横向波纹、菱形网格、颗粒状凸点等等多种。和普通的热缩管相比，花纹结构可以给使用者带来更好的防滑体验、更加美观的外观设计以及更好的散热效果，在手柄包裹、工具握把、运动器材、电线电缆标识等等各种场合都受到了消费者的喜爱。

　　花纹热缩管的基材种类很多，常用的有聚乙烯、PVC、硅橡胶、氟橡胶热缩管和PVDF热缩管等等。不同的基材会使得产品具有不同的耐温级别、耐腐蚀性以及柔韧性及收缩性等。比如氟橡胶材料具有耐高温、耐油、耐化学腐蚀的特点，在航空、汽车发动机舱等严苛环境中得到广泛应用;PVDF材料具有很好的耐候性、阻燃性，在对耐温、耐腐蚀有较高要求的电气绝缘场合中得到广泛应用。

　　二、热缩管收缩的基本原理

　　要想知道为什么花纹在加热之后会变得清楚起来，就要先弄明白热缩管是如何收缩的。

　　热缩管的制作工艺一般要经过“挤出、辐照交联、扩张、冷却定型”的几个步骤。用高分子聚合物作原料挤出成管之后，在电子束辐照或者化学的方法下使得分子链之间的相互作用产生交联网络。经过交联处理之后的材料就变成了一个具有弹性的网状结构，并且还拥有着一种“记忆”的功能。之后在加热的状态下对管材进行径向扩张，在扩张状态下的短时间内迅速降温，使得扩张后尺寸被“固定”住。此时材料内部存在弹性应变，分子链处在被拉伸的状态下。

　　在使用的时候再加热到一定的温度,一般为该材料的软化点或者结晶熔点附近)之后，被冻结的应力就会被释放出来，分子链也会随之收缩，这样管材就又恢复到了膨胀之前接近原始的状态，这就是热缩收缩的“记忆效应”。

　　三、花纹在加热之后变得清楚了的原因分析

　　表面应力释放的不同方式的收缩

　　花纹热缩管在扩张定型的过程中，表面平滑的部分和有花纹的地方所受到的拉伸应力是不一致的。花纹的凸起部分壁厚一般会稍微小一点，拉伸的程度也会比较大一些，在凹槽的地方就会比较紧缩。加热收缩的时候，各个区域按照各自存储的应力的比例进行回缩，这样就会产生不同区域之间回缩程度不一的现象，从而使得原本处于膨胀状态下的花纹轮廓重新被“撑”了出来，从而使凹凸对比更加鲜明、纹路也变得更加清晰立体。

　　2、厚度不同会加大视觉上的差别

　　花纹结构的存在使得管壁厚度不一。受热之后，薄的地方收缩到位比较快、比较充分，而厚实的部分则需要更多的热量以及时间来软化回缩。收缩的时间差，在加热的过程中一直进行着对表面的整形工作，使得纹路的轮廓不断得到加强，最后呈现出比没有经过加热之前还要鲜艳的图案。

　　3、材料软化之后表面重新塑造

　　当温度上升到材料软化的区间时，在应力的作用之下，表面原有的微小褶皱、拉伸痕迹等等无序缺陷会重新排列和归位，并趋向于模具或者压纹所赋予的有秩序的几何形状。软化状态下的高分子链段的流动重排，即是对表面做一次“热整形”，把模糊的花纹边界重新梳理清楚，使图案边缘锐利、过渡自然。

　　4、光学效果随着几何形状的变化而加强

　　纹路是否清楚还和光线的反光有关。平整状态下花纹起伏较浅，光线呈现出接近镜面反射的状态，视觉对比度较低。收缩之后凹凸深度加大，产生明暗交替的光影效果，人眼看出来的“清晰度”也会提高很多。因此许多花纹类产品在收缩之后就会出现类似于编织纹、碳纤维纹等高级质感。

　　模压定型工艺的作用

　　部分花纹热缩管在生产过程中使用压纹辊或者模压的方式，在膨胀之前就预设了花纹，膨胀的时候会把纹路稍微拉平一些。但是收缩的过程就是扩张的逆过程，就像把花纹“还原”到最初的深度一样。就工艺而言，加热收缩本身就是一个花纹的复位和再现过程，纹路变清晰是必然的结果。

　　四、加热操作时应注意的一些问题

　　想要使花纹收缩之后得到最好的效果，在操作上也非常重要：

　　调节湿度：要用热风枪对准地方慢慢加热，并且不能用明火直接去烤。不同的基材有不同的收缩温度，比如聚烯烃类大约在100℃左右就可以收缩了，而氟橡胶热缩套管和PVDF热缩管则需要更高的温度，在150℃到200℃之间可以完全收缩。

　　均匀加热：用热风枪从一个地方到另一个地方或者沿着圆周方向来回移动，防止某个部位过热造成图案变形、气泡或者颜色变化。

　　适度收缩：收缩到完全贴合被包覆物为止，如果过热的话会使得纹路变淡或者消失掉，这样就失去了装饰和防滑的效果了。

　　选用合适的规格：被包裹物体的直径要处在热缩管收缩范围之内，过大倍数会使花纹失去立体效果。

　　五、花纹热缩管和相关的其他产品进行比较

　　除了花纹热缩管之外，在行业内还有一些常见的产品值得我们去关注：

　　双壁热缩管：内层用的是热熔胶，外层则是经过辐射交联后的聚乙烯或聚丙烯。加热之后内层胶会融化，等到冷却之后就会形成一个密封防水的结构，纹路非常清楚的花纹设计如果和双壁结构结合起来的话，就可以既保证密封性又保持美观了。

　　PVDF热缩管：耐温可以达到175℃左右，耐化学介质和耐候性非常好，表面硬度高，收缩之后光泽度很好，适合用来制作表面带有纹理的耐高温绝缘套管。

　　氟橡胶热缩管：耐温可以达到200℃以上，耐燃油、耐液压油性能很好，主要用于航空线路和发动机周围电线电缆的防护。因为它的硬度比较大，所以花纹成型需要在一定的工艺参数之下进行，收缩之后纹路仍然可以保持清晰的立体轮廓。

　　这三个产品虽然基材不同，但是它们在收缩的过程中所遵循的基本物理机制是相同的，即“辐照交联-扩张储能-受热回缩”。花纹变得清晰的原因也适用于这些产品。

　　六、结语

　　花纹热缩管受热之后纹路会变得比较清楚，本质就是高分子材料的记忆效应和差异化收缩共同起作用的结果：在膨胀的时候储存下来的弹性应力得到释放，从而使被拉伸出来的花纹轮廓又恢复到原来的状态。材料软化所引起的表面重塑和厚度差别也加强了纹路的立体感，并且加上了光学反射的效果，最后形成了清晰锐利、有质感的外观。掌握这个原理之后，在选择和使用花纹热缩管的时候就会更加得心应手了;而在进行加热操作的时候也可以更好地控制好温度和时间，从而得到最好的包覆效果。不管是普通聚乙烯管、防水的双壁热缩管，还是性能优异的氟橡胶热缩管和PVDF热缩管，掌握了它们的收缩特性之后，就可以使材料的价值得到最大的发挥。

TAG标签： 花纹热缩管