Gaine thermorétractable et la chimie derrière sa magie

Il y a beaucoup à dire en faveur de l'implication des enfants dans le piratage le plus jeune possible, mais il y a une chose à propos du travail dans l'électronique qu'il vaut mieux laisser comme un mystère jusqu'à au moins l'adolescence - cacher le tube thermorétractable. Apprenez-leur à faire des essais, faites-leur apprendre les codes de couleur des résistances et la loi d'Ohm, et apprenez-leur même à souder. Mais ne les laissez pas s'approcher de la gaine thermorétractable. Révélez bêtement ces trucs magiques aux enfants, et s'il y a une source de chaleur à proximité, je vous garantis qu'ils souffleront sur tout votre stock de trucs coûteux à la minute où vous tournerez le dos. Demandez-moi comment je sais.

Je plaisante, mais seulement en partie. Il y a vraiment quelque chose d'amusant à appliquer des tubes thermorétractables, et on ne peut nier à quel point une terminaison peut être satisfaisante lorsqu'elle est hermétiquement scellée à l'intérieur de ce petit morceau de tube inexplicablement coûteux. Mais comment le truc fonctionne-t-il même en premier lieu?

Comme beaucoup de choses dans l'électronique aujourd'hui, les gaines thermorétractables étaient un produit de l'ère de la guerre froide. Au milieu des années 1950, Paul Cook, un ingénieur chimiste ayant de l'expérience dans le traitement par rayonnement des polymères, a lancé une entreprise pour développer des applications commerciales pour la radiochimie, la bien nommée Raychem Corporation.

L'une des principales innovations de Cook était dans le domaine des polymères réticulants. Rappelez-vous que les polymères ne sont que de longues chaînes de petites sous-unités. Dans le cas des plastiques, la plupart des sous-unités sont de petits monomères organiques ; le vinyle est polymérisé en chlorure de polyvinyle, ou l'uréthane devient du polyuréthane. Ces chaînes peuvent être longues de plusieurs centaines ou milliers de monomères, et le nombre et l'orientation des chaînes déterminent en grande partie les propriétés du matériau. Mais les chaînes polymères peuvent également se lier sur toute leur longueur, ou se réticuler, formant des réseaux de chaînes et résultant en des propriétés différentes pour le matériau.

La réticulation peut être accomplie par de nombreux moyens : la chaleur, l'ajout de composés chimiques de réticulation ou un changement de pression ou de pH. Le rayonnement peut également être utilisé pour former des liens croisés, et c'est là que l'expertise de Cook est venue jouer. Il savait que la réticulation de certains plastiques par rayonnement pouvait modifier leurs propriétés thermiques et induire une mémoire dans le plastique. Le plastique réticulé pourrait alors être chauffé au-delà de son point de fusion précédent, étiré et refroidi. Les cristaux se formeraient pour verrouiller la forme expansée, mais lorsqu'ils seraient chauffés plus tard, les cristaux fondraient, libérant l'énergie stockée dans les réticulations et ramenant le plastique à ses dimensions pré-étirées.

Les processus varient évidemment selon le fabricant, mais la plupart des gaines thermorétractables modernes sont créées essentiellement de la même manière. Les granulés de plastique sont chauffés et extrudés dans un tube avec le diamètre et l'épaisseur de paroi des dimensions de rétrécissement finales souhaitées. La réticulation par irradiation se produit après l'extrusion, tandis que la réticulation chimique se produit pendant la formulation du plastique et la phase d'extrusion. Le type de rayonnement utilisé dépend du plastique et est généralement un secret commercial. Le PVC, le polyéthylène, les polyamides et autres peuvent tous être réticulés par traitement par faisceau d'électrons, tandis que d'autres polymères nécessitent une source alpha ou gamma, voire une lumière UV ou un rayonnement RF.

Le tube réticulé est ensuite étiré, généralement par pression d'air, à la dimension pré-rétrécie souhaitée. Un grand nombre de tubes est élargi à deux fois son diamètre d'origine, auquel cas il est appelé tube "2: 1". Le tube expansé est refroidi, enfermant la structure cristalline jusqu'à ce qu'il soit à nouveau chauffé lors de l'application.

Outre les propriétés du plastique lui-même et ses caractéristiques de rétrécissement, les fabricants ont ajouté un certain nombre de traitements spécialisés aux gaines thermorétractables au fil des ans. Des colorants sont souvent ajoutés pour permettre aux utilisateurs finaux de coder les connexions par couleur, bien que les tubes transparents aient des applications où l'inspection de ce qui se trouve à l'intérieur de la connexion finie est importante. Des composés bloquant les UV sont ajoutés aux tubes destinés aux applications extérieures. Parfois, un revêtement adhésif est co-extrudé avec le tube principal, souvent activé par la chaleur. Lorsque le tube est réchauffé, le revêtement adhésif fond à mesure que le tube se rétracte, formant un joint étanche. La même approche peut être utilisée pour créer un revêtement conducteur, soit avec des polymères conducteurs, soit avec de la soudure réelle. Les fabricants impriment même désormais des gaines thermorétractables personnalisées afin que les utilisateurs puissent identifier les connexions.

Les processus d'application diffèrent selon les spécifications des tubes, bien sûr, mais l'application de chaleur est un processus assez basique. Personnellement, je préfère un décapeur thermique de bonne qualité, mais à la rigueur un sèche-cheveux peut être utilisé. J'ai tendance à éviter les flammes nues comme les allumettes et les briquets, car je semble toujours brûler les tubes ou faire fondre l'isolation des fils. J'ai également eu peu de chance d'utiliser des fers à souder, mais [W2AEW] a récemment examiné un fer à souder alimenté au butane avec une buse qui, je parie, ferait un pistolet thermique sans fil dandy pour les applications thermorétractables.