Tubo termorretráctil y la química detrás de su magia

Hay mucho que decir a favor de involucrar a los niños en la piratería lo más jóvenes posible, pero hay una cosa acerca de trabajar en electrónica que creo que es mejor dejarla como un misterio al menos hasta la adolescencia: esconder el tubo retráctil. Enséñeles a usar una placa de prueba, pídales que aprendan los códigos de color de las resistencias y la Ley de Ohm, e incluso enséñeles a soldar. Pero no se atreva a dejar que se acerquen al tubo termorretráctil. Tontamente revele esas cosas mágicas a los niños, y si hay una fuente de calor en cualquier lugar cerca, le garantizo que volarán todas sus existencias de cosas caras en el momento en que les dé la espalda. Pregúntame cómo lo sé.

Bromeo, pero sólo en parte. Realmente hay algo divertido en la aplicación de tubos termorretráctiles, y no se puede negar lo satisfactoria que puede ser una terminación cuando está herméticamente sellada dentro de ese pequeño trozo de tubo inexplicablemente caro. Pero, ¿cómo funciona el material en primer lugar?

Como muchas cosas en la electrónica actual, los tubos termorretráctiles fueron un producto de la era de la Guerra Fría. A mediados de la década de 1950, Paul Cook, un ingeniero químico con experiencia en el tratamiento por radiación de polímeros, fundó una empresa para desarrollar aplicaciones comerciales para la radioquímica, acertadamente llamada Raychem Corporation.

Una de las innovaciones clave de Cook fue en el campo de los polímeros reticulados. Recuerde que los polímeros son solo largas cadenas de pequeñas subunidades. En el caso de los plásticos, la mayoría de las subunidades son pequeños monómeros orgánicos; el vinilo se polimeriza en cloruro de polivinilo, o el uretano se convierte en poliuretano. Estas cadenas pueden tener muchos cientos o miles de monómeros de longitud, y el número y la orientación de las cadenas determinan en gran parte las propiedades del material. Pero las cadenas de polímeros también pueden unirse a lo largo de su longitud o entrecruzarse, formando redes de cadenas y dando como resultado diferentes propiedades para el material.

La reticulación se puede lograr por muchos medios: calor, la adición de compuestos químicos de reticulación o cambios en la presión o el pH. La radiación también se puede usar para formar enlaces cruzados, y aquí es donde entró en juego la experiencia de Cook. Sabía que la reticulación de ciertos plásticos con radiación podría cambiar sus propiedades térmicas e inducir una memoria en el plástico. Luego, el plástico reticulado podría calentarse más allá de su punto de fusión anterior, estirarse y enfriarse. Los cristales se formarían para fijar la forma expandida, pero cuando luego se calentaran, los cristales se derretirían, liberando la energía almacenada en los enlaces cruzados y devolviendo el plástico a sus dimensiones preestiradas.

Obviamente, los procesos varían según el fabricante, pero la mayoría de los tubos termorretráctiles modernos se crean básicamente de la misma manera. Los gránulos de plástico se calientan y se extruyen en un tubo con el diámetro y el espesor de pared de las dimensiones de contracción finales deseadas. El entrecruzamiento por irradiación ocurre después de la extrusión, mientras que el entrecruzamiento químico ocurre durante la fase de formulación y extrusión del plástico. El tipo de radiación que se utiliza depende del plástico y, por lo general, son secretos comerciales. El PVC, el polietileno, las poliamidas y otros pueden reticularse mediante el procesamiento de haces de electrones, mientras que otros polímeros necesitan una fuente alfa o gamma, o incluso luz ultravioleta o radiación de radiofrecuencia.

A continuación, el tubo reticulado se estira, normalmente mediante presión de aire, hasta la dimensión preencogida deseada. Una gran cantidad de tubería se expande al doble de su diámetro original, en cuyo caso se denomina tubería "2:1". El tubo expandido se enfría, bloqueando la estructura cristalina hasta que se vuelve a calentar en la aplicación.

Además de las propiedades del plástico en sí y sus características de contracción, los fabricantes han agregado una serie de tratamientos especializados a los tubos termorretráctiles a lo largo de los años. A menudo se agregan colorantes para permitir que los usuarios finales codifiquen por colores las conexiones, aunque los tubos transparentes tienen aplicaciones en las que la inspección de lo que hay dentro de la conexión terminada es importante. Los compuestos de bloqueo UV se agregan a los tubos destinados a aplicaciones al aire libre. A veces, se coextruye un revestimiento adhesivo con el tubo principal, a menudo activado por calor. Cuando se recalienta la tubería, el revestimiento adhesivo se derrite a medida que la tubería se encoge, formando un sello hermético. El mismo enfoque se puede utilizar para crear un revestimiento conductor, ya sea con polímeros conductores o soldadura real. Los fabricantes ahora incluso imprimen tubos termorretráctiles personalizados para que los usuarios puedan identificar las conexiones.

Los procesos de aplicación difieren según las especificaciones de los tubos, por supuesto, pero la aplicación de calor es un proceso bastante básico. Personalmente, prefiero una pistola de calor de buena calidad, pero en caso de apuro se puede usar un secador de pelo. Tiendo a evitar las llamas abiertas como fósforos y encendedores porque siempre parezco quemar los tubos o derretir el aislamiento de los cables. También tuve una suerte limitada con el uso de soldadores, pero [W2AEW] revisó recientemente un soldador de butano con un accesorio de boquilla que apuesto sería una excelente pistola de aire caliente inalámbrica para aplicaciones termorretráctiles.