Los tubos termorretráctiles y la química detrás de su magia

Hay mucho que decir a favor de involucrar a los niños en la piratería tan jóvenes como sea posible, pero hay una cosa acerca de trabajar en electrónica que creo que es mejor dejar como un misterio hasta al menos la adolescencia: esconder el tubo retráctil. Enséñeles a hacer pruebas, pídales que aprendan códigos de colores de resistencias y la ley de Ohm, e incluso enséñeles a soldar. Pero no te atrevas a dejarlos cerca del tubo termorretráctil. Revela tontamente esas cosas mágicas a los niños, y si hay una fuente de calor cerca, te garantizo que acabarán con todas tus existencias de cosas caras en el momento en que les des la espalda. Pregúntame cómo lo sé.

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

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, la acertadamente llamada Raychem Corporation.

Una de las innovaciones clave de Cook estuvo en el campo de los polímeros reticulantes. Recuerde que los polímeros son simplemente 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 de presión o pH. La radiación también se puede utilizar para formar enlaces cruzados, y aquí es donde entró en juego la experiencia de Cook. Sabía que al reticular ciertos plásticos con radiación se podían 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. Se formarían cristales 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 espesor de pared de las dimensiones encogidas finales deseadas. La reticulación por irradiación se produce después de la extrusión, mientras que la reticulación química se produce durante la formulación del plástico y la fase de extrusión. 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 entrecruzarse mediante procesamiento con haces de electrones, mientras que otros polímeros necesitan una fuente alfa o gamma, o incluso luz ultravioleta o radiación de radiofrecuencia.

Luego, el tubo reticulado se estira, generalmente 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 la denomina tubería “2:1”. El tubo expandido se enfría, bloqueando la estructura cristalina hasta que se calienta nuevamente en el momento de 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 a los usuarios finales codificar con colores las conexiones, aunque los tubos transparentes tienen aplicaciones en las que es importante inspeccionar lo que hay dentro de la conexión terminada. Los compuestos bloqueadores de rayos UV se agregan a los tubos destinados a aplicaciones en exteriores. A veces se coextruye un revestimiento adhesivo con el tubo principal, a menudo uno activado por calor. Cuando se recalienta el tubo, el revestimiento adhesivo se derrite a medida que el tubo se encoge, formando un sello hermético. Se puede utilizar el mismo enfoque 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 la tubería, por supuesto, pero aplicar calor es un proceso bastante básico. Personalmente, prefiero una pistola de calor de buena calidad, pero en caso de necesidad se puede utilizar un secador de pelo. Tiendo a evitar las llamas abiertas como cerillas y encendedores porque siempre parece que quemo los tubos o derrito el aislamiento de los cables. También tuve suerte limitada con los soldadores, pero [W2AEW] revisó recientemente un soldador de butano con un accesorio de boquilla que, apuesto, sería una excelente pistola térmica inalámbrica para aplicaciones termorretráctiles.