Tubo termorretrátil e a química por trás de sua magia

Há muito a ser dito a favor de envolver as crianças no hacking o mais jovem possível, mas há uma coisa sobre o trabalho com eletrônica que acredito que é melhor deixar como um mistério pelo menos até a adolescência: esconder o tubo retrátil. Ensine-os a usar a placa de ensaio, faça-os aprender os códigos de cores dos resistores e a Lei de Ohm e até mesmo ensiná-los a soldar. Mas não se atreva a deixá-los perto do tubo termorretrátil. Revele tolamente essas coisas mágicas para as crianças, e se houver uma fonte de calor em qualquer lugar próximo, garanto que elas acabarão com todo o seu estoque de coisas caras no minuto em que você virar as costas. Pergunte-me como eu sei.

Estou brincando, mas apenas parcialmente. Há realmente algo divertido em aplicar tubos termorretráteis, e não há como negar o quão satisfatória pode ser uma terminação quando é hermeticamente selada dentro daquele pequeno pedaço de tubo inexplicavelmente caro. Mas como essas coisas funcionam em primeiro lugar?

Como muitas coisas na eletrônica hoje, os tubos termorretráteis foram um produto da era da Guerra Fria. Em meados da década de 1950, Paul Cook, um engenheiro químico com experiência no tratamento de radiação de polímeros, fundou uma empresa para desenvolver aplicações comerciais para radioquímica, a apropriadamente chamada Raychem Corporation.

Uma das principais inovações de Cook foi na área de polímeros de reticulação. Lembre-se de que os polímeros são apenas longas cadeias de pequenas subunidades. No caso dos plásticos, a maioria das subunidades são pequenos monômeros orgânicos; o vinil é polimerizado em cloreto de polivinila ou o uretano se transforma em poliuretano. Essas cadeias podem ter centenas ou milhares de monômeros de comprimento, e o número e a orientação das cadeias determinam em grande parte as propriedades do material. Mas as cadeias poliméricas também podem ligar-se ao longo do seu comprimento, ou reticular-se, formando redes de cadeias e resultando em diferentes propriedades para o material.

A reticulação pode ser realizada por vários meios: calor, adição de compostos químicos de reticulação ou alteração na pressão ou no pH. A radiação também pode ser usada para formar ligações cruzadas, e é aí que a experiência de Cook entra em ação. Ele sabia que a reticulação de certos plásticos com radiação poderia alterar as suas propriedades térmicas e induzir uma memória no plástico. O plástico reticulado poderia então ser aquecido além do seu ponto de fusão anterior, esticado e resfriado. Os cristais se formariam para travar na forma expandida, mas quando aquecidos posteriormente, os cristais derreteriam, liberando a energia armazenada nas ligações cruzadas e retornando o plástico às suas dimensões pré-esticadas.

Os processos obviamente variam de acordo com o fabricante, mas a maioria dos tubos termorretráteis modernos são criados basicamente da mesma maneira. Pellets de plástico são aquecidos e extrudados em um tubo com diâmetro e espessura de parede com as dimensões finais de encolhimento desejadas. A reticulação por irradiação ocorre após a extrusão, enquanto a reticulação química ocorre durante a formulação do plástico e a fase de extrusão. O tipo de radiação usada depende do plástico e geralmente são segredos comerciais. PVC, polietileno, poliamidas e outros podem ser reticulados por processamento de feixe de elétrons, enquanto outros polímeros precisam de uma fonte alfa ou gama, ou mesmo de luz UV ou radiação RF.

O tubo reticulado é então esticado, normalmente por pressão de ar, até à dimensão pré-encolhida desejada. Muitos tubos são expandidos para o dobro do seu diâmetro original e, nesse caso, são chamados de tubos “2:1”. O tubo expandido é resfriado, fixando-se na estrutura cristalina até ser aquecido novamente na aplicação.

Além das propriedades do próprio plástico e de suas características de encolhimento, os fabricantes adicionaram uma série de tratamentos especializados aos tubos termorretráteis ao longo dos anos. Os corantes são frequentemente adicionados para permitir que os usuários finais codifiquem as conexões por cores, embora a tubulação transparente tenha aplicações onde a inspeção do que está dentro da conexão acabada é importante. Compostos bloqueadores de UV são adicionados às tubulações destinadas a aplicações externas. Às vezes, um revestimento adesivo é coextrudado com o tubo principal, geralmente ativado por calor. Quando o tubo é reaquecido, o revestimento adesivo derrete à medida que o tubo encolhe, formando uma vedação estanque. A mesma abordagem pode ser usada para criar um revestimento condutor, seja com polímeros condutores ou com solda real. Os fabricantes agora estão até imprimindo tubos termorretráteis personalizados para que os usuários possam identificar as conexões.