Winner - декинг "премиум класса" по экономичной цене!
Главная страница / Статьи / Международные (зарубежные ) методы испытаний полимерных материалов. Часть 2

Международные (зарубежные ) методы испытаний полимерных материалов. Часть 2

4. Тепловые испытания

Теплостойкость по Вика ISO 306 (DIN 53460, ASTM D1525)

Эти испытания дают значение температуры, при которой пластик начинает быстро размягчаться. Круглую иглу с плоским концом, имеющую площадь поперечного сечения 1 мм2, внедряют в поверхность пластикового испытуемого образца при определенной нагрузке, и температура повышается с равномерной скоростью. Теплостойкость по Вика (VST - температура размягчения по Вика) является температурой, при которой проникновение достигает 1 мм.

Определение теплостойкости по Вика

Рис. 14: Определение теплостойкости по Вика

В стандарте ISO 306 описаны два метода:

  • метод А - нагрузка 10 Н;
  • метод В - нагрузка 50 Н.

... с двумя возможными скоростями повышения температуры:

  • 50 оС/час;
  • 120 оС/час.
Лабораторный тестер теплостойкости по Вика

Рис. 14a: Лабораторный тестер теплостойкости по Вика

Результаты испытаний по методу ISO обозначают в виде А50, А120, В50 или В120. Испытательныю сборку погружают в нагревательную ванну с начальной температурой 23 оС. По истечении 5 мин прикладывают нагрузку 10 или 50 Н. Температуры ванны, при которой наконечник индентора внедряется на глубину 1+0,01 мм, регистрируют как теплостойкость по Вика материала при выбранной нагрузке и скорости повышения температуры.

Интерпретация тепловых характеристик Сравнение методов ISO и ASTM

Можно обнаружить некоторые различия в публикуемых результатах по методу ISO по сравнению со стандартами ASTM из-за разных размеров испытуемых образцов: значения деформационной теплостойкости, измеренные по методам ISO, могут быть ниже.

Деформационная теплостойкость и деформационная теплостойкость под нагрузкой ISO 75 (DIN 53461, ASTM D648)

Деформационная теплостойкость является относительной мерой способности материала выдерживать нагрузку в течении короткого периода времени при повышенных температурах. При этих испытаниях измеряют влияние температуры на жесткость: на стандартном испытуемом образце создаются определенные поверхностные напряжения, и температуру повышают с равномерной скоростью.

Образцы, используемые в испытаниях бывают отпущенные (annealed) и неотпущенные (unannealed). Отпуск представляет собой процесс, при котором образец нагревают до определенной температуры, некоторое время выдерживают при ней, а затем постепенно понижают температуру до уровня окружающей среды. Такие действия позволяют снизить или полностью удалить внутренние напряжения в теле образца, возникшие, например, в момент ускоренной полимеризации в термопластавтомате.

По обоим стандартам ISO и ASTM нагруженный испытуемый образец погружают в нагревательную ванну, заполненную силиконовым маслом.

Поверхностные напряжения образца бывают:

  • низкими - для методов ISO и ASTM - 0,45 МПа;
  • высокими - для метода ISO - 1,80 МПа, а для метода ASTM - 1,82 МПа.

Действие силы допускается в течении 5 мин, но этот период выдержки может быть пропущен, если испытуемые материалы не проявляют заметной ползучести в течение первых 5 минут. По истечении 5 мин исходную температуру ванны 23 оС повышают с равномерной скоростью 2 оС/мин.

За деформацией испытуемого образца ведется непрерывное наблюдение: температуру, при которой прогиб достигает 0,32 мм (ISO) и 0,25 мм (ASTM), регистрируют как "дефомационныю теплостойкость под нагрузкой" или просто "деформационную теплостойкость" (температура тепловой деформации).

Несмотря на отсутствие упоминаний в обоих стандартах по испытаниям, обычно используют два сокращения:

  • DTUL - Деформационная теплостойкость под нагрузкой,
  • HDT - Деформационная теплостойкость или теплостойкость при изгибе.
Определение деформационной теплостойкости

Рис. 15: Определение деформационной теплостойкости

В общей практике сокращение DTIL используется для результатов, полученных по методу ASTM, а сокращение HDT - для результатов по методу ISO.

В зависимости от созданного поверхностного напряжения к сокращению HDT добавляют буквы А или В:

  • HDT/A для нагрузки 1,80 МПа,
  • HDT/B для нагрузки 0,45 МПа.

Деформационная теплостойкость (HDT) и аморфные и полукристаллические пластики

Для аморфных молимеров значения HDT примерно совпадают со значениями температуры стеклования Tg материала.

Поскольку аморфные полимеры не имеют определенной температуры плавления, они обрабатываются в своем, высокоэластическом состоянии при температуре выше Tg. Кристаллические полимеры могут иметь низкие значания HDT и еще обладать конструктивной полезностью при более высоких температурах: метод определения HDT более воспроизводим с аморфными пластиками, чем с кристаллическими. Для некоторых полимеров может потребоваться отпуск (отжиг) испытуемых образцов для получения достоверных результатов.

При добавлении стекловолокон в полимер, повышается его модуль. Поскольку HDT представляет собой температуру, при которой материал имеет определенный модуль, увеличение модуля также повышает значение HDT. Стекловолокно оказывает большее влияние на HDT кристаллических полимеров по сравнению с аморфными полимерами.

Насмотря на широкое использование для указания рабочей характеристики при высокой температуре, испытания по определению HDT имитируют только узкий диапазон условий. Во многих высокотемпературных вариантах применения изделия работают при более высоких температурах, большей нагрузке и без опор. Поэтому результаты, полученные при этом методе испытаний , не представляют максимальную температуру применения, поскольку в реальной действительности такие существенные факторы, как время, нагрузка и номинальные поверхностные напряжения могут отличаться от условий испытаний.

Вдавливание шарика EC335-1

Испытание на вдавливание шарика

рис. 16: испытание на вдавливание шарика

Это испытания на теплостойкость, подобные испытаниям по методу Вика. Образец горизонтально устанавливают на опору в нагревательной камере и вдавливают в него шарик диаметром 5 мм с усилием 20 Н. По истечении одного часа шарик удаляют, образец охлаждают в воде в течении 10 с и измеряют отпечаток, оставленный шариком. Если диаметр отпечатка менее 2 мм, то считают, что материал прошел испытания на вдавливание шарика при данной температуре.

В зависимости от варианта применения, температура испытаний может меняться:

  • 75o C для деталей, не находящихся под напряжением,
  • 125o C для деталей под напряжением.

Теплопроводность ASTM C 177

Термоизолирующие свойства пластиков определяются посредством измерения теплопроводности. Широкие пластины пластика устанавливают по обе стороны небольшой нагреваемой плиты, а к свободным поверхностям пластин прикрепляют теплоотводы. Термоизоляторы, расположенные вокруг испытательной камеры, предотвращают радиальные потери тепла. После этого можно измерить аксиальный поток тепла через пластиковые пластины. Результаты регистрируются в Вт/мoC.

Относительный теплопроводный индекс, RTI, UL 746B

Называемый ренее Допустимой температурой непрерывного использования (CUTR) относительный температурный индекс (RTI) представляет собой максимальную эксплуатационную температуру, при которой все критические свойства материала остаются в допустимых пределах в течении длительного периода времени.

Согласно стандарту UL 746B одному материалу могут быть присвоены три независимых индекса RTI:

  • электрический - посредством измерения электрической прочности диэлектрика.
  • ударный механический - посредством измерения ударной прочности при растяжении.
  • безударный механический - посредством измерения прочност на растяжение.

Эти три свойства были выбраны как критические показатели в испытаниях из-за их чувствительности к высоким температурам при использовании.

Тепловые характеристики материала в течении длительного времени испытывают в сравнении со вторым контрольным материалом, для которого уже определен индекс RTI и который показал хорошие характеристики. Исходя из термина "относительный температурный индекс", контрольный материал применяется потому, что характеристикам, ухудшающимся при повышении температуры, присуща изначальная чувствительность к переменным факторам самой программы испытаний. На контрольный материал оказывают влияние те же специфические сочетания этих факторов в процессе испытания, что обеспечивает достоверную базу для сравнения с испытуемым материалом.

В идеальном случае измеряемые в течении длительного времени тепловые характеристики можно было бы оценивать посредством старения испытуемого материала при нормальной температуре в течении длительного периода времени. Однако это непрактично для большинства вариантов применения. Поэтому осуществляется ускоренное старение при значительно более высоких температурах. В процессе старения образцы испытуемого и контрольного материалов помещают в печи, в которых поддерживается заданная постоянная температура. Образцы испытуемого и контрольного материалов извлекают в заданные моменты времени, а затем испытывают на сохранение основных свойств. Посредством измерения трех упомянутых свойств в зависимости от времени и температуры можно математически вычислить "конец срока эксплуатации" для каждой температуры. Этот "конец срока эксплуатации" определяют как время, за которое свойства материала ухудшились на 50% по сравнению с исходными показателями. Подстановкой данных испытаний в уравнение Аррениуса можно определить максимальную температуру, при которой испытуемый материал будет иметь удовлетворительный срок эксплуатации. Эта расчетная температура является индексом RTI для каждого свойства материала.

Понимание методики определения индекса RTI позволяет конструктору использовать этот индекс для прогнозирования того, как детали, формируемые из данного материала, будут работать при реальной эксплуатации под действием повышенных температур.

Коэффициент линейного теплового расширения ASTM D696, DIN 53752

Каждый материал при нагревании расширяется. Полимерные детали, изготовленные методом литья под давлением, расширяются и изменяют размеры пропорционально повышению температуры. Для оценки этого расширения конструкторы используют коэффициент линейного теплового расширения (CLTE), определяющий изменения длины, ширины и толщины формованной детали. Аморфные полимеры в основном отличаются согласующимися скоростями расширения по всему своему практически используемому диапазону температур. Кристаллические полимеры в основном проявляют повышенные скорости расширения при температурах выше их температуры стеклования.

Дополнение наполнителей, создающих анизотропию, значительно влияет на коэффициент CLTE полимера. Стекловолокно обычно ориентированно в направлении фронта течения: при нагревании полимера волокна препятствуют расширению вдоль своей оси и снижают коэффициент CLTE. В направлениях, перпендикулярных направлению течения и толщине, коэффициент CLTE будет выше.

Полимеры могут быть составлены по рецептуре с коэффициентом CLTE, соответствующим коэффициентам теплового расширения металлов или других материалов, используемых в комбинированных конструкциях, например в автомобильных деталях.

5. Испытания на воспламеняемость

Общие сведения о воспламеняемости по стандарту UL94

Наиболее широко распространенными стандартами по характеристикам воспламеняемости являются стандарты категорий UL94 (научно-исследовательских лабораторий страховых компаний) для пластиков. Эти категории определяют способность материала к гашению пламени после воспламенения. Может быть присвоено несколько категорий на основе скорости горения, времени гашения, стойкости к образованию капель и в зависимости от того, горючи или негорючи образующиеся капли. Каждому испытуемому материалу может быть присвоено несколько категорий в зависимости от цвета и/или толщины. При конкретном выборе материала для применения категория UL должна определяться по самой тонкой стенке пластиковой детали. Категория UL всегда должна указываться вместе с толщиной: простое указание категории UL без толщины недостаточно.

Краткое описание классификационных категорий стандарта UL94

HB

  • Медленное горение горизонтального образца.
  • Скорость горения менее 76 мм/мин при толщине менее 3 мм.
  • Скорость горения менее 38 мм/мин при толщине более 3 мм.

V-0

  • Горение вертикального образца прекращается в пределах 10 с;
  • образование капель не допускается.

V-1

  • Горение вертикального образца прекращается в пределах 30 с;
  • образование капель не допускается.

V-2

  • Горение вертикального образца прекращается в пределах 30 с;
  • допускаются капли горящих частиц.

5V

  • Горение вертикального образца прекращается в пределах 60 с после пяти воздействий пламенем с длительностью каждого воздействия на испытуемый образец по 5 с.

5VB

  • Образцы в виде широких пластин могут прогорать насквозь с образованием отверстий.

5VA

  • Образцы в виде широких пластин не должны прогорать насквозь (т.е. не образовыать отверстия) - это самая жесткая категория UL.

Категория UL94HB

Если воспламеняемость является требованием по безопасности, то применение материалов категории HB обычно не допускается. В общем случае, материалы категории HB не рекомендубтся для применения в электротехнике, за исключением механических и/или декоративных изделий. Иногда возникает неправильное понимание: неогнестойкие материалы (или материалы, которые не упоминаются как огнестойкие) автоматически не соответствуют требованиям к категории HB. Категория UL94HB, хотя и наименее жесткая, является категорией воспламеняемости и должна проверяться посредством испытаний.

Испытание на воспламенение горизонтального образца

Рис. 17: Испытание на воспламенение горизонтального образца

Категория UL94V0, V1, V2

При испытаниях вертикальных образцов используют те же образцы, что и при испытаниях HB. Регистрируются все параметры: Время горения, время тления, момент появления капель и воспламенение (или невоспламенение) хлопковой подкладки. Отличием V1 от V2 являются горящие капли, которые являются основным источником распространения пламени или пожара.

Испытание на воспламенение вертикального образца

Рис. 18: Испытание на воспламенение вертикального образца

Категория UL94-5V

Категория UL94-5V является наиболее жесткой во всех классификациях UL. Испытания проводятся в два этапа.

Этап 1

Стандартные образцы для определения воспламеняемости закрепляют вертикально и подвергают каждый образец пятикратному воздействию пламени с высотой факела 127 мм каждый раз в течении 5 с. Для соблюдения условий испытания ни один образец не должен гореть с появлением пламени или тления более 60 с. после пятого воздействия пламени. Кроме того, не допускается образование горящих капель, которые воспламеняют хлопковую подкладку под образцами. Вся процедура повторяется с пятью образцами.

1-ый Этап испытани 5V 2-ой Этап испытани 5VA и 5VB

Рис. 19: 1-ый Этап испытания 5V

Рис. 20: 2-ой Этап испытания 5VA и 5VB

Этап 2

Широкая пластина той же толщины, что и пластинчатые образцы, испытывается в горизонтальном положении таким же пламенем. Вся процедура повторяется с тремя пластинами. По этим горизонтальным испытаниям определяют две классификационных категории: 5VB и 5VA.

  • Категория 5VB допускает сквозное прогорание (с образованием отверстий).
  • Категория 5VA не допускает образование отверстий.

Испытания по категории UL94-5VA являются наиболее жесткими по сравнению со всеми испытаниями по методу UL. Материалы этой категории применяются для противопожарных кожухов крупногабаритных конторских машин. В этих вариантах применения с ожидаемой толщиной стенок менее 1,5 мм должны использоваться сорта материалов со стекловолоконным наполнителем.

Воспламеняемость по стандарту CSA CSA C22.2 № 0,6, испытание А

Эти испытания на воспламеняемость Канадской ассоциации стандартов (CSA) проводятся подобно испытаниям UL94-5V. Но условия этих испытаний строже: каждое вохдействие пламени длится 15 с. Кроме того, во время первых четырех воздействий пламени образец должен погаснуть в пределах 30 с, а после пятого воздействия - в пределах 60 с (сравните испытания по методу UL94-5V с пятью воздействиями пламени по пять секунд каждое).

Результаты этих испытаний по методу CSA должны считаться соответствующими результатами испытаний по методу UL94-5V.

Индекс воспламеняемости при ограниченном содержании кислорода ISO 4589 (ASTM D 2863)

Испытание на определение кислородного индекса

Рис. 21: Испытание на определение кислородного индекса

Целью определения индекса воспламеняемости при ограниченном сожержании кислорода (LOI) является измерение относительной воспламеняемости материалов при горении их в контролируемой окружающей среде. Индекс LOI представляет собой минимальное содержание кислорода в атмосфере, которое может поддерживать пламя на термопластичном материале.

Испытательной атмосферой является внешнерегулируемая смесь азота и кислорода. Закрепленный образец поджигают вспомогательным пламенем, которое затем гасят. При последовательных циклах испытаний концентрацию кислорода снижают до тех пор, пока образец больше не может поддерживать горение.

Индекс LOI определяют как минимальную концентрацию кислорода, при которой материал может гореть в течение трех минут, или может сохранять распространение горения образца на расстояние 50 мм. Чем выше индекс LOI, тем ниже вероятность сгорания.


Испытания расскаленной проволокой IEC 695-2-1

Испытания раскаленной (Hot Wire Ignition - HWI) проволокой имитируют тепловые напряжения, которые могут быть вызваны источником тепла или воспламенения, например, перегруженными резисторами или раскаленными элементами.

Образец изоляционного материала прижимают в течение 30 с с усилием 1 Н к концевой части электрически нагретой раскаленной проволоки. Внедрение концевой части раскаленной проволоки в образец ограниченно. После извлечения проволоки из образца регистрируют время гашения пламени и наличие любых горящих капель.

Образец считают выдержавшим испытание раскаленной проволокой при возникновении одной из следующих ситуаций:

  1. В случае отсутствия пламени или тления;
  2. Если пламя или тление образца, окружающих его деталей и нижнего слоя гаснет в пределах 30 с после удаления раскаленной проволоки, а также если окружающие детали и нижний слой не выгорели полностью. В случае использования тонкой бумаги в качестве нижнего слоя, эта бумага не должна загораться, или не должно быть подпаливания сосновой доски, в случае использования ее в качестве подложки.

Реальные детали под напряжением или кожухи испытывают аналогичным способом. Уровень температуры раскаленного конца проволоки зависит от того, как используется готовая деталь:

  • под наблюдением или без наблюдения,
  • с непрерывной нагрузкой или без,
  • расположена вблизи или вдали от центральной точки подачи питания,
  • контактирует с деталью под напряжением или используется как кожух или крышка, в менее или более строгих условиях.
Испытание расскаленной проволокой

Рис. 22: Испытание расскаленной проволокой

В зависимости от требуемого уровня строгости условий окружающей готовую деталь среды предпочтительны следующие значения температур: 550, 650, 750, 850 или 960 oС. Соответствующая температура испытаний должна быть выбрана путем оценки риска выхода из строя из-за недопустимого нагрева, воспламенения и распространения пламени.

Испытания игольчатым пламенем IEC 695-2-2

Испытание игольчатым пламенем

Рис. 23: Испытание игольчатым пламенем

Испытания игольчатым пламенем имитируют влияние небольших факелов пламени, которые могут возникнуть из-за неисправности внутри электрооборудования. Для оценки вероятного распространения пламени (горящих или тлеющих частиц) под образец подкладывают либо слой испытуемого материала, либо кампоненты, обычно окружающие образец, либо один слой тонкой бумаги. Испытательным пламенем воздействуют на образец в течении определенного периода времени: обычно 5, 10, 20, 30, 60 или 120 с. Для особых требований могут быть приняты другие уровни строгости условий.

Лабораторный стенд дл проведени испытаний на воспламен емость

Рис. 23a: Лабораторный стенд для проведения испытаний на воспламеняемость

При отсутствии особых указаний в соответствующих технических условиях образец считают выдержавшим испытание игольчатым пламенем, если возникает одна из следующих четырех ситуаций:

  1. Если образец не воспламеняется.
  2. Если пламя либо горящие или тлеющие частицы, падающие с образца, приводят к распространению огня на окружающие детали или на слой, подложенный под образец, и если отсутствует пламя или тление на образце в конце воздействия испытательным пламенем.
  3. Если продолжительность горения не превышает 30 с.
  4. Если распространение горения, заданное в соответствующих технических условиях, не было превышено.

6. Электрические испытания

Электрическая прочность диэлектрика IEC 243-1

Электрическая прочность диэлектрика отражает электрическую прочность изоляционных материалов при разных частотах электропитания (от 48 Гц до 62 Гц) либо является мерой сопротивления пробою диэлектрического материала под приложенным напряжением. Приложенное напряжение непосредственно перед пробоем делят на толщину образца, чтобы получить результат в кВ/мм. Окружающей средой могут быть воздух или масло. Зависимость от толщины может быть существенной, и поэтому все результаты регистрируются при данной толщине образца.

Лабораторна установка дл измерени электрической прочности

Рис. 24: Лабораторная установка для измерения электрической прочности

На результаты влияют многие факторы:

  • толщина, однородность и содержание влаги в испытуемом образце;
  • размеры и теплопроводность испытательных электродов;
  • частота и форма кривой прикладываемого напряжения;
  • температура, давление и влажность окружающей среды;
  • электрические и тепловые характеристики окружающей среды.

Поверхностное удельное сопротивление IEC 93 (ASTM D257)

Когда изоляционный пластик находится под воздействием напряжения, часть общего тока протекает вдоль поверхности пластика, если имеется другой проводник или провод заземления, подсоединенные к этому изделию. Удельное поверхностное сопротивление является мерой способности сопротивления этому поверхностному току.

Оно измеряется как сопротивление, когда между смонтированными на поверхности единичной ширины электродами с единичным расстоянием между ними протекает постоянный ток. Это сопротивление измеряется в омах, иногда называемых "омах на квадрат".

Объемное удельное сопротивление IEC 93 (ASTM D257)

При приложении электрического потенциала поперек изолятора, протекание тока будет ограничено свойствами сопротивления материала. Объемное удельное сопротивление представляет собой электрическое сопротивление при приложении электрического напряжения к противоположным граням единичного куба. Измеряется в Ом*см. На объемное удельное сопротивление оказывают влияние окружающие условия, действующие на материал. Оно изменяется обратно изменению температуры и немного уменьшается во влажной окружающей среде. Материалы с объемным удельным сопротивлением более 108 Ом*см считаются изоляторами. Частичные проводники имеют значения объемного удельного сопротивления от 103 до 108 Ом*см.

Относительная диэлектрическая постоянная IEC 250

Как указано в стандарте IEC 250, "относительная диэлектрическая постоянная изоляционного материала представляет собой отношение емкости конденсатора, в котором пространство между и вокруг электродов заполнено изоляционным материалом, к емкости конденсатора с той же конфигурацией электродов в вакууме".

В вариантах применения диэлектриков с переменным током требуемыми характеристиками являются хорошее удельное сопротивление и низкое рассеяние энергии. Рассеяние электроэнергии приводит к неэффективности функционирования электронных компонентов и вызывает повышение температуры пластиковой детали, которая служит диэлектриком. В идеальном диэлектрике, например в вакууме, отсутствуют потери энергии на дипольное перемещение молекул. В сплошных материалах, например в пластиках, дипольное перемещение становится одним из влияющих факторов. Мерой такой неэффективности является относительная диэлектрическая постоянная (ранее называвшаяся диэлектричаской константой).

Это безразмерный коэффициент, получаемый делением параллельной емкости системы с пластиковым диэлектрическим элементом на емкость системы с вакуумом в качестве диэлектрика. Чем меньше это число, тем лучше характеристики материала в качестве изолятора.

Коэффициент рассеяния IEC 250

Как указано в стандарте IEC 250, "угол диэлектрических потерь изоляционного материала представляет собой угол, на который разность фаз между приложенным напряжением и полученным током отклоняется от величины Пи/2 радиан, когда диэлектрик конденсатора состоит исключительно из испытуемого диэлектрического материала. Коэффициент рассеивания tg d диэлектрического изоляционного материала является тангенсом угла потерь d".

В идеальном диэлектрике кривые напряжения и тока не совпадают по фазе точно на 90o. Когда диэлектрик становится эффективным менее чем на 100%, волна тока начинает отставать от напряжения прямо пропорционально. Величина волны тока, которая отклоняется от несовпадения на 90o по фазе с напряжением, определяется как "угол потерь диэлектрика". Тангенс этого угла называют "тангенсом потерь" или "коэффициентом рассеяния".

Низкий коэффициент рассеяния является весьма важным для пласткиковых изоляторов в высокочастотных вариантах применения, например, в радиолокационном оборудовании и деталях, работающих в условиях воздействия СВЧ: меньшие значения соответствуют более лучшим диэлектрическим материалам. Высокий коэффициент рассеивания имеет важное значение для производительности сварки.

Относительную диэлетрическую постоянную и коэффициент рассеивания измеряют на одном и том же испытательном оборудовании. Полученные результаты испытаний в большой степени зависят от температуры, содержания влаги, частоты и напряжения.

Дугостойкость ASTM D495

В тех случаях, когда допускают прохождение электрического тока через поверхность изолятора, эта поверхность повреждается через некоторое время и становится проводимой. Дугостойкость (Arc Resistance) является велечиной времени в секундах, требующегося для создания проводимости изоляционной поверхности при высокос напряжении и низкоамперной дуге. В другом варианте дугостойкостью называют время, в течении которого поверхность пластика может сопротивляться образованию непрерывной токопроводящей дорожки под воздействием высокого напряжения с низкоамперной дугой при особых условиях.

Сравнительный индекс трекинга (Сравнительный индекс пробоя) IEC 112

Индекс трекинга представляет собой относительное сопротивление электроизоляционных материалов образованию проводящей дорожки, когда поверхность, находящаяся под электростатическим напряжением, подвергается воздействию загрязнителей, содержащих воду. Определение сравнительного индекса трекинга (CTI) и испытания CTI-M проводятся для оценки безопасности компонентов, на которых имеются детали, находящиеся под напряжением: изоляционный материал между деталями под напряжением должен быть стойким к диэлектрическому трекингу. Индекс CTI определяют как максимальное напряжение, при котором не происходит отказа изоляции после воздействия 50 капель водного раствора хлорида аммония. Желательны высокие значения индекса CTI. Материалы, отвечающие требованиям к индексу CTI при напряжении 600 В, называют смолами "с высоким трекингом".

Испытательная процедура определения индекса CTI сложна. Факторами влияния являются состояние электродов, электролита и поверхности образца, а также прилагаемое напряжение. Результаты могут быть снижены внесением добавок, например:

  • пигментов, в частности углеродной сажи,
  • антипиринов,
  • стекловолокна.

Следовательно, в общем случае не рекомендуется применять материалы с антипиринами, углеродной сажей и стекловолокном, когда определение стойкости к диэлектрическому трекингу является основным требованием. Минералы (TiO2) имеют тенденцию к повышению значений индекса CTI.

Испытания CTI

Испытания CTI проводятся с применением двух платиновых электродов с заданными размерами, ровно опирающимися немного скругленными "стамесочными" кромками на испытуемый образец. Минимальное напряжение, приложенное к электродам, обычно равно 175 В. Если детали находятся под высоким электростатическим напряжением, то задается разность потенциалов в 250 В. Напряжение прикладывается поэтапно ступенями по 25 В: максимальное напряжение составляет 600 В. Поверхность испытуемого материала увлажняют 50 каплями 0,1%-ного раствора хлорида аммония в дистилированной воде (так называемым раствором А), падающими по центру между двумя электродами. Размеры и частота падения капель электролита регламентированы. Если при выбранном напряжении ток отсутствует, то испытание повторяют с напряжением, повышенным на 25 В, до тех пор, пока не появится ток. Это напряжение, пониженное на одну ступень 25 В, называют индексом CTI. После этого испытание повторяют с напряжением на 25 В ниже напряжения CTI, но со 100 каплями электролита вместо 50. Определяют напряжение, при котором 100 капель не вызывают ток. Это значение можно указать в скобках () в дополнение к значению CTI при воздействии 50 капель электролита.

Испытание на определение CTI

Рис. 25: Испытание на определение CTI

Испытания CTI-M

Испытания CTI-M подобны испытаниям CTI, за исключением того, что в них используется более агрессивный смачивающий агент (М означает сокращение от францезского слова "mouille" - "увлажненный"). Раствор В содержит 0,1% хлорида аммония и 0,5% алкилнафталенсульфоната. Отверстия, создаваемые эрозией, можно также измерить и зарегистрировать их глубину.

Пример регистрации: CTI 375 (300) M-0,8 означает:

  • 50 капель раствора В не создают ток при напряжении 375 В.
  • 100 капель не создают ток при напряжении 300 В.
  • Глубина эрозионных отверстий в поверхности образца может составлять 0,8 мм.

Категории PLC UL746A

В соответствии со стандартом UL94, для классификации безопасности материалов, использующихся для компонентов электрических приборов, были разработаны комплексы тестов на сопротивляемость полимера электрическому току и возгораниям. По результатам данных тестов, материалы делятся на категории PLC (Performance Level Categories):

Категория PLCСравнительный индекс трекинга (TI - Индекс в Вольтах)Дугостойкость, D495 (TAR - Время дугостойкости в секундах)Индекс пробоя дугой высокого напряжения (HVTR) (TR - Индекс пробоя в мм/мин)Испытание на возгораемость раскаленной проволокой (HWI) (IT - Время возгорания в секундах)Воспламенение от дуги высокого тока (HAI) (NA - Количество разрядов до воспламенения)
0600 <= TI420 <= TAR0 <= TR < 10120 <= IT120 <= NA
1 400 <= TI < 600 360 <= TAR < 420 10 <= TR < 25 60 <= IT < 120 60 <= NA < 120
2 250 <= TI < 400 300 <= TAR < 360 25 <= TR < 80 30 <= IT < 60 30 <= NA < 60
3 175 <= TI < 250 240 <= TAR < 300 80 <= TR < 150 15 <= IT < 30 15 <= NA < 30
4 100 <= TI < 175 180 <= TAR < 240 150 <= TR 7 <= IT < 15 0 <= NA < 15
5 0 <= TI < 100 120 <= TAR < 180- 0 <= IT < 7-
6- 60 <= TAR < 120---
7- 0 <= TAR < 60---

Автор статьи: Абушенко Александр Викторович