Alapanyagvizsgálatok Az alapanyagok vizsgálatai során a sorkapcsokat az anyagváltozások szempontjából vizsgáljuk. Az anyagvizsgálatok középpontjában hosszabb terhelési tesztek állnak, amelyek tényezői az állandó magas hőmérsékletek, a kúszóút-képződés a nedvesség és a piszok miatt, valamint az anyagok szimulált öregedése.

A sorkapcsok hosszú életciklusait figyelembe véve az öregedési tulajdonságoknak is fontos szerepük van. Ebben a vizsgálatban az érintkezés minőségét az öregedés szimulálása mellett igazoljuk. A több éves alkalmazás szimulálására öt sorkapcsot szerelünk vízszintesen egy sínre, majd méretezési keresztmetszetű vezetőkkel sorba kötjük őket. Legalább 300 mm hosszú vezetékekkel összekötve megmérjük az összes sorkapcson a feszültségesést. A klímaszekrény alsó hőmérsékletét +20 °C-ra állítjuk be. A felső hőmérsékletet úgy állítjuk be, hogy a 10 perces tartási fázisban a próbadarab a maximálisan megengedett üzemi hőmérsékletet érje el tét (+120 °C). A felmelegítési fázis és a maximális hőmérsékletű hőntartási fázis alatt a méretezési áram folyik. Ilyen módon érjük el a próbadarab max. megengedett üzemi hőmérsékletét (+130 °C). Ezután következik a lehűtési fázis. A feszültségesést minden 24 ciklus után lehűlt állapotban (kb. +20 °C-on) mérjük. A vizsgálat 192 ciklusból áll. A feszültségesés a vizsgálat előtt nem lehet több 3,2 mV-nál, alatta és utána pedig 4,8 mV-nál, illetve nem haladhatja meg a 24. ciklus után mért érték 1,5-szörösét. A Phoenix Contact sorkapcsainak szerkezete rendkívül hosszú élettartamot tesz lehetővé nehezebb hőmérsékleti feltételek mellett is. Az alkalmazott műanyag és fém alkatrészek elegendő biztonsági tartalékot kínálnak.

2013 márciusa óta az EN 45545-2 váltotta fel a vasúti járművek nemzeti tűzvédelmi szabványait. Az jelenlegi EN 45545-:2013+A1:2015 változata fekteti le az anyagok és komponensek égési viselkedésének követelményeit. A vasúti járművek meghatározott üzemi és szerkezeti osztályaiban használt műanyagok minősítésére a szabvány a veszélyeztetési fokozatok meghatározására alkalmas vizsgálati módszerek alapján úgynevezett kockázati szinteket (HL) ír le. A HL 3 szint a legmagasabb követelményszintet jelenti. Az elektrotechnikában felhasznált műanyagok minősítését a következő vizsgálatokkal végzik:

• oxigénindex DIN EN ISO 4589-2 szerint
• füstgázfejlődés az EN ISO 5659-2 (25 kW/m²) szerint
• füstgáz toxicitása NF X70-100-2 (600 °C),
• függőleges kis égőfejes vizsgálat az EN 60695-11-10 szerint
  A Phoenix Contact sorkapcsaiban alkalmazott erősítetlen, UL 94 V0 tűzgátlási osztályú poliamidok megfelelnek a legszigorúbb követelményeknek. Az R22, R23, R24 és R26 „követelményrendszerben" leírt vizsgálatok alapján megfelelnek a HL3-as tűzgátlási osztálynak.

Az UL 94 szabvány éghetőségi vizsgálatokat ír le, amelyek az elektrotechnikában különleges jelentőségre tettek szert. A középpontban a tűz során tanúsított viselkedés áll. A besorolás az UL 94 HB (Horizontal Burn, vízszintes égés) vagy az UL 94 V (Vertical Burn, függőleges égés) szerint történik. A vizsgálati elrendezések alapján az UL 94 V0/1/2 besorolások nagyobb értékeket képviselnek, mint az UL 94 HB szerintiek.

UL 94 V0/1/2
Kondicionálás után a próbatestet függőlegesen befogjuk és többször, egyenként 10 másodpercig lángnak tesszük ki. A próbák között a próbatesten mérjük a láng kialvásáig eltelt időt. Végül kiértékeljük az utánégési időket és a lecsepegési jellemzőket. A Phoenix Contact sorkapcsaiban alkalmazott műanyagok teljesítik a V0 anyagként való besoroláshoz szükséges, magasabb értékű kritériumokat.

Tűzterhelés alatt a tűzesetkor egy meghatározott felületen felszabaduló energiát értjük. A tűzterhelés értékét MJ/m² mértékegységben fejezik ki. Az értéket az anyag fűtőértékéből és elégési tényezőjéből (DIN 18230-1) lehet kiszámítani. Minél nagyobb egy anyag fűtőértéke és előfordulása, annál nagyobb a tűz során felszabaduló energia mennyisége. Ebből következik, hogy a lehetséges tűzterhelés annál nagyobb. Ez vonatkozik a vizsgált alkalmazás minden beépített alkatrészére. A poliamidok, mint pl. PA 6.6, fűtőértéke viszonylag nagy (összehasonlításképpen: a fűtőolaj fűtőértéke kb. 44 MJ/kg). Emiatt egyre inkább a sorkapcsok fűtőértékét is beszámítják a tűzterhelés meghatározásakor. A Phoenix Contact által alkalmazott műanyagok DIN 51900-2 und ASTM E 1354 szerinti fűtőértékei a következő táblázatben találhatók. Az egyes alkatrészek tűzterhelésének kiszámításához az alkalmazott poliamid fűtőértékét meg kell szorozni az alkatrész tömegével és a beépített cikkek számával. A műanyag alapanyagok hőleadásának dokumentálása az ISO 5660-1 szerinti Cone kaloriméterben történik.

Túlterhelés esetén a sorkapcsok áramot vezető fémrészei vagy a csatlakoztatott vezetékek nagyon erősen felmelegedhetnek. Ez a járulékos hő hatással van a műanyag házra. Az elektrotechnikai alkatrészeket fenyegető veszélyforrásnak a szimulálására egy izzó huzalt meghatározott hőmérsékletre (550 °C, 650 °C, 750 °C, 850 °C vagy 960 °C) hevítenek fel. Ezt a huzalt az ábrán látható módon 1 N erővel merőlegesen a próbadarab legvékonyabb házrészéhez nyomják.
A próbadarab megfelelt a vizsgálaton, ha:

• a vizsgálat alatt nem keletkezik láng vagy izzás,
• a lángok illetve izzási folyamatok az izzó huzal eltávolítása után 30 másodpercen belül megszűnnek,
• az izzó huzal alá helyezett selyempapír nem gyullad meg a leeső égő cseppek miatt.

A Phoenix Contact által a házak anyagaként használt poliamidok általánosan megfelelnek a +960 °C-os izzó huzalos vizsgálat követelményeinek (ez a legmagasabb hőmérsékleti fokozat).

A hozzá tartozó tesztek a sorkapcsok hosszabb időtartam alatt elszenvedett, fokozott hőterhelését szimulálják. A műanyagok állandó magasabb hőmérsékleten tanúsított viselkedését a húzószilárdság (mechanikai rugalmasság) vonatkozásában vizsgáljuk. A szabvány legalább három, de inkább négy különböző hőmérsékletű mérési sorozatot követel meg egy próbatesten. A húzószilárdságot az adott előírás szerint 500-5000 órán keresztül kell mérni, és az eredményt 10 000 (HCI) és 20 000 (TI)órára kell extrapolálni. Eközben azt a hőmérsékletet kell rögzíteni, amelynél az említett 20 000 óra alatt a húzószilárdság a felére csökken. Az IEC 60216 szabvány a TI értékét egy hőmérsékleti indexként adja meg, amely lehetővé teszi a műanyagok hőterhelés alatti mechanikai élettartamának megítélését.
TI-értékek az UL 94 V2 szerint: +105 °C
TI-értékek az UL 94 V0 szerint: +125 °C

A páratartalom a hőmérséklettől és a légnyomástól függ. Minél melegebb a levegő, annál több nedvességet képes felvenni. A 100%-os páratartalom a levegő maximális vízgőz-telítettségét jelenti, a mindenkori hőmérsékleten. Az itt leírt vizsgálat egy vagy több hőmérsékleti ciklust tartalmaz nagy páratartalom mellett (>90 - 100 %, +40 °C vagy +55 °C hőmérsékleten). A kapocsházak általában poliamidból készülnek. Ezek a műanyagok vizet vesznek fel és ezzel megváltozik a rugalmasságuk. A PA6 és PA66 poliamid több mint nyolc tömegszázalék nedvességet tud felvenni, ha több napig kb. +80 °C hőmérsékleten vízben tárolják. A nedvességfelvétel a felduzzadás miatt tömegváltozást okoz. Valós klimatikus viszonyok között a poliamid kb. 2-4% nedvességet vesz fel, ami 0,6-0,8% hosszváltozást okoz. A sorkapcsoknak a vizsgálati ciklusok lefutása után biztosítaniuk kell az előírt szilárd felfekvést, a kezelhetőséget, valamint meg kell felelniük a szigetelésvizsgálatnak és a vezetőrögzítési vizsgálatnak.
Az „A” élességi fokozatú vizsgálat során a sorkapcsokat +40 °C-on két ciklusnak teszik ki.
A „B” élességi fokozatú vizsgálat során a sorkapcsokat +55 °C-on egy ciklusnak teszik ki.

A következő, száraz meleggel végzett vizsgálat annak meghatározására szolgál, hogy a komponensek alkalmasak-e a magas hőmérsékletű működésre, tárolásra vagy szállításra.

Ennek során hőleadó és nem hőleadó próbadarabok között teszünk különbséget. A sorkapcsok az utóbbiak közé tartoznak, ezért a Bb (fokozatos hőmérsékletváltozás) vizsgálati eljárás vonatkozik rájuk. Az élességi fokot a vizsgálati hőmérséklet és a vizsgálati időtartam alapján definiálják. A sorkapcsok esetében szigetelésvizsgálattal és a vezető szilárd rögzítésének ellenőrzésével utólag biztosítani kell az előírás szerinti szilárd rögzítést és a működést.

A Phoenix Contact sorkapcsaira a +85°C és a 168 óra élességi fok érvényes.

Az elektromos összeköttetések fémalkatrészeinek kulcsszerepe különösen az agresszív környezetben mutatkozik meg. A kis átmeneti ellenállású és ezért nagy terhelhetőségű összeköttetések előfeltétele az érintkezési felületek korróziómentessége. Ez a vizsgálati eljárás egy kén-dioxid-tartalmú, kondenzvizes klímában végzett korrózióvizsgálatot ír le. Ennek során < pH 7 értékű savas kötések jönnek létre, amelyek megtámadják a fémfelületeket. Egy vizsgálókamrába két liter desztillált vizet és egy liter SO2 gázt vezetünk be. +40 °C vizsgálati hőmérsékleten a teszt során kénessav (H2SO3) képződik. Nyolcórás tesztelés után a mintadarabok 16 órát száradnak nyitott ajtónál. A teszt végén a próbadarabok szemrevételezéses vizsgálatán túlmenően meg kell mérni az átmeneti ellenállást, hogy pontosabban ki lehessen mutatni a korrózió hatását az érintkezési helyre. A Phoenix Contact sorkapcsai kiváló minőségű gáztömör összeköttetéseket hoznak létre, amelyeknek az agresszív közegek sem ártanak.

Speciálisan a hajógyártásban és az offshore-alkalmazásokban a műszaki komponenseknek korrozív légkörben kell folyamatosan működniük. A levegő sótartalma és a magas páratartalom együttesen magas követelményeket támasztanak a fém alkatrészekkel szemben. A tengeri környezet általi igénybevétel a fenti szabvány alapján szimulálható. A fémrészek és a korrózióvédelem ellenállóképességét korrozív légkörben, sópermetköddel tesztelik. Ehhez a mintadarabokat vizsgálókamrába helyezzük, és 35 °C-os hőmérsékleten legalább 96 órán keresztül kis adagokban permetezzük 5 százalékos nátrium-klorid oldattal (NaCl, pH-érték: 6,5 - 7,2). Az érintkezőhelyekre gyakorolt hatás jobb kiértékelése érdekében a vizsgálat végén a mintadarabok szemrevételezése után elektromos vizsgálatot is kell végezni. A Phoenix Contact sorkapcsai minden csatlakozástechnikával gáztömör összeköttetéseket hoznak létre, emiatt az érintkezőhelyek rendkívüli klimatikus körülmények között is védettek a korrózió ellen.

A légnedvesség és a piszok elősegíti a kúszóútképződést a műanyagok felületén. A kúszóútképződés alatt két szomszédos potenciál közötti vezetőképes kapcsolatok kialakulását értjük. Mindez a köztük levő feszültségkülönbség függvényében történik, elektrolitikus behatások esetén. A műanyagok CTI értéke azt jelzi, hogy az anyag mennyire gátolja meg ezt a kúszóútképződést. A méréshez két platinaelektródát kell egy 20 mm x 20 mm x 3 mm méretű próbatestre 4 mm távolságban felhelyezni. A két elektródára ráadják a szabvány által előírt vizsgálófeszültséget. Ezután egy berendezéssel 30 másodpercenként egy-egy csepp elektrolitoldatot cseppentenek rájuk. Azt a maximális feszültségértéket értékelik ki, amelynél nem alakul ki 0,5 A-él nagyobb áram. A Phoenix ‍Contact által alkalmazott műanyagok 600-as CTI értékkel a legmagasabb vizsgálófeszültség-kategóriába sorolhatók.

A sorkapcsok alkalmazásánál fontos kritériumnak számít a tűz esetén, gyújtóforrással való közvetlen érintkezéskor tanúsított viselkedés. Ilyen lángoló gyújtó források lehetnek pl. a kúszóúton keletkező ívek. A sorkapcsok nem segíthetik elő vagy gyorsíthatják a tüzet, a műanyagoknak pedig önkioltó módon kell reagálniuk. Ezzel a tűzvizsgálattal szimulálni lehet az alkatrészek viselkedését a kívülről, közvetlenül rájuk ható külső gyújtóforrásokkal szemben. A tesztben egy butángázzal táplált nyílt lángot kell 45° fokos szögben 10 másodpercig a próbadarab egyik éléhez vagy felületéhez tartani (lásd az ábrát). Ezután meg kell figyelni a próbadarab gyújtóforrás alkalmazása nélküli
viselkedését. A vizsgálat akkor sikeres, ha a lángok, ill. izzási folyamatok a láng eltávolítása után 30 másodpercen belül kialszanak és a próbadarab alá helyezett selyempapír nem gyullad meg a leeső égő cseppektől. Az alkalmazott kiváló minőségű műanyagoknak és a megfelelő konstrukciós felépítésnek köszönhetően a Phoenix ‍Contact összes sorkapcsa kiállja a tűlángos próbát.

A műanyagok felületi éghetőségének kiértékelésére az ASTM E 162 szerint egy „lángterjedési indexet” (Flame-Spread-Index) kell meghatározni. A vizsgálat során a próbadarabot be kell sugározni egy hőforrással, és ezen felül nyílt lánggal meg kell gyújtani. A vizsgálat időtartama alatt meg határozzák azt az időt, amely alatt a láng frontja elér két egymástól távol levő mérési pontot. Ennek a lángterjedési időnek és egy számított hőfejlődési tényezőnek a szorzatából adódik a lángterjedési index (Flame-Spread-Index). A vizsgálat során ezen kívül megfigyelik és kiértékelik a műanyag lecsepegési viselkedését. Amerikában a Flame Spread Index legfeljebb 35 lehet. A Phoenix Contact sorkapcsainál a Flame-Spread-Index értéke 5, a lecsepegés égés nélkül történik. Így a sorkapcsok értékei messze alatta maradnak az USA közlekedési minisztériumához tartozó vasúti hatóság (FRA) által megengedett maximális értékeknek.

Az EN ISO 5659-2 egy eljárást ír le egy alapanyag füstgázfejlesztésének megítélésére tűz, és járulékos hősugárzás esetére. A vizsgálatot összesen hat próbatesten végezzük, amelyeket azonban egyenként légmentesen zárt vizsgálókamrában helyezünk el. A próbatestek négyzetes keresztmetszetűek (75 mm x 75 mm), a felületük sík, és a vastagságuk nem nagyobb, mint 25 mm. Ezeket alufóliába burkoljuk úgy, hogy csak a felső részen marad szabadon 65 mm x 65 mm vizsgálófelület. A vizsgálat során a próbatesteket vízszintesen rögzítjük egy tartóban, és a felületét 10 percig 25 kW/m² besugárzásnak tesszük ki. A vizsgálatot három próbatesten gyújtólánggal, a másik hármon anélkül végezzük el. A vizsgálat során fotometriásan mérjük az optikai füstsűrűséget. Ennek során a fényérzékelőre érkező kötegelt fénysugár értékeinek változását mérjük mV-ban. (Teljes fénymennyiség = 100 %, sötétség = 0 %.)
A mért értékeket a következő képlettel átszámítjuk és füstsűrűségként adjuk meg:
Dsmax = 132 * log 10 / 100 Tmin

A kép magyarázata: 1. Optikai mérőrendszer 2. Nyomásszabályozó 3. Fényút 4. Felső levegőbevezető nyílás (felső rész) és alsó levegőkivezető nyílás, leszívó fúvókával összekötve (alul) 5. Kamra 6. Kúpos fűtőegység 7. Ablak 8. Gyújtóláng 9. Próbatest a tartóban 10. Mérlegelő 11. Zárható ajtó 12. Optikai ablak 13. Fényforrás

A DIN EN ISO 4589-2 szabványban leírt vizsgálat egy oxigénindex (OI) segítségével értékeli ki a műanyagok tűz során tanúsított viselkedését. A például az elektromos iparban alkalmazott műanyagok esetében a vizsgálathoz 70-150 mm hosszú, 6,5 mm (±0,5 mm) széles, és 3 mm (±0,25 mm) vastag lemezt kell használni. Ezt a lemezt egy üveghengerben függőlegesen állítják fel, oxigén-nitrogén keverékkel áramoltatják körül, és a felső élén propángáz-lánggal meggyújtják. Ezután gázáramlás különböző oxigéntartalma esetén elemzik az égési viselkedést. A meggyújtás a láng legfeljebb 30 másodperces alkalmazásával, majd az azt követő 5 másodperces szünettel történik. A láng alkalmazását 5 másodperces lépésekben addig folytatják, amíg a próbatest felülete égni nem kezd. A cél az, hogy az égés a propángáz-láng eltávolítása után 180 másodpercig fennmaradjon. Ennek során a meggyújtott éltől számított 50 mm-es rész nem csöpöghet le égve, illetve nem olvadhat el. A láng alkalmazásának ≤1 másodperces szüneteltetése megengedett.. Ha a láng 180 másodperc után kialszik, akkor a mérés értékelése „O”, és a következő menetben növelik az oxigéntartalmat. Ha a láng 180 másodperc múlva is fennáll, akkor a mérés értékelése „X”, és a következő menetben csökkentik az oxigéntartalmat. Az oxigén-határérték (amelynél a próbatest még ég) ≤1 % pontosságát több próbatest „O” eredményű mérésével határozzák meg. Később ebből határozható meg az OI oxigénindex.

1. Kemence
2. Kemence csapófedele
3. Próbatesttartó
4. Drótrács-árnyékolás
5. Diffúzor és egy keverőkamra
6. Tetszőleges hőmérsékletmérő készülék
7. Cső
8. Mintadarab
9. Oxigén-nitrogén keverék
10. Gyújtóforrás

Az EN 60695-11-10 az égési viselkedés megítélésére használható. Az alapanyagot szabványos 50 W-os szúrólánggal gyújtják meg. Ehhez előzőleg a négyszögletes keresztmetszetű, bot alakú próbetestet kell kialakítani. A próbatest mérete 125 mm x 13 mm x választhatóan 0,1 - 12 mm vastag. Az „A” vizsgálati eljáráshoz három ilyen próbatest szükséges. A vizsgálat során minden próbatestet függőlegesen rögzítenek, és a lineáris égési sebességet mérik. Ehhez előzőleg két jelölést visznek fel a 25 mm-es és a 100 mm-es hossznál. Az osztályba sorolás az égési távolságtól függően „HB // HB 40 // HB 75 // vagy a 100 mm-es jelölés túllépése esetén

v= L/t * 60 s/perc

v = égési sebesség
L = a károsodás hossza
t = idő

A „B” vizsgálati eljárásban 5 próbatest szükséges. Mindegyiket az egyik végénél felfüggesztik, és a másik végét 10 mp-ig vizsgálólánggal hevítik. A próbatest alatt gyapot alátét van. Ezután meghatározzák a t1 utánégési időt. Közvetlenül ezután ismét 10 mp-ig hevítik a lánggal, és mérik a t2 utánégési időt és a t3 parázslási időt. Ennek során nem eshetnek le égő cseppek és nem gyújthatják meg az alátétet. A mért értékeket a következőképpen értékelik ki:

tf = (t1,1 +t2,1)(t1,2 +t2,2)(t1,3 +t2,3)(t1,4 +t2,4)(t1,5 +t2,5)