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絶縁材の品質検査

当社の絶縁ケースはさまざまな熱可塑性材料で作られています。アプリケーションに応じて、電気的および機械的特性に基づいて最適な材料を選択します。フエニックス・コンタクトで使用するプラスチックはすべてRoHSに準拠しています。フエニックス・コンタクトで使用するプラスチックはすべて、米国でUL(Underwriters Laboratories Inc.)に登録されています。

絶縁材の品質特性

熱可塑性
当社の絶縁ハウジングの大半は、熱可塑性材料で作られています。大まかに言えば、これらは非晶質物質および半結晶質物質に分けることができます。熱可塑性樹脂は、効率的かつ環境に優しい射出成形プロセスを使用して処理されます。それらは良好なリサイクル特性を持ち、再使用が可能です。当社では、機械的、熱的、電気的特性に関して、電気および電子モジュール、機器、およびシステムの厳しい要求を満たすためにさまざまな方法により修正された多くの材料を使用しています。熱可塑性物質はハロゲンフリーであり、腐食性凝縮物が単独で又は湿気と併せて腐食をもたらすことがある燃焼煙霧の形成がありません。シリコーン化合物、ホルムアルデヒド、PCB(ポリ塩化ビフェニル)またはPCT(ポリ塩化テルフェニール)も含まれていません。

温度(動作温度)の影響下でのプラスチックの反応
長期間にわたり熱にさらされると、すべてのプラスチックは熱劣化と呼ばれる過程を経ます。このプロセスにより材料の機械的および電気的特性の変化がもたらされます。放射線、追加の機械的、化学的または電気的ストレスなどの外的影響によりこの効果を増幅させます。サンプルに関する特殊な試験は、異なるプラスチック間の比較を行うための良好な手段を提供する特性データをもたらすことができます。しかしながら、これらの特性を成形プラスチック部品の評価に適用することは、限られた範囲でのみ可能であり、プラスチック材料の選択に関しては、設計者に大まかなガイドを与えることができるだけです。IEC 60947-7-1/EN 60947-7-1は、定格負荷での端子台に対して45Kの許容温度上昇を規定しています。フエニックス・コンタクトの端子台はこの要件を満たします。

プラスチックの燃焼特性(UL 94)
プラスチックの燃焼性試験は、Underwriters Laboratory(米国)によりUL 94で規定されています。これは、特に電気工学のアプリケーションのすべての分野に適用されます。水平または垂直の試験を試験所で実施して、裸火を用いてプラスチック材料の引火性を測定します。難燃反応が増加する順に、評価クラスはHB、V1、V2、V0となります。テスト結果は「イエローカード」に記録され、毎年Recognized Component Directoryに掲載されます。

熱可塑性樹脂:非強化ポリアミド、PA
当社では近代的な半結晶質絶縁材料であるポリアミドを使用しています。これは現在、電気工学およびエレクトロニクスにおいて必須の要素です。それは長年にわたり主導的地位を占めており、CSA、KEMA、PTB、SEV、UL、VDEなどの関連承認機関によって使用許可が得られています。ポリアミドは、高い動作温度であっても優れた電気的、機械的、および化学的特性を有します。熱劣化の安定化の結果、約200℃までの簡単なピーク温度が許容されます。タイプ(PA 4.6、6.6、6.10など)により、その融点は215℃ ~ 295℃の範囲となります。ポリアミドは周囲から水分を吸収します(平均2.8%)。しかし、この水分はプラスチック自体の結晶水ではなく、分子構造内の化学結合H2O基です。これにより、プラスチックは可撓性を有し、-40℃の低温でも破損しにくくなります。UL94によると、PAは難燃性V2 ~ V0を有します。

熱可塑性樹脂:グラスファイバ強化ポリアミド、PA-F
繊維強化ポリアミドは、非強化材料よりも高い剛性および硬度ならびに高い動作温度を特徴としています。つまり、サージ保護のようなアプリケーションでの使用にも適しています。強化ポリアミドは、非強化材料よりも少なく湿気を吸収します。それ以外は、特性はほぼ同様です。UL94によると、繊維強化ポリアミドは難燃性HB ~ V0の評価を有しますが、V0材料は通常黒のみが入手可能です。

熱可塑性樹脂:ABS
当社では高い機械的安定性と剛性に加えて、良好な衝撃とノッチ衝撃特性を持たなければならない製品向けに熱可塑性成形化合物ABSを使用しています。この製品は、特殊な表面品質と硬度により、化学薬品および応力亀裂に対する耐性が特徴となります。特徴的な熱特性は、低温および高温の両方で良好な寸法安定性があります。ABSで作られた製品は、金属表面(例えばニッケル)で塗装することができます。UL94によると、使用する成形化合物は難燃性HB ~ V0を有します。

熱可塑性樹脂:ポリ塩化ビニル、PVC
PVCは、塩溶液、希薄および濃縮苛性アルカリ溶液、およびほとんどの希酸および濃酸に耐性があります(発煙硫酸および濃硝酸を除く)。PVCは防火設備がなくても難燃性です(DIN 4102 ~ UL 94 V0によるB1)。

特性ユニット/
レベル
ポリアミド
PA
ポリアミド
PA
ポリアミド
PA-GF
ポリアミド
PA-GF
ポリカーボネート
PC-GF
連続温度、DIN IEC 60216[°C]< 130< 125120120130
使用温度(機械的負荷なし)[°C]-60-60-60-60-60
耐電圧、IEC 60243-1 / DIN VDE 0303-21[kV/cm]600600550475175
沿面耐性、IEC 60112 / DIN VDE 0303-1CTI...良好良好良好良好良好
耐候性およびシロアリ耐性      
特殊接触抵抗
IEC 60093 / VDE 0303-30, IEC 60167 / VDE 0303-31

[Ω cm]

1012101210121012> 1014
表面抵抗
IEC 60093 / VDE 0303-30, IEC 60167 / VDE 0303-31
[W]1010101010121012> 1014
難燃性UL 94 V0V2V0HBV0
特性ユニット/
レベル
ポリアミド
PA
ポリアミド
PA
ポリアミド
PA-GF
ポリアミド
PA-GF
ポリカーボネート
PC-GF
連続温度、DIN IEC 60216[°C]< 130< 125120120130
使用温度(機械的負荷なし)[°C]-60-60-60-60-60
耐電圧、IEC 60243-1 / DIN VDE 0303-21[kV/cm]600600550475175
沿面耐性、IEC 60112 / DIN VDE 0303-1CTI...良好良好良好良好良好
耐候性およびシロアリ耐性      
特殊接触抵抗
IEC 60093 / VDE 0303-30, IEC 60167 / VDE 0303-31

[Ω cm]

1012101210121012> 1014
表面抵抗
IEC 60093 / VDE 0303-30, IEC 60167 / VDE 0303-31
[W]1010101010121012> 1014
難燃性UL 94 V0V2V0HBV0
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絶縁材特性 – IEC 60210-1 / UL 746 B

次の試験では、端子台で増加した負荷がより長い時間にわたりシミュレーションされています。常に高い温度でのプラスチックの反応は、それらの引張強度および絶縁特性に関して説明されています。IEC 60216およびUL 746 Bでは、熱負荷下でのプラスチックの耐用年数に関して結論を導き出すことができる温度指数が規定されています。これらの2つの特性の特性値が指定されています。

  • IEC 60216に準拠した機械的なTI値として
  • UL 746 Bに準拠した電気的なRTI値として

IEC 60216 – TI値
引張強度は5000時間にわたり測定され、結果は20,000時間に外挿されます。20,000時間後は、引張強度が半減した温度が記録されます。
UL 746 B – RTI値
RTI値は、特定の試験条件下で破裂放電が発生する前の最高動作温度を示しています。フエニックス・コンタクトが使用するポリアミドは以下のように分類されます:

 UL 94 V2UL 94 V0
TI105°C125°C
RTI125°C130°C

例えば、セラミック端子台は高温での使用が可能です。

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表面可燃性 – ASTM E 162

表面可燃性試験  

① 放射暖房器       ② 火炎      ③ プラスチックのサンプル

熱の影響下での火災の広がりは、上記規格で試験され評価されます。プラスチックの表面の難燃性を評価するために、ASTM E162に準拠して「延焼指数」を考案し、所定の試験条件下での延焼に関する情報を提供します。

本目的のために、サンプル(152 mm × 457 mm × 最大25.4 mm)に熱源(815℃)を30°の角度で照射し、上端部に裸火で点火します。15分間の試験時間の間に、火炎前面が76 mm離れた2つの測定点に到達する時間が決定されます。この火炎伝播時間と計算された熱現像率の積により、「延焼指数」が出されます。アメリカの鉄道市場では、最大制限値は35です。プラスチックの滴下反応も試験中に観察され、評価されます。フエニックス・コンタクトの端子台は、延焼指数5を達成し、不燃焼液滴を生成します。そのため、端子台は米国運輸省の連邦鉄道局(FRA)の認証された最大値を十分に下回っています。

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煙ガス発生 – ASTM E 662

煙濃度チャンバにおける煙発生  

① 放射暖房器 ② 火炎 ③ プラスチックのサンプル

規格ASTM E 662は、たき火またはくすぶり火での煙における特定の光学濃度(煙の不透過度)を評価するための手順を規定しています。このために、燃焼室の容積に対して透過される光の割合を観察します。試験は、規格基準局(NBS:National Bureau of Standards)によって定められた煙濃度チャンバ内のサンプル(76 mm x 76 mm x 最大25 mm)上で実施されます(図を参照)。試験対象物に2.5 W/cm²の熱を照射します。次のプロセスを20分間シミュレーションします。

  1. 裸火で燃焼
  2. くすぶり火、裸火の回避

1.5分後と4分後に記録される両方のプロセスの光学煙濃度の特別な限界値があります。

a. 特定の光学煙濃度(Ds1.5) - 限界値100
b. 特定の光学煙濃度(Ds4) - 限界値200
c. 20分間の最大煙濃度(Dm)

フエニックス・コンタクトの端子台に使用されるポリアミドは、ASTM E 662に準拠した米国運輸省の連邦鉄道局(FRA)のすべての要件を満たしています。

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火災時の反応 – NF F 16-101

NF F 16-101は2つの指数(IとF)に基づいた火災時のプラスチックの反応を規定しています。このように、グローワイヤー試験、酸素指数、煙ガス不透過性、煙ガス毒性学の試験が行われます。

指数酸素指数グローワイヤー
I 070%960°C、火炎形成なし
I 145%960°C、火炎形成なし
I 232%960°C、火炎形成なし
I 328%850°C、火炎形成なし
I 420%850°C、火炎形成なし

1. 指数I(0 - 4)の決定 指数Iは、グローワイヤー試験の結果および以下の表を用いた酸素指数から決定されます。ここでは、I 0が1番良く、I 4は1番悪いという分類になります。
2. 煙指数F(0 - 5)の決定 煙ガスの不透過度および煙ガスの毒性に基づいています。[ppm]で示される次の濃度は臨界とみなします:

一酸化炭素 (CO) – 1750
二酸化炭素 (CO2) – 90,000
塩酸 (HCl) – 150
臭化水素酸 (HBr) – 170
シアン化水素 (HCN) – 55
フッ化水素酸 (HF) – 17
二酸化硫黄 (SO2) – 260

試験結果に基づいて、煙指数が記録され、値に応じてクラスF 0 ~ F 5に割り当てることができます。ここでは、F 0が1番良く、F 5は1番悪いという分類になります。フエニックス・コンタクトの端子台は分類I 2/F 2になります。

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煙ガスの毒性 – SMP 800-C

SMP 800-Cには、プラスチックを燃焼させたときの有毒な煙の最大許容値が記載されています。BSS 7239(ボーイング規格)と比較して、本規格は、試験対象物が完全に燃焼したときに生じる有毒な煙の質的および定量的測定のより正確な測定方法を規定しています。これらの測定による煙ガスは、ASTM E 662試験のNBS試験室から採取されます。ASTM E 662の場合と同じ時間スキームが有効です。データは20分にわたり記録されます。有毒な煙のSMP 800-C限界値[ppm]:

一酸化炭素 (CO) – 3500
二酸化炭素 (CO2) – 90,000
酸化窒素 (NOX) – 100
二酸化硫黄 (SO2) – 100
塩酸 (HCl) – 500
臭化水素酸 (HBr) – 100
フッ化水素酸 (HF) – 100
シアン化水素 (HCN) – 100

フエニックス・コンタクトが使用するポリアミドは、臨界濃度を数倍下回ります。

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ハロゲンフリーの防炎 – DIN EN ISO 1043-4

カラーバリエーション  

カラーバリエーション

ハロゲンとは、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素の化学元素のことです。ハロゲン化合物の1つの特性として、プラスチックに使用されたときの難燃性の度合いの低下が挙げられます。放出される有毒ガスとハロゲンとの関係は、火災安全性調査で定義されています。CLIPLINE completeシステムの端子台は、防火分類UL 94 V0により、ポリアミド6.6(PA 6.6)で製造されています。ハロゲンを含む難燃剤の代わりにメラミンシアヌレートが使用されています。そのため、フエニックス・コンタクトの端子台は例外なく、完全にハロゲンフリーです。

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比較トラッキング指数(CTI) – DIN EN 60112

試験片の沿面距離  

沿面距離

湿度および汚染は、プラスチック表面上の沿面距離の形成を促進します。沿面距離の形成は、隣接する電位間の導電性接続の発生を意味します。電解の影響下での電圧差の電位依存性について検討します。プラスチックのCTI値は、この沿面距離の形成が防止される程度を示しています。2つのプラチナ電極を、20 mm x 20 mm x 3 mmの試験片上に4 mm離して置きます。規格で規定された試験用電圧を両方の電極に印加します。次いで、試験用溶液を30秒毎に1滴の速度で試験装置により電極上に滴下します。この試験では、短絡電流が0.5Aを超えずに50滴が印加された時の最大電圧値が評価されます。フエニックス・コンタクトが使用するプラスチックは、CTI値600の最も高い試験電圧のカテゴリに分類されています。

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グローワイヤー試験 – IEC 60695-2-11

端子台のグローワイヤー試験  

グローワイヤー試験

過負荷の場合、端子台の導電性金属部品または接続された導線がかなり熱くなります。この追加の熱はプラスチック製ケースに影響します。グローワイヤー試験は、電気部品の危険源をシミュレートします。グローワイヤーは、550℃、650℃、750℃、850℃または960℃の特定の温度に加熱されます。図に示すように、グローワイヤーは試験対象物のケースの最も薄い点に直角に押し付けられます。1Nの力が加えられます。次の場合、試験は合格と判断されます: – 試験中に火炎または過熱プロセスが発生しなかった場合 – グローワイヤーが解除されてから30秒以内に火炎または過熱プロセスが消火/停止された場合 – グローワイヤーの下のトレーシングペーパーが燃焼物質の液滴落下により点火されていない場合。フエニックス・コンタクトがケース材として使用するポリアミドは、すべて960℃(最高レベル)でのグローワイヤー試験の要件を満たしています。

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ニードルフレーム試験 – IEC 60947-7-1/-2

端子台のニードルフレーム試験  

ニードルフレーム試験

端子台の使用が関係する限り、発火源と直接接触したときの火災時の反応が主要な判断基準となります。例えば、このような点火源は沿面距離に沿った電気アークでも問題ありません。端子台は火災を助長したり加速したりしてはならず、プラスチックは自己消火特性を持たなければなりません。この火災試験は、外部点火源に直接さらされたときの部品の反応をシミュレーションします。試験では、ブタンガスを供給した裸火を試験対象物の縁または表面に45°の角度で10秒間保持します(図を参照)。点火源のない試験対象物の反応を観察します。次の場合は、試験は合格と判断されます:

  • 30秒以内に火炎または過熱プロセスが消火/停止され、火炎が除去された場合。
  • 試験対象物の下のトレーシングペーパーが燃焼物質の液滴落下により点火されない場合。

すべてのフエニックス・コンタクトの端子台は、使用される高品位のプラスチックとその構造設計により、ニードルフレーム試験に合格しています。

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プラスチックの発熱量 - DIN 51900-2/ASTM E 1354

壊滅的な火災の経験から、技術システムは火災の場合の放熱量に応じて徐々に分類されています。その理由は、領域に対する発熱に制限をかけるためです。

火災荷重

火災荷重は、燃焼中に特定の領域に放出されるエネルギー量として定義されます。火災荷重値は通常MJ/m²で表されます。発熱量と物質の存在度が高いほど、燃焼中に放出されるエネルギーの量が多くなります。ポリアミドの発熱量は比較的高くなります。このため、端子台の発熱量も火災荷重判定に含まれています。フエニックス・コンタクトが使用するプラスチックの発熱量は次に準拠します:

DIN 51900-2: ASTM E 1354: 
ポリアミド 66 V2約30 MJ/kgポリアミド 66 V2約22 MJ/kg
ポリアミド 66 V0約32 MJ/kgポリアミド 66 V0約24 MJ/kg
  比較用:加熱オイル約44 MJ/kg

個々の成分の火災荷重を計算するには、各ポリアミドの発熱量に部品の重量を乗じなければなりません。

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燃焼性の分類 – UL 94

UL 94準拠の試験セットアップ  

UL 94準拠の試験セットアップ

UL94は、電気工学の分野において特に重要となる燃焼性試験について記載しています。火災時の挙動が重要な焦点となります。項目は、UL 94 HB(水平燃焼)またはUL 94 V(垂直燃焼)のいずれかに分類されます。試験設定は、分類94 V0 / 1/2が分類94 HBよりも厳しくなるような設定です。

UL 94 V0/1/2

調整時間後、テストバーを垂直に固定し、火炎処理を数回、それぞれ10秒間ずつ行います。火炎処理の合間に、テストバーが消火するまでの時間を測定します。その後、再燃焼時間と滴下を評価します。フエニックス・コンタクトの端子台に使用されるプラスチックは、V0材として分類するためのより高品位の判断基準を満たしています。

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分類UL 94 V0UL 94 V1UL 94 V2
各火炎処理後の燃焼時間< 10s< 30s< 30s
10回の火炎処理後の合計燃焼時間< 50s< 250s< 250s
2回目の火災処理後の合計燃焼時間< 30s< 60s< 60s
完全燃焼なしなしなし
サンプルの脱脂綿の着火なしなしなし

フエニックス・コンタクト株式会社

〒222-0033
神奈川県横浜市港北区新横浜1-7-9
友泉新横浜一丁目ビル6階