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절연 소재의 품질 검사

피닉스컨택트의 절연 하우징은 다양한 열가소성 소재로 제작됩니다. 용도에 따른 전기 및 기계적 특성에 가장 적합한 소재가 선택됩니다. 피닉스컨택트에서는 RoHS 규정 준수 플라스틱만 사용합니다. 피닉스컨택트가 사용하는 모든 플라스틱은 미국 UL(Underwriters Laboratories Inc.)의 목록에 포함되어 있습니다.

절연 소재의 품질 속성

열가소성 물질
거의 모든 피닉스컨택트 절연 하우징은 열가소성 소재로 제작됩니다. 일반적으로 이러한 소재는 비결정질 및 반결정질 물질로 구분됩니다. 열가소성 물질은 효율적이고 환경 친화적인 사출 성형 프로세스를 통해 처리됩니다. 이러한 물질은 재활용성이 우수하고 재사용이 가능합니다. 피닉스컨택트는 전기 및 전자 모듈, 장치, 시스템 등에서 기계, 열 및 전기적 속성과 관련해 요구되는 까다로운 요구 사항에 맞게 여러 가지 방법으로 변화시킬 수 있는 다양한 소재를 사용합니다. 열가소성 물질은 할로겐-프리 소재이며 단독으로 또는 습기와 결합하여 부식성 응결을 일으키는 연기를 발생시키지 않습니다. 또한 실리콘 혼합물, 포름알데히드, PCB 또는 PCT가 포함되어 있지 않습니다.

온도 영향 조건에서 플라스틱 거동(작동 온도)
모든 플라스틱은 장시간 열에 노출될 경우 열 에이징이라는 프로세스를 겪게 됩니다. 이러한 프로세스로 인해 소재의 기계적 및 전기적 특성이 바뀝니다. 방사선, 추가의 기계적, 화학적 또는 전기적 스트레스 등과 같은 외부 영향은 이러한 효과를 증폭시킵니다. 샘플을 사용한 특수 테스트를 통해 얻을 수 있는 특성 데이터는 여러 다른 플라스틱 소재를 비교하기 위한 적절한 방법을 제공합니다. 그러나 사출 성형 플라스틱 부품의 평가에 이러한 특성을 적용하는 것은 제한된 범위에서만 가능하며 설계자가 플라스틱 소재를 선택하는 데 있어 대략적인 가이드로만 사용할 수 있습니다. IEC 60947-7-1/EN 60947-7-1에는 정격 부하에서 단자대에 허용되는 45 K의 온도 증가가 명시되어 있습니다. 피닉스컨택트 단자대는 이러한 요구 사항을 충족합니다.

플라스틱의 난연성 특성(UL 94)
플라스틱의 난연성 테스트는 미국 Underwriters Laboratory의 규정 UL 94에 정의되어 있습니다. 이 규정은 모든 영역에 적용되지만 전기 엔지니어링 분야에 특히 중요하게 적용됩니다. 나염 조건에서 플라스틱 소재의 난연성을 확인하기 위한 수평 연소 테스트 또는 수직 연소 테스트가 실험실에서 수행됩니다. 내염성이 높은 순서대로 나열한 평가 등급은 HB, V1, V2, V0입니다. 테스트 결과는 "E카드(일명: Yellow Card)"에 기록되며 승인완료부품목록에 매년 게시됩니다.

열가소성 물질: 비강화 폴리아미드, PA
피닉스컨택트는 반결정질 절연 소재인 폴리아미드를 사용합니다. 폴리아미드는 전기 엔지니어링 및 전자 장치의 필수 컴포넌트입니다. 폴리아미드는 오랜 기간 동안 가장 우수한 난연 소재로 사용되고 있으며 CSA, KEMA, PTB, SEV, UL, VDE 등과 같은 관련 인증 기관의 인증을 받았습니다. 폴리아미드는 높은 작동 온도에서도 뛰어난 전기, 기계 및 화학적 특성을 제공합니다. 열 에이징 안정화로 인해 약 200°C의 짧은 피크 온도가 허용됩니다. 타입(PA 4.6, 6.6, 6.10 등)에 따른 융점의 범위는 215°C - 295°C입니다. 폴리아미드는 주변에서 평균 2.8%의 습기를 흡수합니다. 그러나 습기는 플라스틱 자체에서 결정수가 아니라 화학적으로 결합된 분자 구조의 H2O 그룹으로 존재합니다. 이로 인해 플라스틱은 -40°C의 낮은 온도에서도 유연성을 유지하고 파손되지 않습니다. UL 94에 따른 PA의 가연성 등급은 V2 - V0입니다.

열가소성 물질: 유리 섬유 강화 폴리아미드, PA-F
섬유 강화 폴리아미드는 뛰어난 내구성과 견고성을 제공할 뿐만 아니라 비강화 소재보다 높은 작동 온도 범위를 갖습니다. 따라서 서지 보호와 같은 적용 분야에도 적합합니다. 강화 폴리아미드는 비강화 소재보다 적은 습기를 흡수합니다. 다른 특성은 대부분 동일합니다. 섬유 강화 폴리아미드는 UL 94에 따른 HB - V0의 가연성 등급을 갖고 있으며 V0 소재는 일반적으로 검정색으로만 제공됩니다.

열가소성 물질: ABS
높은 기계적 안정성 및 견고성과 함께 우수한 내-충격 및 내-노치 충격 특성이 요구되는 제품에는 열가소성 몰딩 컴파운드 ABS가 사용됩니다. 열가소성 몰딩 컴파운드 ABS로 제작된 제품은 특수한 표면 품질 및 경도로 인해 화학물과 응력 균열에 대한 우수한 내성을 제공합니다. 특수한 열 특성은 저온 및 고온 모두에서 우수한 치수 안정성을 제공합니다. ABS로 제작된 제품은 표면을 금속(예: 니켈)으로 코팅할 수 있습니다. UL 94에 따른 몰딩 컴파운드의 가연성 등급은 HB - V0입니다.

열가소성 물질: 폴리 염화 비닐, PVC
PVC는 발연 황산 및 농축 질산을 제외한 염류 용액, 희석 및 농축된 알칼리와 대부분의 희석 및 농축된 산성에 대한 내성이 있습니다. PVC는 화재 방지 장비가 없는 경우에도 우수한 내염성을 제공합니다(DIN 4102 - UL 94 V0에 따른 B1).

속성단위/
레벨
폴리아미드
PA
폴리아미드
PA
폴리아미드
PA-GF
폴리아미드
PA-GF
폴리카보네이트
PC-GF
연속 온도, DIN IEC 60216[°C]< 130< 125120120130
사용 온도(기계적 부하 없음)[°C]-60-60-60-60-60
전기 강도, IEC 60243-1 / DIN VDE 0303-21[kV/cm]600600550475175
연면 내성, IEC 60112 / DIN VDE 0303-1CTI...좋음좋음좋음좋음좋음
열대 및 흰개미 내성      
특정 접점 저항
IEC 60093 / VDE 0303-30, IEC 60167 / VDE 0303-31

[Ω cm]

1012101210121012> 1014
표면 저항
IEC 60093 / VDE 0303-30, IEC 60167 / VDE 0303-31
[W]1010101010121012> 1014
가연성 등급 UL 94 V0V2V0HBV0
속성단위/
레벨
폴리아미드
PA
폴리아미드
PA
폴리아미드
PA-GF
폴리아미드
PA-GF
폴리카보네이트
PC-GF
연속 온도, DIN IEC 60216[°C]< 130< 125120120130
사용 온도(기계적 부하 없음)[°C]-60-60-60-60-60
전기 강도, IEC 60243-1 / DIN VDE 0303-21[kV/cm]600600550475175
연면 내성, IEC 60112 / DIN VDE 0303-1CTI...좋음좋음좋음좋음좋음
열대 및 흰개미 내성      
특정 접점 저항
IEC 60093 / VDE 0303-30, IEC 60167 / VDE 0303-31

[Ω cm]

1012101210121012> 1014
표면 저항
IEC 60093 / VDE 0303-30, IEC 60167 / VDE 0303-31
[W]1010101010121012> 1014
가연성 등급 UL 94 V0V2V0HBV0
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절연 소재 속성 – IEC 60210-1 / UL 746 B

다음 테스트에서는 오랜 기간 동안 높은 부하 조건에 노출된 단자대의 상태가 시뮬레이션됩니다. 지속적인 고온 조건 하의 플라스틱 거동이 해당 인장 강도 및 절연 속성과 관련하여 설명됩니다. IEC 60216 및 UL 746 B에는 열 부하를 받는 플라스틱의 서비스 수명을 추정하기 위한 판단 근거가 되는 온도 인덱스가 지정되어 있습니다. 이러한 두 속성에 대한 특성 값이 지정됩니다.

  • IEC 60216에 따른 기계적 TI 값
  • UL 746 B에 따른 전기적 RTI 값

IEC 60216 – TI 값
인장 강도는 5000시간 동안 측정되며 결과는 20,000시간으로 추정됩니다. 20,000시간 후, 인장 강도가 절반으로 저하되는 온도가 기록됩니다.
UL 746 B – RTI 값
RTI 값은 일정한 테스트 조건 하에서 파괴 방전이 발생하기 전의 최고 작동 온도를 나타냅니다. 피닉스컨택트가 사용하는 폴리아미드는 다음과 같이 분류됩니다.

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

예를 들어, 세라믹 단자대는 고온에서 사용할 수 있습니다.

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표면 난연성 – ASTM E 162

표면 난연성 테스트  

① 복사 히터 ② 화염 ③ 플라스틱 샘플

위의 표준에서는 열 영향 조건에서 화재의 확산을 테스트 및 평가합니다. 플라스틱 표면의 난연성을 평가하기 위해, ASTM E 162에 따라 지정된 테스트 조건 하에서 화염 전파에 대한 정보를 제공하는 "화염 확산 인덱스"가 개발되었습니다.

이를 위해 샘플(152 mm x 457 mm x 최대 25.4 mm)에 30도 각도로 열원(815°C)을 조사하고 위쪽 끝에 나염을 점화합니다. 15분의 테스트 기간 동안 76 mm 떨어진 2개의 측정 지점에 불꽃면이 도달하는 시간을 측정합니다. 이 화염 전파 시간과 계산된 열 전달 계수를 곱하여 "화염 확산 인덱스"를 구합니다. 미국 철도 분야의 경우 최대 제한 값은 35입니다. 테스트 과정에서 플라스틱의 드리핑 거동(dripping behavior)도 관찰 및 평가됩니다. 피닉스컨택트의 단자대는 화염 확산 인덱스가 5이며 비연소 드리핑 거동 특성을 갖습니다 이는 미국 교통국의 FRA(Federal Railroad Administration)에서 허용하는 최대값보다 훨씬 낮습니다.

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연기 가스 생성 – ASTM E 662

연기 밀도 챔버에서 연기 생성  

① 복사 히터 ② 화염 ③ 플라스틱 샘플

ASTM E 662 표준에는 연소 화재 또는 훈소 화재 동안 연기의 특정 광학 밀도(연기 불투명도)를 평가하기 위한 절차가 지정되어 있습니다. 이를 위해 연소 챔버 볼륨에 따른 빛 투과 백분율을 관찰합니다. NBS(National Bureau of Standards)에 정의된 내용에 따라 연기 밀도 챔버에 샘플(76 mm x 76 mm x 최대 25 mm)이 배치된 상태로 테스트가 수행됩니다(그림 참조). 테스트 개체에는 2.5 W/cm²의 열이 조사됩니다. 그런 후 20분 동안 다음 프로세스가 시뮬레이션됩니다.

  1. 나염 있는 연소
  2. 나염이 없는 훈소 화재

두 프로세스에서 광학 연기 밀도의 특정 제한 값이 1.5 및 4분 후에 기록됩니다.

a. 특정 광학 연기 밀도(Ds1.5) – 제한 값 100
b. 특정 광학 연기 밀도(Ds4) – 제한 값 200
c. 20분 동안의 최대 연기 밀도(Dm)

피닉스컨택트 단자대에 사용된 폴리아미드는 ASTM E 662에 따라 미국 교통국의 FRA(Federal Railroad Administration)에 규정된 모든 요구 사항을 충족합니다.

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화재 시 거동 – NF F 16-101

NF F 16-101에는 2개의 인덱스(I 및 F)에 기초한 플라스틱의 화재 시 거동이 설명되어 있습니다. 글로 와이어 테스트, 산소 인덱스, 연기 가스 불투명도, 연기 가스 독성에 대한 테스트가 수행됩니다.

인덱스산소 인덱스글로 와이어
I 070%960°C, 화염 형성 없음
I 145%960°C, 화염 형성 없음
I 232%960°C, 화염 형성 없음
I 328%850°C, 화염 형성 없음
I 420%850°C, 화염 형성 없음

1. 인덱스 I 결정(0 - 4) 인덱스 I는 글로 와이어 테스트의 결과와 다음 표의 산소 인덱스에서 결정됩니다. 여기서 I 0이 최고 등급이고 I 4가 최저 등급입니다.
2. 연기 인덱스 F의 판정(0 - 5) 연기 가스 불투명도 및 연기 가스 독성에 기초합니다. [ppm] 단위의 다음 농도가 중요하게 간주됩니다.

일산화탄소(CO) – 1750
이산화탄소(CO2) – 90,000
염산(HCl) – 150
브롬화수소산(HBr) – 170
시안화수소(HCN) – 55
불화수소산(HF) – 17
아황산 가스(SO2) – 260

테스트 결과에 기초하여 연기 인덱스가 문서화되고 값에 따라 F 0 - F 5 클래스가 지정됩니다. F 0이 최고 등급이고 F 5가 최저 등급입니다. 피닉스컨택트의 단자대는 I 2/F 2 등급을 획득했습니다.

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연기 가스 독성 – SMP 800-C

SMP 800-C에는 플라스틱 연소 시 허용되는 유독 연기 가스의 최대값이 설명되어 있습니다. BSS 7239(보잉 표준)과 비교하여, 이 표준에는 테스트 개체가 완전히 연소된 경우 유독 연기 가스의 질적 및 양적 측정을 위한 보다 정교한 측정 방법이 지정되어 있습니다. 이러한 측정에 사용되는 연기 가스는 ASTM E 662 테스트의 NBS 테스트 챔버에서 얻습니다. 여기에서도 ASTM E 662에서와 동일한 시간 체계가 적용됩니다. 20분 동안의 데이터가 기록됩니다. 유독 연기 가스의 SMP 800-C 제한 값(ppm):

일산화탄소(CO) – 3500
이산화탄소(CO2) – 90,000
산화 질소(NOX) – 100
아황산 가스(SO2) – 100
염산(HCl) – 500
브롬화수소산(HBr) – 100
불화수소산(HF) – 100
시안화수소(HCN) – 100

피닉스컨택트 제품에 사용되는 폴리아미드는 한계 농도보다 몇 배 더 낮은 값을 갖습니다.

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할로겐-프리 내염성 – DIN EN ISO 1043-4

다양한 컬러  

다양한 컬러

할로겐은 화학 원소인 불소, 염소, 브롬 및 요오드입니다. 할로겐 혼합물의 한 가지 특성은 플라스틱에서 사용될 경우 난연성 수준을 감소시킵니다. 방출된 유독 가스와 할로겐의 관계는 화재 안전 조사에서 정의되었습니다. CLIPLINE complete 시스템의 단자대는 화재 방지 등급 UL 94 V0의 폴리아미드 6.6(PA 6.6)으로 제작됩니다. 할로겐을 포함하는 내염성 용제 대신에 멜라민 시아누레이트가 사용됩니다. 따라서 피닉스컨택트의 모든 단자대는 할로겐-프리입니다.

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비교 추적 인덱스(CTI) – DIN EN 60112

테스트 피스의 연면  

연면

습도와 오염은 플라스틱 표면에 연면 거리의 형성을 가능하게 합니다. 연면 거리의 형성은 인접한 전위 간에 전도성 연결이 생성되는 것을 말합니다. 전해 영향을 받는 환경 하에서 전압 차이에 대한 전위의 종속성이 고려됩니다. 플라스틱의 CTI 값은 이러한 연면 거리 형성이 방지되는 범위를 나타냅니다. 2개의 백금 전극이 20 mm x 20 mm x 3 mm 크기의 테스트 피스에 4 mm 간격으로 배치됩니다. 표준에 따라 지정된 테스트 전압이 두 전극 모두에 적용됩니다. 그런 다음 테스트 기구는 테스트 용액을 30초마다 한 방울의 속도로 전극 위에 떨어뜨립니다. 이 테스트에서는 0.5 A를 초과하는 단락-회로 전류 없이 50번의 용액 투하 시 최대 전압 값을 평가합니다. 피닉스컨택트가 사용하는 플라스틱은 CTI 값이 600인 최고 테스트 전압 카테고리로 분류됩니다.

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글로 와이어 테스트 – IEC 60695-2-11

단자대에서 글로 와이어 테스트  

글로 와이어 테스트

과부하 발생 시 단자대 또는 연결된 전선의 전도성 금속 부품이 상당히 가열될 수 있습니다. 이러한 온도 상승은 플라스틱 하우징에 영향을 미칩니다. 글로 와이어 테스트는 전기 컴포넌트에 이러한 위험 요소가 미치는 영향을 시뮬레이션합니다. 글로 와이어는 550°C, 650°C, 750°C, 850°C 또는 960°C의 특정 온도로 가열됩니다. 그림과 같이 글로 와이어는 테스트 개체 하우징의 가장 얇은 지점 위에 직각으로 눌려집니다. 1 N의 힘이 적용됩니다. 다음 경우 테스트에 통과한 것으로 간주됩니다: – 테스트 과정에서 화염 또는 연소 프로세스가 발생하지 않은 경우 – 화염이 제거되고 30초 내에 화염 또는 연소 프로세스가 꺼진 경우 – 연소 물질이 아래로 떨어져 글로 와이어 아래의 투사지에 불이 붙지 않은 경우. 피닉스컨택트의 하우징 소재로 사용되는 모든 폴리아미드는 960°C(최고 레벨)에서 글로 와이어 테스트의 요구 사항을 충족합니다.

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니들 내염성 테스트 – IEC 60947-7-1/-2

단자대에서의 니들 내염성 테스트  

니들 내염성 테스트

점화원과 직접 접촉했을 때 단자대의 화재 시 거동은 단자대 사용과 관련해 반드시 고려해야 하는 중요한 기준입니다. 이러한 점화원은 연면 거리를 따라 전기 아크를 발생시킬 수 있습니다. 단자대는 화재를 돕거나 가속화하면 안되며 사용된 플라스틱은 자기 소화 특성을 가지고 있어야 합니다. 이러한 화재 테스트에서는 외부 점화원에 직접 노출되었을 때 컴포넌트의 거동을 시뮬레이션합니다. 이 테스트에서 부탄 가스로 공급되는 나염은 테스트 개체의 모서리 또는 표면에 45도의 각도로 10초 동안 유지됩니다(그림 참조). 그런 다음 점화원 없이 테스트 개체의 거동을 관찰합니다. 다음 경우 테스트를 통과한 것으로 간주됩니다.

  • 화염이 제거되고 30초 내에 화염 또는 연소 프로세스가 제거된 경우
  • 연소 물질이 아래로 떨어져 테스트 개체 아래의 투사지에 불이 붙지 않은 경우

뛰어난 구조적 설계와 고급 플라스틱 소재를 사용하는 피닉스컨택트의 모든 단자대는 니들 내염성 테스트를 안전하게 통과했습니다.

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플라스틱의 발열 값 – DIN 51900-2/ASTM E 1354

화재 위험에 대한 경각심이 높아짐에 따라 화재 발생 시 열 방출량에 기초해 기술 시스템을 분류하려는 경향이 점점 더 커 커지고 있습니다. 특정 영역에서 열 발생을 제한하는 것도 이러한 이유 때문입니다.

화재 부하

화재 부하는 연소 시 특정 영역에 방출되는 에너지의 양입니다. 화재 부하 값은 일반적으로 MJ/m²로 표시합니다. 발열 값이 높고 물질이 많이 존재할수록 연소 시 방출되는 에너지의 양도 커집니다. 폴리아미드의 발열 값은 상대적으로 높습니다. 이러한 이유로 인해 화재 부하 측정 시에 단자대의 발열 값을 포함시키는 경우가 점차 증가하고 있습니다. 피닉스컨택트가 사용하는 플라스틱의 발열 값은 다음을 따릅니다.

DIN 51900-2: ASTM E 1354: 
폴리아미드 66 V2약 30 MJ/kg폴리아미드 66 V2약 22 MJ/kg
폴리아미드 66 V0약 32 MJ/kg폴리아미드 66 V0약 24 MJ/kg
  비교용: 난방유약 44 MJ/kg

개별 컴포넌트의 화재 부하를 계산하려면 각 폴리아미드의 발열 값에 부품의 중량을 곱해야 합니다.

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난연성등급 – UL 94

UL 94에 따른 테스트 설정  

UL 94에 따른 테스트 설정

UL 94에는 전기 엔지니어링 분야에서 특히 중요한 기준인 난연성 테스트에 대해 설명되어 있습니다. 이 테스트의 핵심 사항은 화재 시 거동입니다. 항목은 UL 94 HB(수평 연소) 또는 UL 94 V(수직 연소)에 따라 분류됩니다. 테스트 설정에서는 94 V0/1/2 분류가 94 HB 분류보다 엄격하게 적용됩니다.

UL 94 V0/1/2

시험조건형성 후에 테스트 바가 수직으로 클램프되고 한 번에 10초 동안 여러 번에 걸쳐 화염 처리됩니다. 각 화염 처리 사이에 테스트 바가 소화될 때까지의 시간이 측정됩니다. 그런 다음 재연소 시간 및 드리핑 거동이 평가됩니다. 피닉스컨택트 단자대에 사용되는 플라스틱은 V0 소재로 분류되기 위한 높은 수준의 기준을 충족합니다.

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분류UL 94 V0UL 94 V1UL 94 V2
각 화염 처리 후의 연소 시간10초 미만30초 미만30초 미만
10번의 화염 처리 후의 총 연소 시간50초 미만250초 미만250초 미만
2번째 화염 처리 후의 연소 시간30초 미만60초 미만60초 미만
완전 소화아니오아니오아니오
샘플 아래의 탈지면 점화아니오아니오아니오

피닉스컨택트 주식회사

본사
경기도 성남시 분당구 황새울로 258번길 25, 3층(수내동, 서영빌딩)
1899-2166