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Controlo de qualidade de materiais de isolamento

As nossas caixas isolantes são constituídas por diversos termoplásticos. O plástico perfeito é selecionado de acordo com a aplicação, baseando-se nas suas propriedades elétricas e mecânicas. Todos os plásticos utilizados pela Phoenix Contact estão em conformidade com a RoHS. Todos os plásticos utilizados na empresa Phoenix Contact estão registados na UL (Underwriters Laboratories Inc.), nos EUA.

Características de qualidade dos materiais isolantes

Termoplástico
A maioria das nossas caixas isolantes é constituída por termoplásticos que podem ser subdivididos em materiais amorfos e parcialmente cristalinos. Os termoplásticos são processados de forma rentável e ecológica em processos de injeção e podem ser reciclados e reutilizados facilmente. A variedade de materiais modificados cumpre os altos requisitos dos módulos, equipamentos e instalações elétricos e eletrónicos quanto às suas propriedades mecânicas, térmicas e elétricas. O termoplástico é isento de halogénio, ou seja, não produz vapores de combustão que provocam precipitações corrosivas isoladamente ou em conjunto com a humidade do ar. Além disso, não contém compostos de silicone, formaldeído, PCB nem PCT.

Comportamento dos plásticos sob ação das temperaturas (temperaturas de utilização)
Em caso de ação do calor nos plásticos a longo prazo, ocorre sempre um chamado envelhecimento térmico que gera alterações nas propriedades mecânicas e elétricas. Influências externas, por ex. radiação, cargas mecânicas, químicas ou elétricas adicionais, intensificam este efeito. Através de testes especiais em amostras, é possível determinar índices que permitem uma boa comparação dos plásticos entre si. Contudo, a aplicabilidade destes valores característicos para avaliação de peças moldadas de plástico é possível apenas de forma restrita e fornece ao planeador apenas um valor de referência aproximado para a seleção de um material plástico. A IEC 60947-7-1/EN 60947-7-1 define para réguas de bornes, com carga nominal, um aumento de temperatura admissível de 45 K. Os bornes da Phoenix Contact cumprem este requisito.

Comportamento ao fogo de plásticos (UL 94)
Os ensaios de inflamabilidade de plásticos foram definidos pelo Underwriters Laboratories (USA) na norma UL 94. Esta é válida para todas as áreas de aplicação, sobretudo para a eletrotécnica. Num teste horizontal e vertical, a reação do material plástico ao fogo é testada no laboratório sob a ação de uma chama aberta. Os níveis de avaliação estão divididos em HB, V1, V2, V0, de acordo com o comportamento anti-inflamável crescente. Os resultados de teste são registados nos chamados "Yellow Cards" e publicados anualmente no Recognized Component Directory.

Termoplástico: poliamida não reforçada, PA
Utilizamos poliamida, um material de isolamento moderno e parcialmente cristalino que se tornou imprescindível na eletrotécnica e na eletrónica. Adquiriu há muito tempo um papel dominante e é aprovado por organismos de certificação importantes, como CSA, KEMA, PTB, SEV, UL, VDE, entre outros. A poliamida tem excelentes propriedades elétricas, mecânicas, químicas e outras, mesmo a temperaturas de utilização elevadas. Através da estabilização do envelhecimento térmico, são possíveis temperaturas elevadas de até 200 °C durante períodos de tempo curtos. O ponto de fusão situa-se, de acordo com o modelo (PA 4.6, 6.6, 6.10 etc.), no intervalo de 215 °C a 295 °C. A poliamida absorve uma média de 2,8% de humidade do ambiente. Não se trata de água de cristalização armazenada, mas sim de grupos de H2O ligados quimicamente na estrutura molecular. Assim, o plástico torna-se elástico e inquebrável, mesmo a temperaturas de até - 40 °C. Conforme UL 94, a PA atinge uma classe de inflamabilidade de V2 a V0.

Termoplástico: poliamida reforçada com fibra de vidro, PA-F
As poliamidas reforçadas com fibra de vidro distinguem-se pela elevada rigidez e dureza e ainda pelas ainda maiores temperaturas de utilização em comparação com material não reforçado. Assim, também são adequadas para utilização, por exemplo, na área da proteção contra sobretensão. A absorção de humidade é menor do que na poliamida não reforçada. Nos restantes aspetos, as suas propriedades são semelhantes. Conforme a UL 94, as poliamidas reforçadas com fibra atingem a classe de inflamabilidade HB a V0, sendo que os materiais V0 geralmente só estão disponíveis na cor preta.

Termoplástico: ABS
Utilizamos a resina termoplástica ABS em produtos que, além da alta resistência mecânica e rigidez, devem possuir boas propriedades a nível de impacto e de impacto com entalhe. Os produtos distinguem-se pela elevada resistência a fissuras de tensão e a químicos e pela elevada qualidade superficial e dureza. As propriedades térmicas características destacam-se pela estabilidade dimensional, a temperaturas tanto altas quanto baixas. A aplicação de sistemas com superfície metálica, por ex. níquel, é possível nos produtos de ABS. A classe de inflamabilidade da massa de moldar utilizada, conforme UL 94, situa-se entre HB e V0.

Termoplástico: policloreto de vinilo PVC
O PVC é resistente a soluções salinas, soluções alcalinas diluídas e concentradas e à maioria dos ácidos diluídos e concentrados, até mesmo ácido sulfúrico com teor de óleo e ácido nítrico concentrado. O PVC é resistente às chamas sem equipamento de proteção contra incêndio (B1 conforme DIN 4102 até UL 94 V0).

ProriedadesUnidade/
nível
Poliamida
PA
Poliamida
PA
Poliamida
PA-GF
Poliamida
PA-GF
Policarbonato
PC-GF
Temperatura de uso contínuo, DIN IEC 60216[°C]< 130< 125120120130
Temperaturas de operação (sem carga mecânica)[°C]- 60- 60- 60- 60- 60
Rigidez dielétrica, IEC 60243-1/ DIN VDE 0303-21[kV/cm]600600550475175
Resistência à corrente de fuga, IEC 60112/DIN VDE 0303-1CTI...boaboaboaboaboa
Resistência a ambientes tropicais e a térmitas      
Resistência de passagem específica
IEC 60093/VDE 0303-30, IEC 60167/VDE 0303-31

[Ω cm]

1012101210121012> 1014
Resistência superficial
IEC 60093/VDE 0303-30, IEC 60167/VDE 0303-31
[W]1010101010121012> 1014
Classe de inflamabilidade conforme UL 94 V0V2V0HBV0
ProriedadesUnidade/
nível
Poliamida
PA
Poliamida
PA
Poliamida
PA-GF
Poliamida
PA-GF
Policarbonato
PC-GF
Temperatura de uso contínuo, DIN IEC 60216[°C]< 130< 125120120130
Temperaturas de operação (sem carga mecânica)[°C]- 60- 60- 60- 60- 60
Rigidez dielétrica, IEC 60243-1/ DIN VDE 0303-21[kV/cm]600600550475175
Resistência à corrente de fuga, IEC 60112/DIN VDE 0303-1CTI...boaboaboaboaboa
Resistência a ambientes tropicais e a térmitas      
Resistência de passagem específica
IEC 60093/VDE 0303-30, IEC 60167/VDE 0303-31

[Ω cm]

1012101210121012> 1014
Resistência superficial
IEC 60093/VDE 0303-30, IEC 60167/VDE 0303-31
[W]1010101010121012> 1014
Classe de inflamabilidade conforme UL 94 V0V2V0HBV0
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Propriedades dos materiais de isolamento - IEC 60210-1/UL 746 B

Nos seguintes testes é simulada uma carga aumentada da régua de bornes por um período de longa duração. O comportamento dos plásticos com temperaturas constantemente elevadas é descrito em relação à sua resistência à tração e às propriedades de isolamento. A IEC 60216 e a UL 746 B estipulam um índice de temperatura que contém informações sobre a vida útil de plásticos submetidos a calor. São indicados valores característicos para estas duas propriedades

  • mecânico conforme IEC 60216 como valor TI
  • elétrico conforme UL 746 B como valor RTI.

IEC 60216 – valor TI
A resistência a tração é medida durante mais de 5000 h e o resultado é extrapolado para 20.000 h. Assim, a temperatura mantém-se constante e, após as 20.000 h mencionadas, a resistência a tração é reduzida para metade.
UL 746 B – valor RTI
O valor RTI indica a temperatura de utilização máxima antes de ocorrer uma descarga elétrica elétrica em determinadas condições de ensaio. As poliamidas utilizadas pela Phoenix Contact são classificadas da seguinte maneira:

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

Para a utilização a altas temperaturas existem, por ex., bornes de cerâmica.

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Inflamabilidade da superfície - ASTM E 162

Ensaio de inflamabilidade da superfície  

① Irradiador de calor ② Chama ③ Amostra de plástico

A disseminação de um incêndio por ação do calor é testada e avaliada segundo a norma acima indicada. Para a avaliação da inflamabilidade da superfície de plásticos, é determinado um "flame spread index" (índice de propagação de chamas) conforme a ASTM E 162, que fornece informações sobre a propagação de chamas sob condições de ensaio predefinidas.

Para tal, é irradiada uma amostra (152 x 457 x 25,4 mm máximo) com uma fonte de calor (815 °C) num ângulo de 30° e é incendiada com uma chama aberta na extremidade superior. Durante os 15 minutos de duração do ensaio, é determinado o tempo em que a frente da chama atingiu dois pontos de medição com uma distância de 76 mm um do outro. Com base no produto desse tempo de propagação das chamas e um fator de desenvolvimento de calor é determinado o "flame spread index". No sistema ferroviário americano, o valor limite máximo é 35. Além disso, durante o ensaio, é observado e avaliado o comportamento de gotejamento do plástico. As réguas de bornes da Phoenix Contact atingem um "flame spread index" de 5 e não gotejam ao ficarem queimadas. Assim, ficam muito abaixo dos valores máximos permitidos pela "Federal Railroad Administration (FRA)" do U.S. Department of Transportation.

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Formação de gás de combustão - ASTM E 662

Formação de fumo na câmara de densidade de fumo  

① Irradiador de calor ② Chama ③ Amostra de plástico

A norma ASTM E 662 estipula um método de avaliação da densidade óptica específica do fumo (opacidade do fumo) durante uma combustão com chama aberta ou uma combustão lenta. Para tal, considera-se a translucidez percentual em relação ao volume da câmara de combustão. É testada uma amostra (76x76x25 mm máximo) numa câmara de densidade de fumo estipulada pelo NBS (National Bureau of Standards) (ver figura). A amostra é irradiada com um calor de 2,5 W/cm2. Em seguida, são simulados os seguintes processos durante 20 minutos:

  1. Combustão com chama aberta
  2. Combustão lenta, evitando uma chama aberta

Existem valores limite especiais da densidade óptica do fumo para ambos os processos, sendo registados após 1,5 e 4 minutos.

a. Densidade óptica específica do fumo (Ds1,5) – valor limite 100
b. Densidade óptica específica do fumo (Ds4) – valor limite 200
c. Densidade máxima do fumo (Dm) durante os 20 minutos.

As poliamidas utilizadas nas réguas de bornes da Phoenix Contact cumprem todos os requisitos da Federal Railroad Administration (FRA) do U.S. Department of Transportation conforme a ASTM E 662.

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Reação ao fogo - NF F 16-101

A NF F 16-101 descreve, com base em dois índices (I e F), a reação ao fogo dos plásticos. São realizados os seguintes testes: teste de fio incandescente, índice de oxigénio, opacidade do gás de combustão, toxicologia do gás de combustão.

ÍndiceÍndice de oxigénioFio incandescente
I 070%960 °C, sem formação de chama
I 145%960 °C, sem formação de chama
I 232%960 °C, sem formação de chama
I 328%850 °C, sem formação de chama
I 420%850 °C, sem formação de chama

1. Determinação do índice I (0 - 4) O índice I é determinado com base na tabela seguinte a partir dos resultados do teste de fio incandescente e do índice de oxigénio. Aqui, I 0 corresponde à melhor classificação e I 4, à pior.
2. Determinação do índice de fumo F (0 - 5) Os fundamentos são a opacidade e a toxicidade do gás de combustão. As seguintes concentrações de substâncias em [ppm] são consideradas críticas:

Monóxido de carbono (CO) – 1750
Dióxido de carbono (CO2) – 90.000
Ácido clorídrico (HCl) – 150
Ácido bromídrico (HBr) – 170
Ácido cianídrico (HCN) – 55
Ácido fluorídrico (HF) – 17
Dióxido de enxofre (SO2) – 260

Dependendo dos resultados do teste, é obtido um índice de fumo ao qual são atribuídas as classes F 0 - F 5 conforme o respetivo valor. Nesse caso, o valor F 0 é a melhor classificação e F 5 é a pior. As réguas de bornes da Phoenix Contact alcançam a classificação I2/F2.

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Toxicidade do gás de combustão - SMP 800-C

A SMP 800-C descreve os valores máximos permitidos de gases de combustão tóxicos durante a combustão de um plástico. Em comparação com a BSS 7239 (padrão Boeing), esta norma apresenta procedimentos de medição mais precisos para a determinação qualitativa e quantitativa de gases de combustão tóxicos gerados durante a combustão completa da amostra. Os gases de combustão dessas medições são obtidos na câmara de teste NBS do teste da ASTM E 662. Também neste caso se aplica o mesmo esquema de tempo que na ASTM E 662. O registo de dados é feito durante 20 minutos. Valores limite de gases de combustão tóxicos SMP 800-C em [ppm]:

Monóxido de carbono (CO) – 3500
Dióxido de carbono (CO2) – 90.000
Óxido nitroso (NOX) – 100
Dióxido de enxofre (SO2) – 100
Ácido clorídrico (HCl) – 500
Ácido bromídrico (HBr) – 100
Ácido fluorídrico (HF) – 100
Ácido cianídrico (HCN) – 100

As poliamidas utilizadas pela Phoenix Contact estão muito abaixo das concentrações críticas.

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Proteção contra chamas isenta de halogénio - DIN EN ISO 1043-4

Variantes de cor  

Variantes de cor

Halogénios são os elementos químicos flúor, cloro, bromo e iodo. Uma propriedade dos compostos halogenados consiste na redução da inflamabilidade quando utilizados em plásticos. No âmbito de investigações relativas a prevenção de incêndios, foi determinada a relação entre gases tóxicos libertados e halogénios. As réguas de bornes do sistema CLIPLINE complete são feitas de poliamida 6.6 (PA 6.6) e fabricadas com a classificação de proteção contra incêndios UL 94 V0. Em vez de um retardador de chama com halogénio, são utilizados cianuratos de melamina. Assim, todas as réguas de bornes da Phoenix Contact são isentas de halogénio, sem exceções.

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Formação de cursos de fuga (CTI) - DIN EN 60112

Formação de cursos de fuga na amostra  

Formação de cursos de fuga

A humidade e a sujidade contribuem para a formação de cursos de fuga na superfície do plástico. A formação de cursos de fuga é a formação de ligações condutoras entre potenciais adjacentes. É considerada a relação dos potenciais com a diferença de tensão sob influências eletrolíticas. O valor CTI de um plástico indica até que ponto foi evitada a formação de cursos de fuga. Dois elétrodos de platina são colocados sobre uma amostra de 20 mm x 20 mm x 3 mm com 4 mm de distância. Em conformidade com as disposições da norma, é aplicada uma tensão de teste nos dois elétrodos. A seguir, os elétrodos são molhados por meio de um dispositivo que liberta uma gota de uma solução de teste a cada 30 segundos. O ensaio avalia o valor de tensão máximo em que foram libertadas 50 gotas sem corrente de curto-circuito > 0,5 A. Com um valor de CTI de 600, os plásticos utilizados pela Phoenix Contact são classificados com a categoria mais alta de tensão de teste.

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Teste de fio incandescente - IEC 60695-2-11

Teste de fio incandescente numa régua de bornes  

Teste de fio incandescente

Em caso de sobrecarga, as peças metálicas condutoras de corrente da régua de bornes ou os condutores ligados podem aquecer consideravelmente. Este calor adicional também afeta a caixa de plástico. Em componentes eletrotécnicos, o teste de fio incandescente simula essa fonte de perigo. Um fio incandescente é aquecido a uma temperatura específica de 550 °C, 650 °C, 750 °C, 850 °C ou 960 °C. Como ilustrado na figura, esse fio incandescente é depois pressionado em ângulo reto contra o ponto mais fino da caixa da amostra. A força é de 1 N. Considera-se que o teste foi bem sucedido se: – durante o teste não ocorrer chama nem incandescência – as chamas ou as incandescências se extinguirem num prazo de 30 segundos após a remoção do fio incandescente – a base de papel de seda sob o fio incandescente não se incendiar devido a gotas incandescentes que caiam. As poliamidas utilizadas como material de caixa pela Phoenix Contact cumprem integralmente o requisito do teste de fio incandescente a 960 °C (nível mais alto).

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Teste de chama de agulha - IEC 60947-7-1/-2

Teste de chama de agulha num borne  

Teste de chama de agulha

Para a utilização das réguas de bornes, a reação ao fogo no caso de contacto direto com uma fonte de ignição é um critério importante. Essas fontes de ignição inflamáveis podem ser, por exemplo, arcos elétricos numa distância superficial. Os bornes não podem contribuir para aumentar nem acelerar incêndios, os plásticos têm de reagir de modo autoextinguível. Com esse teste de incêndio, é simulado o comportamento dos componentes em relação a uma fonte de ignição externa que atua diretamente sobre os componentes a partir do exterior. No teste, é aplicada uma chama aberta alimentada com gás butano com um ângulo de 45° durante 10 segundos numa aresta ou superfície da amostra (ver figura). A seguir, é verificado o comportamento da amostra sem fonte de ignição. Considera-se que o teste foi bem sucedido se:

  • as chamas ou as incandescências se extinguirem num prazo de 30 segundos após a remoção do fio incandescente,
  • a base de papel de seda sob o fio incandescente não se incendiar devido a gotas incandescentes que caiam.

Todas as réguas de bornes da Phoenix Contact são aprovadas no teste de chama de agulha devido à alta qualidade dos plásticos utilizados e da sua estrutura.

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Valor calorífico do plástico - DIN 51900-2/ASTM E 1354

Devido às experiências com catástrofes causadas por incêndios, os sistemas técnicos são cada vez mais classificados por níveis conforme a quantidade de calor libertado em caso de incêndio. O fundamento é a limitação do desenvolvimento do calor em relação à superfície.

Carga incendiária

Por carga incendiária entende-se a quantidade de energia libertada por um incêndio numa determinada superfície. O valor da carga incendiária é normalmente expresso em MJ/m2. Quanto maior for o valor calorífico e a quantidade existente de um material, maior será a quantidade de energia libertada num incêndio. Os valores caloríficos das poliamidas são relativamente altos. Portanto, os valores caloríficos das réguas de bornes são cada vez mais considerados na determinação da carga incendiária. Valores caloríficos dos plásticos utilizados pela Phoenix Contact conforme:

DIN 51900-2: ASTM E 1354: 
Poliamida 66 V2aprox. 30 MJ/kgPoliamida 66 V2aprox. 22 MJ/kg
Poliamida 66 V0aprox. 32 MJ/kgPoliamida 66 V0aprox. 24 MJ/kg
  Para comparação: óleo de aquecimentoaprox. 44 MJ/kg

Para o cálculo da carga incendiária dos componentes individuais, é multiplicado o valor calorífico da poliamida em questão pelo peso parcial.

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Classificação de inflamabilidade - UL 94

Estrutura de ensaio conforme UL 94  

Estrutura de ensaio conforme UL 94

A norma UL 94 descreve testes de inflamabilidade que adquiriram significado especial no campo da eletrotécnica. O ponto central é a reação ao fogo. A classificação é feita em UL 94 HB (Horizontal Burn) ou UL 94 V (Vertical Burn). O teste indica que as classificações 94 V0/1/2 são mais altas do que a classificação 94 HB.

UL 94 V0/1/2

Após um condicionamento, a barra de ensaio é tensionada na vertical e é-lhe aplicada uma chama a cada 10 segundos várias vezes. Entre as aplicações da chama é medido o tempo até à extinção do fogo da barra de ensaio. Em seguida, são avaliados os tempos de continuação de combustão e o comportamento do gotejamento. O plástico utilizado nas réguas de bornes da Phoenix Contact cumpre os elevados critérios para a classificação como material V0.

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ClassificaçãoUL 94 V0UL 94 V1UL 94 V2
Tempo de combustão após cada aplicação de chama< 10 s< 30 s< 30 s
Tempo de combustão total após dez aplicações de chama< 50 s< 250 s< 250 s
Tempo de incandescência após a segunda aplicação de chama< 30 s< 60 s< 60 s
Combustão completaNãoNãoNão
Ignição do algodão sob a amostraNãoNãoNão

Phoenix Contact S.A.

Sintra Business Park,
Edifício n°1
Zona Industrial da Abrunheira
2710-089 SINTRA

Horário: 9h -13h e 14h -18h
(+351) 21 911 2760

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