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阻燃塑料常说的高CTI,高灼热丝是指什么?

现代的电子和电器设备有40%以上重量的部件由易燃的塑胶绝缘材料组成,电子和电器设备会因过热、漏电、短路、火花和老化等引燃这些材料而造成火灾,对人们生命和财产安全造成巨大威胁。为此,世界各国先后出台了法规对电子和电器设备上使用的塑胶绝缘材料的阻燃性能、耐热性能和电气性能等作了苛刻的规定。

电子电器产品对于塑胶绝缘材料的阻燃耐热和电器性能,通常有两个要求——高灼热丝、高CTI。根据欧盟国际电工协会(IEC)要求业界执行的IEC60695灼热丝阻燃测试评价标准,IEC组织在IEC60335家用及类似电器安全标准中提出长期无人值守电器所使用塑料件的阻燃性能必须满足UL94V-0级和750℃灼热丝接触材料30s内不起火或燃烧时间小于5s,即灼热丝引燃温度(GWIT)大于750℃。对于连接器、接触开关、电机和断路器壳体等特定部件则还要求GWIT温度850℃和灼热丝可燃指数(GWFI)950℃。

图 可隆普拉斯PA66 CTI/GWIT测试

对于做电子电器的朋友来说,CTI、灼热丝是很常用的词。但是对于外行来说,他们就比较晦涩难懂了。那么高CTI,高灼热丝具体指的是什么?我们一起来看看。


一、关于CTI


CTI全称为Comparative Tracking lndex,中文为相对漏电起痕指数。CTI是绝缘材料表面能经受住50滴电解液(0.1%氯化铵水溶液)而没有形成漏电痕迹的最高电压值,单位为V。

也就是说,CTI是绝缘塑料在通电情况下,其表面滴加50滴导电液体而没有产生碳化短路的最高电压值。一般来说,绝缘塑料的CTI值越高,则其耐漏电性越好。

1. 为什么要有CTI测试?

塑料绝缘材料有一个特殊的电器破坏现象:当材料表面比较潮湿、有杂物且电场足够大时,表面会形成碳化导电路,最终形成短路,进而极有可能导致火灾!

图 绝缘塑料的漏电机理,图片来自百度


其机理为:当材料表面比较潮湿、有杂物且电场足够大时,其表面的杂物可能会通电,通电产生的热量将水分蒸发,然后形成干燥带(不含水的导电带);由于水粉的蒸发能够带走大量热量,干燥带不含水,聚集了大量的热量;足够多的热量使绝缘塑料表面碳化,形成碳化导电路,最终形成短路!

CTI正是通过模拟该过程,测出绝缘塑料产生漏电起痕的最小电压,从而能判断该材料是否适用于一些特定的环境。


2. CTI的测试是怎样的?

图:电极装置(左)和实验设备装置(右),来源百度百科

如上图所示:左图为电极装置,右图为实验设备图。试样的尺寸应大于15mm×15mm,厚度应不少于3mm;两电极之间的距离应为4.0 mm 士 0.1mm,夹角为60°;液滴口与样品的高度应在30 -40mm。

图 漏电起痕仪内部结构,图片来源于网络


实验装置安装好之后,就是测试了:

给定一个电压(一般从300V开始),液滴大小控制在20-23mm³为佳,液滴以30s士5s的间隔滴落在试样表面;直到形成电痕化而产生破坏或直到滴落50滴电解液为止。增减电压值(以25V或25V倍数)进行重复试验,直到得到两个相邻电压值(较小的电压50滴后不漏电,较大的电压漏电),确定较小的电压值为该材料的CTI值。


二、关于灼热丝


灼热丝试验是为了测试电子电器产品在工作的时候的稳定性,而灼热丝本身其实是一个固定规格的电阻丝环。

图 灼热丝,图片来自网络

试验时要用电加热到规定的温度,使灼热丝的顶端接触样品达到标准要求时间,再观察和测量其状态,测试范围取决于特定的试验程序。

图 灼热丝试验图示,图片来自网络


高耐灼热丝温度改性PBT材料测试视频(本视频来源上海日之升)(请在Wi-Fi环境下打开视频)

灼热丝试验主要涉及两个术语:

  1. 可燃性指数GWFI

GWFI——glow-wire flammability index

一个规定厚度的试验样品在连续三次试验中的最高试验温度,应满足以下条件之一:

a) 在移开灼热丝后的30秒内试验样品的火焰或灼热熄灭,并且放置在试验样品下面的包装绢纸没有起燃;

b) 试验样品没有起燃。

GWFI的方式记录:

例如,对3mm厚的试验样品,试验温度为850℃ ,则记录为:GWFI:850/3.0

如果不满足上述两个条件或者两个条件之一,则需要选一个较低的试验温度,用一个新试验样品重复试验。


  1. 起燃性温度GWIT

GWIT——glow-wire ignition temperature

比“连续三次试验均不会引起规定厚度的试验样品起燃的灼热丝顶部最高温度高25K(900℃~960℃之间高30K)”的温度。简单来说,就是:只要在试验温度下不起燃(连续3个样品)则为通过GWIT测试(出报告时温度要加25℃,900-960℃下测试要加30℃)

GWIT的记录方式:

例如,对3.0mm厚的试验样品,没有造成起燃的最高试验温度为825℃ ,则记录为:

GWIT:850/3.0(注意:850℃=825℃+25℃

注意:所谓的起燃,IEC针对GWIT规定,是指燃烧时间超过5秒才为起燃,也就是说,只要火焰不超过5s均为不起燃,这点请特别注意!

灼热丝实验更多的是用于无人值守电器的行业标准,IEC60335的灼热丝即无人看管电器标准。选择标准是首先要求过850度的GWFI;第二步材料通过775度的GWIT,即可通过;或者第二步是最终制品通过750度的GWT。

现艾邦建有塑料改性助剂产业群,巴斯夫、SABIC、陶氏杜邦、创之源、斯仁化工、金陵化工、利安隆、赛诺化工、合诚化学等企业均已加入,欢迎产业链上下游的朋友入群探讨,共谋进步。






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