塑料外壳的试验相关问题

塑料外壳和外壳的塑料部件应该承受以下相关的试验，以便考核这些外壳和（或）部件的抗老化性能和抗静电性能。

塑料外壳和外壳的塑料部件，按照不同情况，分别需要进行的试验包括：耐热耐寒试验、耐化学试剂试验、光老化试验、表面绝缘电阻测量、摩擦起电试验、电容测试试验和接地连续性试验等。下面简单地介绍一下这些试验。

1.耐热耐寒试验

在进行耐热耐寒试验时，试验人员应该将塑料外壳和（或）外壳的塑料部件放置在下列环境中一段时间后，进行冲击试验和（或）跌落试验以及其他相关试验，最后，根据防爆型式的需要再进行有关的爆炸试验。

（1）耐热试验

当电气设备的最高工作温度不高于75℃时，试验样品应该在相对湿度为（90±5）%、温度比设备的最高工作温度高（20±2）K（但是最低为80℃）的环境中连续地放置4个星期。

当电气设备的最高工作温度高于75℃时，试验样品应该在相对湿度为（90±5）%、温度为（95±2）℃的环境中连续地放置2个星期，接着，在温度比设备的最高工作温度高（20±2）K的环境中再继续地放置2个星期。

（2）耐寒试验

在进行耐寒试验时，试验样品应该在温度比设备的最低工作温度低5K（最多低10K）的环境中连续地放置24h。

经过耐热耐寒试验的试验样品应该承受冲击试验和（或）跌落试验。

试验后，试验样品不应该损坏和出现影响使用性能的永久性变形。

这里需要指出的是，在进行耐热耐寒试验之前，试验人员应该确定被试设备的最高工作温度和最低工作温度（最高工作温度和最低工作温度的测量参见第2.4.4节）。

2.耐化学试剂试验（油浸试验）

耐化学试剂试验，仅适用于Ⅰ类电气设备的塑料外壳和（或）外壳的塑料部件。

在试验时，试验人员应该将4个试验样品分成两组分别放入以下试剂中：

●油和润滑脂；

●矿用液压油。

在试验样品放入试剂前，试验样品应该严格密封，以防止试剂在试验时进入试验样品内。两个试验样品放置在温度为（50±2）℃、符合国家标准GB/T1690《硫化橡胶耐液体试验方法》中规定的No.2油中（24±2）h；另外两个试验样品放置在温度为（50±2）℃、含水35%（体积比）的矿用液压油中（24±2）h。

油浸试验结束后，试验人员从油中取出试验样品，并仔细揩净样品上的油迹，然后，放置在试验室环境条件下24h。

在存放时间结束时，试验样品应该根据需要，承受冲击试验和（或）跌落试验、相关的其他试验。

3.光老化试验

假若电气设备使用在无防光照的条件下，塑料外壳和（或）外壳的塑料部件应该进行防紫外线光照的光老化试验。

（1）预备试验

在试验时，试验人员应该首先将6根标准尺寸为（80±2）mm×（10±0.2）mm×（4±0.2）mm的试验样品按照国家标准GB/T 1043.1《硬质塑料简支梁冲击试验方法》的规定进行冲击弯曲强度试验，并计算所得试验数据的算术平均值及离差。

假若离差大于5%的话，那么试验样品不合格，试验不再进行下去。反之，试验人员再用6根新的同样样品接着进行以下的光照试验。

（2）光照试验

光照试验应该按照国家标准GB/T 16422.2《塑料试验室光源曝露试验方法 第2部分：氙弧灯》的规定进行。

在试验时，试验人员应该将6根标准尺寸为（80±2）mm×（10±0.2）mm×（4±0.2）mm的试验样品放置在曝光试验箱内。试验箱内安装氙灯和模拟太阳光滤光系统。试验在黑体温度为（55±3）℃或（65±3）℃的条件下曝光1000～1025h。

经过光照的试验样品，按照国家标准GB/T1043《硬质塑料简支梁冲击试验方法》的规定承受冲击弯曲强度试验。

试验结果应该为，向光照面冲击的冲击弯曲强度应该为光照前的50%以上；对于试验前由于不发生断裂就不能测试冲击弯曲强度的材料，试验后，试样不允许断裂3根以上。否则，被试样品不合格。

通常认为，玻璃和陶瓷材料不会因光照而产生不利的光老化现象，因此不必进行这一试验。

4.表面绝缘电阻测量

前面已经介绍过，塑料外壳和（或）外壳的塑料部件的表面电阻不超过1GΩ，便认为这种材料具有抗静电性能。这里将讨论的试验就是测量塑料材料的这种性能的方法之一。

表面绝缘电阻的测量可以直接在防爆电气设备塑料零件上进行，也可以在制造防爆电气设备零件材料的试验样品上进行。

试验样品应该有一个足够大面积的平面。

在试验时，试验人员应该首先用蒸馏水将试验样品清洗干净，然后，用异丙基乙醇清洗一次，再用蒸馏水清洗一次，干燥。经过这样处理以后，用导电漆在试验样品平面上按图2.7所示画出两条平行的电极。

图2.7 表面绝缘电阻测试示意图

制备好的试验样品应该在温度为（23±2）℃、相对湿度为（50±5）%的环境中放置24h。

在试验时，在两个电极之间施加直流电压（500±10）V，历时1min。直流电压应该尽可能地稳定，例如，可以使用蓄电池组供电。同时，试验人员应该测量两个电极之间的电流，并以所测得的最小电流值为试验的有效值。

根据欧姆定律，绝缘电阻值由下式计算求得：

R=U/I （2.10）

式中 R——绝缘电阻（Ω）；

U——两个电极之间施加的直流电压（V）；

I——流过两个电极之间的最小电流（A）。

按照式（2.10）计算得到的电阻值不得大于10⁹Ω。否则，试验样品不合格。

5.摩擦起电试验

塑料外壳和（或）外壳的塑料部件，除应该进行表面绝缘电阻的测试外，根据需要，还应该进行摩擦起电试验。

试验样品应该采用和塑料外壳或外壳的塑料部件同样材料的、面积为22500mm²的平板圆形试样。试验证明，平板圆形试样的面积为22500mm²，可以出现静电电荷分布密度的最佳值。

试验环境条件应该是温度为（23±2）℃、相对湿度不大于30%。试验证明，在这样的环境条件下，静电电荷的泄放程度最低。

（1）试验样品制备

在起电试验前，试验人员应该将试验样品用异丙基乙醇清洗，用蒸馏水漂洗，然后，放置在温度不大于50℃的干燥箱中进行干燥。

干燥后的试验样品还应该在温度为（23±2）℃、相对湿度不大于30%的试验室中存放24h。(www.xing528.com)

（2）起电试验

试验人员可以分别采用以下2种方法使经过上述处理的试验样品带电：

①用纯尼龙织物（或纯棉织物）摩擦试验样品。

②用高压静电“喷涂”试验样品。

摩擦起电方法如图2.8所示。

在图2.8中所示的摩擦起电情况下，用擦拭物（纯尼龙织物或纯棉织物）在试验样品表面来回摩擦10次，被视为1次试验。

“喷涂”起电方法如图2.9所示。

图2.8 摩擦起电

1—试验样品 2—参照物（聚四氟乙烯平板） 3—纯尼龙织物（或纯棉织物）

图2.9　“喷涂”起电

1—高压电极（至少为30kV的直流电源） 2—试验样品　3—导电板（接地）

在图2.9中所示的“喷涂”起电情况下，高压电极对试验样品至少“喷涂”30s（也不必超过1min），被视为1次试验。

（3）电荷收集

在试验样品起电后，人们可以使用金属小球（半径为10～15mm）接触起电表面并通过电容器对地放电的方法收集静电电荷（图2.10）。

试验人员应该使用下式计算所测得的静电电荷量：

Q=CU （2.11）

式中 Q——收集到的静电电荷（C）；

C——电容器的电容值（F）；

U——静电电压计测得的电容器上的电压值（V）。

（4）合格判据

不管是采用哪种方法起电，试验都应该进行10次。

当参照物的静电（转移）电荷大于60nC时，每次试验得到的计算静电电荷量都不大于以下值就可以表明试验样品符合要求：

●对于Ⅰ类和ⅡA级设备，60nC。

●对于ⅡB级设备，30nC。

●对于ⅡC级设备，10nC。

图2.10 电荷收集

1—试验样品 2—金属小球 3—电容器 4—静电电压计（量限为0～10V）

6.电容测试试验

塑料外壳和（或）外壳的塑料部件，根据需要，应该进行电容值的测试。

在试验前，试验样品应该放置在温度为（20±2）℃、相对湿度为30%～50%的试验箱内进行预处理，至少1h。

接着，试验人员将预处理过的试验样品放置在一块尺寸合适的接地金属板上，用电容测试仪测量试验样品外露金属零件与金属板之间的电容。电容测试仪的量限应该为0～200pF，精度不低于±5%。测量连线应该尽可能短，无论如何不要超过1m。

假若试验样品没有外露的金属部件时，试验人员可以在认为能够测得到最大电容值的位置插入一个金属螺钉作为测试点。

这样测得的最大电容值不应该超过以下数值：

●对于Ⅰ类和ⅡA级设备，50pF。

●对于ⅡB级设备，15pF。

●对于ⅡC级设备，5pF。

7.接地连续性试验

塑料外壳和（或）外壳的塑料部件，在电气设备具有特殊的接地结构状态下，应该进行接地连续性测试。

这里所讨论的试验方法，实质上，是一种通过测量类似于图2.11所示那样的接地连接结构的接触电阻，来评价塑料材料在环境条件影响下可能发生的收缩能否造成接地连续性失效的等效方法。

试验装置如图2.11所示。

图2.11 接地连续性试验

1—接地金属板 2—黄铜试棒 3—试验外壳壳壁（塑料）

在图2.11中，接地金属板上有一个直径为22～23mm的通孔；黄铜试棒为一个标称尺寸为M20×1.5-6g的螺柱，长度至少保证在装配后每一端都留有一全扣的螺纹。黄铜试棒和螺母（厚度为3mm，6H）的材质为CuZn₃₉ Pb₃或CuZn₃₈Pb₄。

当试验样品在装配状态时，黄铜试棒不应该与接地金属板的通孔接触；在螺母上施加的力矩为10N·m（误差为±10%）。

在试验时，试验人员应该首先将组装完好的试验样品进行耐热试验，然后在温度为80℃的干燥箱中放置14d。

经过预处理之后，在接地金属板与接地金属板之间施加一个恒定直流电流（10～20A范围内的某一值），并检测它们之间的电压。

根据欧姆定律，计算求得两接地金属板之间的电阻。这个电阻值不应该大于5×10^-3Ω。

当两接地金属板之间的接触电阻值不大于5×10^-3Ω时，用于制造外壳或外壳部件的塑料材料在环境条件影响下的收缩性能是令人满意的，能够保证这种特殊的接地系统电气连接的可靠性。