鑒于愈來愈多人關注到UL黃卡上的RTI值,坊間都沒有很清楚的解說,今天就讓我們做一個簡易的說明。
什么是RTI值?
RTI, Relative Temperature Index 相對溫度指數(又稱長期使用溫度) 是在某些試驗條件下,所需要的最高工作溫度。對于終端產品選料是一個重要依據,以展露塑料的高性能性。
依主要依據UL 746B標準(Polymeric Materials – Long Term Property Evaluations) 的長期老化測試方案 (Long Term Thermal Aging program, 以下簡稱LTTA) 來進行測試與分析,材料經長時間(60000小時,6.8年)之試驗,其物性降至50%時所能承受之最高溫度。
RTI值越高,通常代表該材料等級越高!
RTI(長期使用溫度) vs HDT (熱變型溫度)
RTI不同于HDT,HDT(熱變型溫度)是一種短期間于一定壓力下的測試體變形之溫度。而要了解塑料的長期使用溫度,則牽涉到可靠性或壽命的問題,一般情況下都是看UL黃卡中的RTI值(長期使用溫度)。
RTI值的三種數據類型
RTI Elec(電氣性質相對溫度測試):與關鍵電氣絕緣屬性(介電強度)相關。即受測試材質在運作狀態(即通電狀態),所測出之相對溫度。
RTI Str(靜態性質相對溫度測試):與關鍵機械強度(拉伸強度)相關。即受測試材質在沒有受到外力作用,所測出之相對溫度。
RTI Imp(機械性質相對溫度測試):與關鍵沖擊耐受力(沖擊強度)、恢復力及柔韌性屬性相關。即受測試材質在受到外力施壓狀態,所測出之相對溫度。
如一款高溫PP K1011AG (125℃HDT) 為例:
RTI Elec 130℃ ; RTI Str 125℃; RTI Imp 125℃
從報告上的值,可簡譯成:塑料在1.5mm/3mm 厚度下,所有顏色測試品在RTI 125℃介電強度﹑拉伸強度﹑沖擊強度三個層面下皆能達到標準,屬高溫PP,可應用于大部份家電產品之外殼及零部件。
RTI的評估方法選擇
LTTA評估方案的核心原理來自于阿倫尼烏斯方程(Arrhenius Equation),俗稱時溫等效原理。通過在較高的溫度下,進行相對較短時間的實驗。在獲取到材料性能衰退行為的時間-溫度數據組合后,根據阿倫尼烏斯方程進行線性回歸處理,最后綜合評估以獲得材料性能在相對長期使用時能承受的溫度等級。
阿侖尼烏斯方程是用以評定關于化學反應速率與溫度之間的關系,熱氧化分解過程可以用阿侖尼烏斯方程進行表述:
對于絕緣材料,不同種類的分解試驗決定了材料機械性能、電性能等與時間的依賴性,因此在絕緣材料溫度指數評定中假設溫度引起預設性能變化所需的時間的對數與相對應的絕對溫度的倒數之間存在這線性關系,及Arrhenius關系即關系式如下:
此方程反映了溫度和壽命之間的關系,通常被稱為絕緣材料的壽命方程
一般而言,可以根據材料及性能,選定合適的溫度進行長時間的老化評估,直至材料衰退完成。即按照固定溫度法 (Fix-Temperature Method) 進行研究。此方法適合于實驗設備(高溫烘箱)相對有限的實驗室。并且對于大多數的材料,隨時間推進,皆能獲得材料性能衰退的數據,以評估最終RTI結果。也正因為如此,“時間”將很有可能成為該評估方法的最大成本占比。而且具體完成時間也無法在研究開始之初作出準確的預估。
實際上,根據UL 746B標準的描述,依據相同的原理,還可以從另外一個角度考慮評估方案。
以多個高溫烘箱(通常最少6個以上)同時進行材料老化試驗,選定合適的時間點獲取不同溫度下的材料性能衰退數據。即按照固定時間法 (Fix-Time Method) 進行研究。此方法適合于設備相對充足的實驗室。顯而易見,該方法能夠在研究開始階段即可規劃取樣時間點,并能更準確的預計研究完成時間。
在實際測試中, 可考慮先按照固定時間法進行規劃,視乎材料性能衰退行為,有必要時轉至固定溫度法評估。以期達到時效與風險可控兩方面的優點。
