鉴于愈来愈多人关注到UL黄卡上的RTI值,坊间都没有很清楚的解说,今天就让我们做一个简易的说明。
什么是RTI值?
RTI, Relative Temperature Index 相对温度指数(又称长期使用温度) 是在某些试验条件下,所需要的最高工作温度。对于终端产品选料是一个重要依据,以展露塑料的高性能性。
依主要依据UL 746B标准(Polymeric Materials – Long Term Property Evaluations) 的长期老化测试方案 (Long Term Thermal Aging program, 以下简称LTTA) 来进行测试与分析,材料经长时间(60000小时,6.8年)之试验,其物性降至50%时所能承受之最高温度。
RTI值越高,通常代表该材料等级越高!
RTI(长期使用温度) vs HDT (热变型温度)
RTI不同于HDT,HDT(热变型温度)是一种短期间于一定压力下的测试体变形之温度。而要了解塑料的长期使用温度,则牵涉到可靠性或寿命的问题,一般情况下都是看UL黄卡中的RTI值(长期使用温度)。
RTI值的三种数据类型
RTI Elec(电气性质相对温度测试):与关键电气绝缘属性(介电强度)相关。即受测试材质在运作状态(即通电状态),所测出之相对温度。
RTI Str(静态性质相对温度测试):与关键机械强度(拉伸强度)相关。即受测试材质在没有受到外力作用,所测出之相对温度。
RTI Imp(机械性质相对温度测试):与关键冲击耐受力(冲击强度)、恢复力及柔韧性属性相关。即受测试材质在受到外力施压状态,所测出之相对温度。
如一款高温PP K1011AG (125℃HDT) 为例:
RTI Elec 130℃ ; RTI Str 125℃; RTI Imp 125℃
从报告上的值,可简译成:塑料在1.5mm/3mm 厚度下,所有颜色测试品在RTI 125℃介电强度﹑拉伸强度﹑冲击强度三个层面下皆能达到标准,属高温PP,可应用于大部份家电产品之外壳及零部件。
RTI的评估方法选择
LTTA评估方案的核心原理来自于阿伦尼乌斯方程(Arrhenius Equation),俗称时温等效原理。通过在较高的温度下,进行相对较短时间的实验。在获取到材料性能衰退行为的时间-温度数据组合后,根据阿伦尼乌斯方程进行线性回归处理,最后综合评估以获得材料性能在相对长期使用时能承受的温度等级。
阿仑尼乌斯方程是用以评定关于化学反应速率与温度之间的关系,热氧化分解过程可以用阿仑尼乌斯方程进行表述:
对于绝缘材料,不同种类的分解试验决定了材料机械性能、电性能等与时间的依赖性,因此在绝缘材料温度指数评定中假设温度引起预设性能变化所需的时间的对数与相对应的绝对温度的倒数之间存在这线性关系,及Arrhenius关系即关系式如下:
此方程反映了温度和寿命之间的关系,通常被称为绝缘材料的寿命方程
一般而言,可以根据材料及性能,选定合适的温度进行长时间的老化评估,直至材料衰退完成。即按照固定温度法 (Fix-Temperature Method) 进行研究。此方法适合于实验设备(高温烘箱)相对有限的实验室。并且对于大多数的材料,随时间推进,皆能获得材料性能衰退的数据,以评估最终RTI结果。也正因为如此,“时间”将很有可能成为该评估方法的最大成本占比。而且具体完成时间也无法在研究开始之初作出准确的预估。
实际上,根据UL 746B标准的描述,依据相同的原理,还可以从另外一个角度考虑评估方案。
以多个高温烘箱(通常最少6个以上)同时进行材料老化试验,选定合适的时间点获取不同温度下的材料性能衰退数据。即按照固定时间法 (Fix-Time Method) 进行研究。此方法适合于设备相对充足的实验室。显而易见,该方法能够在研究开始阶段即可规划取样时间点,并能更准确的预计研究完成时间。
在实际测试中, 可考虑先按照固定时间法进行规划,视乎材料性能衰退行为,有必要时转至固定温度法评估。以期达到时效与风险可控两方面的优点。