Výroba a zkoušky kabelových vývodek a konektorů

Jednou z nejdůležitějších lokalit pro výrobu vstřikovaných komponent ve skupině Lapp je závod v Diessenhofenu ve Švýcarsku, kde se vyrábějí zejména kabelové vývodky Skintop, průmyslové konektory Epic a dále různé konstrukční součásti z plastu pro použití v kovových kabelových vývodkách.

Kabelová vývodka Skintop vyvinutá před 30 lety zakladatelem podniku Oskarem Lappem je první vývodkou s lamelovou konstrukcí a stala se celosvětově vedoucí značkou na trhu kabelových vývodek. Nejmladším nově vyvinutým výrobkem je Skintop Click. Namísto obvyklé montáže pomocí závitu a matice postačuje u této vývodky pouhé zaklapnutí 4 západek do příslušného otvoru, čímž uživatel ušetří až 70 % času potřebného pro montáž. Rovněž průmyslové konektory Epic se díky trvalému zdokonalování prosadily na světových trzích. Výrobková rodina Epic se v posledních letech vyznačovala vývojem široké palety kulatých konektorů s optimalizovanou montáží a integrovaným značením.

Příprava materiálu

Výroba vstřikovaných dílů byla v Diessenhofenu zahájena v roce 1989. Na cca 10 000 m² výrobní plochy je ve třísměnném provozu ročně vyrobeno zhruba 300 mil. dílů pro výrobky sérií Epic a Skintop. Jako materiál jsou přitom používány přednostně různé druhy polyamidů a polykarbonátů.

Vlastnosti jednotlivých výrobků jsou v rozhodující míře ovlivněny funkčností plastových vstřikovaných dílů. Proto má velký význam už vstupní kontrola, v jejímž rámci je prováděna především kontrola vlhkosti dodaného granulátu. Ta totiž významně ovlivňuje proces dalšího zpracování plastů, protože zejména u polyamidů je možno dosahovat reprodukovatelných výsledků ve výrobě pouze při vlhkosti materiálu do 0,1 %. Výběrové zkoušky dodaných šarží suroviny pomocí infračervené analýzy umožňují zajistit, aby se do další výroby dostaly pouze materiály s odpovídajícími parametry.

Zpracování polyamidu

Polyamid, který je výchozí surovinou pro výrobu kabelových vývodek Skintop, je částečně krystalický plast, vyznačující se vysokou stálostí tvaru a dobrými elektroizolačními vlastnostmi. Tento materiál je navíc možno dále vylepšovat a stabilizovat přidáním skelných vláken nebo minerálních látek. Polyamid je však zvlášť citlivý na způsob přípravy a zpracování. Svou houževnatost a mechanické vlastnosti získává při přesně definovaném nasáknutí vodou po vstřikování, a to v rozsahu od 3 do 7 %. Při zpracování však musí být jeho vlhkost naopak velmi nízká, pod 0,1 %. Pro výrobu to znamená, že „vlhký“ polyamidový granulát musí být před vlastním vstřikováním vysoušen a hotové díly musejí naopak vodu znovu přijmout, respektive musejí být upraveny za přesně stanovených podmínek.

Pro výrobu průmyslových konektorů Epic jsou kromě polyamidu používány i polykarbonáty, které se mimo jiné vyznačují i vysokou odolností vůči povětrnostním vlivům.

Vstřikovací proces

Pro výrobu jsou kromě výběru materiálu důležitými faktory i vhodné nástroje a parametry procesu. Celý průběh procesu vstřikování je pomocí vhodných simulačních výpočtů modelován již při technickém projektování a konstrukci formy. Při vlastním vstřikování je granulát přiváděn do vstřikovacího stroje násypkou, následně je při 270 – 285 °C roztaven a poté pomocí šnekového dopravníku vstřikován při tlaku cca 600 barů (60 MPa) do vstřikovacích kanálků a do dutiny formy. Pro kontrolu jakosti jsou mj. používány termokamery, s jejichž pomocí se okamžitě zjistí vady formy nebo procesu.

Výroba probíhá jak na hydraulicky řízených lisech, tak i strojích řízených elektronicky, které se vyznačují výrazně přesnější regulací a možností velmi přesného nastavení, což je výhodné zejména u dílů s tenkými stěnami a u cyklů s krátkými časy. Pro vstřikování jsou používány vysoce kvalitní nástroje se speciální technikou chlazení.

Montáž

Aby vstřikovaný výrobek získal svou konečnou funkčnost a vlastnosti, musí být po vyrobení odpovídajícím způsobem kondicionován. Tato operace se u firmy Lapp provádí v konstantním pokojovém klimatu s 60% vlhkostí vzduchu, ve kterém jsou výrobky uloženy po určitou dobu, jež je závislá na jejich velikosti a tloušťce stěn. Pouze tímto způsobem je možno dosáhnout požadovaných vlastností polyamidu – tvarové stálosti, rázové pevnosti za studena atd. Po potřebném kondicionování jsou hotové díly smontovány na montážních automatech a poté expedovány.

Laboratorní zkoušky

Všechny výrobky Skintop a Epic jsou důkladně zkoušeny ve vlastní laboratoři skupiny Lapp ve Stuttgartu. Neplatí to pouze pro nově vyvíjené výrobky, ale i pro výrobky ze stávající sériové produkce. Díky tomu je zajištěna trvalá kvalita výrobků a plnění požadavků příslušných norem. Mezi důležité zkoušky, kterým jsou podrobovány kabelové vývodky Skintop a konektory Epic, patří:

1. zkouška odlehčení tahu kabelových přívodů – jedná se o zkoušku prováděnou podle evropské normy (EN) a/nebo požadavků UL. Podle EN 50262 jde o dynamickou zkoušku prováděnou s proměnlivým zatížením s frekvencí 50 s^-1. Podle UL 514 B se jedná o statickou zkoušku, prováděnou s konstantním zatížením 16 kg, doba zkoušky je 1 minuta;
2. zkouška krimpovaných kontaktů konektorů tahem – zkouší se pevnost spojení žil kabelu ke kontaktům tahem. Měřena je síla potřebná pro vytažení žíly z nakrimpovaného kontaktu;
3. měření geometrie pouzder – 3D souřadnicový měřicí stroj umožňuje plně automatické měření rozměrů kulatých i hranatých konektorů. Rozlišení je přitom 0,0001 mm a nepřesnost měření celého systému je 1,5 – 2,5 µm;
4. elektrické zkoušky konektorů – měření elektrických veličin je důležité pro prokázání elektrické bezpečnosti. Měří se přechodový odpor, dielektrická pevnost, izolační odpor, odolnost vůči napěťovým impulzům a vysokému napětí. Kromě toho zkušební systém umožňuje měřit zátěžové diagramy;
5. zkoušky krytí – u těchto zkoušek se rozlišuje mezi krytím proti vodě a proti prachu. Při zkoušce krytí proti vodě IPX6 podle EN 60529 je zkušební těleso zkoušeno při maximálním průtoku vody 100 l.min^-1. Zkouška se provádí po dobu 3 minut. Při zkoušce krytí proti vodě IPX8 podle EN 60529 je zkušební těleso vystaveno vodě s maximálním tlakem 10 barů (1 MPa). Zkouška se provádí po dobu 30 minut. Při zkoušce krytí proti prachu podle EN 60529 je zkušební těleso umístěno ve vířivém prostředí pudru klouzku o zrnitosti 75 µm. Zkouška se provádí po dobu 8 hodin. Pokud se provádí zkouška krytí IP6X, je uvnitř zkušebního tělesa udržován podtlak 20 mbar. Ve všech třech případech nesmí přes vývodku proniknout do zkušebního tělesa ani voda, ani prach;
6. zkouška nárazem za studena – na zkoušený vzorek působí rázová energie 7 J (výška pádu 70 cm, hmotnost 1 kg) při teplotě –25 °C. Teprve poté co vzorek v této zkoušce obstojí, je podroben zkoušce krytí (IP68);
7. materiálové zkoušky – ověřuje se vnitřní struktura použitých plastů. Rychlá identifikace materiálů a vstupní kontrola zboží je umožněna použitím infračervené spektroskopie. Systém je vybaven plynovou měřicí buňkou pro spojení s termogravimetrií. Pomocí termogravimetrie je možné analyzovat složení polymerů nebo provést rychlou analýzu termické stability zkoušeného kusu. Pomocí termické analýzy lze ověřovat optimalizaci dlouhodobého chování plastů při jejich termickém namáhání. Provádí se i rychlá analýza poškození a charakterizují se termické vlastnosti.

pavel.marek@mmspektrum.com