Dos plásticos diferentes
El policarbonato es un termoplástico con una resistencia al impacto muy alta, disponible en grados opacos, translúcidos y transparentes. Los gabinetes de fibra de vidrio son un compuesto: resina de poliéster reforzada con fibras de vidrio, moldeada típicamente a partir de compuesto de láminas o de moldeo a granel (SMC o BMC). El vidrio confiere rigidez al PRFV; el policarbonato es resistente y fácil de mecanizar. Ambos son moldeados, por lo que un gabinete no metálico personalizado parte de un tamaño moldeado estándar con los recortes mecanizados según su diseño. Para ver cómo se comparan estos dos con el acero inoxidable, el acero y el aluminio, consulte comparativa de materiales de gabinetes.
Propiedades comparadas
| Propiedad | Policarbonato | Poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) (SMC de poliéster) |
|---|---|---|
| Densidad | 1.20 g/cm³ | 1.65–1.90 g/cm³ |
| Módulo de tracción | 2.4 GPa | 11–12.7 GPa |
| Conductividad térmica | 0.2 W/m·K | 0.30–0.36 W/m·K |
| Expansión térmica | 65 × 10⁻⁶ /K | no comparado (fuentes inconsistentes) |
| Índice térmico relativo (UL 746B) | 115–125 °C | 130 °C (un grado) |
| Rango de operación, fabricantes de gabinetes | −50 a +120 °C (un fabricante); −40 a +80 °C a largo plazo (otro) | típicamente −50 a +150 °C (un fabricante) |
| Clase de llama UL 94 | De HB a V-0, según el grado y el espesor | V-0 a 1.5–3.0 mm; 5VA a 3.0 mm para un grado |
| Transmisión de luz | aproximadamente 88% a 3 mm (grados transparentes) | opaco |
Los valores provienen de las hojas de datos de resinas y compuestos y de las hojas técnicas de los fabricantes de gabinetes que se enumeran a continuación; varían según el grado, por lo que debe utilizar las cifras correspondientes al gabinete que está comprando. El índice térmico relativo es una calificación de envejecimiento a largo plazo, no una temperatura máxima de funcionamiento.
Impacto, rigidez y frío
La fortaleza del policarbonato es su tenacidad. La hoja de datos de un grado estabilizado contra los rayos UV indica una energía de perforación de 60 J a 23 °C y 65 J a −30 °C, por lo que sigue absorbiendo golpes en el frío. Su resistencia al impacto con entalla, sin embargo, cae de 70 kJ/m² a 23 °C a 15 kJ/m² a −30 °C, por lo que las entallas, los arañazos y las esquinas afiladas importan más en el frío. Las clasificaciones de impacto publicadas por los fabricantes de gabinetes muestran el mismo patrón; una línea de policarbonato tiene clasificación del fabricante IK10 a +35 °C y IK09 a −25 °C según IEC 62262.
La fibra de vidrio sacrifica parte de esa tenacidad a cambio de rigidez. A 11–12.7 GPa, es aproximadamente cinco veces más rígida que el policarbonato, por lo que las puertas y paredes grandes se flexionan menos bajo carga. Las clasificaciones de impacto para los gabinetes de PRFV son específicas del producto; una línea de poliéster que encontramos tiene clasificación del fabricante IK08. Solicite el código IK del gabinete real.
Para equipos de exterior, UL 746C (edición 1995) incluye una prueba de impacto en frío en la que las muestras se enfrían a −35 °C durante 3 horas y se golpean mientras aún están frías. Verifique la edición que aplica su certificador.
Luz solar, UV y la clasificación f1
UL 746C califica los materiales poliméricos para uso en exteriores. Un material con una calificación f1 es adecuado para uso en exteriores con respecto a la luz ultravioleta, la exposición al agua y la inmersión; f2 significa que fue probado solo parcialmente o que aprobó solo en una medida restringida. En la edición 1995 de UL 746C, el acondicionamiento UV para exteriores es de 720 horas de exposición por arco de carbono o 1,000 horas de exposición por arco de xenón, tras lo cual la clase de llama no debe disminuir y las propiedades clave deben mantener al menos el 70% de su valor original.
- El policarbonato necesita estabilización contra los rayos UV en exteriores. Un fabricante de gabinetes señala que el policarbonato transparente expuesto a los rayos UV se tornará amarillento con los años y perderá resistencia al impacto; los grados pigmentados y estabilizados contra los rayos UV resisten mejor.
- Las superficies de fibra de vidrio (PRFV) se degradan lentamente bajo la radiación UV hasta que las fibras de vidrio aparecen en la superficie ("floración de fibra"). Los fabricantes no coinciden en cuánto importa: uno dice que la floración no afecta la integridad estructural ni la clasificación NEMA, un fabricante de compuestos dice que puede causar daños mecánicos. Las formulaciones de resina con inhibidores de UV la retrasan.
Para cualquiera de los dos materiales en exteriores, solicite un material f1-rated y tenga en cuenta la carga térmica solar, que se trata en gabinetes eléctricos para exteriores. Los datos de envejecimiento pertenecen a un grado y color específicos, y una carcasa que pasa su prueba IP cuando es nueva aún no ha demostrado que durará años bajo el sol; calificar una carcasa de plástico para UV exterior repasa los datos del grado, el pigmento, los recubrimientos y las pruebas sobre la pieza terminada.
Resistencia química
Aquí es donde ambos difieren más. La guía de resistencia química del fabricante de policarbonato (seis días a 23 °C) informa:
- No resistente: álcalis incluso al 1% (hidróxido de sodio y potasio), amoníaco al 0.1%, aminas y metanol. Los álcalis catalizan la hidrólisis, y el amoníaco y las aminas son "particularmente agresivos en presencia de trazas de agua".
- Se hincha o disuelve: acetona, MEK, benceno, xileno, acetato de etilo y solventes clorados.
- Resistente a: 10% de ácidos acético, clorhídrico, sulfúrico y nítrico, 10% de ácido cítrico, hexano, aceites de silicona y parafina, y la mayoría de los aceites y grasas industriales (pero no gasolina ni diésel).
El policarbonato también puede sufrir agrietamiento por tensión cuando confluyen la tensión de tracción y un producto químico, por ejemplo, el aislamiento de PVC plastificado de un cable presionado contra una pieza moldeada. El fabricante señala que las piezas con baja tensión en grados adecuados pueden soportar una limpieza frecuente con sosa cáustica al 2% a 80 °C con un contacto breve, por lo que el lavado a presión no está descartado, pero los limpiadores a base de sosa cáustica y amoníaco son el principal riesgo.
El poliéster reforzado con fibra de vidrio se utiliza en entornos petroquímicos, de tratamiento de agua y marinos, así como en presencia de disolventes orgánicos, alcoholes y ácidos y álcalis moderadamente fuertes. Para álcalis fuertes como la sosa cáustica concentrada, las tablas de resistencia de los propios fabricantes de gabinetes no coinciden y el documento de un fabricante se contradice a sí mismo. Si su planta utiliza un limpiador específico a una concentración específica, indíquelo en su solicitud de cotización y verifíquelo con los datos del material, o considere acero inoxidable 316L.
Clasificaciones de llama: UL 94 es una propiedad del material
UL 94 clasifica cómo se quema una muestra de plástico en una prueba de llama pequeña. En la prueba vertical, la llama se aplica dos veces durante 10 segundos:
| Clase | Llama residual, cada espécimen | Total, 10 aplicaciones | Las gotas en llamas encienden el algodón |
|---|---|---|---|
| V-0 | ≤ 10 s | ≤ 50 s | No |
| V-1 | ≤ 30 s | ≤ 250 s | No |
| V-2 | ≤ 30 s | ≤ 250 s | Sí |
HB es la prueba horizontal: el material arde más lentamente que una tasa establecida (40 mm/min para especímenes de 3–13 mm, 75 mm/min bajo 3 mm). Las clases 5V utilizan una llama aproximadamente cinco veces más severa que las pruebas V y HB, sin permitir goteos inflamables; las placas 5VA no deben perforarse, mientras que las placas 5VB pueden formar un orificio.
Tres puntos para los compradores. Primero, la clase depende del espesor: un grado de policarbonato retardante de llama es V-2 a 1.0 mm y V-0 a 3.0 mm, por lo que una clasificación tiene poco sentido sin su espesor. Segundo, UL señala que la mayoría de los resultados de UL 94 no se aplican a materiales de más de 13.0 mm de espesor o mayores a 1 m². Tercero, un material V-0 no convierte a un gabinete en un V-0 o listado: UL 94 clasifica el plástico, y las propias tarjetas de material de UL indican que la aceptabilidad de la combinación en un producto final se determina por separado. Consulte UL 50E, NEMA 250 y listado.
Señales inalámbricas, EMI y conexión a tierra
Ambos materiales permiten el paso de señales de radio. Los policarbonatos y los compuestos de polímero y poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) permiten que un dispositivo inalámbrico funcione dentro del gabinete "sin un impacto perceptible" en la señal, lo cual es una razón común para elegirlos para radios, gateways y lectores RFID. La otra cara de esta misma propiedad: los plásticos ofrecen un blindaje EMI insignificante a menos que estén chapados o recubiertos con una capa conductora, por lo que el equipo sensible a EMI debe estar en metal. Un gabinete no metálico tampoco proporciona una ruta de conexión a tierra: el NEC 314.3 permite cajas no metálicas con canalizaciones metálicas o cables con armadura metálica solo donde las partes metálicas están unidas entre sí dentro de la caja (verifique la edición que aplica su autoridad competente), tal como se describe en conexión a tierra y unión del gabinete.
Corte y perforación
Policarbonato se mecaniza fácilmente con herramientas afiladas. Enfríe con aire comprimido o una ligera neblina de agua, y evite los aceites de corte derivados del petróleo o refrigerantes agresivos, que pueden causar grietas por tensión. Un fabricante de gabinetes no recomienda el uso de punzones para el policarbonato.
Poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) es abrasivo. Una herramienta de corte desafilada es la causa más común de agujeros fallidos; las sierras de corona con punta de carburo o de diamante a alta velocidad y baja alimentación reducen el astillamiento, y el acero de alta velocidad se desafila rápidamente. El corte produce polvo de vidrio, por lo que debe usar protección ocular y respiratoria.
En cualquier caso, cada abertura debe cerrarse con un prensaestopas o componente clasificado con un nivel al menos tan alto como el tipo de gabinete, o el gabinete perderá su clasificación: consulte recortes, prensaestopas y ventanas HMI.
Cuál elegir
| Aplicación | Seleccionar |
|---|---|
| Impacto, vandalismo, herramientas caídas | Policarbonato |
| Cubierta transparente o puerta transparente | Policarbonato (estabilizado contra rayos UV en exteriores) |
| Gabinete grande, placa de montaje pesada | poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) |
| Alta temperatura ambiente | Fibra de vidrio, tras verificar el rango publicado |
| Exposición a sustancias cáusticas, amoníaco o disolventes | Fibra de vidrio, verificada frente al químico específico; o acero inoxidable 316L |
| Exterior, larga exposición al sol | Cualquiera de los dos, con un material f1-rated |
| Dispositivo inalámbrico en el interior | Cualquiera |
| Se requiere blindaje contra EMI | Ninguno: use un gabinete metálico |
Diseños personalizados. NEMA4 Enclosure fabrica gabinetes personalizados de policarbonato y poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) en tamaños moldeados estándar, cortados según su disposición, además de acero inoxidable 304 y 316L, acero al carbono con recubrimiento en polvo y aluminio. Los tipos NEMA son clasificaciones del fabricante para el diseño especificado; los gabinetes no están listados por UL. Desde una sola pieza, con cotización por correo electrónico y entrega en 10 días hábiles a partir de su aprobación del plano.
Preguntas frecuentes
¿Es mejor el policarbonato o el poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) para exteriores?
Ambos funcionan en exteriores si el material tiene clasificación f1 según UL 746C. El policarbonato necesita un grado estabilizado contra los rayos UV y puede amarillear con los años; la fibra de vidrio puede mostrar afloramiento de fibras en la superficie. La fibra de vidrio tiene el rango de temperatura más alto.
¿Cuál es más resistente, el policarbonato o el poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV)?
Tienen diferentes tipos de resistencia. El policarbonato absorbe mejor los impactos; el poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) es aproximadamente cinco veces más rígido, por lo que se flexiona menos bajo carga y en paneles grandes.
¿Se pueden usar los gabinetes de policarbonato en áreas de lavado a presión?
Sí, con precaución respecto a los productos químicos. El policarbonato es atacado por álcalis, amoníaco y muchos solventes, así que verifique los limpiadores y desinfectantes utilizados. Para lavado a presión cáustico, el poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) o el acero inoxidable suelen ser la opción más segura.
¿Una clasificación UL 94 V-0 significa que el gabinete tiene clasificación de resistencia al fuego?
No. UL 94 clasifica el material plástico con un espesor determinado. No califica ni lista un gabinete terminado, el cual se evalúa como un producto bajo su propio estándar.
¿Los gabinetes de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) bloquean la señal Wi-Fi?
No. El poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) y el policarbonato permiten el paso de señales de radio, razón por la cual se utilizan para equipos inalámbricos. Ninguno proporciona blindaje EMI a menos que esté recubierto.
Fuentes
- UL Solutions, Pruebas de combustión (fuego) para plásticos (criterios UL 94 V, HB y 5V)
- Autoridades de códigos UL, Entendiendo las certificaciones de clasificación UL 94 y sus limitaciones (límites de 13.0 mm y 1 m²)
- Tarjeta Amarilla UL para un SMC de poliéster (espesor mínimo por clase; la aceptabilidad de la combinación la determina UL)
- UL Solutions, Entendiendo la serie UL 746 (envejecimiento UL 746B, UL 746C f1 / f2)
- Bopla, capacidades para exteriores (definición de f2)
- UL 746C (1995), Materiales poliméricos: Uso en evaluaciones de equipos eléctricos (acondicionamiento UV, Tabla 26.1, impacto en frío 57.4)
- Covestro, ficha técnica de policarbonato Makrolon 2807 con estabilización UV
- Covestro, ficha técnica de policarbonato Makrolon 6555 retardante de llama (V-2 a 1.0 mm, V-0 a 3.0 mm)
- Covestro, "Makrolon: la resistencia química" (tabla de resistencia, agrietamiento por tensión, limpieza cáustica al 2%)
- Ficha técnica de Altraset AS8125 SMC eléctrico (gravedad específica, módulo, UL 94 V-0 a 3.0 mm)
- Ficha técnica de Altraset AS8115 SMC eléctrico (V-0 a 1.5 mm, 5VA a 3.0 mm)
- LyondellBasell, hoja de datos de Premi-Glas 1200H-30 SMC (densidad, conductividad térmica, RTI)
- LyondellBasell, hoja de datos de Premi-Glas 2207-25 CR-SX SMC
- nVent HOFFMAN, Información técnica (rangos de temperatura y usos de policarbonato y poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV))
- Fibox, materiales de gabinetes (amarilleamiento por UV del policarbonato transparente; sin blindaje EMC)
- Declaración de policarbonato Fibox ARCA (IK10 a +35 °C, IK09 a −25 °C; −40 a +80 °C)
- Gabinete de poliéster Fibox Euronord P (IK08)
- CompositesWorld, degradación superficial por UV del poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV)
- Boletín de Allied Moulded, Ultraguard (floración de fibra e integridad estructural)
- Strongwell, resistencia a la intemperie UV de productos de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) (floración de fibra)
- Stahlin, tablas de resistencia química (poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) y policarbonato)
- Hammond, comparación de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) frente a policarbonato (clasificaciones de resistencia química)
- Control Global, "Los gabinetes son más que una caja" (los materiales no metálicos permiten señales inalámbricas)
- Interference Technology, blindaje EMI (los plásticos son insignificantes a menos que estén recubiertos)
- Interstate Plastics, guía de fabricación de policarbonato (refrigerantes y agrietamiento por tensión)
- Stahlin, corte y perforación (herramientas, velocidades y avances; punzones y policarbonato)
- Polycase, PRFV frente a policarbonato (protección ocular y respiratoria al cortar PRFV)
- BSI, IEC 62262 (código IK)
