Deux plastiques différents
Le polycarbonate est un thermoplastique doté d'une très haute résistance aux chocs, disponible en grades opaques, translucides et transparents. Les coffrets en PRV sont un composite : résine polyester renforcée de fibres de verre, généralement moulée à partir de feuilles ou de composés de moulage en vrac (SMC ou BMC). Le verre rend le PRV rigide ; le polycarbonate est tenace et facile à usiner. Tous deux sont moulés, donc un coffret non métallique sur mesure commence à partir d'une taille moulée standard avec des découpes usinées selon votre plan. Pour comparer ces deux matériaux avec l'acier inoxydable, l'acier et l'aluminium, consultez comparaison des matériaux de coffrets.
Propriétés côte à côte
| Propriété | Polycarbonate | Polyester renforcé de fibres de verre (PRV) (polyester SMC) |
|---|---|---|
| Densité | 1.20 g/cm³ | 1.65–1.90 g/cm³ |
| Module de traction | 2.4 GPa | 11–12.7 GPa |
| Conductivité thermique | 0.2 W/m·K | 0.30–0.36 W/m·K |
| Dilatation thermique | 65 × 10⁻⁶ /K | non comparé (sources incohérentes) |
| Indice thermique relatif (UL 746B) | 115–125 °C | 130 °C (une nuance) |
| Plage de fonctionnement, fabricants de coffrets | −50 à +120 °C (un fabricant) ; −40 à +80 °C à long terme (un autre) | généralement −50 à +150 °C (un fabricant) |
| Classe de flamme UL 94 | HB à V-0, selon la nuance et l'épaisseur | V-0 à 1.5–3.0 mm ; 5VA à 3.0 mm pour une nuance |
| Transmission lumineuse | environ 88% à 3 mm (grades clairs) | opaque |
Les valeurs proviennent des fiches techniques des résines et composés ainsi que des fiches techniques des fabricants de coffrets listées ci-dessous ; elles varient selon la nuance, utilisez donc les chiffres correspondant au coffret que vous achetez. L'indice thermique relatif est une évaluation du vieillissement à long terme, et non une température de fonctionnement maximale.
Choc, rigidité et froid
La force du polycarbonate réside dans sa ténacité. La fiche technique d'un grade stabilisé aux UV indique une énergie de perforation de 60 J à 23 °C et de 65 J à −30 °C, il continue donc d'absorber les chocs par temps froid. Sa résistance aux chocs sur éprouvette entaillée chute cependant de 70 kJ/m² à 23 °C à 15 kJ/m² à −30 °C ; les entailles, rayures et angles vifs ont donc plus d'importance par temps froid. Les indices de résistance aux chocs publiés par les fabricants de coffrets montrent la même tendance ; une gamme en polycarbonate est classée IK10 à +35 °C et IK09 à −25 °C selon la norme IEC 62262.
Le polyester renforcé de fibres de verre sacrifie une partie de cette robustesse au profit de la rigidité. À 11–12.7 GPa, il est environ cinq fois plus rigide que le polycarbonate, de sorte que les grandes portes et parois fléchissent moins sous la charge. Les indices de résistance aux chocs pour les coffrets en PRV sont spécifiques à chaque produit ; une gamme en polyester que nous avons examinée est classée IK08. Demandez le code IK du coffret concerné.
Pour les équipements extérieurs, la norme UL 746C (édition 1995) comprend un essai de choc au froid au cours duquel les éprouvettes sont refroidies à −35 °C pendant 3 heures et frappées alors qu'elles sont encore froides. Vérifiez l'édition appliquée par votre organisme de certification.
Lumière du soleil, UV et indice f1
UL 746C évalue les matériaux polymères pour une utilisation en extérieur. Un matériau avec une classification f1 est adapté à une utilisation en extérieur en ce qui concerne la lumière ultraviolette, l'exposition à l'eau et l'immersion ; f2 signifie qu'il a été testé uniquement partiellement ou n'a réussi que dans une mesure limitée. Dans l'édition 1995 de UL 746C, le conditionnement UV extérieur est de 720 heures d'exposition à l'arc au carbone ou 1,000 heures d'exposition à l'arc au xénon, après quoi la classe de flamme ne doit pas diminuer et les propriétés clés doivent conserver au moins 70% de leur valeur initiale.
- Le polycarbonate nécessite une stabilisation aux UV en extérieur. Un fabricant de coffrets indique que le polycarbonate transparent exposé aux UV jaunit au bout de quelques années et perd de sa résistance aux chocs ; les nuances pigmentées et stabilisées aux UV résistent mieux.
- Polyester renforcé de fibres de verre (PRV) Les surfaces se dégradent lentement sous les UV jusqu'à ce que des fibres de verre apparaissent en surface (« efflorescence de fibres »). Les fabricants ne s'accordent pas sur l'importance de ce phénomène : l'un affirme que l'efflorescence n'affecte ni l'intégrité structurelle ni la cote NEMA, un fabricant de composites indique qu'elle peut provoquer des dommages mécaniques. Les formulations de résine inhibées aux UV le ralentissent.
Pour les deux matériaux en extérieur, demandez un matériau f1-rated et prévoyez une charge thermique solaire, abordée dans coffrets électriques pour extérieur. Les données de vieillissement appartiennent à une nuance et à une couleur spécifique, et un boîtier qui passe son test IP neuf n'a pas encore démontré qu'il résistera des années au soleil ; qualification d'un boîtier en plastique pour l'UV extérieur se fait via les données de nuance, les pigments, les revêtements et les tests sur la pièce finie.
Résistance chimique
C'est ici que les deux diffèrent le plus. Le guide de résistance chimique du fabricant de polycarbonate (six jours à 23 °C) indique :
- Non résistant : alcalis même à 1% (hydroxyde de sodium et hydroxyde de potassium), ammoniac à 0.1%, amines et méthanol. Les alcalis catalysent l'hydrolyse, et l'ammoniac et les amines sont « particulièrement agressifs en présence de traces d'eau ».
- Gonflement ou dissolution : acétone, MEK, benzène, xylène, acétate d'éthyle et solvants chlorés.
- Résistant : acides acétique, chlorhydrique, sulfurique et nitrique à 10 %, acide citrique à 10 %, hexane, huiles de silicone et de paraffinage, ainsi qu'à la plupart des huiles et graisses industrielles (mais ni à l'essence ni au gazole).
Le polycarbonate peut également subir des fissures sous contrainte là où une tension mécanique rencontre un agent chimique, par exemple une isolation de câble en PVC plastifié pressée contre une pièce moulée. Le fabricant note que les pièces peu sollicitées dans des grades appropriés peuvent résister à un nettoyage fréquent avec de la soude caustique à 2% à 80 °C avec un contact bref, le lavage à haute pression n'est donc pas exclu, mais les nettoyants à base de soude caustique et d'ammoniaque constituent le risque principal.
Le polyester renforcé de fibres de verre est utilisé dans les environnements pétrochimiques, de traitement des eaux et maritimes, ainsi qu'en présence de solvants organiques, d'alcools et d'acides et alcalis moyennement forts. Pour les alcalis forts tels que la soude caustique concentrée, les tableaux de résistance des fabricants de coffrets divergent, et le document d'un fabricant se contredit lui-même. Si votre usine utilise un nettoyant spécifique à une concentration donnée, indiquez-le dans votre demande de devis et vérifiez-le par rapport aux données du matériau, ou envisagez l'acier inoxydable 316L.
Indices d'inflammabilité : UL 94 est une propriété du matériau
UL 94 classifie la manière dont un échantillon de plastique brûle lors d'un test à petite flamme. Dans le test vertical, la flamme est appliquée deux fois pendant 10 secondes :
| Classe | Post-combustion, chaque échantillon | Total, 10 applications | Les gouttes enflammées enflamment le coton |
|---|---|---|---|
| V-0 | ≤ 10 s | ≤ 50 s | Non |
| V-1 | ≤ 30 s | ≤ 250 s | Non |
| V-2 | ≤ 30 s | ≤ 250 s | Oui |
HB correspond à l'essai horizontal : le matériau brûle plus lentement qu'une vitesse établie (40 mm/min pour les éprouvettes de 3–13 mm, 75 mm/min sous 3 mm). Les classes 5V utilisent une flamme environ cinq fois plus sévère que les essais V et HB, sans tolérer de gouttes enflammées ; les plaques 5VA ne doivent pas être perforées par la combustion, tandis que les plaques 5VB peuvent former un trou.
Trois points pour les acheteurs. Premièrement, la classe dépend de l'épaisseur : une nuance de polycarbonate ignifuge est V-2 à 1.0 mm et V-0 à 3.0 mm, donc une classification n'a guère de sens sans son épaisseur. Deuxièmement, UL note que la plupart des résultats UL 94 ne s'appliquent pas aux matériaux plus épais que 13.0 mm ou plus grands que 1 m². Troisièmement, un matériau V-0 ne rend pas un coffret V-0 ou homologué : UL 94 classe le plastique, et les propres fiches de matériau d'UL indiquent que l'acceptabilité de la combinaison dans un produit fini est déterminée séparément. Voir UL 50E, NEMA 250 et homologation.
Signaux sans fil, EMI et mise à la terre
Les deux matériaux laissent passer les signaux radio. Le polycarbonate et les composites polymère-fibre de verre permettent à un appareil sans fil de fonctionner à l'intérieur du coffret « sans impact notable » sur le signal, ce qui est une raison courante de les choisir pour les radios, les passerelles et les lecteurs RFID. Revers de la même médaille : les plastiques offrent un blindage EMI négligeable à moins d'être plaqués ou recouverts d'une couche conductrice ; les équipements sensibles aux EMI doivent donc être placés dans du métal. Un coffret non métallique ne fournit également aucun chemin de mise à la terre : le NEC 314.3 autorise les coffrets non métalliques avec des chemins de câbles métalliques ou des câbles à armure métallique uniquement lorsque les pièces métalliques sont reliées entre elles à l'intérieur du coffret (vérifiez l'édition appliquée par votre autorité compétente), comme décrit dans la mise à la terre et la liaison équipotentielle des coffrets.
Découpe et perçage
Polycarbonate se machine facilement avec des outils tranchants. Refroidissez avec de l'air comprimé ou une légère brume d'eau, et évitez les huiles de coupe à base de pétrole ou les fluides de coupe agressifs, qui peuvent provoquer des fissurations sous contrainte. Un fabricant de coffrets ne recommande pas les poinçonneuses pour le polycarbonate.
Polyester renforcé de fibres de verre (PRV) est abrasif. Un outil de coupe émoussé est la cause la plus fréquente de trous défectueux ; les scies cloche à pointe de carbure ou à pointe de diamant, à grande vitesse et à faible avance, réduisent l'écaillage, et l'acier rapide s'émousse rapidement. La coupe produit de la poussière de verre, alors portez une protection oculaire et respiratoire.
Quoi qu'il en soit, chaque ouverture doit être obturée par un presse-étoupe ou un composant ayant un indice au moins équivalent à celui du coffret, sous peine de perdre son indice déclaré par le fabricant : voir découpes, presse-étoupes et fenêtres pour IHM.
Lequel choisir
| Application | Choisir |
|---|---|
| Choc, vandalisme, chutes d'outils | Polycarbonate |
| Couvercle transparent ou porte transparente | Polycarbonate (stabilisé aux UV pour l'extérieur) |
| Grand coffret, plaque de montage lourde | polyester renforcé de fibres de verre (PRV) |
| Température ambiante élevée | Polyester renforcé de fibres de verre, après vérification de la plage publiée |
| Exposition aux produits caustiques, à l'ammoniaque ou aux solvants | Polyester renforcé de fibres de verre, vérifié par rapport au produit chimique spécifique ; ou acier inoxydable 316L |
| Extérieur, exposition prolongée au soleil | L'un ou l'autre, avec un matériau f1-rated |
| Appareil sans fil à l'intérieur | L'un ou l'autre |
| Blindage EMI nécessaire | Aucun des deux : utilisez un coffret métallique |
Configurations sur mesure. NEMA4 Enclosure confectionne des coffrets sur mesure en polycarbonate et en polyester renforcé de fibres de verre (PRV) dans des dimensions standard moulées, découpées selon votre plan, avec des options en acier inoxydable 304 et 316L, en acier au carbone revêtu poudre et en aluminium. Les types NEMA sont des indices (déclarés par le fabricant) pour la conception spécifiée ; les coffrets sont non homologués UL. Dès une pièce, devis par email, livraison sous 10 jours ouvrés à partir de l'approbation de votre plan.
Foire aux questions
Le polycarbonate ou le polyester renforcé de fibres de verre (PRV) est-il préférable en extérieur ?
Les deux conviennent à une utilisation en extérieur si le matériau est classé f1 selon la norme UL 746C. Le polycarbonate nécessite une nuance stabilisée aux UV et peut jaunir avec les années ; le polyester renforcé de fibres de verre (PRV) peut présenter une efflorescence de fibres en surface. Le polyester renforcé de fibres de verre (PRV) possède la plage de température la plus élevée.
Lequel est le plus résistant, le polycarbonate ou le polyester renforcé de fibres de verre (PRV) ?
Ils sont solides de différentes manières. Le polycarbonate absorbe mieux les chocs ; le polyester renforcé de fibres de verre est environ cinq fois plus rigide, donc il fléchit moins sous charge et sur de grandes plaques.
Les coffrets en polycarbonate peuvent-ils être utilisés dans les zones de lavage à haute pression ?
Oui, avec précaution concernant les produits chimiques. Le polycarbonate est attaqué par les alcalis, l'ammoniac et de nombreux solvants ; vérifiez donc les produits de nettoyage et de désinfection utilisés. Pour le lavage à haute pression caustique, le polyester renforcé de fibres de verre (PRV) ou l'acier inoxydable constituent généralement un choix plus sûr.
Un classement UL 94 V-0 signifie-t-il que le coffret est classé pour le feu ?
Non. La norme UL 94 classe la matière plastique à une épaisseur déclarée. Elle ne note ni ne homologue un coffret fini, qui est évalué en tant que produit selon sa propre norme.
Les coffrets en polyester renforcé de fibres de verre (PRV) bloquent-ils le Wi-Fi ?
Non. Le polyester renforcé de fibres de verre (PRV) et le polycarbonate laissent passer les signaux radio, ce qui explique leur utilisation pour les équipements sans fil. Aucun des deux ne fournit de blindage EMI sans revêtement.
Sources
- UL Solutions, essais de combustion (incendie) pour plastiques (critères UL 94 V, HB et 5V)
- Autorités des codes UL, comprendre les certifications et les limitations de l'indice UL 94 (limites de 13.0 mm et 1 m²)
- Carte jaune UL pour un SMC polyester (épaisseur minimale par classe ; acceptabilité de la combinaison déterminée par UL)
- UL Solutions, Comprendre la série UL 746 (vieillissement UL 746B, UL 746C f1 / f2)
- Bopla, capacités en extérieur (définition f2)
- UL 746C (1995), Matériaux polymères : Utilisation dans les évaluations d'équipements électriques (conditionnement UV, Tableau 26.1, impact à froid 57.4)
- Covestro, fiche technique du polycarbonate stabilisé aux UV Makrolon 2807
- Fiche technique du polycarbonate ignifuge Covestro Makrolon 6555 (V-2 à 1.0 mm, V-0 à 3.0 mm)
- Covestro, "Makrolon: la résistance chimique" (tableau de résistance, fissuration sous contrainte, nettoyage à la soude caustique à 2 %)
- Fiche technique du SMC électrique Altraset AS8125 (densité, module, UL 94 V-0 à 3.0 mm)
- Fiche technique du SMC électrique Altraset AS8115 (V-0 à 1.5 mm, 5VA à 3.0 mm)
- LyondellBasell, fiche technique SMC Premi-Glas 1200H-30 (densité, conductivité thermique, RTI)
- LyondellBasell, fiche technique SMC Premi-Glas 2207-25 CR-SX
- nVent HOFFMAN, Informations techniques (polycarbonate et polyester renforcé de fibres de verre (PRV) : plages de températures et utilisations)
- Fibox, matériaux de coffret (jaunissement aux UV du polycarbonate transparent ; pas de blindage CEM)
- Déclaration pour le polycarbonate Fibox ARCA (IK10 à +35 °C, IK09 à −25 °C ; −40 à +80 °C)
- Coffret en polyester Fibox Euronord P (IK08)
- CompositesWorld, dégradation de surface des plastiques renforcés par UV
- Allied Moulded, bulletin Ultraguard (efflorescence de fibres et intégrité structurelle)
- Strongwell, résistance aux intempéries UV des produits en PRV (effritement des fibres)
- Stahlin, tableaux de résistance chimique (PRV et polycarbonate)
- Hammond, comparaison polyester renforcé de fibres de verre (PRV) / polycarbonate (indices de résistance chimique)
- Control Global, "Enclosures are more than a box" (les matériaux non métalliques laissent passer les signaux sans fil)
- Interference Technology, blindage EMI (plastiques négligeables sauf revêtement)
- Interstate Plastics, guide de fabrication du polycarbonate (liquides de refroidissement et fissuration sous contrainte)
- Stahlin, découpe et perçage (outils, vitesses et avances ; poinçons et polycarbonate)
- Polycase, PRV vs polycarbonate (protection oculaire et respiratoire lors de la découpe du PRV)
- BSI, IEC 62262 (code IK)
