Policarbonato vs gabinetes de poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV)

Dois plásticos diferentes

O policarbonato é um termoplástico com muito alta resistência ao impacto, disponível em graus opacos, translúcidos e claros. Gabinetes de fibra de vidro são compostos: resina de poliéster reforçada com fibras de vidro, geralmente moldados a partir de chapa ou composto de moldagem em massa (SMC ou BMC). A fibra de vidro torna o FRP rígido; o policarbonato é resistente e fácil de usinar. Ambos são moldados, então um gabinete não metálico personalizado começa com um tamanho moldado padrão, com os recortes usinados conforme seu layout. Para comparar esses dois com aço inoxidável, aço e alumínio, veja comparação de materiais de gabinetes.

Propriedades lado a lado

Os valores vêm de fichas técnicas de resinas e compostos e de fichas técnicas dos fabricantes de gabinetes listadas abaixo; eles variam conforme o grau, portanto, use os números do gabinete que você está comprando. O índice térmico relativo é uma classificação de envelhecimento a longo prazo, não uma temperatura máxima de operação.

Impacto, rigidez e frio

A força do policarbonato é a sua tenacidade. A ficha técnica de um grau estabilizado contra UV indica uma energia de perfuração de 60 J a 23 °C e 65 J a −30 °C, portanto, ele continua absorvendo impactos no frio. Sua resistência ao impacto com entalhe, no entanto, cai de 70 kJ/m² a 23 °C para 15 kJ/m² a −30 °C, por isso entalhes, arranhões e cantos vivos são mais críticos no frio. As classificações de impacto publicadas pelos fabricantes de gabinetes mostram o mesmo padrão; uma linha de policarbonato é classificada como IK10 a +35 °C e IK09 a −25 °C sob a norma IEC 62262.

O poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV) troca parte dessa tenacidade por rigidez. Com 11–12.7 GPa, ele é cerca de cinco vezes mais rígido que o policarbonato, portanto, portas e paredes grandes flexionam menos sob carga. As classificações de impacto para gabinetes de PRFV são específicas do produto; uma linha de poliéster que encontramos é classificada como IK08. Solicite o código IK do gabinete específico.

Para equipamentos de uso externo, a UL 746C (edição 1995) inclui um teste de impacto a frio no qual as amostras são resfriadas a −35 °C por 3 horas e atingidas enquanto ainda estão frias. Verifique a edição que seu certificador aplica.

Luz solar, UV e a classificação f1

A UL 746C classifica materiais poliméricos para uso externo. Um material com classificação f1 é adequado para uso externo com relação à luz ultravioleta, exposição à água e imersão; f2 significa que foi testado apenas parcialmente ou passou apenas em parte. Na edição 1995 da UL 746C, a condição UV externa é 720 horas de exposição a arco de carbono ou 1,000 horas de exposição a arco de xenônio, após as quais a classe de chama não deve cair e propriedades-chave devem manter pelo menos 70% do seu valor original.

• Policarbonato requer estabilização UV para uso externo. Um fabricante de gabinetes observa que o policarbonato transparente exposto aos raios UV, ao longo de alguns anos, ficará amarelado e perderá resistência ao impacto; graus pigmentados e estabilizados contra UV resistem melhor.
• As superfícies de poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV) degradam-se lentamente sob luz UV até que as fibras de vidro apareçam na superfície ("afloramento de fibras"). Os fabricantes discordam sobre o quanto isso importa: um diz que o afloramento não afeta a integridade estrutural ou a classificação NEMA, um fabricante de compósitos diz que pode causar danos mecânicos. Formulações de resina com inibidores de UV retardam isso.

Para uso externo com qualquer um dos materiais, solicite um material f1-rated e considere a carga térmica solar, abordada em gabinetes elétricos para uso externo. Os dados de envelhecimento pertencem a um grau e cor específicos, e um gabinete de plástico que passa seu teste IP quando novo ainda não demonstrou que durará anos sob o sol; qualificação de um gabinete de plástico para UV externo é feita com base em dados do grau, pigmentos, revestimentos e testes no componente final.

Resistência química

É aqui que os dois mais diferem. O guia de resistência química do fabricante de policarbonato (seis dias a 23 °C) relata:

• Não resistente: álcalis mesmo a 1% (hidróxido de sódio e de potássio), amônia a 0.1%, aminas e metanol. Os álcalis catalisam a hidrólise, e a amônia e as aminas são "particularmente agressivas na presença de vestígios de água".
• Incha ou dissolve: acetona, MEK, benzeno, xileno, acetato de etila e solventes clorados.
• Resistente a: ácidos acético, clorídrico, sulfúrico e nítrico a 10%, ácido cítrico a 10%, hexano, óleos de silicone e parafina, e à maioria dos óleos e graxas industriais (mas não a gasolina ou diesel).

O policarbonato também pode sofrer fissuração por tensão onde a tensão de tração e um agente químico se encontram, por exemplo, o isolamento de cabo de PVC plastificado pressionado contra uma peça moldada. O fabricante observa que peças de baixa tensão em graus adequados podem suportar limpeza frequente com 2% de cáustico a 80 °C com contato curto, portanto, a lavagem sob pressão não é descartada, mas limpadores cáusticos e à base de amônia são o principal risco.

O poliéster reforçado com fibra de vidro é usado em ambientes petroquímicos, de tratamento de água e marítimos, e na presença de solventes orgânicos, álcoois e ácidos e álcalis moderadamente fortes. Para álcalis fortes, como a soda cáustica concentrada, as tabelas de resistência dos próprios fabricantes de gabinetes divergem, e o documento de um fabricante chega a ser contraditório. Se sua planta utiliza um produto de limpeza específico em uma concentração específica, mencione-o em seu pedido de orçamento e verifique-o em relação aos dados do material, ou considere o aço inoxidável 316L.

Classificações de inflamabilidade: UL 94 é uma propriedade do material

A UL 94 classifica como um espécime de plástico queima em um teste de chama pequena. No teste vertical, a chama é aplicada duas vezes por 10 segundos:

HB é o teste horizontal: o material queima mais lentamente do que uma taxa definida (40 mm/min para amostras de 3–13 mm, 75 mm/min abaixo de 3 mm). As classes 5V usam uma chama cerca de cinco vezes mais severa do que os testes V e HB, sem permitir gotas em chamas; placas 5VA não devem queimar até perfurar, enquanto placas 5VB podem formar um orifício.

Três pontos para compradores. Primeiro, a classe depende da espessura: um grau de policarbonato retardante de chama é V-2 a 1.0 mm e V-0 a 3.0 mm, portanto, uma classificação significa pouco sem sua espessura. Segundo, a UL observa que a maioria dos resultados UL 94 não se aplica a materiais com espessura superior a 13.0 mm ou área maior que 1 m². Terceiro, um material V-0 não torna um gabinete V-0 ou listado: a UL 94 classifica o plástico, e os próprios cartões de material da UL afirmam que a aceitabilidade da combinação em um produto final é determinada separadamente. Veja UL 50E, NEMA 250 e listagem.

Sinais sem fio, EMI e aterramento

Ambos os materiais deixam passar sinais de rádio. O policarbonato e os compósitos de polímero com fibra de vidro permitem que um dispositivo sem fio funcione dentro do gabinete "sem impacto perceptível" no sinal, o que é um motivo comum para escolhê-los para rádios, gateways e leitores RFID. O outro lado dessa mesma propriedade: os plásticos oferecem blindagem EMI negligenciável, a menos que sejam metalizados ou revestidos com uma camada condutiva, de modo que equipamentos sensíveis a EMI pertencem a gabinetes metálicos. Um gabinete não metálico também não fornece caminho de aterramento: o NEC 314.3 permite caixas não metálicas com eletrodutos metálicos ou cabos com armadura metálica somente quando as partes metálicas são interligadas dentro da caixa (consulte a edição aplicada pela autoridade jurisdicional local), conforme descrito em aterramento e interligação de gabinetes.

Corte e perfuração

O policarbonato usina-se facilmente com ferramentas afiadas. Resfrie com ar comprimido ou uma névoa leve de água, e evite óleos de corte de petróleo ou fluidos de corte agressivos, que podem causar trincas por tensão. Um fabricante de gabinetes não recomenda punções de furos para policarbonato.

O poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV) é abrasivo. Uma ferramenta de corte cega é a causa mais comum de falhas em furos; serras copo com ponta de metal duro ou diamante em alta velocidade e baixa taxa de avanço reduzem o lascamento, e o aço rápido cega rapidamente. O corte produz pó de vidro, portanto use proteção para os olhos e respiratória.

De qualquer forma, cada abertura deve ser fechada por um prensa-cabo ou componente classificado pelo menos tão alto quanto o tipo de gabinete, ou o gabinete perde sua classificação: veja recortes, prensa-cabos e janelas para IHM.

Qual escolher

Perguntas frequentes

Fontes

1. UL Solutions, testes de combustão (fogo) para plásticos (critérios UL 94 V, HB e 5V)
2. Autoridades de código UL, entendendo as certificações e limitações da classificação UL 94 (limites de 13.0 mm e 1 m²)
3. Cartão Amarelo UL para um SMC de poliéster (espessura mínima por classe; aceitabilidade da combinação determinada pela UL)
4. UL Solutions, Entendendo a série UL 746 (envelhecimento UL 746B, UL 746C f1 / f2)
5. Bopla, capacidades para uso externo (definição de f2)
6. UL 746C (1995), Materiais Poliméricos: Uso em Avaliações de Equipamentos Elétricos (condicionamento UV, Tabela 26.1, impacto a frio 57.4)
7. Ficha técnica de policarbonato estabilizado contra UV Makrolon 2807 da Covestro
8. Ficha técnica do policarbonato retardante de chama Covestro, Makrolon 6555 (V-2 a 1.0 mm, V-0 a 3.0 mm)
9. Covestro, "Makrolon: a resistência química" (tabela de resistência, fissuração sob tensão, limpeza caústica a 2%)
10. Ficha técnica de SMC elétrico Altraset AS8125 (gravidade específica, módulo, UL 94 V-0 a 3.0 mm)
11. Ficha técnica de SMC elétrico Altraset AS8115 (V-0 a 1.5 mm, 5VA a 3.0 mm)
12. LyondellBasell, datasheet Premi-Glas 1200H-30 SMC (densidade, condutividade térmica, RTI)
13. LyondellBasell, datasheet Premi-Glas 2207-25 CR-SX SMC
14. nVent HOFFMAN, Informações Técnicas (faixas de temperatura e usos de policarbonato e poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV))
15. Fibox, materiais de gabinete (amarelamento por UV do policarbonato transparente; sem blindagem EMC)
16. Declaração de policarbonato Fibox ARCA (IK10 a +35 °C, IK09 a −25 °C; −40 a +80 °C)
17. Gabinete de poliéster Fibox Euronord P (IK08)
18. CompositesWorld, degradação superficial por UV da fibra de vidro
19. Allied Moulded, boletim Ultraguard (afloramento de fibras e integridade estrutural)
20. Strongwell, resistência às intempéries UV de produtos de PRFV (desgaste da fibra)
21. Stahlin, tabelas de resistência química (PRFV e policarbonato)
22. Hammond, comparação entre fibra de vidro e policarbonato (classificações de resistência química)
23. Control Global, "Enclosures are more than a box" (materiais não metálicos passam sinais sem fio)
24. Interference Technology, blindagem EMI (plásticos desprezíveis, a menos que revestidos)
25. Interstate Plastics, guia de fabricação de policarbonato (fluidos de corte e fissura por tensão)
26. Stahlin, corte e perfuração (ferramentas, velocidades e avanços; punções e policarbonato)
27. Polycase, poliéster reforçado com fibra de vidro (PRFV) vs policarbonato (proteção ocular e respiratória ao cortar PRFV)
28. BSI, IEC 62262 (código IK)