SMC, alumiini ja valurauta – kotelomateriaalit

Lyhyesti

Sähköä eristävä lasikuitu SMC estää metallin korroosion ja voi mahdollistaa sisäänrakennetun radion, mutta radion suorituskyky riippuu koostumuksesta ja rakenteesta. Alumiinilla on korkeampi lämmönjohtavuus ja vakiintuneet uudelleensulatusreitit. Valuraudan suuri tiheys on punnittava muoto- ja rakennevaatimuksia vastaan. Valitse materiaalit todelliseen tuotteeseen, ympäristöön ja toimintaan.

Yleiskatsaustaulukko

Seuraavassa taulukossa on yhteenveto viidestä materiaaliperiaatteen periaatteesta. Tietyn tuotteen tarkat arvot tulee aina tarkistaa valmistajan tuoteselosteesta.

Yleiskatsaustaulukko
Ominaisuus	SMC-komposiitti	Alumiini	Valurauta
Sähkönjohtavuus	Sähköä eristävä	Sähköä johtava	Sähköä johtava
Metallikorroosio	Ei matriisissa	Syöpyy; galvaanisen korroosion riski	Ruostuu
RF-läpinäkyvyys	Mahdollinen; tarkista kokoonpanossa	Ei (vaimentaa radiosignaalia)	Ei (vaimentaa radiosignaalia)
Lämmönjohtavuus	Matala; formulaatiosta riippuvainen	Korkea; metalliseoksesta riippuvainen	Riippuu valurautalaadusta
Paino (suhteellinen)	Matala – keskitaso	Keskitaso	Korkea
Kierrätettävyys	Kertamuovi; edellyttää käytettävissä olevaa hyödyntämisreittiä	Hyvä	Hyvä
Tyypillinen käyttö	Valaisinkotelo	Kotelo, jäähdytyselementti	Pylväät, historialliset ympäristöt

1. Sähköeristys – luokka I vs. luokka II

IEC 60598 jakaa valaisimet suojausluokkiin valaisimen täydellisen rakenteen perusteella. Luokka I käyttää suojatoimenpiteenä suojamaadoitusta. Luokka II perustuu sen sijaan kaksois- tai vahvistettuun eristykseen, eikä se vaadi suojamaajohdinta valaisimeen. Kotelon materiaali ei yksin määritä suojausluokkaa. Valaisimen merkinnän ja dokumentaation tulee osoittaa se. (IEC 60598-1)

Alumiini ja valurauta ovat sähköä johtavia, kun taas SMC on sähköä eristävä. Metallikotelo ei automaattisesti tee valaisimesta luokkaa I. Metalliosilla varustettu valaisin voi olla myös luokka II, jos koko rakenne täyttää vaatimukset. SMC-kotelo edistää VALDURin eristysrakennetta. Materiaali ei yksin määritä suojausluokkaa. Se ei korvaa koko valaisimen kaksois- tai vahvistetun eristyksen vaatimuksia.

VALDUR on luokan II valaisin. Asennusohjeen mukaan se on kytketty ilman suojamaadoitusjohdinta, eikä sen liitäntäkaapelissa ole maadoitusjohdinta. Valaisimen luokan II rakenne on tarkastettava sen merkintöjä ja asiakirjoja vastaan.

Huomautus

Luokka II koskee valaisinta, ei koko sähköjärjestelmää. Muu osa sähköasennuksesta on kuitenkin suunniteltava ja asennettava voimassa olevien sääntöjen mukaisesti. Pätevän sähköurakoitsijan tulee suorittaa asennus ja mahdolliset mukautukset. Noudata aina VALDURin merkintä- ja asennusohjeita.

2. Korroosio – matriisi-, pinta- ja galvaaninen riski

SMC-komposiitti (Sheet Molding Compound) on kertamuovinen materiaali kovettuneesta polyesterihartsista, joka on vahvistettu lasikuiduilla. Matriisi ei ole metallista eikä siksi voi altistua metalliselle korroosiolle. Tämä on ero alumiiniin. SMC ei ole "korroosionkestävä" kaikilta osin. Se voi ikääntyä UV-altistuksen, lämmön, kosteuden ja kemiallisen vaikutuksen seurauksena. Nämä prosessit eroavat olennaisesti metallien korroosiosta. (European Alliance for SMC BMC)

Alumiini ei ole erityisen herkkä korroosiolle neutraaleissa ympäristöissä oksidikerroksensa ansiosta. Mutta rannikkoympäristöissä, joissa on klorideja ja korkea kosteus, korroosio kiihtyy. Lisäksi galvaaninen korroosio tapahtuu, kun alumiini on sähköisessä kosketuksessa jaloisemman metallin kanssa (esim. ruostumattomasta teräksestä valmistetut kiinnikkeet ja ruuvit) elektrolyytin (sadevesi ja suola) läsnä ollessa. Alumiini on epäjalompi metalli parissa ja syövyttää ensisijaisesti. (TWI)

Valurauta voi ruostua joutuessaan alttiiksi kosteudelle. Sopivat pinnoitteet ja huolto voivat suojata sitä. Käyttökohteita ovat pylväät ja koriste-elementit; sen suuri tiheys on merkittävä rajoite, kun alhainen paino on etusijalla.

Katso myös kosteus, kondensaatio ja vikatilat katuvalaisimissa yleisimmistä korroosiomekanismeista kentällä.

3. RF-läpinäkyvyys – mitä se tarkoittaa langattomille ohjauksille

Sähköä eristävä, lasikuitu SMC mahdollistaa antennin sijoittamisen kotelon sisään. Signaalin vaimennus riippuu koostumuksesta, täyteaineista, seinämän paksuudesta, taajuudesta ja antennin sijainnista. Metalli voi suojata radiosignaaleja, joten koko valaisimen suorituskyky on tarkistettava.

Metallikotelossa voidaan käyttää ulkoista antennia tai sopivasta materiaalista valmistettua radioikkunaa. SMC-kotelo voi vähentää ulkoisten osien tarvetta, mutta koko rakenteen on silti täytettävä IP-vaatimukset.

Mallissa VALDUR SMC-kotelo mahdollistaa sisäänrakennetun AirGlow-moduulin, jossa RF-läpinäkyvyys on toiminnon edellytys.

4. Lämmönjohtavuus – SMC:n rajoitus ja ratkaisu

Lasikuitu SMC johtaa yleensä lämpöä paljon heikommin kuin alumiini. Johtavuus riippuu tietystä formulaatiosta tai seoksesta, joten yleinen SMC-arvo on harhaanjohtava. LED-moduulin lämpö tarvitsee suunnitellun lämpöpolun, joka on validoitu koko valaisimessa.

Sisäinen alumiininen jäähdytyselementti voi tarjota erillisen lämpöpolun LED-moduulille. SMC-kotelo ei poista lämmönpoiston tarvetta. Tuotesuunnittelussa ja lämpötarkastuksessa tulee selvittää liitäntälaitteen sijainti ja oma lämpöpolku. Kotelon materiaalista ei käy ilmi, että liitäntälaite on asennettu LED-jäähdytyselementtiä vasten.

Yhdistetty rakenne on teknisesti monimutkaisempi kuin puhdas alumiinikotelo, mutta mahdollistaa toimintoja, joita täysmetallinen kotelo ei pysty tarjoamaan. Tämä on suunnitteluvalinta, ei materiaalivaje.

5. Kierrätettävyys – rehellinen kompromissi

Alumiini on yksi kierrätettävimmistä materiaaleista teknisessä käytössä. Kierrätysalumiini vaatii vain ~5 % alkutuotannon energiasta. Tämä on todellinen ympäristöetu tuotteen käyttöiän lopussa. (IAI)

Kertamuovista valmistettua SMC ei voi sulattaa uudelleen. Lasikuitukomposiittien valmistusreittejä ovat mekaaninen hionta ja yhteiskäsittely sementin valmistuksessa. Keräys, materiaalikoostumus ja paikallinen käsittelykapasiteetti määräävät, mikä reitti on todella käytettävissä. Käyttöiän loppukäsittelystä on siksi sovittava jätteenkäsittelyn kanssa. (EuCIA)

Harvoin mainittu kompromissi

Oikeudenmukainen ympäristövertailu vaatii tuotekohtaisia elinkaaritietoja samalle valaistustoiminnolle, arviointijaksolle ja järjestelmärajoille. Käyttöenergia, huolto, varsinaiset vaihdot ja käyttöiän päättymiskäsittely on sisällytettävä. Pelkästään materiaalin nimi ei kerro, millä vaihtoehdolla on pienin kokonaisympäristövaikutus.

Kirjaa primääri- ja toissijainen alumiinipitoisuus elinkaariarvioinnissa käytettyihin tuotetietoihin. Kierrätetty sisältö on olennainen todiste, mutta se ei pysty selvittämään koko tuotteen ympäristövaikutuksia yksinään.

Pyydä kummallekin materiaalille todellinen keräys- ja käsittelyreitti. Käytä dokumentoituja huolto- ja vaihtooletuksia, kun vertaat tuotteita samalla arviointijaksolla.

Valurauta – pylväät ja historialliset ympäristöt

Valurauta on vaihtoehto pylväisiin ja koristevalaistukseen, jossa muoto ja ulkonäkö ovat etusijalla. Vertaa tuotteen todellista massaa, korroosiosuojausta, huoltoa ja rakenteellisia vaatimuksia.

VALDUR ja materiaalivalinta

VALDUR käyttää SMC kertamuovinena komposiittia valaisinkotelona. Sähköä eristävä kotelo edistää valaisimen luokan II rakennetta ja mahdollistaa sisäänrakennetun AirGlow-moduulin ilman ulkoista solmua, kun taas kotelo ei ole alttiina metallikorroosiolle. Täydellinen valaisinrakenne määrittää suojausluokan. Merkintöjen ja asiakirjojen on perusteltava se; SMC-materiaali yksinään ei. Sisäinen jäähdytyselementti on alumiinia – SMC korvaa kotelon, ei jäähdytyselementtiä. Koko materiaalidokumentaatio on saatavilla osoitteessa tekninen opas: materiaalit.

Ymmärryksen seuraava taso

Kotelon korroosiovapaus on yksi asia. Valaisimen sisällä oleva kosteus on toinen.

SMC-kotelo ei altistu metallikorroosiolle. Kondensaatiota voi silti muodostua valaisimen sisälle, kun kostea ilma jäähtyy alle kastepisteensä kotelon materiaalista riippumatta.

Elinikä ja luotettavuus

Kosteus, kondensaatio ja vikatilat katuvalaisimissa

Miten kosteus pääsee sisään, mitä se tekee siellä ja mitä IP-luokitus todella takaa.

→

Usein kysytyt kysymykset

Syöpyykö alumiini?

Kyllä. Alumiini on normaalisti suojattu oksidikerroksella, mutta kloridit ja korkea kosteus voivat kiihdyttää korroosiota. Jos alumiini on sähköisessä kosketuksessa jaloisemman metallin, kuten ruostumattoman teräksen, kanssa ja siinä on elektrolyyttiä, kuten suolavettä, galvaaninen korroosio voi esiintyä.

Pitääkö luokan II valaisin maadoittaa?

Ei. VALDUR on suojausluokan II valaisin, jonka suojaus perustuu koko valaisimen kaksois- tai vahvistettuun eristykseen. Asennusohjeen mukaan VALDUR kytketään ilman suojamaadoitusjohdinta, eikä sen liitäntäkaapelissa ole maadoitusjohdinta. Älä lisää valaisimeen omia maadoitusliitäntöjä. Tarkista aina valaisimen luokan II merkintä ja noudata asennusohjeita. Pätevän sähköasentajan on toteutettava muu sähköasennus sovellettavien sääntöjen mukaisesti.

Vanheneeko SMC nopeammin kuin alumiini ulkona?

SMC:llä ja alumiinilla on erilaiset hajoamismekanismit. UV, lämpö, kosteus ja kemikaalit voivat vaikuttaa SMC-koostumukseen; seos, pinnan suojaus ja altistuminen vaikuttavat alumiiniin. Kestävyys ulkona tarvitsee todisteita todellisesta materiaalilaadusta ja olosuhteista. Pelkästään materiaalin nimi tai UV-stabilointiaineiden lisääminen ei määritä tuotteen käyttöikää.

Mikä materiaali tulisi valita rannikkoympäristöihin, joissa on korkea suolapitoisuus?

Korkeassa kloridialtistuksessa metallisen korroosion puuttuminen kotelosta on tärkein ominaisuus. SMC-komposiitissa ei ole metallimatriisia, eikä se ole alttiina piste- ja kloridin aiheuttamalle korroosiolle, joka voi nopeasti vaurioittaa alumiinikoteloita lähellä suolaista vettä. Metalliset kiinnikkeet, ruuvit ja kaapeliläpiviennit on silti valittava galvaaninen yhteensopivuus mielessä. Kemiallisesti aggressiivisissa ympäristöissä, kuten jätevesilaitoksissa ja kemianteollisuudessa, erityiset kemiallisen kestävyyden vaatimukset on tarkistettava kemikaalikohtaisesti.

Yhteenveto

Valaisimen kotelon materiaali vaikuttaa asennukseen, toimintaan ja käyttöikään viidellä konkreettisella tavalla: sähköisten materiaalien ominaisuudet, korroosiokäyttäytyminen, RF-läpinäkyvyys, lämmönjohtavuus ja kierrätettävyys. Mikään materiaali ei voita kaikista pisteistä.

VALDUR yhdistää sähköä eristävän SMC-kotelon sisäiseen alumiiniseen jäähdytyselementtiin. Kotelo estää metallin korroosion; radion suorituskyky ja lämmönhallinta vaativat edelleen validointia koko rakennuksessa. SMC myötävaikuttaa luokan II suunnitteluun, mutta suojaluokka kuuluu koko valaisimeen ja sitä tukevat sen merkinnät ja dokumentaatio.

Valurautaa käytetään sovelluksissa, kuten pylväissä ja koristevalaistuksessa. Materiaalivalinnassa tulee ottaa huomioon tuotteen massa, asennusympäristö, langattomat säätimet, suojausluokka, suunniteltu käyttöaika ja huolto. Mikään materiaali ei ole yleisesti paras jokaiseen malliin.

SMC, alumiini ja valurauta – valaisinkotelomateriaalit