SMC, aluminium i żeliwo — materiały obudowy

W skrócie

Izolujące elektrycznie włókno szklane SMC zapobiega korozji metalicznej i umożliwia wbudowanie radia, ale wydajność radia zależy od receptury i konstrukcji. Aluminium zapewnia wyższą przewodność cieplną i ustalone sposoby przetapiania. Wysoką gęstość żeliwa należy porównać z wymaganiami dotyczącymi formy i konstrukcji. Wybierz materiały dla rzeczywistego produktu, środowiska i działania.

Tabela przeglądowa

Poniższa tabela podsumowuje pięć zasad na poziomie zasad materialnych. Dokładne wartości dla konkretnego produktu należy zawsze sprawdzić w oparciu o kartę katalogową producenta.

Tabela przeglądowa
Właściwość	Kompozyt SMC	Aluminium	Żeliwo
Przewodność elektryczna	Izolujący elektrycznie	Przewodzący prąd elektryczny	Przewodzący prąd elektryczny
Korozja metaliczna	Brak w matrycy	Koroduje; ryzyko galwaniczne	Rdzewieje
Przepuszczalność fal radiowych	Możliwa; wymaga sprawdzenia w gotowym zespole	Nie (ekranuje)	Nie (ekranuje)
Przewodność cieplna	Niska; zależna od składu	Wysoka; zależna od stopu	Zależy od gatunku żeliwa
Masa (względna)	Niska–średnia	Średni	Wysoki
Możliwość recyklingu	Tworzywo termoutwardzalne; wymaga dostępnych metod odzysku	Dobra	Dobra
Typowe zastosowanie	Obudowa oprawy oświetleniowej	Obudowa, radiator	Słupy, obiekty zabytkowe

1. Izolacja elektryczna — klasa I vs. klasa II

IEC 60598 dzieli oprawy na klasy ochrony na podstawie kompletnej konstrukcji oprawy. Klasa I wykorzystuje uziemienie ochronne jako środek ochronny. Klasa II opiera się natomiast na podwójnej lub wzmocnionej izolacji i nie wymaga przewodu ochronnego do oprawy. Stopień ochrony nie zależy wyłącznie od materiału obudowy; musi to być poparte oznaczeniem i dokumentacją oprawy. (IEC 60598-1)

Aluminium i żeliwo przewodzą prąd elektryczny, natomiast SMC izoluje elektrycznie. Obudowa metalowa nie czyni automatycznie oprawy I klasy; oprawa z częściami metalowymi może być także oprawą II klasy, jeśli kompletna konstrukcja spełnia wymagania. Obudowa SMC stanowi element konstrukcji izolacyjnej VALDUR, ale sam materiał nie określa stopnia ochrony ani nie zastępuje wymagań dotyczących podwójnej lub wzmocnionej izolacji w całej oprawie.

VALDUR jest oprawą oświetleniową klasy II. Zgodnie z instrukcją montażu jest on podłączony bez przewodu ochronnego, a w kablu przyłączeniowym nie ma przewodu uziemiającego. Konstrukcja oprawy klasy II musi zostać zweryfikowana z jej oznakowaniem i dokumentacją.

Uwaga

Klasa II dotyczy oprawy, a nie całej instalacji elektrycznej. Pozostała część instalacji elektrycznej musi zostać zaprojektowana i zainstalowana zgodnie z obowiązującymi przepisami. Instalacja i wszelkie dostosowania muszą być wykonane przez wykwalifikowanego elektryka. Zawsze postępuj zgodnie z instrukcjami oznakowania i montażu VALDUR.

2. Korozja — osnowa, powierzchnia i ryzyko korozji galwanicznej

Kompozyt SMC (Sheet Moulding Compound) jest termoutwardzalnym materiałem z utwardzonej żywicy poliestrowej wzmocnionej włóknami szklanymi. Osnowa nie jest metaliczna i dlatego nie może ulec korozji metalicznej. Na tym polega różnica w stosunku do aluminium — nie chodzi o to, że SMC jest „odporny na korozję” pod każdym względem: SMC może się starzeć pod wpływem promieni UV, ciepła, wilgoci i ataku chemicznego — ale sposób, w jaki ulega degradacji, zasadniczo różni się od korozji metali. (European Alliance for SMC BMC)

Aluminium nie jest szczególnie wrażliwe na korozję w neutralnym środowisku, dzięki warstwie tlenku. Jednak w środowiskach przybrzeżnych, w których występują chlorki i wysoka wilgotność, korozja przyspiesza. Ponadto korozja galwaniczna występuje, gdy aluminium styka się elektrycznie z metalem szlachetniejszym (np. mocowaniami i śrubami ze stali nierdzewnej) w obecności elektrolitu (wody deszczowej z solą). Aluminium jest mniej szlachetnym metalem w tej parze i preferuje korozję. (TWI)

Żeliwo może rdzewieć pod wpływem wilgoci. Odpowiednie powłoki i konserwacja mogą go chronić. Zastosowania obejmują słupy i elementy dekoracyjne; jego wysoka gęstość jest znaczącym ograniczeniem, w przypadku którego priorytetem jest niska waga.

Zobacz też wilgoć, kondensacja i przyczyny awarii opraw ulicznych , aby zapoznać się z przeglądem najpowszechniejszych mechanizmów korozji w tej dziedzinie.

3. Przepuszczalność fal radiowych — znaczenie dla sterowania bezprzewodowego

Izolujące elektrycznie włókno szklane SMC umożliwia umieszczenie anteny wewnątrz obudowy. Tłumienie sygnału zależy od składu, wypełniaczy, grubości ścianki, częstotliwości i umiejscowienia anteny. Metal może ekranować sygnały radiowe, dlatego należy sprawdzić działanie całej oprawy.

W obudowie metalowej można zastosować antenę zewnętrzną lub okienko radiowe wykonane z odpowiedniego materiału. Obudowa SMC może zmniejszyć potrzebę stosowania części zewnętrznych, ale cała konstrukcja musi nadal spełniać określone wymagania IP.

W VALDUR, obudowa SMC umożliwia wbudowany moduł AirGlow, gdzie przepuszczalność fal radiowych jest warunkiem wstępnym działania tej funkcji.

4. Przewodność cieplna — ograniczenie i rozwiązanie SMC

Włókno szklane SMC generalnie przewodzi ciepło znacznie trudniej niż aluminium. Przewodność zależy od konkretnego składu lub stopu, więc uniwersalna wartość SMC jest myląca. Ciepło z modułu LED wymaga zaprojektowanej ścieżki termicznej sprawdzonej w całej oprawie.

Wewnętrzny radiator aluminiowy może zapewniać oddzielną drogę odprowadzania ciepła z modułu LED. Obudowa SMC nie eliminuje potrzeby odprowadzania ciepła. Położenie zasilacza i jego własna droga odprowadzania ciepła muszą wynikać z konstrukcji produktu i weryfikacji cieplnej; sam materiał obudowy nie dowodzi, że zasilacz jest zamontowany przy radiatorze LED.

Połączona konstrukcja jest technicznie bardziej złożona niż obudowa z czystego aluminium, ale umożliwia funkcje, których nie jest w stanie zapewnić obudowa całkowicie metalowa. Jest to wybór projektu, a nie wada materiału.

5. Możliwość recyklingu — uczciwy kompromis

Aluminium jest jednym z materiałów najbardziej nadających się do recyklingu w zastosowaniach technicznych. Aluminium pochodzące z recyklingu wymaga jedynie ~5% energii potrzebnej do produkcji pierwotnej. Jest to prawdziwa korzyść dla środowiska pod koniec życia produktu. (IAI)

Termoutwardzalny SMC nie może być przetapiany. Sposoby wytwarzania kompozytów z włókna szklanego obejmują mielenie mechaniczne i współprzetwarzanie w produkcji cementu. Zbiór, skład materiału i lokalna zdolność do oczyszczania określają, która trasa jest faktycznie dostępna; Dlatego też postępowanie po wycofaniu z eksploatacji należy uzgodnić z podmiotem przetwarzającym odpady. (EuCIA)

Kompromis, o którym rzadko się wspomina

Rzetelne porównanie środowiskowe wymaga danych dotyczących cyklu życia produktu dla tej samej funkcji oświetleniowej, okresu oceny i granic systemu. Należy uwzględnić energię operacyjną, konserwację, faktyczne wymiany i obróbkę po zakończeniu eksploatacji. Sama nazwa materiału nie określa, która opcja ma najniższy całkowity wpływ na środowisko.

Jednakże aluminium pochodzące z recyklingu jest przyjazne dla środowiska. Różnica między pierwotnym i wtórnym pochodzeniem aluminium w deklaracji produktu jest zatem istotna dla prawidłowej oceny cyklu życia.

Recykling SMC jest bardziej złożony niż recykling aluminium. Nie można określić, która opcja ma niższy całkowity wpływ na środowisko na podstawie samego rodzaju materiału; wymaga porównywalnych danych dotyczących cyklu życia produktu, wykorzystujących tę samą jednostkę funkcjonalną, warunki usług i granice systemu. Żaden scenariusz okresu użytkowania nie powinien być traktowany jako porównanie produktów bez udokumentowanych danych wejściowych.

Żeliwo — słupy i obiekty zabytkowe

Żeliwo to opcja do słupów i oświetlenia dekoracyjnego, gdzie priorytetem jest forma i wygląd. Porównaj rzeczywistą masę produktu, ochronę antykorozyjną, wymagania konserwacyjne i konstrukcyjne.

VALDUR i wybór materiału

VALDUR wykorzystuje termoutwardzalny kompozyt SMC jako obudowę oprawy. Obudowa izolująca elektrycznie zapewnia konstrukcję oprawy w II klasie i umożliwia wbudowanie modułu AirGlow bez węzła zewnętrznego, a obudowa nie podlega korozji metalicznej. Kompletna konstrukcja oprawy określa stopień ochrony, który należy potwierdzić oznaczeniem i dokumentacją; sam materiał SMC tego nie robi. Wewnętrzny radiator jest wykonany z aluminium — SMC zastępuje obudowę, a nie radiator. Pełna dokumentacja materiałowa dostępna jest w przewodnik techniczny: materiały.

Następny poziom zrozumienia

Brak korozji w obudowie to jedno. Kolejnym problemem jest wilgoć wewnątrz oprawy.

Obudowa SMC nie ulega korozji metalicznej. Kondensacja może nadal tworzyć się wewnątrz oprawy, gdy wilgotne powietrze ochładza się poniżej punktu rosy, niezależnie od materiału obudowy.

Żywotność i niezawodność

Wilgoć, kondensacja i awarie w oprawach ulicznych

Jak wilgoć dostaje się do środka, co tam robi i co faktycznie gwarantuje stopień ochrony IP.

→

Często zadawane pytania

Czy oprawa klasy II wymaga uziemienia?

Nr VALDUR to oprawa oświetleniowa klasy II, której ochrona opiera się na podwójnej lub wzmocnionej konstrukcji izolacyjnej całej oprawy. Zgodnie z instrukcją montażu VALDUR jest podłączony bez przewodu ochronnego, a jego kabel połączeniowy nie posiada przewodu uziemiającego. Nie należy wykonywać prowizorycznych połączeń uziemiających z oprawą. Zawsze sprawdź oznaczenie klasy II oprawy i postępuj zgodnie z instrukcją montażu. Pozostała część instalacji elektrycznej musi zostać wykonana zgodnie z obowiązującymi przepisami przez wykwalifikowanego elektryka.

Czy SMC starzeje się szybciej niż aluminium na zewnątrz?

SMC i aluminium mają różne mechanizmy degradacji. UV, ciepło, wilgoć i chemikalia mogą mieć wpływ na recepturę SMC; stop, ochrona powierzchni i narażenie mają wpływ na aluminium. Trwałość na zewnątrz wymaga dowodów potwierdzających faktyczny gatunek i warunki materiału. Sama nazwa materiału lub dodatek stabilizatorów UV nie stanowi o trwałości produktu.

Jaki materiał wybrać dla środowisk przybrzeżnych o dużej zawartości soli?

Przy dużej ekspozycji na chlorki najważniejszą właściwością jest brak korozji metalicznej w obudowie. Kompozyt SMC nie ma metalicznej osnowy i nie podlega korozji wżerowej ani wywołanej chlorkami, która może szybko uszkodzić aluminiowe obudowy w pobliżu słonej wody. Metalowe mocowania, śruby i wejścia kablowe nadal należy wybierać pod kątem kompatybilności galwanicznej. W przypadku środowisk agresywnych chemicznie, takich jak oczyszczalnie ścieków i przemysł chemiczny, należy sprawdzić określone wymagania dotyczące odporności chemicznej dla każdego środka chemicznego.

Podsumowanie

Materiał obudowy oprawy wpływa na instalację, działanie i żywotność na pięć konkretnych sposobów: właściwości materiału elektrycznego, zachowanie korozyjne, przepuszczalność fal radiowych, przewodność cieplna i możliwość recyklingu. Żaden materiał nie wygrywa we wszystkich punktach.

VALDUR łączy w sobie elektrycznie izolującą obudowę SMC z wewnętrznym aluminiowym radiatorem. Obudowa zapobiega korozji metalicznej; Wydajność radiowa i zarządzanie temperaturą nadal wymagają sprawdzenia w całej konstrukcji. SMC zalicza się do klasy II, przy czym stopień ochrony należy do kompletnej oprawy i jest potwierdzony jej oznaczeniem i dokumentacją.

Żeliwo jest używane do zastosowań obejmujących słupy i oświetlenie dekoracyjne. Dobór materiałów powinien uwzględniać masę produktu, środowisko instalacji, sterowanie bezprzewodowe, stopień ochrony, planowany okres użytkowania i konserwację. Żaden materiał nie jest uniwersalnie najlepszy dla każdego projektu.

SMC, aluminium i żeliwo — materiały obudowy opraw oświetleniowych