Vurdering av fordeler og ulemper forbundet med boksmaterialer

Bokser kommer i mange typer, størrelser og former, men hva boksen er laget av er ofte den aller første faktoren å vurdere når et nytt produkt skal innkjøpes, og er uten tvil den største faktoren forbundet med ytelsen til en boks. Kunnskap om vanlige materialer er avgjørende for planlegging, innkjøp og vedlikehold av elektriske og elektroniske enheter.

Generelt sett kan boksmaterialer deles inn i metalliske og ikke-metalliske kategorier.

Ikke-metalliske

De fleste ikke-metalliske bokser er laget av plast, vanligvis ABS eller polykarbonat, men denne kategorien inkluderer også glassfiber.

Ikke-metalliske enheter er gjennomtrengelige for radiofrekvensbølger (RF-bølger), og de er et godt valg for trådløse kommunikasjonsenheter som har behov for å sende og motta signaler på en enkel måte. Denne funksjonen kan imidlertid være skadelig hvis enheten må holdes isolert fra elektromagnetisk interferens (EMI) og radiofrekvensinterferens (RFI).

ABS

Akrylnitrilbutadienstyren, eller ABS, er en billig termoplast som er enkel å behandle og forme. ABS er den foretrukne plasten for innendørs bruk, og til tross for den relativt lave prisen, tilbyr den god støtsikkerhet, varmebestandighet og allsidighet. Generell ABS (GPABS – general purpose ABS) er den mest økonomiske typen, men flammehemmende ABS (FRABS – flame retardant ABS) er også tilgjengelig og tilbyr et middels høyt nivå av flammehemming (UL 94V-0).

ABS-bokser er ofte svarte, grå eller hvite, men fargerike variasjoner som gul, rød og blå er ikke uvanlige. ABS er lett å maskinere og modifisere. Dessverre er den ikke ideell for bruk i situasjoner med hyppige slag, og det er vanskelig å gjøre ABS gjennomsiktig.

Figur 1: ABS-plastbokser fra Hammond i 1551MINI-serien. Fordi full gjennomsiktighet ikke er mulig med ABS, er gjennomskinnelig eller «frostet» ABS vanlig. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Polykarbonat

Polykarbonat er rockestjernen i plastverdenen. Den tilbyr overlegen støtsikkerhet, et bredt driftstemperaturområde og motstandsdyktighet mot UV-skader, og er den valgte plasten for mange utrustninger utendørs som opplever hyppige slag og befinner seg i marine-miljøer. UV-stabilisert polykarbonat motstår misfarging og blir ikke sprø på grunn av soleksponering, og den er naturlig transparent. På grunn av dette brukes den ofte for produkter som brilleglass og racerbilruter, samt høykvalitets bokser. Polykarbonat har høy klassifisering for flammehemming. Som forventet er polykarbonat derfor et mindre økonomisk gunstig alternativ enn ABS, spesielt i starten av et prosjekt, men levetiden, selv under tøffe forhold, kan redusere kostnader i det lange løp.

Figur 2: Gjennomsiktige polykarbonatplastbokser fra Hammond 1591T-serien. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Glassfiber

Glassfiberforsterket polyester, forkortet FRP eller GRP, består av polyesterplast forsterket med glassfiber. FRP, i likhet polykarbonat, er egnet for utendørs bruk. Den har god støtsikkerhet og et bredt driftstemperaturområde som er bredere enn området for polykarbonat. Den kan imidlertid bli utsatt for misfarging ved UV-eksponering. På grunn av karakteren til FRP kan glasspartikler spres når de skjæres, og spesialisert personlig verneutstyr og spesialverktøy kreves for å modifisere den.

Både polykarbonat og FRP tilbyr god kjemikaliebestandighet, og begge er ideelle for bruk i saltholdige miljøer. FRP tåler løsemidler og fortynnede syrer og baser. Polykarbonat takler syrer og noen løsemidler og alkalier på en god måte. Undersøk alltid den spesifikke risikoen før du velger et materiale.

Figur 3: En glassfiberforsterket polyesterboks, Hammond-delenummer 1590ZGRP084. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Metalliske

I motsetning til ikke-metalliske bokser, har bokser av metall bedre skjermingsegenskaper mot RFI og EMI. Metall-til-metall-kontakt er viktig for full skjerming og jording, en prosess som er nødvendig for sikkerhet når elektriske enheter håndteres inne i boksen. Metalliske bokser er vanligvis akseptable for utendørsbruk og har god støtsikkerhet.

Med metaller er det viktig å holde øye med galvanisk korrosjon, også kalt kontaktkorrosjon. Hvis to forskjellige metaller er i kontakt med hverandre, vil det som er mer «basisk», eller som gir opp elektronene sine lettere, begynne å korrodere med en akselerert hastighet, noe som kan forårsake strukturelle og estetiske skader. For eksempel bør brukere være forsiktige med å bruke sinkbelagte skruer eller sammenskjøtinger av galvanisert stål, med en boks av rustfritt stål.

Aluminium

Aluminium er et ikke-jernholdig metall som er sterkt til tross for at det er et relativt lett materiale. I tillegg til de forskjellige formene den kan ha, for eksempel aluminiumsplater, ekstrudert aluminium og støpt aluminium, har den også forskjellige egenskaper, avhengig av hvilken legering som brukes. En legering består av grunnmaterialet (aluminium) pluss andre metaller eller elementer. Noen legeringer er sterkere enn andre, eller mer strekkbare, eller de kan håndtere visse overflatebehandlinger på en bedre måte, og så videre.

Aluminium er lett å bearbeide og forme, og det er det billigste metalliske materialet for bokser.

Presstøpt aluminium

Presstøpte aluminiumsbokser produseres ved å helle smeltet metall inn i støpeformer. Presstøping er best egnet for små til mellomstore bokser, så større produkter vil ha en tendens til å bruke metallplater i stedet for støpt metall. Prosessen er rask og produserer et konsistent produkt. Presstøpte bokser, samt plastsprøytestøpte bokser, har en egenskap som kalles en formslippvinkel. Veggene i boksen må være litt vinklet utover slik at boksen kan fjernes på riktig måte fra støpeformen. Derfor vil veggene i støpte aluminiumskabinetter ha en helling på noen få grader.

Figur 4: En støpt aluminiumsboks med tykke vegger, Hammond-delenummer 1590Z110. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Ekstrudert aluminium

Ekstrudering involverer også smeltet aluminium og en dyse, men i stedet for å fylle et hulrom, tvinges ekstrudert aluminium gjennom dysen for å oppnå en bestemt form, noe som skaper svært lange ekstruderingsstykker som deretter kuttes ned til riktig størrelse. Ekstruderte aluminiumsbokser består vanligvis av et ekstrudert rør og hetter av metall eller plast. Ekstrudering av store stykker som kan kuttes ned er gunstig for en produsent, som kan ha et lager av rør for hånd og tilby en rekke bokslengder på forespørsel.

Ekstruderte aluminiumsbokser fra Hammond leveres med anodisert overflatebehandling. Anodisering er en prosess som øker tykkelsen på boksens oksidlag og gjør overflaten mer holdbar. Anodisering (eloksering) kan påføres i en rekke farger. Noen aluminiumslegeringer kan anodiseres på en god måte, mens andre ikke er i stand til det. Selv om Hammonds ekstruderte bokser kan anodiseres, er ikke presstøpte aluminiumskabinetter i stand til det. De pulverlakkeres i stedet.

Figur 5: En ekstrudert aluminiumsboks med blå anodisering (montert). Hammond-delenummer 1455L1201BU. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Figur 6: Den ekstruderte aluminiumsboksen i figur 5 med blå anodiseringsfinish, vises demontert. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Aluminiumsplater

Plater av aluminium kan kuttes og brettes for å lage bokser og paneler. I motsetning til ekstruderinger og dyser, som er begrenset av verktøyfunksjonene og dimensjonene, kan de mange boksutformingene lages av brettede metallplater. Aluminiumsplater, spesielt når de er tynnere, støtter ikke uvanlig tung vekt, og det er forventet at platen bøyes eller deformeres hvis den blir overbelastet.

Figur 7: På innsiden av et brettet aluminiumskabinett fra Hammond 1444-serien. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Stål

Stål er et mye brukt og pålitelig materiale i mange industrier. Stål er en jernlegering (laget av jern kombinert med karbon). Stålplater brukes til å konstruere bokser og paneler, med en rekke ståltyper å velge mellom avhengig av bruksområdet. Stål er tyngre enn aluminium, og spesielt rustfritt stål kan være dyrere.

Ulegert stål

Ulegert stål, også kalt «karbonfattig stål», har et lavere karboninnhold enn standard stål og er lettere å forme og sveise. Ulegert stål er billig og allsidig, men det oksiderer utendørs med mindre det er overflatebehandlet. Dette er grunnen til at bokser av ulegert stål har en pulverlakkert overflatebehandling, i motsetning til bokser i rustfritt stål eller aluminium som kan være naturlige eller ha mindre overflatebehandling. Naturlig ulegert stål kan brukes for indre paneler, da disse ikke vil bli utsatt for elementene.

Figur 8: Et kabinett av ulegert stål med lysegrå pulverlakk, Hammond-delenummer ST12126LG. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Galvanisert stål

Galvanisert stål lages ved å dyppe stål i et belegg av sink. Dette beskytter den jernrike overflaten på stålet fra å korrodere raskt. Galvanisert stål tåler ikke svært korroderende kjemikalier eller marine-miljøer. Galvanisert stål er et vanlig materiale for indre paneler og bokser for generell kommersiell innendørsbruk. Når det er pulverlakkert, kan det brukes utendørs under milde forhold.

Rustfritt stål

Rustfritt stål er en jernlegering som inneholder krom, noe som gir det korrosjonsbestandige egenskaper. Ulike klasser av rustfritt stål kan lages ved å inkludere ekstra elementer. Rustfritt stål motstår rust og trenger ikke å være overflatebehandlet. Det er svært motstandsdyktig mot syrer, alkalier og løsemidler, har god utendørsytelse og er lett å rengjøre, noe som gjør det ideelt for hygieniske miljøer som medisinske utrustninger eller mat- og drikkeutrustninger der boksen ofte skal spyles ned.

De to mest utbredte klassene av rustfritt stål, er:

• 304 – Dette er den vanligste klassen av rustfritt stål.
• 316 – Dette er en mer spesialisert klasse som tilbyr alle de ovennevnte fordelene til rustfritt stål, i tillegg til ekstra korrosjonsbestandighet takket være elementet molybden. 316 rustfritt stål er utmerket i marine-miljøer.

Figur 9: En frittstående boks i rustfritt stål, Hammond-delenummer HN4FS726036SS. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Klassifiseringer og materialer

Klassifiseringen og materialet til boksen går hånd i hånd. Klassifiseringssystemer som NEMA, UL og IP bedømmer en boks basert på ytelsen under ulike forhold.

NEMA – NEMA-typer, som er det vanligste klassifiseringssystemet for industrielle og elektriske bokser, beskriver om boksen er for innendørs eller utendørs bruk, om den er korrosjonsbestandig og hvordan den står imot risikofaktorer som vann og smuss. Noen vanlige NEMA-typer omfatter:

• 12 og 13 – Innendørs bruk, med noe beskyttelse mot smuss og dryppende vann
• 3R – Innendørs eller utendørs bruk, med beskyttelse mot smuss og vått vær (regn, sludd og snø)
• 4 – Innendørs eller utendørs bruk, god beskyttelse mot smuss, vått vær og skvetting eller vannslange-rettet vannsprut
• 4X – I likhet med 4, men har også korrosjonsbestandighet

Figur 10: En hygienisk blå silikonpakning rundt døren til en boks i rustfritt stål, fra Hammond HYW-serien. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Kapslingsgrad (IP – ingress protection) – IP-klassifiseringer fastsettes av IEC (International Electrotechnical Commission). IP er den typiske språkbruken for elektroniske bokser, men det er en krysning mellom IP- og NEMA-klassifiseringer. Det første sifferet i IP-klassifiseringen gjelder støvtetthet, mens det andre sifferet gjelder vanntetthet. Noen vanlige IP-klassifiseringer omfatter:

• IP54 – støvbeskyttet, med beskyttelse mot vannsprut
• IP65 – minimumsklassen som betraktes som vanntett, minimum anbefalt klassifisering for utendørs bruk, støvtett, med beskyttelse mot vannstråler
• IP66 – støvtett, med beskyttelse mot kraftige vannstråler
• IP67 – støvtett, med beskyttelse mot midlertidig nedsenking i vann
• IP68 – støvtett, med beskyttelse mot kontinuerlig nedsenking i vann

UL-oppføring – Produkter som er UL-oppført (UL Listing), testes av uavhengige laboratorier. Bokser holdes til standardene oppført under UL 508A. Ingen vanninntrengning skal forekomme mellom testene, og hvis dette skjer blir ikke produktet UL-oppført. Andre faktorer, for eksempel konsistens av materialer, fabrikkprosesser, UV-bestandighet og brennbarhetsklasse, vurderes også. UL-oppføring er en verdifull indikator på ytelse, kvalitet og sikkerhet.

Figur 11: En UL-klistremerkeetikett på innsiden av en UL-oppført polykarbonatboks, Hammond-delenummer 1554C2GYCL. (Bildekilde: Hammond Manufacturing)

Konklusjon

Utforming av en elektrisk eller elektronisk enhet kan ha mange faktorer som må tas hensyn til, men forhåpentligvis hjelper denne oversikten over kapslingsmaterialer og klassifiseringer med å effektivisere valget av boks.

Enten installasjonen krever en enkel plastboks for en håndholdt bryter eller et robust, rustfritt kabinett som må stå imot saltluft på en brygge, er hus utvilsomt en viktig del av enhver installasjon.