Des plastiques résistants aux UV doivent être utilisés dans la mesure du possible lors de la production de produits en plastique destinés à être utilisés à l'air libre. Dans le même esprit, apprenez-en plus sur les plastiques résistants aux UV ici, ainsi que sur les distinctions entre le polypropylène et le nylon.
Le polypropylène et le nylon sont deux types de plastiques résistants aux UV
Parce que les plastiques sont si répandus dans l'environnement d'aujourd'hui, il est inévitable que certains d'entre eux soient exposés au soleil. Malheureusement, le rayonnement ultraviolet (UV) présent au soleil peut dégrader la plupart des plastiques avec le temps. Par conséquent, des plastiques stabilisés aux UV ou résistants aux UV sont nécessaires pour fabriquer tout produit destiné à être utilisé à l'extérieur. L'accent principal de l'article d'aujourd'hui est la résistance aux ultraviolets (UV) de deux polymères commerciaux typiques, à savoir le nylon et le polypropylène.
Quelles caractéristiques définissent un plastique comme étant résistant aux UV ?
Les plastiques soumis à la lumière UV produite par le soleil peuvent absorber le rayonnement ou développer des radicaux libres, qui ont tous deux un impact néfaste sur les qualités mécaniques du matériau. De plus, les plastiques ayant une faible résistance aux UV sont sensibles à plusieurs effets secondaires lorsqu'ils sont exposés à la lumière ultraviolette. Ces effets secondaires incluent les suivants :
- Une surface qui a l'apparence de la craie.
- Effilochage et fragilité à la surface de l'objet.
- Modifications de teinte ou de dilution.
Il existe une distinction entre les plastiques résistants aux UV et les plastiques stabilisés aux UV, qu'il faut garder à l'esprit. Les plastiques résistants aux UV ont une résistance naturelle à la détérioration causée par la lumière ultraviolette. Les plastiques qui ne résistent pas intrinsèquement aux dommages sont appelés plastiques stabilisés aux UV. Ces plastiques ont besoin d'additifs pour augmenter leur résistance aux rayons UV. En raison de leur manque de résistance inhérente aux UV, le polypropylène et le nylon nécessitent tous deux l'ajout d'inhibiteurs d'UV.
Polypropylène vs Nylon en termes de résistance aux UV
Étant donné que le polypropylène et le nylon, sous leurs formes non modifiées, sont susceptibles d'être endommagés lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement ultraviolet (UV), il est incorrect de désigner l'un ou l'autre de ces polymères comme étant résistant aux UV. Leurs réactions à la lumière UV sont décrites dans les paragraphes suivants.
Le polypropylène et les effets du rayonnement ultraviolet
À l'état naturel, le polypropylène est très vulnérable à la détérioration causée par l'exposition aux rayons UV. Le matériau se brise facilement après avoir été exposé pendant une durée significative. En fait, après avoir été soumis à un rayonnement UV de haute intensité pendant six jours, le polypropylène primaire pourrait perdre jusqu'à soixante-dix pour cent de la résistance mécanique qu'il avait autrefois. Cependant, il est essentiel de noter que même avec les ajouts, le polypropylène se détériorera assez rapidement lorsqu'il est exposé au soleil pendant une période prolongée. C'est le cas que les additifs soient présents ou non.
Les rayons UV avec des longueurs d'onde comprises entre 290 et 300, 330 et 370 nanomètres provoquent la dégradation du polypropylène. Ce sont les points où les spectres du polypropylène sont les plus intenses.
Bien que le polypropylène ait une résistance mécanique remarquable et qu'il soit très résistant aux produits chimiques, il ne doit pas être exposé au soleil pendant une période prolongée car il se dégradera. Parce qu'il est si difficile d'appliquer un revêtement sur du polypropylène, n'exposez pas ce matériau à la lumière directe du soleil.
Le nylon et les effets du rayonnement ultraviolet
Bien que le nylon puisse en effet être dégradé par l'exposition à la lumière UV, tous les nylons ne sont pas créés égaux. Par exemple, le nylon 6 a un indice de résistance plus élevé que le nylon 6/6. Lorsqu'ils sont exposés aux UV pendant une période prolongée, la couleur des composants en nylon aura tendance à s'estomper. Le processus exact qui provoque la détérioration du polypropylène est également responsable de la dégradation du nylon : le rayonnement libère des radicaux libres, affaiblissant davantage les liaisons intermoléculaires.
Le nylon est susceptible d'être endommagé par la lumière ultraviolette avec des longueurs d'onde allant de 290 à 315 nanomètres. Ce point est appelé le maximum du spectre du matériau.
Le nylon est un excellent matériau à utiliser dans les produits qui seront exposés à l'humidité car il est robuste et flexible. Le nylon-6 et le nylon-12 sont des alternatives appropriées à considérer lorsqu'il n'y a qu'une possibilité d'exposition modérée aux rayons UV. Néanmoins, le processus de détérioration s'accélérera s'il est constamment exposé aux rayons UV.
Augmentation de la résistance aux rayons UV
Bien que le nylon et le polypropylène ne soient pas souvent considérés comme des plastiques résistants aux UV, les performances de ces matériaux peuvent être améliorées avec des additifs particuliers. Les stabilisants, les absorbants et les bloqueurs sont les trois formes que peuvent prendre ces additifs.
- Bloqueurs : Des charges telles que l'oxyde de titane et les pigments de noir de carbone peuvent fonctionner comme des bloqueurs de rayonnement UV. L'utilisation de ces pigments contribue à prolonger la durée de vie du matériau en empêchant le rayonnement ultraviolet (UV) d'atteindre les polymères solides qui composent le plastique.
- Absorbeurs : Le processus d'absorption de la lumière ultraviolette puis de sa conversion en chaleur est le mode de fonctionnement des absorbeurs. Les composés chimiques connus sous le nom de benzophénones et de benzotriazoles sont des exemples d'absorbants organiques standards. Même lorsqu'ils sont ajoutés à des concentrations aussi faibles que 0,5 % en volume, les benzotriazoles peuvent considérablement augmenter la résistance d'un matériau aux rayons du soleil.
- Stabilisateurs : Les stabilisants fonctionnent en capturant tous les radicaux libres nouvellement produits pour maintenir leur efficacité. Par conséquent, la rupture qui s'ensuit des liaisons intermoléculaires à l'intérieur du plastique est réduite au minimum. Les charognards sont un autre nom pour les stabilisants en raison de la façon dont ils « récupèrent » et recueillent tous les radicaux libres qui peuvent être présents. Les photostabilisants à amine encombrée sont parmi les photostabilisants les plus fréquents.
Des additifs des trois catégories sont souvent utilisés pour renforcer la résistance du plastique aux effets de la lumière ultraviolette de toutes les manières possibles.
Quels plastiques résistent aux effets des rayons UV ?
Le nylon et le polypropylène ne sont pas inclus dans la catégorie des résistants aux effets de la lumière ultraviolette ; donc, quels plastiques sont? Les fluoropolymères et les imides sont les types les plus critiques.
De par leur nature même, les fluoropolymères ont un haut niveau de résistance aux rayons UV. Cela est dû aux liaisons solides carbone-fluor qui résistent à la dégradation.
Des exemples de fluoropolymères populaires sont :
- Polytétrafluoroéthylène (PTFE)
- Fluorure de polyvinylidène (PVDF)
- Éthylène propylène fluoré (FEP)
D'autre part, en raison de leur résistance exceptionnelle aux rayons ultraviolets (UV), les imides peuvent également être utilisées dans des applications soumises à des niveaux élevés d'UV.
Les imides typiques sont :
- Polyimide (PI)
- Polyétherimide (PEI)
Choisir un matériau à utiliser
Une variété de variables déterminera votre choix de polymère. Ceux-ci inclus:
- Résistance mécanique
- Résistance à l'abrasion
- Résistance à la température
La résistance aux UV est souvent négligée. Même s'il n'est pas traité, il peut avoir des répercussions importantes à long terme. La quantité de résistance aux UV nécessaire pour un produit est déterminée par son utilisation prévue, le niveau d'exposition auquel il est projeté d'être soumis (continu ou temporaire) et tout autre attribut environnemental. Si votre produit est soumis aux rayons UV et à un environnement défavorable pendant une période prolongée, les fluoropolymères ou les imides sont les meilleurs choix de matériaux.
D'un autre côté, si vos composants ne sont exposés qu'occasionnellement à la lumière ultraviolette, le nylon ou le polypropylène stabilisé aux UV pourrait être la meilleure option.
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Il existe quelques différences essentielles entre les deux plastiques synthétiques similaires - le polypropylène et le nylon (ou polyamide). Le nylon est plus malléable avec un faible frottement et peut supporter des températures plus élevées, ce qui le rend adapté au prototypage et à la fabrication de pièces qui seront soumises à une résistance. Le polypropylène a une résistance plus élevée que le nylon et une plus grande tolérance aux contraintes physiques, il est donc idéal pour les équipements à haute résistance.
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