耐紫外線プラスチック:ポリプロピレンとナイロンの違い

ポリプロピレンとナイロンの違い
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屋外での使用を目的としたプラスチック製品を製造する際は、可能な限り耐紫外線プラスチックを使用する必要があります。同じように、紫外線に強いプラスチックと、ポリプロピレンとナイロンの違いについて詳しくは、こちらをご覧ください。

ポリプロピレンとナイロンは 2 種類の UV 耐性プラスチックです

今日の環境ではプラスチックが非常に普及しているため、それらの一部が日光にさらされることは避けられません。残念ながら、日光に含まれる紫外線 (UV) 放射は、時間の経過とともにほとんどのプラスチックを劣化させる可能性があります。したがって、屋外での使用を目的とした製品を製造するには、UV 安定化または UV 耐性のあるプラスチックが必要です。今日の記事の主な重点は、ナイロンとポリプロピレンの 2 つの典型的な市販ポリマーの紫外線 (UV) 耐性です。

プラスチックが耐紫外線性であると定義する特性は何ですか?

太陽が生成する紫外線にさらされたプラスチックは、放射線を吸収したり、フリーラジカルを発生させたりする可能性があり、どちらも材料の機械的品質に悪影響を及ぼします.さらに、耐紫外線性が低いプラスチックは、紫外線にさらされるといくつかの副作用を受けやすくなります。これらの副作用には次のものがあります。

  • チョークのように見える表面。
  • オブジェクトの表面のほつれやもろさ。
  • 色相または希釈の変化。

UV 耐性プラスチックと UV 安定化プラスチックには違いがあるため、注意が必要です。 UV 耐性プラスチックは、紫外線による劣化に対して自然な耐性を持っています。本質的に損傷に抵抗しないプラスチックは、UV 安定化プラスチックと呼ばれます。これらのプラスチックには、紫外線に対する耐性を高めるための添加剤が必要です。固有の UV 耐性がないため、ポリプロピレンとナイロンの両方に UV 阻害剤を追加する必要があります。

ポリプロピレンとナイロンの耐紫外線性

ポリプロピレンとナイロンは、未変性の状態では紫外線 (UV) 放射にさらされると損傷を受けやすいため、これらのポリマーのいずれかを UV 耐性と呼ぶのは正しくありません。紫外線に対する彼らの反応は、次の段落で概説されています。

ポリプロピレンと紫外線の影響

自然な状態のポリプロピレンは、紫外線にさらされることによる劣化に対して非常に脆弱です。この素材は、長時間さらされると簡単に壊れます。実際、高強度の紫外線に 6 日間さらされた後、一次ポリプロピレンは、かつての機械的強度の 70% を失う可能性があります。ただし、添加物を添加しても、ポリプロピレンは日光に長時間さらされると非常に速く劣化することに注意することが不可欠です.これは、添加物の有無に関係なく当てはまります。
波長が 290 ~ 300、330、および 370 ナノメートルの紫外線は、ポリプロピレンを劣化させます。これらは、ポリプロピレンのスペクトルが最も強いポイントです。
ポリプロピレンは優れた機械的強度と耐薬品性に優れていますが、劣化するため長時間日光にさらさないでください。ポリプロピレンはコーティングが難しいため、直射日光に当てないでください。

ナイロンと紫外線の影響

ナイロンは実際に紫外線にさらされると劣化する可能性がありますが、すべてのナイロンが同じように作られているわけではありません.たとえば、ナイロン 6 はナイロン 6/6 よりも高い抵抗評価を持っています。紫外線に長時間さらされると、ナイロン部品の色が薄くなる傾向があります。ポリプロピレンを劣化させる正確なプロセスは、ナイロンの劣化にも関与しています。放射線はフリーラジカルを放出し、分子間の結合をさらに弱めます.
ナイロンは、波長が 290 ~ 315 ナノメートルの紫外線による損傷を受けやすくなっています。この点は、材料のスペクトルの最大値と呼ばれます。
ナイロンは丈夫で柔軟性があるため、湿気にさらされる製品に使用するのに最適な素材です。ナイロン 6 とナイロン 12 はどちらも、紫外線への露出が中程度の可能性がある場合に検討すべき適切な代替品です。ただし、紫外線を浴び続けると劣化が早まります。

紫外線に対する耐性の向上

ナイロンとポリプロピレンは耐紫外線プラスチックとは見なされませんが、これらの材料の性能は特定の添加剤で改善される場合があります。安定剤、吸収剤、および遮断剤は、これらの添加剤が取り得る 3 つの形態です。

  • ブロッカー: 酸化チタンやカーボンブラック顔料などのフィラーは、紫外線遮断剤として機能する場合があります。これらの顔料を使用すると、紫外線 (UV) 放射がプラスチックを構成する固体ポリマーに到達するのを防ぎ、材料の寿命を延ばすことができます。
  • 吸収材: 紫外線を吸収して熱に変換するプロセスが、吸収体の働きです。ベンゾフェノンおよびベンゾトリアゾールとして知られる化合物は、標準的な有機吸収剤の例です。ベンゾトリアゾールは、体積で 0.5% という低濃度で添加された場合でも、太陽光線に対する材料の耐性を劇的に高めることができます。
  • 安定剤: 安定剤は、新たに生成されたフリーラジカルを捕捉してその有効性を維持することによって機能します.その結果、プラスチック内部の分子間結合の分解が最小限に抑えられます。スカベンジャーは、存在する可能性のあるフリーラジカルを「清掃」して収集する方法から、安定剤の別名です。ヒンダードアミン光安定剤は、最も一般的な光安定剤の 1 つです。

3 つのカテゴリすべての添加剤は、多くの場合、可能な限り多くの方法で紫外線の影響に対するプラスチックの耐性を強化するために使用されます。

紫外線の影響を受けにくいプラスチックは?

ナイロンとポリプロピレンは、紫外線の影響に対する耐性のカテゴリーには含まれていません。したがって、どのプラスチックですか?フルオロポリマーとイミドは最も重要なタイプです。
フルオロポリマーは、その性質上、紫外線に対して高いレベルの耐性を備えています。これは、劣化に強い固体の炭素-フッ素結合によるものです。

一般的なフッ素樹脂の例は次のとおりです。

  • ポリテトラフルオロエチレン (PTFE)
  • ポリフッ化ビニリデン(PVDF)
  • フッ素化エチレンプロピレン(FEP)

一方、イミドは紫外線 (UV) 線に対する並外れた耐性があるため、高レベルの UV にさらされる用途にも使用できます。

典型的なイミドは次のとおりです。

  • ポリイミド(PI)
  • ポリエーテルイミド (PEI)

使用する素材を選ぶ

さまざまな変数によって、ポリマーの選択が決まります。これらには以下が含まれます:

  • 機械抵抗
  • 耐摩耗性
  • 耐熱性

耐紫外線性はしばしば無視されます。対処しなくても、長期的に重大な影響を与える可能性があります。製品に必要な UV 耐性の量は、その使用目的、さらされると予想される曝露のレベル (継続的か一時的か)、およびその他の環境属性によって決まります。製品が長期間にわたって紫外線や不利な環境にさらされる場合、フッ素樹脂またはイミドが優れた材料の選択肢となります。

一方、コンポーネントが紫外線にたまにしかさらされない場合は、UV 安定化ナイロンまたはポリプロピレンが最適なオプションです。

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ポリプロピレンとナイロン (またはポリアミド) という 2 つの類似した合成プラスチックには、いくつかの重要な違いがあります。ナイロンは摩擦が少なく、より柔軟で、高温に耐えることができるため、抵抗を受ける部品の試作や製造に適しています。ポリプロピレンはナイロンよりも強度が高く、物理的ストレスに対する耐性が高いため、高耐久機器に最適です。

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