Tworzywa sztuczne odporne na promieniowanie UV: różnica między polipropylenem a nylonem

Różnica między polipropylenem a nylonem
Jack Lie Ekspert obróbki CNC

Specjalizuję się w frezowaniu CNC, toczeniu CNC, druku 3D, odlewaniu uretanu, szybkim oprzyrządowaniu, formowaniu wtryskowym, odlewaniu metali,


Tworzywa odporne na promieniowanie UV powinny być stosowane wszędzie tam, gdzie jest to możliwe przy produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych przeznaczonych do użytku na wolnym powietrzu. Podobnie, dowiedz się więcej o tworzywach sztucznych odpornych na promienie UV, a także o różnicach między polipropylenem a nylonem.

Polipropylen i nylon to dwa rodzaje tworzyw sztucznych odpornych na promieniowanie UV

Ponieważ tworzywa sztuczne są tak rozpowszechnione w dzisiejszym środowisku, nieuniknione jest, że niektóre z nich mogą być wystawione na działanie słońca. Niestety, promieniowanie ultrafioletowe (UV) obecne w słońcu może z czasem spowodować degradację większości tworzyw sztucznych. Dlatego do produkcji każdego produktu przeznaczonego do użytku na zewnątrz wymagane są tworzywa sztuczne stabilizowane lub odporne na promieniowanie UV. Dzisiejszy artykuł skupia się przede wszystkim na odporności na promieniowanie ultrafioletowe (UV) dwóch typowych komercyjnych polimerów, a mianowicie nylonu i polipropylenu.

Jakie cechy definiują tworzywo sztuczne jako odporne na promieniowanie UV?

Tworzywa sztuczne wystawione na promieniowanie UV wytwarzane przez słońce mogą absorbować promieniowanie lub wytwarzać wolne rodniki, które mają szkodliwy wpływ na właściwości mechaniczne materiału. Ponadto tworzywa sztuczne o słabej odporności na promieniowanie UV są podatne na szereg skutków ubocznych po wystawieniu na działanie światła ultrafioletowego. Te działania niepożądane obejmują:

  • Powierzchnia, która ma wygląd kredy.
  • Strzępienie i łamliwość na powierzchni przedmiotu.
  • Zmiany odcienia lub rozcieńczenia.

Istnieje rozróżnienie między tworzywami sztucznymi odpornymi na promieniowanie UV a tworzywami sztucznymi stabilizowanymi na promieniowanie UV, o czym należy pamiętać. Tworzywa sztuczne odporne na promieniowanie UV mają naturalną odporność na niszczenie spowodowane promieniowaniem ultrafioletowym. Tworzywa sztuczne, które z natury nie są odporne na uszkodzenia, nazywane są tworzywami sztucznymi stabilizowanymi na promieniowanie UV. Te tworzywa sztuczne wymagają dodatków zwiększających ich odporność na promieniowanie UV. Ze względu na brak naturalnej odporności na promieniowanie UV, polipropylen i nylon wymagają dodatku inhibitorów UV.

Polipropylen kontra nylon pod względem odporności na promieniowanie UV

Ponieważ polipropylen i nylon w swoich niezmodyfikowanych postaciach są podatne na uszkodzenia pod wpływem promieniowania ultrafioletowego (UV), niepoprawne jest określanie któregokolwiek z tych polimerów jako odpornych na promieniowanie UV. Ich reakcje na światło UV opisano w poniższych akapitach.

Polipropylen i skutki promieniowania ultrafioletowego

W stanie naturalnym polipropylen jest bardzo podatny na niszczenie spowodowane ekspozycją na promieniowanie UV. Materiał łatwo pęka po wystawieniu na działanie przez dłuższy czas. W rzeczywistości, po wystawieniu na działanie promieniowania UV o dużej intensywności przez sześć dni, pierwotny polipropylen może stracić nawet siedemdziesiąt procent swojej wytrzymałości mechanicznej, którą miał kiedyś. Należy jednak pamiętać, że nawet z dodatkami polipropylen będzie nadal dość szybko się pogarszał, gdy będzie wystawiony na działanie promieni słonecznych przez dłuższy czas. Dzieje się tak niezależnie od tego, czy dodatki są obecne, czy nie.
Promienie UV o długości fali od 290 do 300, 330 i 370 nanometrów powodują degradację polipropylenu. Są to punkty, w których widma polipropylenu są najbardziej intensywne.
Chociaż polipropylen ma niezwykłą wytrzymałość mechaniczną i jest wysoce odporny na chemikalia, nie powinien być wystawiany na działanie promieni słonecznych przez dłuższy czas, ponieważ ulegnie degradacji. Ponieważ tak trudno jest nałożyć powłokę na polipropylen, nie wystawiaj tego materiału na bezpośrednie działanie promieni słonecznych.

Nylon i skutki promieniowania ultrafioletowego

Chociaż nylon może rzeczywiście ulec degradacji pod wpływem światła UV, nie wszystkie nylony są sobie równe. Na przykład nylon 6 ma wyższą ocenę odporności niż nylon 6/6. Po wystawieniu na działanie promieni UV przez dłuższy czas, kolor elementów nylonowych będzie miał tendencję do blaknięcia. Dokładny proces, który powoduje degradację polipropylenu, jest również odpowiedzialny za degradację nylonu: promieniowanie uwalnia wolne rodniki, dodatkowo osłabiając wiązania międzycząsteczkowe.
Nylon jest podatny na uszkodzenia spowodowane promieniowaniem ultrafioletowym o długości fali od 290 do 315 nanometrów. Punkt ten nazywany jest maksimum widma materiału.
Nylon jest doskonałym materiałem do stosowania w produktach narażonych na wilgoć, ponieważ jest wytrzymały i elastyczny. Zarówno nylon-6, jak i nylon-12 są odpowiednimi alternatywami do rozważenia, gdy istnieje możliwość jedynie umiarkowanej ekspozycji na promieniowanie UV. Niemniej jednak proces niszczenia przyspieszy, jeśli będzie stale narażony na działanie promieni UV.

Zwiększenie odporności na promieniowanie UV

Chociaż nylon i polipropylen nie są często uważane za tworzywa sztuczne odporne na promieniowanie UV, właściwości tych materiałów można poprawić za pomocą określonych dodatków. Stabilizatory, absorbery i blokery to trzy formy, jakie mogą przybierać te dodatki.

  • Blokery: Wypełniacze, takie jak tlenek tytanu i pigmenty z sadzy, mogą działać jako blokery promieniowania UV. Zastosowanie tych pigmentów pomaga przedłużyć żywotność materiału, zapobiegając przedostawaniu się promieniowania ultrafioletowego (UV) do stałych polimerów tworzących tworzywo sztuczne.
  • Absorbery: Proces pochłaniania światła ultrafioletowego, a następnie przekształcania go w ciepło, to sposób działania absorberów. Przykładami standardowych absorberów organicznych są związki chemiczne znane jako benzofenony i benzotriazole. Nawet dodane w stężeniu tak niskim jak 0,5% objętości, benzotriazole mogą radykalnie zwiększyć odporność materiału na promienie słoneczne.
  • Stabilizatory: Stabilizatory działają poprzez wychwytywanie wszelkich nowo wyprodukowanych wolnych rodników, aby zachować ich skuteczność. W rezultacie rozpad wiązań międzycząsteczkowych wewnątrz tworzywa sztucznego jest zredukowany do minimum. Zmiatacze to inna nazwa stabilizatorów ze względu na sposób, w jaki „zmiatają” i zbierają wszelkie wolne rodniki, które mogą być obecne. Stabilizatory światła z grupy amin z zawadą przestrzenną należą do najczęstszych stabilizatorów światła.

Dodatki wszystkich trzech kategorii są często stosowane w celu wzmocnienia odporności tworzywa sztucznego na działanie światła ultrafioletowego na tyle sposobów, na ile jest to możliwe.

Które tworzywa sztuczne są odporne na działanie promieniowania UV?

Nylon i polipropylen nie są zaliczane do kategorii odpornych na działanie światła ultrafioletowego; zatem, które tworzywa sztuczne są? Najbardziej krytyczne typy to fluoropolimery i imidy.
Ze swej natury fluoropolimery mają wysoki poziom odporności na promieniowanie UV. Dzieje się tak za sprawą stałych wiązań węgiel-fluor, które są odporne na degradację.

Przykładami popularnych fluoropolimerów są:

  • Politetrafluoroetylen (PTFE)
  • Polifluorek winylidenu (PVDF)
  • Fluorowany etylenopropylen (FEP)

Z drugiej strony, ze względu na ich wyjątkową odporność na promienie ultrafioletowe (UV), imidy mogą być również stosowane w zastosowaniach narażonych na wysokie poziomy promieniowania UV.

Typowe imidy to:

  • Poliimid (PI)
  • Polieteroimid (PEI)

Wybieranie materiału do użycia

Różnorodność zmiennych zadecyduje o wyborze polimeru. Obejmują one:

  • Opór mechaniczny
  • Odporność na ścieranie
  • Odporność na temperaturę

Odporność na promieniowanie UV jest często pomijana. Nawet jeśli nie zostanie rozwiązany, może mieć znaczące długoterminowe reperkusje. Wymagana odporność na promieniowanie UV produktu zależy od jego zamierzonego zastosowania, przewidywanego poziomu ekspozycji (ciągłej lub tymczasowej) oraz wszelkich innych cech środowiskowych. Jeśli Twój produkt jest wystawiony na działanie promieni UV i niesprzyjających warunków przez dłuższy czas, najlepszym wyborem będą fluoropolimery lub imidy.

Z drugiej strony, jeśli twoje komponenty są wystawione na działanie światła ultrafioletowego tylko czasami, najlepszym rozwiązaniem może być nylon lub polipropylen stabilizowany promieniowaniem UV.

Pozwól Runsom pomóc w wyborze materiałów z tworzyw sztucznych

Istnieje kilka kluczowych różnic między dwoma podobnymi syntetycznymi tworzywami sztucznymi – polipropylenem i nylonem (lub poliamidem). Nylon jest bardziej plastyczny, ma mniejsze tarcie i może wytrzymać wyższe temperatury, dzięki czemu nadaje się do prototypowania i produkcji części, które będą narażone na opór. Polipropylen ma większą wytrzymałość niż nylon i ma większą tolerancję na obciążenia fizyczne, dlatego idealnie nadaje się do sprzętu o wysokiej wytrzymałości.

W Runsom Precision możemy udzielić cennych wskazówek dotyczących doboru nylonu i polipropylenu – oraz ogromnego bogactwa innych tworzyw sztucznych do produkcji. Nasz zespół projektantów, inżynierów i techników pomoże Ci znaleźć dokładnie odpowiednie materiały pasujące do Twojego projektu w oparciu o Twoje wymagania. Ponadto możemy pomóc zoptymalizować cały proces produkcyjny, od koncepcji, przetwarzania, wykończenia powierzchni, montażu, pakowania, po dostawę.

Skontaktuj się z nami natychmiast, jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat rodzajów tworzyw sztucznych odpornych na promieniowanie UV, które najlepiej nadają się do określonych celów lub uzyskać szybką wycenę aby rozpocząć kolejny projekt.


Inne artykuły, które mogą Cię zainteresować: