Какво е ултравиолетово лъчение?
Ултравиолетовата радиация е вид електромагнитна енергия, която не можем да видим. Честотният му диапазон е между видимата светлина и рентгеновите лъчи. Въз основа на честотата то се разделя на три групи: UVA, UVB и UVC. UVB и UVC са най-вредни за пластмасата и кожата.
UV енергията идва от слънцето през повечето време, но солариумите, заваръчните инструменти и някои видове лампи също могат да излъчват UV светлина. Ултравиолетовата светлина е по-силна в определени часове на деня, през определени сезони и на определени места.
Как ултравиолетовите лъчи влияят на пластмасите?
Ултравиолетовата светлина разрушава пластмасите, като разгражда полимерните вериги, което води до фоторазграждане. Това води до очевидни промени, като например тебешир (прахообразна повърхност), напукване и крехкост, при която материалът губи еластичността си и е склонен към счупване.
Въздействието на ултравиолетовите лъчи се отразява не само на външния вид на пластмасите, но и на техните механични качества. С течение на времето те губят якост на опън, устойчивост на удар и гъвкавост, което ги прави негодни за предназначението им и води до преждевременна повреда.
Няколко променливи определят степента на влошаване на качеството на UV лъчите, включително като период на излагане, интензивност на UV лъчението и дължина на вълната. По-дългият период на излагане и по-голямата интензивност на лъчението водят до по-сериозно влошаване. Изключително вредни са UVB и други по-къси ултравиолетови лъчи с по-малка дължина на вълната.
Какви са пластмасите, устойчиви на ултравиолетовите лъчи?
Устойчивите на UV лъчи полимери са проектирани така, че да издържат на продължително излагане на UV лъчи, без да се разрушават. Специални формули и добавки предпазват полимерните вериги от UV лъчите, което прави някои полимери устойчиви на UV лъчи.
UV светлината разрушава химическите връзки на пластмасите, което води до естетически и структурни трудности. УВ-устойчивите материали са необходими за изделия, които се намират на открито и са изложени на ултравиолетови лъчи.
УВ светлината предизвиква пожълтяване на повърхността или кредообразуване, слабост на опън и крехкост на полимерите. Тези дефекти увреждат издръжливостта и експлоатационните характеристики на материала. Устойчивите на UV лъчи полимери намаляват тези опасности и удължават живота на продукта.
Защо да избираме пластмаси, устойчиви на UV лъчи?
Предотвратяване на оцветяването и деградацията
Една от основните причини за избор на устойчиви на UV лъчи пластмаси е, че те не избледняват и не се разрушават. Обикновено използваните пластмаси могат да избледнеят, да пожълтеят и да се кредеят, когато са изложени на слънчева светлина, което може да направи продукта да изглежда зле и да намали стойността му. Пластмасите, които са устойчиви на ултравиолетова светлина, запазват същия цвят и покритие за по-дълго време.
Удължаване на живота на пластмасовите продукти
Освен че влошават външния вид, ултравиолетовите лъчи могат значително да съкратят живота на пластмасовите изделия. Материалите, устойчиви на UV лъчи, са направени така, че да издържат по-дълго и да са по-надеждни, защото могат да издържат на атмосферни влияния за по-дълъг период от време, без да се разрушават. Това намаляване на броя на подмените може да спести много пари с течение на времето.
Поддържане на структурната цялост и ефективност
Способността на пластмасите да устояват на природни въздействия, като например UV лъчи, е пряко свързана с това колко добре се държат техните структури. Производителите могат да се уверят, че техните стоки запазват необходимите си механични качества във времето, като използват пластмаси, които са устойчиви на UV лъчи.
Видове пластмаси, устойчиви на ултравиолетови лъчи
Пластмаси с общо предназначение, устойчиви на ултравиолетови лъчи
Полиетилен с висока плътност (HDPE): Свойства и приложения
HDPE е гъвкава пластмаса, която е популярна, защото е здрава в сравнение с теглото си и не реагира с химикали. Въпреки че по принцип не е устойчива на ултравиолетовите лъчи, могат да се добавят UV протектори, за да издържи по-дълго на открито. Често се използва за тръби, мебели на открито и бъчви.
Акрилонитрил-стирен-акрилат (ASA): Свойства и приложения
ASA е термопластичен материал, който е по-устойчив на атмосферни влияния и ултравиолетова светлина от ABS. Тъй като е силно устойчив на натиск и не променя лесно формата си, може да се използва за външната страна на автомобили, строителни части и външни електрически корпуси.
Висококачествени пластмаси, устойчиви на ултравиолетови лъчи
Акрил (PMMA): Свойства и приложения
Акрилът, наричан още PMMA, е известен с това, че е много прозрачен и устойчив на ултравиолетова светлина. Често се използва на места, които се нуждаят от ясна визия и силна устойчивост на пожълтяване, като очила, витрини и автомобилни лампи. Други пластмаси с общо предназначение не са толкова устойчиви на UV светлина, колкото PMMA.
Поликарбонат (PC): Свойства и приложения
Поликарбонатът е здрава, прозрачна термопластмаса, която се отличава с висока устойчивост на удар и добра UV стабилност. Използва се в защитни очила, лещи за автомобилни фарове и външни табели, където са необходими едновременно издръжливост и прозрачност.
Полиетеримид (PEI): Свойства и приложения
PEI е високоефективен полимер, известен с високата си якост, устойчивост на топлина и добра UV стабилност. Използва се в сложни приложения като космически компоненти, медицински изделия и електрически съединители.
Полифенилен сулфид (PPS): Свойства и приложения
PPS е уникална инженерна пластмаса, която се представя добре при високи температури и има изключителна химическа устойчивост. Използва се в индустриални и автомобилни компоненти и макар да не е вътрешно устойчива на UV лъчи, може да се направи по-стабилна чрез добавяне на химикали.
Полиамид-имид (PAI): Свойства и приложения
Въпреки че PAI може да бъде по-скъп от други пластмаси, неговата забележителна здравина, устойчивост на топлина и стабилност на размерите го превръщат във високоефективен полимер, който намира приложение при тежки UV условия в автомобилни и космически компоненти поради способността му да функционира при високи температури.
Поливинилфлуорид (PVDF): Свойства и приложения
PVDF се отличава с изключителна химическа инертност, издръжливост на враждебни условия и голяма устойчивост на UV лъчи. Използва се като филм и покритие в соларни панели, архитектурни мембрани и оборудване за химическа обработка.
Ключови свойства, които трябва да се вземат предвид при избора на UV-устойчиви пластмаси
Стандарт за оценяване и изпитване на устойчивост на ултравиолетови лъчиs
Познаване на скалите за оценяване на ултравиолетовите лъчи и стандартите ISO
Устойчивостта на ултравиолетови лъчи често се измерва чрез стандартизирани процедури за изпитване, като например тези, установени от ISO. Тези стандарти дават възможност на производителите да оценяват и сравняват способността на полимерите да издържат на UV лъчение, което им позволява да изберат най-добрия материал за конкретната употреба. Разбирането на тези скали прави избора на материал по-точен.
Механични свойства
Якост на опън и устойчивост на удар
При избора на устойчива на UV лъчи пластмаса трябва да се вземат предвид механични характеристики като якост на опън – способността да понася сили на дърпане – и устойчивост на удар – способността да понася резки сили. Изборът на материал, който е естествено здрав и дълготраен, е от съществено значение за дългосрочната употреба, тъй като излагането на UV лъчи може да влоши тези качества.
Удължаване при прекъсване
Една от най-важните механични характеристики е удължението при скъсване, или количеството напрежение, което даден материал може да издържи, преди да се скъса. За изделията, изложени на различни външни условия, е от решаващо значение, че пластмасите, които имат високо удължение при скъсване след излагане на UV лъчи, са по-устойчиви и е по-малко вероятно да се счупят.
Химична устойчивост
Устойчивост на влага, киселини и други химикали
Химическата устойчивост на пластмасата определя нейната способност да понася различни химикали, което е от решаващо значение. При избора на материали, особено за промишлени или външни приложения, е от решаващо значение да се разбере колко добре те устояват на влага, киселини и други химикали в околната среда. По този начин пластмасата се предпазва от увреждане.
Термични свойства
Температура на отклонение на топлината
Температурата на топлинна деформация (HDT) е температурата, при която даден материал започва да се огъва под напрежение. За приложения, при които пластмасата е изложена както на топлина, така и на ултравиолетова радиация, изборът на материали с приемлива HDT е от решаващо значение за осигуряване на механична цялост и стабилност на размерите в широк температурен диапазон.
Цена и наличност
Фактори, влияещи върху разходите за материали
Цената на UV-устойчивите полимери се определя от различни променливи, включително вида на полимера, сложността на производството и всички добавки, необходими за повишаване на UV-устойчивостта. Високоефективните полимери с UV защита понякога струват повече от полимерите с общо предназначение.
Съображения, свързани с веригата за доставки
Фактори, свързани с веригата на доставки, като например наличието на суровини и производствен капацитет, могат да повлияят на цената и времето за доставка на UV-устойчиви полимери. Придобиването на стоки от надеждни източници и предварителното разработване на стратегии за намаляване на закъсненията е от съществено значение за поддържане на редовно производство и доставка.
Приложения на пластмаси, устойчиви на ултравиолетови лъчи
Приложения на открито
Автомобилни компоненти (външна облицовка, панели за каросерията)
Устойчивите на ултравиолетовите лъчи полимери се използват широко в частите на автомобилите, като например външни тапицерии, панели на каросерията и брони. Тези компоненти трябва да издържат на продължително излагане на слънчева светлина, без да избледняват, да се разцепват или да губят структурната си цялост, поради което се използват специално разработени полимери.
Строителни материали (сайдинг, покриви, прозорци)
Устойчивите на ултравиолетови лъчи полимери се използват в строителния сектор за компоненти на прозорци, покриви и сайдинг. Тези материали спомагат за запазване на естетическия вид на сградите, като същевременно намаляват честотата на ремонтите или подмените, предлагайки дълготрайна защита от вредните слънчеви лъчи.
Селскостопански продукти (оранжерийни фолиа, напоителни тръби)
Устойчивите на ултравиолетови лъчи полимери се използват широко в селското стопанство за защитни покрития, напоителни тръби и оранжерийни фолиа. Тъй като тези полимери са изработени така, че да издържат на продължително излагане на интензивно слънчево греене, земеделските производители могат да увеличат добивите на култури и да управляват ефективно ресурсите си, например водата за напояване.
Мебели за външна употреба
Дори когато са изложени на пряка слънчева светлина, мебелите за градина, съставени от устойчиви на UV лъчи полимери, ще оцелеят по-дълго и ще запазят цвета си благодарение на подобрената си издръжливост и запазване на цвета. Поради тази причина това е разумен вариант за комплекти за тераса, градински столове и други мебели за открито.
Индустриални приложения
Електрически корпуси и компоненти
Устойчивите на ултравиолетови лъчи полимери са от съществено значение за електрическите корпуси и компоненти, използвани навън. Тези корпуси предпазват чувствителната електроника от външни елементи, като UV радиация, дъжд и прах, като осигуряват надеждност и ефективност на електрическото оборудване.
Морско оборудване
В морските условия оборудването е изложено на силна UV радиация, солена вода и корозивни химикали. Устойчивите на UV лъчи полимери се използват в компонентите на лодки, шамандури и други морски съоръжения, за да осигурят здравина и издръжливост, като същевременно предотвратяват влошаването на качеството на UV лъчите и корозията.
Компоненти за слънчеви панели
Устойчивите на ултравиолетовите лъчи полимери са от решаващо значение за производството на компоненти за соларни панели, тъй като предпазват фотоволтаичните клетки от влошаване на състоянието им от ултравиолетовите лъчи, което им позволява да запазят ефективността си на преобразуване на енергия с течение на времето и удължава експлоатационния им живот.
Приложения в производството по поръчка
Използване в 3D принтирането
Устойчивите на ултравиолетовите лъчи материали, включително специално подготвени смоли и нишки, вече са достъпни за 3D принтиране, което позволява на производителите да създават уникални външни компоненти. Тези материали позволяват създаването на части, които са не само устойчиви на слънце, но и изработени по поръчка, и често се използват за бързо създаване на прототипи на нови компоненти.
Използване при леене под налягане
При леенето под налягане се използват разнообразни полимери, устойчиви на UV лъчи, за създаване на сложни части за сектори, изискващи високи нива на точност и издръжливост, като например автомобилостроенето и космическата индустрия, където защитата от UV лъчи е от решаващо значение за външните компоненти, изложени на слънчева светлина.
Използване в CNC обработката
Устойчивите на ултравиолетови лъчи пластмасови листове и пръти също се използват в CNC обработката за създаване на персонализирани продукти. Това позволява производството на компоненти със строги допуски и сложни форми, които се нуждаят от издръжливост и устойчивост на UV лъчи за използване в определени приложения.
Подобряване на устойчивостта на пластмасите на ултравиолетови лъчи
Стабилизатори и добавки за ултравиолетови лъчи
Различни видове UV стабилизатори
UV абсорбери, аминови стабилизатори на светлината с препятствия (HALS) и антиоксиданти са някои от UV стабилизаторите, които могат да се прилагат към полимери, за да се повиши устойчивостта им на UV лъчение. Всеки вид стабилизатор функционира по различен начин и може да се използва самостоятелно или в комбинация, за да се осигури максимална UV защита.
Как добавките повишават устойчивостта на ултравиолетови лъчи?
Добавките подобряват устойчивостта на ултравиолетовите лъчи, като поглъщат вредното ултравиолетово лъчение (UV абсорбери) или отстраняват свободните радикали, образувани при разграждането на пластмасовите полимери от ултравиолетовата светлина (HALS и антиоксиданти). Тези химикали допринасят за структурната цялост и предотвратяват влошаването на качеството на пластмасата.
Повърхностни обработки и покрития
Протективни покрития за допълнителна UV защита
Покритията и другите видове обработка на повърхността могат да осигурят допълнителен слой UV защита. Дълготрайността на пластмасовите изделия, използвани на открито, може да се увеличи чрез нанасяне на тези покрития, които могат да включват UV абсорбери и блокери, които отразяват или поглъщат UV светлината.
Избор на материали и съображения за проектиране
Най-добри практики за проектиране на части, устойчиви на ултравиолетови лъчи
Изборът на правилните материали е от решаващо значение при създаването на устойчиви на UV лъчи компоненти. Дизайнерите трябва да вземат предвид работната среда, очаквания срок на експлоатация на продукта и конкретните изисквания за устойчивост на UV лъчи на съответното приложение. Увреждането на пластмасовите компоненти от ултравиолетовите лъчи може да бъде значително намалено с подходяща вентилация, светли ъгли и ниска степен на излагане.
Предимства на използването на устойчиви на UV лъчи пластмаси
Намалени разходи за поддръжка и подмяна
Когато се използват устойчиви на ултравиолетови лъчи полимери, изделията издържат по-дълго и се нуждаят от по-малко редовна поддръжка и подмяна. Чрез намаляване на труда, материалите и времето за престой, свързани с поддръжката на продуктите, това в крайна сметка води до намаляване на разходите.
Последователни свойства на материалите
Устойчивите на ултравиолетови лъчи полимери спират избледняването, пожълтяването и влошаването на структурата, като запазват външния вид и функционалността на продукта. През целия си живот изделията ще продължат да изглеждат добре и да функционират по предназначение, при условие че качествата на материалите се поддържат постоянно.
Повишена надеждност на продукта
Производителите гарантират стабилното функциониране на стоките си във времето, като използват устойчиви на UV лъчи полимери. Тези полимери намаляват вероятността от повреда на материала и осигуряват непрекъсната надеждност дори в трудни условия на открито, като предпазват изделията от вредното въздействие на ултравиолетовите лъчи.
Заключение
Продуктите, които са изложени на слънчева светлина или ултравиолетова радиация, се нуждаят от устойчиви на UV лъчи полимери. Тези материали са устойчиви на влошаване на качеството, обезцветяване и структурна слабост, като запазват производителността и външния вид на продукта.
Животността и надеждността на продукта зависят от избора на UV-устойчив материал. Устойчивите на UV лъчи полимери намаляват до минимум отпадъците и произвеждат по-устойчиви стоки в няколко сектора, включително автомобилния, селскостопанския и строителния.
Изборът на подходящ материал за вашето приложение може да е труден, но устойчивите на UV лъчи полимери могат да имат огромни предимства за някои стоки. Вземете предвид критериите в това ръководство, за да направите най-добрия избор за по-дълготраен продукт.
Отговори
Как да тестваме устойчивостта на ултравиолетови лъчи?
Пластмасовите проби се излагат на контролирана UV светлина и се измерват външният вид, механичната якост и други качества, за да се определи устойчивостта на UV лъчи. Тестовете по ISO 4892 и ASTM G154 сравняват полимери и определят устойчивостта им на влошаване на състоянието при UV лъчи.
Каква е продължителността на живота на пластмасата, устойчива на UV лъчи?
Животът на пластмасата, устойчива на UV лъчи, зависи от вида, интензивността на UV лъчите и условията на околната среда. Правилният избор на материал и UV стабилизаторите могат да удължат живота на пластмасовите продукти с десетилетия.
Устойчивите на UV лъчи пластмаси екологични ли са?
Намалената подмяна и отпадъците правят устойчивите на UV лъчи полимери по-екологични. За да се направят предметите за външна употреба по-устойчиви, се създават няколко екологични алтернативи, които насърчават екологичната отговорност на пластмасите.