Co je to UV záření?
UV záření je druh elektromagnetické energie, kterou nevidíme. Jeho frekvenční rozsah je mezi viditelným světlem a rentgenovým zářením. Podle frekvence se dělí do tří skupin: UVA, UVB a UVC. UVB a UVC nejvíce poškozují plasty a pokožku.
UV energie pochází většinou ze slunce, ale solária, svářecí přístroje a některé druhy světel mohou také vyzařovat UV záření. UV záření je silnější v určitou denní dobu, v určitých ročních obdobích a na určitých místech.
Jak působí UV záření na plasty?
UV záření ničí plasty rozkladem polymerních řetězců, což vede k fotodegradaci. To způsobuje zjevné změny, jako je křídovatění (práškovitý povrch), praskání a křehnutí, při kterém materiál ztrácí pružnost a je náchylný k prasknutí.
Zhoršování kvality UV zářením ovlivňuje nejen vzhled plastů, ale také jejich mechanické vlastnosti. Postupem času ztrácejí pevnost v tahu, odolnost proti nárazu a pružnost, čímž se stávají nevhodnými pro svůj účel a dochází k jejich předčasnému poškození.
O míře zhoršení kvality UV záření rozhoduje několik proměnných, mimo jiné doba expozice, intenzita UV záření a vlnová délka. Delší doba expozice a větší intenzita záření vedou k závažnějšímu poškození. UVB a další kratší vlnové délky UV záření jsou mimořádně škodlivé.
Co jsou plasty odolné vůči UV záření?
Polymery odolné proti UV záření jsou navrženy tak, aby přežily nepřetržité vystavení UV záření, aniž by došlo k jejich degradaci. Speciální složení a přísady chrání polymerní řetězce před UV zářením, díky čemuž jsou některé polymery odolné vůči UV záření.
UV záření rozkládá chemické spoje plastů, což způsobuje estetické a strukturální problémy. Materiály odolné vůči UV záření jsou nezbytné pro venkovní předměty a předměty vystavené UV záření.
UV záření způsobuje u polymerů žloutnutí nebo křídovatění povrchu, slabost v tahu a křehkost. Tyto vady poškozují trvanlivost a výkonnost materiálu. Polymery odolné vůči UV záření tato nebezpečí snižují a prodlužují životnost výrobků.
Proč zvolit plasty odolné vůči UV záření?
Prevence zabarvení a degradace
Jedním z hlavních důvodů, proč si vybrat plasty odolné proti UV záření, je to, že nevyblednou ani se nerozpadnou. Běžně používané plasty mohou při vystavení slunečnímu záření vyblednout, zežloutnout a křídovatět, což může způsobit špatný vzhled výrobku a snížit jeho hodnotu. Plasty, které jsou odolné vůči UV záření, si déle zachovávají stejnou barvu a povrchovou úpravu.
Prodloužení životnosti plastových výrobků
Kromě toho, že UV záření zhoršuje vzhled, může výrazně zkrátit životnost plastových předmětů. Materiály odolné vůči UV záření jsou vyrobeny tak, aby vydržely déle a byly spolehlivější, protože vydrží být vystaveny povětrnostním vlivům po delší dobu, aniž by se poškodily. Toto snížení počtu výměn může časem ušetřit spoustu peněz.
Udržování integrity a výkonnosti konstrukce
Schopnost plastů odolávat přírodnímu namáhání, například UV záření, přímo souvisí s tím, jak dobře odolává jejich struktura. Výrobci mohou zajistit, aby si jejich zboží zachovalo potřebné mechanické vlastnosti po dlouhou dobu, použitím plastů, které jsou odolné vůči UV záření.
Typy plastů odolných vůči UV záření
Plasty pro všeobecné použití odolné vůči UV záření
Polyethylen vysoké hustoty (HDPE): Vlastnosti a aplikace
HDPE je pružný plast, který je oblíbený, protože je v porovnání se svou hmotností pevný a nereaguje s chemikáliemi. Přestože není obecně odolný vůči UV záření, lze do něj přidat UV ochranu, aby déle vydržel ve venkovním prostředí. Často se používá na potrubí, venkovní nábytek a sudy.
Akrylonitril-styren-akrylát (ASA): Vlastnosti a aplikace
ASA je termoplast, který lépe odolává povětrnostním vlivům a UV záření než ABS. Jelikož je vysoce odolný vůči tlaku a nemění snadno tvar, lze jej použít na vnější části automobilů, stavebních dílů a venkovních elektrických krytů.
Vysoce výkonné plasty odolné proti UV záření
Akryl (PMMA): Vlastnosti a aplikace
Akryl, nazývaný také PMMA, je známý tím, že je velmi čirý a stabilní v UV světle. Často se používá na místech, kde je potřeba jasný pohled a silná odolnost proti žloutnutí, jako jsou brýle, výstavní skříně a automobilové lampy. Ostatní univerzální plasty nejsou tak odolné vůči UV záření jako PMMA.
Polykarbonát (PC): Vlastnosti a aplikace
Polykarbonát je houževnatý, průhledný termoplast, který má vysokou odolnost proti nárazu a dobrou UV stabilitu. Používá se v ochranných brýlích, čočkách automobilových světlometů a venkovním značení, kde je potřeba jak odolnost, tak průhlednost.
Polyetherimid (PEI): Vlastnosti a aplikace
PEI je vysoce výkonný polymer známý svou vysokou pevností, tepelnou odolností a dobrou UV stabilitou. Používá se v náročných aplikacích, jako jsou letecké komponenty, lékařské přístroje a elektrické konektory.
Polyfenylsulfid (PPS): Vlastnosti a aplikace
PPS je jedinečný konstrukční plast, který se dobře chová při vysokých teplotách a má vynikající chemickou odolnost. Používá se v průmyslových a automobilových komponentech, a přestože není sám o sobě odolný vůči UV záření, lze jeho stabilitu zvýšit přidáním chemikálií.
Polyamid-imid (PAI): Vlastnosti a aplikace
Ačkoli PAI může být dražší než jiné plasty, jeho pozoruhodná pevnost, tepelná odolnost a rozměrová stabilita z něj činí vysoce výkonný polymer, který nachází uplatnění v náročných podmínkách UV záření v automobilovém a leteckém průmyslu, protože je schopen fungovat při vysokých teplotách.
Polyvinylfluorid (PVDF): Vlastnosti a aplikace
PVDF se vyznačuje mimořádnou chemickou inertností, odolností vůči nepříznivým podmínkám a velkou odolností vůči UV záření. Používá se jako fólie a povlak v solárních panelech, architektonických membránách a zařízeních pro chemické zpracování.
Klíčové vlastnosti, které je třeba zvážit při výběru plastů odolných vůči UV záření
Norma pro hodnocení a testování odolnosti proti UV zářenís
Poznání stupnic pro hodnocení UV záření a norem ISO
Odolnost proti UV záření se často měří pomocí standardizovaných zkušebních postupů, například postupů stanovených organizací ISO. Tyto normy umožňují výrobcům hodnotit a porovnávat schopnost polymerů přežít UV záření, což jim umožňuje vybrat nejlepší materiál pro konkrétní použití. Pochopení těchto měřítek zpřesňuje výběr materiálu.
Mechanické vlastnosti
Pevnost v tahu a odolnost proti nárazu
Při výběru plastu odolného proti UV záření je třeba zohlednit mechanické vlastnosti, jako je pevnost v tahu – schopnost snášet tahové síly – a odolnost proti nárazu – schopnost snášet náhlé síly. Výběr materiálu, který je přirozeně odolný a má dlouhou životnost, je pro dlouhodobé používání zásadní, protože vystavení UV záření může tyto vlastnosti zhoršit.
Prodloužení o přestávce
Jednou z klíčových mechanických charakteristik je prodloužení při přetržení, neboli velikost deformace, kterou materiál vydrží, než se přetrhne. Pro předměty vystavené různým vnějším podmínkám je zásadní, že plasty, které mají vysoké prodloužení při přetržení po vystavení UV záření, jsou odolnější a méně pravděpodobné, že se roztříští.
Chemická odolnost
Odolnost vůči vlhkosti, kyselinám a jiným chemikáliím
Chemická odolnost plastu určuje jeho schopnost odolávat různým chemikáliím, což je velmi důležité. Při výběru materiálů, zejména pro průmyslové nebo venkovní aplikace, je velmi důležité zjistit, jak dobře odolávají vlhkosti, kyselinám a dalším chemikáliím v prostředí, ve kterém se nacházejí. Tím je plast chráněn před poškozením.
Tepelné vlastnosti
Teplota tepelné výchylky
Teplota tepelné deformace (HDT) je teplota, při které se materiál začíná pod napětím ohýbat. U aplikací, kde je plast vystaven působení tepla i UV záření, je výběr materiálů s přijatelnou HDT rozhodující pro zajištění mechanické integrity a rozměrové stability v širokém rozsahu teplot.
Cena a dostupnost
Faktory ovlivňující materiálové náklady
Náklady na polymery odolné proti UV záření jsou určeny různými proměnnými, včetně druhu polymeru, složitosti výroby a případných přídavků potřebných ke zvýšení odolnosti proti UV záření. Vysoce výkonné polymery s ochranou proti UV záření jsou někdy dražší než univerzální volby.
Zohlednění dodavatelského řetězce
Faktory související s dodavatelským řetězcem, jako je dostupnost surovin a výrobní kapacity, mohou ovlivnit náklady a dobu dodání polymerů odolných vůči UV záření. Pro zachování pravidelné výroby a dodávek je zásadní získávat zboží ze spolehlivých zdrojů a předem stanovit strategii, která omezí zpoždění.
Použití plastů odolných vůči UV záření
Venkovní aplikace
Automobilové komponenty (vnější obložení, panely karoserie)
Polymery odolné proti UV záření se hojně používají v automobilových dílech, jako jsou vnější obložení, panely karoserie a nárazníky. Tyto součásti musí odolávat dlouhodobému působení slunečního záření, aniž by vybledly, rozštěpily se nebo ztratily strukturální integritu, a proto se používají speciálně navržené polymery.
Stavební materiály (obklady, střešní krytiny, okna)
Polymery odolné proti UV záření se používají ve stavebnictví pro výrobu oken, střešních krytin a obkladů. Tyto materiály pomáhají zachovat estetický vzhled budov a zároveň snižují četnost oprav nebo výměn tím, že poskytují dlouhotrvající ochranu před škodlivým slunečním zářením.
Zemědělské produkty (skleníkové fólie, zavlažovací trubky)
Polymery odolné proti UV záření se v zemědělství hojně používají pro ochranné kryty, zavlažovací potrubí a skleníkové fólie. Protože jsou tyto polymery vyrobeny tak, aby vydržely dlouhodobé vystavení intenzivnímu slunečnímu záření, mohou zemědělci zvýšit výnosy plodin a efektivně hospodařit se svými zdroji, například se zavlažovací vodou.
Venkovní nábytek
Venkovní nábytek z polymerů odolných proti UV záření vydrží déle i na přímém slunci a zachová si svou barvu díky lepší odolnosti a zachování barev. Z tohoto důvodu je rozumnou volbou pro terasové soupravy, zahradní židle a další venkovní nábytek.
Průmyslové aplikace
Elektrické skříně a komponenty
Polymery odolné proti UV záření jsou nezbytné pro elektrické skříně a komponenty používané ve venkovním prostředí. Tyto kryty chrání citlivou elektroniku před vnějšími vlivy, jako je UV záření, déšť a prach, a zajišťují tak spolehlivost a výkonnost elektrických zařízení.
Morské vybavení
V námořních podmínkách je zařízení vystaveno vysokému UV záření, slané vodě a korozivním chemikáliím. UV odolné polymery se používají v součástech lodí, bójí a dalšího námořního vybavení, aby poskytly pevnost a trvanlivost a zároveň zabránily poškození vlivem UV záření a korozi.
Komponenty pro solární panely
Polymery odolné vůči UV záření jsou při výrobě součástí solárních panelů velmi důležité, protože chrání fotovoltaické články před poškozením vlivem UV záření, což jim umožňuje zachovat si časem účinnost přeměny energie a prodlužuje jejich provozní životnost.
Aplikace v zakázkové výrobě
Použití při 3D tisku
Pro 3D tisk jsou nyní k dispozici materiály odolné vůči UV záření, včetně speciálně připravených pryskyřic a vláken, které výrobcům umožňují vytvářet jedinečné venkovní komponenty. Tyto materiály umožňují vytvářet díly, které jsou nejen odolné proti slunečnímu záření, ale také vyrobené na míru, a často se využívají k rychlému vytvoření prototypů nových součástí.
Použití při vstřikování
Při vstřikování se používá řada polymerů odolných proti UV záření k výrobě složitých dílů pro odvětví vyžadující vysokou úroveň přesnosti a odolnosti, jako je automobilový a letecký průmysl, kde je ochrana proti UV záření kritická pro vnější součásti vystavené slunečnímu záření.
Použití v CNC obrábění
Plastové desky a tyče odolné proti UV záření se také používají při obrábění CNC k vytváření výrobků na míru. To umožňuje výrobu součástí s přísnými tolerancemi a složitými tvary, které vyžadují trvanlivost a odolnost vůči UV záření pro použití v určitých aplikacích.
Zvyšování odolnosti plastů proti UV záření
UV stabilizátory a aditiva
Různé typy UV stabilizátorů
Mezi UV stabilizátory, které lze použít na polymery pro zvýšení jejich odolnosti vůči UV záření, patří UV absorbéry, aminové stabilizátory světla (HALS) a antioxidanty. Každý druh stabilizátoru funguje jinak a může být použit samostatně nebo v kombinaci, aby poskytl maximální ochranu proti UV záření.
Jak aditiva zvyšují odolnost proti UV záření？
Aditiva zvyšují odolnost proti UV záření buď pohlcováním škodlivého UV záření (UV absorbéry), nebo odstraňováním volných radikálů vznikajících při degradaci plastových polymerů UV zářením (HALS a antioxidanty). Tyto chemické látky přispívají ke strukturální integritě a zabraňují poškození plastu.
Povrchové úpravy a nátěry
Ochranné nátěry pro zvýšenou ochranu proti UV záření
Nátěry a další povrchové úpravy mohou poskytnout další vrstvu ochrany proti UV záření. Životnost plastových předmětů používaných ve venkovním prostředí lze zvýšit použitím těchto povrchových úprav, které mohou obsahovat UV absorbéry a blokátory, které odrážejí nebo pohlcují UV záření.
Výběr materiálu a konstrukční hlediska
Nejlepší postupy pro navrhování dílů odolných proti UV záření
Výběr správných materiálů je při vytváření komponentů odolných proti UV záření zásadní. Konstruktéři by měli vzít v úvahu provozní prostředí, předpokládanou životnost výrobku a konkrétní požadavky na odolnost proti UV záření v dané aplikaci. Poškození plastových součástí UV zářením lze výrazně snížit vhodným větráním, světelnými úhly a nízkou expozicí.
Výhody používání plastů odolných proti UV záření
Snížení nákladů na údržbu a výměnu
Při použití polymerů odolných proti UV záření vydrží předměty déle a nevyžadují tak pravidelnou údržbu a výměnu. Snížením spotřeby práce, materiálu a prostojů spojených s údržbou výrobků se v konečném důsledku ušetří náklady.
Konzistentní vlastnosti materiálu
Polymery odolné proti UV záření zabraňují blednutí, žloutnutí a strukturálnímu poškození, čímž zachovávají vzhled a funkčnost výrobku. Po celou dobu své životnosti budou předměty i nadále dobře vypadat a fungovat tak, jak mají, pokud budou důsledně udržovány vlastnosti materiálu.
Zvýšená spolehlivost výrobku
Výrobci zaručují stálou funkčnost svého zboží po celou dobu používání polymerů odolných proti UV záření. Tyto polymery snižují pravděpodobnost selhání materiálu a zajišťují nepřetržitou spolehlivost i v náročných venkovních podmínkách tím, že chrání zboží před škodlivými účinky UV záření.
Závěr
Výrobky vystavené slunečnímu záření nebo UV záření potřebují polymery odolné proti UV záření. Tyto materiály odolávají poškození, změně barvy a strukturální slabosti, čímž zachovávají výkonnost a vzhled výrobku.
Životnost a spolehlivost výrobku závisí na volbě materiálu odolného proti UV záření. UV odolné polymery minimalizují množství odpadu a umožňují výrobu udržitelnějšího zboží v několika odvětvích, včetně automobilového průmyslu, zemědělství a stavebnictví.
Výběr vhodného materiálu pro vaši aplikaci může být obtížný, ale UV odolné polymery mohou mít pro některé zboží obrovské výhody. Zvažte kritéria uvedená v tomto průvodci, abyste si vybrali ten nejlepší výrobek s delší životností.
Otázky
Jak testovat odolnost proti UV záření?
Vzorky plastů jsou vystaveny kontrolovanému UV záření a měří se u nich vzhled, mechanická pevnost a další vlastnosti, aby se určila odolnost vůči UV záření. Zkoušky podle norem ISO 4892 a ASTM G154 porovnávají polymery a určují odolnost proti poškození UV zářením.
Jaká je životnost plastu odolného proti UV záření?
Životnost plastů odolných proti UV záření závisí na druhu, intenzitě UV záření a podmínkách prostředí. Správný výběr materiálu a UV stabilizátorů může prodloužit životnost plastových výrobků o desítky let.
Jsou plasty odolné vůči UV záření šetrné k životnímu prostředí?
Díky menšímu množství nahrazovaných materiálů a odpadu jsou polymery odolné vůči UV záření šetrnější k životnímu prostředí. Aby byly outdoorové předměty udržitelnější, vzniká několik ekologicky šetrných alternativ, které podporují ekologickou odpovědnost plastů.
