Čo je UV žiarenie?
UV žiarenie je druh elektromagnetickej energie, ktorú nevidíme. Jeho frekvenčný rozsah je medzi viditeľným svetlom a röntgenovým žiarením. Na základe frekvencie sa rozdeľuje do troch skupín: UVA, UVB a UVC. UVB a UVC najviac poškodzujú plasty a pokožku.
UV energia pochádza väčšinou zo slnka, ale soláriá, zváracie prístroje a niektoré druhy svetiel môžu tiež vyžarovať UV žiarenie. UV žiarenie je silnejšie v určitých denných dobách, v určitých ročných obdobiach a na určitých miestach.
Ako pôsobí UV žiarenie na plasty?
UV žiarenie ničí plasty rozkladom polymérnych reťazcov, čo vedie k fotodegradácii. To spôsobuje zjavné zmeny, ako je kriedovatenie (práškový povrch), praskanie a krehnutie, pri ktorom materiál stráca pružnosť a je náchylný na lámanie.
Zhoršovanie kvality UV žiarenia ovplyvňuje nielen vzhľad plastov, ale aj ich mechanické vlastnosti. Časom strácajú pevnosť v ťahu, odolnosť voči nárazom a pružnosť, čím sa stávajú nevhodnými na svoj účel a dochádza k ich predčasnému zlyhaniu.
Úroveň zhoršenia kvality UV žiarenia určuje niekoľko premenných, a to ako doba vystavenia, intenzita UV žiarenia a vlnová dĺžka. Dlhší čas vystavenia a vyššia intenzita žiarenia majú za následok výraznejšie poškodenie. UVB a iné kratšie vlnové dĺžky UV žiarenia sú mimoriadne škodlivé.
Čo sú plasty odolné voči UV žiareniu?
Polyméry odolné voči UV žiareniu sú navrhnuté tak, aby prežili nepretržité vystavenie UV žiareniu bez degradácie. Špeciálne zloženie a prísady chránia polymérne reťazce pred UV žiarením, vďaka čomu sú niektoré polyméry odolné voči UV žiareniu.
UV žiarenie rozkladá chemické spojenia plastov, čo spôsobuje estetické a štrukturálne problémy. Materiály odolné voči UV žiareniu sú potrebné pre predmety vystavené vonkajšiemu a UV žiareniu.
UV žiarenie spôsobuje žltnutie alebo kriedovatenie povrchu, ťahovú slabosť a krehkosť polymérov. Tieto nedostatky poškodzujú trvanlivosť a výkonnosť materiálu. Polyméry odolné voči UV žiareniu znižujú tieto nebezpečenstvá a predlžujú životnosť výrobku.
Prečo si vybrať plasty odolné voči UV žiareniu?
Zabránenie zafarbeniu a degradácii
Jedným z hlavných dôvodov, prečo si vybrať plasty odolné voči UV žiareniu, je, že nevyblednú ani sa nepoškodia. Bežne používané plasty môžu pri vystavení slnečnému žiareniu vyblednúť, zožltnúť a kriedovať, čo môže spôsobiť, že výrobok bude vyzerať zle a zníži sa jeho hodnota. Plasty, ktoré sú odolné voči UV žiareniu, si dlhšie zachovávajú rovnakú farbu a povrchovú úpravu.
Predĺženie životnosti plastových výrobkov
Okrem toho, že veci vyzerajú zle, UV žiarenie môže výrazne skrátiť životnosť plastových predmetov. Materiály odolné voči UV žiareniu sú vyrobené tak, aby vydržali dlhšie a boli spoľahlivejšie, pretože zvládnu dlhšie vystavenie poveternostným vplyvom bez toho, aby sa poškodili. Toto zníženie počtu výmen môže časom ušetriť veľa peňazí.
Udržiavanie štrukturálnej integrity a výkonnosti
Schopnosť plastov odolávať prírodným vplyvom, ako je napríklad UV žiarenie, priamo súvisí s tým, ako dobre ich štruktúra odoláva. Výrobcovia môžu zabezpečiť, aby si ich tovar časom zachoval potrebné mechanické vlastnosti, ak použijú plasty odolné voči UV žiareniu.
Typy plastov odolných voči UV žiareniu
Všeobecné plasty odolné voči UV žiareniu
Polyetylén vysokej hustoty (HDPE): Vlastnosti a aplikácie
HDPE je pružný plast, ktorý je obľúbený, pretože je pevný v porovnaní so svojou hmotnosťou a nereaguje s chemikáliami. Aj keď nie je všeobecne odolný voči UV žiareniu, je možné doň pridať UV ochranné prostriedky, aby dlhšie vydržal vo vonkajšom prostredí. Často sa používa na potrubia, vonkajší nábytok a sudy.
Akrylonitril-styrén-akrylát (ASA): Vlastnosti a aplikácie
ASA je termoplast, ktorý lepšie odoláva poveternostným vplyvom a UV žiareniu ako ABS. Keďže je vysoko odolný voči tlaku a nemení ľahko tvar, môže sa používať na vonkajšie časti automobilov, stavebné diely a vonkajšie elektrické kryty.
Vysokoúčinné plasty odolné voči UV žiareniu
Akryl (PMMA): Vlastnosti a aplikácie
Akryl, nazývaný aj PMMA, je známy tým, že je veľmi číry a stabilný v UV svetle. Často sa používa na miestach, kde je potrebný jasný pohľad a silná odolnosť voči žltnutiu, ako sú okuliare, výstavné skrine a automobilové lampy. Iné plasty na všeobecné použitie nie sú tak odolné voči UV žiareniu ako PMMA.
Polykarbonát (PC): Vlastnosti a aplikácie
Polykarbonát je tvrdý, priehľadný termoplast, ktorý má vysokú odolnosť proti nárazu a dobrú UV stabilitu. Používa sa na výrobu ochranných okuliarov, šošoviek automobilových svetlometov a vonkajšieho značenia, kde je potrebná odolnosť a priehľadnosť.
Polyéterimid (PEI): Vlastnosti a aplikácie
PEI je vysokoúčinný polymér známy svojou vysokou pevnosťou, tepelnou odolnosťou a dobrou UV stabilitou. Používa sa v náročných aplikáciách, ako sú letecké komponenty, zdravotnícke pomôcky a elektrické konektory.
Polyfenylénsulfid (PPS): Vlastnosti a aplikácie
PPS je jedinečný konštrukčný plast, ktorý sa dobre správa pri vysokých teplotách a má vynikajúcu chemickú odolnosť. Používa sa v priemyselných a automobilových komponentoch a hoci nie je vnútorne odolný voči UV žiareniu, jeho stabilitu možno zvýšiť pridaním chemikálií.
Polyamid-imid (PAI): Vlastnosti a aplikácie
Hoci PAI môže byť drahší ako iné plasty, jeho pozoruhodná pevnosť, tepelná odolnosť a rozmerová stabilita z neho robia vysoko výkonný polymér, ktorý nachádza uplatnenie v náročných podmienkach UV žiarenia v automobilovom a leteckom priemysle vďaka svojej schopnosti fungovať pri vysokých teplotách.
Polyvinylfluorid (PVDF): Vlastnosti a aplikácie
PVDF sa vyznačuje mimoriadnou chemickou inertnosťou, odolnosťou voči nepriaznivým podmienkam a veľkou odolnosťou voči UV žiareniu. Využíva sa ako fólia a povlak v solárnych paneloch, architektonických membránach a zariadeniach na spracovanie chemikálií.
Kľúčové vlastnosti, ktoré treba zvážiť pri výbere plastov odolných voči UV žiareniu
Norma pre hodnotenie a testovanie odolnosti voči UV žiarenius
Poznanie stupníc UV hodnotenia a noriem ISO
Odolnosť voči UV žiareniu sa často meria pomocou štandardizovaných testovacích postupov, ako sú postupy stanovené organizáciou ISO. Tieto normy umožňujú výrobcom hodnotiť a porovnávať schopnosť polymérov prežiť UV žiarenie, čo im umožňuje vybrať si najlepší materiál na konkrétne použitie. Pochopenie týchto stupníc umožňuje presnejší výber materiálu.
Mechanické vlastnosti
pevnosť v ťahu a odolnosť proti nárazu
Pri výbere plastu odolného voči UV žiareniu by sa mali zohľadniť mechanické vlastnosti, ako je pevnosť v ťahu – schopnosť znášať ťahové sily – a odolnosť voči nárazu – schopnosť znášať náhle sily. Výber materiálu, ktorý je prirodzene pevný a trvácny, je nevyhnutný na dlhodobé používanie, pretože vystavenie UV žiareniu môže tieto vlastnosti zhoršiť.
Predĺženie pri prestávke
Jednou z rozhodujúcich mechanických vlastností je predĺženie pri pretrhnutí, teda veľkosť deformácie, ktorú materiál vydrží pred pretrhnutím. Pre predmety vystavené rôznym vonkajším podmienkam je rozhodujúce, že plasty, ktoré majú vysoké predĺženie pri pretrhnutí po vystavení UV žiareniu, sú odolnejšie a je menej pravdepodobné, že sa rozbijú.
Chemická odolnosť
Odolnosť voči vlhkosti, kyselinám a iným chemikáliám
Chemická odolnosť plastu určuje jeho schopnosť znášať rôzne chemikálie, čo je veľmi dôležité. Pri výbere materiálov, najmä pre priemyselné alebo vonkajšie aplikácie, je veľmi dôležité pochopiť, ako dobre odolávajú vlhkosti, kyselinám a iným chemikáliám v prostredí. Tým sa plast chráni pred poškodením.
Termické vlastnosti
Teplota vychýlenia tepla
Teplota tepelnej deformácie (HDT) je teplota, pri ktorej sa materiál začína ohýbať pod napätím. Pri aplikáciách, kde je plast vystavený pôsobeniu tepla aj UV žiarenia, je výber materiálov s prijateľnou HDT rozhodujúci pre zabezpečenie mechanickej integrity a rozmerovej stability v širokom rozsahu teplôt.
Cena a dostupnosť
Faktory ovplyvňujúce materiálové náklady
Náklady na UV odolné polyméry závisia od rôznych premenných vrátane druhu polyméru, zložitosti výroby a akýchkoľvek prídavných látok potrebných na zvýšenie UV odolnosti. Vysokoúčinné polyméry s ochranou proti UV žiareniu sú niekedy drahšie ako polyméry na všeobecné použitie.
Zohľadnenie dodávateľského reťazca
Faktory súvisiace s dodávateľským reťazcom, ako je dostupnosť surovín a výrobná kapacita, môžu ovplyvniť náklady a čas realizácie UV odolných polymérov. Pre zachovanie pravidelnej výroby a dodávok je nevyhnutné získavať tovar zo spoľahlivých zdrojov a vopred pripraviť stratégiu na zníženie oneskorení.
Použitie plastov odolných voči UV žiareniu
Vonkajšie aplikácie
Automobilové komponenty (vonkajšie obklady, panely karosérie)
Polyméry odolné voči UV žiareniu sa vo veľkej miere používajú v automobilových dieloch, ako sú vonkajšie obklady, panely karosérie a nárazníky. Tieto komponenty musia odolávať dlhodobému pôsobeniu slnečného žiarenia bez toho, aby vybledli, rozštiepili sa alebo stratili štrukturálnu integritu, preto sa používajú špeciálne navrhnuté polyméry.
Stavebné materiály (obklady, strešné krytiny, okná)
Polyméry odolné voči UV žiareniu sa používajú v stavebníctve na výrobu okien, strešných krytín a obkladov. Tieto materiály pomáhajú zachovať estetický vzhľad budov a zároveň znižujú frekvenciu opráv alebo výmen tým, že poskytujú dlhotrvajúcu ochranu pred škodlivým slnečným žiarením.
Produkty pre poľnohospodárstvo (skleníkové fólie, zavlažovacie rúry)
Polyméry odolné voči UV žiareniu sa vo veľkej miere používajú v poľnohospodárstve na ochranné kryty, zavlažovacie potrubia a skleníkové fólie. Keďže tieto polyméry sú vyrobené tak, aby vydržali dlhodobé vystavenie intenzívnemu slnečnému žiareniu, poľnohospodári môžu zvýšiť výnosy plodín a efektívne hospodáriť so svojimi zdrojmi, napríklad so zavlažovacou vodou.
Vonkajší nábytok
Vonkajší nábytok zložený z polymérov odolných voči UV žiareniu vydrží dlhšie aj na priamom slnku a zachová si svoju farbu vďaka zvýšenej odolnosti a zachovaniu farieb. Z tohto dôvodu je to rozumná voľba pre terasové súpravy, záhradné stoličky a iný vonkajší nábytok.
Priemyselné aplikácie
Elektrické skrine a komponenty
Polyméry odolné voči UV žiareniu sú nevyhnutné pre elektrické kryty a komponenty používané vo vonkajšom prostredí. Tieto kryty chránia citlivú elektroniku pred vonkajšími vplyvmi, ako je UV žiarenie, dážď a prach, čím zabezpečujú spoľahlivosť a výkon elektrických zariadení.
Morské vybavenie
V námorných podmienkach je zariadenie vystavené vysokému UV žiareniu, slanej vode a korozívnym chemikáliám. Polyméry odolné voči UV žiareniu sa používajú v lodných komponentoch, bójach a iných námorných zariadeniach, aby poskytli pevnosť a trvanlivosť a zároveň zabránili poškodeniu UV žiarením a korózii.
Komponenty solárnych panelov
Polyméry odolné voči UV žiareniu sú pri výrobe komponentov solárnych panelov veľmi dôležité, pretože chránia fotovoltaické články pred poškodením vplyvom UV žiarenia, čím im umožňujú zachovať si účinnosť premeny energie v priebehu času a predlžujú ich životnosť.
Aplikácie v zákazkovej výrobe
Použitie v 3D tlači
Na 3D tlač sú teraz k dispozícii materiály odolné voči UV žiareniu vrátane špeciálne pripravených živíc a vlákien, ktoré výrobcom umožňujú vytvárať jedinečné vonkajšie komponenty. Tieto materiály umožňujú vytvárať diely, ktoré sú nielen odolné voči slnku, ale aj vyrobené na mieru, a často sa využívajú na rýchle prototypovanie nových komponentov.
Použitie pri vstrekovaní
Pri vstrekovaní sa používajú rôzne polyméry odolné voči UV žiareniu na vytváranie komplexných dielov pre odvetvia vyžadujúce vysokú úroveň presnosti a odolnosti, ako je napríklad automobilový a letecký priemysel, kde je ochrana proti UV žiareniu rozhodujúca pre vonkajšie komponenty vystavené slnečnému žiareniu.
Použitie pri CNC obrábaní
Plastové dosky a tyče odolné voči UV žiareniu sa využívajú aj pri CNC obrábaní na vytváranie výrobkov na mieru. To umožňuje výrobu komponentov s prísnymi toleranciami a komplikovanými tvarmi, ktoré si vyžadujú trvanlivosť a odolnosť voči UV žiareniu na použitie v určitých aplikáciách.
Zvyšovanie odolnosti plastov voči UV žiareniu
UV stabilizátory a aditíva
Rôzne typy UV stabilizátorov
UV absorbéry, hinderované amínové svetelné stabilizátory (HALS) a antioxidanty sú niektoré z UV stabilizátorov, ktoré sa môžu použiť na polyméry na zvýšenie ich odolnosti voči UV žiareniu. Každý druh stabilizátora funguje inak a môže sa použiť samostatne alebo v kombinácii na zabezpečenie maximálnej ochrany proti UV žiareniu.
Ako prísady zvyšujú odolnosť voči UV žiareniu？
Prísady zvyšujú odolnosť voči UV žiareniu buď absorbovaním škodlivého UV žiarenia (UV absorbéry), alebo odstraňovaním voľných radikálov, ktoré vznikajú pri degradácii plastových polymérov UV žiarením (HALS a antioxidanty). Tieto chemické látky prispievajú k štrukturálnej integrite a zabraňujú znehodnoteniu plastu.
Povrchové úpravy a nátery
Ochranné nátery pre zvýšenú ochranu pred UV žiarením
Nátery a iné povrchové úpravy môžu poskytnúť ďalšiu vrstvu ochrany proti UV žiareniu. Životnosť plastových predmetov používaných vo vonkajšom prostredí sa môže zvýšiť použitím týchto náterov, ktoré môžu obsahovať UV absorbéry a blokátory, ktoré odrážajú alebo absorbujú UV žiarenie.
Výber materiálu a konštrukčné aspekty
Najlepšie postupy pri navrhovaní dielov odolných voči UV žiareniu
Pri vytváraní komponentov odolných voči UV žiareniu je rozhodujúci výber správnych materiálov. Konštruktéri by mali zohľadniť prevádzkové prostredie, predpokladanú životnosť výrobku a konkrétne požiadavky na odolnosť voči UV žiareniu v danej aplikácii. Poškodenie plastových komponentov UV žiarením možno výrazne znížiť vhodným vetraním, svetelnými uhlami a nízkou expozíciou.
Výhody používania plastov odolných voči UV žiareniu
Zníženie nákladov na údržbu a výmenu
Ak sa používajú polyméry odolné voči UV žiareniu, predmety vydržia dlhšie a vyžadujú si menej pravidelnej údržby a výmeny. Znížením spotreby práce, materiálov a prestojov súvisiacich s údržbou výrobkov sa v konečnom dôsledku šetria náklady.
Konzistentné vlastnosti materiálu
Polyméry odolné voči UV žiareniu zabraňujú blednutiu, žltnutiu a zhoršovaniu štruktúry, čím zachovávajú vzhľad a funkčnosť výrobku. Počas celej životnosti budú predmety naďalej dobre vyzerať a fungovať tak, ako majú, za predpokladu, že sa vlastnosti materiálu budú dôsledne udržiavať.
Zvýšená spoľahlivosť produktu
Výrobcovia zaručujú stabilnú funkčnosť svojho tovaru počas celej doby používaním polymérov odolných voči UV žiareniu. Tieto polyméry znižujú pravdepodobnosť zlyhania materiálu a zabezpečujú nepretržitú spoľahlivosť aj v náročných vonkajších podmienkach tým, že chránia tovar pred škodlivými účinkami UV žiarenia.
Záver
Výrobky vystavené slnečnému žiareniu alebo UV žiareniu potrebujú polyméry odolné voči UV žiareniu. Tieto materiály sú odolné voči poškodeniu, zmene farby a štrukturálnej slabosti, čím sa zachováva výkonnosť a vzhľad výrobku.
Životnosť a spoľahlivosť výrobku závisí od výberu materiálu odolného voči UV žiareniu. UV odolné polyméry minimalizujú množstvo odpadu a umožňujú vyrábať udržateľnejšie tovary vo viacerých odvetviach vrátane automobilového priemyslu, poľnohospodárstva a stavebníctva.
Výber vhodného materiálu pre vašu aplikáciu môže byť zložitý, ale UV odolné polyméry môžu mať pre niektoré tovary obrovské výhody. Zvážte kritériá uvedené v tejto príručke, aby ste sa mohli čo najlepšie rozhodnúť pre výrobok s dlhšou životnosťou.
Odpovede na otázky
Ako testovať odolnosť voči UV žiareniu?
Vzorky plastov sa vystavia kontrolovanému UV žiareniu a meria sa ich vzhľad, mechanická pevnosť a ďalšie vlastnosti na určenie odolnosti voči UV žiareniu. Testy podľa noriem ISO 4892 a ASTM G154 porovnávajú polyméry a určujú odolnosť proti poškodeniu UV žiarením.
Aká je životnosť plastu odolného voči UV žiareniu?
Životnosť plastov odolných voči UV žiareniu závisí od druhu, intenzity UV žiarenia a podmienok prostredia. Správny výber materiálu a UV stabilizátorov môže predĺžiť životnosť plastových výrobkov o desiatky rokov.
Sú plasty odolné voči UV žiareniu ekologické?
Vďaka zníženému množstvu výmeny a odpadu sú polyméry odolné voči UV žiareniu šetrnejšie k životnému prostrediu. Aby boli outdoorové predmety udržateľnejšie, vytvára sa niekoľko ekologických alternatív, ktoré podporujú environmentálnu zodpovednosť plastov.
