Les 5 plastiques résistants aux UV les plus performants pour une durabilité en extérieur

Imaginez votre produit d'extérieur méticuleusement conçu, qui se décolore, se fissure et se déforme sous l'assaut incessant du soleil, devenant finalement inutilisable. Ce scénario est un cauchemar pour les concepteurs et les fabricants. Le coupable ? Le rayonnement ultraviolet (UV). Tout comme la peau humaine a besoin d'une protection contre le soleil, les produits en plastique sont également vulnérables à la dégradation par les UV. Par conséquent, il est essentiel de sélectionner des matériaux avec une résistance supérieure aux UV lors de la phase de conception. Heureusement, les progrès technologiques ont apporté de multiples solutions pour améliorer la résistance aux UV des plastiques.

Qu'est-ce que la résistance aux UV ?

La résistance aux UV fait référence à la capacité d'un matériau à résister à la dégradation causée par l'absorption du rayonnement UV. La lumière du soleil contient des rayons UV qui brisent les liaisons chimiques des polymères, entraînant la détérioration progressive des plastiques, un processus connu sous le nom de photodégradation. Ce phénomène peut entraîner une décoloration (telle que le jaunissement ou le farinage), une réduction de la résistance aux chocs et à la traction, et une fragilité accrue, rendant le plastique sujet aux fissures ou à la rupture. De plus, les dommages causés par les UV affectent négativement l'allongement, qui est la capacité du matériau à résister à la déformation avant que des changements irréversibles ne se produisent.

Le niveau de résistance aux UV requis dépend de l'application du produit et des exigences spécifiques. Généralement, les composants extérieurs et industriels exigent une résistance aux UV plus élevée pour maintenir une qualité et des performances optimales. Alors, quels sont les plastiques les plus adaptés pour résister à l'exposition aux UV ?

Top 5 des plastiques résistants aux UV

Avant de plonger dans les détails, il est important de noter qu'aucun matériau n'est entièrement immunisé contre le rayonnement UV. Différents plastiques offrent divers degrés de résistance aux UV, et la plupart nécessitent des stabilisateurs ou des additifs pour améliorer leurs performances. Les applications extérieures, telles que les films de serre, les cadres de fenêtres, les pièces automobiles et les sièges de stade, sont particulièrement sensibles aux dommages à long terme causés par les UV.

1. Acrylique

L'acrylique est l'un des rares matériaux manufacturés intrinsèquement résistants au rayonnement UV. Ce plastique transparent ne se dégrade que de 3 % sur une décennie lorsqu'il est utilisé à l'extérieur. Il est couramment utilisé dans la signalisation extérieure, les luminaires, les panneaux décoratifs et les lentilles colorées. Cependant, l'acrylique n'est pas particulièrement solide : il est rigide et cassant, ce qui le rend impropre aux composants porteurs ou aux applications nécessitant une durabilité à long terme. Néanmoins, sa résistance aux UV en fait un investissement intéressant pour des utilisations spécifiques.

Avantages et limites :

• Avantages : Excellente résistance aux UV, résistance aux rayures, haute transparence, facile à colorer.
• Limites : Faible résistance, cassant, impropre aux applications porteuses.

Applications typiques :

• Signalisation et panneaux d'affichage extérieurs
• Luminaires et diffuseurs
• Vitrines et étagères
• Feux arrière et feux de signalisation automobiles
• Verre architectural et lanterneaux

2. Polyéthylène haute densité (PEHD)

Le PEHD est un thermoplastique connu pour sa durabilité et sa flexibilité, souvent utilisé dans les équipements de jeux. Il fond facilement et peut être moulé en diverses formes sans former d'arêtes vives lors de la rupture. Le PEHD est très résistant aux acides, aux alcools et aux alcalis, et il résiste même aux graffitis. Combiné à sa forte résistance à la photodégradation, le PEHD est idéal pour les infrastructures extérieures, les conteneurs, les jouets en plastique, les meubles d'extérieur et la tuyauterie. Cependant, sa résistance n'est que marginalement meilleure que celle de l'acrylique, ce qui le rend impropre aux applications à haute pression.

Avantages et limites :

• Avantages : Bonne résistance aux UV, résistance chimique, résistance aux intempéries, facile à traiter, rentable.
• Limites : Résistance modérée, résistance thermique limitée, sujet aux rayures.

Applications typiques :

• Poubelles et bacs de recyclage
• Réservoirs et conteneurs d'eau
• Équipements de jeux et toboggans
• Mobilier d'extérieur et tables de pique-nique
• Systèmes de tuyauterie et de drainage

3. Polycarbonate

Le polycarbonate possède une résistance exceptionnelle aux chocs, surpassant de loin le PEHD, tout en conservant une transparence comparable à celle de l'acrylique. Il tolère également d'importantes fluctuations de température, ce qui le rend idéal pour les produits robustes tels que les casques, les lunettes de sécurité, les écrans de protection, les fenêtres de sécurité et les conteneurs. Cependant, le polycarbonate est plus cher que de nombreux autres matériaux. Malgré le coût plus élevé, sa durabilité, sa longévité et sa résistance aux UV justifient souvent l'investissement.

Avantages et limites :

• Avantages : Haute résistance aux chocs, bonne résistance aux UV, excellente transparence, résistance à la chaleur, stabilité dimensionnelle.
• Limites : Coût plus élevé, sujet aux rayures, sensible à certains produits chimiques.

Applications typiques :

• Casques de sécurité et écrans faciaux
• Lunettes et lunettes de protection
• Verre pare-balles et fenêtres de sécurité
• Phares et feux arrière automobiles
• Panneaux de serre et lanterneaux

4. Polyamide-imide (PAI)

Le PAI est un thermoplastique haute performance avec une résistance exceptionnelle aux UV et une ductilité. Combinant les propriétés du polyamide (nylon) et du polyimide, le PAI offre une résistance, une rigidité, une résistance à l'usure et un faible frottement exceptionnels. Il est couramment utilisé dans les fils magnétiques, les instruments chirurgicaux et les composants nécessitant des tolérances serrées et une stabilité dimensionnelle à long terme. Cependant, le PAI est coûteux et nécessite souvent des processus de post-cuisson pour maximiser sa résistance aux rayonnements UV, aux produits chimiques et à l'usure.

Avantages et limites :

• Avantages : Résistance et rigidité exceptionnelles, résistance supérieure à l'usure, excellente résistance aux UV, résistance chimique, stabilité à haute température.
• Limites : Coût élevé, difficile à traiter, nécessite une post-cuisson.

Applications typiques :

• Composants aérospatiaux
• Pièces de moteur automobiles
• Connecteurs et isolateurs électriques
• Pompes et vannes industrielles
• Dispositifs médicaux

5. Fluorure de polyvinylidène (PVDF)

Le PVDF est un plastique résistant aux UV avec une remarquable stabilité thermique, une résistance à l'usure et une protection contre les produits chimiques et les rayonnements UV. En raison de sa haute résistance à la chaleur, le PVDF est souvent utilisé dans les applications de haute pureté, telles que la fabrication de semi-conducteurs. Il se présente sous deux formes : l'homopolymère PVDF offre une résistance et une rigidité plus élevées, tandis que le copolymère PVDF offre une meilleure résistance aux chocs et aux fissures de contrainte. Les deux types sont utilisés dans les revêtements de réservoirs chimiques, les équipements de semi-conducteurs et les composants tels que les joints, les garnitures, les buses, les tuyaux et les vannes.

Avantages et limites :

• Avantages : Excellente résistance chimique, bonne résistance aux UV, haute pureté, soudabilité, résistance à la chaleur.
• Limites : Coût plus élevé, résistance et rigidité modérées, difficile à traiter.

Applications typiques :

• Équipement de traitement chimique
• Fabrication de semi-conducteurs
• Isolation des fils et câbles
• Revêtements architecturaux
• Batteries lithium-ion

Améliorer la résistance aux UV des plastiques

Bien que les plastiques énumérés ci-dessus offrent divers degrés de résistance aux UV, leurs performances peuvent être encore améliorées avec des additifs résistants aux UV ou des revêtements protecteurs. Ces solutions aident à atténuer la photodégradation et peuvent même améliorer l'apparence du matériau, prolongeant ainsi la durée de vie du produit.

Les additifs résistants aux UV se répartissent en trois catégories :

• Bloqueurs : Ceux-ci forment une couche protectrice sur le plastique pour le protéger des rayonnements UV. Le noir de carbone est un bloqueur courant et efficace, bloquant environ 2 % des rayons UV. Le dioxyde de titane, un pigment, sert également de solution de protection efficace.
• Absorbeurs : Généralement des composés organiques, les absorbeurs capturent les rayonnements UV et les libèrent sous forme de longueurs d'onde moins nocives, telles que la chaleur. Les absorbeurs courants comprennent les benzophénones et les benzotriazoles. Les benzotriazoles sont souvent utilisés avec l'acrylique et le polycarbonate pour maintenir la transparence, tandis que les benzophénones sont associées au PVC et aux polyoléfines.
• Stabilisateurs : Ces produits chimiques empêchent la rupture des liaisons polymères en dissipant les rayonnements UV. Les stabilisateurs de lumière à amine entravée (HALS) sont un type courant, convertissant les réactions UV excitées en processus chimiques stables.

Conclusion

Bien qu'aucun plastique ne soit entièrement immunisé contre les rayonnements UV, beaucoup offrent une excellente résistance aux UV, prolongeant la durée de vie du produit et prévenant des problèmes tels que la décoloration, la perte de résistance et la fragilité. Une sélection minutieuse des matériaux est essentielle pour garantir que les composants fonctionnent comme prévu au fil du temps. En tirant parti des plastiques et des additifs résistants aux UV, les fabricants peuvent créer des produits durables et durables capables de résister à l'assaut incessant du soleil.