5 پلاستیک مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش برتر برای دوام در فضای باز

تصور کنید محصول فضای باز شما که با دقت طراحی شده است، در اثر حملات بی امان خورشید محو، ترک خورده و تاب بردارد و در نهایت غیرقابل استفاده شود. این سناریو یک کابوس برای طراحان و تولیدکنندگان است. مقصر؟ اشعه ماوراء بنفش (UV). درست همانطور که پوست انسان نیاز به محافظت در برابر آفتاب دارد، محصولات پلاستیکی نیز در برابر تخریب UV آسیب پذیر هستند. بنابراین، انتخاب مواد با مقاومت عالی در برابر UV در مرحله طراحی بسیار مهم است. خوشبختانه، پیشرفت در فناوری راه حل های متعددی را برای افزایش مقاومت پلاستیک ها در برابر UV ارائه کرده است.

مقاومت در برابر UV چیست؟

مقاومت در برابر UV به توانایی یک ماده در مقاومت در برابر تخریب ناشی از جذب اشعه UV اشاره دارد. نور خورشید حاوی اشعه UV است که پیوندهای شیمیایی در پلیمرها را می شکند و منجر به زوال تدریجی پلاستیک ها می شود - فرآیندی که به عنوان تخریب نوری شناخته می شود. این پدیده می تواند منجر به تغییر رنگ (مانند زرد شدن یا گچی شدن)، کاهش مقاومت در برابر ضربه و کشش و افزایش شکنندگی شود و پلاستیک را مستعد ترک خوردن یا شکستن کند. علاوه بر این، آسیب UV بر ازدیاد طول تأثیر منفی می گذارد، که توانایی ماده در مقاومت در برابر تغییر شکل قبل از وقوع تغییرات غیرقابل برگشت است.

سطح مقاومت در برابر UV مورد نیاز به کاربرد محصول و الزامات خاص آن بستگی دارد. به طور کلی، اجزای فضای باز و صنعتی به مقاومت بالاتری در برابر UV نیاز دارند تا کیفیت و عملکرد بهینه را حفظ کنند. بنابراین، کدام پلاستیک ها برای مقاومت در برابر قرار گرفتن در معرض UV مناسب تر هستند؟

5 پلاستیک مقاوم در برابر UV برتر

قبل از پرداختن به جزئیات، مهم است توجه داشته باشید که هیچ ماده ای به طور کامل در برابر اشعه UV مصون نیست. پلاستیک های مختلف درجات متفاوتی از مقاومت در برابر UV را ارائه می دهند و اکثر آنها برای افزایش عملکرد خود به تثبیت کننده ها یا مواد افزودنی نیاز دارند. کاربردهای فضای باز - مانند فیلم های گلخانه ای، قاب پنجره ها، قطعات خودرو و صندلی های استادیوم - به ویژه در برابر آسیب های طولانی مدت UV آسیب پذیر هستند.

1. اکریلیک

اکریلیک یکی از معدود مواد تولید شده است که به طور ذاتی در برابر اشعه UV مقاوم است. این پلاستیک شفاف تنها 3 درصد در طول یک دهه در صورت استفاده در فضای باز تخریب می شود. معمولاً در تابلوهای فضای باز، وسایل روشنایی، پانل های تزئینی و لنزهای رنگی استفاده می شود. با این حال، اکریلیک به خصوص قوی نیست - سفت و شکننده است و برای اجزای باربر یا کاربردهایی که نیاز به دوام طولانی مدت دارند، نامناسب است. با این وجود، مقاومت آن در برابر UV آن را به یک سرمایه گذاری ارزشمند برای مصارف خاص تبدیل می کند.

مزایا و محدودیت ها:

• مزایا: مقاومت عالی در برابر UV، مقاومت در برابر خراش، شفافیت بالا، رنگ آمیزی آسان.
• محدودیت ها: مقاومت کم، شکننده، نامناسب برای کاربردهای باربر.

کاربردهای معمول:

• تابلوهای فضای باز و بیلبوردها
• وسایل روشنایی و دیفیوزرها
• ویترین ها و قفسه ها
• چراغ های عقب و چراغ های سیگنال خودرو
• شیشه معماری و نورگیرها

2. پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)

HDPE یک ترموپلاستیک است که به دلیل دوام و انعطاف پذیری خود شناخته شده است و اغلب در تجهیزات زمین بازی استفاده می شود. به راحتی ذوب می شود و می تواند به اشکال مختلف قالب گیری شود بدون اینکه لبه های تیزی در هنگام شکستن ایجاد شود. HDPE در برابر اسیدها، الکل ها و قلیاها بسیار مقاوم است و حتی در برابر گرافیتی نیز مقاومت می کند. همراه با مقاومت قوی آن در برابر تخریب نوری، HDPE برای زیرساخت های فضای باز، ظروف، اسباب بازی های پلاستیکی، مبلمان فضای باز و لوله کشی ایده آل است. با این حال، استحکام آن تنها کمی بهتر از اکریلیک است و آن را برای کاربردهای فشار بالا نامناسب می کند.

مزایا و محدودیت ها:

• مزایا: مقاومت خوب در برابر UV، مقاومت شیمیایی، مقاومت در برابر آب و هوا، آسان برای پردازش، مقرون به صرفه.
• محدودیت ها: استحکام متوسط، مقاومت حرارتی محدود، مستعد خراشیدگی.

کاربردهای معمول:

• سطل های زباله و بازیافت
• مخازن آب و ظروف
• تجهیزات زمین بازی و سرسره ها
• مبلمان فضای باز و میزهای پیک نیک
• سیستم های لوله کشی و زهکشی

3. پلی کربنات

پلی کربنات دارای مقاومت در برابر ضربه استثنایی است - بسیار فراتر از HDPE - در حالی که شفافیت قابل مقایسه با اکریلیک را حفظ می کند. همچنین نوسانات دمایی قابل توجهی را تحمل می کند و آن را برای محصولات سنگین مانند کلاه ایمنی، عینک ایمنی، محافظ های محافظ، پنجره های امنیتی و ظروف ایده آل می کند. با این حال، پلی کربنات گرانتر از بسیاری از مواد دیگر است. علیرغم هزینه بالاتر، دوام، طول عمر و مقاومت آن در برابر UV اغلب سرمایه گذاری را توجیه می کند.

مزایا و محدودیت ها:

• مزایا: مقاومت در برابر ضربه بالا، مقاومت خوب در برابر UV، شفافیت عالی، مقاومت در برابر حرارت، پایداری ابعادی.
• محدودیت ها: هزینه بالاتر، مستعد خراشیدگی، مستعد مواد شیمیایی خاص.

کاربردهای معمول:

• کلاه ایمنی و محافظ صورت
• عینک ایمنی و عینک
• شیشه ضد گلوله و پنجره های امنیتی
• چراغ های جلو و چراغ های عقب خودرو
• پانل های گلخانه ای و نورگیرها

4. پلی آمید-ایمید (PAI)

PAI یک ترموپلاستیک با عملکرد بالا با مقاومت استثنایی در برابر UV و شکل پذیری است. PAI با ترکیب خواص پلی آمید (نایلون) و پلی ایمید، استحکام، سفتی، مقاومت در برابر سایش و اصطکاک کم را ارائه می دهد. معمولاً در سیم های مغناطیسی، ابزارهای جراحی و اجزایی که نیاز به تحمل های دقیق و پایداری ابعادی طولانی مدت دارند، استفاده می شود. با این حال، PAI گران است و اغلب برای به حداکثر رساندن مقاومت آن در برابر اشعه UV، مواد شیمیایی و سایش، به فرآیندهای پس از پخت نیاز دارد.

مزایا و محدودیت ها:

• مزایا: استحکام و سفتی استثنایی، مقاومت در برابر سایش عالی، مقاومت عالی در برابر UV، مقاومت شیمیایی، پایداری در دمای بالا.
• محدودیت ها: هزینه بالا، دشوار برای پردازش، نیاز به پس از پخت.

کاربردهای معمول:

• اجزای هوافضا
• قطعات موتور خودرو
• اتصالات و عایق های الکتریکی
• پمپ ها و شیرهای صنعتی
• دستگاه های پزشکی

5. پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF)

PVDF یک پلاستیک مقاوم در برابر UV با پایداری حرارتی، مقاومت در برابر سایش و محافظت در برابر مواد شیمیایی و اشعه UV است. به دلیل مقاومت حرارتی بالا، PVDF اغلب در کاربردهای با خلوص بالا، مانند تولید نیمه هادی ها استفاده می شود. در دو شکل وجود دارد: هموپلیمر PVDF استحکام و سفتی بالاتری را ارائه می دهد، در حالی که کوپلیمر PVDF مقاومت بهتری در برابر ضربه و مقاومت در برابر ترک خوردگی تنشی ایجاد می کند. هر دو نوع در پوشش های مخازن شیمیایی، تجهیزات نیمه هادی و اجزایی مانند مهر و موم، واشر، نازل، لوله و شیر استفاده می شوند.

مزایا و محدودیت ها:

• مزایا: مقاومت شیمیایی عالی، مقاومت خوب در برابر UV، خلوص بالا، قابلیت جوشکاری، مقاومت در برابر حرارت.
• محدودیت ها: هزینه بالاتر، استحکام و سفتی متوسط، پردازش چالش برانگیز.

کاربردهای معمول:

• تجهیزات فرآوری شیمیایی
• تولید نیمه هادی
• عایق سیم و کابل
• پوشش های معماری
• باتری های لیتیوم یونی

افزایش مقاومت در برابر UV در پلاستیک ها

در حالی که پلاستیک های ذکر شده در بالا درجات متفاوتی از مقاومت در برابر UV را ارائه می دهند، عملکرد آنها را می توان با مواد افزودنی مقاوم در برابر UV یا پوشش های محافظ بیشتر بهبود بخشید. این راه حل ها به کاهش تخریب نوری کمک می کنند و حتی می توانند ظاهر مواد را بهبود بخشند و عمر محصول را افزایش دهند.

مواد افزودنی مقاوم در برابر UV به سه دسته تقسیم می شوند:

• مسدود کننده ها: اینها یک لایه محافظ روی پلاستیک تشکیل می دهند تا از آن در برابر اشعه UV محافظت کنند. کربن سیاه یک مسدود کننده رایج و موثر است که تقریباً 2٪ از اشعه UV را مسدود می کند. دی اکسید تیتانیوم، یک رنگدانه، نیز به عنوان یک راه حل محافظتی موثر عمل می کند.
• جاذب ها: جاذب ها که معمولاً ترکیبات آلی هستند، اشعه UV را جذب کرده و آن را به عنوان طول موج های کم ضررتر، مانند گرما، آزاد می کنند. جاذب های رایج شامل بنزوفنون ها و بنزوتری آزول ها هستند. بنزوتری آزول ها اغلب با اکریلیک و پلی کربنات برای حفظ شفافیت استفاده می شوند، در حالی که بنزوفنون ها با PVC و پلی الفین ها جفت می شوند.
• تثبیت کننده ها: این مواد شیمیایی از شکستن پیوندهای پلیمری با پراکنده کردن اشعه UV جلوگیری می کنند. تثبیت کننده های نوری آمین مانع (HALS) یک نوع رایج هستند که واکنش های UV تحریک شده را به فرآیندهای شیمیایی پایدار تبدیل می کنند.

نتیجه

در حالی که هیچ پلاستیکی به طور کامل در برابر اشعه UV مصون نیست، بسیاری از آنها مقاومت عالی در برابر UV را ارائه می دهند و عمر محصول را طولانی می کنند و از مشکلاتی مانند تغییر رنگ، از دست دادن استحکام و شکنندگی جلوگیری می کنند. انتخاب دقیق مواد برای اطمینان از عملکرد اجزا همانطور که انتظار می رود در طول زمان ضروری است. با استفاده از پلاستیک ها و مواد افزودنی مقاوم در برابر UV، تولیدکنندگان می توانند محصولات بادوام و با ماندگاری طولانی ایجاد کنند که قادر به مقاومت در برابر حملات بی امان خورشید هستند.