Onderzoek naar de UV-bestendigheid van polypropyleen en nylon

Er zijn tegenwoordig talloze thermoplasten op de markt, van acryl tot polyetherimide. Polypropyleen en nylon zijn twee andere thermoplasten die vaak worden gebruikt bij de productie, dus het is belangrijk om de kwaliteiten van elk te begrijpen voordat u deze materialen voor uw volgende project overweegt.

Polypropyleen is een capabele, goedkope kristallijne thermoplast die vaak wordt gebruikt in medische apparatuur, voedselcontainers, verpakkingen en waterleidingen. Het wordt het meest gebruikt bij de productieprocessen voor spuitgieten of CNC-bewerkingen, maar het is ook mogelijk om polypropyleen in 3D te printen. Voordat u echter besluit om uw onderdelen met polypropyleen in 3D te printen, is het belangrijk op te merken dat het de neiging heeft om gemakkelijker krom te trekken dan veel andere 3D-printmaterialen, en er kunnen meer geschikte opties zijn, afhankelijk van wat u maakt.

Evenzo is nylon ook compatibel met 3D-printen, spuitgieten en CNC-bewerking, en wordt het in verschillende industrieën gebruikt om alles te vervaardigen, van touw tot motorcomponenten. Het kan in verschillende vormen worden gevormd, waaronder vellen, vezels, filamenten en films, en wordt vaak gebruikt in plaats van metalen met een lage sterkte.

Zoals u kunt zien, zijn nylon en polypropyleen veelzijdige kunststoffen met meerdere voordelen. Het ontwerpen van onderdelen voor gebruik buitenshuis vereist het selecteren van de juiste UV-bestendige of UV-gestabiliseerde kunststof, dus het is belangrijk om rekening te houden met de UV-kwaliteiten van elk materiaal om ervoor te zorgen dat uw eindproduct langdurige blootstelling aan zonlicht kan weerstaan ​​zonder kapot te gaan. In dit artikel bespreken we de UV-bestendigheidseigenschappen van nylon en polypropyleen om u te helpen een weloverwogen materiaalkeuze te maken.

Wat is UV-bestendig plastic?

Als uw onderdeel een aanzienlijke hoeveelheid tijd buiten zal doorbrengen of anderszins wordt blootgesteld aan langdurige niveaus van UV-straling, wilt u misschien een plastic gebruiken dat bestand is tegen UV-stralen. U hebt bijvoorbeeld gezien dat sommige stadionstoelen, auto-onderdelen en tuinstoelen last hadden van verkleuring, een verlies van visuele helderheid en/of een verminderde mechanische sterkte en slagvastheid; dit komt omdat ze zijn gemaakt van een plastic met een lage UV-bestendigheid. Blootstelling aan UV-licht kan plastic onderdelen ook brozer maken en vatbaarder maken voor breuk, barsten, vervorming of desintegratie.

Hoewel bijna geen enkel materiaal volledig bestand is tegen UV-licht, kunnen sommige materialen UV-straling absorberen. Het toevoegen van stabilisatoren of additieven kan de UV-bestendigheid van kunststoffen die geen UV-licht kunnen absorberen, verbeteren. Deze niet-UV-bestendige materialen produceren vrije radicalen (atomen met een ongepaard elektron), die intermoleculaire bindingen kunnen afbreken, de mechanische eigenschappen negatief kunnen beïnvloeden en ervoor kunnen zorgen dat kunststoffen verslijten.

Uv-bestendige eigenschappen van polypropyleen bij de productie

Polypropyleen is een extreem sterk maar toch flexibel en lichtgewicht materiaal. Het is bestand tegen schimmels, bacteriën, water, olie, rot, elektriciteit en chemicaliën. Polypropyleen is echter niet de beste optie voor producten die buiten leven of regelmatig worden blootgesteld aan zonlicht, omdat het sterk wordt aangetast door blootstelling aan UV-straling. Het is met name gevoelig voor UV-golflengten van 290 – 300 nanometer, 330 nanometer en 370 nanometer. Blootstelling aan UV-straling met hoge intensiteit gedurende slechts zes dagen kan ervoor zorgen dat polypropyleen tot 70% van zijn mechanische sterkte verliest, wat resulteert in zeer broze onderdelen.

Polypropyleenproducten zullen over het algemeen afbreken na een paar maanden directe blootstelling aan zonlicht, omdat de straling fotonen zal exciteren en vrije radicalen zal creëren. Het gebruik van additieven en coatings kan echter helpen om polypropyleen onderdelen te beschermen tegen zonlicht. Zinkoxide- of titaniumoxidevezels kunnen bijvoorbeeld UV-licht blokkeren en absorberen, waardoor de blootstelling van polypropyleen aan UV-straling wordt verminderd en de levensduur van het onderdeel wordt verlengd. Evenzo kan het ontwerpen van een polypropyleen onderdeel met beschermende afdichtingen helpen om het zonlicht beter te weerstaan, hoewel het moeilijk kan zijn om polypropyleen te hechten aan andere materialen, omdat het weinig tot geen absorptieneigingen heeft en behoorlijk glad is.

Zelfs met toevoegingen zal polypropyleen snel degraderen in vergelijking met natuurlijk UV-bestendige kunststoffen zoals acryl of polyethyleen met hoge dichtheid (HDPE). Daarom raden we het gebruik ervan af voor producten die langdurig aan direct zonlicht worden blootgesteld.

Nylon UV-bestendige eigenschappen bij de productie

Evenzo is nylon gevoelig voor degradatie bij langdurige blootstelling aan UV-straling, omdat UV-licht vrije radicalen creëert die de eigenschappen van nylon beïnvloeden. Bij langdurige blootstelling aan zonlicht zullen nylon onderdelen verzwakken en verkleuren. Nylon is gevoelig voor UV-golflengten van 290 – 315 nanometer.

Er zijn echter verschillende nylonvarianten die een verschillende mate van UV-bestendigheid bieden. Nylon 6/6 is bijvoorbeeld minder bestand tegen UV-stralen dan nylon 6 of nylon 12. Het is dus belangrijk om bij de beslissing rekening te houden met de mechanische sterkte, temperatuurbestendigheid, slijtvastheid en waterbestendigheid van elke nylonvariant, naast de beoogde toepassing van uw product. welk type nylon u voor uw project moet gebruiken.

Kiezen tussen polypropyleen en nylon

Noch nylon noch polypropyleen is bijzonder goed bestand tegen UV-licht, maar polypropyleen zal waarschijnlijk sneller degraderen bij constante blootstelling aan UV-straling. U kunt echter zowel de UV-bestendigheid van polypropyleen als de UV-bestendigheid van nylon verhogen met:

• Stabilisatoren: Wanneer zich vrije radicalen vormen, vangen deze additieven ze op, waardoor ze de intermoleculaire bindingen in nylon of polypropyleen niet kunnen afbreken. Hindered amine light stabilizers (HALS) zijn het meest voorkomende type stabilisatoren.
• Blockers: Blokkers werken in de eerste plaats door te voorkomen dat UV-stralen het polypropyleen of nylon bereiken. Carbon black is een veel voorkomende, zeer effectieve blokkering voor buitentoepassingen, maar titaniumdioxidepigment kan ook helpen de levensduur van uw product te verlengen.
• Absorbers: Aan de andere kant kunnen absorbers UV-straling absorberen en omzetten in warmte of andere minder schadelijke golflengten. De meest voorkomende absorbers zijn benzofenonen en benzotriazolen, maar er zijn ook andere opties.

Het is ook vermeldenswaard dat UV-bestendigheid niet de enige factor is waarmee u rekening moet houden bij het kiezen tussen polypropyleen en nylon.

Polypropyleen is sterker en beter bestand tegen vocht dan nylon, en de lage smeltviscositeit maakt het ideaal voor gebruik bij spuitgieten. Polypropyleen is ook bestand tegen elektriciteit, olie en bacteriën, hoewel het zeer ontvlambaar is en vatbaar voor gechloreerde oplosmiddelen en oxidatie.

Aan de andere kant heeft nylon een hogere smeltviscositeit dan polypropyleen. Het heeft ook een goede elektrische weerstand en is ideaal voor toepassingen met hoge wrijving, omdat het zijn vorm kan behouden zonder veel onderhoud of smering. Nylon is ook kneedbaarder dan polypropyleen, waardoor ontwerpers complexere vormen kunnen creëren.

Polypropyleen en nylon onderdelen produceren met Fast Radius

Polypropyleen en nylon zijn acceptabele materialen voor onderdelen die af en toe worden blootgesteld aan UV-straling. Fluorpolymeren (zoals polytetrafluorethyleen, polyvinylideenfluoride en gefluoreerd ethyleenpropyleen), imiden (zoals polyimide en polyetherimide), acryl, polyethyleen met hoge dichtheid of polycarbonaat kunnen echter beter geschikt zijn voor onderdelen die langdurig aan UV-straling worden blootgesteld. Als polypropyleen of nylon anders het beste materiaal is voor uw behoeften, kan het toevoegen van blokkers, stabilisatoren of absorptiemiddelen de UV-bestendigheid van uw product verhogen en de levensduur verlengen.

Wanneer u met Fast Radius werkt, kan ons team van ervaren ingenieurs u helpen bij het selecteren van het juiste materiaal voor uw project. We werken met u samen vanaf de ontwerpfase tot en met de productie om ervoor te zorgen dat uw onderdelen eruit komen te zien zoals bedoeld. Door een account aan te maken en uw onderdeelbestanden te uploaden met behulp van onze cloudgebaseerde software, hebt u bovendien toegang tot directe DFM-analyse van uw ontwerpen en kunt u materiaalopties en productiemethoden vergelijken om ervoor te zorgen dat uw onderdeelproductie zo kosten- en tijdbesparend mogelijk is. Als je hulp nodig hebt om aan de slag te gaan, neem dan gewoon contact met ons op om onze mogelijkheden te bespreken en wat Fast Radius voor je kan doen.