Untersuchung der UV-Beständigkeit von Polypropylen und Nylon

Es gibt heute unzählige Thermoplaste auf dem Markt, von Acryl bis Polyetherimid. Polypropylen und Nylon sind zwei weitere Thermoplaste, die häufig in der Fertigung verwendet werden, daher ist es wichtig, die Qualitäten von jedem zu verstehen, bevor Sie diese Materialien für Ihr nächstes Projekt in Betracht ziehen.

Polypropylen ist ein leistungsfähiger, kostengünstiger kristalliner Thermoplast, der häufig in medizinischen Geräten, Lebensmittelbehältern, Verpackungen und Wasserleitungen verwendet wird. Es wird am häufigsten mit Spritzguss- oder CNC-Bearbeitungsprozessen verwendet, aber es ist auch möglich, Polypropylen in 3D zu drucken. Bevor Sie sich jedoch für den 3D-Druck Ihrer Teile mit Polypropylen entscheiden, ist es wichtig zu beachten, dass es dazu neigt, sich leichter zu verziehen als viele andere 3D-Druckmaterialien, und je nachdem, was Sie herstellen, gibt es möglicherweise geeignetere Optionen.

Ebenso ist Nylon mit 3D-Druck, Spritzguss und CNC-Bearbeitung kompatibel und wird branchenübergreifend zur Herstellung von Seilen bis hin zu Motorkomponenten verwendet. Es kann in verschiedene Formen gebracht werden, darunter Platten, Fasern, Filamente und Folien, und wird häufig anstelle von Metallen mit geringer Festigkeit verwendet.

Wie Sie sehen, sind Nylon und Polypropylen vielseitige Kunststoffe mit mehreren Vorteilen. Das Entwerfen von Teilen für den Außenbereich erfordert jedoch die Auswahl des richtigen UV-beständigen oder UV-stabilisierten Kunststoffs. Daher ist es wichtig, die UV-Eigenschaften jedes Materials zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass Ihr Endprodukt einer längeren Sonneneinstrahlung standhält, ohne zu zerbrechen. In diesem Artikel gehen wir auf die UV-Beständigkeit von Nylon und Polypropylen ein, damit Sie eine fundierte Materialauswahl treffen können.

Was ist UV-beständiger Kunststoff?

Wenn Ihr Teil viel Zeit im Freien verbringen oder auf andere Weise dauerhaft UV-Strahlung ausgesetzt sein wird, sollten Sie einen UV-beständigen Kunststoff verwenden. Beispielsweise haben Sie vielleicht gesehen, dass einige Stadionsitze, Autoteile und Gartenstühle an Verfärbungen, einem Verlust der visuellen Klarheit und/oder einer Verringerung der mechanischen Festigkeit und Schlagfestigkeit leiden; Das liegt daran, dass sie aus einem Kunststoff mit geringer UV-Beständigkeit hergestellt wurden. Die Einwirkung von UV-Licht kann auch Kunststoffteile spröder und anfälliger für Bruch, Rissbildung, Verformung oder Auflösung machen.

Obwohl fast kein Material vollständig UV-beständig ist, können einige UV-Strahlung absorbieren. Die Zugabe von Stabilisatoren oder Additiven kann die UV-Beständigkeit von Kunststoffen verbessern, die kein UV-Licht absorbieren können. Diese nicht UV-beständigen Materialien produzieren freie Radikale (Atome mit einem ungepaarten Elektron), die intermolekulare Bindungen aufbrechen, mechanische Eigenschaften negativ beeinflussen und zum Verschleiß von Kunststoffen führen können.

Polypropylen-UV-Beständigkeitsqualitäten in der Herstellung

Polypropylen ist ein extrem robustes, aber dennoch flexibles und leichtes Material. Es ist beständig gegen Schimmel, Bakterien, Wasser, Öl, Fäulnis, Strom und Chemikalien. Polypropylen ist jedoch nicht die beste Option für Produkte, die im Freien stehen oder regelmäßig dem Sonnenlicht ausgesetzt sind, da es durch UV-Strahlung stark beeinträchtigt wird. Insbesondere ist es anfällig für UV-Wellenlängen von 290 – 300 Nanometer, 330 Nanometer und 370 Nanometer. Bereits sechstägige Exposition gegenüber hochintensiver UV-Strahlung kann dazu führen, dass Polypropylen bis zu 70 % seiner mechanischen Festigkeit verliert, was zu sehr spröden Teilen führt.

Polypropylenprodukte zerfallen im Allgemeinen nach einigen Monaten direkter Sonneneinstrahlung, da die Strahlung Photonen anregt und freie Radikale erzeugt. Die Verwendung von Additiven und Beschichtungen kann jedoch dazu beitragen, Polypropylenteile vor Sonnenlicht zu schützen. Beispielsweise können Zinkoxid- oder Titanoxidfasern UV-Licht blockieren und absorbieren, wodurch die Belastung des Polypropylens durch UV-Strahlung verringert und die Lebensdauer des Teils verlängert wird. In ähnlicher Weise kann das Entwerfen eines Polypropylenteils mit Schutzversiegelungen dazu beitragen, dass es Sonnenlicht besser widersteht, obwohl es schwierig sein kann, Polypropylen mit anderen Materialien zu verbinden, da es wenig bis gar keine Absorptionstendenzen aufweist und ziemlich rutschig ist.

Selbst mit Zusatzstoffen wird Polypropylen im Vergleich zu von Natur aus UV-beständigen Kunststoffen wie Acryl oder Polyethylen hoher Dichte (HDPE) schnell abgebaut. Daher raten wir davon ab, es für Produkte zu verwenden, die längere Zeit direktem Sonnenlicht ausgesetzt werden.

Nylon-UV-Beständigkeitsqualitäten in der Herstellung

In ähnlicher Weise ist Nylon anfällig für Abbau, wenn es längere Zeit UV-Strahlung ausgesetzt wird, da UV-Licht freie Radikale erzeugt, die die Eigenschaften von Nylon beeinträchtigen. Bei längerer Sonneneinstrahlung werden Nylonteile schwächer und verfärben sich. Nylon ist empfindlich gegenüber UV-Wellenlängen von 290 – 315 Nanometern.

Es gibt jedoch mehrere Nylon-Variationen, die unterschiedliche Grade an UV-Beständigkeit bieten. Beispielsweise ist Nylon 6/6 weniger beständig gegen UV-Strahlen als Nylon 6 oder Nylon 12. Daher ist es wichtig, bei der Entscheidung neben dem Verwendungszweck Ihres Produkts auch die mechanische Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Abriebfestigkeit und Wasserbeständigkeit jeder Nylonvariante zu berücksichtigen welche Art von Nylon für Ihr Projekt verwendet werden soll.

Die Wahl zwischen Polypropylen und Nylon

Weder Nylon noch Polypropylen sind besonders widerstandsfähig gegen UV-Licht, aber Polypropylen wird wahrscheinlich schneller abgebaut, wenn es ständig UV-Strahlung ausgesetzt wird. Sie können jedoch sowohl die UV-Beständigkeit von Polypropylen als auch die UV-Beständigkeit von Nylon erhöhen mit:

• Stabilisatoren: Wenn sich freie Radikale bilden, fangen diese Zusatzstoffe sie ein und verhindern, dass sie die intermolekularen Bindungen innerhalb des Nylons oder Polypropylens abbauen. Lichtstabilisatoren aus gehinderten Aminen (HALS) sind die gebräuchlichste Art von Stabilisatoren.
• Blocker: Blocker wirken, indem sie verhindern, dass UV-Strahlen das Polypropylen oder Nylon überhaupt erreichen. Ruß ist ein gängiger, hochwirksamer Blocker für Außenanwendungen, aber Titandioxid-Pigment kann auch dazu beitragen, die Langlebigkeit Ihres Produkts zu erhöhen.
• Absorber: Andererseits können Absorber UV-Strahlung absorbieren und in Wärme oder andere weniger schädliche Wellenlängen umwandeln. Die gebräuchlichsten Absorber sind Benzophenone und Benzotriazole, aber es gibt auch andere Optionen.

Beachten Sie auch, dass die UV-Beständigkeit nicht der einzige Faktor ist, der bei der Wahl zwischen Polypropylen und Nylon zu berücksichtigen ist.

Polypropylen ist stärker und feuchtigkeitsbeständiger als Nylon, und seine niedrige Schmelzviskosität macht es ideal für den Einsatz beim Spritzgießen. Polypropylen ist auch beständig gegen Elektrizität, Öle und Bakterien, obwohl es leicht entzündlich und anfällig für chlorierte Lösungsmittel und Oxidation ist.

Andererseits hat Nylon eine höhere Schmelzviskosität als Polypropylen. Es hat auch einen guten elektrischen Widerstand und ist ideal für Anwendungen mit hoher Reibung, da es seine Form ohne viel Wartung oder Schmierung beibehalten kann. Nylon ist auch formbarer als Polypropylen, wodurch Designer komplexere Formen erstellen können.

Produzieren von Polypropylen- und Nylonteilen mit Fast Radius

Polypropylen und Nylon sind akzeptable Materialien für Teile, die zeitweise UV-Strahlung ausgesetzt sind. Allerdings sind Fluorpolymere (wie Polytetrafluorethylen, Polyvinylidenfluorid und fluoriertes Ethylenpropylen), Imide (wie Polyimid und Polyetherimid), Acryl, Polyethylen hoher Dichte oder Polycarbonat möglicherweise besser für Teile geeignet, die einer längeren UV-Einwirkung ausgesetzt sind. Wenn Polypropylen oder Nylon ansonsten das beste Material für Ihre Anforderungen ist, kann das Hinzufügen von Blockern, Stabilisatoren oder Absorbern die UV-Beständigkeit Ihres Produkts erhöhen und seine Lebensdauer verlängern.

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