Top 5 UV-beständige Kunststoffe für langlebige Haltbarkeit

Genau wie die menschliche Haut sind Kunststoffe anfällig für UV-Schäden. Beim Design von Komponenten sollten Sie die Auswirkungen von UV-Korrosion antizipieren und Ihre Materialien darauf vorbereiten, der harten Sonne standzuhalten. Glücklicherweise gibt es viele Möglichkeiten, die UV-Beständigkeit eines Materials zu erhöhen.

UV-Beständigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, Degradation durch Absorption von UV-Strahlung zu vermeiden. Die UV-Strahlen der Sonne brechen chemische Bindungen in Polymeren auf, was dazu führt, dass Kunststoffe mit der Zeit abnutzen und zerfallen. Dies wird als Photodegradation bezeichnet.

Photodegradation kann Verfärbungen verursachen (insbesondere Vergilbung oder Weißfärbung, bekannt als „Kreiden“), was zu Verlust von Schlag- und Zugfestigkeit führt und Kunststoffe spröde und anfällig für Risse oder Brüche macht. UV-Schädigung beeinträchtigt auch die Dehnung negativ, also die Fähigkeit eines Materials, Veränderungen zu widerstehen, bevor irreversible Verformung eintritt.

Ihr Material wird je nach Anwendung Ihres Produkts und anderen Projektanforderungen mehr oder weniger UV-Beständigkeit benötigen. Wie erwartet erfordern Komponenten für den Außeneinsatz und industrielle Anwendungen im Allgemeinen höhere UV-Beständigkeit, um optimale Qualität und Leistung zu erhalten.

Fünf Kunststoffe mit hoher UV-Beständigkeit

Bevor wir in die Kunststoffe eintauchen, die die Sonnenstrahlen am besten widerstehen können, ist es wichtig zu verstehen, dass fast kein Material vollständig UV-beständig ist. Verschiedene Materialien können unterschiedliche Grade an UV-Beständigkeit bieten, aber die meisten Kunststoffe benötigen Stabilisatoren oder Additive, um die UV-Beständigkeit zu verbessern. Wie oben erwähnt, sind Komponenten für Außenanwendungen – wie Gewächshausfolien, Fensterrahmen, Autoteile und Stadionplätze – am anfälligsten für UV-Strahlung und langfristige Photodegradation.

Ohne weiteres, hier ist unsere Liste der fünf besten UV-beständigen Kunststoffe:

Acryl

Acryl gehört zu den wenigen Fertigungsmaterialien, die von Natur aus UV-beständig sind. Es ist ein transparenter Kunststoff, der über einen 10-Jahreszeitraum bei Außenanwendungen nur etwa 3 % Degradation erleidet. Acryl bietet auch gute Kratzfestigkeit, was es zu einer ausgezeichneten Wahl für den langfristigen Einsatz macht.

Acryl ist eine beliebte Wahl für Außenschilder und Displays, Leuchten, Dekorpaneele und farbige Linsen. Leider ist Acryl nicht sehr stark – in der Tat ist Acryl so steif und spröde, dass es selten für lasttragende Teile oder Teile verwendet wird, die langfristige Haltbarkeit erfordern. Aber für einige Komponenten macht Acryls UV-Beständigkeit es zu einer lohnenden Investition.

Hochdichtes Polyethylen (HDPE)

HDPE ist ein Thermoplast, der oft in Spielplatzgeräten aufgrund seiner langlebigen, aber weichen Eigenschaften verwendet wird. Er schmilzt und formt sich leicht in Formen und bildet im Gegensatz zu anderen Thermoplasten beim Brechen keine scharfen, gefährlichen Kanten.

HDPE ist extrem beständig gegen Säuren, Alkohole und Basen und kann sogar Graffiti abweisen. Dies, zusammen mit seinem starken Schutz gegen Photodegradation, macht HDPE zu einem hervorragenden Kandidaten für Freiluftinfrastruktur, Behälter, Kunststoffspielzeug, Gartenmöbel und Rohre. Obwohl HDPE zäh und schwer abzubauen ist, ist es nur etwas stärker als Acryl und daher nicht gut für Hochdruckanwendungen geeignet.

Polycarbonat

Polycarbonat ist unglaublich schlagfest und weit stärker als HDPE. Außerdem bietet es vergleichbare Transparenz wie Acryl. Polycarbonat verträgt auch große Temperaturschwankungen. Diese Faktoren machen Polycarbonat zu einem idealen Material für den Einsatz in schweren Produkten wie Helmen, Schutzbrillen und -schildern, Sicherheitsfenstern und Behältern.

Obwohl Polycarbonat stark und langlebig ist, ist es auch teurer als viele Materialien auf dieser Liste. Das heißt nicht, dass es nie den Preis wert ist – für einige Komponenten sind die Haltbarkeit, Langlebigkeit und relative UV-Beständigkeit von Polycarbonat den höheren Preis wert.

Polyamid-Imid (PAI)

PAI ist ein Hochleistungsthermoplast, der außergewöhnliche UV-Beständigkeit in Kombination mit guter Formbarkeit bietet. PAI vereint die Eigenschaften von Polyamid (Nylon) und Polyimid, was zu einem starken, chemikalienbeständigen Kunststoff mit hohem Schmelzpunkt führt.

PAI weist ausgezeichnete Festigkeit und Steifigkeit, Verschleißfestigkeit und niedrige Reibungseigenschaften auf. Aus diesen Gründen wird PAI oft für Magnetdrähte, chirurgische Instrumente und andere Teile verwendet, die enge Toleranzen und Dimensionsstabilität über die Zeit erfordern. PAIs sind sicherlich teuer und erfordern oft kostspielige Nachhärtungsprozesse, um ihr volles Potenzial gegen UV-Strahlen, andere Chemikalien und alltäglichen Verschleiß zu erreichen.

Polyvinylidenfluorid (PVDF)

PVDF ist ein UV-lichtbeständiger Kunststoff, der unglaubliche thermische Stabilität, Abriebsfestigkeit und Schutz gegen Chemikalien und UV-Strahlung bietet. Er lässt sich dank seiner hohen Hitzebeständigkeit leicht schweißen.

PVDF kommt in zwei Formen – Homopolymer-PVDF bietet höhere Festigkeit, Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit als Copolymer-PVDF, das weniger steif ist, aber überlegene Schlag- und Spannungsrissbeständigkeit bietet. Beide Formen von PVDF werden in Chemikalientankauskleidungen, Halbleiterausrüstung und in Komponenten wie Fittings, Dichtungen, Dichtringe, Düsen, Rohrleitungen, Pumpen- und Ventilteile und mehr verwendet.

UV-Beständigkeit in Kunststoffen verbessern

Während die oben aufgeführten Kunststoffe verschiedene Grade an Beständigkeit gegen UV-Strahlung bieten, können Sie die UV-Beständigkeit dieser Materialien und anderer Kunststoffe durch Hinzufügen von UV-beständigen Additiven oder Kappen zum Schutz des Basispolymers erhöhen. Kappen oder Schutzschichten können helfen, die Auswirkungen der Photodegradation zu begrenzen und sogar das Aussehen Ihres Materials zu verbessern, was Produktlebensdauer und Ästhetik erhöht.

Es gibt drei Hauptarten von UV-beständigen Additiven: Blocker, Absorber und Stabilisatoren. Blocker überziehen Kunststoffe mit einer Schutzschicht, die sie vor UV-Strahlung schützt. Ruß ist ein starker, effektiver und sehr häufiger Blocker für Außenanwendungen, der UV-Strahlen zu etwa 2 % blockiert. Titandioxid, ein Pigment, ist auch eine effektive Blockier- oder Abschirmlösung.

Absorber sind meist organische Verbindungen, die entwickelt wurden, um UV-Licht zu absorbieren und eine weniger schädliche Wellenlänge, wie Wärme, an seiner Stelle abzugeben. Zwei gängige Absorber sind Benzophenone und Benzotriazole. Benzotriazole haben geringen Farbeinfluss auf Materialien und können bei niedrigen Dosierungsraten verwendet werden – oft werden Benzotriazole in Kombination mit Acryl und Polycarbonat verwendet, um Transparenz zu erhalten. Benzophenone werden oft mit Polyvinylchlorid (PVC) und Polyolefinen kombiniert, da diese beiden Kunststoffe nicht sehr UV-beständig sind.

Im Gegensatz zu Absorbern verhindern Stabilisatoren das Reißen der Polymerbindungen durch chemische Techniken. Diese Chemikalien dissipieren UV-Strahlung, was zu niedrigeren UV-Niveaus führt, die die chemischen Bindungen des Polymers nicht angreifen. Gehinderte Amin-Lichtstabilisatoren (HALS) sind gängige Absorber, die angeregte UV-Reaktionen in stabile chemische Reaktionen umwandeln.

Mit UV-beständigen Kunststoffen Teile fertigen

Obwohl kein Kunststoff vollständig vor UV-Strahlen und Strahlung geschützt ist, bieten viele Kunststoffe ausgezeichnete UV-Beständigkeitsniveaus, die die Lebensdauer erhöhen, Dehnung verhindern und die Auswirkungen der Photodegradation wie Kreiden, Festigkeitsverlust und erhöhte Sprödigkeit bekämpfen. Es ist entscheidend, Ihre Sorgfaltspflicht bei der Materialauswahl zu erfüllen, damit Sie sich auf die Fähigkeit Ihres Teils verlassen können, so lange wie möglich wie beabsichtigt zu funktionieren.

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