ポリプロピレンとナイロンの耐紫外線特性の調査

今日、アクリルからポリエーテルイミドまで、無数の熱可塑性樹脂が市場に出回っています。ポリプロピレンとナイロンは、製造で一般的に使用される他の 2 つの熱可塑性樹脂であるため、次のプロジェクトでこれらの材料を検討する前に、それぞれの品質を理解することが重要です。

ポリプロピレンは、医療機器、食品容器、包装、および水道管でよく使用される、高機能で低コストの結晶性熱可塑性樹脂です。射出成形または CNC 機械加工の製造プロセスで最も一般的に使用されますが、ポリプロピレンを 3D プリントすることもできます。ただし、ポリプロピレンを使用して部品を 3D プリントすることを決定する前に、ポリプロピレンは他の多くの 3D プリント材料よりも簡単に反る傾向があることに注意することが重要です。作成するものによっては、より適切なオプションがあるかもしれません.

同様に、ナイロンは 3D プリント、射出成形、CNC 機械加工とも互換性があり、ロープからエンジン コンポーネントに至るまで、さまざまな業界で使用されています。シート、繊維、フィラメント、フィルムなど、さまざまな形に成形することができ、強度の低い金属の代わりによく使用されます。

お分かりのように、ナイロンとポリプロピレンは、複数の利点を持つ用途の広いプラスチックです。ただし、屋外で使用する部品を設計するには、適切な UV 耐性または UV 安定化プラスチックを選択する必要があるため、最終製品が分解することなく長時間日光にさらされても耐えられるように、各材料の UV 特性を考慮することが重要です。この記事では、ナイロンとポリプロピレンの耐紫外線特性について説明し、十分な情報に基づいて材料を選択できるようにします.

耐紫外線プラスチックとは?

パーツが屋外で長時間過ごす場合や、持続的なレベルの紫外線にさらされる場合は、紫外線に強いプラスチックを使用することをお勧めします。たとえば、一部のスタジアムの座席、自動車部品、および芝生の椅子が変色したり、視覚的な透明度が失われたり、機械的強度や耐衝撃性が低下したりするのを見たことがあるかもしれません。これは、UV 耐性の低いプラスチックで作られているためです。紫外線にさらされると、プラスチック部品がもろくなり、破損、ひび割れ、変形、または分解しやすくなります。

紫外線に完全に耐性のある素材はほとんどありませんが、紫外線を吸収する素材もあります。安定剤や添加剤を加えることで、紫外線を吸収できないプラスチックの耐紫外線性を向上させることができます。これらの非 UV 耐性材料はフリー ラジカル (不対電子を持つ原子) を生成し、分子間結合を破壊し、機械的特性に悪影響を与え、プラスチックを磨耗させる可能性があります。

製造時のポリプロピレン UV 耐性品質

ポリプロピレンは非常に頑丈でありながら柔軟で軽量な素材です。カビ、バクテリア、水、油、腐敗、電気、化学薬品に耐性があります。ただし、ポリプロピレンは紫外線の影響を大きく受けるため、屋外で生活したり、定期的に日光にさらされる製品には最適な選択肢ではありません。具体的には、290 ～ 300 ナノメートル、330 ナノメートル、370 ナノメートルの UV 波長の影響を受けます。高強度の紫外線にわずか 6 日間さらされると、ポリプロピレンは機械的強度の最大 70% を失い、部品が非常に脆くなる可能性があります。

ポリプロピレン製品は一般に、日光に数か月直射すると、放射線が光子を励起してフリーラジカルを生成するため、分解します。ただし、添加剤とコーティングを使用すると、ポリプロピレン部品を日光から保護するのに役立ちます。たとえば、酸化亜鉛または酸化チタン繊維は、紫外線を遮断および吸収することができ、ポリプロピレンが紫外線にさらされるのを減らし、部品の寿命を延ばします。同様に、保護シールを備えたポリプロピレン部品を設計すると、日光への耐性が向上しますが、吸収傾向がほとんどまたはまったくなく、非常に滑りやすいため、ポリプロピレンを他の材料と結合させるのは難しい場合があります.

添加剤を使用しても、ポリプロピレンは、アクリルや高密度ポリエチレン (HDPE) などの本来の耐紫外線性プラスチックと比較して、急速に劣化します。したがって、直射日光に長時間さらされる製品には使用しないことをお勧めします。

製造におけるナイロン UV 耐性品質

同様に、紫外線はナイロンの特性に影響を与えるフリーラジカルを生成するため、ナイロンは紫外線に長時間さらされると劣化しやすくなります。長時間日光に当たるとナイロン部分が弱くなり、色落ちします。ナイロンは、290 ～ 315 ナノメートルの UV 波長に敏感です。

ただし、さまざまな程度の UV 耐性を提供するナイロンのバリエーションがいくつかあります。たとえば、ナイロン 6/6 は、ナイロン 6 やナイロン 12 よりも紫外線に対する耐性が低くなります。したがって、製品を決定する際には、製品の用途に加えて、各ナイロン バリエーションの機械的強度、温度耐性、耐摩耗性、および耐水性を考慮することが重要です。プロジェクトに使用するナイロンの種類

ポリプロピレンとナイロンの選択

ナイロンもポリプロピレンも紫外線に特に耐性はありませんが、ポリプロピレンは紫外線に絶えずさらされ​​ると劣化が速くなる可能性があります.ただし、ポリプロピレンの UV 耐性とナイロンの UV 耐性の両方を高めるには:

• スタビライザー: フリーラジカルが形成されると、これらの添加剤がそれらを捕捉し、ナイロンまたはポリプロピレン内の分子間結合を分解するのを防ぎます.ヒンダード アミン光安定剤 (HALS) は、最も一般的な種類の安定剤です。
• ブロッカー: ブロッカーは、そもそも紫外線がポリプロピレンまたはナイロンに到達するのを防ぐことによって機能します.カーボン ブラックは屋外用途向けの一般的で非常に効果的なブロッカーですが、二酸化チタン顔料も製品の寿命を延ばすのに役立ちます。
• アブソーバー: 一方、吸収剤は紫外線を吸収し、それを熱またはその他の害の少ない波長に変換できます。最も一般的な吸収剤はベンゾフェノンとベンゾトリアゾールですが、他の選択肢もあります。

また、ポリプロピレンとナイロンのどちらを選択する際に考慮すべき要素は、耐紫外線性だけではないことにも注意してください。

ポリプロピレンはナイロンよりも強度があり、湿気に強く、溶融粘度が低いため、射出成形での使用に最適です。ポリプロピレンは電気、油、バクテリアにも耐性がありますが、可燃性が高く、塩素系溶剤や酸化に弱いです。

一方、ナイロンはポリプロピレンよりも溶融粘度が高くなります。また、優れた電気抵抗を持ち、メンテナンスや潤滑をあまり必要とせずに形状を維持できるため、高摩擦用途に最適です。また、ナイロンはポリプロピレンよりも可鍛性が高いため、デザイナーはより複雑な形状を作成できます。

Fast Radius を使用したポリプロピレンおよびナイロン部品の製造

ポリプロピレンとナイロンは、断続的な UV 暴露を受ける部品に適した材料です。ただし、フルオロポリマー (ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、フッ素化エチレン プロピレンなど)、イミド (ポリイミドやポリエーテルイミドなど)、アクリル、高密度ポリエチレン、またはポリカーボネートは、長時間の UV 暴露を受ける部品に適している場合があります。ポリプロピレンまたはナイロンがニーズに最適な素材である場合は、ブロッカー、安定剤、または吸収剤を追加することで、製品の UV 耐性を高め、寿命を延ばすことができます。

Fast Radius を使用すると、当社の経験豊富なエンジニアのチームが、プロジェクトに適した材料を選択するのに役立ちます。設計段階から製造までお客様と協力して、お客様の部品が意図したとおりのものになるようにします。さらに、アカウントを作成し、当社のクラウドベースのソフトウェアを使用して部品ファイルをアップロードすることにより、設計の即時 DFM 分析にアクセスし、材料オプションと製造方法を比較して、部品生産が可能な限りコスト効率と時間効率に優れていることを確認できます。開始する際にサポートが必要な場合は、当社に連絡して、当社の機能と Fast Radius がお客様のためにできることについて話し合ってください。