長寿命耐久性を実現するUV耐性プラスチックTop 5

人間の肌と同様、プラスチックもUVダメージを受けやすいです。コンポーネントを設計する際、UV腐食の影響を予測し、材料が厳しい太陽光に耐えられるよう準備すべきです。幸い、材料のUV耐性を高める方法は多数あります。

UV耐性とは、UV放射の吸収による劣化を材料が回避する能力を指します。太陽のUV線はポリマーの化学結合を分解し、プラスチックを時間とともに摩耗・崩壊させます。これは光劣化として知られています。

光劣化は変色（特に黄変や白化として知られる「チョーキング」）、衝撃強度と引張強度の低下、プラスチックの脆化、ひび割れや破断しやすくなる原因となります。UVダメージは伸び——材料が不可逆的変形前に変化に抵抗する能力——にも悪影響を及ぼします。

製品の用途とその他のプロジェクト要件により、材料にはより高いまたは低いUV耐性が必要になります。予想通り、屋外用途と産業用途のコンポーネントは、最適な品質と性能を維持するためにより高いUV耐性を必要とします。

高UV耐性を持つ5つのプラスチック

太陽光線に最もよく耐えるプラスチックを紹介する前に、ほぼどの材料も完全にUV耐性を持たないことを理解することが重要です。異なる材料は様々な程度のUV耐性を提供しますが、ほとんどのプラスチックはスタビライザーや添加剤でUV耐性を向上させる必要があります。前述の通り、屋外用途のコンポーネント——温室フィルム、窓枠、自動車部品、スタジアムシート——は、UV放射と長期的な光劣化の影響を最も受けやすいです。

早速、トップ5のUV耐性プラスチックを紹介します：

アクリル

アクリルは本質的にUV耐性を持つ数少ない製造材料の1つです。屋外用途で使用した場合、10年間でわずか3%の劣化に留まる透明プラスチックです。アクリルは優れた耐傷性も備え、長期使用に最適な選択肢です。

アクリルは屋外看板・ディスプレイ、照明器具、装飾パネル、着色レンズに人気です。残念ながら、アクリルはそれほど強くありません——実際、アクリルは非常に硬く脆いため、荷重を支える部品や長期耐久性を必要とする部品にはほとんど使用されません。しかし、一部のコンポーネントでは、アクリルのUV耐性が投資に値します。

高密度ポリエチレン（HDPE）

HDPEは、耐久性がありながら柔らかい特性から遊具によく利用される熱可塑性プラスチックです。容易に溶融・成形でき、他の熱可塑性プラスチックとは異なり、破断時に鋭利で危険なエッジを形成しません。

HDPEは酸、アルコール、アルカリに極めて耐性があり、落書きさえ撃退します。この特性に加え、光劣化に対する強力な保護により、HDPEは屋外インフラ、容器、プラスチック玩具、屋外家具、パイプの優れた候補となります。HDPEはタフで摩耗しにくいですが、アクリルよりわずかに強い程度で、高圧用途には不向きです。

ポリカーボネート

ポリカーボネートは驚異的な耐衝撃性を持ち、HDPEよりはるかに強靭です。さらに、アクリルと同等の透明性を提供します。ポリカーボネートは大幅な温度変動にも耐えられます。これらの要因により、ポリカーボネートはヘルメット、安全ゴーグル・シールド、安全窓、容器などの重負荷製品に理想的な材料です。

ポリカーボネートは強く耐久性がありますが、このリストの多くの材料より高価です。それが決して価値がないというわけではありません——一部のコンポーネントでは、ポリカーボネートの耐久性、寿命、相対的なUV耐性が高価格を正当化します。

ポリアミドイミド（PAI）

PAIは、優れたUV耐性と良好な可鍛性を兼ね備えた高性能熱可塑性プラスチックです。PAIはポリアミド（ナイロン）とポリイミドの特性を組み合わせ、高融点を持つ強靭で耐薬品性のあるプラスチックを生み出します。

PAIは優れた強度と剛性、耐摩耗性、低摩擦特性を備えます。これらの理由で、PAIはマグネットワイヤー、手術器具、経時的な厳しい公差と寸法安定性を必要とするその他の部品によく使用されます。PAIは確かに高価で、UV線、他の化学薬品、日常的な摩耗に対する最大限のポテンシャルを発揮するには、高コストな後硬化プロセスが必要なことが多いです。

ポリフッ化ビニリデン（PVDF）

PVDFはUV耐性プラスチックで、驚異的な熱安定性、耐摩耗性、耐薬品性とUV耐性を提供します。高耐熱性のおかげで溶接が容易です。

PVDFには2つの形態があります——ホモポリマーPVDFはコポリマーPVDFより高い強度、剛性、熱変形温度を誇り、コポリマーPVDFは剛性が低いものの、優れた耐衝撃性と耐ストレスクラック性を提供します。両方のPVDF形態は、化学タンクライナー、半導体装置、継手、シール、ガスケット、ノズル、配管、ポンプ・バルブ部品などのコンポーネントに使用されます。

プラスチックのUV耐性を向上させる

上記のプラスチックはUV放射に対する様々な程度の耐性を提供しますが、UV耐性添加剤やキャップをベースポリマーを保護するために追加することで、これらの材料や他のプラスチックのUV耐性を高められます。キャップ（保護シール）は光劣化の影響を制限し、材料の外観を改善することさえでき、製品寿命と美観を向上させます。

UV耐性添加剤には主に3種類あります：ブロッカー、アブソーバー、スタビライザー。ブロッカーはプラスチックを保護層でコーティングし、UV放射から守ります。カーボンブラックは強力で効果的、屋外用途で非常に一般的なブロッカーで、約2%の割合でUV線を遮断します。二酸化チタン（顔料）も効果的なブロッキング/スクリーニングソリューションです。

アブソーバーは通常、UV光を吸収し、熱のようなより無害な波長を放出するように設計された有機化合物です。一般的なアブソーバーはベンゾフェノンとベンゾトリアゾールです。ベンゾトリアゾールは材料への色影響が低く、低投与率で使用可能——多くの場合、アクリルとポリカーボネートと組み合わせて透明性を維持するために使用されます。ベンゾフェノンはポリ塩化ビニル（PVC）とポリオレフィンとよく組み合わされます。これら2つのプラスチックはUV光にあまり耐性がないためです。

アブソーバーとは異なり、スタビライザーは化学的手法でポリマーの結合が破断するのを防ぎます。これらの化学物質はUV放射を消散させ、ポリマー化学結合を攻撃しない低いUVレベルにします。ヒンダードアミン光安定剤（HALS）は一般的なアブソーバーで、励起UV反応を安定した化学反応に変換します

UV耐性プラスチックで部品製造を始める

どのプラスチックもUV線と放射から完全に保護されるわけではありませんが、多くのプラスチックが優れたレベルのUV耐性を提供し、寿命を延ばし、伸びを防ぎ、チョーキング、強度低下、脆化増加などの光劣化の影響と戦います。部品が意図した通りに可能な限り長く機能する能力に自信を持てるよう、材料選定でデューデリジェンスを行うことは不可欠です。

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