• Інтер'єр
• Вікна
• Стіни
• Проекти
• Будівлі

Прилад впливу ультрафіолетового випромінювання на пластмасу. Стійкість до УФ-променів природних ізолятів Dematiaceae. Пару слів про ринок

Кабельні нейлонові стяжки – це універсальний засіб фіксації. Вони знайшли застосування в багатьох областях, у тому числі під час роботи поза приміщеннями. на відкритому повітрі кабельні хомутипіддаються множинним впливам природного характеру: опадів, вітрів, літньому спеку, зимової холоднечі, а головне - сонячному світлу.

Сонячні промені згубні для стяжок, вони руйнують нейлон, роблять його крихким і знижують еластичність, що призводить до втрати основних споживчих властивостей виробу. В умовах середньої смугиРосії стяжка, встановлена ​​на вулиці, вже за перші 2 тижні може втратити 10% від заявленої міцності. Виною тому - ультрафіолет, невидимі оку електромагнітні хвилі, що є в денному світлі. Саме довгохвильові UVA і меншою мірою середньодовгові UVB (через атмосферу лише 10% досягають поверхні Землі) УФ-діапазони відповідальні за передчасне старіння нейлонових стяжок.

Негативний вплив УФ повсюдно, навіть у регіонах, де сонячних днів обмаль, т.к. 80% променів проникають крізь хмари. Ситуація ускладнюється в північних областях з їх тривалими зимами, оскільки проникність атмосфери для сонячних променів збільшується, а сніг відбиває промені, тим самим подвоюючи вплив УФ.

Більшість постачальників пропонують використовувати чорну стяжку як варіант вирішення проблеми старіння нейлонового хомута під впливом сонячних променів. Коштують ці стяжки стільки ж, скільки та їх аналоги нейтрально. білого кольору, а відмінність полягає лише в тому, що для отримання чорного кольору у готового виробуяк барвник пігменту в сировину додано незначну кількість вугільного порошку або сажі. Ця добавка настільки незначна, що не здатна захистити виріб від УФ деструкції. Такі стяжки повсюдно називаються атмосферостійкими. Сподіватися, що така стяжка сумлінно працюватиме на відкритому повітрі, все одно, що в мороз намагатиметься зігрітися, одягнувши тільки спідню білизну.

При встановленні на вулиці, надійно витримувати навантаження протягом тривалого періоду часу здатні тільки стяжки, виготовлені з УФ-стабілізованого поліаміду 66. Їх термін служби, порівняно зі стандартними стяжками під впливом ультрафіолету, відрізняється в рази. Позитивний ефект досягається за рахунок додавання до сировини спеціальних УФ-стабілізаторів. Сценарій дії світлостабілізаторів може бути різний: вони можуть просто вбирати в себе (абсорбувати) світло, виділяючи поглинену енергію потім у вигляді тепла; можуть вступати у хімреакції з продуктами первинного розкладання; можуть уповільнювати (інгібувати) небажані процеси.

У Останнім часому суспільстві (у тому числі, в науковій спільноті) почала домінувати думка про універсальність пластиків та композитів, від яких очікують вирішення більшості проблем традиційних матеріалів. Вважається, що нові види пластиків та композитів незабаром замінять не тільки метали, а й скло, термостійкі неорганічні в'яжучі, будматеріали. Досить поширеним є погляд, що шляхом хімічного чи фізико-хімічного модифікування пластмас (наприклад, їх наповнення) можна досягти вражаючих результатів.

Певною мірою це правильно. Однак у полімерів є кілька «ахіллесових п'ят», виправити які не дозволяють хімія та фізика вуглецю та його сполук. Одна з таких проблем – термостійкість та хімстійкість під впливом сонця та інших випромінювань. Вирішують цю проблему УФ-стабілізатори.

У присутності всюдисущого кисню промені сонця мають потужну розкладну полімери дією. Воно добре видно по пластикових виробах, що лежать на відкритому повітрі під сонцем – спершу тьмяніючим і біліючим, потім тріскаючим і розсипається. Не краще вони поводяться і в морі: за даними екологів, морська вода і сонце перетворюють пластикові вироби на пил, який потім риби плутають із планктоном і їдять (а ми потім їмо таку рибу). Загалом, без УФС та антирадіаційних добавок (АРД) полімер не годиться для багатьох звичних сфер застосування.

Полімери чутливі до впливу ультрафіолетового випромінювання, тому термін служби виробів скорочується під впливом атмосферних факторів внаслідок світлодеструкції полімеру. Застосування концентрату світлостабілізатора дозволяє отримати вироби з високою стійкістю до ультрафіолетового випромінювання та значно збільшити термін їх експлуатації. Крім того, застосування УФС запобігає втраті кольору, помутнінню, втраті. механічних властивостейта утворення тріщин у готовій продукції.

Світлостабілізатори особливо важливі у виробах великої площі, що піддаються сонячному чи іншому опроміненню, – плівок, листів. Поняття «УФ-стабілізація» означає, що плівка протягом певного терміну втрачає під дією сонячних променів не більше половини своєї початкової. механічної міцності. УФС, як правило, містить 20% «просторово утруднених» амінів НАLS (тобто амінів з просторовою будовою, що ускладнює конформаційні рухи молекул – це дозволяє стабілізувати радикали та ін.) та антиокислювач.

ХарактеристикиУФ-стабілізаторів

Механізм дії світлостабілізаторів (крім УФС є ІЧ-стабілізатори та ін) складний. Вони можуть просто вбирати в себе (абсорбувати) світло, виділяючи поглинену енергію потім у вигляді тепла; можуть вступати у хімреакції з продуктами первинного розкладання; можуть уповільнювати (інгібувати) небажані процеси. Розрізняють два способи введення УФС: поверхневе покриття та введення в блок полімеру. Вважається, що в блок вводити дорожче, зате дія УФС довговічніша і надійніша. Щоправда, переважна більшість виробів (наприклад, всі китайські) стабілізується нанесенням полімерного поверхневого шару – зазвичай, 40-50 мкм. До речі, для тривалого терміну служби (3-5 років або до 6-10 сезонів) недостатньо додати багато УФС, потрібна ще достатня товщина та запас міцності. Так, для терміну служби 3 роки плівка має бути товщиною не менше 120 мк, для 6-10 сезонів необхідний тришаровий матеріал завтовшки до 150 мк, зі зміцненим середнім шаром.

УФС можна поділити на абсорбери та стабілізатори. Абсорбери вбирають випромінювання і перетворюють його на тепло (і їхня ефективність залежить від товщини шару полімеру, вони малоефективні в дуже тонких плівках). Стабілізатори стабілізують радикали, що вже з'явилися.

У СНД продаються форми полімерів як стабілізовані (дорожче) і нестабілізовані (дешевше). Багато в чому це пояснює нижчу якість дешевих виробів-аналогів із Китаю чи інших країн. Зрозуміло, що полімери (плівки) з здешевленою стабілізацією служитимуть менше за встановлений термін. Наприклад, часто декларується стабільність протягом 10 сезонів, але не вказується рівень зниження стабільності при посилених навантаженнях. Через війну термін служби нерідко становить половину заявленого (тобто 1–2 року).

Хорошим прикладом ефекту стабілізації полімеру можна вважати полікарбонат, поліетилен та плівки. Термін дії полікарбонату у вигляді стільникового листа коливається від 2 до 20 років залежно від ступеня стабілізації. Через економію на стабілізаторах, 90% виробників не можуть підтвердити заявлений термін дії ПК-листів (зазвичай – 10 років). Те саме з плівками. Наприклад, агроплівки замість 5–10 сезонів витримують лише 2–3, що призводить до суттєвих втрат в агросекторі. Поліетилен без УФС не працює довго, оскільки швидко розкладається УФ-випромінюванням (зверніть увагу на вигляд та стан ПЕ-виробів 10–15-річної давності). Через це, наприклад, поліетиленові газові або водні труби забороняють прокладати поверхню землі і навіть усередині приміщення. Без УФС та АРД не рекомендується переробляти такі великотоннажні полімери, як поліпропілен, поліформальдегід, каучуки.

Якісні УФС, на жаль, коштують дорого (більшість з них продукуються брендовими західними фірмами), і через це багато місцевих виробників на них заощаджують (їх треба додавати в кількості 0,1–2, а то й 5%). Замість нових ГОСТів у виробництві використовуються ТУ, та ГОСТи 20-річної давності. Для порівняння, в ЄС оновлення стандартів щодо стабілізаторів відбувається раз на 10 років. Кожен із видів УФС має особливості, які слід враховувати під час використання. Наприклад, амінні УФС призводять до потемніння матеріалу, і для світлих виробів їх не рекомендується. Їх використовують фенольні УФС.

Зауважимо, що присутність УФС в полімерах, особливо плівках, поки не є зрозумілим, про що треба пам'ятати споживачам. Солідні виробники акцентують увагу на присутності УФС у будь-якій продукції. Так, Mitsubishi-Engineering Plastics заявляють про те, що гранули їхнього полікарбонату NOVAREX містять УФ-стабілізуючу добавку, «щоб стільниковий полікарбонатміг використовуватися протягом 10 років під посиленим впливом сонячних променів». Приклад «ближчий» – останній квітневий реліз білоруського підприємства «Світлогірськ-Хімволокно» щодо впровадження нової продукції- ПЕ-плівки з УФС. Крім пояснень, навіщо потрібні УФС, прес-служба підприємства зазначає: плівка з УФС "може мати термін служби до трьох сезонів". Інформація від одного з найстаріших і найшанованіших у галузі підприємств (засноване у 1964 році, випускає хімволокна, поліефірні текстильні нитки, побутові товари) показує: за наявністю УФС у полімері споживач повинен стежити сам.

Пару слів про ринок

Глобальний ринок світло- та термостабілізаторів наближається до позначки 5 мільярдів доларів – точніше, до 2018 року очікується досягнення планки 4,8 мільярдів. Найбільшим споживачем стабілізаторів є будівельна галузь (у 2010 році 85% стабілізаторів використовувалося для виробництва профілів, труб та кабельної ізоляції). З урахуванням моди, що росте на сайдинг (стійкість якого до світлоопромінювання є найважливішою умовою), частка УФЗ у будівництві може лише зростати. Не дивно, що на ринку світлостабілізаторів і зараз відзначається високий попит – найбільшим споживачем стабілізаторів виявився Азіатсько-Тихоокеанський регіон, який припадає до половини глобального попиту. Далі йдуть Західна Європа та США. Потім йдуть ринки в Південній Америці, СНД та Східної Європи, на Середньому Сході - там зростання попиту на УФС випереджає середні значення, досягаючи 3,5-4,7% на рік.

Світовий ринок ще з 70-х став поповнюватися пропозиціями від провідних єврокомпаній. Так, майже півстоліття успішно використовується УФС марки Tinuvin, для розширення виробництва яких у 2001 році компанією Ciba було збудовано новий завод (у 2009 році Ciba увійшла до складу BASF). Компанія IPG (International Plastic Guide) випробувала та вивела на ринок концентрат УФС марки LightformPP для плівок та спанбондів (це нетканий поліпропіленовий мікропористий паропроникний) ізоляційний матеріал). Нові УФС, крім світлозахисту, уберегають від руйнівної дії пестицидів (у тому числі сірчистих), що особливо важливо в агропромі. Нові УФС вже почали поставлятися до СНД (як правило, постачання йдуть з Західної Європи, США та Південної Кореї). Розробки УФУ проводять японська Novarex, західні Clariant, Ampacet, Chemtura, BASF. Останнім часом все більшого впливу набувають азіатські продуценти – не лише південнокорейські, а й китайські.

Дмитро Северін

Стійкість емалей до вицвітання

Умовну світлостійкість визначали на зразках емалі темно-сірого кольору RAL 7016 на ПВХ-профілі REHAU BLITZ.

Умовну світлостійкість лакофарбового покриттявизначали у випробуваннях відповідно до стандартів:

ГОСТ 30973-2002 "Профілі полівінілхлоридні для віконних та дверних блоків. Метод визначення опору кліматичним впливам та оцінки довговічності". п. 7.2, таб.1, прим. 3.

Визначення умовної світлостійкості при інтенсивності випромінювання 80±5 Вт/м 2 контролювали зміни блиску покриттів і колірних характеристик. Колірні характеристики покриттів визначали на приладі «Спектротон» після протирання зразків сухим ганчірком для видалення нальоту, що утворився.

Про зміну кольору зразків у процесі випробування судили зміни кольорових координат в системі CIE Lab, розраховуючи ΔE. Результати наведено у таблиці 1.

Таблиця 1 – Зміна блиску та колірних характеристик покриттів

Вважаються минулими випробування зразки з 1 до 4.

Дані наводяться для зразка №4 - 144 години УФ опромінення, що відповідає за ГОСТ 30973-2002 (40 умовних років):

L = 4,25; норма 5,5; a = 0,48; норма 0,80; b = 1,54 норма 3,5.

Висновок:

Потужність світлового потоку до 80±5 Вт/м 2 призводить до різкого падіння блиску покриттів на 98% через 36 годин випробувань внаслідок утворення нальоту. При продовженні випробувань подальшої втрати блиску немає. Світлостійкість можна охарактеризувати відповідно до ГОСТу 30973-2002 – 40 умовних років.

Колірні характеристики покриття лежать у допустимих межахта відповідають ГОСТ 30973-2002 на зразках №1, №2, №3, №4.

Жорсткий (непластифікований) полівінілхлорид з'явився на російському рекламному ринку першим, і, незважаючи на асортимент пропонованих полімерних матеріалів, що збільшується з кожним роком, в деяких областях рекламного виробництва продовжує стійко зберігати лідируючі позиції. Це пояснюється наявністю у ПВХ комплексу властивостей, необхідних для вирішення різноманітних завдань і задовольняють найсуворіші вимоги до конструкційних матеріалівцього типу.

ПВХ характеризується природною стійкістюдо ультрафіолетового випромінювання, хімічної дії, механічної корозії та контактних ушкоджень. Протягом тривалого часу експлуатації на вулиці не втрачає первісних властивостей. Чи не вбирає атмосферної вологи і, відповідно, не схильний до утворення конденсату на поверхні. Серед усіх інших пластиків має унікальну вогнестійкість. У нормальних експлуатаційних умовах не становить небезпеки ні для людини, ні для людини довкілля. Легко обробляється механічно, формується (компактний матеріал), зварюється та склеюється. При плівковій аплікації немає необхідності замислюватися про «підводні камені» - ПВХ без участі людини не піднесе «сюрпризів».

До умовних недоліків полівінілхлориду можна віднести:

• нетривалу стійкість кольорових модифікацій до сонячних променів (це стосується матеріалів з додатковою УФ-стабілізацією);
• можлива наявність у матеріалів невідомого походження поверхневих розділових мастил, що потребують видалення;
• обмежена морозостійкість (до -20 °С), що далеко не завжди підтверджується на практиці (при дотриманні всіх технологічних правил виготовлення конструкцій та їх монтажу, за відсутності значних механічних навантажень ПВХ стабільно поводиться і за більш низьких температурах);
• вищий у порівнянні з багатьма іншими полімерними матеріаламикоефіцієнт лінійного теплового розширення, тобто ширший діапазон розмірних спотворень;
• недостатньо високий ступінь світлопропускання прозорого матеріалу (бл. 88%);
• підвищені вимоги до утилізації: продукти димлення та горіння небезпечні для людини та навколишнього середовища.

Жорсткий полівінілхлорид проводиться у різних модифікаціях лише методом екструзії. Широкий асортимент ПВХ, що включає листи:

• компактні та спінені;
• з глянсовою та матовою поверхнею;
• білі, кольорові, прозорі та транслюцентні;
• плоскі та рельєфні;
• стандартного виконання та підвищеної міцності на вигин,

дозволяє використовувати цей матеріал практично у будь-яких областях рекламного виробництва.

Тетяна Дементьєва
інженер-технолог

Акрил в архітектурі

З акрилового скла створюються найкрасивіші архітектурні споруди- прозора покрівля, фасади, дорожні огородження, навіси, козирки, альтанки. Всі ці конструкції експлуатуються на відкритому повітрі під впливом сонячного випромінювання. Виникає резонне питання: чи зможуть акрилові споруди витримати «натиск» променів палючого сонця, зберігши при цьому чудові експлуатаційні характеристики, блиск, прозорість? Поспішаємо вас порадувати: приводів для занепокоєння немає. Акрилові конструкції можуть безпечно експлуатуватись на вулиці під постійним впливом ультрафіолетового випромінювання навіть у спекотних країнах.

Порівняння акрилу з іншими пластиками за стійкістю до УФ-випромінювання

Спробуємо порівняти акрил із іншими пластиками. Сьогодні для виготовлення фасадного, покрівельного скління та огороджувальних конструкцій використовується велика кількість різноманітних прозорих пластиків. На перший погляд вони нічим не відрізняються від акрилу. Але синтетичні матеріали, схожі на акрил за своїми візуальними характеристиками, втрачають свою зовнішню привабливість вже через кілька років експлуатації під прямими. сонячним промінням. Жодні додаткові покриття та плівки не здатні захистити неякісний пластик від ультрафіолету на довгий термін. Матеріал залишається чутливим до УФ-променів, а про надійність різноманітних поверхневих покриттів говорити, на жаль, не доводиться. Захист у вигляді плівок та лаків з часом тріскається, відшаровується. Не дивно, що гарантія пожовтіння таких матеріалів не перевищує кількох років. Акрилове скло марки Plexiglas поводиться зовсім інакше. Матеріал має природні захисними властивостямиТому не втрачає своїх відмінних характеристик протягом як мінімум трьох десятків років.

Як працює технологія захисту акрилу від сонячних променів?

Стійкість Plexiglas до УФ-випромінювання забезпечується унікальною технологієюкомплексного захисту Naturally UV Stable. Захист формується як поверхні, а й у всій структурі матеріалу на молекулярному рівні. Виробник оргскла Plexiglas надає 30-річну гарантію на відсутність пожовтіння та помутніння поверхні при постійної експлуатаціїна вулиці. Така гарантія поширюється на прозорі безбарвні листи, труби, блоки, стрижні, гофровані та ребристі плити з акрилового скла марки Plexiglas. Навіси, покрівельні покриття, прозорі акрилові фасади, альтанки, огорожі та інші вироби з оргскла не набувають неприємного жовтого відтінку.

На схемі показані зміни індексу світлопропускання акрилу протягом гарантійного термінуексплуатації у різних кліматичних зонах. Ми бачимо, що світлопропускання матеріалу трохи знижується, але це мінімальні, непомітні неозброєним оком зміни. Зниження індексу світлопропускання на кілька відсотків можна визначити лише за допомогою спеціального обладнання. Візуально акрил залишається первозданно прозорим та блискучим.

На графіку можна простежити динаміку зміни світлопроникності акрилу в порівнянні зі звичайним склом та іншими пластиками. По-перше, світлопроникність акрилу у вихідному стані вища. Це самий прозорий матеріаліз відомих на сьогоднішній день пластиків. Згодом різниця стає помітнішою: неякісні матеріали починають темніти, тьмяніти, а світлопроникність акрилу залишається на колишньому рівні. Жоден із відомих пластиків, крім акрилу, не може пропускати 90% світла через тридцять років експлуатації під сонцем. Саме тому акрилу віддають перевагу сучасні дизайнерита архітектори при створенні своїх найкращих проектів.

Згадуючи світлопропускання, ми говоримо про безпечний спектр ультрафіолетових променів. Небезпечну частину спектра сонячного випромінювання акрилове склозатримує. Наприклад, у будинку під акриловим дахом або в літаку з акриловими ілюмінаторами люди знаходяться під надійним зашитим склінням. Для пояснення розберемося у природі ультрафіолетового випромінювання. Спектр ділиться на короткохвильове, середньохвильове та довгохвильове випромінювання. Кожен тип випромінювання надає різний вплив на навколишній світ. Найбільш високоенергетичне випромінювання з короткою довжиною хвилі, що поглинається озоновим шаромпланети здатні пошкодити молекули ДНК. Середньохвильове – при тривалому впливі викликає опіки шкіри та пригнічує основні функції організму. Найбезпечніше і навіть корисне – довгохвильове випромінювання. До нашої планети дістається лише частина небезпечного середньохвильового випромінювання та весь довгохвильовий спектр. Акрил пропускає корисний спектр УФ-випромінювання, затримуючи небезпечні промені. У цьому полягає дуже важлива перевага матеріалу. Засклення будинку дозволяє зберегти максимум світла у приміщенні, оберігаючи людей від негативного впливуультрафіолету.