Najbardziej popularną i skuteczną metodą stosowaną obecnie w przemyśle jest dodawanie różnych stabilizatorów świetlnych na etapie przetwarzania surowców z tworzyw sztucznych. Chronią plastik za pomocą różnych mechanizmów.
Absorber UV (UVA): Ten rodzaj dodatku działa jak „konwerter energii”, selektywnie pochłaniając szkodliwe promieniowanie UV i przekształcając je w nieszkodliwe ciepło. Typowe typy obejmują benzofenony (np. UV-531), benzotriazole (np. Tinuvin 326) i triazyny (np. UV-1577).
Stabilizator światła z aminami przestrzennymi (HALS): W przeciwieństwie do UVA, HALS nie pochłania bezpośrednio światła UV, ale pełni rolę „zmiatacza wolnych rodników”, wychwytując i neutralizując wolne rodniki powstające podczas fotodegradacji, kończąc w ten sposób reakcję łańcuchową u ich źródła. Dla uzyskania lepszych rezultatów często stosuje się go synergistycznie z UVA. Typowe produkty obejmują UV-770, Chimassorb 944 itp.
Light Shielder: Jest to metoda ochrony fizycznej, osiągnięta poprzez dodanie substancji pochłaniających lub odbijających światło UV. Sadza jest najpowszechniejszą, najtańszą-i wysoce skuteczną osłoną przed światłem, skutecznie blokującą promienie UV. Często stosuje się w tym celu również białe pigmenty, takie jak TiO₂ (dwutlenek tytanu) i ZnO (tlenek cynku).
Inne pomocnicze stabilizatory: Przeciwutleniacze skutecznie zapobiegają degradacji termicznej i oksydacyjnej, a stosowane razem z UVA i HALS tworzą bardziej kompleksowy system stabilizacji. W niektórych przypadkach stosuje się również inne rodzaje stabilizatorów, takie jak wygaszacze.
Jak je wybrać i dodać?
Synergia jest kluczem: w praktyce łączenie stabilizatorów światła z różnymi mechanizmami często daje znacznie lepsze wyniki niż użycie pojedynczego dodatku. Na przykład połączenie pochłaniacza UV (UVA) i stabilizatora światła na bazie aminy przestrzennej (HALS) zapewnia optymalną ochronę zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz.
Dozowanie i przetwarzanie: Poziomy dodatku są na ogół niskie. Na przykład w przypadku ABS zawartość absorbera UV wynosi zazwyczaj 0,1–0,5%, podczas gdy całkowita ilość dodatków atmosferycznych wynosi zazwyczaj 3–5%. Dodatkowo można je dodawać w formie przedmieszki dla łatwego i równomiernego rozproszenia. Podczas przetwarzania wymagana jest ścisła kontrola temperatury przetwarzania, aby uniknąć rozkładu i dezaktywacji dodatków.
Oprócz dodawania dodatków istnieją inne metody nadawania tworzywom sztucznym odporności na promieniowanie UV:
Powłoki postformingowe: Nakładanie powłoki odpornej na promieniowanie UV na powierzchnię uformowanego arkusza z tworzywa sztucznego, takiej jak nano-wielowarstwowe folie organiczno-nieorganiczne z krzemionki/tytanu (TiO₂) do przezroczystych części PC lub powłoki nanoceramiczne.
Modyfikacja nieorganicznych nanocząstek: Równomierne rozproszenie nanocząstek nieorganicznych (np. układów kompozytowych nano-ZnO, TiO₂/SiO₂) w matrycy z tworzywa sztucznego może również znacząco poprawić odporność materiału na promieniowanie UV.
Wybieranie materiałów z natury odpornych na promieniowanie UV: Jeśli pozwalają na to warunki, najlepszym rozwiązaniem jest wybór tworzyw sztucznych z natury odpornych na promieniowanie UV. Na przykład fluoropolimery, takie jak PTFE i PVDF, ASA (kopolimer akrylonitryl-styren-akrylan) i PMMA (akryl) charakteryzują się dobrą odpornością na warunki atmosferyczne.
Modyfikacja materiału: Jeśli Twoim materiałem bazowym jest ABS, możesz rozważyć zmieszanie żywicy ASA z ABS. ASA można uznać za „ulepszoną” wersję ABS, w której wrażliwy na promieniowanie UV kauczuk butadienowy zastąpiono kauczukiem akrylowym charakteryzującym się doskonałą odpornością na warunki atmosferyczne. W rezultacie ASA z natury charakteryzuje się wyjątkową odpornością na warunki atmosferyczne i jest często stosowany w produktach wymagających długotrwałej pracy na zewnątrz; jego odporność na warunki atmosferyczne może być ponad 10 razy lepsza niż ABS.
Podczas pracy z arkuszami ABS należy zwrócić szczególną uwagę na system formułowania. Udowodniono, że połączenie pochłaniaczy UV z przeciwutleniaczami i cząsteczkami nieorganicznymi, takimi jak nano-ZnO lub TiO₂ w żywicy ABS, zapewnia znaczący efekt synergiczny w poprawie odporności materiału na starzenie się pod wpływem promieni UV.
