플라스틱 UV 열화: 손상 이해 및 UV 저항 첨가제 선택

햇빛이 플라스틱을 열화시킬 수 있습니다

차광제 없이 많은 폴리머가 햇빛 노출 시 열화됩니다. 손상은 보통 표면 약 0.05mm까지만 침투하나 변색, 균열, 심지어 완전 분해를 유발합니다. 취성 플라스틱은 단 몇 마이크론 UV 노출만으로도 실패할 수 있습니다.

UV 열화 징후

• 취성 외부층 (인장 신율 감소)
• 분자량 감소
• 기계적 특성 상실
• 화학적 특성 변화
• 변색 또는 황변
• 색상 퇴색
• 투명도 감소
• 균열 형성
• 분필 같은 외관

UV 손상된 접이식 의자

세 가지 자외선 유형

전자기 스펙트럼은 감마선, X선, 자외선(UV), 가시광선, 적외선, 전파 순으로 7개 대역으로 나뉩니다. UV는 UVA, UVB, UVC로 분할. UVA는 피부 태닝, UVB는 화상, UVC는 오존층에 대부분 흡수되어 살균 효과. UVB가 폴리머 열화에 가장 큰 영향.

UV 빛이 플라스틱을 열화시키는 메커니즘

폴리머는 단량체 긴 사슬로 구성. UV 광자가 전자 들뜨게 해 자유 라디칼 생성, 산소와 반응해 하이드로퍼옥사이드 형성. 이 광산화가 사슬을 절단(사슬 절단)해 소재 약화. 습도, 오염물질, 기계적 하중, 온도, 오염물질이 과정 가속화.

UV 빛에서 열화되는 플라스틱

특수 첨가제가 광산화 완화. 일반적인 선택: 카본 블랙, 루틸 TiO₂, 벤조페논, 하이드록시페닐-벤조트리아졸, HALS(장애아민 광안정제), 옥사닐라이드, 하이드록시벤조페논, 엔조트리아졸, 하이드록시페닐트리아진, 니켈 소광제 등. 각 폴리머는 여러 첨가제 조합으로 원하는 저항성 달성.

나일론 6/6

엔지니어링 열가소성 수지로 우수한 강도, 연성, 내열성으로 금속 대체재로 각광. UV 보호는 일반적으로 3가지 블렌드: 페놀계 항산화제, 포스파이트, HALS. HALS 위에 UV 흡수제 추가로 안정성 추가 향상.

폴리옥시메틸렌(POM) – ABS

기어, 체인, 나사, 자동차 부품에 사용. 옥외 또는 가혹한 조명 노출 시 UV 안정제 필요. 벤조트리아졸 UV 흡수제와 HALS 조합으로 광택 보존, 균열 방지.

고밀도 폴리에틸렌(HDPE)

쓰레기봉투, 장바구니, 케이블 절연, 농업용 멀칭, 식품 포장에 사용. 1~3wt% 카본 블랙이 HDPE를 UV 손상에서 효과적 차단.

폴리카보네이트(PC)

햇빛 노출 시 황변 및 내충격성 저하 경향. 하이드록시페닐-벤조트리아졸 흡수제 권장; HALS는 염기성 아민이 가수분해 가속화할 수 있어 회피.

폴리프로필렌(PP)

장기간 햇빛 노출 시 기계적 강도 현저 감소. 고부하 카본 블랙 또는 HALS로 완화 가능하나 강한 UV 하에서 수명 여전히 제한적.

본질적으로 UV 저항성인 플라스틱

일부 폴리머는 본질적으로 UV 손상 저항. 아크릴, Ultem, PTFE, FEP, PFA, PVDF 같은 불소폴리머는 추가 첨가제 불필요로 장시간 햇빛 노출되는 자동차, 항공우주 부품에 이상적.