Стійкість акрилу до ультрафіолетового випромінювання. Уф-стабілізатори - необхідна добавка в полімерні матеріали Стійкі до ультрафіолетового випромінювання * Не

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

ПВХ характеризується природною стійкістю до ультрафіолетового випромінювання, хімічного впливу, механічної корозії і контактним пошкоджень. Протягом тривалого часу експлуатації на вулиці не втрачає первинних властивостей. Не вбирає атмосферної вологи і, відповідно, не схильний до утворення конденсату на поверхні. Серед всіх інших пластиків має унікальну вогнестійкістю. У нормальних експлуатаційних умовах не представляє небезпеки ні для людини, ні для навколишнього середовища. Легко обробляється механічно, формується (компактний матеріал), зварюється і склеюється. При плівковою 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 не стосується матеріалів з додатковою УФ-стабілізацією);
можливу наявність у матеріалів невідомого походження поверхневих розділових мастил, що вимагають видалення;
обмежена морозостійкість (до -20 ° С), далеко не завжди підтверджується на практиці (при дотриманні всіх технологічних правил виготовлення конструкцій і їх монтажу, при відсутності значних механічних навантажень ПВХ стабільно поводиться і при більш низьких температурах);
вищий в порівнянні з багатьма іншими полімерними матеріалами коефіцієнт лінійного теплового розширення, т. е. більш широкий діапазон розмірних спотворень;
недостатньо висока ступінь світлопропускання прозорого матеріалу (бл. 88%);
підвищені вимоги до утилізації: продукти димленія і горіння небезпечні для людини і навколишнього середовища.

Жорсткий полівінілхлорид проводиться в різних модифікаціях тільки методом екструзії. Широкий асортимент ПВХ, до складу якого листи:

компактні і спінені;
з глянсовою і матовою поверхнею;
білі, кольорові, прозорі і транслюцентних;
плоскі і рельєфні;
стандартного виконання і підвищеної міцності на вигин,

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

Тетяна Дементьєва
інженер-технолог

Акрил в архітектурі

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

Порівняння акрилу з іншими пластиками по стійкості до УФ-випромінювання

Спробуємо порівняти акрил з іншими пластиками. Сьогодні для виготовлення фасадного, покрівельного скління і огороджувальних конструкцій використовується велика кількість різних прозорих пластиків. На перший погляд, вони нічим не відрізняються від акрилу. Але синтетичні матеріали, схожі на акрил за своїми візуальним характеристикам, втрачають свою зовнішню привабливість вже через кілька років експлуатації під прямими сонячними променями. Ніякі додаткові покриття і плівки не здатні захистити неякісний пластик від ультрафіолету на довгий термін. Матеріал залишається чутливим до УФ-променів, а про надійність всіляких поверхневих покриттів говорити, на жаль, не доводиться. Захист у вигляді плівок і лаків з часом тріскається, відшаровується. Тож не дивно, що гарантія від пожовтіння таких матеріалів не перевищує декількох років. Акрилове скло марки Plexiglas проявляє себе зовсім інакше. Матеріал володіє природними захисними властивостями, тому не втрачає своїх відмінних характеристик на протязі, як мінімум, трьох десятків років.

Як працює технологія захисту акрилу від сонячних променів?

Стійкість Plexiglas до УФ-випромінювання забезпечується унікальною технологією комплексної захисту Naturally UV Stable. Захист формується не тільки на поверхні, але і по всій структурі матеріалу на молекулярному рівні. Виробник оргскла Plexiglas надає 30-річну гарантію на відсутність пожовтіння і помутніння поверхні при постійній експлуатації на вулиці. Така гарантія поширюється на прозорі безбарвні листи, труби, блоки, стрижні, гофровані і ребристі плити з акрилового скла марки Plexiglas. Навіси, покрівельні покриття, прозорі акрилові фасади, альтанки, огорожі та інші вироби з оргскла не купують неприємного жовтого відтінку.

На схемі показані зміни індексу світлопропускання акрилу протягом гарантійного терміну експлуатації в різних кліматичних зонах. Ми бачимо, що світлопропускання матеріалу незначно знижується, але це мінімальні, непомітні неозброєним оком зміни. Зниження індексу світлопропускання на кілька відсотків можна визначити лише за допомогою спеціального обладнання. Візуально акрил залишається первісно прозорим і блискучим.

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

Згадуючи про світлопропускання, ми говоримо про безпечний спектрі ультрафіолетових променів. Небезпечну частина спектра сонячного випромінювання акрилове скло затримує. Наприклад, в будинку під акрилової дахом або в літаку з акриловими ілюмінаторами люди знаходяться під надійним захистом скління. Для пояснення розберемося в природі ультрафіолетового випромінювання. Спектр ділиться на короткохвильове, середньохвильове і довгохвильове випромінювання. Кожен тип випромінювання надає різний вплив на навколишній світ. Найбільш високоенергетичне випромінювання з короткою довжиною хвилі, що поглинається озоновим шаром планети, здатна зашкодити молекули ДНК. Середньохвильове - при тривалому впливі викликає опіки шкіри і пригнічує основні функції організму. Найбезпечніше і навіть корисне - довгохвильове випромінювання. До нашої планети добирається лише частина небезпечного средневолнового випромінювання і весь довгохвильової спектр. Акрил пропускає корисний спектр УФ-випромінювання, затримуючи небезпечні промені. У цьому полягає дуже важлива перевага матеріалу. Скління будинку дозволяє зберегти максимум світла в приміщенні, оберігаючи людей від негативного впливу ультрафіолету.

Більшість масел і герметиків використовується з однаковим успіхом як для внутрішньої обробки, так і для зовнішньої. Правда, для цього вони повинні мати певний набір властивостей, наприклад, таких, як влагонепроницаемость, теплоізоляція і стійкість до ультрафіолетових випромінювань.

Всі ці критерії повинні бути дотримані в обов'язковому порядку, адже кліматичні умови у нас непередбачувані і постійно змінюються. Вранці може бути сонячно, а до обіду вже з'являться хмари і почнеться злива.

Маючи все вищесказане на увазі, фахівці радять вибирати стійкі до УФ-променів масла і герметики.

Навіщо потрібен фільтр

Здавалося б, навіщо додавати УФ-фільтр, коли можна застосувати силіконовий або поліуретановий герметик для зовнішніх робіт? Але всі ці кошти мають певні відмінності, що не дозволяє їх використовувати абсолютно у всіх випадках. Наприклад, можна з легкістю провести реставрацію шва, якщо використовувався акриловий герметик, чого не скажеш про силіконовому.

До того ж силіконове герметизуюче засіб має високу агресивністю до металевих поверхонь, чого не скажеш про акрилових. Ще однією відмінною рисою зі знаком мінус у силіконових герметиків виступає їх неекологічність. У них містяться розчинники, небезпечні для здоров'я. Саме тому в деяких акрилових герметиках почали використовувати УФ-фільтр, щоб розширити діапазон їх застосування.

Ультрафіолетове випромінювання є основною причиною руйнування більшості полімерних матеріалів. З огляду на той факт, що не всі герметики стійкі до ультрафіолету, потрібно гранично уважно підходити до вибору герметизирующего кошти або масла.

Речовини, стійкі до ультрафіолетового випромінювання

На ринку герметизуючих засобів і покриттів вже існує деяка кількість герметиків, стійких до ультрафіолетового випромінювання. До них можна віднести силіконові і поліуретанові.

силіконові герметики

До переваг силіконових герметиків можна віднести високу адгезію, еластичність (до 400%), можливість фарбування поверхні після затвердіння і стійкість до ультрафіолету. Однак у них вистачає і недоліків: неекологічність, агресивність до металевих конструкцій і неможливість реставрації шва.

поліуретанові

Мають ще більшою еластичністю, ніж силіконові (до 1000%). Морозостійкі: їх можна наносити на поверхню при температурі повітря до -10 C °. Поліуретанові герметики довговічні і, звичайно ж, стійкі до ультрафіолетових випромінювань.

До недоліків можна віднести високу адгезію не до всіх матеріалів (погано взаємодіє з пластиком). Використаний матеріал дуже складно і дорого утилізувати. Поліуретановий герметик погано взаємодіє з вологим середовищем.

Акрилові герметики з УФ-фільтром

Акрилові герметики мають багато переваг, серед яких висока адгезія до всіх матеріалів, можливість реставрації шва і еластичність (до 200%). Але серед усіх цих переваг не вистачає одного пункту: стійкості до ультрафіолетових променів.

Завдяки цьому УФ-фільтру тепер акрилові герметики можуть скласти гідну конкуренцію іншим видам герметизирующих засобів і полегшити вибір споживача в певних випадках.

Масла з УФ-фільтром

Безбарвне засіб для покриття дерев'яних поверхонь має високу і надійним захистом від ультрафіолетового випромінювання. Масла з УФ-фільтром з успіхом застосовуються для зовнішніх робіт, дозволяючи матеріалу зберігати всі свої основні позитивні властивості, незважаючи на зовнішні впливи.

Даний вид масел дозволяє трохи відстрочити чергове планове покриття поверхні маслом. Інтервал між реставраціями зменшується в 1,5-2 рази.

Що це таке?

Чим так хороша УФ-друк?

Навіщо платити більше?

Принцип ультрафіолетового друку

Ультрафіолетовий друк (УФ-друк) - це один з видів друку з використанням УФ-отверждаются чорнила методом струминного друку безпосередньо на матеріал. При впливі УФ-випромінювання певної хвилі такі чорнило моментально полимеризуются і переходять в твердий стан. Так як, чорнило не вбираються в матеріал і не розтікаються по поверхні, це дозволяє створювати яскраві і насичені зображення.

УФ-чорнило після полімеризації мають матову поверхню, тому для додання глянсовості необхідна додаткова обробка лаком. Але якщо використовувати друк на склі зі зворотного боку, то зображення виходять соковитими і глянсовими. Таким чином, зображення може наноситися на будь-яку поверхню. Глянцеві поверхні перед нанесенням обробляють спеціальним розчином, який допомагає чорнила утримуватися на поверхні матеріалу. Навіть без лаку після полімеризації чорнило перестають випаровувати шкідливі розчинники і стають нешкідливими для людини.

При друку на прозорих матеріалах (скло, оргскло) з білим кольором отримуємо кілька шарів: основа (скло) + праймер (для зчеплення з поверхнею) + кольорові УФ-фарби + біла УФ-фарба + біла захисна плівка безпеки.

У чому ж полягають переваги друку ультрафіолетовими чорнилом?

стійкість
УФ-чорнило дуже стійкі до впливів навколишнього середовища. Крім того, вони є більш міцними - не вигоряють на сонці і не розчиняються у воді і розчиннику.
екологічність
Компоненти, що входять до складу UV чорнила, на відміну від сольвентних фарб, не містять розчинників на основі смол. У процесі роботи з чорнилом практично виключається шкідливий вплив на атмосферу і людини. Це дозволяє використовувати ультрафіолетову друк в місцях з підвищеними санітарними вимогами (школи, дитячі садки, лікарні) і в інтер'єрі.
Великий вибір матеріалу і поверхонь
УФ-чорнило не вбираються в матеріал, а залишаються на поверхні. Саме тому можна друкувати на будь-яких матеріалах: гнучких або твердих, з гладкими або нерівними поверхнями.
Яскраві і соковиті фарби
Оскільки УФ-чорнило не вбираються і не розтікаються, то фарби не тяряют соковитості, а відсутність розтікання дозволяє друкувати чіткі зображення як в вихідному файлі. Саме тому можна друкувати на будь-яких поверхнях без втрати соковитості і чіткості.
довговічність
У внутрішній рекламі термін служби УФ друку становить 10 - 15 років, а в зовнішній обмежується 4-5 роками. Це пояснюється тим, що на вулиці рекламні матеріали все ж схильні до дій ультрафіолетового опромінення і значних перепадів температури.
Друк білим кольором
В даний час дуже мало принтерів може похвалитися можливістю друку білим кольором. При цьому білий колір може бути підкладкою, покривним, і просто як 5-й додатковий колір при друку на темних поверхнях

Так навіщо платити за УФ-друк?

Сама технологія ультрафіолетового друку значно дорожче простий інтер'єрної друку сольвентними плоттерами. Але при використанні друку на сольвентному плоттере є ряд значних недоліків, в тому числі і шкідливих для здоров'я, так як навіть через кілька днів сольвентні чорнило продовжують випаровуватися з поверхні плівки. А вже список захворювань, які вона викликає в пристойному місці краще не вимовляти.

Для прикладу давайте розглянемо найпоширеніший випадок - виготовлення скіналі (кухонного фартуха)

Отже, скіналі встановлюється на кухні між нижніми і верхніми ящиками, в безпосередній близькості від приготування їжі. Природно в такому випадку використовувати більш екологічну продукцію. Загартоване скло за газовою плитою знаходиться в зоні з перепадами температури, І плівка в таких місцях може "попливти", з появою бульбашок і ссиханіі плівки до центру скла, що в свою чергу призводить до появи прозорих смуг по краях скіналі. Це особливо критично виглядає на стиках окремих стекол. Всього цього УФ-друк позбавлена, тому що вона наноситься прямо на скло і не боїться високих температур. Додатковим бонусом буде висока якість картинки і друк в край скла, запечатуються навіть скоси.

Різниця у вартості одного кв.м фотодруку на плівці і УФ-друку складає 600-800 руб. При довжині фартуха в 4 п.м. додаткові витрати складуть 1.5 - 2 тис. руб. Але за ці гроші Ви отримаєте яскраві фарби, без пилу і сміття під плівкою, без прозорих країв, з гарантією на 10-15 років. Ви гідні гарного товару за витрачені гроші!

В.І. Третьяков, Л.К. Богомолова, O.A. Крупінін

Одним з найбільш агресивних видів експлуатаційних впливів на полімерні будівельні матеріали є УФ-опромінення.

Для оцінки стійкості полімерних будівельних матеріалів використовують як натурні, так і прискорені лабораторні випробування.

Недоліком перших є велика тривалість випробування, неможливість виділення впливу окремого фактора, а також складність обліку річних коливань атмосферних впливів.

Перевагою прискорених лабораторних випробувань є проведення їх в стислі терміни. При цьому в окремих випадках вдається описати отримані залежності зміни властивостей в часі відомими математичними моделями і прогнозувати їх стійкість на більш тривалі терміни експлуатації.

Метою даної роботи була оцінка стійкості до УФ-опромінення в умовах Краснодарського краю зразків білого кольору ламінованої поліпропіленової тканини з спецдобавки в найбільш стислі терміни.

Ламінована поліпропіленова тканина застосовується для тимчасового захисту зводяться або реконструюються будівельних конструкцій, а також окремих елементів від атмосферних впливів.

Стійкість матеріалу до впливу УФ-опромінення оцінювали по зміні міцності при розтягуванні по ГОСТ 26782002 на зразках - смужках, розмірами (50х200) ± 2 мм і зміни зовнішнього вигляду (візуально).

За граничне значення старіння матеріалу прийнято зниження його міцності до 40% від вихідної величини.

Випробування на міцність при розтягуванні проводили на універсальній випробувальній машині «ZWICK Z005» (Німеччина). Вихідна міцність при розтягуванні випробуваних зразків склала

115 Н / см. ""

" Малюнок 1.

Ультрафіолетове опромінення образ- ісХОдНОг0

цов матеріалу проводили в апараті ис опромінення

кусственной погоди (СВП) типу «Ксенотест» з ксеноновими випромінювачем ДКСТВ-6000 по ГОСТ 23750-79 з водяною системою охолодження і сорочкою з кварцового скла. Інтенсивність випромінювання в діапазоні довжин хвиль 280-400 нм склала 100 Вт / м2. Годинна доза УФ-опромінення (О) дорівнює 360 кДж / м2 при даному спектральному режимі.

В процесі експозиції в АИП інтенсивність опромінення тканини контролювали інтенсімет-ром - дозиметром фірми «ОБкДМ» (Німеччина).

Опромінення зразків проводили в безперервному режимі протягом 144 ч (6 діб). Знімання зразків для оцінки зміни міцності при розтягуванні проводили через певні проміжки часу. Залежність залишкової міцності при розтягуванні (в%) від початкового значення ламінованої поліпропіленової тканини від часу опромінення в АИП представлена на малюнку 1.

Після математичної обробки отриманих даних за методом найменших квадратів отримані експериментальні результати узагальнені лінійною залежністю, представленої на малюнку 2.

20 40 60 80 100 120 140 160 Залежність залишкової міцності при розтягуванні (в%) від значення ламінованої поліпропіленової тканини від часу в АИП

будівельні матеріали та конструкції

теорологіческой обсерваторії МГУ становить 120000 кДж / м2 рік (О ф М)

Разом з тим, дані щодо річної дозі УФ-частині сонячної радіації по Краснодарському краю (ОУФ до к) в літературі відсутні. Наведені вище значення Осумі для Москви і краснодарського краю дозволяють наближено розрахувати сумарну річну дозу УФ-опромінення для краснодарського краю за такою формулою:

Про ф -О к / Про

УФ М сум К. до "

Малюнок 2. Лінійна залежність залишкової міцності при розтягуванні ламінованої поліпропіленової тканини від логарифма часу опромінення в АИП

1 - експериментальні значення; 2 - значення, розраховані за допомогою рівняння (1)

отже,

Оф к = 1200001,33 =

160320 кДж / м2год

П% = П0 - 22,64-1дт,

де П% ост - залишкова величина міцності при розтягуванні (в%) після УФ-опромінення; П0 - вихідна величина міцності при розтягуванні (в%), що дорівнює 100; 22,64 - величина, що чисельно дорівнює тангенсу кута нахилу прямої в координатах: залишкова міцність при розтягуванні (в%) - логарифм часу опромінення в АИП; Т - час опромінення в АИП, в ч.

Результати математичної обробки (див. Рівняння (1) і малюнок 2) дозволяють екстраполювати отримані дані на більш тривалий період випробування.

Аналіз отриманих результатів показує, що зниження залишкової міцності ламінованої поліпропіленової тканини до 40% відбудеться через 437 ч опромінення. При цьому, сумарна доза УФ-випромінювання складе 157320 кДж / м2.

Візуальна оцінка зовнішнього вигляду опромінюється матеріалу показує, що вже через 36 год опромінення тканина має більш щільну структуру, стає менш пухкої і менш блискучою. При подальшому опроміненні жорсткість і щільність тканини зростають.

Згідно ГОСТ 16350-80 сумарна доза сонячного випромінювання (Осумм) для помірного теплого з м'якою зимою клімату краснодарського краю (ГОСТ, таблиця 17) становить 4910 МДж / м2 (Осумі Кк), а для помірного клімату Москви - 3674 МДж / м2 (Осумі М ). Річна доза УФ-частині сонячної радіації за даними Московської ме

Зіставлення річної дози УФ-опромінення для краснодарського краю (160320 кДж / м2) з дозою УФ-опромінення в лабораторних умовах (157320 кДж / м2) дозволяє зробити висновок, що в натурних умовах міцність матеріалу знизиться до 40% від вихідної величини під дією УФ опромінення приблизно за один рік.

Висновки. За представленого матеріалу можна зробити наступні висновки.

1. Вивчено стійкість зразків ламінованої поліпропіленової тканини будівельного призначення до дії УФ-опромінення в лабораторних умовах.

2. Розрахунковим шляхом визначено річна доза УФ-опромінення для краснодарського краю, складова 160320 кДж / м2.

3. За результатами лабораторних випробувань протягом 144 ч (6 діб) було встановлено, що зміна міцності при розтягуванні під впливом УФ-опромінення описується логарифмічною залежністю, що носить лінійний характер, що дозволило використовувати її для прогнозування светостойкости полімерної тканини.

4. На підставі отриманої залежності було визначено, що зниження міцності ламінованої поліпропіленової тканини будівельного призначення до критичного рівня під впливом УФ-опромінення в натурних умовах краснодарського краю відбудеться приблизно через один рік.

література

1. ГОСТ 2678-94. Матеріали рулонні покрівельні та гідроізоляційні. Методи випробувань.

будівельні матеріали та конструкції

2. ГОСТ 23750-79. Апарати штучної погоди на ксенонових випромінювачах. Загальні технічні вимоги.

3. ГОСТ 16350-80. Клімат СРСР. Районування та статистичні параметри кліматичних факторів для технічних цілей.

4. Збірник спостережень метеорологічної обсерваторії МГУ. М .: Изд-во МГУ, 1986.

Прискорений метод оцінки стійкості до УФ-опромінення ламінованої поліпропіленової тканини будівельного призначення

Для оцінки світлостійкості зразків ламінованої поліпропіленової тканини будівельного призначення до впливу УФ-опромінення в лабораторних умовах по зниженню міцності при розтягуванні випробуваного матеріалу до граничного значення 40% отримана лінійна залежність залишкової міцності від часу опромінення в апараті штучної погоди в логарифмічних координатах.

На підставі отриманої залежності було визначено, що зниження міцності ламінованої поліпропіленової тканини будівельного призначення до критичного рівня під впливом УФ-опромінення в натурних умовах Краснодарського краю відбудеться приблизно через один рік.

The accelerated method of an estimation of resistance of the laminated polypropylene fabrics for building appointment to the ultraviolet-irradiation

by V.G. Tretyakov, L.K. Bogomolova, O.A. Krupinina

For an estimation of light resistance of laminated polypropylene fabric samples for building appointment to ultraviolet-irradiation influence in vitro on durability decrease at a stretching of a tested material to limiting value of 40% the linear dependence of residual durability on irradiation time in the device of artificial weather in logarithmic co-ordinates is received.

On the basis of the received dependence it has been defined that decrease in durability laminated polypropylene fabrics for building to critical level under the influence of the ultraviolet-irradiation in natural conditions of Krasnodar territory would be occur approximately in one year.

Ключові слова: світлостійкість, ультрафіолетове опромінення, прогнозування, критичний рівень міцності, клімат, ламінована поліпропіленова тканина.

Key words: light resistance, ultraviolet-irradiation, prognostication, critical level of durability, climate, laminated polypropylene fabric.