Comment les plastiques peuvent-ils atteindre à la fois la résistance UV et la ténacité à basse température?

Réponse courte

La résistance UV et la ténacité à basse température peuvent coexister dans les plastiques, mais elles doivent être conçues comme un seul système de formulation plutôt que comme deux additifs distincts. La résistance au UV nécessite des stabilisants à la lumière, des absorbeurs UV, des antioxydants, une stabilité des pigments et un contrôle du vieillissement de la surface. La ténacité à basse température nécessite la bonne résine de base, le modificateur de choc, la phase élastomère, le contrôle de la phase caoutchouc, le contrôle de la cristallisation et la validation des pièces réelles.

La principale difficulté est l’interaction. Certains modificateurs d'impact améliorent l'impact à froid mais réduisent la résistance à la chaleur, la stabilité aux intempéries, la dureté de la surface ou l'apparence à long terme. Certains pigments, retardateurs de flamme et charges améliorent la couleur, la rigidité ou la sécurité, mais réduisent la ténacité. Un matériau pratique doit conserver ses performances après le vieillissement au soleil, le stockage hivernal, les cycles de température et les contraintes réelles des pièces moulées.

Yuyao Deyu DEYU Plastics développe des matériaux trempés résistants aux basses températures et résistants au DGK UV en équilibrant la résine, l'ensemble stabilisant, le système de trempe, la couleur, la teneur en charge et la stabilité du traitement. Les orientations de produits connexes existantes incluent DGK-ABS R165UV UV-résistant ABS🔍, DGK-ABS NDW140U résistant aux basses températures et aux intempéries ABS🔍, DGK-PP 66D PP à basse température modifié aux chocs et DGK-ASA FR801UV ignifuge UV-résistant ASA.

Pourquoi la résistance UV et la résistance au froid sont de plus en plus nécessaires ensemble

De nombreux produits en plastique ne sont plus utilisés uniquement à l’intérieur ou à température ambiante. Ils peuvent être exposés au soleil en été, au froid en hiver, au stockage extérieur, au transport, à la pluie, aux cycles de température et aux intempéries à long terme.

Les exemples courants incluent:

• coffrets électriques extérieurs
• composants extérieurs et intérieurs d'automobiles
• pièces de pile de chargement
• housses d'équipement extérieur
• accessoires d'équipement solaire
• pièces logistiques pour la chaîne du froid
• outils de jardinage et appareils d'hivernage
• installations de circulation et accessoires de construction
• pièces de matériel agricole

Dans ces applications, la résistance UV seule ne suffit pas. Un matériau peut résister à la décoloration sous l’effet du soleil mais se fissurer en hiver. La ténacité à basse température ne suffit pas non plus. Un matériau peut survivre à un impact à -20 °C, mais après le vieillissement, sa surface peut devenir fragile, jaunie, fissurée ou farinée.

La véritable exigence est la performance combinée:

• résister au vieillissement dû au soleil
• conserver la couleur et la qualité de la surface
• maintenir la résistance aux chocs dans des conditions froides
• éviter les fissures fragiles après un vieillissement en extérieur
• survivre aux cycles de température
• rester moulable et rentable

C'est pourquoi la résistance UV et la ténacité à basse température doivent être développées ensemble.

1. Qu'est-ce que la résistance UV dans les plastiques?

La résistance UV est la capacité d’un matériau plastique à résister à la dégradation causée par la lumière ultraviolette, l’oxygène, la chaleur, l’humidité et l’exposition extérieure.

Lorsque les plastiques sont exposés pendant une longue période à la lumière, les chaînes polymères peuvent se dégrader. Cela peut provoquer:

• jaunissement
• décoloration
• farinage superficiel
• perte de brillance
• microfissuration
• fragilisation
• réduction de la résistance aux chocs
• perte d'allongement
• poudrage de surface
• durée de vie réduite

Pour les plastiques techniques, le vieillissement UV n’est pas seulement un problème d’apparence. Cela peut également réduire la fiabilité mécanique. Une pièce qui semble acceptable au début peut devenir cassante après une exposition extérieure. Les bossages de vis, les clips, les coins à paroi mince et les lignes de soudure peuvent se fissurer plus facilement après le vieillissement.

Le développement de plastiques résistants aux UV implique généralement:

• Absorbeurs UV
• Stabilisateurs de lumière HALS
• antioxydants
• pigments résistants aux intempéries
• noir de carbone ou systèmes de couleurs sélectionnés
• sélection de résine de base
• contrôle de la stabilité du traitement
• conception de protection de surface

Une bonne formulation résistante au UV doit prendre en compte à la fois la rétention de l’apparence et la rétention des propriétés mécaniques.

2. Qu’est-ce que la ténacité des plastiques à basse température?

La ténacité à basse température est la capacité d’un matériau plastique à résister aux fissures fragiles dans des conditions froides.

À basse température, le mouvement de la chaîne polymère devient plus restreint. De nombreux plastiques deviennent plus durs, moins ductiles et plus susceptibles de se fissurer sous l'impact.

Les modes de défaillance typiques à basse température incluent:

• le logement se fissure pendant le transport hivernal
• clips cassés lors du montage à froid
• les bossages de vis craquent après serrage
• les boutons-pression perdent leur flexibilité
• les pièces extérieures deviennent cassantes après stockage
• les conteneurs de la chaîne du froid se fissurent lors des tests de chute
• pièces automobiles échouant aux tests d'impact à basse température

La trempe à basse température implique généralement:

• sélectionner une résine de base plus résistante
• en utilisant des systèmes de copolymères impact
• ajout d'élastomères adaptés
• optimisation de la structure de la phase caoutchouc
• contrôler la cristallisation dans PP
• réduire les charges cassantes
• amélioration de la résistance des lignes de soudure
• validation de l'impact sur la pièce réelle

La ténacité à basse température ne doit pas être jugée uniquement par des barres d'essai standard. Les pièces réelles échouent souvent au niveau des parois minces, des nervures, des portes, des bossages de vis, des coins et des lignes de soudure.

3. Pourquoi la résistance UV et la ténacité à basse température sont difficiles à combiner

3.1 Les modificateurs d'impact peuvent affecter la stabilité aux intempéries

La trempe à basse température utilise souvent des élastomères, des phases caoutchouteuses ou des modificateurs flexibles. Ces systèmes aident à absorber l'énergie d'impact à basse température.

Cependant, certains systèmes de trempe peuvent être plus sensibles au vieillissement ou à l'oxydation. S’ils ne sont pas protégés par un ensemble de stabilisation approprié, le matériau peut perdre sa ténacité après exposition extérieure.

Les problèmes possibles incluent le blanchiment de la surface, la réduction de la brillance, le jaunissement, le vieillissement en phase du caoutchouc, la perte de résistance aux chocs après une exposition au UV et les microfissures de surface. Le modifiant choc doit être sélectionné non seulement pour l’impact à froid, mais également pour sa compatibilité aux intempéries à long terme.

3.2 Les stabilisateurs UV ne peuvent pas résoudre à eux seuls la fragilité au froid

L'ajout d'absorbeurs UV ou de stabilisateurs de lumière peut aider à réduire le photo-vieillissement, mais ils n'améliorent pas automatiquement la résistance aux chocs au froid.

Un matériau peut avoir de bonnes performances de vieillissement mais devenir fragile à -20 C ou -30 C si la résine de base et le système de trempe ne sont pas adaptés. La résistance UV et la résistance au froid nécessitent deux mécanismes différents: le système UV protège contre le vieillissement dû au soleil, tandis que le système de trempe protège contre la rupture fragile à basse température.

3.3 Les charges et les renforts peuvent augmenter la fragilité

De nombreux matériaux extérieurs contiennent de la fibre de verre, des charges minérales, du talc, du carbonate de calcium, des retardateurs de flamme ou des pigments de couleur. Ces additifs peuvent améliorer la rigidité, le coût, la résistance à la chaleur, le caractère ignifuge ou l'apparence, mais ils peuvent également réduire la résistance aux chocs à basse température.

Par exemple, la fibre de verre améliore la rigidité mais peut affaiblir les lignes de soudure. Le PP rempli de talc améliore la rigidité mais peut réduire l'impact du froid. Les retardateurs de flamme peuvent réduire la ténacité. Une charge pigmentaire élevée peut affecter les performances d’impact. Le noir de carbone améliore la résistance au UV mais change de couleur et peut affecter l'équilibre de la formulation.

3.4 La stabilité et la résistance des couleurs doivent être équilibrées

Les produits en plastique extérieurs nécessitent souvent des couleurs spécifiques. Cependant, les pigments influencent la stabilité du UV et le vieillissement thermique.

Les matériaux noirs sont souvent plus faciles à stabiliser car le noir de carbone peut fournir une forte protection UV, mais le noir n'est pas toujours acceptable. Le blanc, le gris, le bleu, le vert, l'orange et les couleurs personnalisées nécessitent une sélection minutieuse des pigments. Certains pigments peuvent se décolorer, jaunir ou interagir avec des stabilisants. Dans le même temps, l'ajout de trop de pigments ou de charges pour obtenir la couleur peut affecter la ténacité à basse température.

4. Voie technique 1: sélection de la résine de base

La première étape consiste à sélectionner la bonne résine de base.

PP

Le PP est léger, économique et résistant aux produits chimiques. L'homopolymère standard PP peut avoir un mauvais impact à basse température. Pour UV + PP résistant au froid, le copolymère d'impact PP ou le PP modifié par un élastomère est généralement plus approprié.

Les directions appropriées incluent le copolymère d'impact résistant au UV PP, les systèmes renforcés à basse température PP + POE, le PP extérieur stabilisé UV, le PP rempli de talc avec équilibre à basse température et le PP coloré résistant au UV pour les pièces extérieures.

ABS

ABS a une bonne résistance aux chocs, une bonne apparence et une bonne aptitude au traitement. La norme ABS peut ne pas suffire pour l'exposition extérieure au UV et les environnements froids.

Les directions appropriées incluent le ABS stabilisé par UV, le ABS à fort impact, le ABS trempé à basse température, le ABS résistant aux intempéries et les itinéraires en alliage ABS / ASA ou PC / ABS si nécessaire.

PC/ABS

PC / ABS convient aux pièces nécessitant une meilleure résistance aux chocs, une meilleure résistance à la chaleur et des performances structurelles. Il est souvent utilisé dans les boîtiers et les composants électriques.

Les directions appropriées incluent les PC / ABS résistants aux UV, les PC / ABS aux chocs à basse température, les PC / ABS ignifuges et résistants aux intempéries et les matériaux de boîtier électrique extérieur.

PA6 / PA66

Le nylon a une bonne résistance et résistance à la chaleur, mais l'absorption de l'humidité et la ténacité à basse température doivent être soigneusement évaluées.

Les directions appropriées incluent le PA6 / PA66 stabilisé par UV, le PA modifié aux chocs, le PA renforcé de fibre de verre avec équilibre contre les impacts à froid et les composés PA structurels extérieurs.

TPU / TPE

Les TPU et TPE présentent des avantages en termes de flexibilité et de résistance au froid. Pour les applications extérieures, la stabilisation et la résistance à l'hydrolyse du UV peuvent être importantes.

5. Voie technique 2: package de stabilisation UV

Un package de stabilisation UV comprend généralement plus d'un additif. L’objectif est de réduire les dommages causés par la lumière du soleil et de conserver la couleur, la surface et les propriétés mécaniques.

Les orientations de conception courantes comprennent:

• Absorbeurs UV
• Stabilisateurs de lumière HALS
• antioxydants
• stabilisateurs de traitement
• pigments résistants aux intempéries
• noir de carbone pour matériaux extérieurs noirs
• systèmes anti-jaunissement
• contrôle du vieillissement des surfaces

L'ensemble de stabilisateurs doit correspondre à la résine et au système de trempe. Le PP a besoin d'une protection contre l'oxydation et la scission de la chaîne UV. ABS a besoin de protection de la phase de caoutchouc et de stabilité de la couleur. PC / ABS nécessite un équilibre entre la stabilité du PC, le vieillissement de la phase ABS et la compatibilité ignifuge si nécessaire. Le PA a besoin d'une protection contre la chaleur, les changements de propriétés liés à l'humidité.

Un emballage UV de mauvaise qualité peut résister au vieillissement initial mais échouer après une exposition plus longue ou un cycle de température.

6. Voie technique 3: Système de trempe à basse température

Le système de trempe à basse température doit être choisi en fonction de la résine de base.

Pour le PP, les voies courantes incluent le copolymère impact PP, le durcissement POE, le durcissement EPDM, la cristallisation contrôlée et une teneur équilibrée en talc ou en charges. L'objectif principal est l'impact à froid, la rétention de rigidité, la fluidité, le contrôle du gauchissement et la compatibilité avec le stabilisateur UV.

Pour le ABS, les itinéraires courants incluent le ABS à haute teneur en caoutchouc, la modification d'impact MBS ou acrylique, l'optimisation de la phase de caoutchouc et la conception en alliage ABS / PC ou PC / ABS. L'objectif principal est l'impact à basse température, la brillance de la surface, la stabilité des couleurs, la résistance au vieillissement UV et la résistance à la chaleur.

Pour le PA, les voies courantes incluent les modificateurs d'impact en nylon, le renforcement du caoutchouc, l'équilibre en fibre de verre, l'évaluation du conditionnement de l'humidité et la rétention des impacts à froid. L'objectif principal est la résistance, la résistance aux chocs, l'absorption de l'humidité, la stabilité dimensionnelle, le vieillissement UV et le vieillissement thermique.

7. Voie technique 4: Système de couleur et de pigment

Pour les matériaux extérieurs UV + résistants au froid, la couleur n'est pas seulement visuelle. Cela fait partie de la performance.

Un bon système de couleur doit prendre en compte la stabilité du pigment UV, la stabilité thermique, la compatibilité des résines, l'interaction avec les stabilisants, l'effet sur la ténacité, la consistance du lot, la brillance de la surface et le changement de couleur après vieillissement.

Les matériaux noirs sont généralement plus faciles à résister au UV, car le noir de carbone offre un solide blindage au UV. Ils conviennent aux pièces structurelles extérieures, aux couvertures industrielles, aux pièces automobiles et aux composants fonctionnels.

Les couleurs blanches, grises et claires sont plus difficiles à réaliser. Ils nécessitent une sélection minutieuse des pigments et une conception anti-jaunissement. La ténacité à basse température doit également être vérifiée car les systèmes de pigments et de charges peuvent affecter la résistance aux chocs.

Des couleurs vives telles que l'orange, le bleu, le vert, le rouge et le jaune sont souvent utilisées pour les pièces d'avertissement, les outils extérieurs et l'identification des produits. Ces couleurs nécessitent des pigments résistants aux intempéries et une véritable validation du vieillissement.

8. Voie technique 5: validation des pièces réelles

Un matériau qui réussit les tests standards peut néanmoins échouer dans une pièce réelle. La résistance UV et la ténacité à basse température doivent être validées ensemble.

Les orientations d’évaluation recommandées comprennent:

• Vieillissement UV avant impact à basse température
• impact à basse température après vieillissement en extérieur
• différence de couleur après exposition UV
• rétention de brillance
• inspection des fissures superficielles
• test du bossage de vis après conditionnement à froid
• assemblage par encliquetage après stockage au froid
• test de chute à la température cible
• essais de cyclage thermique
• impact de la ligne de soudure après vieillissement
• véritable exposition extérieure lorsque cela est possible

La clé réside dans les tests combinés. Un matériau peut résister séparément au vieillissement UV et à l'impact à basse température, mais échouer après un vieillissement UV suivi d'un impact à basse température. Pour les matériaux extérieurs, la séquence compte.

9. Perspectives des applications

Boîtiers électriques et électroniques extérieurs

Les boîtiers électriques extérieurs doivent résister au soleil, à la pluie, à la poussière et au froid hivernal. Les matériaux UV + basse température peuvent être utilisés dans les boîtiers de commande, les boîtiers de capteurs, les couvercles d'équipements de communication, les boîtiers d'équipement de charge, les boîtiers de commutateurs extérieurs et les équipements de surveillance industrielle.

Les exigences futures incluent une meilleure rétention des couleurs, un caractère ignifuge, des performances ESD, une ténacité des parois minces et une durée de vie plus longue en extérieur. DEYU peut développer des matériaux PC / ABS, ABS, PP et PA trempés à froid résistants aux UV pour ces applications.

Piles de recharge et nouveaux équipements énergétiques

Les piles de recharge, les pièces périphériques des batteries, les équipements solaires et les systèmes de stockage d’énergie extérieurs sont exposés au soleil et aux changements de température hivernale.

Les exigences matérielles incluent la résistance UV, les chocs à basse température, l’ignifugation, la stabilité dimensionnelle, la stabilité des couleurs, la sécurité électrique et la résistance aux intempéries. Les matériaux potentiels comprennent les ignifuges résistants au UV PC / ABS, les PP résistants aux intempéries, le PA modifié aux chocs et les plastiques techniques stabilisés UV.

Composants extérieurs et intérieurs automobiles

Les pièces automobiles doivent résister à la lumière du soleil, aux cycles de température, aux chocs à basse température et à une longue durée de vie.

Les applications possibles incluent les garnitures extérieures, les boîtiers de rétroviseurs, les couvercles de batterie, les supports de capteurs, les pièces de sortie d'air intérieure, les couvercles sous le capot, les clips fonctionnels et les attaches. Les exigences matérielles incluent la résistance au vieillissement, la rétention des chocs à froid, le faible gauchissement, la stabilité dimensionnelle, la résistance à la chaleur et la stabilité de l'apparence.

Produits d'extérieur pour régions froides

Les produits utilisés dans les régions du nord, les zones de haute altitude ou les environnements extérieurs hivernaux doivent à la fois résister à la lumière du soleil et au froid.

Les applications incluent les accessoires d'équipement de neige, les boîtiers d'outils extérieurs, les pièces d'outils de jardinage, les pièces d'avertissement de circulation, les accessoires de construction, les housses d'équipement agricole et les pièces d'appareils pour régions froides. Ces produits échouent souvent en raison de la fragilité hivernale après une exposition extérieure.

Composants de logistique, de stockage et de chaîne du froid

Les caisses de la chaîne du froid, les plateaux de transport, les bacs de stockage et les pièces logistiques peuvent être exposés à la lumière extérieure et aux impacts à basse température pendant le transport.

Les exigences matérielles incluent la résistance aux chutes à basse température, la résistance UV pendant le stockage, la résistance aux chocs, la stabilité dimensionnelle, le contrôle des coûts et la recyclabilité si nécessaire. Le PP est souvent une bonne base, mais il nécessite une sélection de copolymères d'impact, un renforcement de l'élastomère et une stabilisation du UV.

10. DEYU DGK UV + Plate-forme de matériaux basse température

Yuyao Deyu DEYU Plastics propose des solutions personnalisées de matériaux trempés DGK UV résistants et à basse température.

DEYU peut prendre en charge:

• Série DGK-PP UV résistante au froid
• DGK-ABS UV série trempée à basse température
• DGK-PC / ABS série trempée à froid résistante aux intempéries
• DGK-PA UV série modifiée par impact
• Série de stabilité DGK-POM outdoor
• Série DGK-TPU UV résistante au froid
• Série flexible résistante aux intempéries DGK-TPE
• matériaux ignifuges UV résistants au froid
• matériaux colorés résistants aux basses températures UV
• ESD extérieur et matériaux résistants aux intempéries, le cas échéant

Les facteurs personnalisables incluent la résine de base, l'ensemble de stabilisateur UV, le modificateur d'impact, le système élastomère, la phase de caoutchouc, le système de pigments, le niveau de noir de carbone, la teneur en charge, l'ignifugation, la brillance de la surface, la stabilité des couleurs, la cible d'impact à basse température, la fluidité du traitement, l'épaisseur de la pièce et l'environnement d'application.

Pour développer un matériau approprié, DEYU recommande aux clients de fournir la résine cible, l'application du produit, les conditions d'exposition extérieure, la basse température cible, la méthode d'essai d'impact, l'exigence de vieillissement UV, l'exigence de couleur, l'épaisseur de la pièce, le processus de moulage, l'exigence d'ignifugation, l'exigence ESD ou de conductivité, le matériau actuel, le mode de défaillance, l'échantillon de pièce ou de dessin et la norme d'acceptation.

Conclusion

La résistance UV et la ténacité à basse température peuvent coexister dans les plastiques, mais elles ne peuvent pas être obtenues en ajoutant simplement un agent UV et un modificateur de choc séparément. La bonne solution nécessite un système de formulation complet.

La résistance UV protège le matériau du vieillissement dû au soleil, de la décoloration, des fissures de surface, de la perte de brillance et de la dégradation mécanique. La ténacité à basse température protège la pièce contre les fissures fragiles, les chutes, les fissures des bossages de vis et la rupture par encliquetage dans des conditions froides. Lorsque les deux exigences apparaissent ensemble, la résine de base, le système de trempe, l'ensemble de stabilisateurs UV, le pigment, la charge, le traitement et la structure de la pièce doivent tous être équilibrés.

Yuyao Deyu DEYU Plastics peut développer des matériaux trempés résistants aux basses températures et résistants au DGK UV pour les PP, ABS, PC / ABS, PA, POM, TPU, TPE et d'autres systèmes. Les applications futures se développeront dans les boîtiers électriques extérieurs, les bornes de recharge, les nouveaux équipements énergétiques, les pièces automobiles, la logistique de la chaîne du froid, les produits pour régions froides, les appareils extérieurs intelligents et les composants industriels.

Un plastique résistant au froid UV + réussi ne doit pas seulement survivre séparément au soleil ou au froid. Il doit conserver son apparence, sa solidité, sa stabilité dimensionnelle, sa fiabilité de moulage et ses performances de service dans des conditions réelles de vieillissement en extérieur et d'utilisation hivernale.