プラスチック押出機で知っておくべき4つのアンチエイジングガイドライン

ポリマー材料は、軽量、高強度、耐熱性、耐腐食性といった優れた特性を有するため、ハイエンド製造、電子情報、輸送、建築省エネ、航空宇宙、国防、軍事産業など、多くの分野で広く利用されています。これは、新しいポリマー材料産業に広範な市場空間を提供するだけでなく、その品質性能、信頼性、保証能力に対するより高い要求を突きつけています。

そのため、省エネ、低炭素、エコロジー開発の理念に沿って、ポリマー材料製品の機能を最大限に引き出すことがますます重要になっています。経年劣化は、ポリマー材料の信頼性と耐久性において重要な要素です。
次に、ポリマー老化とは何か、老化の種類、老化を引き起こす要因、主な老化防止方法、そして最も一般的な5つの老化防止策について見ていきます。プラスチック.

I.プラスチックの老化
ポリマー材料の構造特性と物理的状態、および使用過程における熱、光、熱酸素、オゾン、水、酸、アルカリ、細菌、酵素などの外部要因により、適用過程で性能が低下したり損失したりする可能性があります。
これは資源の浪費や機能不全によるさらなる事故につながるだけでなく、経年劣化による材料の分解が環境汚染を引き起こす可能性もあります。ポリマー材料の使用中の経年劣化は、甚大な災害や回復不能な損害を引き起こす可能性があります。
したがって、ポリマー材料の老化防止はポリマー業界が取り組むべき課題となっています。

II. ポリマー老化の種類
ポリマーの種類や使用条件の違いにより、老化現象や特性は異なります。一般的に、ポリマー材料の老化は以下の4つの変化に分類できます。

01 外見の変化
汚れ、シミ、銀化、ひび割れ、霜降り、白亜化、粘着性、反り、フィッシュアイ、しわ、収縮、焦げ、光学的歪み、光学的色の変化。

02 物理的性質の変化
溶解性、膨潤性、レオロジー特性、耐寒性、耐熱性、透水性、通気性などの変化。

03 機械的性質の変化
引張強度、曲げ強度、せん断強度、衝撃強度、相対伸び、応力緩和などの変化。

04 電気特性の変化
表面抵抗、体積抵抗、誘電率、絶縁破壊強度などの変化。

III. 高分子材料の老化の顕微鏡的分析
ポリマーは熱や光の作用を受けて励起分子を形成します。エネルギーが十分に高くなると、分子鎖が切断されてフリーラジカルが形成されます。フリーラジカルはポリマー内で連鎖反応を起こし、劣化を引き起こし続けるだけでなく、架橋反応を引き起こすこともあります。
環境中に酸素またはオゾンが存在する場合、一連の酸化反応も誘発され、ヒドロペルオキシド (ROOH) が形成され、さらにカルボニル基に分解されます。
ポリマー内に残留触媒金属イオンがあったり、加工中や使用中に銅、鉄、マンガン、コバルトなどの金属イオンが混入したりすると、ポリマーの酸化劣化が加速されます。

IV. 抗老化効果を高める主な方法

現在、ポリマー材料の耐老化性能を改善・強化する主な方法は以下の4つです。

01 物理的保護（増粘、塗装、外層コンパウンドなど）
ポリマー材料の劣化、特に光酸化劣化は、まず材料または製品の表面から始まり、変色、白亜化、ひび割れ、光沢の低下などの形で現れ、その後徐々に内部へと進行します。薄い製品は厚い製品よりも早期に故障する可能性が高く、製品を厚くすることで製品寿命を延ばすことができます。
老化しやすい製品の場合、表面に耐候性コーティングを施したり、製品の外層に耐候性素材をラミネートしたりして製品の表面に保護層を付けることで、老化プロセスを遅らせることができます。

02 処理の改善
多くの材料は、合成または調製プロセス中に老化の問題を抱えています。例えば、重合中の熱の影響、加工中の熱および酸素による老化などです。したがって、重合または加工中に脱気装置または排気装置を追加することで、酸素の影響を軽減することができます。
しかし、この方法では工場での材料の性能しか保証できず、材料の準備段階からしか実施できず、再処理および使用中の材料の劣化の問題を解決することはできません。

03 構造設計または材料の変更
多くのポリマー材料は分子構造内に老化しやすい基を持っているため、老化しやすい基を老化しない基に置き換えるように材料の分子構造を設計すると、多くの場合良い効果が得られます。

04 老化防止添加剤の添加
現在、ポリマー材料の耐老化性を向上させる効果的かつ一般的な方法は、老化防止添加剤を添加することです。これは、コストが低く、既存の製造プロセスを変更する必要がないことから、広く利用されています。これらの老化防止添加剤は、主に2つの方法で添加できます。

老化防止添加剤（粉末または液体）を樹脂やその他の原材料と直接混合し、押し出して造粒したり、注入したりします。これはシンプルで容易な添加方法であり、ペレット化および射出成形プラントで広く使用されています。