Bagaimana Memilih Penstabil UV yang Tepat untuk Setiap Aplikasi Plastik?

Sebuah pabrik film tiup memasok film rumah kaca untuk sebuah sentra budidaya sayuran. Untuk menyederhanakan pembelian, pabrik itu mengganti formula penstabil cahaya film rumah kaca dengan sistem penyerap UV yang sudah lama dipakai pada produk injeksi luar ruang, tanpa mengurangi dosisnya, dan saat inspeksi akhir kekuatan tarik serta transmisi cahayanya semua lolos. Belum sampai setengah musim tanam pertama, film mulai getas di bagian atap dan di titik yang bersentuhan dengan tali penahan film dan rangka baja, lalu satu kali angin kencang merobek beberapa rumah kaca sekaligus. Tanaman di dalamnya langsung terpapar suhu dingin malam hari dan hujan, dan pihak sentra budidaya menuntut ganti rugi atas kerugian satu musim penuh. Formula yang sama sudah bertahun-tahun dipakai pada produk injeksi berdinding tebal tanpa masalah; di dalam film yang sangat tipis, perlindungan yang bisa diberikan penyerap UV menjadi sangat terbatas.

Bagaimana memilih penstabil UV yang tepat untuk setiap aplikasi plastik? Penstabil UV untuk plastik terbagi menjadi dua kelompok utama, yaitu penyerap UV dan penstabil cahaya amina terhalang, dan keduanya melindungi produk dengan cara yang berbeda. Pemilihan dimulai dari ketebalan, transparansi, suhu pemrosesan dan lingkungan pemakaian produk, baru kemudian sistem penstabil dan grade yang spesifik ditentukan.

Penuaan plastik luar ruang dimulai dari penyerapan sinar ultraviolet. Sinar UV dapat memutus ikatan kimia pada rantai molekul polimer, atau diserap oleh pengotor seperti sisa katalis dan gugus karbonil lalu memicu radikal bebas, yang kemudian masuk ke reaksi berantai yang sama dengan penuaan termo-oksidatif, proses yang sudah kami bahas dalam artikel tentang antioksidan plastik. Ciri khas penuaan foto-oksidatif adalah pemicunya datang dari luar, sehingga kerusakan terpusat di permukaan produk. Foto-oksidasi dimulai dari permukaan lalu merambat ke dalam. Setelah masuk ke plastik, intensitas sinar UV turun dengan cepat, sehingga lapisan terluar selalu menjadi yang pertama rusak. Ketika rantai molekul di permukaan putus, muncul kehilangan kilap, pengapuran (chalking) dan retak mikro; saat produk menerima beban, retak mikro itu menjadi titik awal retakan, dan kekuatan impak serta perpanjangan putus turun drastis. Bagian dalam produk berdinding tebal mungkin masih utuh, tetapi kerusakan di permukaannya sudah cukup untuk membuatnya retak saat dipindahkan atau pada suhu rendah; pada film dan serat, seluruh penampangnya berada dalam jangkauan sinar UV, sehingga kegagalannya lebih cepat dan lebih menyeluruh. Panjang lintasan cahaya, yang ditentukan oleh ketebalan produk, menentukan jenis perlindungan yang efektif. Penyerap UV melindungi polimer dengan menyerap sinar UV sendiri, dan jumlah yang diserap bergantung pada konsentrasinya di sepanjang lintasan cahaya serta panjang lintasan itu. Pada produk berdinding tebal, lintasannya panjang dan penyerap dapat menahan sebagian besar sinar UV tepat di bawah permukaan; pada film, lintasannya sangat pendek dan dosis yang sama menyerap jauh lebih sedikit. Formula pabrik film tiup di awal artikel ini efektif pada produk berdinding tebal sebagian besar berkat ketebalannya.

Penstabil cahaya yang umum dipakai pada plastik terbagi menjadi dua kelompok utama, yaitu penyerap UV dan penstabil cahaya amina terhalang. Yang pertama mengurangi sinar UV yang masuk ke polimer, dan yang kedua membersihkan radikal bebas yang sudah terbentuk, karena itu banyak formula luar ruang menggabungkan keduanya. Penyerap UV mengubah sinar ultraviolet menjadi panas. Setelah menyerap sinar UV, penyerap melepaskan energinya dalam bentuk panas melalui ikatan hidrogen intramolekul, kembali ke keadaan semula dan dapat bekerja berulang kali. Benzofenon harganya moderat dan banyak dipakai pada poliolefin dan PVC; benzotriazol menyerap pada rentang yang lebih lebar, warnanya terang dan cocok untuk lebih banyak jenis polimer; triazin memiliki daya serap kuat dan tahan suhu tinggi, sehingga cocok untuk plastik teknik yang diproses pada suhu tinggi. Seri benzofenon Chemtechsorb kami mencakup grade BP-1, BP-3 dan BP-12 (UV-531), seri benzotriazol mencakup UV-P, 326, 327, 328, 329, 234 dan 360, dan kami juga menyediakan 1577 dengan struktur hidroksifenil triazin. Penstabil cahaya amina terhalang membersihkan radikal bebas dalam siklus yang terus beregenerasi. HALS hampir tidak menyerap sinar UV. Di bawah pengaruh cahaya dan oksigen, HALS berubah menjadi radikal nitroksil yang menangkap radikal alkil dalam polimer, lalu terbentuk kembali pada reaksi berikutnya sehingga membentuk siklus. HALS terkonsumsi dengan lambat dan kerjanya tidak bergantung pada panjang lintasan cahaya, sehingga sama efektifnya pada film, serat dan lapisan permukaan produk. Grade dengan berat molekul rendah bermigrasi cepat dan dapat segera mengisi kembali permukaan; grade dengan berat molekul tinggi sulit menguap dan sulit terekstraksi, sehingga perlindungannya lebih tahan lama. Amina terhalang Chemtechsorb kami mencakup UV-962 (783), UV-292, UV-123 dan UV-765.

Tiga aplikasi yang umum gagal dengan tiga cara yang berbeda. Film pertanian dan film lainnya memiliki lintasan cahaya yang terlalu pendek dan mengandalkan amina terhalang. Stabilisasi cahaya pada film bertumpu terutama pada HALS, dengan penyerap UV sebagai pelengkap. Film rumah kaca menghadapi kondisi yang lebih berat: senyawa belerang dan klorin dalam pestisida terurai menjadi zat asam yang berikatan dengan amina terhalang yang bersifat basa dan membuatnya tidak aktif; selain itu, suhu di titik yang bersentuhan dengan tali penahan film dan rangka baja lebih tinggi, sehingga penuaan dimulai dari sana. Film seperti ini membutuhkan amina terhalang berbasa rendah yang tahan pestisida, dengan memperhitungkan kehilangan akibat air embun dan guyuran hujan, dan di sini grade berat molekul tinggi lebih unggul. Pada produk luar ruang berdinding tebal, permukaannya mengapur lebih dulu, lalu retak dari permukaan. Produk injeksi seperti furnitur taman, kotak penyimpanan luar ruang dan perlengkapan lalu lintas memiliki dinding yang tebal; penyerap UV melindungi bagian dalam dan warnanya, sementara lapisan permukaannya tetap membutuhkan amina terhalang. Cara yang umum adalah menggabungkan penyerap dengan HALS, dan HALS-nya sendiri dipadukan antara grade berat molekul rendah dan tinggi. Makin lama masa pakai di luar ruang dan makin kuat paparan sinar matahari di wilayah pemakaian, makin besar porsi HALS, dan produk berwarna terang yang tidak punya pigmen pelindung paling bergantung padanya. Lembaran dan komponen transparan harus menahan sinar UV tanpa menguning. Lembaran berongga PC, lembaran PMMA dan lembaran PET sangat sensitif terhadap warna. Penyerapnya harus berwarna terang, kompatibilitasnya baik dan tidak menimbulkan kabut; karena bahan-bahan ini diproses pada suhu tinggi, penyerapnya juga harus tahan panas dan volatilitasnya rendah, kalau tidak ia akan hilang saat ekstrusi dan mengotori die serta rol. Grade dengan berat molekul lebih tinggi seperti UV-234, UV-360 dan UV-1577 umum dipakai pada produk ini. PC sensitif terhadap zat basa, sehingga amina terhalang harus dipakai dengan hati-hati; lembaran berongga juga sering dibuat dengan koekstrusi, yang memusatkan penyerap berkonsentrasi tinggi di lapisan pelindung permukaan yang sangat tipis.

Komponen lain dalam formula dapat membuat penstabil cahaya gagal lebih awal. Amina terhalang bersifat basa, sehingga hidrogen halida yang dilepaskan saat penghambat api halogen terurai, produk urai dari sebagian aditif yang mengandung belerang, serta pengisi yang bersifat asam dapat menetralkannya; dalam artikel tentang antioksidan kami juga menyebutkan bahwa antioksidan tioester dan sebagian amina terhalang saling melemahkan. Selain itu, penyerap bermolekul kecil menguap saat pemrosesan bersuhu tinggi, grade yang kompatibilitasnya buruk bermigrasi ke permukaan dan menimbulkan blooming, dan film serta serat yang luas permukaan spesifiknya besar lebih cepat kehilangan penstabil saat terbilas cairan. Saat memilih, perhatikan sekaligus berat molekul, kompatibilitas dan suhu pemrosesan yang sebenarnya.

Buat sampel sesuai ketebalan sebenarnya dan tentukan dosis berdasarkan data penuaan. Dosis perlu ditentukan dengan mempertimbangkan ketebalan produk, target masa pakai, intensitas sinar matahari di wilayah pemakaian dan komponen lain dalam formula. Sampel dibuat sesuai ketebalan, warna dan kondisi pemrosesan yang sebenarnya, lalu dimasukkan ke ruang uji penuaan lampu xenon atau lampu UV fluoresen, dan secara berkala diukur retensi perpanjangan putus, kekuatan impak, indeks kekuningan dan kilapnya; film pertanian juga perlu diuji dengan simulasi kontak pestisida, dan komponen transparan juga perlu diukur transmisi cahaya dan haze-nya. Untuk produk dengan tuntutan masa pakai luar ruang yang tinggi, kami menyarankan uji paparan cuaca alami secara bersamaan, agar kedua kelompok data dapat saling memverifikasi.

Bolehkah hanya memakai penyerap UV atau hanya amina terhalang? Boleh, tetapi cakupannya terbatas. Produk berdinding tebal, berwarna gelap dan dengan tuntutan masa pakai yang tidak tinggi kadang cukup dengan satu jenis; film dan serat terutama mengandalkan amina terhalang; komponen transparan selalu membutuhkan penyerap UV. Sebagian besar produk poliolefin luar ruang menggabungkan keduanya, dengan hasil yang lebih baik daripada satu jenis saja pada dosis yang sama. Apakah produk hitam atau berwarna gelap masih membutuhkan penstabil cahaya? Karbon hitam yang terdispersi dengan baik sudah merupakan pelindung UV yang efektif, sehingga kebutuhan produk hitam akan penstabil cahaya jauh berkurang, tetapi dispersi yang buruk sangat mengurangi efek ini. Produk gelap yang diwarnai dengan pigmen organik berbeda kasusnya: pigmennya sendiri juga terdegradasi oleh cahaya, sehingga penstabil cahaya tetap dibutuhkan untuk melindungi polimer dan warnanya. Adakah satu penstabil cahaya yang cocok untuk semua plastik luar ruang? Setiap plastik luar ruang membutuhkan kombinasinya sendiri, karena polimer, ketebalan, transparansi dan suhu pemrosesan, serta kondisi seperti pestisida dan penghambat api, semuanya mengubah kombinasi yang paling sesuai. Kami memahami kondisi-kondisi ini terlebih dahulu sebelum merekomendasikan kombinasi grade, dan dosis akhirnya ditentukan dengan uji penuaan menggunakan formula yang sebenarnya.

Hongda Group memproduksi dan mengekspor bahan kimia dari Ningbo sejak 1992, dengan produk yang dijual ke lebih dari tiga puluh negara. Penstabil cahaya Chemtechsorb kami mencakup penyerap UV benzofenon, benzotriazol dan triazin serta penstabil cahaya amina terhalang, dan dapat dipakai bersama antioksidan Chemtechnox kami. Jika Anda sedang mengembangkan film pertanian, produk injeksi luar ruang atau lembaran transparan, atau produk luar ruang Anda saat ini mulai mengapur, getas atau menguning, sampaikan kepada kami polimer, ketebalan produk, wilayah pemakaian dan target masa pakainya, dan kita tentukan bersama sistem penstabil cahayanya. Untuk mengetahui lebih lanjut cara bekerja sama dengan kami, kunjungi hongda-chem.com dan klik "Become a strategic partner".