Почему выцветает пластик и как этого избежать: выбор светостойких пигментов и мастербатчей

Пластик выцветает из-за разрушения пигмента под действием ультрафиолета. В большинстве случаев причина — не полимер и не ошибка переработки, а неправильный выбор мастербатча с низкой светостойкостью. Уже через несколько месяцев это приводит к заметным изменениям: белые изделия желтеют, чёрные теряют глубину цвета, цветные становятся тусклыми. Итог — ухудшение внешнего вида, снижение стоимости продукции и претензии со стороны клиентов. Этот процесс предсказуем и управляем, если учитывать свойства пигментов и условия эксплуатации.

Почему пластик выгорает на солнце?

Изменение цвета пластика под воздействием ультрафиолета

Полимерное изделие является цветным за счет наличия в его составе красителей. Красители полимеров, в свою очередь, имеют в составе пигменты – красящие вещества как органического, так и неорганического происхождения. Под их воздействием структура полимера меняется так, что свет начинает отражаться от поверхности изделия из пластмасс с определенной частотой. Глаз воспринимает разные частоты излучения как разные цвета.

Цвет определяется тем, как пигмент отражает свет. Когда его структура изменяется, меняется и отражение — визуально это воспринимается как выцветание. Основной фактор выцветания — ультрафиолетовое излучение. Оно запускает фотохимические реакции: молекулы переходят в активное состояние, вступают в реакцию с кислородом и постепенно разрушаются. Результат — снижение насыщенности и изменение оттенка.

Ключевой момент, который часто упускают: в первую очередь разрушается не полимер, а пигмент внутри него. Именно поэтому изделия теряют цвет даже при сохранении механических свойств.

Почему одинаковые изделия ведут себя по-разному

Два изделия с одинаковым цветом на старте могут вести себя противоположно уже через сезон. Разница определяется не полимером, а составом мастербатча и свойствами пигмента. Ключевой параметр здесь — светостойкость.

Два изделия с одинаковым цветом на старте могут вести себя противоположно уже через сезон. Разница определяется не полимером, а составом мастербатча и свойствами пигмента. Ключевой параметр здесь — светостойкость.

Светостойкость пигментов: параметр, который определяет срок службы цвета

Светостойкость показывает, насколько пигмент устойчив к воздействию света. Она измеряется по шкале Blue Wool Scale (BWS) от 1 до 8.

Практическое правило простое: если изделие будет находиться на солнце, уровень ниже 6 — это не допустимое значение, а источник будущих проблем.

Какие пигменты обеспечивают устойчивость к выцветанию

Структура пигментов и её влияние на устойчивость к УФ

Поведение цвета определяется химией пигмента и его структурой. Возьмем в качестве примера белые суперконцентраты. Их основа - белый пигмент на основе диоксида титана. Белые пигменты на основе диоксида титана существуют в двух формах - рутиловой и анатазной. Рутил устойчив к ультрафиолету, тогда как анатаз склонен к фотохимическим реакциям и вызывает постепенное пожелтение. Использование анатаза, например, в уличных изделиях почти неизбежно приводит к изменению цвета.

Причем неважно, суперконцентраты для полипропилена или суперконцентраты для полиэтилена наполнены анатазным диоксидом титана – изменение цвета под воздействием света неминуемо, если это не рутил. Таким образом, светостойкие белые суперконцентраты для полимеров должны иметь в составе именно рутиловый диоксид титана, как, например, серия A-Len White.

А вот чёрные пигменты основаны на саже. Здесь критичен размер частиц сажи. Согласно исследованиям в области физики твердого тела, чем меньше размер частиц сажи – например, менее 20 нм, как в саже типа «Р», применяемой в черных супеконцентратах для полимеров A-Len Black, тем меньше влияние света и выше светостойкость.

Таким образом, черный суперконцентрат для полимеров на основе сажи типа «Р» будет обладать максимально возможной светостойкостью, тогда как черные концентраты на основе технических углеродов других типов (SAF, ISAF, HAF, FEF, HMF, SRF, MT и др.) будут обладать достаточно высокой, но все же меньшей светостойкостью и, соответственно, изделия из них под воздействием окружающей среды будут выцветать несколько быстрее.

Цветные пигменты делятся на органические и неорганические. Первые дают более яркие оттенки, но хуже переносят УФ-нагрузку. Вторые менее насыщенные, но значительно более стабильные. Выбор между ними всегда означает выбор между внешним эффектом и долговечностью.

Где чаще всего допускают ошибки?

Основная ошибка — ориентироваться на внешний вид образца, а не на его характеристики. Материал может выглядеть идеально на старте, но не выдерживать условий эксплуатации. Часто используется анатаз вместо рутила, игнорируются реальные условия хранения и эксплуатации, либо выбирается мастербатч по цене. Во всех случаях результат одинаковый — ускоренное выцветание и потеря товарного вида.

Почему выбор мастербатча определяет результат?

Мастербатч как носитель пигмента в полимере

В производстве используется не сам пигмент, а мастербатч — концентрат пигмента в полимерной матрице. Именно он определяет поведение цвета готового изделия в реальных условиях. Качественный мастербатч учитывает тип пигмента, его дисперсию и условия эксплуатации изделия. Поэтому выбор цвета на практике — это выбор технологии, а не оттенка.

Как выбрать решение, которое не выцветет

Правильный выбор строится на сопоставлении условий эксплуатации и характеристик пигмента. Для изделий, работающих на улице, необходимы пигменты со светостойкостью не ниже 6–7 BWS. Белые решения должны основываться на рутиловом диоксиде титана, чёрные — на мелкодисперсной саже, а цветные — на максимально светостойких пигментах с учётом условий использования. Ключевой критерий — поведение материала во времени, а не его внешний вид в момент выбора.

Как проверяют светостойкость

Для оценки используются лабораторные методы. Потребуются всего два прибора, которые должны быть в лаборатории любого профессионального производителя суперконцентратов для полимеров:

1. Ксенотест. В данном приборе используется специальная ксеноновая лампа с длинами волн излучения, полностью аналогичными солнечному свету с учетом невидимых глазу УФ– и ИК-диапазонов. Этот прибор нужен для экспозиции окрашенного образца полимера в потоке излучения.


2. Трехцветовой колориметр, или, еще лучше, спектроденситометр (как в лаборатории ГК «Алеко»), определяющий цвет по цветовым координатам L*a*b. Образец измеряется данным прибором до и после экспозиции в ксенотесте, полученные наборы цветовых координат сравниваются, определяется степень изменения цвета и соотносится с эталонной шкалой BWS. Чем меньше изменение – тем выше светостойкость: минимальное изменение – светостойкость 8, максимальное – 1. Большинство суперконцентратов красителей A-Len имеют светостойкость от 6 до 8 баллов по шкале BWS.

Итог и рекомендации

Выцветание — это не случайность, а закономерный результат выбора суперконцентрата красителя.
Если учитывать тип пигмента, его светостойкость и реальные условия эксплуатации, можно заранее обеспечить стабильность цвета изделия на протяжении всего срока службы. И наоборот, игнорирование этих факторов почти гарантирует потерю внешнего вида уже в первые месяцы.

Если задача — сохранить цвет изделия в реальных условиях эксплуатации, имеет смысл оценивать не только оттенок, но и характеристики используемого мастербатча.

Специалисты ГК «Алеко» помогают:

• определить причины выцветания
• сопоставить материалы с условиями эксплуатации
• подобрать решения с подтвержденной светостойкостью

Такой подход позволяет не исправлять проблему после запуска, а изначально её исключить.