エレクトロニクスの世界では、プラスチック製の筐体は、湿気、埃、物理的衝撃などの環境要因から繊細なコンポーネントを保護する上で重要な役割を果たしています。しかし、メーカーやエンジニアにとって懸念が高まっている問題の 1 つは、製品の劣化です。プラスチック製の筐体紫外線（UV）放射への曝露によるもの。プラスチック製の電気筐体を含む多くのプラスチック製筐体は、時間の経過とともに変色したり、脆くなったり、弱くなったりして、その保護機能が損なわれます。これは、屋外または高紫外線環境で使用される電子機器の筐体で特に一般的です。-
プラスチック製の筐体が黄色くなったり脆くなったりするのはなぜですか?
プラスチック筐体はさまざまな材料で作られていますが、最も一般的なのはアクリロニトリル ブタジエン スチレン (ABS)、ポリカーボネート (PC)、およびポリエチレン (PE) です。これらの素材は耐久性とコスト効率に優れていますが、環境による磨耗、特に太陽からの紫外線にさらされた場合の影響を受けないわけではありません。-
紫外線とプラスチックの劣化
プラスチック製の筐体が紫外線にさらされると、プラスチック材料を構成するポリマー鎖が分解する可能性があります。光劣化として知られるこのプロセスにより、材料が弱くなり、構造的完全性が失われ、色が変化します。黄変の影響は主にプラスチックの化学構造の破壊によるもので、光の吸収の仕方が異なる酸化生成物の形成につながります。かつては透明または白だったプラスチックの筐体が、長時間日光にさらされると黄色がかった色になるのはこのためです。
さらに、紫外線はプラスチックの分子量の減少を引き起こし、その結果、強度と柔軟性が失われます。これにより、特に極端な温度条件下では、エンクロージャに亀裂が入ったり、脆くなったりしやすくなります。その結果、筐体の外観が劣化するだけでなく、保護特性も低下し、内部の電子部品が危険にさらされる可能性があります。
電機メーカーが直面する一般的な問題
電子機器のメーカーにとって、紫外線によるプラスチック劣化の影響は大きな懸念事項です。{0}故障したエンクロージャのメンテナンス、修理、交換にかかるコストが高くなる可能性があります。さらに、顧客は筐体が黄ばんでいたり、もろくなっていると製品品質が低い兆候とみなす可能性があり、ブランドの評判を損なう可能性があります。
たとえば、通信機器、太陽光発電デバイス、街路照明などの屋外用途で使用されるプラスチック製の電気筐体は、紫外線による劣化のリスクが高くなります。{0}自動車や海洋環境で使用される電子機器の筐体も紫外線にさらされ、劣化プロセスが促進されます。
このような問題を防ぐには、用途に適した材料を選択することが重要です。
プラスチック筐体用の耐紫外線性-素材の選択
紫外線による劣化に対抗するために、メーカーは、構造の完全性や美的品質を失うことなく、太陽光に長時間さらされても耐えられる耐紫外線性の素材を選択する必要があります。-以下に、耐紫外線性プラスチック筐体に一般的に使用されるいくつかの材料を示します。-
1. ABSプラスチック
ABS プラスチックは、プラスチック エンクロージャの製造に最も広く使用されている材料の 1 つです。ABS プラスチック接続箱。ただし、従来の ABS は長時間の UV 暴露下では十分な性能を発揮しません。時間が経つと、日光にさらされると変色し、脆くなる傾向があります。これに対処するために、メーカーは、UV 劣化に対する耐性を強化する添加剤と安定剤を組み込むことで、耐 UV{3}} グレードの ABS を開発しました。
耐紫外線性の ABS エンクロージャは、標準の ABS よりも色と機械的特性をはるかに長く維持します。{0}}これらの材料は、電気、自動車、電気通信などの業界で一般的に使用されており、信頼性の高い性能と審美的な完全性が重要です。
2. ポリカーボネート(PC)
ポリカーボネートも優れた耐紫外線性で知られる素材です。高い耐衝撃性と透明性が要求されるエンクロージャによく使用されます。ポリカーボネートは時間の経過とともに黄変することがありますが、メーカーは UV 防止剤やコーティングを組み込むことで UV 安定性を高めることができます。ポリカーボネート製エンクロージャは、街路灯、監視カメラ、太陽光にさらされるその他のデバイスなどの屋外用途でよく使用されます。
ポリカーボネートに UV 安定剤またはコーティングを追加すると、ポリカーボネートの寿命を大幅に延長し、黄ばみを防ぎ、光学的透明性を維持できます。ただし、ポリカーボネートは ABS よりも高価になる傾向があるため、メーカーはアプリケーションの特定のニーズを考慮する必要があります。
3. ポリプロピレン(PP)
ポリプロピレンは優れた耐薬品性と低い吸湿性で知られていますが、添加剤なしでは紫外線暴露下での性能が低下する可能性があります。耐紫外線性グレードのポリプロピレンが入手可能です。これは、その特性を維持し、材料の脆化や変色を防ぐのに役立ちます。
ポリプロピレン製の筐体は、紫外線よりも過酷な化学薬品への曝露が懸念される化学産業や食品加工産業でよく使用されます。ただし、屋外の電子エンクロージャの場合は、耐紫外線性が優れているため、ABS やポリカーボネートなどの他の素材が好まれる場合があります。
4. 耐紫外線性-コーティング
耐紫外線性の素材を選択することに加えて、もう 1 つの効果的な戦略は、プラスチックの筐体に耐紫外線性のコーティングを施すことです。-これらのコーティングは、UV 劣化に対する追加の保護層を提供します。アクリルやポリウレタン-ベースの UV 保護剤などのコーティングをさまざまなプラスチック素材に適用すると、UV 暴露による黄変や脆化に対する耐性が向上します。
コーティングされたエンクロージャは、基材が本質的に耐紫外線性ではないが、コストと材料の柔軟性が依然として重要である場合に特に役立ちます。{0}このソリューションにより、メーカーは屋外環境でも長期にわたるパフォーマンスを実現しながら、より幅広いプラスチックを使用できるようになります。{2}}
耐紫外線性素材を選択する際の重要な考慮事項-
耐紫外線性プラスチックの筐体に適切な素材を選択する際、メーカーは次のいくつかの要素を考慮する必要があります。{0}
- 環境暴露: エンクロージャが直面する紫外線暴露のレベルを理解します。屋外用途の場合は、UV 安定化 ABS やポリカーボネートなど、耐紫外線性に優れた素材を選択してください。{1}屋内用途の場合、材料の選択はそれほど重要ではない場合があります。
- 機械的強度: 材料が長期間にわたってその強度と柔軟性を維持することを確認します。紫外線による劣化により、プラスチックの筐体に亀裂が入ったり脆くなったりする可能性があるため、筐体にかかる機械的ストレスに耐えられる材料を選択することが重要です。
- 美的考慮事項: 外観が重要な用途（家庭用電化製品など）の場合、耐紫外線性素材を使用することで黄ばみを防ぎ、きれいでプロフェッショナルな外観を維持できます。{0}}
- コストと耐久性: ポリカーボネートなどの耐紫外線性素材は優れた性能を提供しますが、高価になる傾向もあります。コストとエンクロージャの予想寿命のバランスを考慮してください。
- 添加剤とコーティング: 場合によっては、UV 安定剤や保護コーティングを適用すると、より高価な材料に切り替えることなく筐体のパフォーマンスを向上させる費用対効果の高い方法となる場合があります。{0}}
結論
プラスチック製の筐体は、エレクトロニクス産業、敏感なコンポーネントを環境要因から保護します。ただし、紫外線にさらされると重大な劣化が引き起こされ、黄変、脆化、性能の低下につながる可能性があります。これらの問題を回避するには、メーカーは UV{2}} 安定化 ABS、UV 防止剤を含むポリカーボネート、安定剤を添加したポリプロピレンなどの耐 UV{2}}素材を選択する必要があります。{3}}
多くの場合、耐紫外線性コーティングを適用すると、プラスチック製筐体の寿命を延ばすこともでき、費用対効果の高いソリューションとなります。-用途に適した材料や処理を慎重に選択することで、メーカーはエンクロージャに永続的な保護を提供し、長期にわたり品質を維持できるようになります。
参照：
- クッツ、M. (2020)。 「プラスチック工学ハンドブック」。スプリンガー。このリソースでは、ABS およびその他のプラスチックが UV 放射によってどのような影響を受けるか、および耐 UV 性を向上させる添加剤の役割について説明します。
- MBB Tiwari、「エレクトロニクス用プラスチック: 材料、製造、および応用」。エルゼビア、2021年。この本は、屋外電子エンクロージャにおけるポリカーボネートの利点と限界についての洞察を提供します。
