プラスチック成形品の劣化・耐環境応力割れとその評価法および対策とポイント

はじめに

プラスチック成形品は製造業において多岐にわたる用途で使用されていますが、その一方で劣化や環境応力割れに対する耐性が課題となっています。
本記事では、プラスチック成形品の劣化や耐環境応力割れの要因、評価方法、そして効果的な対策について詳しく解説します。
製造業に携わる方やバイヤー、サプライヤーの方々に、これらの知識を活かしていただければ幸いです。

プラスチック成形品の劣化要因

プラスチック成形品は使用環境や使用条件によって劣化することがあります。
劣化を引き起こす主な要因として、紫外線、熱、水分、化学品、そして機械的再帰があります。

紫外線による劣化

紫外線はプラスチックの分子構造を破壊し、色あせや強度低下を引き起こします。
特に屋外で使用されるプラスチック部品では、この紫外線による劣化が顕著です。
解決策としては、UV安定剤を添加することや、紫外線を防ぐコーティングを施すことが挙げられます。

熱による劣化

プラスチックは高温により変形したり、分解したりすることがあります。
長時間の高温環境下での使用や、必要以上の加熱がこれを引き起こす原因です。
耐熱性に優れた材料を選定するか、必要に応じた冷却方法を設置することで対策できます。

水分と化学品による劣化

水分や化学品への暴露は、プラスチックの化学的構造を損傷し、膨張や割れを引き起こすことがあります。
特に湿気や溶剤などに弱いプラスチックでは、適切な選材や表面処理が求められます。

機械的応力による劣化

機械的応力は、使用中の振動や衝撃によりプラスチック製品にひび割れをもたらします。
設計段階での力学的負荷の考慮や、使用条件に適応した材料選定が重要です。

耐環境応力割れの要因と影響

プラスチックの環境応力割れは、特定の化学品や応力が掛かった状態で発生する劣化現象です。
この割れは、わずかにひび割れへと進行し、多くの場合最終製品の不良につながります。

化学薬品の影響

化学薬品は、プラスチックの表面を侵食しひびを発生させる原因になります。
特に溶剤、オイル、その他の化学物質ではこの影響が強く出るため、これらの存在する環境に適した材料の選択が必要です。

物理的ストレスとの組み合わせ

化学品の影響に加え、同時に物理的ストレスがかかることで、割れ発生が促進されます。
設計時に応力分散を考慮することや、応力の集中を避けることが対策として有効です。

プラスチックの劣化・割れの評価法

劣化や割れを防ぐためには、適切な評価方法によりどのような条件で製品に問題が発生するかを理解することが重要です。

物理的試験

物理的試験には、引張試験、衝撃試験、曲げ試験などがあり、これらの試験により製品の強度が評価されます。
適切に力を加えて、割れの発生条件を確認します。

化学的試験

化学的曝露試験では、プラスチックサンプルを特定の化学薬品に長時間晒してその耐性を評価します。
この試験は、実際の使用環境に基づく過酷な条件下で行われることがあります。

環境シミュレーション試験

環境シミュレーション試験では、温度や湿度が変動する環境でプラスチック成形品に応力をかけ続け、その劣化や割れの有無を評価します。
これにより、使用環境における予測可能な問題を未然に防ぐことができます。

対策とポイント

劣化や環境応力割れを防ぐための対策は、設計段階から考慮することが肝要です。

材料選定

製品の使用環境に適した材料を選定することが重要です。
例えば、UV耐性や耐熱性のある材料を選ぶなど、特定の劣化要因を考慮した選択を心掛ける必要があります。

設計の工夫

応力集中を避けるために設計段階での工夫が必要です。
特に角やエッジではストレスが集中しやすいため、これらの部分の形状を工夫することが効果的です。

表面処理

プラスチックの表面に耐化学薬品性のあるコーティングを施すことで、環境応力割れを防ぐことができます。
また、UVカットなどの表面処理も通常行われます。

改善の継続的な取り組み

プロセス改善のため、定期的なモニタリングや製品テストを行い、フィードバックを基に設計や材料選定に改良を加えることが大切です。

まとめ

プラスチック成形品の劣化や耐環境応力割れは複数の要因が絡み合って発生します。
それらの要因を理解し、適切な評価法を用いて現実的な対策を講じることが、耐久性を向上させる鍵です。
記事を参考にしていただき、製品の品質向上に生かしてください。