【紫外線】耐候性の重要性について【風雨】

機械設計では、部品や材料が使用される環境を考慮することが重要です。
その中でも、「耐候性」は長期間の使用において欠かせない要素の一つです。

耐候性とは？

耐候性とは、雨・風・紫外線・温度変化などの自然環境に対する耐久性を指します。

例えば、屋外で使用される機械の部品は、日光や湿気にさらされるため、
耐候性の低い材料を使うと劣化が早まります。

耐候性が低いとどうなる？

耐候性が低い材料を使うと、次のような問題が発生します。

• 紫外線劣化
  • ゴムやプラスチックがひび割れたり、脆くなる。
• 腐食・サビ
  • 金属が錆びて強度が低下する。
• 膨張・収縮
  • 温度変化により寸法が変わり、部品同士のかみ合わせが悪くなる。

これらの問題は、機械の寿命を縮めたり、故障の原因になります。

なぜ紫外線で材料が劣化するのか？

機械設計において「耐候性」とは、屋外や過酷な環境での耐久性を意味します。

特に、太陽光にさらされる環境では、
紫外線（UV）が材料を劣化させる原因となります。

では、なぜ紫外線で材料が劣化するのか？ 初心者にもわかりやすく解説していきます。

---

紫外線が材料を劣化させるメカニズム

紫外線は目に見えない光の一種で、非常にエネルギーが強い波長を持っています。
このエネルギーが材料の分子構造を破壊することで、劣化が進みます。

具体的な劣化の仕組みは次の通りです。

• 紫外線が分子を破壊する

材料を構成する分子（ポリマーや化学結合）は、
紫外線を浴び続けると結合が切れ、化学的に不安定になります。

これが劣化の第一歩です。

• 酸素や水分と反応し、ボロボロになる

分子が壊れると、空気中の酸素や水と反応しやすくなります。
これにより、ひび割れや表面の粉化（チョーキング現象）が発生します。

• 色あせ・強度低下が起こる

紫外線は色のもとになる顔料や染料も分解するため、色あせ（褪色）が起こります。
また、強度が低下し、ゴムやプラスチックが硬くなったり、もろくなったりします。

---

紫外線に弱い材料と対策

特に紫外線に弱い材料と、その対策をまとめました。

材料	紫外線による影響	主な対策
ゴム（NBR, PU）	硬化・ひび割れ	耐候性の高いEPDMやシリコンゴムに変更
プラスチック（PP, PE, ABS）	色あせ・脆化	UVカット剤を添加 またはアクリルやポリカーボネートを使用
金属（鉄, 銅）	錆びる（酸化）	塗装・メッキ処理で保護

屋外で使用するなら、耐候性の高い材料を選びましょう。
紫外線対策として、UVカット加工や表面処理を活用する。

---

耐候性を考えた材料選びをしよう！

紫外線による材料劣化は、
分子の破壊→酸化・水分反応→強度低下・色あせという流れで進みます。

設計時のポイント

• 屋外使用なら、耐候性のある材料を選ぶ（EPDM, シリコン, アクリルなど）
• 紫外線に弱い材料は、UVカット処理やコーティングを検討する
• 金属は塗装やメッキで保護する

耐候性を考慮した材料選定

環境に適した材料を選ぶことで、耐候性を向上させることができます。

以下は、代表的な耐候性の高い材料です。

材料	特徴	主な用途
ステンレス鋼 （SUS304, SUS316）	錆びにくく、耐食性に優れる	屋外機器、食品機械
アルミニウム （A5052, A6061）	軽量で錆びにくい	建築部材、車両
EPDM（ゴム）	紫外線・オゾンに強い	シール材、パッキン
ポリカーボネート（PC）	高耐候性・高耐衝撃性	窓材、防護カバー

耐候性を向上させる方法

材料だけでなく、以下の対策を施すことで耐候性を高めることができます。

• 表面処理
  • メッキや塗装を施し、腐食を防ぐ
  • （例：アルマイト処理、タフトライド処理）。
• 設計工夫
  • 水が溜まらないようにする。
  • 紫外線が直接当たらないようにする。
• 適切な保守・点検
  • 劣化した部品を早めに交換し、長寿命化を図る。

まとめ

耐候性を考慮しない設計では、
部品の劣化が早まり、トラブルや修理コストが増加します。

特に屋外で使う機械や、温度変化の大きい環境では、
適切な材料選定や表面処理が重要です。

機械設計をする際には、「この部品はどんな環境で使われるのか？」を意識し、
耐候性のある材料や対策を取り入れるようにしましょう！

---