導電性断熱フォームの耐候性と耐用年数の評価：実験室でのテストから実世界の信頼性まで

2025-09-12

新エネルギー車、5G基地局、産業用電力システムといった高度な用途において、導電性放熱フォームは優れたEMIシールドと熱伝導性だけでなく、長期的な環境ストレスへの耐性も備えていなければなりません。高温、高湿度、熱サイクル、塩水噴霧、そして継続的な圧縮は、システムの安定性と製品寿命に直接影響を及ぼします。しかしながら、多くのユーザーは初期性能を重視し、耐候性や材料の経年劣化の重要性を見落としています。

この記事では、耐久性の主要な要因、加速劣化試験方法、寿命予測モデル、そして実用的なメンテナンス戦略を体系的に考察します。エンジニアが信頼性を科学的に評価し、材料劣化による現場での故障リスクを軽減するのに役立ちます。

「導電性シールドフォームの製造プロセス：基材選定から最終納品まで」で強調されているように、製品ライフサイクル全体にわたる長期的な性能安定性は、初期設計と同様に重要です。ここでは、高信頼性設計におけるこの「目に見えない側面」について考察します。

耐候性に影響を与える主な要因

温度と熱老化

高温（> 85℃）はポリマー基材（シリコン、EPDM など）の酸化を促進し、硬度が増し、弾力性が低下します。
熱サイクル (-40℃ ↔ 125℃) により応力の変化と微小亀裂が発生し、導電経路が遮断されます。
一般的な障害: 圧縮永久歪みの増加、接触抵抗の増加、熱インターフェースの空隙。

湿度と塩水噴霧腐食

高湿度（RH > 90%）は導電性コーティング（銀、ニッケル銅）で電気化学的移動を引き起こし、デンドライトや短絡につながります。
沿岸地域や自動車環境における塩水噴霧は金属コーティングを腐食させ、EMI シールドの有効性を低下させます。
閉気泡フォーム (EPDM) は、開気泡 PU フォームよりも耐湿性に優れています。

継続的な圧縮と応力緩和

長期圧縮 (約 70%) により応力が緩和され、プリロードが低下し、EMI シーリングと熱接触が損なわれます。
適切な選択により、初期の圧縮力と長期的な反発力の保持がバランスされます。

紫外線とオゾンへの曝露

紫外線はポリマー鎖を劣化させ、表面の白亜化を引き起こします。
オゾンはシリコンゴムのひび割れや表面の老化を加速させます。

主要な加速老化試験と基準

Konlida は、耐用年数を評価するために、過酷な動作環境をシミュレートする多次元テストプラットフォームに国際標準を適用します。

テスト項目	標準	条件	評価基準
高温熟成	ASTM D573	125℃、1000時間	圧縮永久歪み、硬度、導電性保持
湿熱サイクル	IEC 60068-2-30	65℃/95%RH、100サイクル	視覚的な変化、遮蔽の損失、コーティングの付着
塩水噴霧試験	ASTM B117	35℃、5% NaCl、500時間	腐食面積、表面抵抗、EMI損失
熱衝撃	MIL-STD-810G	-40℃ ↔ 125℃、500サイクル	ひび割れ、導電性の連続性
圧縮永久歪み	ASTM D395	70%含量、23/70℃、22～168時間	ストレス緩和、リバウンド率

Konlidaの導電性フォーム加工およびカスタマイズサービス：材料の選択からクローズドループデリバリーまでプラズマ表面処理によりコーティングの密着性が大幅に向上し、耐塩水噴霧性と耐湿性が向上し、耐用年数が延長されます。

生涯予測モデル

試験に合格しても長期的な信頼性が保証されるわけではありません。Konlidaは、アルレニウスモデルとアイリングモデルを用いて、加速劣化データを実際の耐用年数に外挿します。

熱老化予測
105℃、125℃、150℃でのテストデータを使用して、30% の圧縮永久歪みまでの時間を外挿し、85℃での耐用年数（> 10 年）を推定します。
湿度調整寿命
85℃/85%RH 条件での信頼性を予測するために、湿気加速係数が導入されています。
多重ストレス評価
自動車の OBC や過酷な電子機器の場合、複合応力モデルでは、温度、湿度、振動、圧縮を考慮して、保守的な予測を立てます。