黄ばみの科学的理論

「黄ばみの​科学的理論」を独自解明

ヘッドライトが黄ばむ本当の原因は、簡単に言えば

ヘッドライト表面に新車時に塗装されている、黄ばませない為の保護塗装が、非常に固く薄かった為に、その塗装皮膜が経年劣化し、微細な亀裂や剥離を起こして、そこに弱酸性雨が染み込んで、レンズの素材であるポリカーボネート樹脂に、直接水分が接触してしまうからです。

​クリスタルビーム加工技術では、多くのお客様の抱えてみえる、ヘッドライトの「黄ばみ」や「レンズ表面のすりガラス化」による「暗さ」の悩みを、半永久的に解決できる様になりました。

 

これまでの多くの技術では、どれだけ表面を磨いて1度は綺麗にしても、たった数週間や数ヶ月で黄ばむのは、このポリカーボネート樹脂レンズが持っている「エステル結合部の加水分解」という特性の弱点が根本原因で、その弱点に対する問題解決がほとんどされていないためで、当然であり必然の結果です。

 

それに加え、この樹脂レンズは、50℃の温度変化で、鉄の約6倍もの熱膨張や熱収縮を繰り返してしまう、もう一つの弱点を持つ素材なのです。

おそらく、このような熱膨張がなければ、黄ばまないヘッドライトはもっと早く簡単に製造できていたはずです。

 

具体的に言えば、ポリカーボネート樹脂は50℃の温度変化で長さが1mの素材が、約3,5mmほど膨張・収縮すると言われています。(鉄は50℃上昇で、0,6mm膨張)

(冬季はー10℃以下〜夏季炎天下では、レンズ部品の表面温度60℃以上になる事もあり、この温度変化や、ヘッドライトの点灯や消灯等が、この熱膨張や収縮の要因となります。)

 

例えば、TOYOTA C-HRなどはヘッドライトの最長の1辺が1m近くありますが、他の部品との兼ね合いから、周囲の上下左右には膨張できないので、実際には樹脂レンズが風船の様に膨らみ、熱膨張と収縮が頻繁に繰り返されていると考えられます。

これまでの新車製造時に、黄ばみ防止のためにヘッドライトの表面に塗装してあった塗装は、この熱膨張に対応できていないものがほとんどでした。

そのため、多くのヘッドライトが、部品としての保証期間を過ぎた3年目以降からその表面塗装が細かくひび割れて粉をふいたように白く半透明になったり、さらに時間経過して酸化し黄変したりするのです。(例:TOPページのワゴンR)

 

それを多くの方が、少し黄ばんだからと、1度でもヘッドライトの表面をサンドペーパーや、コンパウンドで磨いてしまうと、新車時に塗装されている表面の保護被膜を完全に削り落としてしまうのです。

確かに、磨けば一旦は綺麗に見えるようになります。

しかし、それでは逆効果で、何の解決にもなっておらず、その時の綺麗さはあくまでも一時的なものでしかないのです。

 

たとえ磨いた後に、どんなコーティング剤を染み込ませたり塗っても、そのコーティング剤もレンズ樹脂と全く同じ膨張率でないと、その両者の膨張率の差から発生した微細な亀裂から現代社会特有の炭酸ガスを多く含む「酸性雨」が染み込んでしまいます。

 

そして、夜間の雨天走行時などの時に、ライトの光源で温められたレンズに付着した雨水により「微弱な酸と高温多湿環境」の2条件が偶然にも揃ってしまい、高校の化学でも履行する「エステル結合の加水分解」が始まってしまうのです。

多くのヘッドライトの磨き技術では、磨けば磨くほどその後の「黄ばみ」が加速度的に早く進行してしまう、結果的な悪循環に陥ってしまうのです。

この「エステル結合の加水分解」とは、まさに「樹脂構造が分解し、その欠損部分などが構造上も不安定」となる事を示し、そこへ「紫外線を触媒」として、「活性酸素が結合した酸化反応」で黄ばむと考えるとすべての理論が成立します。

簡単に考えると「黄ばみ」は、ポリカーボネート樹脂が活性酸素と結びついた樹脂の錆(ただし、本来サビは金属と酸素の化合物)だと考えると、その対策、つまり、金属のサビの防止策と同様に「水分と酸素を遮断すれば良い。」という、単純な対策法が明確になるのです。

​これが黄ばみの発端となる根本原因ですが、多くの方が単純に「紫外線」で黄ばむと信じているのです。

そのためにヘッドライトのレンズは30年も進化しなかったのかもしれません。

確かに「紫外線」がないと黄ばみませんが、まことしやかに言われている「紫外線」だけでは、実際にはこの樹脂はほとんど黄ばまないのです。

 

その証拠は、黄ばみの99%がレンズ表面に発生するからです。

(下記のこの加工後の写真は、全てヘッドライトの表面のみを研削し塗装加工した部品。)

 

なぜなら、直射日光などに含まれる強烈な紫外線は、レンズを透過して入って反射して、また出てきてるので、本当に紫外線だけが原因ならば、ヘッドライトの内側まで黄ばまないと「黄ばみは、紫外線が主犯」という、多くの方が信じている仮説が成立しないのです。

どう考えても、「紫外線」は酸化反応の「触媒」としか考えられないのです。

 

レンズの内側が、全くと言って良いほど黄ばまないのは、ヘッドライト内部の機能によって絶えず乾燥状態になる様、湿気を1方向へ放出する機能を持つゴアテックスなどの素材を、構造の一部に使用したりして設計されているからです。

 

つまり、ヘッドライトの内部は高温にはなっても、多湿環境にはならないので、加水分解も起こらないから黄ばまないのです。

​現代ではかなり新車でも改善されていますが、これまで過去の車両も新車時のヘッドライトに塗装してあるコーティング塗料が非常に薄く硬い為に、この樹脂の熱膨張に追随できずに、微細な亀裂を発生させたり、剥がれたりしてその場所から「加水分解」を起こして黄ばみが発生していたのです。

この「クリスタルビーム」では、その科学的理論を解明し、レンズの樹脂と水分を隔離し、黄ばみの発端となる「加水分解」の発生を根本的に遮断しました。

​その結果、長期耐久性と比類なき明るさ改善率が実現できたのです。

 

*基本的には、新車から5〜7年目くらいで、1度この加工をして頂くだけで、現在の車両の平均寿命である12年をほとんどの車両が全うできますが、ヘッドライトの周囲にゴムモールが貼られているなどの、ごく1部の車種によっては、再加工が必要な場合があります。(ゴムモールとの境界線からこの塗装の剥離が発生する場合があります、)

最近、話題の「ヘッドライトスチーマー」系技術との違いについて。

弊社の技術との違いについてご質問が多いので、ここでご説明させて頂きます。

 

一般的に「ヘッドライトスチーマー」といわれる高温の有機溶剤の蒸気の特性を使用した、最近話題の良い技術がたくさん出てきました。

これらの技術には、「塗装職人さんの高度な技術が必要無い。」ので、その点では非常に良い技術です。

 

また、それらの技術で復元するレンズの透明度も、弊社の技術とほとんど同レベルまで復元できる素晴らしい技術です。

ただ一つ残念なのは、ポリカーボネート樹脂は、実は非常に柔らかく、鉛筆の芯の硬さで示すと「6B」くらいしかない弱点を克服しきれていない事です。

 

実際に、この硬さでは指で擦ったり、乾いたタオルで拭くだけでも擦り傷が入り、乱反射を発生し始めてしまいます。

 

よく、スチーム系の技術で加工したライトでも、「指でこするだけで、細かいキズが入る。」と報告されているのは、単純にこの柔らかいポリカーボネート樹脂が露出して、表面皮膜を形成していない証明でもあるのです。

この様な柔らかい樹脂の表面に、蒸気で蒸着するほどの薄いコーティングで、硬く変質させる事は、非常に困難ではないかと考えられます。

 

ちなみに新品のヘッドライトにしてある塗装は「3H」くらいの硬さです。

 

これは素晴らしい硬さですが、硬すぎて、しかも「6B」の硬さの上に塗装すると、その馴染みが悪すぎ、しかも膨張率も異なるために、亀裂が入り剥離してしまうのです。

 

この「クリスタルビーム」では、あえてその表面硬度を「HB」〜「2H」程度で抑え、かつ若干の熱可塑性を持たせて、ヘッドライトのレンズの、大きな熱膨張に追随する事が出来た為に、剥離や亀裂をを最小限に抑えて、加水分解を防御出来たために、照度を10年以上維持することができたのです。

(硬さは皮膜厚に影響します)

また、「スチーム」系の技術では、表面に施行される黄ばみを防止するため、つまり、加水分解を防ぐ目的の、ポリカーボネート樹脂のエステル結合部に弱酸性雨を接触させないためのコーティングの保護皮膜が、蒸着レベルであるがゆえに非常に薄いため、その耐久性にも若干疑問があります。

弊社の技術と、スチーム系の技術の違いは、ここなのです。

蒸着」で形成できる皮膜は1000分の1mm単位ですが、弊社の技術の「塗装」で形成できる皮膜は、

100分の1mm単位以上から10分の1mm単位なのです。

そして、この「クリスタルビーム加工」では0.05mm以上で、可能な限り、0.1mmに近い塗装皮膜を形成し、、常温では強固でありながら、ヘッドライトを点灯した時などに、レンズが熱を持った時にだけは、適切に柔軟な変化をし、そのレンズの熱膨張に追随する、全く新しい皮膜なのです。

これはことわざの、「柔よく剛を制す。」の考え方から、発想された技術なのです。

弊社のこれまでの実験では、黄ばみを防ぐためには最低でもその保護塗装の皮膜は0.05mm以上が必要で、可能なら、0.1mm程度あれば非常に強い皮膜で、黄ばみを防止できることが証明されています。

 

具体的には、その保護塗装皮膜の厚さは、コピー用紙程度の厚みが必要なことがわかっています。

この「クリスタルビーム」は、塗装で造る保護皮膜の厚さが、最大のメリットであり、アドバンテージなのです。

(国産車の多くのヘッドライトの、表面の保護塗装は、現在でも 0,01mm〜0,03mm程度が多い様です。)

 

また、多くのスチーム系の技術では、有機溶剤を用いており、そもそもポリカーボネート樹脂が、多くの有機溶剤に溶解するという弱点を用いて熱と溶剤で表面を溶かして透明にしていますが、溶剤で溶かして透明にする実験は、弊社でも、既に15年以上前に実験していますが、耐久性の点においては、良い結果は全く出ませんでした。

弊社の技術は、この有機溶剤に溶解するという、この弱点を、逆に利用して、そこに、強固な保護被膜を「半溶着」するという、特殊技術なのです。(これによって、一般的に使用されている「プライマー」という接着剤を省略しました。)

その様子は、5年前(2014年6月)に公開したトップページの、8分間の加工実験動画の、開始から6分目から始まる、塗装を開始した瞬間に、透明に変化していく映像が、その証明です。

 

さらにスチーム系の技術にはない、さらなる塗装被膜を、溶解させた後にレンズの表面にきちんと形成してから、完成させている点からも、その動画をご覧頂ければ、きっと理論的にも弊社技術の、優位性を認めて頂けると確信しています。

つまり、トップページにあるステップワゴンのヘッドライトのように、既に、14年以上前に、この樹脂の「弱点」を「弱点」のままにしなかった事が、弊社の技術の「最大の優位点」なのです。

また、スチーム系のもう一つの問題点は、局所的にレンズを、高温に熱してしまう事です。

 

前述にも述べたように、ポリカーボネートの膨張率は、鉄の6倍も伸びるほど非常に大きいため、部分的に熱すると、その熱せられた部分と、すぐ横の常温のままの部分との間で、その膨張率の差から生じる、樹脂の分子間の結合が断裂し、数時間から数日で、その破断構造が表面化してしまう可能性が高いのです。

 

この現象を他の例で例えるなら、耐熱性でないガラスのコップに、熱湯を注ぐと、割れてしまうのと同じ原理です。ちなみにガラスの膨張率はポリカーボネート樹脂の8分の1で、50°Cの温度上昇で1m当たり0.45mmしか膨張しませんが、部分的な熱膨張で割れてしまいます。ポリカーボネートがガラスの様に粉々に割れないのは、熱可塑性と、そもそもガラスの数十倍の耐衝撃性があるからなのです。

 

ネットでも「細かい亀裂が、加工の翌日に出現した。」などという報告は、すべて、この局所加熱が原因なのです。

そして、この樹脂の破断のうち、深い破断は、もう、永久に修復できないのです。

今後もしも、スチーム系の技術を施工される場合は、最初にヘッドライトのレンズ全体を、小さな電気ストーブなど持って温めて、40°C​位にしてから施工されると、きっとこのヒビの発生は、かなり防げると思われます。

多くのお客様は、黄ばみになどで悩みたくないはずで、仮に悩んで対処するにも1回だけで充分で、何度も再発する黄ばみには、うんざりだと思われていると思います。

したがって、弊社技術の耐久性の面でも、そのお客様の要望に、確実にお答えできるのは、現在でさえも、この「クリスタルビーム」だけであると確信しています。

 

さらに「クリスタルビーム」加工後は、メンテナンスフリーです。

一般的な、ワックスがけや、ガラスコーティングなどを施工して頂いても構いません。

 

​ただし、ボンネットを開けた時に、ヘッドライトの上部や周囲に、ゴムモールが貼られているヘッドライトの車両は、業務用コンプレッサーなどによるエアブローや、洗車機などはお避け下さい。

その理由は、下の写真の様に、ゴムモールの下や、その境界線には塗装ができていない場所があり、そこから塗装剥がれを起こすことが 証明されているからです。

上記の実験から言える事は、飛び石などで、表面に1mmに満たない穴が開いても、この現象を起こしてしまう可能性があるという証明でもあります。
 
1度、加工されたお客様は、基本的にはメンテナンスフリーですが、この可能性をご留意頂き、定期的なレンズ表面の目視確認を行なって下さい。
何かお気付きの点があれば、加工担当者の方と現物確認をしながら、ご相談ください。
2mm以下の小さな穴程度なら、同クリスタルビーム専用塗料の、筆によるタッチアップ塗装で、剥がれの拡大は防止可能です。
 
飛び石が剥がれの原因の場合は、剥がれの幅ではなく、1辺の直径が10mmを超えた時点で、弊社の保証対象になります。また場合によっては、小さな1点の塗装はがれの部分から、走行時の水分の、風圧による侵入等で、一気に大きく剥がれる場合もございます。
新車時に塗装されている皮膜が、このような剥がれ方をしないのは、皮膜が非常に薄く硬い為で、皮膜間だけで繋がれない為です。
 
逆に言えば、クリスタルビーム加工の塗装によるこの現象は、5年経過してもなお、皮膜単体だけでもきちんと繋がったままでいられるほどの、柔軟さと強度があり、その強靭かつ柔軟な皮膜で、完全に加水分解を遮断し、黄ばみを確実に防止しようとしている証明でもあります。
また、一般的に本来なら、飛び石などから剥がれる場合は、民法上の免責事項となり、加工者の責任は問われませんが、それをあえて「保証」とする意味をご理解頂ければ、幸いです。
 
その「真意」は、飛び石が誰の責任か?などのくだらない議論をしてる間に、お客様が事故を起こされては、この加工に、何の意味もなくなってしまうからなのです。
クリスタルビームの研究で分かった事実
結局、錆びない鉄を造るためには、ステンレスの様に、純粋な鉄に、錆を防ぐための、クロムやニッケルなどの混ぜ物をして、全く性質の異なる素材を開発するしか無い事と同様に、黄ばまないヘッドライトにするには、エステル結合を持たない樹脂で、かつ、有機ガラスとも言われる、ポリカーボネート樹脂に匹敵する、透明度、低コストな製造手段、耐衝撃性を有する、全く新しい素材の樹脂を開発するしか無いのです。
しかし、現代では実際にその様な高分子化学の分野の研究は、必要性がないために、全くと言って良いほど、ほとんど行われていません。​つまり、戦闘機のキャノピーの防弾ガラスにも使用されている、ポリカーボネート樹脂で、もう充分だと考えられているのです。
つまり、ポリカーボネート樹脂である以上は、ヘッドライトを点灯した時に発生する温度ほどの、摂取50度程度の高温環境で、弱酸性水分と酸素に接触して、加水分解してしまえば、必ず黄ばむのです。
結論は、現代の技術で、黄ばまないヘッドライトを造るには、その加水分解を遮断するために、ヘッドライトを車両から外し、ヘッドライトをバラバラに分解し、ゴムモールなどを全部外して、透明なレンズだけの状態にして、その表面全体を、このクリスタルビームの塗装でカバーしてしまえば、きっと廃車になるまで剥がれず、黄ばまないヘッドライトに出来るのです
しかし、実際にそこまで分解を行えば、その技術工賃である加工費用は、新品のライトの何倍にもなってしまうのです。
言い換えれば、新品のヘッドライトを製造する時点で、このクリスタルビーム加工をしてしまえば、きっと廃車になるまで黄ばまず、万一、どこかが剥がれて黄ばんでも、簡単に削ってまた修理が出来る様な、より消費者のためのヘッドライトが出来るのです。
 
現在、フランチャイズ展開している、この「クリスタルビーム加工」の作業では、その分解を行わずに、ヘッドライトの表面の、可能なレベルでの、その最大面積を塗装をします。
 
その結果、塗料の剥がれ防止効果を、最大限に活用し、かつ、お客様のご負担を最小限に留める事を、最重要視しながらも、長期耐久性を追求し実現したのです。
ゆえに、この「クリスタルビーム」が、現時点で、物理的観点と、科学的観点からも、1つの限界地点であり、そのコスト面も踏まえれば、最も優れた技術で有ると言えるのです。
​つまり、このクリスタルビームでダメなら、何をしてもダメだったのです。
 
​きっとこの「クリスタルビーム」を超えるには、レンズ素材を変えるしか無いと思われます。
 
これらの分析は、すべて、個人的な見解であり、色々とご指摘や、ご不満もおありかも知れませんが、そもそも​新品のライトが黄ばまなければ、こんな無駄な研究などする必要がないのです。
そして、本当ならその研究をしなければならないのは、どなたかを考えて頂ければ、この技術提供によって、もしも、誰かに何らかのご迷惑をおかけする事があったとしても、きっとご容赦願えると思います。

この、クリスタルビーム加工技術は、

公式に発表する前でさえ、弊社の14年以上に及ぶ研究と、400台を超える実証実験により開発されました。

 

そもそも、この技術は営利目的で開発したのでは無かったのです。

ひとえに、弊社のお客様がヘッドライトの暗さで、事故を起こしたり、困らぬ様に、お時間をいただける修理の際に、

14年以上無償で加工してきたものでした。

なぜなら、黄ばんだヘッドライトに、開発者自身が非常に嫌悪感を感じたからです。

実用新案登録後の約4年間の市場調査では、第1次加工代理店様などにご協力頂き、

その結果「この技術なら、大丈夫である。」と確証を得て、今回本格スタートした事業です。

延べの準備期間は17年という膨大な期間を要して、本格的な発売にこぎつけたものです。

 

この技術では、ヘッドライト表面に新規の肉厚で、かつ紫外線吸収剤入りの半熱可塑性透明樹脂を、ポリカーボネート樹脂が特定の有機溶剤に溶解してしまうという欠点を逆に利用し、新たな保護皮膜として溶着させる事に成功し、その明るさの維持性能を新品時に比べ格段に向上させました。

 

また、どうしても研削だけでは除去しきれなかった最後まで残る根深く微細な黄ばみを、新開発の特殊色素を、1000分の1単位の重量比率でこの透明樹脂に混合し、黄ばみを視覚的補色作用を用いて人の目には感じさせにくくさせる新技術(他社が真似できない。特許庁より「新規性有り」のご判断を頂いた実用新案登録要件)によって見栄えの向上効果も同時に達成しています。

[自社開発の色覚相殺技術]

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下の写真をご覧い頂ければ、TOPページでご説明した、ロービームのカットラインが、見えなくなる理由が、お分かり頂けます。

この写真は、明るさが完全に透明度に、比例している証明です。

クリスタルビーム加工をした方は、何キロか先の雲の形状や、空と陸の、境界線が分かります。
逆に、加工をしていない左半分は、数メートル先もボケてみえて分かりません。
即ち、これは、クリスタルビーム加工によって、何キロか先までの、光の直進性が復元できているという、明白な証明なのです。
上の写真の☆印の所にカメラのレンズを置いて撮影しました。
上の写真の撮影状況のイメージ
クリスタルビームテクノ株式会社
Crystalbeam-Techno Company, Limited
​愛知県岡崎市赤渋町千反原14