黄ばみの科学的理論

「黄ばみの​科学的理論」を独自解明

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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。

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​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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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​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。

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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。

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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。

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​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。

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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、）

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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。

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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。

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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。

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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。

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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）

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。）

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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