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自動車外装部品 ― 複合材料の洗浄・表面活性化技術

現在の自動車外装部品には、金属テーラードブランク、シートモールディングコンパウンド (SMC)、ガラス繊維強化プラスチック (GFRP)、ハイブリッドプラスチックなど、多様な材料が複雑に組み合わされています。こうした材料はそれぞれ表面特性が大きく異なるため、接着や塗装などの工程の前には適切な前処理が欠かせません。プラズマ前処理は、異なる材料を安定して組み合わせ、確実な接着・密着と高品質な表面仕上げを実現するための重要な技術です。経済性と環境適合性の両面から、今後のものづくりに求められる表面前処理技術といえます。

このページのトピック: 

補修塗装  塗料の防付着コーティング  自動車ドアハンドルの塗料密着性  タイヤの補強

自動車外装部品におけるOpenair-Plasma®技術の応用事例

  • PP/EPDMコンパウンド製バンパーの塗装前における表面活性化
  • SMC製フェンダーの塗装前における表面前処理
  • セラミックコーティングの釉薬焼成 (グレージング) 前におけるプラズマ微細洗浄
  • ガラスサンルーフの防水接着に向けたアルミフレームのプラズマ微細洗浄
  • ポリマー系塗料防付着コーティング

 

軽量部品に求められる確実な接着と構造補強

例えば、厚さや強度の異なる複数の金属材料を層状に組み合わせた鋼板であるテーラードブランク材は、自動車外装部品の製造に使用される半製品として供給されます。使用時に高い応力がかかる箇所や領域には、材料層を追加することで局所的な補強が行われます。

さらに、専用の補強接着剤を用いることで、構造強度を一段と高めることができます。この工程では、Openair-Plasma®(オープンエアープラズマ) による前処理が材料層の確実な接着を支えます。これにより、部品の軽量化と衝突安全性の向上という大きなメリットが得られます。

 

防汚ナノコーティング表面への接着

ロータス効果を利用した最新のナノコーティングや超疎水性トップコートにより、外装部品の表面に高い防汚性を付与できます。一方で、こうした表面は表面エネルギーが非常に低く、接着が難しいという課題があります。

各接着剤メーカーから、こうしたコーティング表面にも接着できる製品が提供されています。しかし、これらの接着剤は使用できる温度・湿度の範囲が限られており、オープンタイム (接着可能時間) も短い場合があります。

Openair-Plasma®による前処理を行うことで、疎水性・非極性のコーティング表面を効率的かつ選択的に活性化し、長期にわたる安定した接着を実現できます。このシンプルな方法により、ドアシール、トリムストリップ、エンブレムなどの接着においても、オープンタイムの長いVOC (揮発性有機化合物) フリー接着剤で安定した結果を得ることができます。

 

コンサルティングと
資料

当社のOpenair-Plasma®テクノロジーが、お客様のプロセスをどのように最適化できるかをご紹介いたします。

アイデア段階から導入後まで、お客様のニーズに合わせた柔軟なサポートを提供し、プロセスの安定運用を維持できるよう支援いたします。

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クリアコートへの確実な密着性

自動車ボディの塗装は、電着塗装 (eコート)、プライマー、ベースコート、クリアコートといった複数の層で構成されています。しかし、塗装不良やパーティクル混入が生じた場合には、マスキング、研磨、再塗装といった手間のかかる補修作業が必要となり、特に最上層のクリアコート (トップコート) は表面エネルギーが低いため、新しい補修塗膜を確実に密着させるには前処理が不可欠です。

選択的なプラズマ前処理を用いれば、車両全体を再処理することなく、経済的かつ効率的に補修補修を行うことできます。プラズマトリートのOpenair-Plasma®プロセスは、局所的な補修塗装だけでなく、車両全体の塗装前処理にも活用できます。さらに真空チャンバーを必要としないため、既存の生産ラインにも容易に統合できます。

プラズマによる塗料防付着ポリマーコーティング

塗装工程で発生するオーバースプレーは、必要な箇所に塗料防付着コーティングを施すことで容易に除去できます。この方法では、極性金属の表面 (通常は亜鉛めっき鋼板) に、耐塗料性を持つポリマーの薄膜を形成し、塗料や有機系コーティングの付着を大幅に低減します。この塗料防付着コーティングは、プラズマプロセスにより効率的に施工でき、耐久性に優れた防付着性能を発揮します。

プラズマトリートは、フラウンホーファー研究所 (IFAM) と提携し、この高性能コーティング「PermaCLEAN Plus®」を共同開発しました。

塗装工程用ツール:オーバースプレー対策の塗料防付着コーティング

産業用塗装工程では、塗装時に必ず余分な塗料の飛散 (オーバースプレー) が発生し、その除去が欠かせません。オーバースプレーはフィルター、床面、コンベヤー、部品ラックなどに蓄積し、塗装を繰り返すうちに剥がれ落ちて、新しく塗装した部品を汚染する恐れがあります。そのため、定期的に塗装ブース周辺やろ過システムから堆積物を除去する必要がありますが、通常は高圧水洗浄や手作業による削り取りが行われ、大きな手間がかかります。

プラスチック製ドアハンドルへの最適な塗料密着性

自動車のドアハンドルも、塗装工程に入る前にプラズマ技術で効果的に前処理できます。生産量や採用する塗装技術に応じて、大気圧プラズマOpenair-Plasma®または低圧プラズマAurora®を使い分けることが可能です。

特にフラットライン型の塗装プロセスには、塗装ライン上に直接設置できるOpenair-Plasma®ノズルを用いた大気圧プラズマによる前処理が最適であり、効率的かつ安定した処理が可能です。一方、特殊な塗装工程ではAurora®による低圧プラズマ処理が適している場合もあります。

自動車ドアハンドルに求められる高い性能要件

自動車の外装部品であるドアハンドルは、湿度や紫外線、大きな温度変化に加え、物理的負荷や汗、汚れといった機械的・環境的ストレスにさらされています。

軽量化やコスト削減、安全性向上のため、ドアハンドルには一般的にPBT、繊維強化PA、ABSといったプラスチック素材が使用されます。これらの部品は、優れた外観と質感を実現するために塗装が必要となります。

この分野での注目の導入事例

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ポリアミド (ケブラー®メッシュなど) を用いた自動車タイヤの補強

自動車のタイヤはトレッドと骨格で構成され、製造には200種類以上の材料が使用されています。その中には、オイル、スチール、硫黄化合物、ケブラー®、ポリエステル、アラミド、亜鉛、樹脂、シリカ、そして約80種ものグレードのゴムが含まれます。

タイヤの速度性能やハンドリングを向上させるため、トレッドはケブラー®(アラミド) で補強されています。タイヤが走行中の強い遠心力に耐えるためには、トレッド材とケブラー®メッシュの確実な接着が極めて重要です。量産工程においては、この接着を促進するために、アラミドメッシュを濃硫酸で前処理する方法が用いられています。

プラズマ前処理による安全で信頼性の高い材料接着

プラズマによる前処理は、従来の危険な化学処理に代わる、より信頼性が高く環境に配慮したプロセスです。このプラズマ処理によりアラミドメッシュ表面が効果的に機能化され、後続の加硫工程に適した状態に整えられます。

Aurora低圧プラズマシステム