省エネルギー型製造プロセス｜Openair-Plasma®大気圧プラズマでの表面前処理による効率化
使われないエネルギーは、そもそも生み出す必要がありません。
プラズマ技術は、従来のエネルギー消費の多い製造プロセスを、より効率的でクリーンなプロセスへと移行させる先進的な表面処理技術です。
たとえば、従来の湿式化学や溶剤プロセスでは乾燥工程に多くのエネルギーを要しますが、ドライかつインラインでの表面処理が可能なOpenair-Plasma®(オープンエアープラズマ) プロセスはエネルギー効率が高く、こうした乾燥工程を不要にすることで省エネルギー化を実現します。
軽量構造材や断熱材といった新素材の採用においても同様に、Openair-Plasma®技術はプロセスの短縮に加え、省エネルギーで持続可能な製造プロセスを可能にします。
エネルギー効率の観点からも、Openair-Plasma®は総合的な表面処理技術として、幅広い産業分野でプロセスの最適化と大幅な省エネルギーを実現していることが明らかになっています。
湿式プロセスに代わるプラズマ処理 ― 環境配慮と省エネルギーを両立するドライプロセス
大気圧下で動作するプラズマ技術は、インラインへの組み込みが容易で、多くの産業分野で製造プロセスの最適化 (プロセス設計の再構築) を可能にします。
すべての表面処理工程がドライ条件下で行われるため、省エネルギー化の大きな可能性を備えています。これにより、大量のエネルギーを必要とする乾燥工程をなくすことができ、有害な化学薬品の使用や廃棄も削減できます。
乾燥工程を不要にする手法として、長年にわたり実績を積み重ねてきたのが、大気圧プラズマによるコーティングです。
プラズマコーティングでは、表面に新たな機能を付与することができ、多くの場合、塗装などの従来型コーティング工程と比べてコストを大幅に抑えることが可能です。
従来、プラズマコーティングはPVDやスパッタリングなどの低圧プロセスで行われてきましたが、現在ではOpenair-Plasma®プロセスとPlasmaPlus®(プラズマプラス) を組み合わせることで、真空チャンバーを使用することなく、大気圧 (常圧) 下でのプラズマコーティングが可能になっています。
例えば航空機の設計では、軽量化が極めて重要です。1kgの軽量化によって、航空機の運用期間を通じておよそ5000トンのケロシン (航空燃料) を節約できるとされています。同様のことは鉄道車両や乗用車、特にトラックにも当てはまります。最新のトレーラー設計では、車両総重量を抑えることで最大限の積載量を確保しています。
こうした要件を満たすためには、軽量構造や異種複合材料の組み合わせが求められます。プラズマ処理を施すことで、従来にはなかった新しい材料の組み合わせを実現することが可能です (プラズマ接合技術)。ドイツの大手トレーラー製造企業2社では、長年にわたりOpenair-Plasma®技術を採用し、確かな成果を上げています。
サンドイッチエレメントによる断熱：プラスチック・金属表面層とPURフォーム（ポリウレタン）の確実な接合
建造物の断熱は、一次エネルギーを節約する最大の機会を提供する技術の一つです。最新型の断熱方法では、サンドイッチパネルを設置し、断熱機能を高めています。それにより、冬季には建造物からの熱放散を抑え、暖房費を削減します。一方、夏季には断熱機能により、生活空間、職場、貯蔵区画の無用な温度上昇を防ぎます。
商業用建造物の建築には、断熱性熱硬化性樹脂に鋼製カバー層を備えたサンドイッチ上部構造を使用します。このサンドイッチエレメントは、断熱機能の他、外壁としての静的機能や、窓・ドアの支持材としての機能も果たします。この種の商業用建造物壁の静的特性を確保するためには、PURフォームを最上層に確実に接合することが極めて重要な要因となります。
特に温暖化効果が懸念されるR11高圧ガスの代わりに、R141高圧ガス、ペンタン、水発泡性フォームを採用したことにより、最上層へのPURフォームの接着に深刻な問題が生じています。
大型パネルにOpenair-Plasma®前処理を施すことにより、プラスチック、ガラス、金属へのPURの接合機能を大幅に改善することができます（プラズマシステムによる表面活性化）。 現在、プラズマ技術は、パネル製造用の連続ダブルラインシステムや非連続システムの製造に採用され、世界的に大きな成功を収めています。
エネルギー効率に優れたプロセス：プラズマ処理による低温加工・高速プロセス
接合、ラミネート加工、塗装など、各種材料を組み合わせる場合、確実に接着を行うためには、表面張力と表面の清浄度が極めて重要な要素となります。多くの場合、十分な接着特性を備えるためには、製造プロセスにおいて、特定の加工温度を用いて材料を処理する必要があります。一般に、このようなプロセスは、極めてエネルギー集約度の高いプロセスとなります。それとは対照的に、プラズマ処理は非常に効果的な表面前処理法であり、しかも省エネルギーが可能な代替法です。
Openair-Plasma®大気圧プラズマを利用すれば、多くの用途で使用温度を大幅に下げることができます。 それにより多くの場合、加熱プロセスの時間を短縮するか、あるいは完全に省略することができます。また代替コーティングシステム（紫外線硬化システムなど）を使用する場合のオーブンの乾燥についても、同じ事が言えます。
コイルコーティングの成功例：Openair-Plasma®クリーニング（超微細クリーニング）とプラズマ活性化を利用すれば、紫外線硬化塗料を使用することができます。 それにより、従来型システムと比較して、システム全体の構成を25％削減することができます。
アニール処理に代わるプラズマクリーニング：金属、ガラス、セラミックのアニール処理・加熱処理時の省エネルギー
現在でも、さまざまな業界でアニール処理プロセスが頻繁に利用されています。このプロセスは、Openair-Plasma®前処理よりも遙かに多くの時間とエネルギーを消費します。 アルミホイルなどの製品の場合、アニール処理炉を使用して高温で数日間処理し、オイルやグリースを分解・蒸発させてライトグリースのクリーニングを行う必要があります。
プラズマプロセスでは、非常に効果的に熱を伝導することができます。そのためOpenair-Plasma®クリーニングとアニール処理プロセスを組み合わせることにより、プロセス時間を大幅に短縮することができます。 実際、72時間かかっていたプロセスを10分まで短縮した例があります。また多くの場合、熱処理過程が完全に不要化されます。
