XRF分析による自動車ガラス検査の高速化

By Sihan Tan - 2022年 5月 17日

自動車ガラスは、ドライバーや同乗者を守る、車両における重要な安全機能です。自動車ガラスの設計では、事故の際に乗っている人を車両内にとどめること、砕け散ったガラスからの保護、そして飛んでくる破片からの保護が考慮されています。

加熱、断熱、撥水、内蔵アンテナなどの追加機能を持つ自動車ガラスもあります。自動車ガラス生産ラインが多様化するにつれて、自動車ガラスの大手メーカーは、ガラス検査工程の大きな課題に直面するようになっています。

このブログでは、自動車ガラスについて詳しく探ります。自動車ガラス特有の設計、その製造上の課題、ハンドヘルド蛍光X線（XRF）分析を使用した検査の利点について見ていきましょう。

自動車ガラス製造：自動車ガラスの製造法

自動車ガラスは大きく分けて、合わせガラスと強化ガラスという2つの種類から成り立っています。合わせガラスはフロントガラスに使用され、ドライバーや同乗者を守るため、非常に強度のある設計になっています。合わせガラスは、2枚のガラス板の間に薄いビニル層を挟み、接着して作られています。ビニルがあることで、ガラスは損傷を受けてもそのままとどまるので、強い衝撃があった場合に、フロントガラスから砕け散るガラス破片が少なくなります。

強化ガラスは熱処理ガラスで、サイドウィンドウとリアウィンドウに使用されます。このガラスは、フロートガラスを軟化温度まで熱した後、急速に冷却して製造します。処理後、ガラスの外面からは内部への圧縮応力がかかる一方で、ガラスの内部からは外側への引張応力がかかります。これは、強化ガラスが衝撃を受けると、外面の圧縮応力がすぐに相殺され、耐衝撃性が生じることを意味します。強化ガラスは打ち砕かれると粉々になりますが、かけらは小さく小石状で、通常のガラスより角が鈍くなります。

強化ガラス：破損リスクの低減

強化ガラスは、乗車中の自然破損のリスクを低減するために、製造と検査を注意深く行う必要があります。ガラスは製造工程で硫化ニッケルなどの少量の不純物が混ざり破損につながるおそれがあります。製造工程で不純物が混入する原因はさまざまです。

ガラス製造機器にニッケルが含まれている
原材料に微量のニッケルや硫黄が含まれている
硫黄分を含む燃料が使用されている

温度が379 °C（714.2 °F）に達すると、硫化ニッケル結晶には相転移が起こります。低い温度では、硫化ニッケル結晶の体積は約2%～4%膨張するため、強化ガラスの内部応力バランスが崩れ、自然破損の潜在的リスクが生じます。

自動車ガラス

自動車ガラスへの追加機能の組み込み

アンテナ：

アンテナは、導電性の金属塗料を使用して合わせガラスの内面に印刷されています。塗料とガラスは焼結により一体化されます。このアンテナを車の信号増幅器にワイヤーで接続すると、FM/AM、TV、GPSの信号を受信できます。かつて一般的に自動車に取り付けられていたポイントアンテナと比べると、一体型アンテナは信号受信の安定性と確実性が高くなっています。

電熱線：

自動車ガラスは霜取りと曇り除去のために電気で加熱することができ、寒冷時にクリアな視界で運転できます。

断熱：

合わせガラスの中心層を非常に細かい金属粉末でコーティングすることで、太陽エネルギーを吸収・反射して、断熱と冷却効果が得られます。この技術は多くの高級車に取り入れられています。

自動車ガラスの検査にハンドヘルドXRFを使用する利点

自動車ガラスの製造は高級車の機能とともに複雑になっていますが、ハンドヘルドXRF分析を使用すれば、ガラス検査プロセスは簡単になります。

例えば、Vanta™シリーズなどのハンドヘルドXRF分析計では、ガラスの化学組成や使用されている層の厚さを測定できます。また、Vanta分析計はコーティングの厚さを0.5～60ミクロン範囲内（コーティング組成による）で測定することもできます。

自動車ガラス検査用のハンドヘルドXRF分析計

ハンドヘルドXRF分析計Vantaシリーズ

このように高速な検査がもたらす利点は以下のとおりです。

ガラス内のニッケル（Ni）含有をすばやく検出します。この機能によって、工場から出荷されるガラスに硫化ニッケルの不純物が含まれなくなるため、乗車中に強化ガラスが自然破損するリスクが低減します。
合わせガラス内部の金属コーティングの厚さ、不均一性、化学組成を迅速に測定します。この検査によって、最終製品が設計要件を確実に満たすようになります。

自動車ガラスおよびコーティングのXRF分析について詳しく知りたい方は、お気軽にお問い合わせください。