UVおよびEB硬化プロセス

UVおよびEB硬化とは、一般的に、電子ビーム（EB）、紫外線（UV）、または可視光を使用してモノマーとオリゴマーの混合物を基材上に重合させるプロセスを指します。UVおよびEB材料は、インク、コーティング、接着剤、またはその他の製品に配合できます。UVとEBは放射エネルギー源であるため、このプロセスは放射線硬化またはラドキュアとも呼ばれます。UVまたは可視光硬化のエネルギー源は、一般的に中圧水銀ランプ、パルスキセノンランプ、LED、またはレーザーです。EBは、主に材料の表面で吸収される傾向のある光子とは異なり、物質を透過する能力があります。
UVおよびEB技術への移行を決断すべき3つの説得力のある理由
省エネルギーと生産性の向上：ほとんどのシステムは溶剤を使用せず、露光時間も1秒未満であるため、従来のコーティング技術と比較して生産性が大幅に向上します。ウェブラインの速度は1,000フィート/分が一般的で、製品はすぐにテストと出荷の準備が整います。

敏感な基材に最適：ほとんどのシステムは水や溶剤を含みません。さらに、硬化温度を完全に制御できるため、熱に弱い基材への塗布に最適です。

環境にもユーザーにも優しい：組成物は通常溶剤を含まないため、排出物や可燃性の心配はありません。光硬化システムはほぼすべての塗布技術に対応し、最小限のスペースで済みます。UVランプは通常、既存の生産ラインに設置できます。

UVおよびEB硬化性組成物
モノマーは、合成有機材料を構成する最も単純な単位です。石油原料から得られる単純なモノマーの例としてエチレンがあります。エチレンはH2C=CH2と表されます。2つの炭素原子の間にある「=」記号は、反応部位、つまり化学者が「二重結合」または不飽和結合と呼ぶ部分を表しています。このような部位は、反応してオリゴマーやポリマーと呼ばれるより大きな化学物質を形成する能力を持っています。

ポリマーとは、同じモノマーの繰り返し単位（ポリ単位）が多数集まったものです。オリゴマーという用語は、さらに反応させて大きなポリマーの複合体を形成できるポリマーを指す特別な用語です。オリゴマーやモノマーの不飽和結合部位だけでは、反応や架橋は起こりません。

電子線硬化の場合、高エネルギー電子が不飽和部位の原子と直接相互作用して、反応性の高い分子を生成します。紫外線または可視光をエネルギー源として使用する場合は、光開始剤を混合物に添加します。光開始剤は、光にさらされると、不飽和部位間の架橋を開始するフリーラジカルまたは反応物を生成し、不飽和部位間の架橋反応を引き起こします。

オリゴマー：放射線によって架橋されたコーティング剤、インク、接着剤、バインダーなどの全体的な特性は、主に配合に使用されるオリゴマーによって決まります。オリゴマーは中程度の低分子量ポリマーであり、そのほとんどは様々な構造のアクリル化に基づいています。アクリル化によって、オリゴマーの末端に不飽和結合、すなわち「C=C」基が付与されます。

モノマー：モノマーは主に希釈剤として使用され、未硬化材料の粘度を下げて塗布を容易にします。モノマーには、反応性基または不飽和部位を1つだけ含む単官能性モノマーと、多官能性モノマーがあります。この不飽和性により、モノマーは反応して硬化材料または完成材料に組み込まれ、従来のコーティング剤のように大気中に揮発することはありません。多官能性モノマーは、2つ以上の反応性部位を含むため、配合物中のオリゴマー分子と他のモノマーとの間に結合を形成します。

光開始剤：この成分は光を吸収し、フリーラジカルまたはフリーラジカル反応の生成に関与します。フリーラジカルまたはフリーラジカル反応は、モノマー、オリゴマー、ポリマーの不飽和結合部位間の架橋を誘発する高エネルギー種です。電子線硬化システムでは、電子線自体が架橋を開始できるため、光開始剤は必要ありません。

添加剤：最も一般的なのは安定剤で、保管中のゲル化や、光照射量が少ないことによる早期硬化を防ぎます。その他の添加剤の例としては、着色顔料、染料、消泡剤、接着促進剤、艶消し剤、湿潤剤、滑り止め剤などがあります。