ローレンス（ラリー）・ヴァン・イセゲムは、ヴァン・テクノロジーズ社の社長兼CEOです。
国際的な産業顧客との取引を通じて、当社はUV硬化型コーティングに関する数多くの質問に対応し、多くのソリューションを提供してきました。以下に、よくある質問とその回答をいくつかご紹介します。これらの回答は、皆様にとって有益な情報となるでしょう。
1. UV硬化型コーティングとは何ですか？
木材仕上げ業界には、主に3種類の紫外線硬化型塗料があります。
100%活性成分（100%固形分とも呼ばれる）のUV硬化型コーティングは、溶剤や水を含まない液体化学組成物です。塗布後、乾燥や蒸発を待つことなく、すぐにUVエネルギーに曝されます。塗布されたコーティング組成物は、光重合と呼ばれる反応プロセスを経て、固体表面層を形成します。硬化前に蒸発させる必要がないため、塗布および硬化プロセスは非常に効率的でコスト効率に優れています。
水性または溶剤系ハイブリッドUV硬化型塗料は、活性成分（固形分）を低減するために、水または溶剤を含んでいます。固形分を低減することで、塗布時の湿潤膜厚や塗料の粘度をより容易に制御できます。これらのUV硬化型塗料は、様々な方法で木材表面に塗布され、UV硬化前に完全に乾燥させる必要があります。
UV硬化型粉体塗料も100%固形分で構成されており、通常は静電引力によって導電性基材に塗布されます。塗布後、基材を加熱して粉末を溶融させ、流れ出して表面膜を形成します。その後、コーティングされた基材を直ちにUV照射することで硬化を促進できます。得られた表面膜は、熱による変形や熱感受性がなくなります。
これらの紫外線硬化型コーティングには、紫外線エネルギーにさらされない表面領域でも硬化を起こせる二次硬化機構（熱活性化、水分反応など）を備えたバリエーションが存在する。これらのコーティングは一般的にデュアルキュアコーティングと呼ばれている。
使用するUV硬化型コーティングの種類に関わらず、最終的な表面仕上げまたは層は、優れた品質、耐久性、および耐性特性を提供します。
2. UV硬化型塗料は、油分の多い木材を含む様々な種類の木材にどの程度密着しますか？
UV硬化型塗料は、ほとんどの木材種に対して優れた密着性を示します。基材への完全な硬化と適切な密着性を確保するためには、十分な硬化条件が満たされていることを確認することが重要です。
樹種によっては、もともと油分が多く、接着促進プライマー、いわゆる「下塗り」が必要となる場合があります。ヴァン・テクノロジーズ社は、こうした樹種へのUV硬化型塗料の接着性に関する研究開発を精力的に行ってきました。最近の開発成果としては、油分、樹液、ヤニがUV硬化型上塗り塗料の接着を妨げるのを防ぐ、単一のUV硬化型シーラーが挙げられます。
あるいは、塗装の直前に、木材表面に付着した油分をアセトンなどの適切な溶剤で拭き取ることで除去することもできます。まず、糸くずの出ない吸水性の布を溶剤で湿らせ、木材表面を拭きます。表面が乾いたら、UV硬化型塗料を塗布します。表面の油分やその他の汚染物質を除去することで、塗布した塗料と木材表面との密着性が向上します。
3. UVコーティングと相性の良い塗料の種類は？
ここで説明するステインはいずれも、100%UV硬化型、溶剤低減型UV硬化型、水性UV硬化型、またはUV硬化型粉体塗料で効果的にシーリングおよびトップコートすることができます。したがって、市販されているほとんどすべてのステインをあらゆるUV硬化型塗料に使用できる組み合わせが多数存在します。ただし、高品質な木材表面仕上げを実現するためには、いくつかの重要な考慮事項があります。
水性ステインおよび水性UV硬化型ステイン：水性ステインの上に、100% UV硬化型、溶剤低減型 UV硬化型、または UV硬化型粉体シーラー／トップコートを塗布する場合、塗膜の均一性を損なうオレンジピール、フィッシュアイ、クレーター、水たまり、水溜まりなどの欠陥を防ぐため、ステインが完全に乾燥していることが不可欠です。これらの欠陥は、塗布されたステインに残留する高い表面張力に対して、塗布されたコーティングの表面張力が低いために発生します。
しかし、水性UV硬化型塗料の塗布は、一般的に許容範囲が広くなっています。特定の水性UV硬化型シーラー／トップコートを使用する場合、塗布したステインに多少の湿り気が残っていても悪影響はありません。ステイン塗布後の残留水分や水は、乾燥過程で塗布した水性UVシーラー／トップコートを通して容易に拡散します。ただし、実際の仕上げ面に使用する前に、代表的な試験片でステインとシーラー／トップコートの組み合わせをテストすることを強くお勧めします。
油性および溶剤系の染み：油性または溶剤系のステインが十分に乾燥していない場合でも適用できるシステムが存在する可能性はありますが、通常は、シーラーやトップコートを塗布する前にこれらのステインを完全に乾燥させる必要があり、強く推奨されます。これらのタイプのステインの中には乾燥が遅いものもあり、完全に乾燥するまでに24～48時間（またはそれ以上）かかる場合があります。繰り返しになりますが、代表的な木材表面でシステムをテストすることをお勧めします。
100%紫外線硬化型ステイン：一般的に、100% UV硬化型塗料は、完全に硬化すると高い耐薬品性と耐水性を発揮します。この耐性のため、下地のUV硬化表面を十分に研磨して機械的に接着させない限り、後から塗布する塗料がしっかりと密着しにくくなります。後から塗布する塗料との密着性を考慮して設計された100% UV硬化型塗料も販売されていますが、ほとんどの100% UV硬化型塗料は、層間密着性を高めるために、研磨または部分硬化（「B」ステージまたはバンプ硬化と呼ばれる）を行う必要があります。「B」ステージでは、塗料層に残留反応部位が形成され、完全硬化条件下における塗布されたUV硬化型塗料と共反応します。「B」ステージでは、塗料塗布によって生じる可能性のある木目の隆起を軽く研磨して除去することもできます。滑らかなシーラーまたはトップコートを塗布することで、優れた層間密着性が得られます。
100% UV硬化型ステインに関するもう一つの懸念は、濃い色に関するものです。高濃度の顔料を含むステイン（および一般的に顔料入りコーティング）は、可視光スペクトルに近いエネルギーを供給するUVランプを使用した場合に性能が向上します。ガリウムを添加した従来のUVランプと標準的な水銀ランプの組み合わせは優れた選択肢です。395 nmおよび/または405 nmを発光するUV LEDランプは、365 nmおよび385 nmのアレイと比較して、顔料入りシステムでより優れた性能を発揮します。さらに、より高いUV出力（mW/cm²）を供給するUVランプシステム2）およびエネルギー密度（mJ/cm）2塗布された染色剤または顔料コーティング層を通して、より良い硬化を促進する。
最後に、上記で述べた他の着色システムと同様に、実際に着色・仕上げを行う前に、必ずテストを行ってください。硬化前に必ず確認してください。
4. 100%UVコーティングにおける最大/最小膜厚はどれくらいですか？
UV硬化型粉体塗料は、技術的には100%紫外線硬化型塗料であり、その塗布厚さは、粉体を塗膜表面に付着させる静電気力によって制限されます。UV粉体塗料メーカーに相談することをお勧めします。
液状の100%紫外線硬化型塗料の場合、塗布時の湿潤膜厚は、紫外線硬化後の乾燥膜厚とほぼ同じになります。多少の収縮は避けられませんが、通常はごくわずかです。ただし、非常に厳しい、あるいは狭い膜厚公差が求められる高度な技術用途もあります。このような場合、直接硬化膜の厚さを測定して、湿潤膜厚と乾燥膜厚を相関させることができます。
最終的に得られる硬化膜厚は、UV硬化性塗料の化学組成と配合方法によって異なります。0.2 mil ～ 0.5 mil (5µ ～ 15µ) の非常に薄い膜を形成するように設計されたシステムもあれば、0.5 インチ (12 mm) を超える厚さを実現できるシステムもあります。一般的に、ウレタンアクリレート配合物など、架橋密度が高いUV硬化性塗料は、1回の塗布で厚い膜を形成することはできません。硬化時の収縮により、厚く塗布された塗料に深刻なひび割れが生じるためです。架橋密度が高いUV硬化性塗料でも、複数の薄い層を塗布し、各層の間にサンディングや「B」ステージングを行うことで、層間の密着性を高め、高い膜厚または仕上げ膜厚を実現できます。
ほとんどのUV硬化型塗料の反応硬化メカニズムは「フリーラジカル開始型」と呼ばれます。この反応硬化メカニズムは空気中の酸素の影響を受けやすく、酸素によって硬化速度が遅くなったり阻害されたりします。この速度低下は酸素阻害と呼ばれ、特に非常に薄い膜厚を実現しようとする場合に重要となります。薄膜では、塗布された塗料の総体積に対する表面積の比率が厚膜に比べて相対的に高くなります。そのため、薄膜は酸素阻害の影響を非常に受けやすく、硬化速度が非常に遅くなります。多くの場合、塗膜表面は十分に硬化せず、油っぽい感触が残ります。酸素阻害に対処するために、硬化中に窒素や二酸化炭素などの不活性ガスを表面に通して酸素濃度を下げ、完全かつ迅速な硬化を実現することができます。
5. 透明なUVコーティングはどの程度透明ですか？
100% UV硬化型コーティングは優れた透明度を発揮し、業界最高水準のクリアコートに匹敵します。さらに、木材に塗布すると、画像の美しさと奥行きを最大限に引き出します。特に注目すべきは、木材を含む様々な表面に塗布した際に、驚くほど透明で無色となる各種脂肪族ウレタンアクリレート系です。さらに、脂肪族ポリウレタンアクリレートコーティングは非常に安定しており、経年による変色にも強いです。低光沢コーティングは光沢コーティングよりも光を多く散乱するため、透明度は低くなることに注意が必要です。しかし、他のコーティング化学と比較すると、100% UV硬化型コーティングは同等か、それ以上の性能を発揮します。
現在入手可能な水性UV硬化型塗料は、優れた透明度、木材の温かみ、そして反応性を実現し、従来の最高級仕上げシステムに匹敵する性能を発揮するように配合されています。高品質メーカーから調達したUV硬化型塗料は、透明度、光沢、木材の反応性、その他の機能特性において非常に優れています。
6. 着色または顔料入りのUV硬化型コーティング剤はありますか？
はい、着色または顔料入りのコーティングはあらゆる種類のUV硬化型コーティングで容易に入手できますが、最適な結果を得るためには考慮すべき要素があります。最初にして最も重要な要素は、特定の色がUVエネルギーが塗布されたUV硬化型コーティングに透過または浸透する能力を妨げるという事実です。電磁スペクトルは図1に示されており、可視光スペクトルがUVスペクトルに隣接していることがわかります。スペクトルは明確な境界線（波長）のない連続体です。したがって、ある領域は隣接する領域に徐々に溶け込みます。可視光領域について、400 nmから780 nmの範囲であるという科学的主張もあれば、350 nmから800 nmの範囲であるという主張もあります。この議論では、特定の色が特定の波長のUVまたは放射線の透過を効果的に遮断できることを認識することだけが重要です。
焦点は紫外線波長または放射線領域にあるため、その領域をさらに詳しく見ていきましょう。図2は、可視光の波長と、それを遮断するのに効果的な色との関係を示しています。また、着色剤は通常、幅広い波長範囲をカバーするため、赤色の着色剤はかなり広い範囲をカバーする可能性があり、UVA領域を部分的に吸収する可能性があることも重要です。したがって、最も懸念される色は黄色、オレンジ、赤色の範囲であり、これらの色は効果的な硬化を妨げる可能性があります。
着色剤はUV硬化を妨げるだけでなく、UV硬化プライマーやトップコート塗料などの白色顔料コーティングを使用する際にも考慮すべき事項です。図3に示すように、白色顔料である二酸化チタン（TiO2）の吸収スペクトルを考えてみましょう。TiO2はUV領域全体で非常に強い吸収を示しますが、白色のUV硬化コーティングは効果的に硬化します。なぜでしょうか？答えは、コーティング開発者と製造業者による慎重な配合と、適切なUVランプを使用した硬化にあります。一般的に使用されている従来のUVランプは、図4に示すようにエネルギーを放出します。
図示されている各ランプは水銀をベースとしていますが、水銀に別の金属元素を添加することで、発光波長を他の波長領域にシフトさせることができます。TiO2ベースの白色UV硬化コーティングの場合、標準的な水銀ランプから供給されるエネルギーは効果的に遮断されます。供給される波長の長い光の一部は硬化に利用できますが、完全な硬化に必要な時間が実用的ではない場合があります。しかし、水銀ランプにガリウムを添加することで、TiO2によって効果的に遮断されない領域に有用なエネルギーが豊富に存在します。両方のタイプのランプを組み合わせることで、内部硬化（ガリウム添加ランプを使用）と表面硬化（標準水銀ランプを使用）の両方を実現できます（図5）。
最後に、着色または顔料入りのUV硬化性コーティングは、ランプから照射される可視光の波長範囲であるUVエネルギーが効果的に硬化するために適切に利用されるように、最適な光開始剤を使用して配合する必要があります。
他に質問はありますか？
何か疑問が生じた場合は、遠慮なく当社の現在または将来の塗料、機器、プロセス制御システムのサプライヤーにお問い合わせください。効果的で安全かつ収益性の高い意思決定を行うための適切な回答が得られます。
ローレンス（ラリー）・ヴァン・イセゲムは、ヴァン・テクノロジーズ社の社長兼CEOです。ヴァン・テクノロジーズ社は、UV硬化型コーティングにおいて30年以上の経験を有し、当初は研究開発会社としてスタートしましたが、世界中の工業用コーティング施設向けに用途特化型先進コーティング™を製造する企業へと急速に発展しました。UV硬化型コーティングは、他の「グリーン」コーティング技術とともに、常に同社の主要な焦点であり、従来技術と同等またはそれ以上の性能を重視しています。ヴァン・テクノロジーズ社は、ISO-9001:2015認証取得済みの品質管理システムに基づき、工業用コーティングブランド「グリーンライト・コーティング™」を製造しています。詳細については、こちらをご覧ください。www.greenlightcoatings.com.
投稿日時：2023年7月22日
