UV硬化技術

1. UV硬化技術とは何ですか？

UV硬化技術は、塗料、接着剤、マーキングインク、フォトレジストなどの樹脂に紫外線を照射し、光重合反応を起こさせることで、数秒で瞬時に硬化または乾燥させる技術です。加熱乾燥や2液混合による重合反応法では、樹脂の乾燥には通常数秒から数時間かかります。

この技術は約40年前に、建材用合板への印刷乾燥に初めて実用化され、その後、様々な分野で活用されてきました。

近年、UV硬化樹脂の性能は飛躍的に向上し、省エネ・省スペース、廃棄物削減、高生産性、低温処理といったメリットから、様々な種類のUV硬化樹脂が利用可能となり、その用途と市場は急速に拡大しています。

また、UVはエネルギー密度が高く、スポット径を最小に絞ることができるため光成形にも適しており、高精度な成形品を容易に得ることができます。

UV硬化樹脂は基本的に無溶剤であるため、環境に悪影響（大気汚染など）を与える有機溶剤を含みません。さらに、硬化に必要なエネルギーが少なく、二酸化炭素排出量も少ないため、環境負荷を低減する技術です。

2. UV硬化の特徴

1. 硬化反応は数秒で起こる

硬化反応では、モノマー（液体）が数秒以内にポリマー（固体）に変化します。

2. 優れた環境対応力

基本的に材料全体を無溶剤光重合で硬化させるため、PRTR法（環境汚染物質排出移動登録法）やISO14000などの環境関連の法規制や命令の要求事項を満たすのに非常に効果的です。

3. プロセス自動化に最適

UV硬化性材料は光に当てなければ硬化せず、熱硬化性材料とは異なり、保存中に徐々に硬化することもありません。そのため、自動化プロセスで使用できるほどポットライフが短いです。

4.低温処理が可能

処理時間が短いため、対象物の温度上昇を抑制できます。これが、熱に敏感な電子機器の多くに使用されている理由の一つです。

5. 多様な材料が利用できるため、あらゆる用途に適しています

これらの素材は表面硬度と光沢に優れ、さらに豊富なカラーバリエーションも取り揃えているため、様々な用途にご使用いただけます。

3. UV硬化技術の原理

UVの助けを借りてモノマー（液体）をポリマー（固体）に変えるプロセスはUV硬化Eと呼ばれ、硬化される合成有機材料はUV硬化性樹脂Eと呼ばれます。

UV 硬化樹脂は、次の成分からなる化合物です。

(a)モノマー、(b)オリゴマー、(c)光重合開始剤、(d)各種添加剤（安定剤、充填剤、顔料など）。

(a) モノマーは、重合してより大きな分子のポリマーに変換され、プラスチックを形成する有機材料です。(b) オリゴマーは、モノマーと既に反応した物質です。モノマーと同様に、オリゴマーも重合して大きな分子に変換され、プラスチックを形成します。モノマーまたはオリゴマーは重合反応を起こしにくいため、光重合開始剤と組み合わせて反応を開始します。(c) 光重合開始剤は光を吸収することで励起され、以下のような反応が起こります。

（ｂ）（１）開裂、（２）水素引き抜き、および（３）電子移動。

(c) この反応により、ラジカル分子、水素イオンなど反応を開始させる物質が生成される。生成されたラジカル分子、水素イオンなどがオリゴマーまたはモノマー分子を攻撃し、三次元的な重合反応または架橋反応が起こる。この反応により、規定のサイズ以上の分子が形成されると、紫外線照射を受けた分子は液体から固体に変化する。(d) 紫外線硬化性樹脂組成物には、必要に応じて各種添加剤（安定剤、充填剤、顔料など）が添加される。

(d) 安定性、強度などを与える

（ｅ）液状の紫外線硬化樹脂は自由に流動可能であり、通常は以下の手順で硬化する。

（f）（1）光重合開始剤は紫外線を吸収する。

（ｇ）（２）紫外線を吸収したこれらの光重合開始剤は励起される。

（ｈ）（３）活性化光重合開始剤は、オリゴマー、モノマー等の樹脂成分と反応し、分解する。

(i) (4) さらに、これらの生成物は樹脂成分と反応し、連鎖反応が進行します。すると、三次元架橋反応が進行し、分子量が増加して樹脂が硬化します。

(j) 4. UVとは何ですか?

(k) UVは100～380nmの波長を持つ電磁波で、X線よりも長く、可視光線よりも短い。

（l）紫外線は波長によって以下の3つのカテゴリーに分類されます。

(m) UV-A (315-380nm)

(n) UV-B (280-315nm)

(o) UV-C (100-280nm)

(p) 樹脂を硬化させるために紫外線を使用する場合、紫外線の量を測定するために次の単位が使用されます。

(q) - 照射強度（mW/cm2）

(r) 単位面積あたりの放射強度

(s) - 紫外線照射量 (mJ/cm2)

(t) 単位面積あたりの照射エネルギーと表面に到達する光子の総量。照射強度と時間の積。

(u) - 紫外線照射量と照射強度の関係

(v) E=I × T

(w) E=紫外線照射量(mJ/cm2)

(x) I =強度 (mW/cm2)

(y) T=照射時間(秒)

(z) 硬化に必要な紫外線照射量は材料によって異なるため、紫外線照射強度が分かれば上記の式を用いて必要な照射時間を求めることができます。

(aa) 5. 製品紹介

(ab) ハンディ型UV硬化装置

(ac)ハンディ型硬化装置は、当社の製品ラインナップの中で最も小型で低価格なUV硬化装置です。

（広告）内蔵UV硬化装置

(ae)内蔵型UV硬化装置は、UVランプを使用するための必要最低限​​の機構を備えており、コンベアを有する装置に接続することができます。

この装置は、ランプ、照射器、電源、冷却装置で構成されています。照射器にはオプションパーツを取り付けることができます。電源は、シンプルなインバータからマルチタイプのインバータまで、様々なタイプをご用意しています。

デスクトップUV硬化装置

卓上設置型のUV硬化装置です。コンパクトなため設置スペースを取らず、非常に経済的です。試験・実験に最適です。

本装置はシャッター機構を内蔵しており、任意の照射時間を設定することができ、最適な照射効果を得ることができます。

コンベア式UV硬化装置

コンベア式UV硬化装置には、各種コンベアが装備されています。

当社では、小型コンベアを搭載した小型UV硬化装置から、様々な搬送方式を採用した大型装置まで幅広い装置を設計・製作し、お客様のご要望に最適な装置をご提供いたします。