UV硬化技術

1. UV硬化技術とは何ですか?

UV硬化技術とは、塗料、接着剤、マーキングインキ、フォトレジストなどの樹脂に紫外線を照射し、光重合を起こさせ、数秒で瞬間硬化または乾燥させる技術です。加熱乾燥や二液混合による重合反応方式では、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、建築用合板の印刷乾燥に初めて実用化されました。それ以来、特定の分野で使用されています。

近年、紫外線硬化樹脂の性能は著しく向上しています。さらに、省エネルギー・省スペース、廃棄物削減、高生産性、低温処理などのメリットから、紫外線硬化樹脂も各種登場し、その用途と市場が急速に拡大しています。

また、UVはエネルギー密度が高く、最小スポット径に絞ることができるため、高精度な成形品が容易に得られるため、光造形にも適しています。

UV硬化樹脂は基本的に無溶剤であるため、大気汚染など環境に悪影響を与える有機溶剤を含みません。また、硬化に必要なエネルギーが少なく、二酸化炭素の排出量も少ないため、環境負荷も低減します。

2. UV硬化の特徴

1. 硬化反応は数秒で起こります

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. 優れた環境対応性

基本的に無溶剤の光重合により材料全体を硬化させるため、PRTR法やISO14000などの環境関連法規制・命令への対応に非常に効果的です。

3. プロセス自動化に最適

UV硬化型は光が当たらないと硬化せず、熱硬化型のように保存中に徐々に硬化しません。したがって、ポットライフは自動化プロセスで使用できるほど短いです。

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えることができます。これが、熱に弱い電子機器のほとんどで使用される理由の 1 つです。

5. 豊富な材質であらゆる用途に対応可能

これらの材料は高い表面硬度と光沢を持っています。また、カラーバリエーションも豊富なので、様々な用途に使えます。

3. UV硬化技術の原理

UVを利用してモノマー（液体）をポリマー（固体）に変化させるプロセスをUV硬化Eと呼び、硬化する合成有機材料をUV硬化樹脂Eと呼びます。

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) モノマーは有機材料であり、重合されてより大きなポリマー分子に変換されてプラスチックを形成します。 (b) オリゴマーはモノマーと既に反応した材料です。モノマーと同じように、オリゴマーは重合して大きな分子に変化し、プラスチックを形成します。モノマーや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させます。 (c) 光重合開始剤は光を吸収すると励起され、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、ラジカル分子や水素イオン等の反応を開始する物質が生成される。発生したラジカル分子や水素イオンなどがオリゴマーやモノマー分子を攻撃し、三次元重合や架橋反応が起こります。この反応により、規定サイズ以上の分子が生成すると、紫外線が照射された分子は液体から固体に変化します。 （ｄ）紫外線硬化型樹脂組成物には、必要に応じて各種添加剤（安定剤、充填剤、顔料等）が添加され、

(d) 安定性、強度等を与える。

(e) 自由流動性を有する液状の UV 硬化性樹脂は、通常、次の手順で硬化します。

(f) (1) 光重合開始剤は紫外線を吸収します。

(g) (2) 紫外線を吸収したこれらの光重合開始剤が励起される。

(h) (3) 活性化された光重合開始剤は、オリゴマー、モノマー等の樹脂成分と分解反応します。

(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。その後、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、波長 100 ～ 380nm の電磁波で、X 線より長く、可視光線より短い。

(l) 紫外線は波長により次の 3 つに分類されます。

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

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

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

(p) 樹脂の硬化に UV を使用する場合、UV 放射量の測定には次の単位が使用されます。

(q) - 照射強度 (mW/cm2)

(r) 単位面積当たりの照射強度

(s) - 紫外線照射量 (mJ/cm2)

(t) 単位面積当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) - 紫外線曝露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時間は材料によって異なりますので、紫外線照射強度がわかれば上式より必要な照射時間を求めることができます。

(aa) 5. 製品の紹介

(ab) ハンディタイプのUV硬化装置

(ac) ハンディタイプ硬化装置は、弊社ラインナップの中で最小・最安値のUV硬化装置です。

(ad) UV硬化装置内蔵

(ae) 内蔵型 UV 硬化装置は、UV ランプを使用するために必要な最低限の機構を備えており、コンベアを備えた装置と接続することができます。

本装置はランプ、照射器、電源、冷却装置から構成されます。照射器にはオプションパーツが取り付け可能です。簡易インバータからマルチタイプインバータまで各種電源を取り揃えております。

卓上UV硬化装置

卓上用に設計されたUV硬化装置です。コンパクトなので設置スペースも少なく、大変経済的です。トライアルや実験に最適です。

本機にはシャッター機構が内蔵されています。照射時間を任意に設定できるので、最も効果的な照射が可能です。

コンベア式UV硬化装置

コンベア式UV硬化装置は各種コンベアを備えています。

コンパクトなコンベアを備えた小型UV硬化装置から、多彩な搬送方式を備えた大型装置まで幅広く設計・製作し、常にお客様のご要望に合わせた装置をご提供いたします。