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、マーキングインク、フォトレジストなどの樹脂に紫外線を照射して光重合を起こさせ、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種類の液体を混合する重合反応法では、樹脂の乾燥に通常数秒から数時間かかります。

約40年前、この技術は建築材料用の合板への印刷物の乾燥に初めて実用化されました。それ以来、特定の分野で活用されています。

近年、UV硬化性樹脂の性能は著しく向上している。さらに、エネルギー・スペースの節約、廃棄物の削減、高生産性、低温処理といった利点から、様々な種類のUV硬化性樹脂が利用可能となり、その利用と市場は急速に拡大している。

さらに、紫外線はエネルギー密度が高く、最小スポット径に集光できるため、光学成形にも適しており、高精度の成形品を容易に得ることができます。

基本的に、UV硬化樹脂は非溶剤系であるため、環境に悪影響（例えば大気汚染）を与える有機溶剤を一切含んでいません。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、この技術は環境負荷を軽減します。

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）に変化する。

2. 卓越した環境対応力

この材料は基本的に溶剤を用いない光重合によって硬化されるため、PRTR（汚染物質排出・移転登録）法やISO 14000などの環境関連の規制や命令の要件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硬化性材料は光にさらされないと硬化せず、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、その可使時間は短く、自動化プロセスでの使用に適しています。

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制御することが可能です。これが、多くの熱に敏感な電子機器にこの技術が用いら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が高く、さらに豊富なカラーバリエーションがあるため、様々な用途に使用できます。

3．UV硬化技術の原理

モノマー（液体）を紫外線（UV）の助けを借りてポリマー（固体）に変化させるプロセスをUV硬化Eと呼び、硬化される合成有機材料をUV硬化性樹脂Eと呼ぶ。

UV硬化性樹脂は、以下の成分から構成される化合物です。

（a）モノマー、（b）オリゴマー、（c）光重合開始剤、および（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ポリマー分子に変換され、プラスチックを形成する有機材料です。(b) オリゴマーは、すでにモノマーと反応した材料です。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。モノマーやオリゴマーは容易に重合反応を起こさないため、光重合開始剤と組み合わせることで反応を開始させます。(c) 光重合開始剤は光を吸収して励起され、次のような反応が起こります。

（b）（1）開裂、（2）水素引き抜き、（3）電子移動。

（c）この反応により、反応を開始させるラジカル分子、水素イオンなどの物質が生成される。生成されたラジカル分子、水素イオンなどはオリゴマーまたはモノマー分子を攻撃し、三次元重合または架橋反応が起こる。この反応により、規定サイズよりも大きいサイズの分子が形成されると、紫外線に曝された分子は液体から固体に変化する。（d）必要に応じて、UV硬化性樹脂組成物に各種添加剤（安定剤、充填剤、顔料など）が添加され、

（d）安定性、強度などを与える

（e）流動性の高い液状UV硬化樹脂は、通常、以下の手順で硬化される。

（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）活性化された光重合開始剤は、オリゴマー、モノマーなどの樹脂成分と分解反応を起こす。

（i）（4）さらに、これらの生成物は樹脂成分と反応し、連鎖反応が進行する。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する。

(j) 4. UVとは何ですか？

（k）紫外線は波長100～380nmの電磁波であり、X線より長く、可視光線より短い。

（l）紫外線は、その波長に応じて以下の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）樹脂の硬化に紫外線を使用する場合、紫外線の照射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）単位面積当たりの照射強度

（秒）－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数。照射強度と時間の積。

（u）紫外線照射量と照射強度との関係

(v) E=I x 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るため、紫外線照射強度が分かっている場合は上記の式を使用し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）携帯型UV硬化装置

（ac）ハンディタイプの硬化装置は、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に必要な最小限の機構を備えており、コンベアを備えた装置に接続することができる。

本装置は、ランプ、照射装置、電源、冷却装置で構成されています。照射装置にはオプション部品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ーから多機能インバーターまで、様々な種類が用意されています。

卓上型UV硬化装置

これは卓上型UV硬化装置です。コンパクトなため設置スペースをあまり必要とせず、非常に経済的です。試用や実験に最適です。

この装置にはシャッター機構が内蔵されています。最も効果的な照射を行うために、任意の照射時間を設定できます。

コンベア式UV硬化装置

コンベア式UV硬化装置には、様々なコンベアが備えられています。

当社は、コンパクトなコンベアを備えた小型UV硬化装置から、様々な搬送方法を備えた大型装置まで、幅広い機器の設計・製造を行っており、常にお客様のニーズに合った機器を提供しています。