水銀蒸気、発光ダイオード (LED)、およびエキシマは、独特の UV 硬化ランプ技術です。これら 3 つはすべて、インク、コーティング、接着剤、押出成形品を架橋するためのさまざまな光重合プロセスで使用されますが、放射 UV エネルギーを生成するメカニズムと、対応するスペクトル出力の特性は完全に異なります。これらの違いを理解することは、用途や配合の開発、UV 硬化源の選択、統合に役立ちます。
水銀灯
電極アークランプと無電極マイクロ波ランプはどちらも水銀蒸気に分類されます。水銀蒸気ランプは、密封された石英管内で少量の水銀元素と不活性ガスが蒸発してプラズマになる、中圧ガス放電ランプの一種です。プラズマは、電気を通すことができる信じられないほど高温の電離ガスです。これは、アークランプ内の 2 つの電極間に電圧を印加するか、家庭用電子レンジと同様の概念の筐体または空洞内で電極のないランプを電子レンジで加熱することによって生成されます。水銀プラズマは蒸発すると、紫外、可視、赤外の波長にわたる広域スペクトルの光を放射します。
アークランプの場合、印加電圧により密閉された石英管が通電されます。このエネルギーにより水銀が蒸発してプラズマになり、蒸発した原子から電子が放出されます。電子の一部 (-) は、ランプのタングステン正電極または陽極 (+) に向かって流れ、UV システムの電気回路に流れ込みます。新たに電子が失われた原子は、正のエネルギーを帯びた陽イオン (+) となり、ランプの負に帯電したタングステン電極または陰極 (-) に向かって流れます。カチオンが移動すると、混合ガスの中の中性原子が衝突します。この衝撃により、電子が中性原子から陽イオンに移動します。カチオンが電子を獲得すると、より低いエネルギーの状態に落ちます。エネルギー差は光子として放出され、石英管から外側に放射されます。ランプに適切な電力が供給され、正しく冷却され、耐用年数内で動作していれば、新たに生成された陽イオン (+) の一定供給量が陰極または陰極 (-) に向かって引き寄せられ、より多くの原子に衝突して UV 光が連続的に放射されます。マイクロ波ランプは、高周波 (RF) としても知られるマイクロ波が電気回路を置き換えることを除いて、同様の方法で動作します。マイクロ波ランプにはタングステン電極がなく、単に水銀と不活性ガスを封入した石英管が密閉されているだけであるため、一般に無電極ランプと呼ばれます。
広帯域または広域スペクトルの水銀灯の UV 出力は、紫外線、可視光、および赤外線の波長にほぼ等しい割合で広がります。紫外線部分には、UVC (200 ～ 280 nm)、UVB (280 ～ 315 nm)、UVA (315 ～ 400 nm)、および UVV (400 ～ 450 nm) の波長の混合が含まれます。 240 nm 未満の波長で UVC を放射するランプはオゾンを生成するため、排気または濾過が必要です。
水銀灯のスペクトル出力は、鉄 (Fe)、ガリウム (Ga)、鉛 (Pb)、錫 (Sn)、ビスマス (Bi)、またはインジウム (In) などのドーパントを少量追加することで変更できます。 ）。追加された金属はプラズマの組成を変化させ、その結果、カチオンが電子を獲得するときに放出されるエネルギーを変化させます。金属が添加されたランプは、ドープランプ、添加ランプ、メタルハライドランプと呼ばれます。ほとんどの UV 配合インク、コーティング、接着剤、および押出成形品は、標準的な水銀 (Hg) または鉄 (Fe) ドープ ランプの出力に適合するように設計されています。鉄をドープしたランプは、UV 出力の一部をより長い可視に近い波長にシフトし、その結果、より厚く、色素を多く含む配合物への浸透が向上します。二酸化チタンを含む UV 配合物は、ガリウム (GA) ドープのランプでより良く硬化する傾向があります。これは、ガリウムランプが UV 出力のかなりの部分を 380 nm より長い波長にシフトするためです。一般に二酸化チタン添加剤は 380 nm を超える光を吸収しないため、白色配合のガリウムランプを使用すると、添加剤とは対照的に、より多くの UV エネルギーが光開始剤によって吸収されます。
スペクトル プロファイルは、特定のランプ設計の放射出力が電磁スペクトル全体にどのように分布するかを視覚的に表現するものを策定者とエンド ユーザーに提供します。蒸発した水銀と添加金属は放射特性を定義しますが、石英管内の元素と不活性ガスの正確な混合物、ランプの構造と硬化システムの設計はすべて UV 出力に影響します。屋外でランプ供給業者によって給電され測定された非一体型ランプのスペクトル出力は、適切に設計された反射板と冷却を備えたランプヘッド内に取り付けられたランプとは異なるスペクトル出力になります。スペクトル プロファイルは UV システムのサプライヤーから簡単に入手でき、配合開発やランプの選択に役立ちます。
一般的なスペクトル プロファイルは、y 軸にスペクトル放射照度、x 軸に波長をプロットします。分光放射照度は、絶対値 (例: W/cm2/nm)、または任意の、相対的、または正規化された (単位なし) 測定を含むいくつかの方法で表示できます。プロファイルは通常、出力を 10 nm バンドにグループ化した折れ線グラフまたは棒グラフとして情報を表示します。次の水銀アークランプのスペクトル出力グラフは、GEW のシステムの波長に対する相対放射照度を示しています (図 1)。
図 1 »水銀と鉄のスペクトル出力チャート。
ランプは、ヨーロッパとアジアでは紫外線を放射する石英管を指すのに使用される用語ですが、北アメリカと南アメリカでは、電球とランプを交換可能な組み合わせで使用する傾向があります。ランプとランプヘッドはどちらも、石英管とその他すべての機械部品および電気部品を収容する完全なアセンブリを指します。
電極アークランプ
電極アークランプ システムは、ランプ ヘッド、冷却ファンまたはチラー、電源、およびヒューマン マシン インターフェイス (HMI) で構成されます。ランプ ヘッドには、ランプ (電球)、反射鏡、金属製のケーシングまたはハウジング、シャッター アセンブリ、および場合によっては石英窓またはワイヤー ガードが含まれます。 GEW は、石英管、反射鏡、およびシャッター機構をカセット アセンブリ内に取り付けており、ランプ ヘッドの外側のケーシングまたはハウジングから簡単に取り外すことができます。 GEW カセットの取り外しは、通常、1 つの六角レンチを使用して数秒以内に完了します。 UV 出力、ランプ ヘッド全体のサイズと形状、システムの機能、および付属機器のニーズは用途や市場によって異なるため、電極アークランプ システムは通常、特定のカテゴリの用途または同様のマシン タイプ向けに設計されています。
水銀灯は石英管から 360° の光を放射します。アークランプ システムは、ランプの側面と背面に配置された反射板を使用して、より多くの光を捕らえ、ランプ ヘッドの前の指定された距離に焦点を合わせます。この距離は焦点として知られており、放射照度が最大になる場所です。アークランプは通常、焦点で 5 ～ 12 W/cm2 の範囲で放射します。ランプヘッドからの UV 出力の約 70% はリフレクターから発生するため、リフレクターを清潔に保ち、定期的に交換することが重要です。リフレクターの清掃や交換を行わないことが、硬化不十分の一般的な原因となります。
GEW は 30 年以上にわたり、硬化システムの効率を向上させ、特定の用途や市場のニーズに合わせて機能と出力をカスタマイズし、統合アクセサリの大規模なポートフォリオを開発してきました。その結果、GEW の今日の商用製品には、コンパクトなハウジング設計、紫外線反射率の向上と赤外線の低減に最適化された反射板、静かな一体型シャッター機構、ウェブスカートとスロット、クラムシェルウェブ送り、窒素不活性化、陽圧ヘッド、タッチスクリーンが組み込まれています。オペレータインターフェイス、ソリッドステート電源、運用効率の向上、UV出力モニタリング、およびリモートシステムモニタリング。
中圧電極ランプの動作時、石英の表面温度は 600 °C ～ 800 °C になり、内部プラズマ温度は数千°C になります。強制空気は、ランプの正しい動作温度を維持し、放射された赤外線エネルギーの一部を除去するための主な手段です。 GEW はこの空気を負に供給します。これは、空気がケーシングを通ってリフレクターとランプに沿って引き込まれ、アセンブリから排出され、機械や硬化面から排出されることを意味します。 E4C などの一部の GEW システムは液体冷却を利用しており、これにより UV 出力がわずかに大きくなり、ランプ ヘッド全体のサイズが小さくなります。
電極アークランプにはウォームアップとクールダウンのサイクルがあります。ランプは最小限の冷却で点灯されます。これにより、水銀プラズマが所望の動作温度まで上昇し、自由電子と陽イオンが生成され、電流が流れることが可能になります。ランプヘッドがオフになると、石英管を均一に冷却するために冷却が数分間実行され続けます。熱すぎるランプは再点灯できないため、冷却し続ける必要があります。起動と冷却のサイクルの長さ、および各電圧印加時の電極の劣化を考慮して、GEW 電極アークランプ アセンブリには常に空気圧シャッター機構が組み込まれています。図 2 は、空冷 (E2C) および液冷 (E4C) 電極アークランプを示しています。
図 2 »液冷 (E4C) および空冷 (E2C) 電極アークランプ。
UV LEDランプ
半導体は固体の結晶材料であり、ある程度の導電性を持っています。電気は半導体を通って流れますが、絶縁体よりも良く流れますが、金属導体ほど良くは流れません。天然に存在するがかなり非効率な半導体には、シリコン、ゲルマニウム、セレンなどの元素が含まれます。出力と効率を考慮して設計された合成半導体は、結晶構造内に不純物が正確に含浸された複合材料です。 UV LED の場合、窒化アルミニウム ガリウム (AlGaN) が一般的に使用される材料です。
半導体は現代のエレクトロニクスの基礎であり、トランジスタ、ダイオード、発光ダイオード、マイクロプロセッサを形成するように設計されています。半導体デバイスは電気回路に統合され、携帯電話、ラップトップ、タブレット、電化製品、飛行機、自動車、リモコン、さらには子供のおもちゃなどの製品の内部に取り付けられています。これらの小さいながらも強力なコンポーネントにより、日常の製品が機能すると同時に、アイテムをコンパクト、薄型、軽量にし、より手頃な価格にすることができます。
LED の特殊な場合では、正確に設計および製造された半導体材料は、DC 電源に接続すると比較的狭い波長帯域の光を放射します。各 LED の正のアノード (+) から負のカソード (-) に電流が流れる場合にのみ光が発生します。 LED 出力は迅速かつ簡単に制御でき、準単色であるため、次の用途に最適です。赤外線通信信号。テレビ、ラップトップ、タブレット、スマートフォンのバックライト。電子看板、看板、ジャンボトロン。そしてUV硬化。
LEDは正負接合（pn接合）です。これは、LED の一部が正の電荷を持ち、アノード (+) と呼ばれ、他の部分が負の電荷を持ち、カソード (-) と呼ばれることを意味します。両側は比較的導電性ですが、空乏ゾーンとして知られる、両側が接する接合境界は導電性ではありません。直流 (DC) 電源のプラス (+) 端子が LED のアノード (+) に接続され、電源のマイナス (-) 端子がカソード (-) に接続されると、マイナスに帯電した電子が発生します。カソードの正電荷の電子空孔とアノードの正に帯電した電子空孔は電源によって反発され、空乏ゾーンに向かって押し出されます。これは順方向バイアスであり、非導電性境界を克服する効果があります。その結果、n 型領域の自由電子が交差して p 型領域の空孔を埋めます。電子が境界を越えて流れると、より低いエネルギーの状態に遷移します。エネルギーのそれぞれの降下は、光の光子として半導体から放出されます。
結晶 LED 構造を形成する材料とドーパントによって、スペクトル出力が決まります。現在、市販の LED 硬化光源は、365、385、395、および 405 nm を中心とする紫外線出力、標準許容誤差 ±5 nm、およびガウススペクトル分布を備えています。ピークスペクトル放射照度 (W/cm2/nm) が大きいほど、釣鐘曲線のピークは高くなります。 UVC の開発は 275 ～ 285 nm で進行中ですが、出力、寿命、信頼性、コストの点で、硬化システムおよびアプリケーションとしてはまだ商業的に実行可能ではありません。
現在、UV-LED 出力はより長い UVA 波長に制限されているため、UV-LED 硬化システムは中圧水銀ランプの特徴である広帯域スペクトル出力を放射しません。これは、UV-LED 硬化システムが UVC、UVB、ほとんどの可視光線、および熱を発生する赤外線波長を放射しないことを意味します。これにより、UV-LED 硬化システムをより熱に敏感な用途で利用できるようになりますが、中圧水銀ランプ用に配合された既存のインク、コーティング、接着剤を UV-LED 硬化システム用に再配合する必要があります。幸いなことに、化学サプライヤーは二重硬化として製品を設計することが増えています。これは、UV-LED ランプで硬化することを目的とした二重硬化配合物が、水銀灯でも硬化することを意味します (図 3)。
図 3 »LEDのスペクトル出力チャート。
GEW の UV-LED 硬化システムは、発光窓で最大 30 W/cm2 を放射します。電極アークランプとは異なり、UV-LED 硬化システムには、光線を集中焦点に向ける反射板が組み込まれていません。その結果、UV-LED のピーク放射照度は発光窓の近くで発生します。放出された UV-LED 光線は、ランプ ヘッドと硬化面の間の距離が増加するにつれて、互いに発散します。これにより、硬化表面に到達する光の集中と放射照度が減少します。架橋にはピーク放射照度が重要ですが、放射照度が高くなることが常に有利であるとは限らず、架橋密度の増加を阻害する可能性さえあります。波長 (nm)、放射照度 (W/cm2)、エネルギー密度 (J/cm2) はすべて硬化において重要な役割を果たしており、UV-LED 光源を選択する際には、硬化に対するそれらの総合的な影響を適切に理解する必要があります。
LED はランバート光源です。言い換えれば、各 UV LED は 360° x 180° の半球全体にわたって均一な前方出力を放射します。それぞれがミリメートル四方程度の多数の UV LED が、単一の行、行と列のマトリックス、またはその他の構成で配置されます。モジュールまたはアレイとして知られるこれらのサブアセンブリは、ギャップ全体での混合を保証し、ダイオードの冷却を容易にするために LED 間に間隔を置いて設計されています。次に、複数のモジュールまたはアレイをより大きなアセンブリに配置して、さまざまなサイズの UV 硬化システムを形成します (図 4 および 5)。 UV-LED 硬化システムの構築に必要な追加コンポーネントには、ヒートシンク、発光窓、電子ドライバー、DC 電源、液体冷却システムまたはチラー、ヒューマン マシン インターフェイス (HMI) が含まれます。
図 4 »Web 用 LeoLED システム。
図 5 »高速マルチランプ設置用の LeoLED システム。
UV-LED 硬化システムは赤外線波長を放射しないため。これらは本質的に水銀ランプよりも硬化表面に伝達する熱エネルギーが少ないですが、これは UV LED を低温硬化技術とみなすべきであることを意味するものではありません。 UV-LED 硬化システムは非常に高いピーク放射照度を発することができ、紫外線波長はエネルギーの一種です。化学物質によって吸収されない出力は、その下にある部品や基板、および周囲の機械コンポーネントを加熱します。
UV LED は、未加工の半導体設計と製造、さらには LED をより大型の硬化ユニットにパッケージ化するために使用される製造方法とコンポーネントによって非効率性が高まる電気コンポーネントでもあります。水銀蒸気石英管の温度は動作中 600 ～ 800 °C の間に維持する必要がありますが、LED の pn 接合温度は 120 °C 未満に保つ必要があります。 UV-LED アレイに電力を供給する電力の 35 ～ 50% のみが紫外線出力 (波長に大きく依存します) に変換されます。残りは熱に変換され、望ましいジャンクション温度を維持し、指定されたシステム放射照度、エネルギー密度、均一性、および長寿命を確保するために除去する必要があります。 LED は本質的に長寿命のソリッドステート デバイスであり、長寿命仕様を達成するには、適切に設計および保守された冷却システムを備えた大規模アセンブリに LED を統合することが重要です。すべての UV 硬化システムが同じというわけではなく、不適切に設計および冷却された UV-LED 硬化システムでは、過熱して致命的な故障が発生する可能性が高くなります。
アーク/LED ハイブリッド ランプ
既存のテクノロジーに代わるものとして新しいテクノロジーが導入される市場では、パフォーマンスに対する懐疑だけでなく、採用に関して不安が生じる可能性があります。潜在的なユーザーは、十分に確立されたインストールベースが形成され、事例研究が公開され、肯定的な感想が大量に出回り始めるまで、および/または知り合いで信頼できる個人や企業から直接の経験や参考資料を得るまで、導入を遅らせることがよくあります。市場全体が古いものを完全に放棄し、新しいものに完全に移行するには、多くの場合、確かな証拠が必要です。アーリーアダプターは競合他社に同等の利点を実現してほしくないため、成功事例が厳重に秘密にされる傾向があることは役に立ちません。その結果、現実の失望と誇張された失望の両方の話が市場全体に響き渡り、新しいテクノロジーの本当のメリットが偽装され、採用がさらに遅れる可能性があります。
歴史を通じて、ハイブリッド設計は、消極的な採用への対抗策として、既存のテクノロジーと新しいテクノロジーの間の過渡的な橋渡しとして頻繁に採用されてきました。ハイブリッドにより、ユーザーは自信を持ち、現在の機能を犠牲にすることなく、新しい製品や方法をいつ、どのように使用するべきかを自分で決定できるようになります。 UV 硬化の場合、ハイブリッド システムにより、ユーザーは水銀灯と LED テクノロジーを迅速かつ簡単に切り替えることができます。複数の硬化ステーションを備えたラインの場合、ハイブリッドにより、印刷機で 100% LED、100% 水銀蒸気、または特定のジョブに必要な 2 つのテクノロジーの組み合わせを実行することができます。
GEW は、Web コンバーター用のアーク/LED ハイブリッド システムを提供します。このソリューションは、GEW の最大の市場であるナロー Web ラベル向けに開発されましたが、ハイブリッド設計は他の Web および非 Web アプリケーションでも使用できます (図 6)。アーク/LED には、水銀蒸気または LED カセットのいずれかを収容できる共通のランプ ヘッド ハウジングが組み込まれています。どちらのカセットもユニバーサル電源と制御システムで動作します。システム内のインテリジェンスにより、カセットのタイプを区別し、適切な電源、冷却、およびオペレーター インターフェイスを自動的に提供します。 GEW の水銀蒸気カセットまたは LED カセットの取り外しまたは取り付けは、通常、単一の六角レンチを使用して数秒以内に完了します。
図6 »ウェブ用アーク/LED システム。
エキシマランプ
エキシマ ランプは、準単色の紫外線エネルギーを放射するガス放電ランプの一種です。エキシマ ランプはさまざまな波長で利用できますが、一般的な紫外線出力の中心は 172、222、308、および 351 nm です。 172 nm エキシマ ランプは真空 UV バンド (100 ～ 200 nm) に属しますが、222 nm はもっぱら UVC (200 ～ 280 nm) です。 308 nm エキシマ ランプは UVB (280 ～ 315 nm) を放射し、351 nm は完全に UVA (315 ～ 400 nm) を放射します。
172 nm の真空 UV 波長は UVC よりも短く、より多くのエネルギーを含みます。しかし、それらは物質の非常に深く浸透するのに苦労します。実際、172 nm の波長は、UV 配合化学物質の上位 10 ～ 200 nm 内で完全に吸収されます。その結果、172 nm エキシマ ランプは UV 配合物の最外表面のみを架橋するため、他の硬化装置と組み合わせて統合する必要があります。真空 UV 波長は空気にも吸収されるため、172 nm エキシマ ランプは窒素不活性雰囲気で動作させる必要があります。
ほとんどのエキシマ ランプは、誘電体バリアとして機能する石英管で構成されています。チューブには、エキシマーまたはエキシプレックス分子を形成できる希ガスが充填されています (図 7)。異なるガスは異なる分子を生成し、異なる励起分子によってランプが発する波長が決まります。高電圧電極は石英管の内側の長さに沿って伸びており、接地電極は石英管の外側の長さに沿って伸びています。電圧は高周波でランプにパルス入力されます。これにより、電子が内部電極内を流れ、混合ガスを通って外部接地電極に向かって放電します。この科学現象は、誘電体バリア放電 (DBD) として知られています。電子がガス中を移動する際、原子と相互作用して、エキシマーまたはエキシプレックス分子を生成するエネルギーを与えられた種またはイオン化された種を生成します。エキシマーおよびエキシプレックス分子の寿命は非常に短く、励起状態から基底状態に分解する際に、準単色分布の光子が放出されます。
図 7 »エキシマランプ
水銀灯とは異なり、エキシマランプの石英管の表面は熱くなりません。その結果、ほとんどのエキシマ ランプは、冷却をほとんどまたはまったく行わずに動作します。他の場合には、通常は窒素ガスによって提供される低レベルの冷却が必要となります。ランプの熱安定性により、エキシマ ランプは瞬時に「オン/オフ」になり、ウォームアップやクールダウンのサイクルは必要ありません。
172 nmで放射するエキシマランプを、準単色UVA-LED硬化システムおよび広帯域水銀ランプの両方と組み合わせて統合すると、つや消し表面効果が生成されます。 UVA LED ランプは、最初に化学物質をゲル化するために使用されます。次に、準単色エキシマ ランプを使用して表面を重合し、最後に広帯域水銀ランプが残りの化学物質を架橋します。別々の段階で適用される 3 つのテクノロジーの独自のスペクトル出力は、いずれかの UV 光源を単独で使用した場合には達成できない、有益な光学的および機能的な表面硬化効果をもたらします。
172 nm および 222 nm のエキシマ波長は、有害な有機物質や有害な細菌の破壊にも効果的であるため、エキシマ ランプは表面の洗浄、消毒、表面エネルギー処理に実用的です。
ランプ寿命
ランプまたはバルブの寿命に関しては、GEW のアークランプは通常最大 2,000 時間です。 UV 出力は時間の経過とともに徐々に減少し、さまざまな要因の影響を受けるため、ランプの寿命は絶対的なものではありません。ランプの設計と品質、UV システムの動作条件、配合物の反応性が重要です。適切に設計された UV システムにより、特定のランプ (電球) 設計に必要な適切な電力と冷却が確実に提供されます。
GEW が提供するランプ (電球) は、GEW 硬化システムで使用すると常に最長の寿命を実現します。二次供給源は通常、サンプルからランプをリバースエンジニアリングしますが、コピーには同じエンドフィッティング、石英の直径、水銀含有量、ガス混合物が含まれていない可能性があり、これらはすべて UV 出力と発熱に影響を与える可能性があります。発熱とシステム冷却のバランスが崩れると、ランプの出力と寿命の両方が低下します。低温で動作するランプは、紫外線の放出が少なくなります。高温で動作するランプは寿命が短くなり、表面温度が高くなると変形します。
電極アークランプの寿命は、ランプの動作温度、動作時間数、始動または点灯の回数によって制限されます。ランプが始動中に高電圧アークにさらされるたびに、タングステン電極の一部が摩耗します。結局、ランプは再点灯しなくなります。電極アークランプにはシャッター機構が組み込まれており、シャッター機構が作動すると、ランプ電力を繰り返しサイクルする代わりに UV 出力が遮断されます。反応性の高いインク、コーティング、接着剤を使用すると、ランプの寿命が長くなる可能性があります。一方、反応性の低い配合では、より頻繁なランプ交換が必要になる場合があります。
UV-LED システムは本質的に従来のランプよりも長寿命ですが、UV-LED の寿命も絶対的なものではありません。従来のランプと同様に、UV LED には駆動できる強度に制限があり、通常は接合部温度が 120 °C 未満で動作する必要があります。 LED の過剰駆動や冷却不足は寿命を縮め、より急速な劣化や致命的な故障につながります。現在、すべての UV-LED システム サプライヤーが 20,000 時間を超える確立された最長寿命を満たす設計を提供しているわけではありません。より優れた設計と保守が施されたシステムは 20,000 時間を超えて持続しますが、劣ったシステムはそれよりはるかに短い時間内に故障します。良いニュースとしては、LED システムの設計は改善を続けており、設計を繰り返すたびに寿命が長くなっているということです。
オゾン
より短い UVC 波長が酸素分子 (O2) に影響を与えると、酸素分子 (O2) が 2 つの酸素原子 (O) に分割されます。その後、遊離酸素原子 (O) が他の酸素分子 (O2) と衝突し、オゾン (O3) を形成します。三酸素 (O3) は二酸素 (O2) よりも地上では不安定であるため、オゾンは大気中を漂うときにすぐに酸素分子 (O2) と酸素原子 (O) に戻ります。その後、遊離酸素原子 (O) が排気システム内で互いに再結合して酸素分子 (O2) を生成します。
工業用 UV 硬化用途では、大気中の酸素が 240 nm 未満の紫外線波長と相互作用するとオゾン (O3) が生成されます。広帯域水銀蒸気硬化源は、オゾン発生領域の一部と重なる 200 ～ 280 nm の UVC を放射し、エキシマ ランプは 172 nm の真空 UV または 222 nm の UVC を放射します。水銀蒸気やエキシマ硬化ランプによって生成されるオゾンは不安定であり、重大な環境問題ではありませんが、高レベルでは呼吸器への刺激物であり有毒であるため、作業者の周囲のすぐ近くの領域からオゾンを除去する必要があります。市販の UV-LED 硬化システムは 365 ～ 405 nm の UVA 出力を放射するため、オゾンは発生しません。
オゾンには、金属の臭い、ワイヤーの燃える臭い、塩素の臭い、電気火花のような臭いがあります。人間の嗅覚は、0.01 ～ 0.03 ppm のオゾンを検出できます。人や活動レベルによって異なりますが、0.4 ppmを超える濃度は呼吸器への悪影響や頭痛を引き起こす可能性があります。作業者のオゾンへの曝露を制限するために、UV 硬化ラインには適切な換気装置を設置する必要があります。
UV 硬化システムは通常、ランプ ヘッドから排出される排気を封じ込めるように設計されており、排気はオペレーターから離れた場所や建物の外にダクトで排出され、そこで酸素と太陽光の存在で自然に減衰します。あるいは、オゾンフリーランプにはオゾン発生波長を遮断する石英添加剤が組み込まれており、ダクトの設置や屋根の穴開けを避けたい施設では、排気ファンの出口にフィルターを使用することがよくあります。
投稿日時: 2024 年 6 月 19 日
