ＵＶ硬化 ： ＵＶ硬化とUV硬化装置

UV硬化とＵＶ硬化装置

強い紫外線を照射すると、秒速で乾燥・硬化する樹脂（塗料）がＵＶ硬化樹脂（UV硬化塗料）で、
「硬化」を省略してＵＶ樹脂・ＵＶ塗料と呼ばれることもあります。

ＵＶ硬化にはＵＶ樹脂が、UＶ塗装にはＵＶ塗料が必要で、紫外線を照射して硬化・乾燥させます。
紫外線の量は自然光に含まれている分量では少なすぎて、ＵＶ硬化の特性である「スピード硬化」
ができないので、ＵＶ硬化装置(UV照射装置）を使います。


ＵＶ硬化樹脂は、以下の成分を主体としています。

ポリマー：主成分で樹脂の芯になります
モノマー：希釈剤の役割ですが、ポリマーと結合して鎖状の硬化物になります
光重合開始剤：紫外線を照射してポリマーとモノマーを結びつけて硬化させる、きっかけになります


ＵＶ塗料はＵＶ硬化樹脂の応用製品で、一般的に「３６５ｎｍ波長のＵＶ照射装置」が開発実験に使われ*、
また「３６５ｎｍ波長近くで硬化促進させる成分」が含まれたUV塗料が、多く作られています。
近年はUV-LED装置も増えており、主にUV硬化には365nm、印刷乾燥には385nmのLEDが使われます。


*[３６５ｎｍがＵＶ硬化で使われる理由]

紫外線(UV)とは波長100nm〜400nmの光を指し、波長が短いほどエネルギー（E）は大きくなります。
しかし波長が200nm以下になると酸素を分解するのに消費されたり、酸素に吸収されやすいため、
紫外線硬化に使用される光源の紫外線波長は、主に254nmと365nmになっています。

同じ量の光に含まれるエネルギーは、254nm紫外線：365nm紫外線＝約3：2の比になりますが、
254nm紫外線は、2ミクロンの厚みで40％、4ミクロンの厚みで20％しか紫外線樹脂の内部まで到達せず、
それに比べて365ｎｍ紫外線は12ミクロン厚でも90%以上が浸透します。

また365ｎｍ紫外線を発光する高圧水銀ランプは、254nm紫外線を発光する低圧水銀ランプと同じ長さで
20倍ものワット数にできるので、ＵＶ硬化では365ｎｍ紫外線を発光する高圧水銀ランプが基本となり、
UV塗料の乾燥・硬化には、UV塗料と相性のよい「高圧水銀ランプＵＶ照射装置」が使われます。

しかし 透明ＵＶ塗料に色要素など顔料を混ぜてあると、色によって紫外線の吸収波長が３６５ｎｍから
ずれていたり、含有物の乾燥に大量の可視光線が必要なケースがあります。
ＵＶ塗装ではＵＶ波長から可視光線までカバーする「メタルハライド・ランプ」が必要な場合もあり、
ＵＶ塗料とＵＶ照射装置の適合は、塗料の使用説明書から判断する必要があります。

UV硬化装置の説明で｢酸素がＵＶ硬化の阻害要因となるので窒素パージが必要」というものがありますが、
現在使用されているＵＶ硬化樹脂の多くは通常大気(＝酸素を含む）中で使えるように開発されています。
なぜなら窒素を使わずに硬化できるほうが便利で安全だからです。
UV装置内で窒素を吹き出させても、コンベアベルト付近の酸素濃度は２５％程度しか落ちません。
また窒素の吹き出し量を増やすと、コンベア装置から窒素が作業室内に漏れ出し、酸素濃度が
１８％に下がると作業者が酸欠で倒れる危険性もあります。

UV装置に備え付けられた酸素濃度計が0.1％から計測可能と書かれていても、
それは濃度計の性能表示で実際の炉内酸素濃度が0.1％という訳ではありません。

真空や酸素濃度0％環境でのUV照射が必要な場合、弊社は窒素パージ・真空装置の
ノウハウ蓄積をしていますので、お気軽にご相談ください。

１：工場ライン用UV硬化装置＞　コンベアと一体になった設置型ＵＶ照射装置
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 コンベアやフレームに取り付けるユニット装置
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 少量生産や実験に適した卓上型ＵＶ照射装置
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　
２：現場で便利なハンディUV装置


その他、弊社はUV硬化実験用装置など100種類以上のUV製品を揃えています。

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