UV硬化技術の実践的総合知識【京都開催】

硬化課程および密着性の制御、硬化後のトラブル対策に役立つ

１．はじめに
　UV硬化技術とはどのような技術か。この技術の有用性、メリットとデメリット。
　原理と方法（光源、配合物（フォーミュレーション）および用途（応用））
　（この項ではＵＶ硬化の原理と技術について、応用（塗料、接着剤、インキ、フォトレジストなど）との関連で紹介する）

２．光源の選択
　2.1 紫外線（UV）の選択
　2.2 光源：
　　　高圧水銀ランプとメタルハライドランプの選択（クリヤーコートと印刷インキ）
　　　最近登場したUV-LED(UV発光ダイオード)（単一波長395,385および365nm）の長所と短所
　2.3 光の波長、強度の理解とUV硬化における活用法
　（この項では光源について、i）光の特徴 ii)用途と光源の選択　について解説する）

３．UVラジカル硬化
　3.1 光開始・熱硬化反応の特長：硬化速度を上げるための方法
　3.2 開始剤の選択（硬化速度を決める材料）：
　　　開始剤がなぜ必要か、光源とのマッチングとは何か、短波長硬化と長波長硬化の違いと利用法
  　　[例：紫外線吸収剤共存下でのUV硬化（耐侯性硬化物）、着色物のUV硬化など]
　3.3 モノマーおよびオリゴマーの選択（硬化物の物性を決める材料の選定方法）
　　　1） 高分子の構造とセグメント運動（硬い硬化物と軟らかい硬化物の設計法）
　　　　 （応用例：クリヤーハードの設計、粘着剤の設計など）
　　　2） モノマーおよびオリゴマーの構造と選択法
　　　3） 硬化収縮とその対策：オリゴマー、デンドリマー、ハイパーブランチポリマーの利用
　　　4） 酸素硬化阻害対策法：添加物の利用（アミン、エーテル、シランなど）チオール・エンUV硬化法
　　　5） UV硬化物の黄変と硬化物の耐候性
　（現在、UV硬化の主流はUVラジカル硬化である。この項では i）UVラジカル硬化の原理・特長の解説
　ii)光源と開始剤の選択法 iii)フォーミュレーションの選択法について紹介する。　
　さらに、i) 酸素の硬化阻害 ii) 硬化収縮 iii) 密着不良など,技術面での課題の対策法について解説する）

４．UVカチオン硬化：酸素共存下でも利用できる硬化法
　4.1 UVカチオン硬化の長所と欠点：UVラジカル硬化と比べてどのような利点があるのか、最近の動向はどうなっているのか
　4.2 開始剤（光酸発生剤）からの酸発生機構と重合開始活性について
　4.3 モノマー（エポキシ化合物）の構造と硬化性
　4.4 素反応と硬化機構
　4.5 硬化速度の加速法：増感剤の利用、モノマーの選択（オキセタン、ビニルエーテルの併用など）
　4.6 UVカチオン硬化の応用：離型紙の表面加工、光ゾルーゲル法のハードコートへの応用など）
　(UVカチオン硬化はエポキシ化合物、オキセタンなどUVラジカル硬化では硬化できないモノマーの硬化が可能で、
　酸素の硬化阻害がない、硬化収縮度が低い、接着性が良好などの特徴がある。実用化に当たっての
　UVカチオン硬化の長所と短所について解説する)

５．UVアニオン硬化：新しいUV硬化法の提案
　5.1 UVアニオン硬化の意義
　5.2 光塩基発生剤の開発動向
　5.3 UVアニオン硬化の実用化：現状と展望
　　　瞬間接着剤、感光性ポリイミド、塗料など
　（UVアニオン硬化は現在開発が進行中の硬化系である。開始剤はかなり開発されているが、
　用途例はまだ一般的でなく、チオール‐エポキシ系などが典型的な例で、これからの展開が期待されている。
　その現状と展望について紹介する）

６．UV-LED硬化法の特長と現状（低温硬化のメリットとデメリット）
　6.1 単一波長の光を放射するUV-LEDの開発と硬化法への活用
　6.2 印刷およびインクジェットインキの乾燥、塗料での活用の現状
　(UV硬化の光源は高圧水銀ランプ、メタルハライドランプが主に利用されてきたが、UV-LED(UV発光ダイオード)の
　出力が上がりUV硬化でも利用できるようになりその利用が広がっている。光源としては395,385,および365nmを
　放射するものが利用されている。しかし、光源の選択は用途との関連が重要である。
　その現状と展望について紹介する)

７．硬化過程の追跡法と硬化物の評価
　7.1 硬化過程の追跡
　　　1） RT（リアルタイム）-FTIRによる硬化過程の追跡
　　　2） Photo-DSC（光熱分析法）による硬化過程の追跡
　　　3） レーザーラーマン分光分析を利用する硬化度の解析
　　　4） 製造工程におけるリアルタイム硬化追跡法
　　　　　i) 近赤外反射法を利用するリアルタイム硬化追跡法
　　　　　ii) 蛍光を利用する硬化過程の追跡法
　（UV硬化がどの程度進行しているか、目的とする硬化度は達成されているかなど、硬化過程（in-situ）で
　硬化の程度を知りたいという生産プロセス上での要望がある。この項では、硬化過程を追跡する方法として
　1）モデル実験での分析法と 2）in-situ(製造プロセス)での追跡法について紹介する）
　7.2 硬化物の評価（ハードコートの評価）
　　　1）指触法
　　　2）ラビングテスト：耐溶剤摩耗性（メチルエチルケトンなど）
　　　3）鉛筆硬度（基板の硬度に注意）
　　　4）密着試験（クロスカット試験）
　　　5）ユニバーサル硬度：フィッシャー硬度計（微小圧子によるへこみの程度評価と弾性率評価）
　(硬化物の評価法について塗料を中心に物性評価の方法を紹介する)

８．デュアル硬化法：光があたらないところの硬化（光と熱、光と湿気の利用）
　（UV硬化法の欠点は光が当たらないところは硬化しないことである。光が当たらないところでも
　硬化が求められることがある。ここでは、実用化された例を含めて光と熱を中心に
　デュアル（二方式）硬化およびハイブリッド（混成活性種（ラジカルとイオン種））硬化について紹介する）

９．UV硬化塗膜と基板との密着について（基礎的な考え方と具体例）
　　1) 表面張力からみた塗料と基材相互作用：ぬれ
　　2) 溶解パラメーターからみた塗膜の密着しやすさ
　　3) 具体例でみるUV硬化塗膜と基材との密着性：プラスチック、金属、無機材料 など
　　4)  硬化収縮と対策
　　5)  基材とUV硬化塗膜の密着性をよくするために考慮すべきこと
　（基材との密着を考慮してUV硬化塗料の選択したいとき、知っておくべき原理と具体的例について紹介する）

１０．おわりに：
 RadTech Asia 2016 (Tokyo) (第14回紫外線・電子線硬化技術国際会議)にみる最近の動向と
 今後の展望(特に、UV-LEDの話題)について紹介する。

11. 参考文献