UV 紫外線 硬化 書籍
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UV硬化のトラブル原因とその対策事例集

最も困難なトラブルを材料選定・設計・照射条件など、多角的アプローチで解決!

■発刊 2011年12月27日   ■体裁:B5判 上製本 241頁  ■定価 80,000円(税抜)

※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■ 問い合わせの多いトラブルを豊富な事例をもとに解決!

◆ 表面の平滑性を維持できない
◆ 膜厚・粘度の精密な制御が不能
◆ 酸素阻害
◆ 黄変・変色・着色
◆ 熱劣化
◆ 厚膜・深部の硬化不良
◆ 基材への接着・密着不良  ・・・など

■ 最近セミナーで必ず挙がる・・・選りすぐった疑問に答える 1冊!
※日頃、下記のような悩みを抱えている方ぜひとも一度ご覧に

◆ “薄膜”“膜厚”“深部”ケースに応じた硬化不良対策
◎硬化速度を速めたが、全体がしっかりと硬化されているのかわからない・・・。
◎フィラーや顔料等の、影の部分が完全硬化できない・・・。
◎光強度や開始剤濃度を上げたが、どうしても塗膜表面で光が吸収されて内部に届かない・・・。
◎硬化速度や厚み方向の膜構造の均一性に大きく関与する、影響因子は?
◎光の吸収が少ない場合や、深部の完全硬化が難しい場合の、フォーミュレーションのポイントとは?
◎うまく内部硬化させるためには、どのようにLambert-Beerの法則を効果的に用いればいいの?
◎どの種類の開始剤を併用すれば、内部まで光が届くようになるの?
◎内部まで光が届きにくくても、硬化の進行により、内部まで光が届くなるようになることがあるって本当?
◎完全硬化と硬化速度をとらえる上での、生成するポリマー濃度とモノマーの消失速度の求め方とは?
◎完全硬化していると判断できる評価方法ってどのような方法があるの?

◆ 反応不良/酸素などによる硬化不良
◎光を照射してもなぜか固まらない・・・。
◎ラジカルが局所的に増大して停止反応がおこる・・・。
◎酸素阻害のため、アミンやチオールを添加したが、強度と保存安定性が悪くなってしまった・・・。
◎硬化不良を対策するために、増感剤を添加したのに、その組成物のバランスがどうしても崩れてしまう。
◎硬化特性・重合率を上げたいが、UV-LEDの光だけでは塗膜の硬化が十分に進まない・・・。
◎溶存の水分量や酸素濃度が高くなり硬化遅延や硬化不良を起こす・・・。
◎酸素バリヤ層を設けたり、窒素や炭酸ガスなどの不活性な雰囲気下で反応を行う際の注意点は?
◎水素供与化合物はどれを使えばいいの?添加の注意点は?
◎樹脂中にかみ込んだ気泡って酸素阻害になるの?その対策って?

◆ 粘度調整、希釈を上手に行い、かつ物性を維持する!
◎粘度調整を考慮した配合比の指標とは?
◎モノマー配列、分子量・分子量分布、分子形状を制御し、粘度を自在にコントロールするには?
◎粘度が硬化性、塗膜物性へ与える影響とは?
◎モノマー、分散粒子、添加剤が膜物性に与える影響とは?
◎オリゴマーの粘度を低くして基板にぬれやすい配合物を調製するときに注意点は?
◎溶剤での希釈にあたり、SP値の近いものを選ぶ理論が成立しない条件とは?
◎希釈しつつ、柔軟で且つ強靭な膜物性が向上する配合設計とは?

◆ 硬化収縮、反り、または相性による基材との接着・密着不良
◎加熱により発生する応力のために剥離が生じてしまう・・・。
◎硬化阻害は対策したが、今度は硬化物が硬く、脆くなり、密着力が低下してしまった・・・。
◎硬化速度を速めたが、収縮の影響が大きくなった・・・。
◎基材に対して良く“ぬれる”UV硬化性樹脂を設計するには?
◎界面化学的な特性の違いよって生じる、UV硬化樹脂の接着性における基材との相性とは?
◎硬化収縮の程度とモノマーの分子構造、官能基間の分子量などの相関性とは?

◆ 評価 ⇒ 対策へのフィードバック
◎正確に解析するには、どの手法を選び、他の解析データとどう組み合わせるの?
◎製品状態のどこに着目して、トラブルを解決に導く分析をするのか?
◎分析の熟練者からみた、抑えておくべき、構成材料とその比率とは?
◎照射条件や硬化雰囲気(酸素や水分の存在)などのプロセスのトラブル原因を見出す分析とは?
◎開始剤濃度を変化させた場合の硬化挙動の違いは、どのように観察する?
◎重合禁止剤、増感剤、硬化助剤、レベリング剤、UV吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、顔料の配合量や残存率を調べる方法分析方法は?

【執筆者 敬称略】
千葉大学
(株)スリーボンド
(株)スリーボンド
(株)スリーボンド
BASFジャパン(株)
BASFジャパン(株)
大阪府立大学
日本化薬(株)
ビックケミー・ジャパン(株)
小関 健一
今井 雄介
大槻 直也
金子 哲
中南 宇史
倉 久稔
角岡 正弘
堀口 尚文
若原 章博
岩崎電気(株)
荒川化学工業(株)
住友スリーエム(株)
太陽インキ製造(株)
東京理科大学
東亞合成(株)
日本ペイント(株)
浜松ホトニクス(株)
木下 忍
澤田 浩
畑中 秀之
峰岸 昌司
有光 晃二
佐内 康之
肥田 敬治
杉本 晴彦
【目  次】
◆ 1章 トラブル対策のために知っておきたい!高機能なUV硬化性樹脂の設計

□ 第1節 光重合反応から見たUV硬化性樹脂の設計
  1. 素反応からの検討
  2. 酸素による重合阻害

□ 第2節 光重合開始剤の重要性
  1. ラジカル重合開始剤の種類と反応
  2. ラジカル重合開始剤の吸収特性
  3. 重合開始剤と光源との関係
  4. ラジカルの構造と反応

□ 第3節 硬化膜の物性に及ぼすモノマーの影響
  1. 硬化膜の基材接着性
  1-1. 界面化学的要因と接着挙動
  1-2. 硬化収縮に伴う応力の発生と接着挙動
  1-3. 投錨効果と接着挙動

 
◆ 第2章 硬化阻害を防ぐには?

□ 第1節 硬化阻害を防ぐには?
 1. ラジカルの生成(光源と開始剤)
 2. 成長反応の阻害

□ 第2節 ラジカル重合における酸素による硬化阻害への各対策手法(1)
 1. 酸素阻害機構
 2. 酸素阻害への対策手法
  2-1. 硬化雰囲気からのアプローチ
 3. 硬化プロセスからのアプローチ
  3-1. 照度
  3-2. ランプ発光波長
 4. 樹脂設計からのアプローチ
  4-1. 開始剤濃度
  4-2. 開始剤種類
  4-3. モノマー
  4-4. 水素供与性物質の添加
  4-5. エン・チオール反応の利用
  4-6. 樹脂中の気泡への対処

□ 第3節 ラジカル重合における酸素による硬化阻害への各対策手法(2)
 1. 酸素による励起状態の失活とラジカルの捕捉
  1-1. 酸素による励起状態の失活
  1-2. 酸素によるラジカルの捕捉
  3-2. ランプ発光波長
 2. 酸素による重合阻害の低減対策
  2-1. 配合面からのアプローチ
   ・ ワックスの使用
   ・ アミンの添加
   ・ 光重合開始剤の組み合わせ
   ・ 構造による特徴
   ・ チオール・エン硬化系
   ・ その他
  2-2. プロセス面からのアプローチ
   ・ カバーフィルムの使用
   ・ 不活性ガス中での硬化
   ・ 紫外線強度の増加

□ 第4節 カチオン重合における湿気(水分)による硬化阻害への各対策手法
 1. カチオン重合の反応機構と水分による反応阻害
 2. 樹脂の水分量と硬化挙動
 3. 樹脂と開始剤の選択
 4. 硬化環境

□ 第5節 カチオンUV硬化における湿気(水分)による硬化阻害への各対策手法

□ 第6節 アニオンUV硬化における低感度への対策手法

□ 第7節 照度低減を防ぐための各手法
 1. UV光源の選択
 2. 光量管理
 3. ステップ照射

 
◆ 第3章 未硬化部分を完全に硬化するには?
       光の届かない/届きにくい部分 「影、深部 (厚膜)」を硬化するには?

□ 第1節 硬化反応がとまる原因とは
 1. 光があたらない部分の硬化
 2. 塗料を一部接着剤として利用するときの例
 3. 光が届かない部分の硬化
 4. 瞬間接着による仮止

□ 第2節 完全硬化のための増感材の選び方・使い方
 1. 増感材のはたらき
 2. エネルギー移動
 3. 増感材と開始材の組み合わせ例

□ 第3節 未硬化を防ぐための開始剤の選び方・使い方
 1. 厚膜および着色感光性材料の特徴と光硬化
 2. ラジカル硬化型厚膜感光組成物の光硬化
 3. 着色剤を含有する感光組成物の光硬化
 4. 着色剤含有系の光硬化への -アミノアセトフェノンの分光増感反応の利用

□ 第4節 照射条件により未反応を防ぐことは可能か?(1)
 1. 照射波長による硬化の違い
 2. 光の当て方を工夫する

□ 第5節 照射条件により未反応を防ぐことは可能か?(2)
 1. UV硬化に必要なUV照度が得られない
 2. 照射器の温度上昇
 3. 照度は適正でも硬化不足

□ 第6節 顔料添加樹脂の完全硬化技術
 1. インキ膜厚と顔料濃度- Lambert-Beerの法則-
 2. 着色されたインキにおける光開始剤と着色顔料
  2-1. 黒色インキの紫外線硬化

□ 第7節 硬化速度と完全硬化
 1. 硬化速度
  1-1. UV強度と表面硬化性
  1-2. 化学構造と表面硬化性
  1-3. 内部硬化性
 2. 完全硬化
  2-1. 硬化速度と完全硬化

□ 第8節 デュアルUV硬化による完全硬化技術
 1. 厚膜および着色感光性材料の特徴と光硬化
 2. ラジカル硬化型厚膜感光組成物の光硬化
 3. 着色剤を含有する感光組成物の光硬化
 4. 着色剤含有系の光硬化への -アミノアセトフェノンの分光増感反応の利用

□ 第9節 デュアルUV硬化による完全硬化技術(UV硬化+その他の硬化方法(嫌気・熱・湿気))
 1. UV硬化の問題点
 2. UV硬化と嫌気性硬化の組み合わせによる硬化方法
  2-1. UV硬化性樹脂への嫌気硬化性付与
  2-2. 嫌気硬化性について
  2-3. UV硬化性樹脂への嫌気性付与の実用化
 3. UV硬化と熱反応硬化性の組み合わせによる硬化方法
  3-1. UV硬化性樹脂への熱硬化性付与
  3-2. 過酸化物による加熱硬化について
  3-3. エポキシ配合による加熱硬化について
 4. UV硬化と湿気硬化性の組み合わせによる硬化方法
  4-1. UV硬化樹脂への湿気硬化付与

 
◆ 第4章 黄変・変色・着色を防ぐには?

□ 第1節 黄変・変色・着色が生ずるメカニズム
 1. UV照射時(後)の着色
  1-1. 光開始剤に由来する着色
  1-2. 重合禁止剤による着色
 2. UV硬化物およびプラスチック基板の耐候性
  2-1. UV硬化物の耐候性
  2-2. UV硬化に用いられるオリゴマーおよび基板に用いられるプラスチックの黄変

□ 第2節 モノマー・オリゴマーの選択および使い方
 1. 黄変のメカニズム
 2. 化学構造
 3. 低黄変が期待できるモノマー・オリゴマー
 4. シリコーン系

□ 第3節 反応性オリゴマーの選択および使い方
 1. ポリエステルアクリエート
 2. エポキシアクリレート
 3. ウレタンアクリレート

□ 第4節 透明樹脂における開始剤の選び方・使い方
 1. 開始剤由来の黄変、着色の機構
 2. 透明樹脂向け低黄変性光重合開始剤の選択と使い方
 3. 光硬化後の塗膜の黄変

□ 第5節 UVA/HALSの選び方・使い方
 1. UVA
 2. HALS
 3. 曝露試験結果

 
◆ 第5章 層間剥離・密着不良・硬化収縮を対策するには?

□ 第1節 密着性低下と硬化収縮の関係
 1. 光硬化性樹脂の密着性

□ 第2節 硬化収縮しにくいモノマー・オリゴマーの選択

□ 第3節 厚膜での硬化収縮をいかに対応するか?
 1. 硬化収縮の低減対策
  1-1. モノマー、オリゴマーの特徴と硬化収縮
   ・ アクリル当量と硬化収縮
   ・ Tg(ガラス転移温度)と硬化収縮
   ・ 伸び率と硬化収縮
  1-2. 硬化形式と硬化収縮
  1-3. 非反応成分の添加と硬化収縮

 

◆ 第6章 粘度を調整するには?

□ 第1節 UV硬化樹脂の粘度制御技術と影響因子

□ 第2節 低粘度モノマーの選定と設計
 1. アクリルモノマーの特徴
 2. アクリルモノマーの低PII化
 3. N−ビニルホルムアミド

□ 第3節 粘度調整剤による粘度調整

 

◆ 第7章 大・微小面積への対応をするには?

□ 第1節 大面積を硬化するための照射技術と熱対策
 1. ライン型ファイバーの利用
 2. リニア照射型UV-LEDユニットの利用

□ 第2節 光学レンズにおける微小面積のUV硬化樹脂の設計硬化技

 

◆ 第8章 熱劣化を対策するには?

□ 第1節 反応時の熱発生メカニズムと対処法

□ 第2節 照射条件最適化による照射熱への対応(1)
 1. スポット光源の熱対策
 2. UV-LED光源の利用

□ 第3節 照射条件最適化による照射熱への対応(2)

□ 第4節 UV波長選択による熱対策

□ 第5節 添加剤による熱劣化対策

□ 第6節 LEDランプによる対策とその波長に合わせた開始剤選定
 1. 光硬化反応と光硬化組成物
 2. 光重合開始剤への要求特性とUV-LED光源への適用性
 3. 光重合開始剤の種類と特徴およびUV-LED用開始剤の選定
  3-1. ラジカル型光重合開始剤
   ・ アセトフェノン型光重合開始剤の種類と特徴およびUV-LEDへの適用
   ・ α-アミノアセトフェノン類の増感反応の利用
   ・ その他のタイプI光重合開始剤の特徴とUV-LED光源への適応
   ・ 2分子反応型光重合開始剤
  3-2. カチオン型光重合開始剤
   ・ 光カチオン硬化開始剤の種類と特徴
   ・ オニウム塩のUV-LED光源への適用

 

◆ 第9章 アウトガス・臭気を防ぐには?

□ 第1節 UV硬化樹脂におけるアウトガス発生要因と各対策手法
 1. 主要なアウトガス、臭気の発生要因
  1-1. 未反応モノマー・オリゴマーおよび低分子量の反応物
  1-2. 残存光開始剤または光開始剤の分解物
  1-3. モノマー・オリゴマー中の不純物
  1-4. モノマー・オリゴマーの分解物
  1-5. 水分

□ 第2節 カチオン硬化性樹脂におけるアウトガス発生要因と各対策手法
 1. エポキシ樹脂
 2. 光カチオン重合開始剤

□ 第3節 アニオン硬化性樹脂におけるアウトガス発生要因と各対策手法

□ 第4節 アウトガスの発生しにくい光重合開始剤の種類・特徴と選び方使い方
 1. 光重合開始剤とアウトガス発生の関係
 2. アウトガスの発生しにくい光重合開始剤
  2-1. アルキルフェノン型ラジカル光重合開始剤
  2-2. その他の光重合開始剤

 
◆ 第10章 レベリング性を付与するためには?
       - 配合設計におけるレベリング性の付与 -
◆ 第11章 UV硬化樹脂における分析・評価技術
             〜トラブル対策のための分析技術〜

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