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UV・EB硬化技術の最新応用展開    
―3Dプリンターから住環境まで―
Recent Development and Application of UV/EB Curing Process
[コードNo.2014T936]

※ 本書籍はご試読頂けません ※

■監修/ 有光晃二
■編集/ ラドテック研究会
■体裁/ B5判 316ページ
■発行/ 2014年7月7日 (株)シーエムシー出版
■定価/ 75,600円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-7813-0945-3

 
★インキ、接着剤、エレクトロニクス、自動車関連部材等、現代産業に欠くことのできないUV・EB硬化技術の最新
  開発動向をまとめたシリーズ第6弾!
★クリーンで省エネルギーなUV・EB硬化技術!3Dプリンターから住宅・排水管分野まで新規用途展開拡大!
★国内第1線の執筆陣が実用的な研究開発動向を解説!

キーワード

UV-LED / UV照射 / EB照射 / 光開始剤 / 光接着剤 / アクリルモノマー・オリゴマー / ゲル / ハイブリッド硬化 / 3Dプリンター / レジスト / ポリイミド / ナノインプリント

刊行にあたって

 UV/EB硬化技術をひと言で言えば、液状塗膜をUV光や電子線の照射により3次元架橋させ、瞬時に固体に変える技術であり、インキ、塗料、接着剤、エレクトロニクス関連部材、自動車関連部材の製造、コーティングなどに欠くことのできない技術となっている。特に近年、スマートフォンやタブレット端末の普及により、UV接着技術の重要性が増していることは周知のとおりである。この際、被着体が複雑な形状のため、光が接着層全体に均一に浸透しない状況や、多量のフィラーを含み光が深部まで到達できない状況でのUV硬化が求められる。そして、最近の3Dプリンターの普及により、高感度で高強度の造成物の作製が可能なUV硬化材料の開発が急務となっている。さらに、UV/EB硬化技術はエレクトロニクス関連分野のみならず住環境でも利用されるようになり、ユニットバスの修繕や下水管更正にもUV硬化技術が利用されるようになっている。UV/EB硬化技術は、その要求性能に応じて多種多様の材料と線源が開発されてきたが、要求性能を満足しているとは言い難いばかりか、要求性能はますます厳しくなる傾向にある。これに対応すべく各社が努力しているが、その技術の詳細が表に出てくることは少なく、1社の技術力のみで要求性能をクリアするのは困難になりつつある。

 一方、産業界で利用されるUV/EB硬化技術の基礎となる硬化反応はラジカル重合とカチオン重合の2種が定着しており、それに利用される光開始剤とモノマーについては種々の材料が開発され、UV/EB硬化技術が成熟したと思っている技術者も少なくない。しかしながら、ますます厳しくなる要求性能に対応するにはラジカル重合とカチオン重合に続く第3、第4の新たな反応機構の導入とそのための材料開発、線源開発を視野に入れなければならない。さらに、光が届かない影部分を高効率で硬化させる新たなUV硬化法の構築も急がれる。

 日本の企業や大学がそれぞれ単独で持っているUV/EB硬化の技術力は極めて高いと思われるが、この技術領域で日本が世界を先導するためには産学がそれぞれ持っている技術を共有し、次の一歩を踏み出すことが必要であると考えている。技術の共有が簡単ではないことは十分理解しているが、本書がそのための小さな第一歩になればと願っている。

 本書の著者はいずれも第一線で活躍されており、その活動で多忙を極める中ご執筆を快諾していただいた。これらの執筆者のおかげで、本書の内容は当初の想定をはるかに上回る内容になっている。本書が多くの技術者を刺激し、UV/EB硬化技術の今後の進展に貢献するものと期待している。

有光晃二

著者一覧

有光晃二東京理科大学
木下忍(株)アイ・エレクトロンビーム
足利一男ヘレウス(株)
河村紀代子ヘレウス(株)
鮫島かおりBASFジャパン(株)
岡村晴之大阪府立大学
古谷昌大東京理科大学
石井拓東京理科大学
天野翔太東京理科大学
竹中直巳共栄社化学(株)
金子知正(株)日本触媒
鷲尾典幸日本合成化学工業(株)
竹下敬祐日本合成化学工業(株)
白井正充大阪府立大学
伊藤耕三東京大学大学院
飯島大貴東京理科大学
室伏克己昭和電工(株)
大塚英幸東京工業大学
後関頼太東京工業大学
佐内康之東亞合成(株)
松川公洋(地独)大阪市立工業研究所
佐古健ナガセケムテックス(株)
山家宏士セメダイン(株)
河野翔馬セメダイン(株)
瀧健太郎山形大学
則包恭央(独)産業技術総合研究所
秋山陽久(独)産業技術総合研究所
小林広美(株)スリーディー・システムズ・ジャパン
杉江紀彦JSR(株)
工藤宏人関西大学
宮坂昌宏日立化成(株)
岡本大地太陽インキ製造(株)
小野禎之日本化薬(株)
大山俊幸横浜国立大学
富川真佐夫東レ(株)
大河原隆光硬化工法協会
斎藤恭一千葉大学
能清高(株)大日本科研
大山智子(独)日本原子力研究開発機構
平井義彦大阪府立大学
中路正富山大学
北野博巳富山大学
鷲尾方一早稲田大学

目 次

第1章UV・EB硬化技術の現状と展望  (有光晃二)
1はじめに
2光開始剤の動向
2.1光ラジカル重合開始剤および光酸発生剤
2.2光塩基発生剤
2.3光開環メタセシス重合開始剤
2.4光潜在性チオール
3自己修復材料
4影部分のUV硬化
53Dプリンタへの応用
6住環境での利用拡大へ
7おわりに
【第 I 編 材料開発・照射装置の開発動向】
<光源および硬化挙動>
第2章UV、UV-LED、EB照射装置  (木下忍)
1はじめに
2UVとEBとの硬化反応の違いについて
2.1UV硬化のメカニズム
2.2EB硬化のメカニズム
3UVとEBのエネルギー単位と計測について
3.1UV量の単位と計測
3.2EB量の単位と計測
4UV照射装置
4.1光源(ランプおよびUV-LED)
4.2照射器
4.3電源装置
5EB照射装置
5.1EBの発生と装置の構造
5.2EB装置から放出されるEBの能力
5.2.1加速電圧
5.2.2電子電流
5.3実装置と照射センター
6おわりに
第3章UV照射光源の発光状態とUV硬化反応  (足利一男、河村紀代子)
1はじめに
2UV硬化反応の基本的概念
3光開始ラジカル重合の挙動
4UV照射光源の発光状態の硬化物特性への影響
4.1硬化物の相構造の観察
4.2硬化物の耐候性試験
5おわりに
第4章キセノンフラッシュ照射装置  (木下忍)
1はじめに
2キセノンフラッシュ照射装置
3キセノンフラッシュ光源(装置)の特徴
4おわりに
<光開始剤およびモノマー>
第5章光ラジカル重合開始剤  (鮫島かおり)
1はじめに
2光ラジカル重合開始剤の要求特性と種類
3一分子反応型光ラジカル重合開始剤
3.1アセトフェノン系開始剤
3.2アシルフォスフィンオキサイド系開始剤
3.3チタノセン系開始剤
3.4オキシムエステル系開始剤
4増感剤の利用
5二分子反応型光ラジカル重合開始剤
5.1分子間水素引き抜き型-ケト化合物/アミン類
5.2電子移動型-色素/ボレート系
6酸素阻害
7おわりに
第6章光酸発生剤  (岡村晴之)
1はじめに
2光酸発生剤の開発動向
3光酸発生剤の応用研究に関する研究動向
4おわりに
第7章光塩基発生剤  (有光晃二、古谷昌大)
1はじめに
2新規光塩基発生剤の開発とアニオンUV硬化への応用
2.1非イオン性光塩基発生剤の系
2.2イオン性光塩基発生剤の系
3おわりに
第8章光潜在性チオール  (有光晃二、石井拓、古谷昌大)
1はじめに
2ラジカルUV硬化
2.1酸素による重合阻害
2.2重合阻害・硬化収縮の対策例
3チオール/エンUV硬化
4チオール/エン系での保存安定性の向上
5光潜在性チオール
5.1光照射によるチオール生成と硬化反応
5.2ポットライフの向上と硬化収縮の緩和
5.3樹脂との相溶性
6おわりに
第9章光開環メタセシス重合開始剤  (有光晃二、天野翔太、古谷昌大)
1はじめに
2光開環メタセシス重合開始剤と光硬化への応用
3光パターニングへの応用
4おわりに
第10章アクリルモノマー・オリゴマー  (竹中直巳)
1はじめに
2モノマー・オリゴマーの役割
3(メタ)アクリル酸誘導体の反応
4アクリレートモノマー
4.1耐熱性と設計
4.2屈折率と設計
5エポキシアクリレートオリゴマー
5.1エポキシアクリレートオリゴマーの特徴
5.2耐熱性と設計
6ウレタンアクリレートオリゴマー
6.1ウレタンアクリレートオリゴマーの特徴
6.2硬度と設計
7おわりに
第11章環化重合性モノマー  (金子知正)
1はじめに
2アクリル系主鎖環構造ポリマー
3α-アリルオキシメチルアクリレートの特性・機能
3.1モノマーの特性・機能
3.2ポリマー・硬化物の特性・機能
3.2.1Tg・硬さと可撓性の両立
3.2.2密着性
3.2.3耐熱分解性
3.2.4位相差発現性
3.2.5顔料分散性(分散補助能)
3.2.6酸素捕捉性
3.2.7その他
4α-アリルオキシメチルアクリレートの応用方法・用途アイデア
4.1反応性希釈剤としての利用
4.2ポリマー原料としての利用
第12章エピスルフィド  (鷲尾典幸、竹下敬祐)
1はじめに
2水添ビスフェノールA型エピスルフィド樹脂「SR0100H」
2.1概要
2.2エピスルフィド樹脂「SR0100H」の基本物性
2.3エピスルフィド樹脂「SR0100H」の硬化物物性と特徴
3光塩基発生剤「PBG4」の有用性
4「PBG4」と「SR0100H」による新規なアニオンUV硬化材料
5まとめ
<新規な硬化システム>
第13章リワーク型UV硬化樹脂  (白井正充)
1はじめに
2リワーク型UV硬化樹脂の設計概念
3多官能アクリル系樹脂
4多官能エポキシ系樹脂
5高機能材料としての活用
6おわりに
第14章環動ゲルタイプUV硬化  (伊藤耕三)
1はじめに
2環動高分子とは
3環動高分子材料の調製
4滑車効果と環のエントロピー
5環動高分子の応用
第15章アニオンUV硬化型有機無機複合材料  (有光晃二、飯島大貴、古谷昌大)
1はじめに
2有機無機複合材料
2.1カップリング処理
2.2表面官能基の変換
2.3ポリマーグラフト
2.4非共有結合型修飾
2.5in-situでの粒子形成
3アニオンUV硬化
4アニオンUV硬化型有機無機複合材料
5おわりに
第16章チオール/エン反応を利用したハイブリッド硬化  (室伏克己)
1はじめに
2チオール化合物を用いたUV硬化の現状
3チオール化合物の複雑な反応機構
4チオール化合物添加系でのUV硬化性の挙動
5チオール/エン反応の挙動
5.1UV硬化挙動
6密着強度
7機械的特性
8ガスバリア性
9熱的特性
10耐水性
11おわりに
第17章組み換え可能な共有結合を有する化学架橋システム  (大塚英幸、後関頼太)
1はじめに
2加熱により組み換わる共有結合を利用した化学架橋システム
3光照射により組み換わる共有結合を利用した化学架橋システム
4自発的に組み換わる共有結合を利用した化学架橋システム
5おわりに
【第 II 編 応用編】
第18章UV硬化材料を用いた高屈折率光学材料  (佐内康之)
1はじめに
2屈折率を決めるパラメーター
3高屈折率のUV硬化材料を得るための手法
3.1芳香族基の導入
3.2フッ素以外のハロゲン原子の導入
3.3硫黄原子の導入
3.4脂環式構造の導入
4おわりに
第19章光架橋性有機無機ハイブリッド  (松川公洋)
1はじめに
2光2元架橋反応によるアクリル/シリカ有機無機ハイブリッド
3光カチオン重合によるエポキシフルオレン系有機無機ハイブリッド
4エン/チオール反応による有機無機ハイブリッド
5ジルコニアナノ粒子を用いた高屈折率有機無機ハイブリッド薄膜
6おわりに
第20章有機EL封止材  (佐古健)
1はじめに
2有機ELディスプレイの構造
3有機EL用封止材
4全面封止構造
5最後に
第21章UV後硬化形弾性接着剤  (山家宏士、河野翔馬)
1はじめに
2UV後硬化形接着剤
3弾性接着剤
4UV後硬化形弾性接着剤
5おわりに
第22章ジェルネイルの安全性に関する文献調査と硬化過程の解析  (瀧健太郎)
1はじめに
2一般的なUV硬化(キュア)技術とジェルネイルの違い
3ジェルネイルに関する医学文献調査
4ジェルネイルの硬化中に起こる発熱・未硬化層の形成・未反応モノマーの残留
5ジェルネイルをより安全に使うために
第23章可逆的な光接着材  (則包恭央、秋山陽久)
1はじめに
2フォトクロミック反応
3光液化固化材料の開発と可逆的光接着剤への応用
3.1光で溶ける有機材料
3.2糖アルコール系材料
3.3熱および力学特性
3.4接着試験
4おわりに
第24章3Dプリンタの現状と今後の可能性  (小林広美)
1はじめに
23Dプリント=積層造形(成形)法
33Dプリンタ市場について
43D Systems社について
5様々な積層造形方式
5.1熱溶融方式(PJP : Plastic Jet Printing)
5.2フィルム透過方式(FTI : Film Transfer Imaging)
5.3フルカラー方式(CJP : Color Jet Printing)
5.4マルチジェット方式(MJP : MultiJet Printing)
5.5光造形方式(SLA : Stereolithography)
5.6粉末焼結方式(SLS : Selective Laser Sintering)
5.7金属粉末造形方式(DMP:Direct Metal Printing)
6「ものづくり」 の様々な段階で活用される3Dプリンタ
73Dプリンタを活用した新しい生産メソッド
8オンデマンド3Dプリント事業
9エンターテインメント、フィギュア、記念品
10建築、土木、住宅販売など
11個人レベルに広がる3Dプリンタと3Dコンテンツ
12最後に
<レジスト関連>
第25章半導体レジスト  (杉江紀彦)
1はじめに
2半導体レジストの遍歴
2.1半導体レジストの起こり
2.2光源波長の短波長化と半導体レジスト材料の推移
2.3g/i線用半導体レジスト
2.4KrF/ArFエキシマレーザー用半導体レジスト
2.5EUV(Extreme ultraviolet)用半導体レジスト
3まとめ
第26章分子レジスト  (工藤宏人)
1はじめに
2分子レジスト材料の例
2.1カリックスアレーンタイプ
2.2フェノール樹脂タイプ
2.3特殊構造タイプ
2.4光酸発生剤(PAG)含有タイプ
3まとめ
第27章ドライフィルムレジスト  (宮坂昌宏)
1はじめに
2感光性ドライフィルムの組成と感光システム
3最近の技術動向
3.1配線微細化への対応
3.2直接描画への対応
4おわりに
第28章ソルダーレジストの基本と光硬化技術に関する最近の開発動向  (岡本大地)
1はじめに
2アルカリ現像型ソルダーレジスト
2.1基板の前処理
2.2ソルダーレジストの塗布
2.3乾燥
2.4露光
2.5現像
2.6熱硬化
3デジタル露光方式への対応
3.1デジタル露光方式のメリット
3.2デジタル露光方式におけるソルダーレジストの課題
4黒色ソルダーレジスト
5おわりに
第29章MEMS用レジスト  (小野禎之)
1はじめに
2UV/EB硬化技術のMEMSへの応用
2.1接合プロセスとレジスト特性
2.2テンティングプロセスとレジスト特性
2.3埋め込みプロセスとレジスト特性
3接合用感光性接着剤
4環境対応型MEMSレジスト
5まとめ
第30章反応現像型感光性エンジニアリングプラスチック  (大山俊幸)
1はじめに
2ポジ型反応現像画像形成
3ネガ型反応現像画像形成
3.1アルカリ水溶液/有機溶媒現像系
3.2アルカリ水溶液現像系
4おわりに
第31章感光性ポリイミドの現状と課題  (富川真佐夫)
1感光性ポリイミドの開発経緯
2半導体パッケージの開発動向
3低温硬化タイプの開発
3.1ポリイミドベースでの開発
3.2PBOベースでの開発
3.3低熱膨張率化への取組み
3.4海外の動向
3.5その他の樹脂系を用いた開発
4おわりに
<住環境・ナノテク・医療関連>
第32章硬化技術による下水道管きょの更生工法  (大河原隆)
1はじめに
2管きょ更生工法の種類
3シームレスライナーの構造と製造方法
4UVライト
5シームレスライナーの施工方法
6シームレスライナーの特長
7おわりに
第33章放射性セシウム除去のための無機化合物を担持した繊維状吸着材  (斎藤恭一)
1はじめに
2不溶性フェロシアン化コバルトを担持した繊維状吸着材
2.1不溶性フェロシアン化金属によるセシウム除去
2.2ナイロン繊維への不溶性フェロシアン化コバルトの担持
2.3繊維状吸着材のセシウム除去性能
3おわりに
第34章3Dプリンターの医療への応用  (能清高)
1はじめに
2歯科矯正への応用
3補聴器
4心臓シミュレータ
5人工骨
第35章集束イオンビームを使った医用プラスチックの微細加工  (大山智子)
1はじめに
2ポリ乳酸の特徴と加工技術
3集束イオンビーム(FIB)を用いた微細加工と表面改質
3.1FIBの特徴
3.2ダイレクトエッチングによる微細加工
3.3照射による表面改質
4おわりに
第36章UVナノインプリント法を用いたナノ構造成型  (平井義彦)
1ナノインプリント法
2UVナノインプリント法とUV硬化性樹脂
2.1ナノ空間への樹脂充填過程
2.2ナノ空間中でのUV光伝搬
2.3ナノ空間中でのUV硬化
2.4UV硬化収縮とナノ成型
2.5離型とUV硬化性樹脂
3UVナノインプリントのリソグラフィ応用
4まとめ
第37章UV / IBを用いたポリマー表面のパターニングと細胞接着制御への展開  (中路正、北野博巳)
1はじめに
2高分子修飾表面の構築
2.1可逆的付加開裂連鎖移動 (RAFT) 重合法を用いた高分子ブラシの構築
2.2シランカップリング基を側鎖に導入した高分子による表面コーティング
3高分子修飾表面の特性評価
3.1高分子ブラシ表面の特性評価
3.2シランカップリングを利用した高分子修飾表面の特性評価
3.3UV照射により改質したPCMBブラシ表面の特性評価
4UV / IB照射による表面パターニングとタンパク質・細胞パターニング
4.1IB照射したPGUMAブラシ表面へのタンパク質吸着とPGUMA表面のパターニングおよび細胞パターニング
4.2シランカップリング基を側鎖に有するPCMBによって修飾された表面へのタンパク質吸着とIB照射による細胞パターニング
4.3UV照射したPCMBブラシ表面へのタンパク質吸着・細胞接着および蛍光タンパク質パターニング
5おわりに
第38章フッ素系高分子材料の微細加工とインプリント用モールドへの応用  (鷲尾方一)
1はじめに
2RX-PTFEの微細加工法
2.1放射光を用いた直接加工
2.2イオンビームによる直接加工
2.3熱-放射線複合微細加工技術(TRafプロセス)
3ナノインプリントモールドへの応用
4おわりに



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