UV硬化技術を実際に使う場面では、樹脂設計、照射条件、反応機構など全体を理解し設計する必要があります。1章で本書を読み進める上で必要な基礎的事項を説明し、2章以降では現場で直面する硬化阻害、反り・変形、硬化収縮密着性、変色、アウトガス対策など個別対応技術を解説しています。
既にUV硬化を扱っている方だけでなく、これからUV硬化に取り組む方も、ぜひお役立てください。
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第1章 | UV硬化の基礎 |
1 | はじめに |
2 | UVラジカル硬化 |
2.1 | UVラジカル硬化の素反応 |
2.2 | 光源と光開始剤 |
2.3 | フォーミュレーション |
2.4 | UVラジカル硬化における課題 |
2.4.1 | 酸素の硬化阻害 |
2.4.2 | 酸素硬化阻害の対策 |
2.4.2 | UV硬化時の硬化収縮 |
2.4.3 | UV硬化物の黄変(UV硬化時の黄変と屋外暴露時の黄変) |
2.5 | 応用 |
3 | UVイオン硬化 |
3.1 | UVカチオン硬化 |
3.1.1 | 長所と欠点 |
3.1.2 | UVカチオン硬化:反応機構 |
3.1.3 | 開始剤の構造と光照射による酸生成機構 |
3.1.4 | 硬化速度の加速 |
3.1.5 | UVカチオン硬化の湿気による硬化阻害 |
3.1.6 | 応用 |
3.2 | UVアニオン硬化 |
3.2.1 | 光塩基発生剤 |
3.2.2 | UVアニオン硬化 |
4 | UV硬化過程の追跡と硬化物の評価 |
5 | おわりに |
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第2章 | UV硬化樹脂の硬化挙動解析 |
1 | UV硬化反応 |
2 | 硬化挙動に影響を及ぼす各種要因 |
3 | 硬化挙動の解析手法 |
3.1 | 分光学的手法 |
3.1.1 | 赤外分光法(IR法) ・アクリル系試料の硬化挙動解析 ・エポキシ系試料の硬化挙動解析 ・リアルタイム赤外分光法(RTIR法) |
3.1.2 | ラマン分光法 |
3.1.3 | NMR分光法 |
3.2 | 熱分析的手法 |
3.2.1 | 光DSC法 |
3.3 | 電気的特性などの物性変化を用いた手法 |
3.3.1 | 電気伝導度(体積抵抗率) |
3.3.2 | 誘電特性(誘電率、誘電損失) |
3.3.3 | 粘弾性 |
3.3.4 | 屈折率、および厚みの変化 |
3.4 | その他の手法 |
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第3章 | 特異な分解反応を利用するUV硬化樹脂の精密構造解析法 |
1 | 有機アルカリ共存下での反応熱分解GCによる精密構造解析 |
1.1 | 反応熱分解GCの装置構成と測定手順 |
1.2 | 多成分アクリル系UV硬化樹脂の精密組成分析 |
1.3 | オリゴマータイプのアクリレートプレポリマー分子量の推定 |
1.4 | アクリル系UV硬化樹脂の硬化反応率の定量 |
1.5 | UV硬化樹脂の架橋ネットワーク構造解析 |
2 | 超臨界メタノール分解?マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析による架橋連鎖構造解析 |
2.1 | 超臨界メタノール分解?MALDI-MS測定の操作手順 |
2.2 | 超臨界メタノール分解物のMALDI-MS測定による架橋連鎖構造解析 |
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第4章 | UV照射条件最適化による硬化不良対策 |
1 | UV硬化の要因 |
2 | UV量計測器 |
3 | ランプ〈要因:光の分光分布、光エネルギー〉 |
4 | 照射器〈要因:光の分光分布、照度、光量、ランプの再始動、温度〉 |
5 | 電源装置〈要因:照度、光量〉 |
6 | 照射雰囲気〈要因:酸素阻害〉 |
7 | 変動要因 |
8 | おわりに |
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第5章 | LEDの硬化用光源としての利用 |
1 | 製品品質の向上について |
2 | 生産効率の向上について |
3 | ランニングコストの削減 |
4 | 生産設備の設計自由度向上 |
5 | 設備の導入コストの削減 |
6 | LED照射器の現状と今後の課題 |
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第6章 | 酸素によるUV硬化阻害対策 |
第1節 | UV硬化における酸素による硬化不良メカニズムと対策 |
1 | 酸素クエンチングと酸素スカベンジングのメカニズム |
1.1 | 酸素クエンチング |
1.2 | 酸素スカベンジング |
2 | 皮膜中のラジカル重合反応と酸素の影響 |
2.1 | 皮膜表層の反応状態 |
2.2 | 皮膜中層の反応状態 |
2.3 | 皮膜下層の反応状態 |
3 | UV硬化材料の配合での酸素硬化阻害対策 |
3.1 | 光反応開始剤の濃度と種類 |
3.2 | モノマーの選択 |
3.3 | オリゴマー・プレポリマーの選択 |
3.4 | UV硬化材料への泡のかみ込みの影響 |
3.5 | UV硬化材料の消泡剤 |
3.6 | 添加剤や体質顔料による改善 |
4 | UV硬化装置面での酸素硬化阻害対策 |
4.1 | ランプの種類と出力 |
4.2 | リフレクター・熱線カットフィルターの影響 |
4.3 | 不活性ガスの注入 |
5 | UV硬化材料皮膜の形成方法での酸素硬化阻害対策 |
5.1 | 皮膜の形成方法 |
5.1.1 | 皮膜形成装置の改善 |
5.1.2 | UV硬化装置のセッティング条件 |
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第2節 | エン/チオール硬化系による酸素阻害対策 |
1 | はじめに |
2 | チオール化合物の例 |
3 | 反応機構 |
4 | 酸素阻害フリー |
5 | 硬化過程での粘弾性挙動 |
6 | 硬化収縮 |
7 | 硬化物の物性 |
7.1 | 動的粘弾性 |
7.2 | 耐衝撃性 |
7.3 | 透明度 |
8 | おわりに |
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第7章 | UV硬化に対する湿度の影響 |
1 | はじめに |
2 | 化学的な整理 |
2.1 | 水の特徴 |
2.2 | UV硬化過程 |
2.3 | UV硬化型材料の分類 |
3 | UVカチオン硬化型材料 |
3.1 | 環状エーテル類のカチオン開環重合 |
3.2 | 連鎖移動反応 |
3.3 | 連鎖移動反応の硬化速度への影響 |
3.4 | 湿度の影響 |
4 | 湿度の影響を抑制する方法 |
4.1 | 湿度のコントロール |
4.2 | 配合組成の最適化 |
4.3 | 水分添加 |
4.4 | 加熱 |
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第8章 | 着色材料添加による硬化性低下への対策 |
1 | 着色材料(顔料)の影響 |
2 | 光反応開始剤の選択 |
3 | 硬化不良の対策 |
3.1 | 着色材料(顔料)によるアプローチ |
3.2 | 開始剤によるアプローチ |
3.3 | ランプ・装置によるアプローチ |
3.4 | その他の対策 |
4 | その他注意点 |
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第9章 | 塩基増殖反応を利用したアニオンUV硬化システム |
1 | はじめに |
2 | 高感度化の方法 |
3 | 塩基増殖剤 |
3.1 | 分子設計 |
3.2 | 分解挙動 |
4 | 塩基増殖剤のアニオンUV硬化への応用 |
5 | おわりに |
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第10章 | カチオン重合における重合速度制御 |
1 | カチオン重合について |
1.1 | モノマー |
1.2 | 光カチオン重合開始剤 |
2 | 反応速度の制御 |
2.1 | 剛体振り子型物性試験機による測定 |
2.2 | 指触による硬化速度測定 |
2.3 | 光DSCによる硬化速度測定 |
3 | 遅延硬化接着剤の例 |
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第11章 | UV硬化と熱硬化の組み合わせによる硬化方法 |
1 | はじめに |
2 | UV硬化と熱硬化の組み合わせ |
2.1 | UV硬化触媒のみ含むシステム |
2.2 | UV硬化触媒と熱硬化触媒を含むシステム |
2.2.1 | アクリル樹脂ベース |
2.2.2 | エポキシ樹脂ベース |
2.2.3 | 硬化性への影響 |
2.2.4 | 硬化物物性への影響 |
3 | 具体的な用途例 |
3.1 | 液晶ディスプレイ用接着剤 |
3.2 | DVD-RAM用接着剤 |
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第12章 | UV硬化と湿気硬化の組み合わせによる硬化方法 |
1 | 湿気硬化性樹脂への光硬化性付与 |
2 | イソシアネート含有化合物への光硬化性付与 |
2.1 | イソシアネート含有化合物 |
2.2 | イソシアネート含有化合物の反応機構 |
2.2.1 | 水との反応 |
2.2.2 | ヒドロキシ化合物との反応 |
2.2.3 | 2級アミンとの反応 |
2.2.4 | カルボン酸との反応 |
2.3 | 光硬化性付与イソシアネート含有化合物 |
2.3.1 | 特徴 |
2.3.2 | イソシアネート含有化合物への光硬化性付与の実用化 |
3 | オルガノポリシロキサンへの光硬化性付与 |
3.1 | オルガノポリシロキサン |
3.2 | オルガノポリシロキサンの反応機構 |
3.2.1 | 過酸化物との反応 |
3.2.2 | 縮合反応 |
3.2.3 | 付加反応 |
3.3 | 光硬化性付与オルガノポリシロキサン |
3.3.1 | 特徴 |
3.3.2 | オルガノポリシロキサンへの光硬化性付与の実用化 |
4 | シアノアクリレートへの光硬化性付与 |
4.1 | シアノアクリレート |
4.2 | 瞬間接着剤の反応機構 |
4.3 | シアノアクリレートへの光硬化性付与 |
4.3.1 | 特徴 |
4.3.2 | シアノアクリレートへの光硬化性付与の実用化 |
4.3.3 | 開始剤の選定と高湿熱環境の用途への応用技術 |
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第13章 | UV硬化と嫌気硬化の組み合わせによる硬化方法 |
1 | 嫌気性硬化反応の化学 |
2 | アクリル系光硬化反応の化学 |
3 | 嫌気性接着剤 |
4 | 光硬化と嫌気性硬化反応の接着剤への応用 |
5 | 光硬化・嫌気性硬化接着剤 |
6 | 光硬化・嫌気性硬化接着剤の応用例 |
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第14章 | 硬度・耐擦傷性(耐摩耗性)の上げ方 |
1 | ハードコート剤の分類とUV硬化型ハードコートの特徴 |
1.1 | ハードコート剤の分類 |
1.2 | UV硬化型ハードコート剤が使用されている主な分野(プラスチック素材向け) |
2 | 主な硬度・耐擦傷性(耐摩耗性)の試験方法 |
2.1 | 主な硬度試験の分類と試験方法 |
2.2 | 主な硬度試験の具体的な試験方法 |
2.2.1 | 鉛筆硬度試験 |
2.2.2 | ナノインデンテーション硬度試験 |
2.2.3 | ペンドラム硬度試験 |
2.3 | 耐擦傷性(耐摩耗性)試験の分類と試験方法 |
2.4 | 主な耐擦傷性(耐摩耗性)試験の具体的な試験方法 |
2.4.1 | スチールウールによる耐擦傷性(耐摩耗性)試験 |
2.4.2 | 砂消しゴム摩耗試験 |
2.4.3 | テーバー摩耗試験 |
3 | 塗膜のレオロジーからみた硬度と耐摩耗性の関係について |
4 | 硬度・耐擦傷性(耐摩耗性)を向上させる方法 |
4.1 | 架橋密度を向上させて硬度・耐擦傷性(耐摩耗性)を向上させる方法 |
4.2 | UVハードコート剤の表面硬化性を向上させる方法(酸素による硬化障害の防止) |
4.2.1 | ラジカル重合反応における酸素による硬化障害の化学 |
4.2.2 | 酸素による硬化障害を防止して硬度・耐擦傷性(耐摩耗性)を上げる方法 |
4.3 | 無機化合物をハイブリッド化して硬度・耐擦傷性(耐摩耗性)を向上させる方法 |
4.3.1 | シリカとハイブリッド化する方法 |
4.3.2 | シリカ、アルミナを併用しハイブリッド化する方法 |
4.3.3 | ナノサイズアルミナとのハイブリッド |
4.4 | 潤滑物質を使用して耐擦傷性(耐摩耗性)を向上させる方法 |
4.4.1 | 液状潤滑物質で向上させる方法 |
4.4.2 | 固体潤滑物質で向上させる方法 |
5 | まとめ |
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第15章 | 硬化時の熱履歴による反り・変形 |
1 | はじめに |
2 | UV硬化時の熱の由来 |
2.1 | UV光源からの熱 |
2.2 | 重合熱 |
3 | 反り・変形等の不良 |
3.1 | 熱による基材の変質 |
3.2 | 熱収縮による応力の発生 |
4 | 対策 |
4.1 | 重合熱の低減 |
4.2 | 残留応力を抑制するための方策 |
5 | まとめ |
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第16章 | 高出力パルス紫外線照射による精密UV樹脂硬化 |
1 | 高出力キセノンパルス紫外線照射 |
1.1 | 高出力キセノンパルス紫外線照射の基礎 |
1.2 | 高出力キセノンパルス紫外線の光スペクタル |
1.3 | 高出力パルス紫外線照射の相対的照度 |
1.4 | 高出力パルス紫外線照射による積算光量 |
2 | 新規な精密UV樹脂硬化システム |
2.1 | UV放射ランプの差異 |
2.2 | UV放射管の固定方法 |
2.3 | 精密UV樹脂硬化システム |
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第17章 | モノマー設計による硬化収縮対策 |
1 | 膨張性モノマーの分子設計 |
1.1 | 二重開環性モノマーの分子設計 |
1.2 | 大きな双極子モーメントを有する環状モノマーの分子設計 |
2 | 膨張性モノマー骨格を有する反応性高分子 |
3 | 膨張性モノマーの光カチオン重合 |
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第18章 | 硬化時の収縮・クラッキング対策 |
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 |
1.1.1 | アクリル当量と硬化収縮 |
1.1.2 | Tg(ガラス転移温度)と硬化収縮 |
1.1.3 | 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 |
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第19章 | UV硬化樹脂の密着性改善 |
1 | プラスチック基材への密着性とUV硬化樹脂の拡散 |
2 | 無機基材への密着性と残留応力および添加剤 |
3 | 重合熱を利用したポリオレフィンの接着 |
4 | カチオン系UV硬化樹脂による残留応力の低減 |
5 | UV硬化型接着剤の粘弾性と剥離接着力 |
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第20章 | 基材の表面改質によるUV硬化型コート剤の密着性改善 |
第1節 | プライマー処理を活用したUV塗膜の付着性の改善 |
1 | UV硬化型コート剤における難付着性素材 |
2 | プライマー処理とその他の処理の特徴 |
3 | プラスチック系難付着素材へのプライマー処理について |
3.1 | PP素材へのプライマー処理 |
3.1.1 | プライマーの概要 |
3.1.2 | 具体的な塗装工程 |
3.1.3 | 概略の物性 |
3.2 | PET素材へのプライマー処理 |
3.2.1 | プライマーの概要 |
3.2.2 | 具体的な塗装工程 |
3.3 | 芳香族系ポリアミド樹脂へのプライマー処理 |
3.3.1 | プライマーの概要 |
3.3.2 | 具体的な塗装工程 |
3.3.3 | 概略の物性 |
4 | 金属素材へのプライマー処理について |
4.1 | アルミ、アルマイト、ステンレス素材へのプライマー処理 |
4.1.1 | プライマーの概要 |
4.1.2 | 具体的な塗装工程 |
4.1.3 | 概略の物性 |
5 | プライマー処理における注意事項 |
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第2節 | UV洗浄・改質処理 |
1 | はじめに |
2 | UV洗浄・改質の用途 |
3 | UV洗浄・改質の原理 |
3.1 | UVの作用 |
3.2 | 活性酸素の作用 |
4 | UV洗浄・改質装置の構成 |
5 | 評価方法 |
6 | UV洗浄・改質装置の動向 |
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第21章 | UV硬化型接着剤の位置ずれ対策 |
1 | はじめに |
2 | 位置ずれの発生原因 |
3 | 硬化時の収縮の抑制 |
3.1 | 硬化収縮 |
3.2 | 硬化収縮の抑制 |
4 | 経時での位置ずれ |
4.1 | これまでの考えかた |
4.2 | 今回の評価方法 |
4.3 | 具体的な評価 |
4.4 | 最適条件の決定と確認実験 |
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第22章 | UV硬化型光学接着剤に関するトラブル対策 |
1 | はじめに |
2 | UV硬化型光学接着剤の用途と特徴 |
3 | UV硬化型光学接着剤の材料の構成と種類 |
3.1 | UV接着のプロセス |
3.2 | UV硬化型光学接着剤について ・重合活性基を有するベース材料 ・光重合開始剤 ・カップリング剤 |
4 | UV硬化型光学接着剤のトラブルと対策について ・接着剤の使用量 ・接着剤の硬化条件の適正化 ・被着体の構造、特性 ・その他環境要因 |
5 | まとめ |
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第23章 | 光学部材用UV硬化樹脂における屈折率制御対策 |
1 | 高分子材料の屈折率 |
1.1 | 屈折率を決定する要因 |
1.2 | 屈折率の算出方法 |
1.3 | 化学構造と屈折率 |
2 | UV硬化樹脂の屈折率制御のポイント |
2.1 | 一般的なUV硬化樹脂の屈折率 |
2.2 | UV硬化樹脂における屈折率の温度依存性 |
2.3 | UV照射量と屈折率との関係 |
2.4 | UV硬化樹脂の波長分散 |
3 | UV硬化樹脂の高屈折率化 |
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 | UV硬化樹脂の低屈折率化 |
5 | 高分子材料の複屈折 |
5.1 | UV硬化樹脂の複屈折 |
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第24章 | UV硬化樹脂の変色トラブル対策 |
1 | はじめに |
2 | 着色とは |
3 | UV硬化時の着色 |
3.1 | 開始剤 |
3.2 | 酸化劣化防止剤(ラジカル捕捉剤) |
3.3 | 紫外線吸収剤 |
3.4 | UV硬化物の耐侯性(黄変) |
4 | おわりに |
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第25章 | UV硬化樹脂のアウトガス対策 |
1 | はじめに |
2 | UV硬化樹脂の種類とアウトガス性 |
2.1 | ラジカルUV重合型アクリル樹脂の基本配合成分 |
2.1.1 | アクリレートオリゴマー |
2.1.2 | アクリレートモノマー |
2.1.3 | 光ラジカル重合開始剤 |
2.2 | 電子線硬化技術の適応 |
2.3 | カチオンUV重合型エポキシ樹脂の基本配合成分 |
2.3.1 | エポキシ樹脂 |
2.3.2 | モノマー |
2.3.3 | 光カチオン重合開始剤 |
3 | UV硬化性とアウトガス発生との関係 |
4 | UV硬化樹脂の脱水乾燥 |
4.1 | 加熱減圧条件による含水率 |
4.2 | 加熱減圧の効果 |
5 | 他の硬化システムの併用 |
5.1 | 他の硬化システム |
5.2 | 硬化の手順 |
6 | エレクトロニクス用途でのアウトガスの影響 |
6.1 | 汚染物質 |
6.2 | 具体的なアウトガスの影響 |
7 | 最後に |
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第26章 | UV硬化樹脂の再資源化 |
1 | リワーク型UV硬化樹脂の分子設計 |
2 | エポキシ系樹脂 |
3 | アクリル系樹脂 |
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第27章 | UV硬化接着剤の安定保存方法 |
1 | はじめに |
2 | 安定性に及ぼす因子 |
2.1 | 紫外線 |
2.2 | 熱 |
2.3 | 水分 |
2.4 | 酸素 |
2.5 | 酸−塩基性物質 |
3 | 保存安定性 |