UV硬化樹脂 – metoree本番管理

UV硬化樹脂とは

UV硬化樹脂とは、波長200～400nmの紫外線を照射することによりモノマーやオリゴマーが重合し、液体から固体へ硬化する樹脂の総称です。

UV硬化樹脂は紫外線が照射されると、瞬時に重合が始まり、数秒で硬化します。そのため、作業効率が良く、熱を加える必要が無いため、省エネルギーです。

従来、有機溶剤を用いたものが主流でしたが、近年無溶剤型や水系UV硬化樹脂が開発され、より人と地球にやさしい材料になってきています。また、紫外線を照射するだけで硬化する簡便さと、硬化後の光沢の美しさから、DIYや自作のアクセサリー、雑貨などの用途で、一般向けにも利用されています。

UV硬化樹脂は、日常生活から工業用途に至るまで幅広い分野で活用されています。身近なところでは、POPやDM、食品ラベルやクリアファイルへの印刷用途が挙げられます。熱で乾燥させるインクが適さないプラスチックフィルムや厚紙の印刷には、UV硬化樹脂が好適です。

また、木材用の塗料やプラスチック用のコーティング材としても使われています。近年は、スマートフォンやタブレット端末や自動車外装材の傷つき防止のために使用される場合が多いです。工業分野では、電子部品用の接着剤、液晶パネルの封止材、基盤形成のためのレジスト材として活用されています。

UV硬化樹脂には、紫外線の照射によりラジカルやカチオンが発生する光重合開始剤が1～5重量%含まれています。光重合開始剤の種類によって反応機構が異なることから、UV硬化性樹脂はラジカル硬化型とカチオン硬化型の2つに大分されます。

紫外線のエネルギーにより開始剤からラジカルが生成し、アクリレートやメタクリレート、ビニルエーテルなどの不飽和基がラジカル重合し硬化します。使用可能な樹脂やモノマーが数多く存在するため、塗料設計により、硬度や耐薬品性、耐汚染性など様々な特性の付与が可能です。

硬化のスピードが速く、コストも比較的安価なことから、UV硬化樹脂の大半はラジカル硬化型です。

カチオン硬化型には、ヨードニウム塩やスルホニウム塩を開始剤として使います。開始剤に紫外線を照射すると酸が発生し、それが触媒となり環状エーテル、ビニルエーテルなどがカチオン重合し硬化します。

硬化収縮を小さくできるため、コーティングの密着性を向上させることができます。ただし、設計自由度が高くないため特性のコントロールが難しくなります。

UV硬化樹脂には、溶剤の有無、溶剤の種類によって大きく3つに分類されます。最も一般的なのは溶剤系UV硬化型樹脂です。近年、VOC (揮発性有機化合物) 規制などの時代のニーズを受け、溶剤を含まない無溶剤型、溶媒に水を用いた水性UV硬化型樹脂が注目を集めています。

溶剤系UV硬化型樹脂は取り扱いや容易で、得られる塗膜の厚みが均一であることが特長です。屋外での使用に耐え得るためにシリコン系の無機成分を含むグレードも販売されています。

有機溶剤を含んでいないため、臭気がほとんどなく、VOCの発生を抑制ができる作業者と地球環境に優しいUV硬化型樹脂です。また、有機溶剤を揮発させる必要が無く、生産ラインをシンプルにできるのも利点です。

基材によっては溶剤によって変性してしまうものもあるため、無溶剤型が選ばれています。

無溶剤型と同様に有機溶剤を含んでいません。主だった用途は建築分野で、床面の現場施工や、塩化ビニル床材のコーティングなど、VOCの発生が大きなデメリットとなるところで用いられています。従来使われていたワックスよりも、強度や耐薬品性が強いという利点もあります。

UV硬化樹脂はモノマー、オリゴマー、光重合開始剤、溶剤などを混合して製造します。これら以外にも、各種添加剤を加えることによって、UV硬化による反応性、塗膜と基材の密着性、樹脂の硬度を向上させたり、防汚性、防水性、分散性などを付与することができます。

添加剤の例としては、重合禁⽌剤、顔料、レべリング剤などがあり、目的や用途に合わせて樹脂の組成を調整します。