JPH06269726A - 光硬化性物質の硬化方法 - Google Patents

光硬化性物質の硬化方法

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JPH06269726A
JPH06269726A JP5083863A JP8386393A JPH06269726A JP H06269726 A JPH06269726 A JP H06269726A JP 5083863 A JP5083863 A JP 5083863A JP 8386393 A JP8386393 A JP 8386393A JP H06269726 A JPH06269726 A JP H06269726A
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JP
Japan
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lamp
curing
dielectric barrier
substrate
barrier discharge
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JP5083863A
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English (en)
Inventor
Tatsumi Hiramoto
立躬 平本
Ryushi Igarashi
龍志 五十嵐
Hiromitsu Matsuno
博光 松野
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光硬化性物質が印刷もしくは塗布された基板
が、耐熱性の低いプラスチックスであっても、基板の熱
変形、変質なしに該物質を硬化させる方法を提供する。 【構成】 紫外線の放射源として誘電体バリヤ放電ラン
プから放射される紫外光を利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光硬化性物質の硬化方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、耐熱性の劣るプラスチックス表面
上のグラフト重合による表面改質や耐熱性の低いプラス
チックス基板上の印刷インキの紫外線乾燥、光硬化性物
質の塗布層の硬化などを行うためには、高圧水銀ラン
プ、メタルハライドランプなどのランプ類から放射され
る紫外線が利用されたり、或いは電子線照射などが利用
されたりする。電子線の場合は、その照射装置が高価な
こと、操作や保守が煩雑なことなどのために一般に広い
分野の用途には用いられてはいない。また上記したラン
プの場合は、ランプから所定の波長域の光を放射させる
ために封入した金属が、ランプバルブ内で所定の蒸気圧
を保つようにしなければならない。従ってバルブの表面
温度を自由に下げることはできない。そのうえこれらラ
ンプは、紫外線硬化には不必要な波長域の光も同時に放
射する。このため被処理物の温度が上昇し、耐熱性の低
いプラスチックスの表面改質面、印刷面、塗布面の基体
が熱変形し、本来の用途に使用できなくなる。例えば、
ポリエチレン袋の弱化、プラスチックスカードの「反
り」などである。従来、これらの欠点は次の二つの方法
によって解消しようとしている。
【0003】(1)1つは水冷、水フィルターを採用す
る方法である。これは、ランプの周りを水ジャケットで
囲み、ランプの冷却を、ランプ封入金属の蒸気圧に関係
ない程度まで冷却すると同時に、不要な放射波長域の光
の一部分を水で吸収させて被照射物の昇温を抑えるもの
である。しかし充分昇温を抑えるためには多大のコスト
を要する。また、保守時に水漏れの危険性があり照射灯
具を汚損することがある。
【0004】(2)他の1つは光学フィルターを採用す
る方法である。これは、被照射物の処理に必要な波長域
をよく通す光フィルターを用い、不必要な波長域の光を
カットするものである。しかし実際には必要な波長域の
光もある程度カットされるので省電力の面から問題があ
る。またランプを組み込んでいる照射灯具が複雑になっ
てしまう欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記諸問題
を解決するためになされたものであって、その目的とす
るところは、耐熱性の低いプラスチックス基板の表面の
光硬化性物質を、基板を熱的にいためることなくかつ効
率良く硬化させる新規な方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、融点が280℃以下のように耐熱性の
低いプラスチックスの表面に予め印刷もしくは塗布され
た光硬化性物質の層を紫外線硬化させる場合、紫外線光
源として誘電体バリヤ放電ランプから放射される紫外光
を利用する。
【0007】
【作用】誘電体バリヤ放電(別名オゾナイザ放電。電気
学会発行改定新版「放電ハンドプック」平成1年6月再
版7刷発行第263ページ参照)を利用した放電ラン
プ、すなわち誘電体バリヤ放電ランプは、既に、「Mode
ling and Applications ofSilent Discharge Plasmas
」 (IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE. VOL.19,
NO.2 APRIL 1991, 309頁〜)特開平1−1445
60「高出力放射器」などで解説されているところであ
るが、その特徴は、単一のスペクトル線を放出するのみ
で電力から紫外線への変換効率が約20%と高い。スペ
クトル線は、上記ランプの封入物を選択することによっ
て決まるので、照射用途によって最適なものを選べる。
【0008】光硬化性物質はそれぞれ反応する最適感光
波長域が定まっているので、それに応じてランプ封入物
を選べば良い。二種以上の光硬化性物質或いは光開始剤
を含有する物質を光硬化させる場合は、複数の最適波長
帯が存在することがあるので、この場合は、異なった波
長の光を放出する複数種のランプを用いる。
【0009】具体的には、ランプの発光封入物として、
クリプトンとフッ素との混合ガスを選べば、放射波長域
は、248nmを主波長として240nm乃至255n
mの紫外光が得られ、キセノンと塩素との混合ガスを選
べば、308nmを主波長として300nm乃至320
nmが、キセノンとフッ素との混合ガスを選べば、35
1nmを主波長として340nm乃至360nmが、ク
リプトンと塩素との混合ガスを選べば、222nmを主
波長として200nm乃至240nmの紫外光が得られ
る。
【0010】ところで、この誘電体バリヤ放電ランプ
は、もともとランプを高温にせずに動作させうること、
冷却が容易なこと、電力負荷を大きくしても放射波長域
が変化しないことなどのために、被照射物を昇温させる
ことなく強力な紫外光を照射できる。特に、冷却を強
め、ランプの熱放射部分の昇温を制御して被照射物に接
近して使用できるので、耐熱性の低いプラスチックス基
板の上の光硬化性物質の層を、効率良くかつ基板をいた
めることなく該層を紫外線硬化できる。
【0011】
【実施例】図1は、第1の実施例の説明図であって、紫
外線硬化型印刷インキの硬化方法の説明図である。図に
おいて、1は厚さ15μmのポリエチレン箔からなる基
板であり、ベルトコンベア2によって運ばれる。3は、
光開始剤として2−メチル−1−(4−メチルチオフェ
ニル)−2−モリフォリノプロパン−1を添加した紫外
線硬化型印刷インキの層であって、ポリエチレン箔1と
ともに誘電体バリヤ放電ランプ4から放射される紫外光
を受ける。
【0012】第1の実施例に使用した同軸円筒形誘電体
バリヤ放電ランプの概略図を図2に示す。放電容器13
は石英ガラス製で内側管14と外側管15を同軸に配置
して中空円筒状にしたものである。内側管14と外側管
15は誘電体バリヤ放電の誘電体バリヤと光取り出し窓
部材を兼任しており、それぞれの外面に光を透過する金
属網からなる電極16,17が設けられている。放電空
間19の一端にリング状のゲッター18が設けられてい
る。気密に形成された放電空間19内に誘電体バリヤ放
電によってエキシマ分子を形成する放電用ガスを封入し
て、誘電体14,15の表面に設けられた金属網からな
る透明電極16,17に交流電源26によって電圧を印
加すると、放電空間19内にいわゆる誘電体バリヤ放
電、別名オゾナイザ放電あるいは無声放電が発生して、
誘電体14,15、透明電極16,17を通して、高効
率で紫外線が放射される。図には示していないが、必要
に応じて、透明電極16,17の表面を紫外線透過性の
樹脂、ガラスなどで覆い電気的に絶縁する。また、被処
理物あるいは処理用流体に直接接触する外側の電極17
は、アース電位で使用することが望ましい。中空部12
に冷却水を還流させるとランプは十分に冷却することが
出来る。放電用ガスとしては、キセノンと塩素との混合
ガスを使用すると、ランプからは、波長域で300nm
から320nmにまたがる紫外光が放射され、上記作業
は効率良く実行できる。
【0013】電気入力は、ランプの軸長方向1cm当た
り150Wとし、ランプ軸がベルトコンベアの走行方向
と垂直になるように同一平面上に6本並べる。そして冷
却条件としては、外側管15の表面温度が最高で430
℃以下になるように空冷してこのランプを使用すると、
ポリエチレン箔の温度上昇は室温より10℃昇温する程
度であり、箔をいためずしてインキを効率良く乾燥でき
る。
【0014】第2の実施例は、第1の実施例におけるベ
ルトコンベア上の被照射物を次のようにする。すなわ
ち、被照射物は、厚さ1mmのポリアミド製カードに、
光開始剤として2−メチル−1−(4−メチルチオフェ
ニル)−2−モリフォリノプロパン−1を添加したエポ
キシアクリレート紫外線硬化型樹脂を塗布したものであ
る。この場合も、ランプ冷却条件として、ランプ表面温
度の最高を430℃以下になるようにすれば、上記のカ
ードの「反り」が±0.1mm以下でカードを樹脂でカ
バーできる。
【0015】第3の実施例は、第1の実施例におけるベ
ルトコンベア上の被照射物を次のようにするとともに、
ランプの封入ガスをクリプトンと塩素の混合ガスとした
ものである。すなわち、被照射物は、厚さ15μmのポ
リエチレン箔に、光開始剤としてベンジルメチルケター
ルを添加した紫外線硬化型印刷インキで記号を印刷した
ものである。ランプからは220nm乃至240nmの
波長域の紫外光が放射されることになるが、冷却条件と
して、ランプ表面温度の最高が450℃以下になるよう
にしてランプを使用すると、ポリエチレン箔の表面温度
の上昇は、室温より10℃を越えないで記号を乾燥する
ことができる。したがってポリエチレン箔の熱変形はな
い。
【0016】図3は、第4の実施例の説明図であって、
レンズの接着方法の説明図である。図において、4は、
第1の実施例において使用したランプと同一であり、同
一冷却条件で使用するものである。5は、ポリメチルメ
タアクリレート製の凸レンズであり、6は、光開始剤と
して2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2
−モリフォリノプロパン−1を添加した紫外線硬化型エ
ポキシアクリレート樹脂の薄層であり、7はガラス製レ
ンズである。この状態で、凸レンズ5の側から紫外線を
照射しても、凸レンズ5に熱変形を与えることなく良好
に両レンズを接着できる。接着力は、約10Nの引っ張
り力に耐えた。
【0017】第5の実施例は、紫外線硬化型印刷インキ
の乾燥である。基板としては、厚さ15μmのポリエチ
レン箔を、インキとしては、光開始剤としてベンジルジ
メチルケタールを添加した紫外線硬化型印刷インキを、
ランプとしては、第1の実施例で用いた構造のランプに
おいて、封入ガスとしてクリプトンとフッ素の混合ガス
を利用して、放射波長域として240nm乃至255n
mの紫外光が得られるものを使用する。電気入力は、ラ
ンプの軸長方向1cm当たり150Wとし、基板と平行
な平面内に6本、軸を平行にそろえて密に並べて、全体
として面光源のようにする。冷却条件としては、いずれ
のランプも、表面温度の最高が450℃であり、このよ
うにして乾燥作業を行うと、ポリエチレン箔の温度上昇
は、最高で10℃であって、熱変形なしに効率良くイン
キを乾燥できる。
【0018】第6の実施例は、放射波長域の異なる他の
ランプを使用した紫外線硬化型印刷インキの乾燥であ
る。基板としては、厚さ15μmのポリエチレン箔を、
インキとしては、光開始剤として2−メチル−1−(4
−メチルチオフェニル)−2−モリフォリノプロパン−
1を添加した紫外線硬化型印刷インキ、ランプとして
は、第1の実施例で用いた構造のランプにおいて、封入
ガスとしてキセノンとフッ素の混合ガスを利用して、放
射波長域として340nm乃至360nmの紫外光が得
られるものを使用する。電気入力は、ランプの軸方向1
cm当たり150Wとし、基板と平行な平面内に6本、
軸を平行にして密接して並べ、全体として面光源のよう
にする。冷却条件としては、いずれのランプも、表面温
度の最高が430℃であり、このようにして乾燥作業を
行うと、ポリエチレン箔の温度上昇は、最高で10℃で
あって、熱変形、変質もなく、しかもインキは十分に効
率良く乾燥できる。
【0019】図4は、第7の実施例の説明図であって、
2種類のランプを使用したインキの乾燥方法の説明図で
ある。図において、4aと4bは、第1の実施例に使用
した構造の誘電体バリヤ放電ランプであって、4aは、
ランプ封入ガスとしてクリプトンと塩素との混合ガスを
用いたものであり、4bは、ランプ封入ガスとしてキセ
ノンと塩素との混合ガスを用いたものである。1は、厚
さ約15μmのポリエチレン箔、2は、ベルトコンベ
ア、3は印刷インキである。印刷インキ3は、光開始剤
として2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−
2−モリフォリノプロパン−1と1−ヒドロキシ−シク
ロヘキシル−フェニルケトンを添加した紫外線硬化型印
刷インキである。
【0020】ランプは図示のとうり、2種類のランプを
交互に4本、軸を平行にして密に並べられている。ラン
プの軸は、ベルトコンベアの走行方向と直交関係にあ
る。冷却条件としては、いずれのランプも、表面温度の
最高が420℃であって、このようにして乾燥作業を行
うと、ポリエチレン箔の表面温度上昇は、最高で9℃と
なり、熱変形、変質もなく、しかもインキの乾燥は十分
に効率良くできる。
【0021】第8の実施例は、第7の実施例において、
被照射物として厚さ1mmのポリアミド板としたもので
ある。この板に、光開始剤としてベンジルジメチルケタ
ールを添加したエポキシアクリレートを塗布し、第7の
実施例と同様の実験を行ったところ、ポリアミド板の
「反り」が0.05mmで良好にアクリレートをポリア
ミド板に被覆できた。
【0022】
【発明の効果】以上の実施例の説明から理解できるよう
に、従来、融点が280℃以下のような、耐熱性の低い
プラスチックスの基板表面に、光硬化性物質を印刷もし
くは塗布してその層を紫外線で硬化させる場合、メタル
ハライドランプや高圧水銀ランプのような、バルブ表面
温度の高いランプを使用していたため、また硬化に不要
な光を放射するランプであったため、硬化作業は出来て
も、基板の熱変形、変質が発生したり、或いはこの欠点
を解消するために複雑な照射灯具を構成したりしていた
ところ、本発明では、基板の熱変形、変質が殆ど発生し
ない状態で硬化作業が実行できる長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による紫外線硬化型印刷インキの硬化方
法の説明図である。
【図2】本発明に使用した誘電体バリヤ放電ランプの説
明図である。
【図3】本発明によるレンズの接着方法の説明図であ
る。
【図4】本発明による他のインキの乾燥方法の説明図で
ある。
【符号の説明】
1 基板 2 ベルトコンベア 3 紫外線硬化型印刷インキの層 4 誘電体バリヤ放電ランプ 5 凸レンズ 7 ガラス製レンズ 14 内側管 15 外側管 16 電極 17 電極 19 放電空間

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 融点が280℃以下のプラスチックスの
    表面に予め光硬化性物質を印刷もしくは塗布し、該物質
    層を誘電体バリヤ放電ランプから放射される紫外光によ
    って硬化することを特徴とする光硬化性物質の硬化方
    法。
  2. 【請求項2】 光硬化性物質が光開始剤を含有すること
    を特徴とする請求項1記載の光硬化性物質の硬化方法。
  3. 【請求項3】 誘電体バリヤ放電ランプからの放射波長
    のスペクトル分布において、放射波長の主成分として2
    22nmもしくは248nmを含み、かつ、光硬化性物
    質が光開始剤としてベンジルジメチルケタール、もしく
    は1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトンの
    うちの少なくとも一つを含有してなることを特徴とする
    請求項1記載の光硬化性物質の硬化方法。
  4. 【請求項4】 誘電体バリヤ放電ランプからの放射波長
    のスペクトル分布において、放射波長の主成分として3
    08nmもしくは351nmを含み、かつ光硬化性物質
    が光開始剤として2−メチル−1−(4−メチルチオフ
    ェニル)−2−モリフォリノプロパン−1、もしくは2
    −ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モリフォ
    リノフェニル)−ブタン−1の少なくとも一つを含有し
    てなることを特徴とする請求項1記載の光硬化性物質の
    硬化方法。
  5. 【請求項5】 紫外光が、その主成分として222n
    m、248nm、308nmもしくは351nmのうち
    の少なくとも二つ以上を含むことを特徴とする請求項1
    記載の光硬化性物質の硬化方法。
JP5083863A 1993-03-19 1993-03-19 光硬化性物質の硬化方法 Pending JPH06269726A (ja)

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