UV硬化を正しく行うために
ほとんどの水銀系UVランプは、少し問題があります。プラズマ放電を利用して光を発生させるのですが、そのエネルギーがばらつきがちです。鋭く強力な光ではなく、広範囲にわたってぼやけたエネルギーが得られるのです。
これは問題です。光が広がってしまうと、光重合開始剤が本来あるべき速度で反応しなくなります。私たちは、その焦点を絞り込む方法を見つけるために、研究室で多くの時間を費やしました。私たちの目標は、0.5％というわずかなばらつきしか許さないことでした。
なぜその微妙な数値が重要なのか？
実は、水銀ランプは通常、254nm、313nm、365nmという3つの波長で光を発します。これらの波長を極めて鋭いものに保つためには、内部のガス圧や水銀の純度を厳密にコントロールする必要があります。もし圧力が変動すれば、光がぼやけてしまいます。そして光がぼやけると、樹脂の性質が悪化し、触ったときにべたつくような表面や、完全に硬化しない部分ができてしまいます。これを解決するために、石英壁の厚さを調整しました。そうすることで、チューブの両端での圧力を安定させることができます。
熱の問題
もちろん、問題点もあります。あまりにも多くのエネルギーを一点に集中させると、非常に高温になってしまいます。それによってランプに大きな負担がかかります。安価なガラスを使うと、数百時間経過するとガラスが曇ってしまいます。そのような事態を防ぐために、高純度の焼結石英を使用しました。
しかし、ユーザー側でも対策が必要です。冷却ファンが適切に機能しているかを確認しましょう。もしランプが過熱すると、水銀の蒸気圧が変動し、私たちが苦労して得た0.5％の精度が失われてしまいます。つまり、高出力と冷却のバランスを取る必要があるのです。
実際に使ってみる
これらのランプを使うために、工場全体を再構築する必要はありません。単に交換するだけで済みます。また、電極の形状にも多くの時間を費やしました。ランプが端から早く壊れてしまうのは避けたいですよね。アークが発生する仕組みを改善することで、フリッカーをなくし、エネルギー出力を均一にしました。そうすれば、硬化が十分に行われない「冷たい部分」の心配なく、コンベヤーを安定して動かすことができます。