技術情報紫外線(UV)の基礎知識

紫外線とは

近年、光エネルギーによって物性的変化を起こす感光性樹脂が次々と開発され、印刷インキ・塗料・接着剤、あるいは機能性樹脂等の硬化への応用が急速に進んできています。これに伴い紫外線を利用した技術が、幅広く様々な分野に広がってきています。UV照射装置は、被照射物の種類、印刷および塗工の条件等により照射方式や照射条件が全く異なります。

紫外線(UV)

紫外線は電磁波(光)の一種であり、一般的に100~400nm(*)の範囲の電磁波に対しての総称です。このうち100~200nmの範囲を遠紫外線、200~400nmの範囲を近紫外線と呼びます。紫外線を通称UVと表現しますが、これはUltra- Violet raysを略したものです。

電磁波と波長帯域

紫外線の分類は前述の分類以外にもあります。

分類Ⅰ 名称 遠紫外線 近紫外線
波長 100~200nm 200~400nm
分類Ⅱ 名称 UV-C UV-B UV-A
波長 280nm以下 280~315nm 315~400nm
分類Ⅲ 名称 i線 h線 g線
波長 365nm 405nm 436nm

表面改質、分解

紫外線の作用として物質の表面を改質する作用があります。これは、紫外線が物質表面の化学結合エネルギーを超える大きなエネルギーを持つためです。
光の持つエネルギーは、光の波長から計算することができます。

E=1.24/λ(eV)
(λ:波長 μm)
E=1/4.2・N・h・c/λ(kcal/mol)
ここで、hはプランク定数(6.626×10-27erg・sec)、cは光速(2.998×1010cm/sec)、λは波長(cm)、Nはアボガドロ定数
(6.02×1023/mol)を表します。

また、この式を用いると有機物の代表的な結合エネルギーが、どの波長の光に相当するかも知ることが出来ます。表1にその結果を示します。
例えば、メタルハライドランプは250〜400nmの光を強く放射しますが、この光の持つエネルギーはほとんどの単結合を切断できることがわかります。化学結合が切れたあと、再び再結合するときに相手方の原子が変わることがあります。これによって、表面状態の性質が変化することを改質とよびます。特に200nm付近の光を強く放射する水銀ランプ(当社の商品ではスーパーUVランプが該当します)では、光によって空気中の酸素が分解・反応してオゾンなどの活性種が発生します。このランプを用いると、光によって被照射物表面の化学結合を切断すると同時に、空気中の活性種を積極的に反応させて表面を親水化することもできます。物質表面を親水化することで、水素結合によって接着剤の接着強度や塗膜の密着強度を向上することができます。

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