UV硬化について。

電磁スペクトルのUV

紫外線反応性インクやコーティング剤は、化学反応を起こすために高強度の紫外線を必要とし、インクやコーティング剤をほぼ瞬時に硬化させます。 紫外線は、長波長のラジオ波から短波長のX線やガンマ線までの電磁スペクトルのごく一部を形成しています。 この表は、紫外線の波長がどのように電磁スペクトルに収まるかを示しています。

治す方法およびランプ様式

インクの硬化に最も適した紫外線の波長は200～400ナノメートルです。

この波長の発生に適したランプにはいくつかの種類があり、主に高圧水銀アークランプ、無電極ランプ、中圧水銀アークランプがあります。

高圧水銀アークランプは、一般的にキャピラリータイプのチューブで構成されており、正しい動作温度を維持するためにウォータージャケットを必要とします。 これらのランプは長さが短いものに限られ、ランプ寿命は通常1,000時間未満です。

無電極水銀アークランプは、その名の通り電極がありません。 マイクロ波を発生させることでアークが発生します。 これらのタイプのランプは、一般的に6インチと10インチの2つの標準的な長さで生産されています。

圧倒的に最も広く使用されているのは、中圧水銀アークランプ（MPMAランプ）です。これは空冷式または水冷式で、長さも幅広く製造できます。長さ2メートルの単一ランプも珍しくなく、MPMAランプの寿命は1,000時間を超えると予想されています。

ランプデザインについて

ランプの本体は、様々な直径と肉厚の透明なガラス管から作られています。 この材料は石英と呼ばれ、紫外線システムの効率的な運用に重要な特性を持っています。通常のガラスが長波長、弱波長以外の全ての光を遮断するのに対し、石英は90％の透明度を持っています。通常の使用条件下での紫外線ランプの表面温度は600℃から800℃です。石英は熱膨張特性が非常に低く、融点が高いため、これらの温度に耐えることができます。

高電圧アークが維持される電極は、タングステン線を巻いたタングステン棒から作られています。タングステンは3000℃以上の内部アーク温度に耐えるために必要です。 電極は、効率的で信頼性の高い動作と長いランプ寿命を確保するために慎重に設計されなければなりません。この設計に影響を与えるパラメータは非常に複雑です。

動作温度が非常に高く、石英の膨張特性が低いため、エンベロープ内の電極とエンベロープ外の電源を接続するための適切な材料の選択が非常に重要である。

ここで選択された材料は、膨張係数が低く、安定したアークを維持するために必要な高電圧を印加できるモリブデン箔です。

追加の電気的接続は、高温ワイヤーを使用して行われます。ランプの端の電気絶縁は、セラミック製のエンドキャップを使用することで実現できます。

MPMAランプのスペクトル出力

前述したように、紫外線インキやコーティング剤の硬化に適した紫外線の波長を正確に達成することは、高効率なシステムを実現するために非常に重要である。

MPMAランプは、紫外線だけでなく、可視光や赤外スペクトルの波長も放出します。実際、どのランプも紫外線20％、赤外光60％、可視光20％程度出ています。そのため、ランプを選ぶ際には、紫外線スペクトルの出力をよく吟味することが重要です。代表的なPrimarc MPMAランプのグラフを示します。

ランプライフ

中圧水銀アークランプは、通常の家庭用電球のように突然故障することはありません。 効率は比較的ゆっくりと低下し、ランプが効果的に硬化するのに十分な紫外線が放出されなくなるまで低下します。この低下は、主に石英ジャケットの紫外線透明度の低下が原因であり、ランプの冷却効率、定格電力、電極の定格電流、電極の冷却効率、ランプ外面の汚れ（ホコリなど）、スイッチング周波数など、多くの要因に依存します。

正しく使用された場合、PrimarcのUV硬化ランプは少なくとも1,500時間、高いレベルの硬化効率が保証されており、適切な取り扱いをすれば、元の出力の80％以上の出力を維持することができます。