酸素阻害とは？
表面硬化不良の発生メカニズムと対策

酸素存在下でのUV硬化には
表面硬化不良の対策が必要です。

空気にさらされたUV硬化樹脂は、「酸素阻害」という現象により、
樹脂表面の硬化不良が発生しやすいのはご存知でしょうか？
本ページでは、酸素阻害とは何か？酸素阻害を防ぐためには何が必要なのか？について解説します。

酸素阻害とは？

酸素阻害を理解するためには、UV硬化の原理を理解する必要があります。
まず、UV硬化樹脂にUVを照射すると、UV硬化樹脂に含まれる光重合開始剤が励起状態になり、ラジカルを生成します。
生成されたラジカルは、UV硬化樹脂の主剤であるモノマーと結合します（開始反応）。さらにモノマーとの結合（成長反応）が進むと、やがてラジカルは活性を失い（停止反応）、UV硬化反応が終息していきます。
これら一連の反応を「ラジカル重合反応」といいます。

UV硬化において重要な役割を担うラジカルですが、酸素と非常に結びつきやすい性質があります。ラジカルと酸素の結合速度はラジカルとモノマーの結合速度よりも速く、酸素に触れている樹脂表面部の成長反応が酸素によって阻害されます。その結果、UV照射を続けても樹脂表面部のUV硬化が進まず、樹脂表面にタック感(べたつき感)が残ってしまいます。これが酸素阻害のメカニズムです。

◇酸素阻害構造式

◇酸素阻害イメージ図

酸素阻害
が発生しやすい用途

次の用途では、樹脂が空気にさらされた状態でUV硬化をおこなうため、酸素阻害が問題となりやすいです。

プリンターでのインク硬化用途
UV硬化樹脂による表面コーティング
UV硬化型液状ガスケット（CIPG）
等

酸素阻害の対策方法

酸素阻害を防ぐためには、UV硬化樹脂が空気（酸素）と触れにくい環境でUV硬化を行う必要があります。具体的な方法は次の二つです。
まず一つ目は、UV硬化工程を窒素で満たされた閉鎖空間で行う方法です。硬化工程設備を改造すれば、UV硬化樹脂と酸素が触れない環境を構築できます。ただし、設備改造により工程設備サイズが大きくなってしまいます。
二つ目は、窒素パージモデルUV LED光源を使用する方法です。UV光源ユニットと窒素パージ機能が一体化されたモデルで、お客様の工程設備を改造することなく、酸素阻害への対策を実施できます。