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概要
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 材料名 | 紫外線硬化型アクリレート樹脂・ポリマー |
| 略記号 | UVAC、UV-Acrylate、UV/EB Acrylate等。本材料群に国際的に一義的な統一略号はないため、本ページでは便宜上UVACと表記する。 |
| IUPAC | 単一物質ではなく、アクリレート又はメタクリレート官能基を持つモノマー・オリゴマー・ポリマーと光開始剤等からなる反応性組成物であるため、統一された単一IUPAC名はない。 |
| 英語名 | UV-curable Acrylate Resin / UV-curable Acrylate Polymer / Radiation-curable Acrylate / Photocurable Acrylate Resin |
| 日本語名 | 紫外線硬化型アクリレート樹脂、UV硬化型アクリル樹脂、光硬化型アクリレート、UV/EB硬化型アクリレート |
| 分類 | 光硬化性樹脂、ラジカル硬化型樹脂、UV/EB硬化型樹脂、反応性オリゴマー・モノマー系 |
| プラスチック分類 | 一般の汎用プラスチック、エンプラ、スーパーエンプラとは分類軸が異なる。硬化前は液状又は高粘度の反応性材料、硬化後は三次元架橋した熱硬化性樹脂として扱う。 |
| 化学式または代表構造 | 代表反応基:CH2=CH–C(=O)–O–R。多官能体ではRに複数のアクリレート基が結合し、光ラジカル重合により三次元架橋構造を形成する。 |
| CAS No. | 材料群としての単一CAS No.はない。各オリゴマー、反応性希釈剤、光開始剤ごとに異なる。 |
| 構造・主成分 | ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、アクリルアクリレート等のオリゴマー、単官能~多官能アクリレートモノマー、光開始剤、安定剤、レベリング剤、顔料、無機フィラー等から構成される。 |
| 主な用途 | ハードコート、UV塗料、UVインキ、接着剤、粘着剤、光学フィルム、電子部品保護、プリント配線板、木工塗装、3Dプリント、インクジェット、加飾、機能性コーティング。 |
紫外線硬化型アクリレート樹脂・ポリマーは、分子中にアクリレート基又はメタクリレート基を持つ反応性成分を、紫外線又はUV-LED照射により短時間で架橋硬化させる材料群である。一般に光開始剤からラジカルを発生させ、炭素–炭素二重結合の付加重合によって三次元網目構造を形成する。熱硬化型塗料に比べて低温・高速硬化、ライン短縮、低VOC化が可能であり、薄膜コーティングや高速印刷で特に有利である。
一方、UV硬化型アクリレートは単一ポリマーではない。ウレタン、エポキシ、ポリエステル、ポリエーテル、アクリル等の骨格、アクリレート官能基数、分子量、反応性希釈剤、光開始剤、フィラー、膜厚、照射波長、照度、積算光量、酸素濃度により硬化速度と硬化物物性が大きく変化する。したがって、材料比較機能では特定グレード値と材料群としての代表範囲を混同しないことが重要である。
なお、熱可塑性のアクリル樹脂(PMMA)とは材料分類が異なる。PMMAは主としてメタクリル酸メチルの線状熱可塑性ポリマーであり、UV硬化型アクリレートは硬化後に架橋体となる。より広い硬化方式全般についてはUV硬化樹脂を参照する。
特徴
長所
- UV又はUV-LEDで秒~分オーダーの高速硬化が可能で、生産性を高めやすい。
- 100%固形分設計が可能であり、溶剤乾燥工程とVOC排出を低減しやすい。
- 官能基数とオリゴマー骨格により、柔軟~高硬度、低Tg~高Tgまで広範な設計が可能である。
- 多官能化により表面硬度、耐擦傷性、耐溶剤性、耐汚染性を高めやすい。
- 脂肪族ウレタンアクリレート等では低黄変性、透明性、耐候性を設計しやすい。
短所
- ラジカル型では空気中酸素による表面硬化阻害が起こりやすい。
- 高官能化すると硬化収縮、内部応力、カール、クラック、密着低下が増える場合がある。
- 顔料、厚膜、陰影部、複雑形状では光が届かず未硬化を生じる場合がある。
- 低分子アクリレートは皮膚刺激性・感作性があるものがあり、SDSに基づく作業管理が必要である。
- 硬化物の耐薬品性は骨格と架橋密度に強く依存し、材料名だけで一律評価できない。
| 項目 | 特徴 |
|---|---|
| 外観 | 硬化前は無色~淡黄色の液体・高粘度液体が多い。硬化後は透明~不透明。顔料、フィラー、芳香族骨格で色調が変化する。 |
| 耐熱性 | 一般にTgは低温柔軟タイプの0℃以下から高官能ハードコートの150℃超まで幅がある。連続使用温度は個別配合で確認する必要がある。 |
| 耐薬品性 | 多官能・高架橋ほど溶剤抵抗性が高い傾向である。ポリエステル骨格は高温高湿・強アルカリで加水分解に注意し、ウレタン骨格もポリオール種により耐加水分解性が異なる。 |
| 加工性 | ロール、バー、グラビア、フレキソ、スクリーン、スプレー、ディスペンス、インクジェット、スピンコート、光造形などに適する。 |
| 分類上の注意 | 「UV硬化型」と「アクリレート骨格」は別概念である。UV硬化樹脂にはカチオン硬化型エポキシ等も含まれるが、本ページはラジカル硬化型アクリレートを中心とする。 |
構造式

| 項目 | 代表構造・説明 |
|---|---|
| アクリレート基 | CH2=CH–C(=O)–O–R。一般にメタクリレートよりラジカル光重合反応性が高い。 |
| メタクリレート基 | CH2=C(CH3)–C(=O)–O–R。反応性、収縮、Tg、臭気、刺激性の調整に用いられる。 |
| 代表的なオリゴマー | ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、アクリルアクリレート。 |
| 反応性希釈剤 | HDDA、TPGDA、DPGDA、TMPTA、IBOA等。粘度、官能基数、架橋密度、収縮、柔軟性を調整する。 |
| 共重合・変性 | シリコーン変性、フッ素変性、無機ゾルハイブリッド、水系UV、デュアルキュア、低収縮、低臭気、低黄変、低粘度化等がある。 |
種類・代表グレード
| 種類・グレード | 主成分又は改質 | 長所 | 短所 | 主な用途 |
|---|---|---|---|---|
| 汎用アクリレート | 2~3官能オリゴマー+反応性希釈剤 | 硬化速度、硬度、密着、コストのバランス | 高耐熱・高耐候用途は個別確認 | 一般コート、インキ、接着 |
| ウレタンアクリレート | 脂肪族又は芳香族ウレタン骨格 | 強靭性、柔軟性、耐摩耗、密着 | 高粘度化しやすい。芳香族は黄変に注意 | ハードコート、光学、接着、3D造形 |
| エポキシアクリレート | ビスフェノールA型等のエポキシ骨格をアクリレート化 | 高反応性、高硬度、耐薬品性 | 脆さ、黄変、粘度に注意 | 木工、インキ、金属・プラスチックコート |
| ポリエステルアクリレート | ポリエステル骨格 | 塗工性、密着性、硬化性、コストを調整しやすい | 強アルカリ・高温高湿で加水分解に注意 | インキ、紙、木工、フィルムコート |
| 高官能ハードコート | 4~15官能程度の多官能アクリレート | 高硬度、高耐擦傷、速硬化、耐溶剤 | 硬化収縮、カール、割れ、密着低下 | 光学フィルム、ディスプレイ、加飾 |
| 柔軟・高伸長 | 高分子量2官能ウレタン、ポリエーテル系 | 高伸長、耐屈曲、低温柔軟 | 硬度・耐熱・耐溶剤が低下しやすい | フレキシブル部材、粘接着、保護膜 |
| 難燃グレード | リン系、反応性難燃構造等 | 電子用途の燃焼性要求に対応可能 | 透明性、粘度、硬化性に影響する場合がある | 電子・電気材料 |
| 無機ハイブリッド | シリカ、アルミナ等を分散・反応性表面処理 | 硬度、耐擦傷、低収縮、CTE低減 | 粘度上昇、ヘーズ、沈降、界面管理 | ハードコート、光学、電子材料 |
| 水系UV | 水分散型ウレタンアクリレート等 | 低VOC、低粘度化 | 照射前乾燥、水分管理が必要 | 木工、紙、フィルムコート |
| 食品接触・医療対応 | 低抽出・低移行設計、適合原料を選定 | 規制対応グレードが存在する | 材料名だけでは適合を断定できない | 包装、医療機器周辺 |
成形加工・塗工・硬化
| 加工方法 | 適性 | 理由・主な注意点 |
|---|---|---|
| 射出成形 | × | 一般の熱可塑性射出成形には不適。光造形や射出後のUV表面硬化とは区別する。 |
| 押出成形 | × | 硬化後は架橋体で再溶融しない。未硬化配合物のコーティング押出等は特殊工程である。 |
| ブロー成形 | × | 一般的なブロー成形材料ではない。 |
| 圧縮成形 | △ | 光透過型金型や複合材料の光硬化では可能だが一般的ではない。 |
| 真空・圧空成形 | × | 硬化後シートの熱成形には通常不適。 |
| バー・ロール・グラビア塗工 | ◎ | 代表的加工法。粘度、膜厚、レベリング、酸素阻害を管理する。 |
| スクリーン印刷 | ◎ | 高粘度配合に対応しやすい。顔料による光減衰と厚膜硬化に注意する。 |
| インクジェット | ○ | 低粘度化が必要。ノズル安定性、光開始剤の吸収、酸素阻害、残留モノマーを管理する。 |
| 3Dプリント・光造形 | ◎ | 代表用途。造形波長と樹脂吸収、後硬化、収縮、黄変を確認する。 |
| 切削加工 | △ | 厚肉硬化体は加工可能な場合があるが、薄膜用途では通常対象外。 |
| 接着 | ◎ | 透明基材又は片側から光が届く構造で有利。陰影部はデュアルキュアを検討する。 |
| 塗装・印刷 | ◎ | 主用途。表面処理、濡れ性、密着、硬化収縮を確認する。 |
代表的な硬化条件
| 項目 | 単位 | 代表範囲 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 予備乾燥 | - | 原則不要 | 水系UVでは照射前に水分除去が必要。基材側の吸湿は密着に影響する。 |
| 樹脂温度 | ℃ | 20~60 | 粘度調整のため加温する場合がある。開始剤分解・重合暴走を避ける。 |
| UV照度 | mW/cm² | 50~3000 | 光源と膜厚により大きく異なる。 |
| 積算光量 | mJ/cm² | 100~3000 | 薄膜透明系の一般的目安。高顔料・厚膜はより大きい場合がある。 |
| 主波長 | nm | 365~405 | UV-LEDでよく使われる範囲。水銀ランプでは広いスペクトルを持つ。 |
| 膜厚 | µm | 1~500 | 用途依存。厚膜では深部硬化と発熱を確認する。 |
| 後硬化 | - | 必要に応じ実施 | 追加UV又は熱処理で反応率、耐薬品、アウトガスを改善する場合がある。 |
| 硬化収縮 | % | 1~10 | 代表目安。高官能・低分子ほど大きくなりやすい。 |
代表的な物性値又は機械的性質
UV硬化型アクリレートは材料群としての物性幅が極めて大きい。以下は非強化・無機無充填の標準的な硬化物を中心とした代表範囲であり、比較機能へ登録する場合は特定グレードのTDS値を別管理することが望ましい。不明値を0で補完してはならない。
物理・機械特性
| 項目 | 単位 | 代表値 | 代表範囲 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| 密度 | g/cm³ | 1.15 | 1.05~1.25 | 非充填硬化物の目安。無機フィラーで上昇する。 |
| 比重 | - | 1.15 | 1.05~1.25 | 23℃付近の代表目安。 |
| 吸水率・24時間 | % | 0.8 | 0.2~2.0 | 骨格、架橋密度、親水性モノマーで変動。 |
| 引張強さ・破断 | MPa | 35 | 2~80 | 柔軟ウレタン系から高硬度系まで幅が大きい。規格・膜厚依存。 |
| 引張弾性率 | GPa | 1.5 | 0.01~4.0 | 低弾性エラストマー型から硬質系まで広い。 |
| 引張破断伸び | % | 30 | 1~200 | ウレタン系の柔軟タイプでは100%超もある。 |
| 曲げ弾性率 | GPa | 2.0 | 0.5~4.5 | 硬質注型・厚膜硬化体の参考。薄膜では一般化困難。 |
| アイゾット衝撃強さ・ノッチ付き | kJ/m² | データなし | 一般化困難 | 薄膜・コーティングが主体で試験されないことが多い。 |
| 硬度 | 鉛筆 | H | 6B~6H超 | 塗膜では鉛筆硬度がよく用いられる。新中村化学工業の公開品でも軟質~6H級まで幅がある。 |
| 成形収縮率・流動方向 | % | 該当なし | 該当なし | 射出成形材料ではない。代わりに硬化収縮を評価する。 |
熱・電気・光学特性
| 項目 | 単位 | 代表値 | 代表範囲 | 備考 |
|---|---|---|---|---|
| ガラス転移温度 | ℃ | 70 | -50~200超 | 骨格・官能基数により極めて広い。東亞合成の公開アクリレートでも低Tgから200℃超級まで存在する。 |
| 融点 | ℃ | 該当なし | 該当なし | 硬化後は架橋体で明確な融点を持たない。 |
| 熱分解開始温度 | ℃ | データなし | グレード依存 | TGA条件と骨格により大きく異なる。 |
| 荷重たわみ温度・0.45MPa | ℃ | データなし | 一般化困難 | 薄膜用途主体のため通常のHDTデータがない場合が多い。 |
| 荷重たわみ温度・1.80MPa | ℃ | データなし | 一般化困難 | 同上。 |
| 連続使用温度 | ℃ | 80 | 50~150 | 一般的目安。熱老化、荷重、湿度、薬品接触で変動。 |
| 体積抵抗率 | Ω・cm | データなし | 1012~1016程度 | 絶縁用途での参考範囲。吸湿、イオン性添加剤、顔料で変動。 |
| 絶縁破壊強さ | kV/mm | データなし | 10~30程度 | 厚さ・電極・規格依存が大きい。 |
| 比誘電率・1kHz | - | データなし | 3~6程度 | 骨格、フィラー、吸湿状態に依存。 |
| 全光線透過率 | % | 90 | 85~93 | 透明無色系、薄膜の目安。着色・フィラーで低下。 |
| 屈折率 | - | 1.50 | 1.45~1.60 | 芳香族、高屈折モノマー、無機ハイブリッドで上昇可能。 |
燃焼性・難燃性
UL 94等級は材料名だけでは決まらず、配合、膜厚、基材、色、難燃剤、試験片形状に依存する。難燃グレード又は基材一体で評価された認証結果のみを使用すべきである。LOI、GWIT、GWFIも一般化困難であり、個別グレードのデータを確認する。
比較用評価スコア
| 項目 | スコア | 評価理由 |
|---|---|---|
| 引張強度 | 3 | 柔軟系から硬質系まで幅があり材料群として標準的。 |
| 剛性 | 3 | 官能基数により1~5相当まで設計可能。 |
| 衝撃強度 | 3 | ウレタン系では高くできるが、高官能硬質系は脆くなりやすい。 |
| 耐熱性 | 3 | Tg幅が広く、一般グレードは中程度。 |
| 耐薬品性 | 4 | 高架橋系では優れるが、骨格と硬化度依存。 |
| 耐候性 | 4 | 脂肪族・低黄変設計では優れる。 |
| 寸法安定性 | 3 | 硬化収縮と内部応力を管理する必要がある。 |
| 低吸水性 | 3 | 配合差が大きい。 |
| 電気絶縁性 | 4 | 多くの非イオン性硬化物は良好だが、吸湿・添加剤に注意。 |
| 透明性 | 5 | 無色透明系を設計しやすい。 |
| 加工性 | 5 | 薄膜塗工・印刷・光造形で非常に優れる。 |
| リサイクル性 | 1 | 硬化後は架橋体で再溶融できない。 |
| 価格優位性 | 2 | 汎用熱可塑樹脂より高価だが、高速硬化による工程短縮価値がある。 |
耐薬品性
以下は十分に硬化した一般的な非充填アクリレート架橋体の目安である。実際の耐薬品性はオリゴマー骨格、架橋密度、未反応モノマー、膜厚、基材、温度、濃度、接触時間、残留応力により大きく変わる。
| 薬品 | 濃度 | 温度 | 接触時間 | 接触形態 | 評価 | 主な劣化形態 | 備考 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 水 | - | 23℃ | 24h | 浸漬 | ◎ | 吸水、白化 | 親水性モノマー含有量で変動。 |
| 温水 | - | 60~80℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 吸水、密着低下 | ポリエステル系は加水分解に注意。 |
| 塩酸 | 10% | 23℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 変色、密着低下 | 高温・高濃度は個別確認。 |
| 硫酸 | 10% | 23℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 変色、脆化 | 濃硫酸では×寄り。 |
| 酢酸 | 10% | 23℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 膨潤、軟化 | 未硬化残分が多い配合では悪化。 |
| NaOH | 5% | 23℃ | 24h | 浸漬 | △ | エステル加水分解、白化 | ポリエステル・アクリレートエステル結合に注意。 |
| KOH | 5% | 23℃ | 24h | 浸漬 | △ | 加水分解、強度低下 | 高温で悪化。 |
| エタノール | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 膨潤、抽出 | 高架橋系では良好な場合が多い。 |
| IPA | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 膨潤、軟化 | 硬化度と骨格依存。 |
| グリセリン | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | ◎ | 吸液 | 一般に影響小。 |
| MMB | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | △ | 膨潤、軟化 | グリコールエーテル類は相溶性が高い場合がある。 |
| トルエン | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | △ | 膨潤、軟化 | 芳香族骨格が多い配合は注意。 |
| ヘキサン | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 膨潤 | 低極性柔軟骨格では影響する場合がある。 |
| アセトン | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | × | 強膨潤、軟化、クラック | 耐溶剤試験で厳しい代表溶剤。 |
| MEK | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | × | 強膨潤、軟化 | 高架橋ハードコートでは短時間接触に耐える場合あり。 |
| 酢酸エチル | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | △ | 膨潤、軟化 | 配合依存。 |
| ジクロロメタン | 99% | 23℃ | 24h | 浸漬 | × | 著しい膨潤、界面剥離 | 塩素系溶剤は厳しい場合が多い。 |
| 鉱物油 | - | 23℃ | 168h | 浸漬 | ◎ | 微膨潤 | 一般に良好。 |
| ガソリン相当炭化水素 | - | 23℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 膨潤、抽出 | 実燃料組成で確認。 |
| 次亜塩素酸Na | 0.1% | 23℃ | 24h | 浸漬 | △ | 酸化、変色、表面劣化 | 濃度・pH・温度依存。 |
| 過酸化水素 | 3% | 23℃ | 24h | 浸漬 | ○ | 酸化、変色 | 高濃度・高温で評価が低下する。 |
| 塩水 | 3.5% | 23℃ | 168h | 浸漬 | ◎ | 吸水、界面腐食 | 金属基材では塗膜欠陥からの腐食に注意。 |
SP値(溶解度パラメータ)
UV硬化型アクリレート硬化物のSP値は組成依存が大きく、単一値を与えることは適切でない。未硬化オリゴマー・モノマーを含む代表的なアクリレート系では概ね18~24 MPa1/2を目安とし、本ページの比較では便宜上21 MPa1/2を仮代表値として用いる。硬化後は三次元架橋体であり、SP値が近くても真の溶解ではなく膨潤に留まる場合が多い。
溶解性の目安
| SP値差 Δδ | 溶解・膨潤の目安 | 判定 |
|---|---|---|
| 0~2 | 膨潤・軟化しやすい | × |
| 2~5 | 条件により膨潤する | △ |
| 5~8 | 短時間接触では比較的安定 | ○ |
| 8以上 | 溶解・膨潤しにくい | ◎ |
SP値から見た耐溶剤性
| 薬品名 | 代表SP値 δ MPa1/2 | Δδ(対21) | 評価 | 注意 |
|---|---|---|---|---|
| アセトン | 19.9 | 1.1 | × | 強膨潤しやすい。 |
| MEK | 19.0 | 2.0 | △ | 境界域。実際には強い膨潤を示す配合も多い。 |
| 酢酸エチル | 18.6 | 2.4 | △ | 配合依存。 |
| トルエン | 18.2 | 2.8 | △ | 芳香族骨格との親和性に注意。 |
| IPA | 23.5 | 2.5 | △ | 短時間では○となる高架橋系もある。 |
| エタノール | 26.0 | 5.0 | ○ | 親水性配合では悪化する場合がある。 |
| 水 | 47.8 | 26.8 | ◎ | SP差は大きいが、加水分解・吸水は別途考慮。 |
| n-ヘキサン | 14.9 | 6.1 | ○ | 低極性骨格では膨潤する場合がある。 |
SP値は熱力学的親和性の一次指標にすぎず、耐薬品性を単独では判断できない。UV硬化型アクリレートでは、架橋密度、未反応モノマー、加水分解、酸化、基材界面、残留応力、薬品拡散、温度、接触時間を併せて評価する必要がある。
環境応力割れ・ESC
薄膜塗膜では「ESC」よりも、基材側の残留応力と塗膜膨潤によるクラック・剥離が問題になる。特にPC、PMMA、ABS等の溶剤感受性基材へUVコートを行う場合、反応性希釈剤、洗浄溶剤、未反応成分が基材へ浸透して応力割れを誘発することがある。実部品では塗布前後に曲げ・締結応力を付与した状態で薬品接触試験を行うことが望ましい。
製法

| 工程 | 内容 | 注意点 |
|---|---|---|
| 原料選定 | ポリオール、ジイソシアネート、エポキシ樹脂、ポリエステル、ヒドロキシアクリレート、アクリル酸、反応性希釈剤等から所望骨格を設計する。 | 水分、阻害剤、色相、官能基当量、残留触媒を管理する。 |
| オリゴマー合成 | ウレタンアクリレートではイソシアネートとポリオールを反応させ、末端NCOをヒドロキシアクリレートでキャップする。エポキシアクリレートではエポキシ基とアクリル酸を付加反応させる。 | ゲル化防止、禁止剤、反応温度、酸価・NCO残量管理が重要。 |
| 希釈・配合 | 単官能~多官能アクリレートで粘度、Tg、架橋密度、収縮、密着性を調整する。 | 低分子モノマーの刺激性、臭気、揮発、収縮を確認する。 |
| 光開始剤添加 | 光源波長に合うラジカル型開始剤を選定する。アミン共開始剤を併用する場合もある。 | 黄変、残留、移行、表面硬化、深部硬化、保存安定性を確認。 |
| 添加剤・フィラー | レベリング剤、消泡剤、UV吸収剤、HALS、顔料、シリカ、導電材等を配合する。 | 光吸収・散乱により硬化深度が低下することがある。 |
| ろ過・脱泡 | 異物・気泡を除去し、粘度・色相・粒径を調整する。 | インクジェットや光学用途では特に重要。 |
| 塗工・UV硬化 | 基材へ塗布し、UV又はUV-LEDを照射して架橋硬化する。 | 膜厚、酸素濃度、ライン速度、光源劣化、照射距離を管理。 |
| 後硬化・検査 | 必要に応じ追加照射・熱処理後、硬化度、密着、耐溶剤、外観、残留モノマーを確認する。 | 温度上昇による基材変形、黄変、収縮に注意。 |
代表的な硬化反応は、アクリレート二重結合の連鎖付加反応である。
n CH2=CH–C(=O)–O–R–O–C(=O)–CH=CH2 + hν / 光開始剤 → 三次元架橋ポリアクリレート硬化物
詳細な利用用途
| 用途 | 適性 | 採用理由 | 注意点 |
|---|---|---|---|
| ハードコート・透明カバー | ◎ | 高硬度、高透明、高耐擦傷を設計可能。 | カール、密着、黄変、クラックを確認。 |
| 電気・電子コーティング | ◎ | 高速硬化、薄膜絶縁、防湿、保護。 | イオン残留、アウトガス、陰影部未硬化。 |
| 自動車内装・加飾 | ○ | 耐擦傷、意匠、速硬化。 | 耐候、耐皮脂、日焼け止め、温湿度試験。 |
| 自動車外装 | △ | 低黄変脂肪族系で対応可能。 | 長期耐候、飛石、熱サイクル、密着が厳しい。 |
| 光学フィルム | ◎ | 透明性、屈折率、表面硬度、薄膜形成。 | ヘーズ、複屈折、カール、低分子残留。 |
| UVインキ | ◎ | 瞬時硬化、印刷高速化、低VOC。 | 顔料による遮光、移行、臭気、食品接触規制。 |
| 接着剤 | ◎ | 1液化、高速固定、透明接着に適する。 | 光が届かない界面、硬化収縮、応力。 |
| 3Dプリント | ◎ | 光造形の主要樹脂系。 | 収縮、後硬化、脆化、長期耐候・吸水。 |
| 医療機器部品 | △ | 低温短時間硬化が可能。 | ISO 10993、抽出物・溶出物、滅菌耐久をグレード別確認。 |
| 食品包装 | △ | 高速印刷・コーティング。 | 未反応モノマー、光開始剤移行、食品接触規制を厳格確認。 |
| 複合材料マトリックス | ○ | 高速硬化、プリプレグ・連続成形に展開可能。 | 厚肉深部硬化、発熱、収縮、繊維遮光。 |
注意点・劣化・故障モード
| 劣化現象 | 主な原因 | 発生しやすい条件 | 影響 | 予防策 | 推奨確認試験 |
|---|---|---|---|---|---|
| 表面未硬化 | 酸素阻害、光量不足 | 薄膜表面、低照度、低開始剤 | べたつき、耐薬品低下 | N₂パージ、開始剤・光源最適化 | FTIR転化率、MEKラブ、表面硬度 |
| 硬化収縮・カール | 多官能化、急速硬化 | 薄基材、高官能、高光量 | 反り、剥離、クラック | 低収縮モノマー、低官能化、多段照射 | 寸法変化、密着、熱サイクル |
| 黄変 | 芳香族骨格、開始剤、熱・UV老化 | 高温、屋外、厚膜 | 色差、光学性能低下 | 脂肪族骨格、低黄変開始剤、安定剤 | キセノンアーク、熱老化、ΔE |
| 加水分解 | エステル結合、吸水 | 高温高湿、熱水、強アルカリ | 軟化、密着・強度低下 | 耐加水分解骨格、後硬化、防湿設計 | 85℃/85%RH、熱水浸漬 |
| 膨潤・溶剤クラック | 溶剤親和性、低架橋 | ケトン、エステル、塩素系溶剤 | 軟化、白化、剥離 | 高架橋化、耐溶剤骨格、膜厚確保 | 実薬品浸漬、応力負荷試験 |
| アウトガス | 残留モノマー、開始剤分解物 | 真空、高温、電子・光学用途 | 曇り、汚染、接点不良 | 高転化率、後硬化、低揮発原料 | TDS/GC-MS、真空アウトガス |
| 密着低下 | 低表面エネルギー、汚染、収縮 | PE、PP、フッ素系基材、高湿度 | 剥離、膨れ | コロナ、プラズマ、プライマー | クロスカット、90°/180°剥離、湿熱後密着 |
法規制・認証
| 項目 | 一般的な位置づけ | 確認事項 |
|---|---|---|
| RoHS | 適合可能なグレードが存在 | 顔料、触媒、添加剤を含む最終配合で証明書を確認する。 |
| REACH / SVHC | 適合可能なグレードが存在 | モノマー・光開始剤・残留物を含む最新SDSとSVHC確認が必要。 |
| TSCA | 登録・適合品が存在 | 米国輸出では構成成分ごとのインベントリ状況を確認する。 |
| FDA食品接触 | 用途限定の適合品が存在 | 硬化物だけでなく移行・抽出、使用温度、食品種別を確認。 |
| 日本の食品衛生法 | 個別グレード確認 | ポジティブリスト制度と最終用途を確認する。 |
| ISO 10993 / USP Class VI | 医療対応グレードが存在する場合あり | 材料群全体の適合ではない。最終部品・滅菌条件まで確認する。 |
| UL認証 | 特定システム・グレードで取得例あり | 膜厚、基材、色、配合により変わる。 |
| PFAS関連規制 | フッ素変性品は要確認 | フッ素非含有アクリレートでも添加剤・表面改質剤を確認する。 |
環境・リサイクル性
硬化後は三次元架橋体であり、一般的な溶融再成形によるマテリアルリサイクルは困難である。コーティング用途では基材からの分離も難しい。100%固形分UV系はVOC低減と省エネルギーに有利である一方、未反応モノマーと光開始剤の管理、硬化物の廃棄・焼却条件を考慮する必要がある。バイオベースアクリレートやマスバランス原料を用いた製品も存在するが、「バイオベース」と「生分解性」は同義ではない。
価格・供給性
| 項目 | 評価 |
|---|---|
| 相対価格 | 比較的高価格~高価格。高機能ウレタン、低黄変、医療・光学、特殊多官能品は高価になりやすい。 |
| 国内入手性 | 良好。複数の国内メーカー・海外メーカーの国内供給網がある。 |
| 供給形態 | 液状オリゴマー、反応性希釈モノマー、溶液、水分散、調合済みUV樹脂等。 |
| 少量購入 | 製品により異なる。研究用・試作向け少量品と工業用受注品がある。 |
関連材料との比較
| 比較材料 | 特徴 | 対象材料との違い |
|---|---|---|
| UV硬化樹脂 | UV硬化方式全体の総称で、ラジカル型アクリレートだけでなくカチオン型エポキシ等を含む。 | 本材料はそのうちアクリレート系に限定した材料群である。 |
| ウレタンアクリレート | 柔軟性、強靭性、耐摩耗、密着を設計しやすい。 | UVACを構成する主要オリゴマーの一種。 |
| エポキシアクリレート | 硬度、反応性、耐薬品性に優れる。 | UVACの中でも硬質・高反応性側に位置しやすい。 |
| アクリル樹脂(PMMA) | 透明性、耐候性に優れる熱可塑性樹脂。 | PMMAは溶融成形可能な線状ポリマー、UVACは光硬化後に架橋体となる。 |
| エポキシ樹脂 | 接着、耐薬品、電気絶縁に優れる熱硬化性樹脂。 | 一般的な熱硬化エポキシは混合・加熱硬化が中心で、UVACは高速光硬化に優れる。 |
| ポリウレタン | 柔軟~硬質、フォーム、エラストマー、塗料まで広い。 | UVACではウレタン骨格にアクリレート末端を付与して光硬化させる場合がある。 |
| アルキド樹脂 | 塗料用バインダーとして光沢・塗装性に優れる。 | 酸化乾燥・焼付系が多く、UVACより硬化時間が長い。 |
| 不飽和ポリエステル樹脂 | FRP、注型、大型成形で広く用いられる熱硬化性樹脂。 | UVACは薄膜・印刷・光学・電子など高速光硬化用途に適しやすい。 |
代表的なメーカー
| メーカー | 代表製品・ブランド | 概要 |
|---|---|---|
| ダイセル・オルネクス株式会社 / allnex | EBECRYL | UV/EB硬化型のアクリレートモノマー、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート等を幅広く展開する。 |
| 東亞合成株式会社 | アロニックス | 単官能~多官能アクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等を展開する。 |
| 新中村化学工業株式会社 | NKオリゴ / NKエステル | ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、多官能モノマー等を展開する。公開品には軟質~高硬度タイプがある。 |
| Arkema | Sartomer | ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、アクリレートモノマー等をグローバルに展開する。 |
| 根上工業株式会社 | ART RESIN | 光硬化用を含むアクリル系・ウレタンアクリレート系ポリマー、オリゴマーを展開する。 |
関連キーワード
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推奨確認試験
- 実薬品浸漬試験:実使用薬品濃度、23℃及び使用上限温度、24~168時間を基本に質量、外観、硬度、密着を確認する。
- 応力負荷下試験:PC、PMMA、ABS等の基材では曲げ・締結応力を付与し、未硬化樹脂及び洗浄剤接触によるESCを確認する。
- 高温高湿試験:85℃・85%RH、250~1000時間を目安に黄変、白化、密着、強度を確認する。
- UV促進耐候試験又はキセノンアーク試験:色差、光沢保持、クラック、密着を評価する。
- 硬化度評価:FTIRのC=C転化率、MEKラブ、鉛筆硬度、ゲル分率等を併用する。
- 熱サイクル試験:基材との熱膨張差が大きい場合は低温~高温の繰返しで剥離、カール、クラックを確認する。
- アウトガス試験:光学・半導体・真空用途ではTDS/GC-MS、必要に応じて真空加熱質量減少を確認する。
- 実部品耐久試験:最終膜厚、基材、前処理、照射条件、荷重、薬品、湿度を再現して評価する。
本ページの評価は材料群としての一般的傾向である。実使用では、グレード、膜厚、照射波長、照度、積算光量、温度、薬品濃度、荷重、応力、湿度、使用時間、基材、表面処理及び硬化後の反応率を確認する必要がある。