紫外線(UV)照射でよく使われる単位・用語

 
 

紫外線(UV)照射でよく使われる用語・単位

このページでは紫外線を技術使用する際に使われる用語・単位を説明しています。

<紫外線照射で使われる単位の説明>

nm(ナノメートル)
可視光線波長から電波まで『波のひとつの長さ』を表す際の単位のひとつ
n(ナノ)は『1.000.000.000分の1(=10億分の1)』の意味。
光線の波長にはnmを使い、例えば主にオゾン生成には185nm、殺菌には254nm、
UV樹脂やUV塗料の硬化乾燥には365nmの波長が主に使われます。*


μ(マイクロ) 1.000.000分の1>1μW=百万分の1ワット

m(ミリ)
    1.000分の1>1mW=千分の1ワット

k(キロ)
   1.000倍  >1kW=1000W>1kWは1mWの百万倍


mW/cu  
「UV照度」の単位。「UV強度」と表現される場合もある。
「ミリワット・パー・平方センチメートル」と読みます。
UV照射機の選定において、非常に重要なポイントとなる数値。

この「UV照度」に、「時間(単位=秒)」を掛け算して、
「UV照射量(=UV露光量・積算光量)」を計算します。
式にすると>> UV露光量(単位:mJ/平方cm) 
= UV照度(単位:mW/平方cm) x 照射時間(単位:秒)

μW/cu
 
UV照度の単位。「マイクロワット・パー・平方センチメートル」と読み、
「μW=ミリワットの千分の1単位」になります。
UV殺菌などでは、UV硬化よりはるかに微弱な照射光で殺菌が行われるので、
μW単位の表示がよく使われます。
 
mJ/cu  
UV照射での積算照射量を示す単位のひとつ。
Jはジュールと読み、
mJ(ミリジュール)は千分の1ジュール。
「UV照度」に、「時間(単位=秒)」を掛算して、「硬化に必要な光線量(=UV露光量)」
を計算します。
式にすると>> UV露光量(単位:mJ/平方cm) 
= UV照度(単位:mW/平方cm) x 照射時間(単位:秒)
読み方は「ミリ・ジュール・パー・平方センチメートル」
最後をセンチメートル・スクエア(CSとも表示)と言う場合も。

UVの単位 

1W/m2 =1000mW/100x100cm2 =0.1mW/cm2 =0,1x1000μW/cm2=100μW/cm2
1mW/cm2 =1000μW/cm2=10W/m2
 
         

W/u
 
UV照度の単位。環境測定(太陽光などのUV照度)でよく使われます。
前項の通分計算のように、mW/cuに比べて、10W/u=1mW/cuと、
分数の分子が1ケタ大きく表示されます。
W/uを使用しているUV照射装置は、太陽光などの領域か、趣味的なネイル乾燥などの
装置で 「波長(何nm)」に注意。




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<紫外線の説明で、よく使われる用語>


UV強度:
 
光源から出ているUVの強さ。UV照度と同義*。
ある面積に、どれだけの強さの紫外線が照射されているかを示します。
光源からの距離によって数字は変わるので、普通はUV強度と測定距離を併記します。
例:100mW/cm2 at100mm
ランプ装置の場合、反射ミラーが拡散タイプか集光タイプかによっても数値が違ってきます。
(*配光特性を参照)
実用的な距離でのUV強度のみを表示して、距離の表示は省略する場合もあります。

*UV強度を「UV照度」と呼び替えたり、「光量(こうりょう)」と示す場合もあります。
UV強度を測る計測器は、表示単位はルクスでなくmW/cuやμW/cuですが
「UV照度計」や「UV光量計」と呼ばれています。
        
積算光量:  
「UV強度x秒数」あるいは「X秒間に照射された光の総量」を指します。
単位は仕事量を表すJ(ジュール)を使います。

mj/cm2という表記の場合は、「1平方センチにつき、何ミリジュール(1mj=1/1000j)の積算光量か」
を示しています。
UVによる変化(硬化・分解・結合など)に必要な照射量や、コンベア装置で搬送するワークが
ランプから受ける光の総量を示す際や、それらの再現時(照射条件決め・照射条件の目安指定)
などに使われるため、使用頻度の高い用語です。
例:100mW/cm2 x 10秒=1000mj/cm2 併せて照射距離、波長、ランプの種類、
積算照度計の機種名を併記する事も多いです。

配光特性:  
「どれくらいのUV強度が、どれくらいの範囲に行き渡っているか」を示すもので、
主にグラフにして表示します。

ランプの長さに並行の方向、ランプと垂直方向の、2つのグラフで表示するのが一般的です。
反射ミラーが集光タイプだと並行方向の光が強く、垂直方向の幅がない帯状の光になり、
拡散タイプの反射ミラーにすれば、UV強度のピークは弱くなりますが、
並行・垂直方向ともに均等に近くなります。
         
分光分布:
UVランプから何nmの波長の光線が、どれくらいの量(エネルギー)出ているかを、
主に%で表示したグラフが「分光分布グラフ」です。

発光長:
光源部(ランプ)の光る部分の長さ寸法。ミリ・メートルまたはセンチ・メートルで表現されます。
例:ハンディUV装置(1kW)は120mm、小型ハンディUV装置(100W)は30mm

単位長W(たんいちょうワット):
発光長(ランプの光る部分の長さ)1単位(主にcm)あたりのワット数。
例として、標準的な1kWランプでは80W/cm x発光長12cm、 2kWでは80W/cm x 25cm
上記の「W/cm」が「単位長W 」で、80W/cm ・発光長25cmのランプは 80(W)x25(cm)=2kWランプ

励起(れいき):
(化学反応を起こすための)エネルギーが高い状態。
最も低い状態を基底(きてい)と呼びます。

重合:     
かたまりになること。
1種類以上の単位物質の分子が、二つ以上化学的に結合して、
より分子の大きい化合物をつくること。
UV硬化樹脂には、分子の結合がラジカルを中心に伸びていくラジカル重合型と、
陽イオンが反応の中心となるカチオン重合型の種類があり、従来製品の多数を占めるラジカル型では
酸素による表面硬化阻害の問題が時に起こるので、副素材などに工夫をして改良をしたものもある。
カチオン型は酸素阻害が無く、また硬化時の収縮も少ないので密着性も向上する場合が多い。

UV硬化
    
UV樹脂・V塗装等に紫外線を照射して硬化させること。原理をひとことでいうと
光にはエネルギーがあり紫外線の強いエネルギーにより、UV樹脂の主要な分子(ポリマー、モノマー)が
結びつき硬化する。
必要な紫外線の量は自然光に含まれている分量では少なすぎてUV硬化の特性である「スピード硬化」
ができないので、実務にはUV硬化装置(UV照射装置)を使います。

UV硬化樹脂  
強い紫外線を照射すると、秒速で乾燥・硬化する樹脂。
塗料はUV硬化樹脂の応用製品でUV硬化塗料と呼びますが
それぞれ「硬化」を省略してUV樹脂・UV塗料と呼ばれることもあります。

UV硬化樹脂は、以下の成分を主体としています。

ポリマー:主成分で樹脂の芯になります
モノマー:希釈剤の役割ですが、ポリマーと結合して鎖状の硬化物になります
光重合開始剤:紫外線を照射してポリマーとモノマーを結びつけて硬化させる、きっかけになります
上記の他に「泡を消す素材」[静電気を抑える素材」などが含まれます。

UV樹脂・UV塗料は副素材も含まれた結果、特定の紫外線波長/波長域が硬化に必要なことがあり、
そのような塗料・樹脂にもメタハラUVランプを使います。(親切なメーカーはUV樹脂・UV塗料に硬化波長や
硬化に適したUVランプの種類を記述した説明書を添付しているので、UV照射装置選択の際に必ず参照。)

UV乾燥:   
UV硬化と同義。UVで硬化する樹脂等がUV照射により硬化状態(乾いた状態)になること。

UVによる硬化は、通常の塗料などで水や溶剤が蒸発・乾燥して固くなるのとは違い、分子の結合によって
固まるが、大多数のUV塗料は塗り拡げやすくするために水や溶剤を加えてあるため「乾燥」という表現が
実態に近いことが多い。
*それを踏まえて弊社では「速乾機能付き」のUV硬化(UV乾燥)装置もご用意しています。
なお「UV塗料は乾燥ではなく硬化」と書いてあれば「実際に作業したことが無い、知ったかぶり文章」の
可能性大。他の内容も信用すると原因の判らない不都合や失敗が現場で生じることがある。
そういう信頼性の低いサイトを見抜くきっかけにできます。

メタル・ハライドUV 
*UV硬化では、塗膜の厚みやUV硬化樹脂の色(カラー成分等)によっては、硬化に可視光波長なども
必要な場合があります。その場合には 365nm以外の光を 出すように、メタルをランプの中に混ぜ入れて
波長を分散(=連続した波長に)させたUVランプを硬化に使用します。

このようなランプは「メタル・ハライド・UVランプ」と呼ばれ、@365nm以外のUV波長に反応する素材や、
A色のついた素材(=素材の色によって紫外線の吸収波長は異なる)、B内部浸透性の必要な素材、
C総合的にエネルギー(UV照度)が必要な場合など、365nmを主波長とする高圧水銀UVランプでは
カバーできないケースにも対応できる長所があります。 「透明樹脂・塗料の硬化乾燥=365nmランプ/
幅広いUV波長が必要=メタル・ハライドUV(通称メタハラ)」と、用途で使い分けるとスムーズです。

なおメタハラ・ランプは中に何を封入するかで波長域が変わり、またガラス材質などの関係で
UV波長の出ていない照明用ランプにもメタハラ・ランプは存在するので、ランプの波長域を確認する
必要があります。
            
照射:     
光で照らすこと・光を照らし当てること。英語では irradiation。 放射にはradiationが使われる。
        

<参考> :Deep UVA (ディープ紫外線)

富士フイルムによる新造語と思われ、370〜400nmのUV波長を指しています。
これは紫外線の専門用語のひとつであるDeep Ultraviolet(遠紫外線≒200nm)と言葉が似ていますが、
「UV=浴びたくない」一般生活者と[UV=浴びせたい」UV技術者は棲み分けされているので、
新語が専門用語と混同されるリスクは極めて少ない。
「長波長紫外線(UV-A)の中でも、最も長い370〜400nmの波長が肌に深く浸透する」という
特徴を一般の人に伝えるために、効果的キーワードとしてDEEPを採用したのだと思われます。



*その他の紫外線技術情報はUV照射技術/装置インデックス からご検索ください。

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