(57)【要約】  紫外線透過性の石英ガラスからなり気密性を有する放電空間（１０）を備えた気密容器（１１）内の軸方向に、一対の放電用の電極（１２１，１２２）を対向して配置する。放電空間内でアーク放電させた状態を維持するために十分な量の希ガス、水銀とともに、適量の紫外線を発光させるタリウムおよびハロゲンからなる封入物を封入して３５０〜３８０ｎｍの紫外線を発光するメタルハライドランプを構成する。このメタルハライドランプからの紫外線を、光開始剤が含有された紫外線硬化性樹脂組成物に照射させるようにしたことにより、当該樹脂組成物の硬化速度を向上させることが可能となる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３５０〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収波長域を有する光開始剤を含有する紫外線硬化性樹脂組成物に対して該紫外線を照射するメタルハライドランプであって、
紫外線透過性の材料からなる気密容器と、
一対の耐火性金属からなり前記気密容器内に封装された放電電極と、
アルゴンガス、水銀およびハロゲン化タリウムを含み前記気密容器に封入された封入物と
を具備したことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項２】
前記光開始剤が、４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンを含むことを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項３】
前記封入物に含まれるハロゲン化タリウムがヨウ化タリウムであり、
ヨウ化タリウム封入量Ｘ（ｍｇ／ｃｃ）が、０．０１≦Ｘ≦０．０３６であることを特徴とする請求項２記載のメタルハライドランプ。
【請求項４】
前記光開始剤は、４．４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノンであることを特徴とする請求項１記載のメタルハライドランプ。
【請求項５】
前記封入物に含まれるハロゲン化タリウムがヨウ化タリウムであり、
ヨウ化タリウム封入量Ｘ（ｍｇ／ｃｃ）が、０．００６≦Ｘ≦０．０３６であることを特徴とする請求項４記載のメタルハライドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定区間に吸収波長域をもつ光開始剤に対し高い発光効率で作用させるために用いるメタルハライドランプに関し、さらに詳しくは、特定波長の紫外線の発光効率を上昇させて高い光量を得て、光開始剤が含有された紫外線硬化性樹脂組成物の硬化速度を速めるようにしたメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線ランプから照射される紫外線を用いて、特定区間の吸収波長域で硬化可能な樹脂組成物に光開始剤を含有させ、組成物の硬化を促進させる装置として特表２００７−５２５５４０公報に開示されたものが知られている。【０００３】
この公報に記載された技術では、３５０〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収波長域をもつ光開始剤に紫外線を照射させる光源として、鉄系メタルハライドランプを用いている。同ランプは、３５０〜３８０ｎｍの間にブロードな波長領域を持つが、単波長の光量はさほど高くはなく、硬化に時間を要するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５２５５４０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、特定波長の紫外線の発光効率を上昇させて高い光量を得て、光開始剤が含有された紫外線硬化性樹脂組成物の硬化速度を速めることのできるメタルハライドランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの態様に係るメタルハライドランプは、少なくとも３５０〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収波長域を有する光開始剤を含有する紫外線硬化性樹脂組成物に対して紫外線を照射するメタルハライドランプであって、紫外線透過性の材料からなる気密容器と、一対の耐火性金属からなり気密容器内に封装された放電電極と、アルゴンガス、水銀およびハロゲン化タリウムを含み気密容器に封入された封入物とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のメタルハライドランプによれば、３５０〜３８０ｎｍの間に吸収波長域をもつ光開始剤に対して照射させた場合に、従来の鉄系メタルハライドランプを用いて紫外線を照射した場合よりも発光効率を高くすることができ、当該光開始剤を含有する硬化性の樹脂組成物の硬化速度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための基本構造図である。
【図２】図１の一部を拡大して示した構成図である。
【図３】異なる光開始剤の発光波長に対するそれぞれの吸収率について説明するための説明図である。
【図４】この発明の実施例１と従来の分光分布と光量について説明するための説明図である。
【図５】図３の（ａ）を拡大して示した説明図である。
【図６】この発明の実施例１と従来による光開始剤の効果について説明するための説明図である。
【図７】ヨウ化タリウム封入量が０．０４０ｍｇ／ｃｃの場合のタリウム系メタルハライドランプ軸方向を左右とする分光と照度の関係について説明するための説明図である。
【図８】ヨウ化タリウム封入量が０．０３６ｍｇ／ｃｃの場合のタリウム系メタルハライドランプ軸方向を左右とする分光と照度の関係について説明するための説明図である。
【図９】ヨウ化タリウム封入量と光開始剤４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンの硬化比率の良否について説明するための説明図である。
【図１０】ヨウ化タリウム封入量と光開始剤４．４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノンの硬化比率の良否について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための基本構造図、図２は、図１の一部を拡大して示した構成図である。
【００１１】
図１、図２において、紫外線透過性を有する石英ガラス製で放電空間１０が形成された気密容器１１の長手方向両端の内部には、例えばタングステン材で形成された電極１２１，１２２が間隔をおいて配置されている。電極１２１，１２２は、それぞれインナーリード１３１，１３２を介して、例えばモリブデン製の金属箔１４１，１４２の一端に溶接されている。金属箔１４１，１４２の他端には、図示しないアウターリードの一端が溶接されている。気密容器１１における金属箔１４１，１４２の部分は、インナーリード１３１，１３２からアウターリードの一端までに対応する気密容器１１を加熱することにより封止される。
【００１２】
なお、金属箔１４１，１４２は、気密容器１１を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何でもよいが、この条件に適したものとして、ここでは一般的なモリブデンを使用する。
【００１３】
金属箔１４１，１４２に一端がそれぞれ接続されたアウターリードには、耐熱性で絶縁性を有する例えばセラミック製のソケット１５１，１５２の内部において、給電用のリード線１６１，１６２が電気的に接続されている。ソケット１５１，１５２は、リード線１６１，１６２を絶縁封止する。リード線１６１，１６２には、図示しない電源回路が接続されている。
【００１４】
気密容器１１内には、封入物として、アーク放電を維持させるために必要なアルゴンガスが１．３ｋＰａで封入されるとともに、紫外線を発光させるための金属である鉄、Ｈｇ（水銀）などが封入されている。
【００１５】
このように構成されたメタルハライドランプは、紫外線域に分光特性を有する発光金属である鉄による紫外線の照射が可能となる。この紫外線が照射される紫外線硬化性の樹脂組成物は、当該紫外線が照射されることで当該樹脂組成物の重合性樹脂の重合を開始させる光開始剤を含有している。
【００１６】
光開始剤としては、（ａ）４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、（ｂ）４−ジエチルアミノアセトフェノン、（ｃ）４−ジメチルアミノアセトフェノン、（ｄ）ベンジル、（ｅ）チオキサンソン、（ｆ）ベンゾフェノン、（ｇ）４．４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン等が考えられる。
【００１７】
図３は、（ａ）〜（ｇ）それぞれの光開始剤の発光波長に対するそれぞれの吸収率について説明するための説明図である。ここでは、（ａ）〜（ｇ）の光開始剤のうち、少なくとも３５０〜３８０ｎｍの波長域において、発光波長に対する吸収率が高い光開始剤（ａ），（ｇ）を用いる。
【００１８】
以下、気密容器１１の外径φが２７．５ｍｍ、肉厚ｍが１．５ｍｍ、発光長Ｌが発光長１０００ｍｍの一重管で構成されたランプにおいて、発光金属に鉄を用いたランプと、タリウムを発光金属として封入した本発明の実施例を比較して、少なくとも３５０〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収波長域を有する光開始剤の重合の促進速度を速めるための紫外線を生成する本発明の実施例について説明する。
【００１９】
なお、以下の各実施例での光開始剤としては、（ａ）の４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンに対して鉄系メタルハライドランプの紫外線を照射した従来の場合との比較を行っている。
【００２０】
（実施例１）実施例１では、気密容器１１内に、封入物として、アーク放電を維持させるために必要なアルゴンガスが１．３ｋＰａ、水銀、紫外線を発光させるための金属であるタリウムのヨウ化物が封入されたタリウム系メタルハライドランプを作製した。
【００２１】
このタリウム系メタルハライドランプによる紫外線と、紫外線を発光させるための金属として鉄が封入された鉄系メタルハライドランプによる紫外線とが、硬化性の樹脂組成物に含有された光開始剤である４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンに対して及ぼす効果について説明する。
【００２２】
ここで、タリウム系メタルハライドランプと鉄系メタルハライドランプは、それぞれ、入力電力１２０００Ｗ、ランプ電圧１１００Ｖ、ランプ電流１０．９Ａの同仕様で紫外線を照射させる場合について考える。図４は、本発明のタリウム系メタルハライドランプと鉄系メタルハライドランプのそれぞれの分光分布と光量について示している。図４から明らかなように、樹脂組成物に含有された光開始剤を硬化させるために必要とする３５０〜３８０ｎｍの長波長紫外線は、タリウム系メタルハライドランプが優れている。
【００２３】
図５は、図３（ａ）の光開始剤（ａ）４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンの発光波長に対する吸収率のみを拡大して示している。
【００２４】
メタルハライドランプの発光スペクトル曲線をα（λ）とし、光開始剤の吸収スペクトル曲線をφ（λ）とした場合に、使用ランプと光開始剤との反応は、次式で表される。なお、図５に示すように、ａは発光スペクトルの低い波長、ｂは発光スペクトルの高い波長を示している。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
ここで、発光スペクトルの波長ａを３５０ｎｍ、波長ｂを３８０ｎｍとした場合における、タリウム系メタルハライドランプと鉄系メタルハライドランプとの光開始剤による開始効果比率を比較したところ、図６に示す結果が得られた。
【００２７】
すなわち、鉄系メタルハライドランプを１００％とした場合、タリウム系メタルハライドランプは１１２％となった。これは、光開始剤４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンを含有する硬化性樹脂組成物にタリウム系メタルハライドランプの紫外線を照射した場合、硬化速度が１２％向上したことを示している。
【００２８】
この実施形態では、タリウム系メタルハライドランプの紫外線を３５０〜３８０ｎｍの間に吸収波長域をもつ光開始剤に照射させると、鉄系メタルハライドランプの従来紫外線を当該光開始剤に対して照射した場合よりも発光効率を高くすることができ、硬化性の樹脂組成物の硬化速度を向上させることが可能となった。実施例１では、ヨウ化タリウムを封入したランプを例として説明したが、ヨウ化物に限定されず、他のハロゲン化物として封入しても同様の効果が得られる。つまり、アーク放電中に気密容器内でタリウムが蒸発しやすい化合物として封入してあればよい。
【００２９】
（実施例２）次に、図７、図８を参照し、この発明の実施例２について説明する。図７、図８は、発光長を１０００ｍｍとしたときのランプにおいて、それぞれヨウ化タリウム封入量を異ならせた場合における、メタルハライドランプの軸方向を左右とする分光と照度の関係について測定した結果を示している。図７は、ヨウ化タリウム封入量が０．０４０ｍｇ／ｃｃの場合を、図８は、ヨウ化タリウム封入量が０．０３６ｍｇ／ｃｃの場合をそれぞれ示している。
【００３０】
図７のヨウ化タリウム封入量が０．０４０ｍｇ／ｃｃのときに紫外線を照射させた場合、軸方向に分離発光が発生して左右の分光分布が異なってしまい、被照射物に悪影響を及ぼす可能性がある。この分離発光による問題は、発光長が２００ｍｍ以上のランプにおいて特に顕著である。
【００３１】
左右の分光分布の違いは、ヨウ化タリウムの飽和蒸気圧の関係でヨウ化タリウムがバルブの左右で異なってくることから、この左右のヨウ化タリウム量の違いが分光分布の違いとして現れているものと考えられる。
【００３２】
図８のヨウ化タリウム封入量が０．０３６ｍｇ／ｃｃのときに紫外線を照射させた場合、軸方向に分離発光の発生が見られず、左右の分光が同じような分布となり、被照射物に対して高い均斉度が得られた。従って、左右に高い均斉度が得られることで硬化性の樹脂組成物の硬化速度を向上させることが可能となる。
【００３３】
図９は、鉄メタルハライドランプと実施形態に係るタリウム系メタルハライドランプを用いて、光開始剤４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンに紫外線を照射させた場合のそれぞれの硬化時間の比について説明する説明図である。
【００３４】
すなわち、ヨウ化タリウム封入量が０．０１ｍｇ／ｃｃ以上の場合、実施形態に係るメタルハライドランプによる硬化時間は、鉄メタルハライドランプによる硬化時間に対して１０１％以上である。ヨウ化タリウム量が０．００６ｍｇ／ｃｃ以下の場合、実施形態に係るメタルハライドランプによる硬化時間は、鉄メタルハライドランプによる硬化時間以下である。ただし、ヨウ化タリウム量０．０４ｍｇ／ｃｃ以上の場合は、硬化時間が向上するものの、前述したように発光分離が生じ硬化時間の早いところと遅いところが生じてしまう問題がある。
【００３５】
従って、光開始剤４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンに対して紫外線を照射するタリウム系メタルハライドランプのヨウ化タリウムの封入量が０．０１〜０．０３６ｍｇ／ｃｃの場合に、鉄メタルハライドランプを用いた場合と比べて有利な結果が得られることがわかった。
【００３６】
また、図１０は、鉄メタルハライドランプと実施形態に係るタリウム系メタルハライドランプを用いて、光開始剤４．４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノンに紫外線を照射させた場合のそれぞれの硬化時間の比について説明する説明図である。
【００３７】
この場合、ヨウ化タリウム封入量が０．００６ｍｇ／ｃｃ以上の場合、実施形態に係るメタルハライドランプによる硬化時間は、鉄メタルハライドランプによる硬化時間に対して１０１％以上である。ヨウ化タリウム量が０．００２ｍｇ／ｃｃ以下の場合、実施形態に係るメタルハライドランプによる硬化時間は、鉄メタルハライドランプによる硬化時間以下である。ただし、ヨウ化タリウム量０．０４ｍｇ／ｃｃ以上の場合は、硬化時間が向上するものの、発光分離が生じ硬化時間の早いところと遅いところが生じてしまう問題がある。
【００３８】
従って、光開始剤４．４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノンに対して紫外線を照射させるタリウム系メタルハライドランプのヨウ化タリウム封入量が０．００６〜０．０３６ｍｇ／ｃｃの場合に、鉄メタルハライドランプを用いた場合と比べて有利な結果が得られることがわかった。
【００３９】
このようなことから、ヨウ化タリウム封入量は多すぎても少なすぎても３５０〜３８０ｎｍの長波長紫外線に吸収率の高い硬化性樹脂組成物の硬化速度を向上させることができないことが分かる。
【００４０】
従って、３５０〜３８０ｎｍに高い吸収率の硬化性樹脂組成物の硬化速度を向上させる条件となるヨウ化タリウムの封入量Ｘ（ｍｇ／ｃｃ）としては、４．４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンが光開始剤の場合には０．０１〜０．０３６の範囲内であることが分かった。また、４．４’−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノンが光開始剤の場合には０．００６〜０．０３６の範囲内であることが分かった。
【００４１】
この実施形態によれば、３５０〜３８０ｎｍの長波長の紫外線に高い吸収波長域を有する光開始剤が含有された紫外線硬化性樹脂組成物の硬化速度を向上させることが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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