JPH10197700A - 電子線照射方法および電子線照射物 - Google Patents

電子線照射方法および電子線照射物

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JPH10197700A
JPH10197700A JP35677096A JP35677096A JPH10197700A JP H10197700 A JPH10197700 A JP H10197700A JP 35677096 A JP35677096 A JP 35677096A JP 35677096 A JP35677096 A JP 35677096A JP H10197700 A JPH10197700 A JP H10197700A
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JP
Japan
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electron beam
irradiation
electron
irradiated
beam irradiation
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JP35677096A
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Masayoshi Matsumoto
真芳 松本
Masami Kuwabara
昌美 桑原
Michio Takayama
蹊男 高山
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
Original Assignee
Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】装置上等の問題が生じることなく、高エネルギ
ー効率で電子線を照射することができる電子線照射方法
および電子線照射物を提供すること。 【解決手段】被照射物に電子線を照射するにあたり、真
空管型電子線照射装置にて、ある深さまでの吸収線量/
すべての吸収線量で表される照射した電子線の被照射物
への吸収率y%が、被照射物の透過深度(μm)と比重
との積をxとした場合に、以下の式を満たすように電子
線を照射する。 y≧−0.01x2+2x (0<x≦100)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空中で電子を電
圧にて加速し、この加速された電子を常圧雰囲気中に取
り出し、被照射物に対して電子線(EB)を照射する方
法および電子線照射物に関する。
【0002】
【従来の技術】基材に施された塗料、印刷インキ、接着
剤、粘着剤等の被覆剤、およびその他の樹脂製品の架橋
または硬化方法として電子線照射によるものが提案され
ており、これまでに多くの検討がなされている。この方
法は、真空中で電子を電圧にて加速し、この加速された
電子を空気中等の常圧雰囲気中に取り出し、物体に対し
て電子線(EB)を照射する方法である。
【0003】電子線照射による硬化および架橋の利点と
しては、次のようなものが挙げられる。 (1)希釈剤として有機溶剤を含有させる必要がないので
環境に優しい。 (2)硬化速度が速い(生産性大)。 (3)熱乾燥よりも硬化作業面積が少なくてすむ。 (4)基材に熱がかからない(熱に弱いものにも適用可
能)。 (5)後加工がすぐできる(冷却、エージング等が不要で
ある)。 (6)電気的作業条件を管理すればよいから、熱乾燥の際
の温度管理よりも管理しやすい。 (7)開始剤、増感剤がなくてもよいので、不純物の少な
いものができる(品質の向上)。
【0004】しかし、従来の電子線硬化技術は、大エネ
ルギーの電子線を照射して高速で被照射物を架橋および
硬化するものであり、エネルギー効率の点は全く考慮さ
れていない。
【0005】また、装置が大型で初期投資が高いという
問題、酸素ラジカルの発生に起因する表面の反応阻害を
解消するために、ランニングコストの高い窒素等の不活
性ガスによるイナーティングが必要であるという問題、
さらに2次X線のシールディングが必要であるという問
題等がある。
【0006】したがって、電子線硬化技術は、上述した
ように省エネルギーかつ溶剤を放出しない環境に優しい
プロセスとして注目を集めているものの、以上のような
問題から実用化が十分になされているとは言い難い状態
である。
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、装置上等の問題が生じる
ことなく、高エネルギー効率で電子線を照射することが
できる電子線照射方法および電子線照射物を提供するこ
とを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、第1に、被照射物に電子線を照射する電
子線照射方法であって、真空管型電子線照射装置にて、
ある深さまでの吸収線量/すべての吸収線量で表される
照射した電子線の被照射物への吸収率y%が、被照射物
の透過深度(μm)と比重との積をxとした場合に、以
下の(1)式を満たすように電子線を照射することを特
徴とする電子線照射方法を提供する。第2に、上記方法
において、電子線を発生させる際の加速電圧が100k
V以下、被照射物の厚さが50μm以下であることを特
徴とする電子線照射方法を提供する。第3に、真空管型
電子線照射装置から照射された電子線の、ある深さまで
の吸収線量/すべての吸収線量で表される吸収率y%
が、その透過深度(μm)と比重との積をxとした場合
に、以下の(1)式を満たすことを特徴とする電子線照
射物を提供する。 y≧−0.01x2+2x (0<x≦100) ……(1)
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的に説明する。図1は本発明を実施するための電
子線照射装置に用いられる、電子線発生部としての照射
管を示す模式図である。この装置は、円筒状をなすガラ
スまたはセラミック製の真空容器1と、その容器1内に
設けられ、陰極から放出された電子を電子線として取り
出してこれを加速する電子線発生部2と、真空容器1の
端部に設けられ、電子線を射出する電子線射出部3と、
図示しない給電部より給電するためのピン部4とを有す
る。電子線射出部3には薄膜状の照射窓5が設けられて
いる。電子線射出部3の照射窓5は、ガスは透過せずに
電子線を透過する機能を有しており、図2に示すよう
に、偏平状をなしている。そして、照射室内に配置され
た被照射物に照射窓5から射出された電子線が照射され
る。
【0009】すなわち、この装置は真空管型の電子線照
射装置であり、従来のドラム型の電子線照射装置とは根
本的に異なっている。従来のドラム型電子線照射装置
は、ドラム内を常に真空引きしながら電子線を照射する
タイプのものである。
【0010】このような構成の照射管を有する装置は、
米国特許第5,414,267号に開示されており、Am
erican International Technologies(AIT)社によ
りMin−EB装置として検討されている。この装置に
おいては、100kV以下という低加速電圧でも電子線
の透過力の低下が小さく、有効に電子線を取り出すこと
ができる。これによって、基材上の被覆材に対し低深度
で電子線を作用させることが可能となり、基材への悪影
響および2次X線の発生量を低下させることができるよ
うになり、大がかりなシールドは必ずしも必要としな
い。
【0011】また、電子線のエネルギーが低いため、酸
素ラジカルに起因する被覆剤表面での反応阻害を低減す
ることができるようになり、イナーティングの必要性が
小さくなる。
【0012】このように、シールドの小型化およびイナ
ーティングの低減化、また低加速電圧であるため電子線
発生部分の小型化が可能となることから、電子線照射装
置の飛躍的な小型化が可能となり、上記装置は種々の分
野への応用が期待されている。
【0013】また、上記装置は、低加速電圧であるた
め、電子線の到達深度が小さく、また加速電圧を容易に
制御することができるため、電子線の到達深度を制御す
ることが可能である。このことを図3に示す。図3は上
記装置を用いて電子線照射した際の各加速電圧における
電子線到達深度と照射線量との関係を示すものである。
この図から、加速電圧が低い場合、その電子線をある厚
さの中で有効に作用させることができ、逆に高加速電圧
の場合、その電子線は、皮膜を通り抜け基材へ到達して
いることがわかる。よって、皮膜を要求する程度まで電
子線により効果・架橋させるのに必要な照射量を得るた
めには、低加速電圧による電子線照射の場合、少ない発
生エネルギーで済むことを示唆している。
【0014】従来の電子線照射装置は、高加速度電圧で
しか電子線を取り出せなかったことから、インキ、塗
料、接着剤を架橋または硬化させる際など、過剰なエネ
ルギーの電子線を照射せざるを得ず、電子線の吸収率を
考慮する余地はなかった。
【0015】これに対して、本発明では、上述のような
制御性の良好な真空管型電子線照射装置を前提にして、
ある深さまでの吸収線量/すべての吸収線量で表され
る、照射した電子線の被照射物への吸収率y%が、被照
射物の透過深度(μm)と比重との積をxとした場合
に、以下の(1)式を満たすように電子線を照射する。 y≧−0.01x2+2x (0<x≦100) ……(1) すなわち、図4に示す曲線以上の領域になるように電子
線を照射する。
【0016】上記のように定義される電子線の吸収率
は、電子線を照射する際の加速電圧が低くなるほど高く
なるため、低加速電圧でも有効に電子線を取り出すこと
ができる真空管型電子線照射装置を用いて電子線を照射
した場合に高い吸収率を得ることができる。ここで、図
4に示す曲線は、加速電圧が100kVの場合を示すも
のであり、本発明ではこの曲線上の吸収率以上の吸収
率、つまり100kV以下の低い加速電圧で電子線照射
することを意図している。また、同じ加速電圧の場合に
は、被照射物の透過深度と比重との積が大きくなるほど
吸収率が高くなり、この積がある値の時に極大値を示
す。この場合に、被照射物としては100μm程度以下
の厚さのものであることが好ましい。
【0017】なお、電子線の照射線量の測定方法として
は、フィルム線量計を使用する方法を採用する場合が多
い。フィルム線量計とは、線量測定用フィルムに電子線
が照射され吸収エネルギーを得ると分光特性が変化し、
その変化量と吸収線量とが相関関係にあることを利用し
たものである。
【0018】このように、高い吸収率が得られるため、
従来にない高いエネルギー効率で電子線を照射すること
ができる。したがって、被照射物に対して例えば架橋ま
たは硬化を目的に電子線を照射する場合に、従来の1/
4から1/2程度の低いエネルギーで目的を達成するこ
とが可能となる。
【0019】本発明が適用可能な被照射物としては印刷
インキ、塗料、接着剤等の基材に塗布される被覆物が例
示される。これらのうち、印刷インキとしては、凸版イ
ンキ、オフセットインキ、グラビアインキ、フレキソイ
ンキ、スクリーンインキ等の紫外線や電子線硬化型イン
キが挙げられる。
【0020】また、塗料としては、アクリル樹脂系、エ
ポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系、ポリエステル樹脂系等
の樹脂、および各種光感応性モノマーを用いた紫外線ま
たは電子線硬化型塗料が挙げられる。
【0021】さらに、接着剤としては、ビニル重合型
(シアノアクリレート系、ジアクリレート系、不飽和ポ
リエステル樹脂系)、縮合型(フェノール樹脂系、ユリ
ヤ樹脂系、メラミン樹脂系)、重付加型(エポキシ樹脂
系、ウレタン樹脂系)などの反応硬化型(モノマー型、
オリゴマー型)接着剤が挙げられる。接着剤の適用例と
しては、従来のものに加え、レンズの接着、ガラスシー
トの接着など、熱に弱い基材にも適応することができ
る。
【0022】これらを塗布する基材としては、処理、未
処理を問わずステンレス鋼(SUS)、アルミ等の金属
およびポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレンナフタレート等のプラスチ
ック等が挙げられる。
【0023】上記のような被覆剤においては、従来から
使用されている各種添加剤を使用することができる。各
種添加剤の例としては、顔料、染料、安定剤、溶剤、防
腐剤、潤滑剤、活性剤等が挙げられる。
【0024】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。以
下の説明において、「部」、「%」は、それぞれ重量
部、重量%である。 (実施例1)ここでは、線量吸収率の測定例と、本発明
を満たす電子線照射方法の例を示す。電子線照射により
吸光度が変化する米国FAR WEST TECHNOLOGY社の厚さ5
0μmの線量測定用フィルム(FAR WESTフィルム)を用
意した。まず、このフィルムを2枚重ねて照射し、電子
線発生源側のフィルムにすべての線量が吸収され、2枚
目に吸収されないことを分光光度計で確認した。そして
この1枚のFAR WESTフィルムの上に厚さ10μmのPE
Tフィルムを積み重ねて電子線照射した。その吸光度変
化を分光光度計で測定し、照射線量をFAR WEST TECHNOL
OGY社の検量線により計算した。そしてn枚積み重ねた
場合の照射線量から、比重×厚さの値(x)とその値に
対応する塗膜の線量吸収率(y)を導いた。
【0025】この際の、yの計算方法は、以下の通りと
した。 FAR WESTフィルムの吸収線量:F PETフィルムを全く重ねないときの FAR WESTフィル
ムの吸収線量:T としたとき、 y=(1−F/T)×100(%) とした。PETフィルムの比重は1.4として計算し
た。照射装置としては米国AIT社製の電子線照射装置
を使用し、加速電圧70kV、電流値400μA、コン
ベアスピード7m/minで照射した。その結果を以下
に示す。
【0026】 n(枚) 吸収率y(%) 1 42 2 72 3 88.3 4 99.2 5 100 6 100
【0027】その時の比重×厚さ(μm)の値と線量吸
収率(%)との関係を図5に示す。この図に示すよう
に、この際の曲線は y=−0.0224x2+3.0066x (0<x≦
70) となり、本発明の範囲を満たす照射方法であることが確
認された。
【0028】(実施例2)ここでは、硬化性被覆組成物
として製罐塗料を用いた例を示す。この製罐塗料の作成
は以下の処方で行った。 ビスフェノールA型エポキシアクリレート 55部 (ダイセル・ユーシービー社製 エベクリルEB600) トリエチレングリコールジアクリレート 35部 ケトンホルムアルデヒド樹脂(Tg:83℃、Mn:800) 20部 (ヒュルス社製 Synshetic resin SK) ルチル型酸化チタン 100部 (石原産業製 タイペークCR−58) を混合し、サンドミルで1時間分散して塗料を作成し
た。
【0029】この塗料を、厚さ300μmのティンフリ
ースチール板に100μmのPETフィルムラミネート
した素材のPETフィルム上に塗布し、電子線照射し
た。この際の電子線照射は、加速電圧70kVおよび1
50kVで行った。70kVでの照射では、米国AIT
社製Min−EB装置を使用し、電流値400μA、コ
ンベアスピード7m/minの条件とした。また、15
0kVの照射では、日新ハイボルテージ社製のキュアト
ロンEBC200−20−30電子線照射装置を使用
し、電流値6mA、コンベアスピード11m/minで
照射した。
【0030】このように電子線を照射して塗料を硬化さ
せた後、塗膜の硬度を鉛筆硬度で評価した。鉛筆硬度の
測定はJIS K5400 6.14項に準じて行った。その結果、両
者ともに鉛筆硬度HBであった。また、塗膜の膜厚は6
μm、比重は1.7であった。
【0031】以上を基に計算した結果、加速電圧70k
Vの照射では塗料の電子線吸収率が約28%、加速電圧
150kVの照射では約11%となった。図3から、膜
厚6μm、比重1.7の場合には、x=10.2とな
り、これを上記(1)式のy≧−0.01x2+2xに
代入すると、y≧19.36(%)となるから、真空管
型電子線照射装置である米国AIT社製Min−EB装
置で照射した場合には本発明の範囲内であるが、日新ハ
イボルテージ社製のキュアトロンEBC200−20−
30電子線照射装置で照射した場合には本発明の範囲か
ら外れることが確認された。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置上等の問題が生じることなく、高エネルギー効率で
電子線を照射することができる電子線照射方法および電
子線照射物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するための電子線照射装置を示す
模式図。
【図2】図1の装置の電子線射出部を示す図。
【図3】真空管型電子線照射装置を用いて電子線照射し
た際の各加速電圧における電子線到達深度と照射線量と
の関係を示す図。
【図4】本発明の範囲を説明するための図。
【図5】実施例における被照射物の膜厚×比重の値と吸
収率との関係を示す図。
【符号の説明】
1……真空容器 2……電子線発生部 3……電子線射出部 4……ピン部 5……照射窓

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被照射物に電子線を照射する電子線照射
    方法であって、真空管型電子線照射装置にて、ある深さ
    までの吸収線量/すべての吸収線量で表される照射した
    電子線の被照射物への吸収率y%が、被照射物の透過深
    度(μm)と比重との積をxとした場合に、以下の式を
    満たすように電子線を照射することを特徴とする電子線
    照射方法。 y≧−0.01x2+2x (0<x≦100)
  2. 【請求項2】 電子線を発生させる際の加速電圧が10
    0kV以下、被照射物の厚さが100μm以下であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の電子線照射方法。
  3. 【請求項3】 真空管型電子線照射装置から照射された
    電子線の、ある深さまでの吸収線量/すべての吸収線量
    で表される吸収率y%が、その透過深度(μm)と比重
    との積をxとした場合に、以下の式を満たすことを特徴
    とする電子線照射物。 y≧−0.01x2+2x (0<x≦100)
JP35677096A 1996-09-04 1996-12-27 電子線照射方法および電子線照射物 Pending JPH10197700A (ja)

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AU41347/97A AU744614B2 (en) 1996-09-04 1997-09-04 Electron beam irradiating method and object to be irradiated with electron beam
CA002236672A CA2236672A1 (en) 1996-09-04 1997-09-04 Electron beam irradiation process and an object irradiated with an electron beam
KR10-1998-0703262A KR100488225B1 (ko) 1996-09-04 1997-09-04 전자선조사방법및전자선조사물
PCT/JP1997/003106 WO1998010430A1 (fr) 1996-09-04 1997-09-04 Procede d'exposition aux rayonnements de faisceaux d'electrons et objet devant etre ainsi expose
US09/065,052 US6188075B1 (en) 1996-09-04 1997-09-04 Electron beam irradiating method and object to be irradiated with electron beam
TW086113674A TW343339B (en) 1996-09-04 1997-09-20 Electron-beam irradiation method and object irradiated with electron beam
US09/731,312 US6504163B2 (en) 1996-09-04 2000-12-06 Electron beam irradiation process and an object irradiated with an electron beam

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