繊維業界における120W/cmの水銀UVランプの役割について
もし、繊維製造ラインで働いたことがあるなら、水銀UVランプがいかに重要な役割を果たすかご存知でしょう。これらのランプは、光重合という過程を担っています。つまり、液体状の樹脂を固体に変え、永久的な結合を形成するのです。
布地にコーティングを施す段階でも、衣服の仕上げ作業を行う段階でも、これらのランプは接着剤やインクを瞬時に固定するためのエネルギーを供給してくれます。
では、「120W/cm」という数値について説明しましょう。
これは線形出力密度です。このように設計されているのは、布地全体にわたってエネルギーが均一に分布するためです。水銀蒸気は広範囲の波長に作用しますが、特に254nmと365nmでピークを迎えます。そのため、一度の照射で多種多様な光開始剤を硬化させることができます。
簡単に言えば、1平方センチメートルあたりのワット数が多ければ多いほど、コンベヤーベルトの速度を上げることができます。もっと速く処理したい場合は、より高い強度が必要です。そうでなければ、布地が十分に硬化せず、時間の無駄になってしまいます。
問題は熱です。
120W/cmという高い出力では、非常に高温になります。だからこそ、高純度の石英ガラスを使用するのです。石英ガラスは内部の高温に耐えられ、UV光を通過させることができます。しかし、単に接続して放置するだけでは不十分です。強制送風システムや水冷ジャケットが必要です。空気の流れが不足すると、石英ガラスが損傷したり、ランプが早期に壊れてしまったりします。
通常、これらのランプは高周波電子バラストと一緒に使用されます。これにより、古い方式の磁気変圧器によるちらつきがなくなり、安定したプラズマアークと一定の出力が得られます。
トレードオフ
つまり、非常に高い強度が得られますが、その代償としてエネルギー効率が低下します。水銀ランプは、実際のUV光ではなく、多くの電力を赤外線熱に変換してしまいます。もしランプが布地にあまりにも近づきすぎると、その熱によって合成繊維が収縮してしまうこともあります。
つまり、迅速に硬化させつつ、布地が焼けないようにするのは難しいのです。