はじめに
示差走査熱量測定（DSC）では、相転移温度および反応エンタルピーを測定することができ、硬化反応も測定することができる。試料は通常、常圧下でパージガスを流しながら、蓋に穴のあいた容器に入れて分析する。示差走査熱量計は、光硬化反応の調査にも使用できる[1]。UVランプとNETZSCH DSC 204 F1 Phoenix®(図1）と組み合わせることで、多用途に利用できる。
結果
単一硬化システム：2つの印刷インキの「良い／悪い」比較
試料はUV光を照射する開放容器に準備される。照射強度と照射時間は、決められた温度プログラムで変化させることができる。等温条件または動的温度プログラムが一般的に採用される。
図2は、アクリレート系スクリーン印刷インキの硬化に関するPhoto-DSCの結果である。ロットの異なる2つの試料を調査した。実験は、窒素雰囲気下、35℃の一定温度で行った。照射は、強度1W/cm²、パルス時間1秒のUVパルスでパルス的に行った。測定から、最後の照射ステップの間は硬化が起こらないと仮定して、変換曲線を計算した。最後の照射ステップは前のステップから差し引かれ、単一ステップのエンタルピーは全エンタルピーに比例するように設定された。
図3の変換曲線は、最初の2つの照射ステップにおいて、「良好」試料の硬化挙動に「不良」試料と比較してわずかな違いがあることを示している。
図4は、2つのインクの総エンタルピーを示したものであ り、有意な差が見られる。良い」試料は「悪い」試料に比べて高い反応性を示した。
ガス雰囲気の影響
硬化挙動に対する酸素の影響は、アクリレート系ではよく知られている。これは、図5の「良好な」スクリーン印刷インキについて示されている。異なる雰囲気でのUV-DSC測定は、NETZSCH 。 DSC 204 F1 Phoenix®を使えば、正確なパージガス流量のための内蔵マスフローコントローラーを使って、異なる雰囲気でのUV-DSC測定が簡単に実現できる。その結果、窒素雰囲気下での測定に比べ、硬化のエンタルピーが低いことがわかった。現在の酸素は、UV硬化プロセスの阻害剤として作用する[2]。
硬化挙動に対する色の影響
図6の青い曲線は2種類の青インクのUV-DSC結果で、赤い曲線は赤インキのUV-DSC結果である。両ブルーインキ（異なるロット）は、レッドインキと比較してUV硬化のエンタルピーが著しく高いことを示している。ここでも、同じ色の2つのインキロットの硬化挙動におけるわずかな違いが、UVDSCの結果によってモニターされている。特に新しい配合を開発する場合、UV-DSCの結果は、色は異なるが同じ硬化挙動を示す配合を実現するための有用なツールであり、後の応用に必要である。
二重硬化システムの結果
単一硬化メカニズムのシステムに関する調査とともに、UV DSCは特殊なタイプの接着剤のような二重硬化システム[3]にも使用することができる。この種の接着剤はUV照射によって硬化するだけでなく、熱によるポストキュア効果も示す。図7は、このようなシステムの結果を示している。常温でUV光を1秒間照射すると、251J/gの発熱（発熱性）硬化効果を示す。試料を200℃まで加熱すると、164℃（ピーク温度）で熱硬化効果が観察され、エンタルピーは55 J/gであった。この例は、1回のUV-DSC実験から硬化挙動の完全な特性評価が可能であることを明確に示している。
概要
示差走査熱量測定（DSC）とUVランプの照射を組み合わせることで、UV硬化システムの硬化プロセスを調べることができる。得られた結果は、硬化メカニズムや硬化反応の速度論に関する知見を得るのに役立つ。さらに、1回の実験で二重硬化システムを調査した。