September 6, 2007 Kyushu Institute of Technology （２００８年５月２０日一部更新） 電子線の工業利用 岩崎電気株式会社 製造本部 ＥＢ推進室 武井 太郎 Iwasaki Electric Co., Ltd. 本日お話しする内容 電子線とは 工業的利用の例 電子線の特徴 Iwasaki Electric Co., Ltd. 電子線（ＥＢ）とは？ 電子： 原子を構成する粒子 電子線： 電子を人工的に取り出して、ビーム状に 電子線の工業的な利用： 電子線の持つエネルギーを利 用して、物質に化学的、物理的変化を加え、それを利用 する。 電子線の発生方法： 加速器を利用します。電子を電気的 に加速し、大気中に取り出します。 電子線 ＝ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ → ＥＢ 「ＥＢ装置」 ＝ 電子線照射装置 Iwasaki Electric Co., Ltd. 電子を加速するには 電位差 － ＋ Iwasaki Electric Co., Ltd. 電子を加速する装置といっても‥ 作り出す電子線のエネルギー、加速の方法、利用方法によって、さ まざまな電子線加速器があります。 基本的には – 電子を発生する （フィラメント、電子源） – 電子に電圧をかけて、加速して、電子線（ビーム）にする – ビームを利用する ☆ ブラウン管は、電子銃で 電子を発生、加速し、蛍光 体を光らせて画像にします。 ☆ 約３万ボルト（３０ｋＶ）で 加速します。 Iwasaki Electric Co., Ltd. 電子顕微鏡も加速器？ ☆ 電子顕微鏡は、発生した電子 をレンズで細く絞り、試料に照射し ます。 ☆ 数ｋＶ～数百ｋＶで加速します。 ☆ 真空中で試料を観察します。 Iwasaki Electric Co., Ltd. 研究用 － ＫＥＫ（つくば） 直径約１ｋｍのリング状の加 速器 ８ＧｅＶの加速エネルギー <www.kek.jp> Iwasaki Electric Co., Ltd. 工業用のＥＢ装置 電子線を大気中（大気圧下）で照射する装置が一般的です。 加速電圧により、便器的に分類されています。 加速電圧 高エネルギー ＞１ＭＶ * 中エネルギー ３００ｋＶ～１ＭＶ * 低エネルギー ≦３００ｋＶ コンバーティング、印刷、ラミネーションなどの分野では、 低エネルギー型が最も広く使用されています。 Iwasaki Electric Co., Ltd. 中・高エネルギーＥＢ装置 走査（スキャン）型 厚いコンクリートで遮蔽された照 射室内でＥＢを照射 日本原子力研究所のウェブページより Iwasaki Electric Co., Ltd. 一般的な低エネルギーＥＢ装置 ＥＢ発生部 連続シート状製品など ☆ フィルム・紙へのコーティングなどに応用 ＵＶ硬化、熱乾燥に替わるテクニック ☆ カーテン型ＥＢ装置とも呼ばれます Iwasaki Electric Co., Ltd. 岩崎電気／ＥＳＩのＥＢ装置 低エネルギー型、カーテン型 加速電圧が３００ｋＶ（３０万ボルト）以下 モニター画面で簡単な操作 実験機から、生産向け大型装置まで セルフシールドでエックス線を遮蔽 専用の建物（遮蔽）、管理区域の設定、放射線 取扱主任者が不要 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ装置の構成 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ装置 （１） ライトビームＬ （実験機） 加速電圧： １１０ｋＶまで トレイ寸法： 15cm×20cm Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ装置 （２） ＥＺＣｕｒｅ Ｉ 加速電圧： ９０～１１０ｋＶ 処理幅： １６５０ｍｍまで ＥＺＣｕｒｅ ＩＩＩ 加速電圧： ７０～９０ｋＶ 処理幅： １６５０ｍｍまで 米国ＥＳＩ製 ESI: Energy Sciences, Inc.（マサチューセッツ州ボストン郊外） Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ装置 （３） ダイオキシン分解装置 写真は日本原子力研究所（現日本原子力研究開発機構）のウェブページより転用しています。 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ装置 （４） ＥＳＩ製 カスタム機 （生産用大型機） 加速電圧 ７０～３００ｋＶ 処理幅 ２．５ｍ（実績） 印刷、ラミネーション コンバーティング 特殊紙・フィルム Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ以外の放射線の工業利用（１） 原子力発電 浜岡原子力発電所（静岡県）－中部電力のウェブページから Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ以外の放射線の工業利用（２） ガンマ線： 医療用具などの滅菌処理に多く利用されている。 ガンマ線処理施設の例－ラジエ工業（群馬県）のウェブページから Iwasaki Electric Co., Ltd. 岩崎電気のＥＢ技術の紹介 ビデオクリップ (約３．５分） Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ装置の応用例 印刷物 – オフセット印刷、フレキソ印刷 – オーバーコート グラフト重合による改質 – 電池用セパレータフィルム 建築材料 – 木目化粧紙 – 表面のハードコート ゴムの架橋 – 強度アップ、耐熱性アップ – タイヤ部材、電線被覆 工業用途 – 特殊紙、特殊フィルムの製造 – 強度アップ、耐熱性アップ – シュリンクフィルム、耐熱ＰＶＣ テープ 各種包装材料 – ラミネーション – 特殊印刷 プラスチックフィルムの改質 滅菌 – 食品包材、薬品容器 熱、薬品、ＵＶに替わる殺菌方法 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢラミネーション 耐水性、光沢性 瞬時乾燥（硬化） エージング工程なし Ｐ＆Ｇの洗剤カートン Northwest Coating Smurfit-Stone Container <http://www.packworld.com/> ＥＢラミネーションは、さまざまな産業応用分野でメリットがあります Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢトップコーティング 表面の制御（光沢/マット）、印刷保護の向上 コーティング面の摩擦係数の調整 Exopack <http://www.packworld.com/> Iwasaki Electric Co., Ltd. オフセット印刷 － 軟包装 ＥＢ硬化型のオフセット印刷＋光沢コート Amgraph Packaging <http://www.packworld.com/> Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ無溶剤フレキソ印刷 Comexi の WetFlexTM デモライン Iwasaki Electric Co., Ltd. 無溶剤フレキソ印刷 SunChemicalの開発したWetFlexTM技術 – UniCure InkTM ＣＩフレキソ印刷機でWet-on-wetの多色刷り 最後にＥＢ乾燥（硬化） – 複数のＵＶユニットが不要 – 熱によるフィルムへの影響がない 無溶剤インキ 印刷インキの厚みは数μｍ Iwasaki Electric Co., Ltd. 化粧紙、化粧フィルム 木目柄化粧材のハイグ レード製品「グランモード」 ＥＢコーティング技術: 電子線を照 射することにより、樹脂を硬化させ る 技 術 。 ウレタ ンや U V樹 脂 コ ー ティング製品に比べ、傷や汚れ、 日光などに強く、高耐久かつ実用 性能、品質安定に優れている。ま た、製造工程での省エネルギー化 やCO2排出量削減、無溶剤塗工 が可能な次世代型環境対応技術 （ＤＮＰウェブページより） <http://www.dnp.co.jp/jis/news/2005/050620_1.html> Iwasaki Electric Co., Ltd. 特殊紙 （感熱紙） 医療用計測器用の感熱プリンタ – 超音波画像診断）ビデオプリント用 – クリーンルーム用、スキー場のリフト券 ９６％の光沢度 – ＥＢコーティングによる高光沢面を達成 鮮明なコントラストにより、画像の詳細まで表現できる – 高耐久性、長期保存性 ＥＢ常温硬化のメリット – ＥＢ硬化型の特殊な樹脂 加熱プロセスの使えない樹脂に、ＥＢ硬化型樹脂を利用する – ＰＰベースの合成紙 （撥水性、低発塵性） 低エネルギーＥＢで、基材劣化を低減する ２００３年１月の日経産業新聞の記事参照 Iwasaki Electric Co., Ltd. 液晶パネルなどの部材フィルム ＡＲ／ＡＧフィルム 帯電防止（ＡＳ）フィルム 拡散フィルム（シート） ハードコートフィルム フィルム同士の貼り合わせ 「ＥＢフィルム」 ＥＢコーティングの特徴 １．常温処理 ２．連続プロセス ３．無溶剤塗工 ４．開始剤不使用 ‥‥基材フィルム上にＥＢ硬化性樹脂を塗布し、ＥＢ硬化した後、硬 化した膜を機能性フィルムとして利用する。 Iwasaki Electric Co., Ltd. シュリンクフィルム シュリンク包装用ポリオレフィン系フィルム – ＥＢで架橋した後に、延伸する（ひっぱる）と、熱収縮性の フィルムができる。 Iwasaki Electric Co., Ltd. 架橋電線 ＰＶＣ被覆の替わりに、ＰＥを使う – ただし、ＰＥは耐熱性がない – 脱ハロゲン ＰＥを電子線で架橋して、耐熱性を向上する – 脱ハロゲン（塩ビ）で環境にもよい ＰＶＣを電子線で架橋し、耐熱性を向上したものもあり → 主に、中高エネルギーＥＢ装置で加工されています。 Iwasaki Electric Co., Ltd. グラフト重合 フィルム、布の表面に機能性分子を「接木」して、改質 環境浄化研究所 <http://www.kjk-jp.com/> Iwasaki Electric Co., Ltd. 電子線殺菌のメリット 薬品を使用しない – 過酸化水素、エチレンパーオキサイド、臭化メチルなど の殺菌剤、殺虫剤を使用しない。 – 人体、環境への安全を確保 表面層だけに作用する – エネルギーを有効に利用できる 電気製品を同じようにＯＮ／ＯＦＦできる – 作業環境の安全を確保 Iwasaki Electric Co., Ltd. ガンマ線・ＥＢ滅菌 医療用具などの滅菌用処理 – ガンマ線照射施設 – 変換エックス線（高エネルギー電子線のエネルギーをエックス線 に変換する） – 袋詰めのまま滅菌処理して、医療現場で使用する 香辛料、食肉などの殺菌処理 – 賞味期限の延長 – 流通時のいたみを低減する Iwasaki Electric Co., Ltd. 電子線の特徴 ＥＢとＵＶ（紫外線） ／ ＥＢとガンマ線 – 比較 ガンマ線との比較 紫外線硬化（ＵＶ）、熱硬化との比較 – ＥＢ独自の応用例 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢは放射線か？ Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢは放射線の一種 ＥＢ(電子線）の照射は遮蔽された空間で行われる ＥＢのエネルギーは、下記のいずれかに変換される – 化学変化 – 熱 – エックス線 「放射能」は持っていない 照射した物質は「放射化」されない ※ 上記は「低エネルギーＥＢ」の特徴 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢとガンマ線の比較 e電子（粒子）線 電気製品と同様の装置から作 られる スイッチを切れば、完全に停止 通常の生産設備と同様の扱い エネルギーが薄い層に集中 インライン化が可能 γ 電磁波の一種 コバルト等の放射性同位元素 から放出 半永久的に放射線を放出しつ づける 特別な施設、管理が必要 透過力があり、大きなもの全体 を照射できる バッチ処理 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ、ＵＶ、熱 の比較 （１） ＥＢ硬化 ＵＶ硬化 熱硬化 なし なし 必要 毒性 光重合開始剤 溶剤 臭気 光重合開始剤 溶剤 溶剤 ポットライフ 長い ＥＢより短い 短い 硬化反応 重合・架橋 重合・架橋、 付加反応 縮合、付加反応 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ、ＵＶ、熱 の比較 （２） ＥＢ硬化 ＵＶ硬化 熱硬化 雰囲気温度 常温＋α ４０～８０℃ ８０～２５０℃ 硬化時間 瞬時 数秒 数１０秒 Ｏｎ／Ｏｆｆ運転 連続可変 制限あり 困難 ライン長 短い 短い 長い エネルギー効率 １ ３～３０ ４０～２００ Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ、ＵＶ、熱 の比較 （３） ＥＢ ＵＶ ドライヤー 作業環境対策 Ｘ線、オゾン 紫外線、オゾン 熱、溶剤 公害対策 ほぼ不要 臭気 溶剤 硬化厚み 顔料、フィラー 系ＯＫ インキにより 制限 硬化厚み 加速電圧で 調整できる 基材劣化 熱劣化なし 熱 熱 着色 なし 開始剤の黄変 なし Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢの透過イメージ Iwasaki Electric Co., Ltd. ドラムキャストコーティング ＥＢの透過性を生かした製造手法 パターンのあるドラムの模 様を樹脂層に転写 基材側からＥＢを照射して、 樹脂を硬化 パターンのついた樹脂層の ある紙・フィルムができる ＳＤ Ｗａｒｒｅｎ で使用のプロ セス http://mext-atm.jst.go.jp/atomica/08040123_1.html Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ浸透深さの様子 （模式図） 120 高い加速電圧 100 低い加速電圧 Ｅ Ｂ 80 の 強 度 60 （ 相 対 40 値 ） 20 コ ー テ ィ ン グ 層 基 材 フ ィ ル ム 層 0 0 50 100 150 200 ＥＢの物質中への浸透深さ 250 300 Iwasaki Electric Co., Ltd. ＥＢ浸透深さの様子 （模式図） 120 高い加速電圧 100 低い加速電圧 Ｅ Ｂ 80 の 強 度 60 （ 相 対 40 値 ） 20 コ ー テ ィ ン グ 層 基 材 フ ィ ル ム 層 0 0 50 100 150 200 ＥＢの物質中への浸透深さ 250 300 Iwasaki Electric Co., Ltd. ご聴講ありがとうございました。
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