主题：【原创】紫外线UV表面改质

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UV表面改质

作者 SEN特殊光源株式会社社长 菊池 清

为提高固体表面机能，大多运用例如药液的湿洗法以及其他干法清洗等处理技术。最近有将光增感剂作为药液使用的案例。运用紫外线放射（以下简称为UV）的表面处理法，基本上是指在大气中可以处理的干法改质和清洗方法。

改质是直接提高物体表面的接着力，并通过清洗表面的形成然接着层的有机污染膜，间接的提高接着力保证品质的安定化。

UV法虽然已经在50多年前就已经发现，但是常年以来在工业运用中却非常低。随着上世纪80年前期起随着液晶显示装置的高集成度的发展，在液晶玻璃的清洗工程中被广泛运用，现在已经成为液晶制品生产过程中不可缺少的工艺。

改质技术相对发展比较缓慢，在90年代前期开始运用于汽车涂装的前期处理，磁悬浮列车铁轨的表面处理等，在此之后运用于汽车发动机周边设备以及提高电子机械工程塑料的粘结度等方面。

光技术在毫米工艺中虽然没有被认可，但是随着毫米时代的到来，终于被广泛认可和使用。现在光技术还处在发展起，今后随着纳米技术时代的到来，光技术工艺必将成为纳米时代不可缺少的技术。

2 UV表面处理法的机制

2-1 改质

UV表面处理法有固体表面的改质和清洗两种反应，根据素材来决定是哪种反应。玻璃和陶瓷是清洗作用，而塑料和金属则是改质和清洗两方面作用。

有机物的分子结合可以用比其高的能量来切断。将C-H分子切断后可以得到H原子，由于H原子很轻，因而可以很容易将其拨离。跟其他氧反应可以生成富含O原子的C-O,-COO, C＝O等官能基。高分子表面的化学反应，可以由X线光电子分光(XPS)或者IR频谱分析出来。下图是液晶聚合物（LCP）表面用200W低压水银灯照射3分钟后的C1_SXPS频谱。

由于富氧自由基有极性，因此增强表面能量可以提高亲水性。

图4 是在大气中用200W低压水银灯对PBT和PPS照射时，根据照射时间的变化显示的表面能量变化。我们用湿润剂来评价表面能量的变化。随着露光量的增加，润滑指数急剧上升后缓慢上升。

图5是用双组分环氧类粘结剂对同样的PPS和PBT按照同样的处理方式时试验时强度和照射关系。

粘结强度和湿润指数都随着露光量的增加而变强。但是粘结强度在露光量达到一定峰值之后则下降。这并不是数据的错误，而是粘结剂在粘结是需要湿润，粘结剂本身固有的表面张力与被粘结物体和粘结剂的表面张力像同时，以及正确的极性成分和非极性成分相等界面张力为零时可以得到最大的粘着力。