JPS587349B2 - 物体の上に塗布された層を硬化させる装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物品の上に塗布された発熱反応を起す有機物
質、特に他の波長のうちで１９７．４ｎｍの波長を持つ
紫外線により光化学反応を発起する成分を含まないでも
酸化により乾燥状態となる被覆物質の層を硬化させる装
置に関する。

発熱反応を起す物質とは、その反応中にエネルギーを放
出する物質である。

酸化により乾燥状態となるラッカーには合成樹脂ラッカ
ーあるいは油性ラッカーがある。

不飽和ポリエステルの薄膜を硬化させる公知の方法にお
いては、不飽和ポリエステルに光増感剤を添加する。

この光増感剤は、閃光毎に少くとも５０Ｗｓ（ワット秒
）のエネルギーの光化学的に活性な波長を持つ紫外線閃
光の照射により基を遊離して、これがポリエステル膜中
の化学反応を発起させる。

光増感剤はポリエステルに０．５から５％の量で添加さ
れているので、最初の反応は照射されたポリエステル膜
の表面において表面の大きさの５％までしか起らない。

従って所望の硬化を達成するには、閃光を多数とするこ
とが必要である。

この場合、時間を短縮するには、多数の閃光ランプを使
用し、次々に閃光を発生させる。

物品被覆につき前記の問題があるにより、ポリエステル
被覆物品は紫外線照射に先立って熱処理を施し、これに
よりポリエステル膜の硬化に必要な光量を減少させてい
る（英国特許第１１０７５３４号）。

従来、他の波長の中でも１９７． ４ｎｍ（ナノメータ
）の波長を持つ紫外線のパルスを少くとも１回照射され
るだけで発熱性反応を起す有機物質からなる被覆材料が
提案されている。

本発明においては、光源として水銀蒸気発光管を適用す
ることを可能とする。

ただしこの発光管は表面温度が高いのでその直近を被覆
層材料が通過するようにすることはできない。

このような発光管の適用は、温度に関して水銀蒸気発光
管から充分な間隔を隔てた個所において被覆層材料の発
熱反応を発起させるに足るような光線密度が生ずるよう
にすることにより、はじめて可能となる。

発光管の直近における光線密度は発熱反応を発起させる
のに充分である。

しかし発光管の表面温度は６００〜７００℃であるので
、水銀蒸気発光管の温度が被覆層材料にさらにその基体
に有害な作用を及ぼさないような間隔を隔てた個所を被
覆層材料が通過するようにする必要がある。

このことは損傷を避けるのに充分な間隔において必要充
分な光線密度が得られるようにすることにより可能とな
る。

本発明の装置は、水銀蒸気発光管を備えるとともに、発
光管は外管が石英、特に合成石英でつくられ、かつ発光
管に光線を集束するための装備が付属せしめられている
ことを特徴としている。

この光線集束装備により、発熱反応を発揮させる閾値（
限界埴）を越えることが確実な光線密度を生じさせるこ
とができる。

本発明を図面について説明すると、第３図による実施例
では、水銀蒸気−高圧発光管１が反射器２中に設けられ
ている。

発光管１および反射器２はローラコンベヤ３の搬送方向
と交叉して配置され、ローラコンベヤ上を発熱反応物質
からなる被覆層材料４で被覆した基体５、この例では板
体状の基体物品が矢印Ａの方向に搬送される。

この装置全体はケーシング６中に収容されている。

ローラコンベヤ３の長手方向には多数の発光管１を相互
に平行させ搬送方向に並べて配置することが可能である
。

この水銀蒸気−高圧発光管は、例えば６００ｍｍの電極
間距離に配置される。

その外穀管は石英、特に合成石英でつくられている。

管中には電圧２２０Ｖ、周波数５Ｏ Ｈｚ（ヘルツ）の
交流により断面当り電流密度３．３Ａ／ｃｍ２の実効電
流が流れ、これによって１秒に１００のパルスがつくら
れる。

発光管１は図示されていない磁気漏洩変圧器に接続され
ており、これにより交流の正弦状波形ａから正弦状波形
ｂが発生する。

第２図において波形ｂはさらに波形ｃと組合せて図示さ
れているが、これは発光管１を磁気漏洩変圧器に接続す
ることにより発生する。

彼形ｃのピークにおいてのみ電子加速が現われ、これは
周波数あるいは波長に関連して必然的に発生する量子エ
ネルギ、上記例の場合６．８５電子ボルトに相当する。

水銀蒸気−高圧発光管１は紫外線を発生し、この紫外線
は酸素と結合する分子の共振に相当する周波数を充分な
割合で有している。

この周波数は本発明により取扱われるすべての被覆層材
料の場合、特に市販のラッカーの場合１９７． ４ｎｍ
の波長に相当する。

光線の一部に酸素の共振線に相当する、例えば１８４．
９ｎｍの波長を有する場合、硬化はさらに加速される。

また光線の一部にさらに３８９．０ｎｍの波長を有する
場合、硬化が加速されることも判明した。

被覆層材料は硬化に際しエネルギ発生あるいは発熱の反
応を起す。

この反応は一定の波長を充分な割合で含むパルス光線の
最少１回の照射によって励起される。

それにより被覆材料はある限界まで反応する。

有機物質が照射を受けた場合、その基は固有振動数で励
起される。

この基は、酸化により乾燥状態となる被覆層材料の硬化
に関与し、それにより酸素が活性化される。

発光管１は回路網からの交流の印加により各相毎に２回
のパルスを生ずる。

発光管１の表面の光線密度は非常に高く、その近傍に被
覆層材料が存在する場合は所望の発熱反応が起る。

被覆層材料４および多くの場合可燃性材料からなる被覆
基体の板体５は、発光管の作動状態での温度としては表
面温度が６００〜７００℃になるので、発光管の直近に
持来すことはできない。

発光管１から充分な間隔を隔てた個所においては充分な
光線密度が存在しないため、発光管１から発する光線を
集束しあるいは焦点集めを行なって、発光管の直近の光
線密度に匹敵する光線密度が発光管１から充分な間隔を
隔てた個所において得られるようにする。

第３図に示す実施例ではこの目的で反射器が設けられて
おり、その内面形状は経験的に見出されたものである。

すなわち発光管の中央上部には断面が４半分円に従う形
状の２つの反射面部７，７ｄが設けられ、これらは発光
管１からほぼその半径に相当する間隔を隔てて配置され
る。

その下方に接続する内面の反射面部８，８ｂは断面が抛
物線状に形成されている。

この経験的に見出された反射器は被覆物品搬送方向と交
叉する方向に走る４つの光束９を生じ、そのエネルギは
それぞれ発熱反応を発起させる限界値より上にある。

反射面部７，８，７ｄ，８ｄは先ずアルミニウムで、続
いて石英を蒸着してつくられる。

反射器２の全体をアルミニウムでつくり、これに石英を
蒸着することもできる。

反射面部７，８，７ｄ，８ｄ，は２００ｎｍ以下の波長
を反射しなければならない。

表面の仕上のあらさは、深さが反射する波長よりも大で
あることは許されず、反射する波長の半分より小さいこ
とが望ましい。

反射面の表面層として、アルミニウムに代え、所望の波
長、特に２００ｎｍより小さい波長を反射する範囲の各
物質を使用することができる。

焦点集め方式および反射器の形状は、発熱反応を発起さ
せるのに必要な限界値よりも高い光束を少くとも１つ発
生するように、形成しなければならない。

本発明の第２の実施例では、反射器の代りに、凸面円筒
形レンズ（集光レンズ）が用いられ、このレンズは石英
、望ましくは合成石英でつくられ、同様に光線集束の役
割を果す。

レンズ１０は反射器２よりも高価となる。

その焦点は、２６０ｎｍより小さいところにある波長に
より調整する必要がある。

紫外線の屈折度が波長に依存するため、レンズ１０は発
光管１からの被覆層材料４の間隔に応じて調整可能とす
る必要があり、これは発光管の１側をかこむ断面が抛物
線状の反射器２ｅを側方に配置した調整装置により可能
となる。

レンズは片面だけが凸面の形状でよい。

レンズは光線の集束に役立つものでなければならない。

回路網周波数が５０Ｈｚの場合、毎秒約１００のパルス
が発生する。

照射時間は比較的短かく約１００分の１秒である。

１つの光束が当る面は約５ｍｍの幅である。

従って１から４００ｍ／分の正規搬送速度に対し各面部
が照射されるようにする。

実際においては実施例の場合のように複数の光束が並ん
でいる。

発光管１の作動に際しては位相ずれが生ずる。

回路網負荷を均等化するため、幾つかの発光管がある場
合には、各管は回路網の他の位相に接続される。

本発明による装置は物品上に塗布された被覆層の硬化に
用いられ、この層は照射による励起により発熱反応を発
起しかつ後続反応する有機物質、特に酸化により乾燥状
態となるラッカーからなる。

との種のラッカーとしては例えば合成樹脂ラッカーある
いはオイルラッカーがある。

この種のラッカーは通常のラッカーよりも比較的安価で
あり総じて大きな市場占有率を有する。

１９７．４ｎｍの有効波長の部分を持つ光線が被覆層材
料４の表面に当ると、被覆層材料中で反応が発起し、こ
の反応は層の内部に向う連鎖反応として続行されてゆく
。

この反応は非常に強く、表面層の多くの分子が反応に参
与する。

ラッカーの乾燥に必要な光線パルスの数は、ラッカーの
種類、発光管１の強さ、有効光線の部分が全光線中に占
める割合、被覆層材料の厚さ、適用される光線に対する
層の透過度などに依存する。

本発明装置が適用される材料としては、エネルギ発生反
応すなわち発熱反応が少くとも一定の時間継続して起り
かつ特定の周波数のパルスにより励起されるものでなけ
ればならない。

乾燥性ラッカーには希釈数の高い低沸点の溶剤、例えば
酷酸エチルエステル、ブタノール、アセトンなどを混合
することができ、それにより硬化時間の短縮が達成され
る。

同じ目的のため、光増感剤あるいは光化学反応発起剤あ
るいはその他の感光性物質、例えば重クロム酸アンモニ
ウム、クロム酸なども添加物として役立つ。

しかしこれらの物質は被覆層の硬化に不可欠のものでは
ない。

照射の瞬間に重クロム酸アンモニウムから発生するクロ
ム酸は付加的な硬化の働きをする。

次表は本発明の装置を使用し６種の異なる市販の被覆層
材料（塗料）を使用し硬化乾燥の実験を行なった結果を
比較例とともにまとめたものである。

表中、（Ａ）例は被覆層材料（塗料）の種類を示し、（
Ｂ）列は溶剤の蒸発時間を示す。

（Ｃ）列は比較例として塗料製造者が表示している硬化
乾燥の温度と時間であり光線照射を行なわない場合であ
る。

表中、（Ｄ）列は第１図形式の本発明装置を使用し紫外
線照射を行なった場合の硬化乾燥の時間を示す。

この場合６種の被覆層材料の塗装試料が物品搬送方向に
並べて配置さ札弧長が各６００ｍｍの水銀蒸気高圧発光
管が用いられた。

高圧発光管に交流電源に接続され、発光管毎に５ｋＷの
電力が消費された。

発光管１と被覆層物質４ならびに基体の板体５との間隔
は各３００ｍｍであった。

基体板体５としては脱脂した板片からつくられ、被覆層
厚さは３０ミクロンであった。

表中、（Ｅ）列は、（Ｄ）列とほぼ同条件であるが、試
料物品を１秒間に１回転する回転ハンガーに吊し、発光
管１を物品の回転軸から１．５ｍの間隔を隔てて垂直に
配置し紫外線照射により硬化乾燥を行なった場合の硬化
乾燥時間を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気漏洩変圧器による正弦波形から正弦状波形
への変換を示す図表、第２図は水銀蒸気−高圧発光管に
より変化させた磁気漏洩変圧器で生じた波形を示す図表
、第３図は本発明装置の１例の縦断側面図、第４図は本
発明装置の他の例の縦断側面図である。 １・・・・・・水銀蒸気−高圧発光管、２，２ｅ・・・
・・・反射器、３・・・・・・ローラコンベヤ、４・・
・・・・被覆材料層、５・・・・・・基体、６・・・・
・・ケーシング、７，７ｄ，８，８′ｄ・・・・・・反
射面部、９・・・・・・光束、１０・・・・・・レンズ
、Ａ・・・・・・搬送方向矢印、ａ，ｂ，ｃ・・・・・
・波形。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基体物品上に塗着された被覆層を硬化させる装置で
   あって、この被覆層が発熱反応を起す有機物質、特に酸
   化により乾燥状態となる被覆層材料からなり、物品の搬
   送装置を備えかつ石英からなる外穀管を持つ水銀蒸気−
   高圧発光管からの紫外線の少くとも１つのパルスを発生
   する発光装置を備え、物品の搬送方向と交叉する長手方
   向の発光管に対しその長手方向に沿わせて反射器を付属
   せしめたものにおいて、被覆層４が水銀蒸気一高圧発光
   管１の温度に適合する程度に充分な間隔に発光管と被覆
   層とを隔てる場合に、反射器２が光線を平行状態の光束
   として指向させるため反射層の表面粗さが４００ｎｍの
   波長より小さい深さを以て形成されており、かつ反射面
   の断面形状が発光管の両側にあるそれぞれ弧状の反射面
   部７，７ｄならびに発光管から距離を隔ててそれぞれ外
   方に膨らむ異なる弧状の反射面部８，８ｄにより形成さ
   れていることを特徴とする物体の上に塗布された層を硬
   化させる装置。 ２ 反射器が光線を平行の光束として指向させる石英か
   らつくられたレンズ１０からなり２００ｎｍ以下の波長
   に対し、焦点を集めるよう形成されていることを特徴と
   する特徴請求の範囲第１項に記載の物体の上に塗布され
   た層を硬化させる装置。