JP2005342549A - Uv curing method and apparatus for uv-curable coating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成形品に付着した紫外線(UV)硬化型塗料をUV照射により硬化させる方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for curing an ultraviolet (UV) curable coating material adhering to a molded article by UV irradiation.
従来、高分子材料よりなる成形品に塗布する塗料の多くは熱硬化型である。紫外線(UV)硬化型塗料もあるが、これは自動車外装品のような太陽光の当たる成形品にはほとんど使用されてこなかった。なぜなら、第1に、UV硬化型塗料にUVを照射する時、成形品の各部にUVが行き届くように相当強力なUVを長時間照射するため、成形品の温度が例えば120℃以上にまで上昇して熱変形のおそれがあるからである。第2に、UV硬化型塗料に耐候性をもたせるためにはUV吸収剤を配合する必要があるが、そうするとそのUV吸収剤がUV硬化用に配合される光重合開始剤に作用する紫外線を吸収して硬化を妨げてしまうため、結局、UV吸収剤を配合できなかったためである。但し、この第2の問題はUV吸収剤の吸収波長域と光重合開始剤の励起波長域とが重複して生じることから、両波長域をずらすことによりUV吸収剤の配合が可能となる。そこで、自動車外装品においてもUV硬化型塗料の使用が検討された例がある。例えば特許文献1には、自動車用ヘッドランプ等の樹脂成形品を載せるスピンドル式ホルダーと、前記樹脂成形品にUV硬化型塗料を塗布するUV塗布装置と、前記UV硬化型塗料中の溶剤を揮発する乾燥装置と、UV照射により前記UV硬化型塗料を硬化するUV照射装置とを備えた塗膜付与装置が開示されている。
Conventionally, most paints applied to molded products made of a polymer material are thermosetting. There are also ultraviolet (UV) curable paints, but these have hardly been used for molded products that are exposed to sunlight such as automobile exterior products. Because, first, when UV is radiated to UV curable paint, the UV of the molded product is irradiated for a long time so that UV reaches each part of the molded product. This is because there is a risk of thermal deformation. Second, in order to provide weather resistance to UV curable paints, it is necessary to add a UV absorber, and then the UV absorber absorbs ultraviolet rays that act on the photopolymerization initiator compounded for UV curing. This is because the UV absorber cannot be blended after all because it hinders curing. However, since the second problem is that the absorption wavelength region of the UV absorber and the excitation wavelength region of the photopolymerization initiator overlap, it is possible to mix the UV absorber by shifting both wavelength regions. Therefore, there is an example in which the use of a UV curable coating material has been studied for automobile exterior products. For example,
この特許文献1には、塗膜付与装置中のUV照射装置について、一般的に箱型の多い樹脂成形品に対して均一に全外周面に対してUVを照射するために、先ず装置内を少なくとも二つのエリヤ(実施例では4室)に分けてそれぞれのエリヤに複数のUVランプを設置すること、また、両エリアの中間部にスピンドル反転装置を設置してスピンドル式ホルダーと共に樹脂成形品を90度反転させ、第1エリヤで十分にUV照射されなかった面を第2エリヤで照射することが記載されている。
しかし、特許文献1に記載のUV照射装置は、横方向に並ぶ例えば4室ものエリアを要し、大きな設置スペースを必要とする。また、4室のエリヤにそれぞれ設置された複数のUVランプにより続けてUV照射を受けることから、前記のとおり樹脂成形品の温度が例えば120℃以上にまで上昇して熱変形のおそれがある。また、樹脂成形品をスピンドル式ホルダーで90度反転させる程度では、とりわけ複雑形状の樹脂成形品の全体に十分なUVを当てることが難しいため、どうしても各エリアに樹脂成形品をゆっくり流すことになり、前記熱変形のおそれが増大するとともに、硬化タクトが長くなる。また、トータルで多数のUVランプを要するため、設備費用が高くつく。
However, the UV irradiation apparatus described in
本発明の目的は、上記問題を解消し、成形品に過剰な熱をかけないで熱変形を防ぐことができるとともに、複雑形状の成形品であってもUV硬化型塗料を均一に硬化させることができ、ダークエリアにまでUVを当てて硬化させることができ、さらには装置の省スペース化と低コスト化を図ることもできるUV硬化型塗料の硬化方法及び硬化装置を提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, prevent thermal deformation without applying excessive heat to the molded product, and uniformly cure the UV curable paint even for a molded product having a complicated shape. It is an object of the present invention to provide a curing method and curing apparatus for a UV curable coating material that can be cured by applying UV to a dark area, and further, can reduce the space and cost of the apparatus.
本発明に係るUV硬化型塗料の硬化方法は、次の[1]〜[3]の手段を採ったものである。
[1]紫外線(UV)硬化型塗料が付着した高分子材料よりなる成形品を動かすことにより、前記UVランプから前記成形品のUV硬化型塗料に満遍なくUV照射するUV硬化型塗料のUV硬化方法。
[2]紫外線(UV)硬化型塗料が付着した高分子材料よりなる成形品に対し、UVランプを動かすことにより、前記UVランプから前記成形品のUV硬化型塗料に満遍なくUV照射するUV硬化型塗料のUV硬化方法。
[3]紫外線(UV)硬化型塗料が付着した高分子材料よりなる成形品を動かし、且つUVランプを動かすことにより、前記UVランプから前記成形品のUV硬化型塗料に満遍なくUV照射するUV硬化型塗料のUV硬化方法。
The method for curing a UV curable paint according to the present invention employs the following means [1] to [3].
[1] A UV curing method for a UV curable coating that uniformly UV-irradiates the UV curable coating of the molded product from the UV lamp by moving a molded product made of a polymer material to which an ultraviolet (UV) curable coating is adhered. .
[2] A UV curable type that uniformly irradiates UV from the UV lamp to the UV curable coating of the molded product by moving the UV lamp on the molded product made of a polymer material to which an ultraviolet (UV) curable coating is adhered. UV curing method for paint.
[3] UV curing for uniformly irradiating UV from the UV lamp to the UV curable coating of the molded product by moving a molded product made of a polymer material to which an ultraviolet (UV) curable coating is adhered and moving the UV lamp. UV curing method for mold paint.
ここで、前記成形品の動きは揺動、反転、回転、前後動、左右動及び上下動のうちの少なくとも何れか2つを含むことが好ましく、少なくとも何れか3つを含むことがより好ましく、全6つを含むことが最も好ましい。この動きの決め方を次に例示する。
1.成形品の寸法・形状に合わせて、成形品の基本的な動きを決める。
2.成形品の寸法が特に大きい場合には、1.に加えて反転を加える。UV硬化槽の内容積は、パージする不活性ガスの使用効率を考え、できる限り小さくしているためである。
3.例えば自動車のラジエターグリルのような複雑な立体形状を有しその奥までUVが届きにくい成形品は、揺動させて奥までUVを照射する。
4.例えば自動車のホイールキャップのような円形部品や小物等は、回転(スピンドル回転)させて均一にUVを照射する。
Here, the movement of the molded article preferably includes at least any two of swinging, reversing, rotation, back and forth movement, left and right movement, and vertical movement, and more preferably including at least any three. Most preferably, all six are included. An example of how to determine this movement is as follows.
1. The basic movement of the molded product is determined according to the size and shape of the molded product.
2. If the dimensions of the molded product are particularly large: Invert in addition to. This is because the internal volume of the UV curing tank is made as small as possible in consideration of the use efficiency of the inert gas to be purged.
3. For example, a molded product having a complicated three-dimensional shape, such as a radiator grill of an automobile, which does not easily reach the back, is swung and irradiated with UV to the back.
4). For example, circular parts such as wheel caps of automobiles and small items are rotated (spindle rotated) to uniformly irradiate UV.
また、前記UVランプの動きは、前記成形品との光源距離の変更、左右旋回、縦横傾動、仰角の変更、上下動及び左右動のうちの少なくとも何れか2つを含むことが好ましく、少なくとも何れか3つを含むことがより好ましく、全6つを含むことが最も好ましい。動きの重要度に鑑み優先的な動きを選択するならば、光源距離の変更、左右旋回、縦横傾動及び仰角の変更のうちの少なくとも何れか2つを含むことが好ましく、全4つを含むことがより好ましく、それに上下動及び左右動を加えることが最も好ましい。このUVランプの動きだけでも、UVを成形品に均一に照射することができるようになるが、前記成形品の動きにこのUVランプの動きを加えることで、より均一に照射することができる。 In addition, the movement of the UV lamp preferably includes at least any two of a change in the light source distance from the molded product, a left / right turn, a vertical / horizontal tilt, a change in an elevation angle, a vertical / horizontal movement, and a left / right movement. It is more preferable to include three, and it is most preferable to include all six. If priority movement is selected in view of the importance of movement, it is preferable to include at least any two of light source distance change, left / right turn, vertical / horizontal tilt, and elevation angle change, including all four. Is more preferable, and it is most preferable to add vertical movement and horizontal movement thereto. Even with the movement of the UV lamp, the UV can be uniformly irradiated onto the molded product. However, the movement of the UV lamp can be added to the movement of the molded product to irradiate the molded product more uniformly.
本発明に係るUV硬化型塗料の硬化装置は、次の[4]の手段を採ったものである。
[4]UV硬化槽と、紫外線(UV)硬化型塗料が付着した高分子材料よりなる成形品を前記UV硬化槽内で動かす成形品移動装置と、前記UV硬化槽内に設けられたUVランプと、前記UVランプを動かすランプ移動装置とを備えたUV硬化型塗料のUV硬化装置。
The UV curing paint curing device according to the present invention employs the following means [4].
[4] A UV curing tank, a molded article moving device for moving a molded article made of a polymer material to which an ultraviolet (UV) curable coating material is attached, in the UV curing tank, and a UV lamp provided in the UV curing tank And a UV curing device for UV curing paint, comprising a lamp moving device for moving the UV lamp.
ここで、中央高さに設けられた連通口で連通した二階構造の筐体の1階部分を前記UV硬化槽とすることが好ましい。また、UV硬化槽内を不活性ガスでパージする不活性ガス供給装置が設けられることが好ましい。不活性ガスは炭酸ガスであることが好ましい。 Here, it is preferable that a first floor portion of a two-story structure housing communicated with a communication port provided at a central height is the UV curing tank. Moreover, it is preferable to provide an inert gas supply device that purges the inside of the UV curing tank with an inert gas. The inert gas is preferably carbon dioxide.
また、成形品の一方側のUVランプから照射されたUVを成形品の他方側から成形品に反射する反射板が配置されることが好ましい。 In addition, it is preferable to arrange a reflector that reflects UV irradiated from the UV lamp on one side of the molded product to the molded product from the other side of the molded product.
なお、UV硬化型塗料には、溶剤を含む溶剤型と(こちらが一般的)、溶剤を含まない無溶剤型とがあり、いずれを用いてもよい。但し、塗布後の溶剤揮発工程が不要になる点と、回収塗料中の溶剤の調整処理が不要になる点で、実質的に無溶剤型を用いることが好ましい。実質的に無溶剤型とは、溶剤を全く含まないもののみならず、微量の溶剤(回収塗料中の溶剤の調整処理が不要な程度)を含むものを包含する意味である。 The UV curable paint includes a solvent type containing a solvent (this is general) and a solventless type containing no solvent, and any of them may be used. However, it is preferable to use a substantially solvent-free type in that a solvent volatilization step after application is unnecessary and adjustment of the solvent in the recovered paint is unnecessary. The term “substantially solvent-free” means not only those that do not contain any solvent, but also those that contain a trace amount of solvent (to the extent that adjustment of the solvent in the recovered paint is unnecessary).
また、UV硬化型塗料には、着色したカラー塗料と、透明なクリヤ塗料とがあり、いずれを用いてもよい。但し、色の混ざり合いや色のバラツキの補正といった煩わしさが無い点で、クリヤ塗料を用いることが好ましい。 The UV curable paint includes a colored color paint and a transparent clear paint, and any of them may be used. However, it is preferable to use a clear paint because there is no inconvenience such as correction of color mixing and color variation.
本発明に係るUV硬化型塗料の硬化方法及び硬化装置によれば、成形品に過剰な熱をかけないで熱変形を防ぐことができるとともに、複雑形状の成形品であってもUV硬化型塗料を均一に硬化させることができ、ダークエリアにまでUVを当てて硬化させることができ、さらには装置の省スペース化と低コスト化を図ることもできる。 According to the method and apparatus for curing a UV curable coating material according to the present invention, it is possible to prevent thermal deformation without applying excessive heat to the molded product, and even a complex-shaped molded product is capable of preventing UV curable coating material. Can be cured uniformly, UV can be applied to the dark area, and further, space saving and cost reduction of the apparatus can be achieved.
UV硬化型塗料が付着した高分子材料よりなる成形品(A)を動かし、且つUVランプ(62)を動かすことにより、UVランプから成形品のUV硬化型塗料に満遍なくUV照射する。成形品の動きは揺動、反転及び回転であり、UVランプの動きは、成形品との光源距離の変更、左右旋回、縦横傾動、仰角の変更及び上下調節である。この硬化に用いる装置は、UV硬化槽(55)と、UV硬化型塗料が付着した高分子材料よりなる成形品(A)をUV硬化槽内で動かす成形品移動装置(72,73,74)と、UV硬化槽内に設けられたUVランプ(62)と、UVランプを動かすランプ移動装置とを備える。中央高さに設けられた連通口で連通した二階構造の筐体(51)の1階部分をUV硬化槽とし、UV硬化槽内を不活性ガスとしての炭酸ガスでパージする不活性ガス供給装置(56)が設けられる。また、成形品の一方側のUVランプから照射されたUVを成形品の他方側から成形品に反射する反射板が配置される。 By moving the molded article (A) made of the polymer material to which the UV curable paint is adhered and moving the UV lamp (62), the UV curable paint of the molded article is uniformly irradiated with UV. The movement of the molded product is rocking, reversing and rotating, and the movement of the UV lamp is changing the light source distance from the molded product, turning left and right, vertically and horizontally tilting, changing the elevation angle, and adjusting up and down. The apparatus used for this curing is a UV curing tank (55) and a molded article moving apparatus (72, 73, 74) for moving a molded article (A) made of a polymer material to which a UV curable coating is adhered in the UV curing tank. And a UV lamp (62) provided in the UV curing tank, and a lamp moving device for moving the UV lamp. An inert gas supply device that purges the interior of the UV curing tank with carbon dioxide gas as an inert gas, using the first floor portion of the case (51) of the second floor structure communicated with the communication port provided at the center height. (56) is provided. Further, there is disposed a reflector that reflects the UV irradiated from the UV lamp on one side of the molded product to the molded product from the other side of the molded product.
実施例1のUV硬化型塗料の硬化装置及び硬化方法について、図1〜図14に従って説明する。
《成形品の塗装設備》
図1及び図2に、成形品の成形設備における成形装置1と、実施例1の塗料硬化装置を含む塗装設備全体とを概略的に示す。塗装設備に先立ち、成形装置1について簡単に説明すると、成形装置1は高分子材料により成形品Aを成形するものである。図1及び図2に例示したのは合成樹脂による射出成形を行う成形装置1であり、固定型2と横方向に開閉する可動型3とを備えている。ここでは、成形品Aの一例として自動車外装品のうちでも複雑形状である格子形状部aを有するラジエターグリルを成形する型2,3を備えるものとする。この成形装置1による成形タクトは、例えば約1.5分(1〜2分)である。なお、成形装置1は該例に限定されるものではなく、成形方法は例えば注型、ブロー、スラッシュ等でもよいし、高分子材料はゴム又はエラストマーでもよいし、成形品は例えばプロテクターモール、ランプカバー、エンブレム等の各種自動車外装品でもよいし、それ以外のものでもよい。
The curing device and curing method for the UV curable paint of Example 1 will be described with reference to FIGS.
<Painting equipment for molded products>
1 and 2 schematically show a
さて、塗装設備は、該成形装置1から順に、成形装置1より成形品Aを取り出す取出装置10と、成形品Aにベースコート(BC)塗料を塗布するBC塗布装置20と、加熱によりBC塗料を乾燥するBC乾燥装置30と、成形品Aに実質的に無溶剤型のUV硬化型塗料を塗布するUV塗布装置40と、UV照射によりUV硬化型塗料を硬化するUV硬化装置50とが、何れの各装置10,20,30,40,50間にも在庫置場を介することなく配置されて構成されている。UV塗布装置40にはUV硬化型塗料回収装置400が接続されている。また、この塗装設備には前記各装置10,20,30,40,50間で成形品Aを自動搬送する搬送装置70が設けられている。
Now, in order from the
[取出装置10]
取出装置10は略直方体の筐体11を持つユニットとして作製され、該筐体11の下面に成形品入口12が開口し、一側面(図1において右側面)に成形品出口13が開口している。取出装置10は成形装置1の上方に位置するように次のBC塗布装置20の2階部分に取り付けられ、成形品入口12が成形装置1の型2,3の開き部に向いている。筐体11の内部には、成形品を把持するチャック14と、該チャック14を型2,3の開き部と後述する搬送装置70の可動受承装置74との間で移動させる移動装置(図示略)とが設けられている。
[Taking device 10]
The take-out
[BC塗布装置20]
BC塗布装置20は略直方体の筐体21を持つユニットとして作製され、筐体21は中央高さに設けられた仕切り板により2階部分と1階部分との二階構造となっている。2階部分において、筐体21の一側面(図1において左側面)に成形品入口22が開口し、他の一側面(図1において右側面)に成形品出口23が開口している。2階部分の内部には、複数の関節で連結支持された三次元駆動アームを有する公知のロボット24が設けられている。ロボット24には、成形品AにBC塗料をスプレー塗布するスプレーノズル25が取り付けられている。1階部分の内部には、BC塗料のタンク26、ポンプ27、BC塗料の加温装置28、電磁弁29及びその制御装置(図示略)からなる塗料供給装置が設けられ、スプレーノズル25にBC塗料を供給するようになっている。BC塗料は、特に限定されないが、揮発性の高い溶剤を含むラッカー等を用いたものが好ましい。成形品Aであるラジエターグリルには、その正面側から見える部分にのみBC塗料が付着すればよいから、正面側のみからスプレー塗布されるが、ラジエターグリルの背面にも若干量の回り込んだBC塗料のミストが不可避的に付着する。このBC塗布装置20によるBC塗布タクトは、ロボット24を使用することにより、前記の成形タクトに略同期化させることができ、例えば約1分(0.5〜1.5分)である。
[BC coating apparatus 20]
The
なお、筐体21には、成形品Aに付着しなかったBC塗料を回収するBC塗料回収装置200と、排気装置210とが接続されている。BC塗料回収装置200で回収されたBC塗料を廃棄するか又は塗料の副資材等として利用するかは任意である(純粋なBC塗料としての再利用は困難である。)。
The
[BC乾燥装置30]
BC乾燥装置30は略直方体の筐体31を持つユニットとして作製され、筐体31は中央高さに設けられた仕切り板により2階部分と1階部分との二階構造となっている。2階部分において、筐体31の一側面(図1において左側面)に成形品入口32が開口し、他の一側面(図1において右側面)に成形品出口33が開口している。このBC乾燥は、前記BC塗料中の溶剤が十分に揮発すればよい。そこで、2階部分の内部には、加熱源としてIR(赤外線)ランプ34が用いられ次のように並設されている。前記のとおり、成形品AであるラジエターグリルにはBC塗料が正面側から必要的に付着するだけでなく、背面にも不可避的に付着するから、その両面を満遍なく加熱して乾燥させる必要がある。また、次に述べるBC乾燥タクトを達成するために、素早い乾燥が必要である。そこで、IRランプ34は、ラジエターグリルの正面に向くようにして横長のランプが縦に複数本(例えば7本)並設されたランプ群と、ラジエターグリルの背面に向くようにして横長のランプが縦に複数本(例えば6本)並設されたランプ群との二群構成になっている。また、該二群間で各ランプは交互に高さがずれた段違い配列となっている。なお、1階部分の内部には制御電源35が設けられ、IRランプ34に電力を制御して供給するようになっている。このBC乾燥装置30によるBC乾燥タクトは、以上の工夫により前記の成形タクトに略同期化させることができ、例えば約1.5分(0.5〜2分)である。
[BC dryer 30]
The
[UV塗布装置40]
UV塗布装置40は略直方体の筐体41を持つユニットとして作製され、筐体41は中央高さに設けられた仕切り板により2階部分と1階部分との二階構造となっている。2階部分において、筐体41の一側面(図1において左側面)に成形品入口42が開口し、他の一側面(図1において右側面)に成形品出口43が開口している。2階部分の内部には、複数の関節で連結支持された三次元駆動アームを有する公知のロボット44が設けられている。ロボット44には成形品AにUV硬化型塗料5をスプレー塗布するスプレーノズル45が取り付けられている。1階部分の内部には、UV硬化型塗料のタンク46、ポンプ47、UV硬化型塗料の加温装置48、電磁弁49及びその制御装置(図示略)からなる塗料供給装置が設けられ、スプレーノズル45にUV硬化型塗料5を供給するようになっている。
[UV coating device 40]
The
UV硬化型塗料5には、無溶剤型のクリヤ塗料が用いられている。無溶剤型のUV硬化型塗料は、溶剤型のUV硬化型塗料に必要とされるUV硬化前の溶剤揮発目的の乾燥工程を省くことができる等の利点を備えている。しかし、無溶剤型のUV硬化型塗料は高価であるため、後述するとおり、再利用可能な状態で回収するUV硬化型塗料回収装置400が設けられている。なお、UV硬化型塗料5にはUV硬化用の光重合開始剤と耐候性をもたせるためのUV吸収剤とが配合され、前者の吸収波長域と後者の励起波長域は少なくともピーク波長においてずれたものが選択されている。また、UV硬化型塗料の粘度が高い場合には、加温装置48で加温することにより粘度を低くしている。
As the UV
前記BC塗布と同様の理由により、成形品Aであるラジエターグリルには、正面側のみからUV硬化型塗料5がスプレー塗布されるが、背面にも若干量の回り込んだUV硬化型塗料のミストが不可避的に付着する。このUV塗布装置40によるUV塗布タクトは、前記ロボット44を使用することにより、前記の成形タクトに略同期化させることができ、例えば約1分(0.5〜2分)である。
For the same reason as the BC coating, the radiator grill as the molded product A is spray-coated with the UV
[UV硬化型塗料回収装置400]
UV硬化型塗料5は、UVを当てない限り硬化しない性質を有している。そこで、このUV塗布装置40は筐体41内にUVを含む外光が入らない雰囲気が形成される。具体的には、筐体41は内部が暗室となるように形成され、筐体41の側面(図示例では前側面)には外気取入口420が設けられるが、該外気取入口420は外光を通さない通気性材質又は構造で形成される。そして、該雰囲気中でのスプレー塗布で、被塗装物である成形品Aに付着しなかったミスト状のUV硬化型塗料5をUV硬化型塗料として再利用可能な未硬化状態で回収するUV硬化型塗料回収装置400が設けられている。UV硬化型塗料回収装置400は、図3及び図4に示すように、筐体41の一側面(図示例ではテーパー状の後側面)に接続された例えば円筒状の筐体401と、筐体401の内部に相互間隔をおいて並設され軸支された複数枚のエリミネータ402と、該エリミネータ402をその軸と共に回転させる回転駆動機403と、各エリミネータ402の表面に膜状に付着したUV硬化型塗料5を掻き取って落とす複数のスクレーパ404と、掻き落とされたUV硬化型塗料5を貯溜回収する筐体401下部の回収容器405と、成形品Aからエリミネータ402への空気流を作る排気装置410とから構成される。勿論、該装置400の筐体401内にもUVを含む外光が入らない雰囲気が形成される。
[UV curable paint recovery device 400]
The UV
図4〜図6に示すように、エリミネータ402は筐体401の内断面を略塞ぐ円板状に形成されるとともに、多数個の通気穴406が分散状に形成されている。通気穴406は、隣り合うエリミネータ402間で通気穴406の軸線方向に並ばないよう千鳥状に配されているため、ある通気穴406を空気と共に通過したUV硬化型塗料5は隣のエリミネータ402の表面に衝突して捕集されやすくなっている。また、通気穴406の内縁は斜めに加工されているため(図6)、該内縁に付着したUV硬化型塗料5が垂れ落ちやすくなっている。このエリミネータ402の直径は例えば直径800〜1000mm、エリミネータ402の相互間隔は例えば10〜50mm、通気穴406の直径は例えば直径20〜40mm、通気穴406の各エリミネータ402における数は例えば100〜200個である。この数値範囲にある場合の1枚のエリミネータ402によるUV硬化型塗料5の捕集率は40〜60%程度であり、従って例えば4枚のエリミネータ402によるUV硬化型塗料5の捕集率は87〜98%程度である。本例の場合、エリミネータ402の枚数は3〜6枚が適当である。なお、この捕集率は前記数値の変更により変化する数字である。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
スクレーパ404は、各エリミネータ402の前表面(成形品Aを向く側)及び後表面(反対側)に対しそれらの半径方向に延びて接触する長へら状のものである。スクレーパ404自体は固定的に設けられており、エリミネータ402の両表面に膜状に付着したUV硬化型塗料は、該エリミネータ402が回転することによりスクレーパ404に掻き落とされ、回収容器405に貯溜回収される。エリミネータ402及びスクレーパ404の材料又は表面処理は、UV硬化型塗料をスムースに掻き取るために重要なファクターであり、低摩擦係数、耐摩耗性、耐蝕性等に優れた材料又は表面処理の採用が好ましい。本例では、エリミネータ402がSS(JIS:一般構造用圧延鋼)で形成され、さらにニッケルメッキされている。スクレーパ404はNCナイロン樹脂で形成されている。
The
排気装置410は、筐体401の終端に接続された筐体411と、該筐体411内に設けられたフィルタ412と、該フィルタ412外の方向へ吸気する排気ファン413とから構成される。この吸気により、外気取入口420→筐体41内→筐体401内→筐体411内→外気の順に流れる空気流が形成され、成形品Aに付着しなかったミスト状のUV硬化型塗料がこの空気流とともにエリミネータ402へ流れるようになっている。
The
[UV硬化装置50]
UV硬化装置50は、略直方体の筐体51を持つユニットとして作製され、図7に示すように、筐体51は中央高さに設けられた連通口54付きの仕切り板により2階部分と1階部分との二階構造となっている。2階部分において、筐体51の一側面(図1において左側面)に成形品入口52が開口し、他の二側面(図1において右側面と前側面)に成形品出口53が開口している。
[UV curing device 50]
The
2階部分の内部は、空洞になっているが、次に述べるUVランプ62の電源、制御装置(移動制御、出力制御等)等を設けてもよい。
The interior of the second floor portion is hollow, but a power source, a control device (movement control, output control, etc.) for the
1階部分がUV硬化装置50の本体であり、1階部分の筐体51自身が不活性ガスをパージ(充填)するUV硬化槽55となっている。UV硬化においては、熱に弱い合成樹脂製の成形品Aに対して、いかに過剰な熱をかけないようにUVを照射し、また、複雑形状である格子形状部aを有するラジエターグリルのような成形品Aに対して、該格子形状部aの奥のようなUVの当たりにくいダークエリアにまでいかに満遍なくUVを当てることができるかがキーポイントとなる。そこで、本例のUV硬化装置50は、次の5つの項目を織り込んで作製されている。
The first floor portion is the main body of the
(1)落とし込み式
前記のとおり筐体51を二階構造とし、仕切り板の連通口54から一階部分のUV硬化槽55へ成形品Aを落とし込んでUV硬化させる落とし込み式を採っている。これは、後述するパージで使う不活性ガスの性質からこの方式を採っている。また、落とし込み式にすることにより、該装置及び工程から前のUV塗布装置及び工程へのUVの漏れを防止するのに有効である。UV硬化槽55の内容積は約1m3 、床寸法は約1m×約1.5mである。
(1) Dropping method As described above, the
(2)不活性ガスによるパージ
UV照射時における雰囲気中の酸素の存在は、塗料のUV硬化を阻害し、未硬化部分を生じさせる原因となる。そこで、UV硬化槽55には、該槽内を不活性ガスでパージするための不活性ガス供給装置56が接続されている。不活性ガス供給装置56は、不活性ガスのタンク57と、複数の電磁弁58及び吐出口59とから構成されている。一部の吐出口59は筐体51内に開口し、不活性ガスを噴出して満たすようになっている。また、他の吐出口59は仕切り板の連通口54に複数分岐して開口し、連通口54を横断するように不活性ガスを噴出して、2階部分からの空気の流入を防いでいる。UV硬化槽55には酸素センサ60が設置され、これにより検知される酸素濃度が所定値以下となるように電磁弁58を開閉制御するパージ制御装置61が設けられている。本例では、不活性ガスとして炭酸ガス(二酸化炭素)が用いられている。炭酸ガスは空気より重いため、UV硬化槽55内に自ら溜まり続けて上部の連通口54から逃げにくい性質があり、従って絶えず供給しなくても、断続的に供給すれば足りるという利点がある。なお、パージ目的で一般的に用いられるのは窒素ガスであるが、窒素ガスは空気より軽いため、連通口54から逃げやすい。
(2) Purging with inert gas The presence of oxygen in the atmosphere during UV irradiation inhibits UV curing of the paint and causes uncured parts. Therefore, an inert
(3)UVランプとランプ移動装置
UV硬化槽55内には、UVランプ62が次のように設けられている。前記のとおり、ラジエターグリルの格子形状部aの奥のようなUVの当たりにくいダークエリアのUV硬化型塗料にまで満遍なくUVを当てる必要がある。また、後述するUV硬化タクトを達成するために、素早い硬化が必要である。そこで、ラジエターグリルの正面に向くようにして例えば二つのUVランプ62が、また、ラジエターグリルの正面を下方から見上げるようにして例えば一つのUVランプ62が、それぞれ互いの位置を縦方向及び横方向にずらして設けられており、互いに異なる照射方向で正面を照射できるようになっている。また、一般的な有電極型のUVランプは自由に動かすことができないが、本例ではランプを自由に動かすことができる無電極型のUVランプ62が用いられている。具体的にはフュージョン(FUSION)社の無電極ランプである。これに基づき、各UVランプ62はランプ移動装置63に取り付けられており、該ランプ移動装置63によって成形品Aとの光源距離の変更、左右旋回、縦横傾動、仰角の変更、上下動及び左右動ができるようになっている。UVランプ62の可動範囲は、例えば、光源距離50〜200mm、左右旋回±30度、縦横傾動±45度、仰角±30度、上下動幅500mm、左右動幅200mmである。こうしてUVランプ62を可動としたことにより、ランプ配置を成形品Aの形状(ラジエターグリル又はそれ以外の成形品)に対し柔軟に対応して最適な配置とすることができる。
(3) UV lamp and lamp moving device In the
本例のランプ移動装置63は、図8に示すように、UV硬化槽55内に立設されたガイドポール601に案内されて上下する上下台602と、該上下台602上を前後及び左右に移動する前後左右台603と、該前後左右台603に下端が支持されて軸回転且つ傾動する可動縦軸604と、該可動縦軸604の上端に取り付けられた支持台605に設けられてUVランプ62を支持するとともに軸回転する可動横軸606とから構成され、それぞれモータ等による駆動装置(図示略)を備えている。そして、上下台602の上下動によりUVランプ62が上下動され、前後左右台603の前後動によりUVランプ62の光源距離が変更され、前後左右台603の左右動によりUVランプ62が左右動され、可動縦軸604の軸回転によりUVランプ62が左右旋回され、可動縦軸604の傾動によりUVランプ62が縦横傾動され、可動横軸606の軸回転によりUVランプ62の仰角が変更されるようになっている。
As shown in FIG. 8, the
(4)成形品の移動
後述する搬送装置70の可動受承装置74は、成形品Aを受承した状態でUV硬化槽55内に入り込むが、その際に成形品Aを揺動、反転(ひっくり返すこと。次の回転の一形態ともいえる。)、回転、前後動、左右動及び上下動させる機能を有している。この機能により、図9に示すように成形品Aを揺動させながら、ダークエリアのUV硬化型塗料までUVを当てるようにしている。また、前記のとおりパージに必要な不活性ガスの量を節減できるよう極力UV硬化槽55の内容積を小さくするために、また、UVを効率よく使うために、図10に示すように、成形品Aを反転及び回転させてUVに当てるようにしている。
(4) Movement of molded product A
(5)反射板
前記のとおり、成形品AであるラジエターグリルにはUV硬化型塗料5のミストが背面にも不可避的に付着するから、背面にもUV照射する必要がある。とはいえ、該ミストは少量であり、その硬化のために高価なUVランプを設けるのは効率が悪い。そこで、正面側のUVランプ62からのUVをより効率よく使うために、図11に示すように、成形品Aの背面側に該UVを反射させる反射板(ミラー)65が配置され、該反射板65で反射した2次UVを使って、成形品Aの背面や前記ダークエリアに付着したUV硬化型塗料を硬化させるようにしている。図11(b)において、IはUVランプ62からの直接UV(1次UV)で硬化するUV硬化型塗料5の範囲を、IIは反射板65で反射した2次UVで硬化するUV硬化型塗料5の範囲を示している。
(5) Reflector plate As described above, the mist of the UV
[搬送装置70]
前記の取出装置10、BC塗布装置20、BC乾燥装置30、UV塗布装置40及びUV硬化装置50の各二階部分の天井部には、連続した搬送装置70が設けられている。搬送装置70は、連続したレール71と、該レール71に沿って移動する移動機72と、該移動機72から垂下する垂下部材73と、該垂下部材73の下端に設けられた可動受承装置74とから構成されている。移動機72は垂下部材73を上下動させる機能を有している。また、可動受承装置74は成形品Aを受承して支持する機能と、前記のとおり成形品Aを揺動、反転、回転、前後動、左右動及び上下動させる機能とを有している。
[Conveying device 70]
A continuous conveying
[各装置の配置]
前記各装置10,20,30,40,50は、それぞれの成形品出口と成形品入口とを合わせるようにして、その順に直線状に配置されて接合されている(図1、図13(a))。なお、前記各装置10,20,30,40,50において少なくとも一つのユニットの2つ又は3つの側面から選択可能な一側面に他のユニットの一側面を接合することができるように構成することにより、図13(b)に示すような平面L字配置にしたり、図13(c)に示すような平面コ字配置にしたりするなど、各ユニットの平面配置を変更できるようにしてもよい。
[Arrangement of each device]
The
また、前記各装置20,30,40,50のユニットは組み替え可能に組み付けられるため、次の3通りの配置を選択的に行うことができる。
(1)BC塗布装置20とBC乾燥装置30とUV塗布装置40とUV硬化装置50とをこの順に配置して接合する(図1、図13(a))。この場合の塗装方法は、後述する各工程、いわゆる2コート2ベイクとなる。
(2)BC塗布装置20とBC乾燥装置30とを省き、UV塗布装置40とUV硬化装置50とをこの順に配置して接合する(図14(a))。この場合の塗装方法は、後述するUV塗布工程とUV硬化工程の構成、いわゆる1コート1ベイクとなる。
(3)BC乾燥装置30を省き、BC塗布装置20とUV塗布装置40とUV硬化装置50とをこの順に配置して接合する(図14(b))。この場合の塗装方法は、後述するBC塗布工程とUV塗布工程とUV硬化工程の構成、いわゆる2コート1ベイクとなる。なお、この場合、BC塗料のIR乾燥はしない(IR乾燥が不要なように、前もってBC塗料の溶剤を調整する)。
In addition, since the units of the
(1) The
(2) The
(3) The
《成形品の塗装方法》
さて次に、以上のように構成された成形品の塗装設備を使用して行う塗装方法について説明する。該塗装方法に先立ち、成型装置1においては、成形品Aであるラジエターグリルが成形タクト約1.5分(0.5〜2分)で射出成形され、型2,3が開かれる。
<Method of painting molded products>
Next, a coating method performed using the coating equipment for molded products configured as described above will be described. Prior to the coating method, in the
1.取出工程: 取出装置10のチャック14は、型2,3間に下降し、成形品Aを把持して取り出し、再び上昇し、搬送装置70の可動受承装置74に成形品Aを1個ずつ受け渡す。この取出タクトは数秒〜10数秒であり、他工程のタクトに比して極めて短いため、同期を取る上ではほとんど無視しうる。なお、取出装置10において成形品が複数個取りのときは、取り出し後にゲートカットが行われて1個ずつに分離された後、同様に1個ずつ受け渡される。
1. Unloading process: The
2.BC塗布工程: 搬送装置70はこの成形品Aを1個ずつBC塗布装置20に搬送し、BC塗布装置20ではロボット24に取り付けられたスプレーノズル25によって、成形品AにBC塗料を、BC塗布タクト約1分(0.5〜1.5分)で塗布する。
2. BC application process: The conveying
3.BC乾燥工程: 搬送装置70はBC塗布後の成形品AをBC乾燥装置30に搬送し、BC乾燥装置30ではIRランプ34によって、成形品AのBC塗料を、BC乾燥タクト約1.5分(1〜2分)で乾燥する。
3. BC drying process: The conveying
4.UV塗布工程: 搬送装置70はBC乾燥後の成形品Aを1個ずつUV塗布装置40に搬送し、UV塗布装置40では、ロボット44に取り付けられたスプレーノズル45によって、成形品Aに無溶剤型のUV硬化型塗料5を、UV塗布タクト約1分(0.5〜1.5分)で塗布する。このとき、UV塗布装置40には、UVを含んだ外光や、UV硬化装置50からのUVが入らない。このため、UV硬化型塗料回収装置400は成形品Aに付着しなかったUV硬化型塗料5をUV硬化型塗料として再利用可能な未硬化状態で回収する。これにより、UV硬化型塗料の利用効率の向上・コストの削減・廃棄物処理の軽減を図ることができる。
4). UV coating process: The
5.UV硬化工程: 搬送装置70はUV塗布後の成形品Aを1個ずつUV硬化装置50に搬送する。UV硬化装置50では、搬送装置70が成形品Aを下降させて、2階部分のBC乾燥装置30を素通りさせ、さらに連通口54を通って1階部分のUV硬化槽55に落とし込む。連通口54を通るとき、連通口54に設けられた吐出口59から吐出される不活性ガスにより、成形品Aに付着した酸素が吹き飛ばされる。そして、不活性ガスでパージされたUV硬化槽55内で、前記のとおりUVランプ62により成形品AのUV硬化型塗料5(塗膜)にUVが照射され、UV硬化タクト約1.5分(1〜2分)で硬化する。このとき、UV硬化装置50は、前記のとおり5つの項目を織り込んでUV照射するので、次の作用効果が得られる。
5). UV curing step: The
ア:適度なUV強度と適度な短時間で効率的にUV照射することができるので、成形品Aに過剰な熱がかからず熱変形しにくい。
イ:複雑形状の成形品AであってもUV硬化型塗料5を均一に硬化させることができ、格子形状部aの奥のようなダークエリアのUV硬化型塗料についても確実にUVを当てて硬化させることができる。
ウ:二階構造にして1階部分への落とし込み式にすることで、不活性ガスの貯溜性の向上と、UV塗布装置40へのUV漏れの防止を図ることができる。
エ:UVランプ62が少なくて済み、UV硬化槽55も最小限の大きさで済むので、UV硬化装置50の省スペース化(設置面積の減少)と低コスト化を図ることができる。
A: Since UV irradiation can be performed efficiently in an appropriate UV intensity and in an appropriate short time, excessive heat is not applied to the molded product A and it is difficult to be thermally deformed.
A: Even in the case of a molded product A having a complicated shape, the UV
C: By adopting a two-story structure and dropping into the first floor part, it is possible to improve the storage of inert gas and prevent UV leakage to the
D: Since the number of
6.排出工程: 搬送装置70はUV硬化後の成形品Aを1個ずつ成形品出口52から排出する。作業者は、その成形品Aを搬送装置70の可動受承装置74から取り外し収容する。その可動受承装置74は取出装置10の方に循環して戻る。
上記各工程は連続的に順次行われ、各工程は略常に稼働している。すなわち、1個の成形品がBC塗布工程からBC乾燥工程に搬送されたとき、次の1個の成形品がBC塗布工程に搬送されるし、先の1個の成形品はBC乾燥工程からUV塗布工程に搬送される。
6). Discharge process: The
The above steps are performed sequentially and sequentially, and each step is operating almost always. That is, when one molded product is transported from the BC coating process to the BC drying process, the next one molded product is transported to the BC coating process, and the previous one molded product is transported from the BC drying process. It is conveyed to the UV coating process.
このように、成形タクトに対して、BC塗布タクトと、BC乾燥タクトと、UV塗布タクトと、UV硬化タクトとを、それぞれ0.2倍〜5倍の範囲(好ましくは0.5倍〜2倍の範囲)に収まるように設定し、もってBC塗布工程とBC乾燥工程とUV塗布工程とUV硬化工程とに成形品を順次1個ずつ流すようにし、各工程間での在庫置を無くして行うことにより、在庫置場も無くし、設備配置スペースのコンパクト化・在庫置の手間の削減・リードタイムの短縮化を図ることができ、また、乾燥タクトを含めた各工程のタクトを略同期させて、成形品の1個流しの実現・乾燥装置のコンパクト化・高効率化を図ることもできる。 As described above, the BC coating tact, the BC drying tact, the UV coating tact, and the UV curing tact are each in a range of 0.2 times to 5 times (preferably 0.5 times to 2 times). The range is set to be within the range of 2 times), so that one molded article is made to flow through the BC coating process, the BC drying process, the UV coating process, and the UV curing process one by one in order, and there is no inventory in each process. By doing so, the inventory storage space can be eliminated, the equipment layout space can be made compact, the labor required for inventory storage can be reduced, and the lead time can be shortened, and the tact of each process including the drying tact can be substantially synchronized. In addition, it is possible to realize the flow of one molded product, to make the drying device compact and to improve the efficiency.
また、各装置20,30,40,50が、二階構造の筐体21,31,41,51を持つユニットとして作製されているので、成形品Aが各装置の2階部分をスムースに通過することができる。また、前記のとおり、UV硬化装置50を1階部分への落とし込み式にすることが容易にできる。さらに、各装置の1階部分に制御関係の部品などを収めて、ユニットの省スペース化(設置面積の減少)を図ることもできる。
In addition, since each
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、例えば次のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
(1)UV硬化型塗料5に溶剤を含む溶剤型を用いること。この場合、図14(c)に示すように、UV塗布装置40とUV硬化装置50との間にBC乾燥装置30と同様の溶剤乾燥装置30’を追加し、この溶剤乾燥装置30’でUV硬化型塗料5中の溶剤を揮発させればよい。従って、前記の1個流し等の作用効果を得ることができる。
In addition, this invention is not limited to the said Example, For example, it can also be suitably changed and embodied in the range which does not deviate from the meaning of invention as follows, for example.
(1) Use a solvent type containing a solvent for the UV
(2)各装置20,30,40,50の成形品入口又は成形品出口、また、UV硬化装置50の連通口54は、単なる開口としたが、開閉装置を備えた開閉式としてもよい。特に、UV塗布装置40とUV硬化装置50の1階部分との間の何れか口を開閉式にすることにより、UVランプ62からUV塗布装置40へのUV漏れを確実に遮断することができる。
(2) The molded product inlet or molded product outlet of each of the
(3)各装置20,30,40,50を一階構造にしても、実施可能である。この場合、UV漏れ対策(前記口の開閉式や遮蔽板設置等)と不活性ガスの逃げ対策(前記口の開閉式等)を講じることが好ましい。
(3) The present invention can be implemented even if each
50 UV硬化装置
51 筐体
55 UV硬化槽
56 不活性ガス供給装置
60 酸素センサ
62 UVランプ
63 ランプ移動装置
65 反射板
602 上下台
603 前後台
604 可動縦軸
605 支持台
606 可動横軸
70 搬送装置
74 可動受承装置
A 成形品
DESCRIPTION OF
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