JP2009512543A - 保護ガス下での工作物コーティングの放射線硬化のためのプラントおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、保護ガス、つまり不活性ガス下での工作物コーティングの放射線硬化のためのプラントに関し、このプラントは硬化キャビンまたはブースを備え、ここにキャビンまたはブースの内部を照射するための少なくとも１つの照射装置が設けられ、プラントはまた、工作物を輸送経路に沿って硬化キャビン内へと輸送するコンベヤを備える。硬化キャビン付近の天井に回収領域が形成され、ここに周辺雰囲気と比較してより軽量の保護ガスが集まり、工作物の輸送経路は天井にある回収領域を通過する。本発明はまた、保護ガス下での工作物コーティングの放射線硬化の方法に関する。

Description

本発明は、特許請求の範囲請求項１の前文による不活性ガス、つまり保護ガス下での工作物コーティングの放射線硬化のためのプラントに関する。このようなプラントは硬化キャビンまたはブースを備え、そこにキャビンまたはブース内の工作物に放射線を照射するための少なくとも１つの放射線照射装置が設けられ、プラントはまた硬化キャビン内に工作物を輸送するためのコンベヤを備えることがある。

本発明はまた、特許請求の範囲請求項１の前文による保護ガス下での工作物コーティングの放射線硬化の方法に関し、工作物が硬化キャビン内へと輸送され、ここで工作物に放射線が照射される。

上記のようなプラントと方法は、たとえば独国特許発明第２０２０３４０７Ｕ１号から知られている。周知のプラントにおいて、二酸化炭素を含む保護ガスがプラントのフロアタンク(floor tank)に注入され、保護ガス槽が形成される。フロアタンクには、工作物に放射線を照射するためのＵＶ光源が設けられている。

周知のプラントの操作では、工作物がコンベヤベルトに沿って、保護ガスの充満したフロアタンク内に浸漬される。その後、工作物はフロアタンクを水平に横断し、ＵＶ光源により照射される。フロアタンク内の照射領域を通過した工作物は、再びフロアタンクから移動され、保護ガスから運び上げられる。

独国特許発明第２０２０３４０７Ｕ１号明細書

先行技術によれば、保護ガスとしては二酸化炭素が好ましい。操作上の問題がある場合、特にフロアタンクがあふれた場合等、好ましくないケースでは二酸化炭素がフロアタンクから流出し、そこから隣接するプラント部に入り込むか、あるいはプラントから完全に流出する。このような場合、二酸化炭素は近隣の作業員に健康上の被害を及ぼすことがある。

本発明の目的は、特に安全で、かつ経済的で信頼性の高い、保護ガス下での工作物コーティングの放射線硬化のためのプラントと方法を提供することである。

上記の目的は、特許請求の範囲請求項１の特徴を有するプラントと、同請求項１１の特徴を有する方法によって達成される。好ましい実施例は従属項に記載される。

本発明のプラントは、硬化キャビンの付近において、その屋根または天井に回収領域が形成され、この中に周辺雰囲気と比較してより軽量な保護ガスが集まることと、工作物の輸送経路が回収領域を通過することと、少なくとも１つの放射線照射装置が回収領域に沿って配置されていることを特徴とする。

本発明の第一の基本的アイディアは、周辺雰囲気より軽量、つまりより低濃度の保護ガスを使用することに関する。この保護ガスは硬化キャビンの床付近で濃縮されずに、キャビンの天井に向かって上昇する。したがって、本発明によれば、保護ガス下での放射線照射は、プラントの上に向かって開く床または床部分にある浸漬タンクでは行われず、硬化キャビンの天井の、上が閉じ、一般的に底が開いた回収領域内で行われる。この目的のために、工作物の輸送経路は天井側の回収領域を通過し、放射線照射デバイスも天井部分の回収領域近辺に設置される。

周辺雰囲気より軽量な保護ガスの使用には、作業者保護の観点から重要な利点がある。たとえば、操作上の問題によってプラントが過剰充満状態になると、漏出ガスは当初、周辺の部屋の床の上に溜まるのではなく、天井領域に集まる。しかしながら、この時点では一般に漏出ガスが作業員にとって危険要因となることはなく、天井のセンサによって早い段階でガスを検出することができる。したがって、本発明によるプラントと方法は特に安全である。

本発明による回収領域は特に天井タンク、つまりフロアタンクを逆にしたものによって形成され、これは上方向と側面が密閉され、下方向、つまり床に向かって開いている。回収領域は、はるかによい濃度の保護ガスに対しても、床に向かう密閉された表面を部分的に有していてもよく、この床側表面に、コンベヤのための少なくとも１つの通過用開口部があってもよい。ガスを横方向に封入するために、特に、地面と比べた天井の高さを、回収領域では回収領域外の隣接領域の天井の高さより大きくすることが可能である。

本発明は特に、ＵＶ照射硬化のために使用でき、この場合、放射線照射装置はＵＶ放射線の生成に使用される。本発明によれば、コンベヤは、たとえば架空式または床レベルのコンベアとすることができる。

工作物を回収領域に導入するために、回収領域内にロック機構を横方向に設置することが基本的に可能であり、このロック機構は、回収領域からガスが横方向にあふれ出すのを防止し、その一方で、工作物は通過できる。この場合、輸送経路は回収領域に略水平に入ることができる。しかしながら、本発明によれば、プラントの設計を特に簡単にするために、輸送経路を回収領域へと上昇させる。すると、輸送経路は水平ではなく、水平に関して傾斜し、回収領域環境から出て回収領域に入り、その後任意で再び回収領域から出る。これにより、回収領域に頑丈な側壁ができ、ロックが不要となり、単純なプラントの設計で、回収領域へガス封入を特に高い信頼性で実現できる。また、輸送経路を垂直に上昇させ、回収領域に入るようにすることも可能である。本発明によれば、回収領域が輸送経路の上部頂点に位置する、つまり輸送経路が回収領域内でその最高地点に到達するという点で特に信頼性の高い安全なプラントが得られる。

特に工作物のスループットを高くするために、輸送経路に、工作物が回収領域に入る入口経路部と、入口経路部から空間的に離れ、工作物が回収領域から出る出口経路部を設けることが適切である。これにより、確実に工作物が回収領域を通って連続的に輸送されるようになる。特に好ましくは、入口経路部と出口経路部は両方とも水平に対して傾けられる。工作物はまた、回収領域に入るときもそこから出るときも、同一の輸送経路部の上で移動することができる。

本発明によれば、工作物を硬化キャビンの中に供給し、および／または硬化キャビンから移動させるための少なくとも１つの輸送トンネルが硬化キャビンに接続されるという点で特に経済的で信頼性の高いプラントが得られる。この輸送トンネルの中を輸送経路が通過する。好ましくは、硬化キャビンに２つの輸送トンネルがあり、１つは工作物を硬化キャビンに供給するため、もう一方は工作物を硬化キャビンから排出させるためにそれぞれ使用される。

本発明による回収領域は、床に関する天井の高さが輸送トンネル内で硬化キャビンに向かって増大するという点で、特に単純な方法で形成できる。このように、特に天井の高さは輸送経路に沿って回収領域へと上昇する。この実施例によれば、回収領域は、傾斜する天井要素により、輸送経路に沿って横方向に密閉される。有利な点として、２つの輸送トンネルと硬化キャビンの天井要素および／または輸送経路は、キャビン付近で少なくとも略Ｖ字型の反対の形状を成し、天井要素と経路は頂点において略水平にセクション式(sectionwise)に延びる。輸送トンネルに対する回収領域の横方向の境界を設けるために、硬化キャビンの天井または屋根、および／または輸送トンネルに、天井から下方向に延びる隔壁間仕切り、たとえば、ほぼ垂直に下方向に延びる仕切り板を設けることができ、このとき、天井の高さを仕切り板の両側で略同じにする。

回収領域は、垂直に関して傾斜する壁要素により密閉される輸送経路に向かって横方向であることが好ましい。このような壁要素は、特に輸送トンネルの天井要素によるもので、水平に対して３０から６０度の間の角度、好ましくは約４５度で延びることが適当である。これは、回収領域内で、回収領域に戻るガスによる好ましくない濃度変化の原因となりうる不要なガスの乱流が発生するのを有効に防止する。回収領域は原則として、略縦方向に向かう壁要素によって横方向に仕切られてもよい。このような縦方向の壁要素は特に、輸送方向に向かって横方向に仕切るために設けられる。

回収領域へのガスの充満を特に高い信頼性で行うには、硬化キャビン、特にその天井領域に、保護ガスを供給するための少なくとも１つの供給用開口部を設ける。好ましくは、保護ガスは実際の回収領域、特に天井側のチャンバ内に供給されるが、これは、こうすることにより不要なガス乱流および／または周囲ガスとの混合が特に高い信頼性で防止されるからである。原則として、保護ガスは回収領域外および任意で硬化キャビンの外に供給することもでき、ここからガスは浮力によって回収領域内に流れ込む。また、不要なガス乱流を防止するために、複数の供給開口部を設けることも有利であり、これらは特に大きな面積で、たとえば供給スロットとして形成される。保護ガスを不連続的に、特に回収領域内の濃度および／またはレベル測定値に関して導入することが基本的に可能である。連続的ガス導入もまた可能である。回収領域の過剰充満を防止するために、このケースでは、回収領域周辺の、特に回収領域の下の領域において、連続的にガスを排除することもできる。

本発明の他の好ましい実施例によれば、硬化キャビンの天井領域に少なくとも１つのガスセンサが設けられる。ガスセンサは、たとえば保護ガスセンサでも環境ガスセンサであってもよい。ガスセンサを回収領域の中および／またはその周辺領域に設置し、回収領域の充満状態をモニターすることができる。ガスセンサは特に、酸素センサとして構成される。このようにして、回収領域内の酸素濃度値を特に重視することができる。酸素は放射線硬化工程の大きな障害となりうるからである。

好ましくは、輸送経路に沿って少なくとも１つのガスロックが設けられ、これは回収領域への外部からのガスの進入を特に有効に防止する。ガスロックは、たとえば輸送トンネル内に配置でき、ここで有害ガスがトンネルを通じて回収領域に流入するのを阻止することができる。しかしながら、回収領域は、ガスロックによって直接横方向に仕切ることも可能である。少なくとも１つのガスロックは、たとえばノイズカーテンを有していてもよい。上記に加え、あるいは上記のほかに、たとえば、フレキシブルフラップ、たとえばプラスチックフラップのカーテンを設置することもできる。

塗装キャビンまたはブースを輸送経路上に配置することが適切である。この塗装キャビンは、硬化対象となるコーティングを施すための塗装装置を備える。好ましくは、塗装キャビン内に含まれるガスの湿度を調整するための空気調整手段を設ける。空気調整手段は特に、乾燥手段として構成することができる。この実施例は、大気湿度が特にコーティング塗布工程中にコーティング中に入り、一種のバリア層を形成し、完全な硬化の妨げになりうる事実が発見されたことに基づく。塗装キャビン内の大気湿度を管理することにより、バリア層が形成される可能性を低減および／または排除できる。この目的のために、特に予備乾燥させた空気を塗装キャビン内に吹き込むことが可能である。塗布キャビン内の大気湿度は、好ましくは約４０％またはそれ以下である。

コーティング工程終了後と最終的な硬化前であっても、大気湿度がコーティングに浸透する可能性があるため、塗装キャビンと硬化キャビンの間の領域のガス湿度も管理することが有利である。このために、輸送トンネル内のガス湿度を調整するためのデバイスを設けると有利である。適当に調整、つまり予備乾燥させた空気が連続的または不連続的に輸送トンネルおよび／または塗装キャビン内に吹き込まれる。予備乾燥させた空気を使用することは特に、コーティング厚さが大きい場合に必要である。コーティング工程中および、塗装キャビンと放射線照射領域間の輸送中に大気湿度を管理し、および／または精密に規定された大気湿度を調節または調整することは、本発明の従属的な態様とみなされる。

保護ガスは特に二酸化炭素（ＣＯ２）および／または窒素（Ｎ２）とすることができる。周辺雰囲気は一般的に空気である。本発明により、同じ温度で周辺雰囲気より高い、あるいは若干低い濃度の保護ガスを利用すると、保護ガスが周辺雰囲気より加熱され、これに周辺または周囲ガスと比較した保護ガスの濃度低下がかかわる。この目的のために、保護ガスを加熱するための加熱置を設ける。保護ガスを加熱することにより、天井側の回収領域に、加熱されなければ同じ温度で周辺雰囲気より重い保護ガスを回収することも可能となる。

特に高い信頼性でプラントを操作するには、保護ガスを加熱してから硬化キャビン内に放出させるようにし、この目的のために加熱装置を硬化キャビンの外に配置することが適当である。しかしながら、原則的に、保護ガスを硬化キャビン内で加熱してもよく、この目的のためには、たとえばランプを設置できる。この場合、導入中、保護ガスの温度は雰囲気ガスと略同じにすることができる。特に、コーティング硬化のために工作物に放射線を照射する照射装置は、ガス加熱にも使用できる。温度４０から１００℃の間、特に５０から８０℃の間の温度の保護ガスにより、特に経済的な操作が可能となる。雰囲気ガスは、好ましくは室温である。

本発明は大型の工作物、たとえば自動車、大型トラック、トラック用の完成軸群等に特に適している。安価な工作物の場合であっても、コーティングを高い信頼性で硬化させるために、硬化キャビン内で工作物を照射系に関して移動可能とすることが有利である。この目的のために、コンベヤは、硬化キャビン内の工作物を枢動させるための少なくとも１つの枢動可能な工作物保持台を備える。工作物保持台は、少なくとも２つ、特に３つの軸について枢動可能であると有利である。この代わりに、またはこれに加えて、放射線照射デバイスそのものが、工作物の照射角度を変える移動可能な放射線照射系を備える。特に放出される光線の空間内の方向を変更するための放射線照射系を枢動させることが可能である。このために、放射線照射系は枢動可能な反射板を備えていてもよい。

ＵＶ放射線硬化方法において、照射デバイスは好ましくはＵＶ照射系を備える。照射デバイスの少なくとも１つの照射系は、照射キャビン内に配置することができる。しかしながら、照射系は硬化キャビンの外に配置することもでき、この場合、硬化キャビンには窓を設け、照射光線はこの窓からキャビン内に入ることができる。この目的のために、窓、特に回収領域に放射線透過窓枠を設けることが好ましい。窓は、工作物輸送方向に向かって、あるいはこの方向へと横方向に延長、拡張されることが適切である。照射系は、チューブ状の照射系で構成されることが有利である。照射系は反射板を備えることが適切である。

硬化効率を高めるために、硬化キャビンの内壁に少なくとも部分的に反射材を設けることが有利である。安価なコンポーネントも十分に硬化できるように、これに関連して、反射材により拡散反射が起こり、壁に当たる光線の入射地点に応じて別の方向への反射の戻りが起こるようにすることが好ましい。このために、反射材は反射コーティングを有していてもよく、壁に沿ったその角度位置は規則的または不規則的に変化する。

反射材は回収領域のみに設置し、この領域からの照射の反射、したがって回収領域外での制御されない硬化を防止することが有利である。好ましくは、内壁が回収領域の外および／または硬化キャビンの外の領域で光線を吸収し、つまり、暗く、あるいは黒くなる。吸収する内壁は特に、コーティングがまだ硬化していない、塗装手段と硬化キャビンの間の供給領域において有利である。外部光の影響を軽減するために、硬化キャビンを暗くすることが好ましい。

コンベヤ、照射デバイスおよびプラント内壁の構成に関し、本発明の独立した態様もある。

本発明の方法は、周辺雰囲気と比較して低濃度の保護ガスおよび特に窒素を硬化キャビン内に導入し、そのキャビンの天井または屋根における回収領域で回収することと、工作物を天井付近の回収領域を通過するように輸送され、そこで照射されることを特徴とする。

この方法は特に、本発明によるプラントで実行でき、これに関して説明した利点が得られる。

本発明によれば、工作物を少なくとも略水平に硬化キャビン内に輸送し、硬化のために少なくとも略縦方向に上昇させ、天井付近の回収領域における保護ガス雰囲気内へと輸送することが可能である。工作物を輸送するための本発明によるコンベヤの場合、自動回転輸送および／またはチェーンマシンとすることができる。

本発明について、好ましい実施例と添付の概略図に関して、以下に詳しく説明する。

保護ガス、つまり不活性ガス下での工作物コーティングの放射線硬化用プラントが図１に示される。プラントは、架空コンベヤの形態をとるコンベヤ６０を備え、ここに工作物１が枢動可能な工作物保持台６７によって懸架される。コンベヤ６０は、プラント内で工作物１を破線で示される輸送経路６３に沿って、輸送方向８０に輸送する。

プラントの入口側に塗装ブースまたはキャビン４０が設けられ、この中で工作物１に硬化対象のコーティングがコーティングデバイス４１によって施される。コーティングデバイスには、塗装キャビン４０を換気するためのファン３２が設置される。換気ライン上に、塗装キャビン４０内に吹き込まれる空気を予備乾燥させるための空気除湿機３４が設けられる。

塗装キャビン４０から、工作物１は輸送経路６３上で連絡路５０内に入り、ここにも空気除湿機３４によって予備乾燥された空気が吹き込まれる。連絡路５０から、工作物１は輸送経路６３上で第一の輸送トンネル２１の中に入り、そこから硬化キャビンまたはブース１０の中に入る。硬化キャビン１０の中で、工作物１にはコーティングを硬化するためにＵＶ光が照射される。ＵＶ光は、硬化キャビン１０内の図示されていない照射系によって生成され、および／または上記硬化キャビン１０の外で生成されて、窓１１からキャビン１０の内部に照射される。工作物１は、硬化キャビン１０から第二の輸送トンネル２２を通じて移動される。

本発明によれば、硬化、つまりＵＶ照射は、保護ガス、つまり不活性ガス雰囲気下で行われる。保護ガス供給のために、タンク１６から保護ガスが供給される供給ライン１７の終端は、硬化キャビン１０の天井１３に至る。

塗装キャビン４０から、地面８に関する天井１３の高さは、キャビン１０への輸送経路６３に沿って増大する。天井１３は、硬化キャビン１０内で略水平である。これに続く出口側輸送トンネル２２では、天井１３の地面８に関する高さは、硬化キャビン１０からの距離の増加とともに減少する。コンベヤ６０に沿った部分のこのような天井構造により、このプラントでは谷を逆にした構造が形成され、その上方領域は、保護ガスのための回収領域５が形成される。輸送方向８０に対して横方向および垂直、つまり図の平面に対して垂直に、回収領域は、輸送トンネル２１，２２の図示されていない縦の側壁要素と、地面８に垂直に延びる硬化キャビン１０によって仕切られる。

本発明によれば、残りのプラント部分における雰囲気ガスより軽い保護ガスを利用する。プラント内で、この保護ガスは上昇し、回収領域５にたまる。このように、プラントの頂点に保護ガスポケットが形成され、その中でＵＶ硬化が行われる。この保護ガスポケットは、境界領域２５，２６において、輸送トンネル２１／２２内の周辺雰囲気に関して仕切られる。２つの異なるガス位相が境界領域２５，２６で出会うため、これらの境界領域は通常、明確に画定されない。

図の実施例において、輸送トンネル２１，２２と輸送経路６３に沿った硬化キャビン１０内の床は、天井１３と略平行である。しかしながら、本発明によれば、回収領域の範囲は基本的に天井の形状によって画定されるため、輸送トンネル２１，２２と硬化キャビン１０の中の床の経路は、機能を大きく損なうことなく、自由に変化させることができる。特に、地面８に関する床の高さは、輸送トンネル２１，２２と硬化キャビン１０において略一定とすることが可能である。

塗装キャビン４０を通過した後、輸送トンネル２１内の輸送経路６３は上昇し、工作物１は、回収領域５内の天井側に形成される保護ガスポケット内に入る。照射が行われる硬化キャビン１０の中で、輸送経路６３は窓１１から回収領域５を通じて略水平に延びる。出口側の輸送トンネル２２において、輸送経路の高さは再び、硬化キャビン１０からの距離の増加とともに減少し、硬化後の工作物１は再び天井側の保護ガスが充満した回収領域から出る。

本発明による方法を実行するための、本発明による放射線硬化プラントの概略図である。

Claims (11)

1. その内部を照射するための少なくとも１つの照射装置が設置された硬化キャビン（１０）と、
   前記硬化キャビン（１０）内で輸送経路（６３）に沿って工作物（１）を輸送するためのコンベヤ（６０）と、
   を備える保護ガス下での工作物（１）コーティングの放射線硬化のためのプラントであって、
   前記硬化キャビン（１０）の付近の天井（１３）に、周辺雰囲気と比較して、より軽量な保護ガスが集まる回収領域（５）が形成され、
   前記工作物（１）の前記輸送経路（６３）は、前記回収領域（５）を通過し、
   前記少なくとも１つの照射装置が前記回収領域（５）に沿って配置されていることを特徴とするプラント。
2. 請求項１によるプラントであって、
   前記輸送経路（６３）は前記回収領域（５）内へと上昇することを特徴とするプラント。
3. 請求項１または２のいずかによるプラントであって、
   前記硬化キャビン（１０）に続いて、前記工作物（１）を前記硬化キャビン（１０）の中に供給し、および／またはそこから移動させるための少なくとも１つの輸送トンネル（２１，２２）があり、地面（８）に関する前記天井（１３）の高さは、前記輸送トンネル（２１，２２）内で、前記硬化キャビン（１０）に向かって高くなることを特徴とするプラント。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のプラントであって、
   前記硬化キャビン（１０）、特にその天井領域に、保護ガスを供給するための少なくとも１つの供給用開口部が設けられていることを特徴とするプラント。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のプラントであって、
   前記硬化キャビン（１０）の天井領域に、少なくとも１つのガスセンサが設けられていることを特徴とするプラント。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のプラントであって、
   前記少なくとも１つのガスロックが前記輸送経路（６３）に沿って設けられていることを特徴とするプラント。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のプラントであって、
   前記輸送経路（６３）上に塗装キャビン（４０）が設けられ、塗装キャビン（４０）内に含まれるガスの湿度を調整するための空気調整手段が設けられていることを特徴とするプラント。
8. 請求項１から７のいずれかに記載のプラントであって、
   前記保護ガスを加熱するための加熱デバイスが設けられていることを特徴とするプラント。
9. 請求項１から８のいずれかに記載のプラントであって、
   前記コンベヤ（６０）は、前記硬化キャビン（１０）内で工作物（１）を枢動させるための少なくとも１つの枢動可能な工作物保持台（６７）を備え、および／または前記照射デバイスは、工作物（１）の照射角度を変えるための少なくとも１つの移動可能な照射系を有することを特徴とするプラント。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のプラントであって、
    前記硬化キャビン（１０）の内壁には、少なくとも部分的に反射材が設けられていることを特徴とするプラント。
11. 前記工作物が硬化キャビン（１０）内に輸送され、ここで照射される、
    特に請求項１から１０のいずれかに記載のプラントにおいて、保護ガス下で工作物（１）のコーティングを放射線硬化する方法であって、
    周辺雰囲気より低濃度の保護ガス、特に窒素が前記硬化キャビン（１０）内に導入され、これが前記硬化キャビン（１０）の天井の回収領域（５）に集まるステップと、
    前記工作物が前記天井側の回収領域（５）を通過し、その中で照射されるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。

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