JP4773851B2

JP4773851B2 - 紫外線硬化装置

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Publication number: JP4773851B2
Application number: JP2006069287A
Authority: JP
Inventors: 昭夫鈴木
Original assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Orc Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-03-14
Filing date: 2006-03-14
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2026-03-14
Also published as: JP2007244955A

Description

本発明は、紫外線硬化塗料を塗布した鋼管、シームレス管などの管材あるいは角材などの長尺材に、紫外線を照射して紫外線硬化塗料を乾燥させるための紫外線硬化装置に関するものである。

一般に、石油田開発、ガス田開発などに使用するシームレス管、鋼管は倉庫での保管または工事現場での仮置き、移送の際の発錆を防止するために防錆塗装を行っている。その防錆塗料として紫外線で乾燥硬化する紫外線硬化塗料が広く採用されている。なお、この処理で得られる防錆塗膜の硬度の目安としては、ＪＩＳＫ５６００−５−４による鉛筆硬度が管の全周でＨＢ以上あればよい。紫外線硬化塗料を乾燥させるＵＶ硬化技術では、材料に対して必要十分なＵＶエネルギーが均一に照射されることが安定した製品を作り出す前提条件であり、また、紫外線硬化塗料は、熱乾燥塗料に比べて、高スピード乾燥、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）対策、作業環境、耐候性の点において優れており、外観性状が良好であることが知られている。

従来、鋼管等の円筒状の長尺棒状体であるワークの表面に紫外線硬化塗料を塗布して防錆塗膜を形成し、この防錆塗膜に対して紫外線放電灯から所定波長の紫外線を含む照射光を照射して乾燥硬化する紫外線硬化装置および紫外線硬化設備が提案されている（例えば特許文献１ないし特許文献４参照）。

特許文献１の紫外線硬化装置は、円形体1本に対し８〜１２本のランプを周囲に配置し、隣接した紫外線照射ランプ同志の各照射面を互いに重複させることにより、管棒状体外面に塗布した紫外線硬化塗料を均一に硬化させるように構成されている。
特許文献２の円形体外面の紫外線硬化型塗料の塗装装置は、ワークを３列に処理し、各列のワークに対し６〜８本の紫外線ランプを円周等配置ではなくて対向位置に集中して配置した構成である。

特許文献３の防錆処理装置は、閉じられた空間を形成するフレーム内の１箇所に集中して光が照射できるように、８つの紫外線ランプが設けられ、そのフレームがシリンダ装置により上下に移動しワークの大きさに対応して照射中心を移動できるように構成されている。
特許文献４の紫外線硬化装置は、閉じられた空間の１箇所に集中して光を照射できるように、３つの紫外線ランプが設けられた構成であり、各紫外線ランプの間を反射鏡で連続させ閉じた空間を形成するように構成されている。
特公平２−１１３１３号公報特許第３２２０７３４号公報特開昭６０−１１４３７４号公報特公昭５５−８２２９号公報

しかし、従来の紫外線硬化装置では、以下に示すような問題点が存在していた。
特許文献１、特許文献３および特許文献４では、ランプハウスが対向しているので集光、冷却風の乱れなどにより熱が滞留しランプ寿命が短縮、性能低下するという問題がある。また、ワークを複数のラインにより同時に乾燥させるような設備とした場合に、ワークを搬送する搬送方向に直交する方向における設置面積が大きくなってしまった。また、特許文献３のようにフレームを移動することで、直径が異なるワークに対応する構成とすると装置が複雑となってしまった。

特許文献２では、ワークの周面に紫外線を照射するため、複数のランプを配置するゾーンを一つのユニットとして複数設置することになり、使用するランプの数が多くなり、ランプハウスが対向して設置されているので、熱が滞留しランプ寿命が短縮、性能低下するという問題がある。また、複数のランプを使用することと、直径が異なるワークに対応させる必要があることから、ワークからのランプの距離が大きくなり、装置が大型になってしまった。

本発明は、前記した問題点を解決すべく創案されたもので、ランプの灯数を少なく効率的な紫外線硬化が行えて高スピード化が実現でき、ワークの径の変化に対応でき、かつ、熱がこもり難くランプの短寿命化を防ぎ、また複数ラインとしたときに省スペースが実現できる紫外線硬化装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る紫外線硬化装置は、紫外線硬化塗料を吹付けられた長尺棒状体であるワークを搬送ローラにより長軸線方向に搬送する際に、前記ワークに紫外線を照射して、前記紫外線硬化塗料を硬化させる紫外線硬化装置であって、前記ワークの長軸線に沿って設置される複数の紫外線照射ユニットと、この紫外線照射ユニットからの所定波長の紫外線を含む照射光の少なくとも一部を前記ワークに向けて反射する第１反射鏡および第２反射鏡とを備え、前記紫外線照射ユニットは、所定波長の紫外線を含む照射光を照射する紫外線放電灯と、この紫外線放電灯を囲むように設置され前記ワークに向かって開口を向けた曲面反射鏡と、を有し、前記第１反射鏡および前記第２反射鏡は、予め設定される基準となる大きさのワークの長軸線方向に直交する断面の中心（と紫外線放電灯の中心を結ぶ線）に対して対称となる位置に設置され、前記第１反射鏡の一端が、前記曲面反射鏡の開口端部の一端に近接する位置で、前記第１反射鏡の他端が、少なくとも前記ワークの一部を覆う位置に配置され、前記第２反射鏡の一端が、前記曲面反射鏡の開口端部の他端に近接する位置で、前記第２反射鏡の他端が、少なくとも前記ワークの一部を覆う位置に配置され、前記紫外線照射ユニットと、第１反射鏡および第２反射鏡とは、前記ワークの前記中心における四分円の第１象限エリアから第４象限エリア内にそれぞれ前記ワークの長軸線方向に沿って配置され、前記ワークの下面側となる前記第３象限エリアおよび前記第４象限エリアを、前記ワークの上面側となる前記第１象限エリアおよび前記第２象限エリアよりも前記ワークの搬送方向上流側として設定し、前記ワークの複数を並列させ、それぞれの前記搬送ローラで前記長軸線方向に搬送されるように設定したときに、前記ワークの軸線方向に直交する方向に、前記各象限エリアを対応させ、前記第一象限エリアから前記第四象限エリアに配置される前記紫外線照射ユニットがそれぞれの位置で上下方向に重なるように配置したものである。

この構成にすると、紫外線硬化装置は、所定波長の紫外線を含む照射光を紫外線照射ユニットの紫外線放電灯から照射すると、ワークを挟んで対向する位置に紫外線照射ユニットがないため、互いに加熱することがない。また、第１象限エリアから第４象限エリアにワークの長軸線方向に沿って設置される紫外線照射ユニットと、第１反射鏡および第２反射鏡とから、紫外線硬化塗料を硬化させることができる直射光および反射光を、ワークの周面に照射することにより、ワークの半周面以上の大きな面をほぼ平均化した照度で照射することになる。さらに、搬送ローラにより搬送されるワークの下側である第３象限エリアおよび第４象限エリアから紫外線硬化塗料に照射光を先に照射しているため、ワークの未硬化部分が搬送ローラに接することがないので、紫外線硬化塗料の搬送ローラへの転写・剥がれが生じない。

また、前記紫外線硬化装置において、前記第１反射鏡および前記第２反射鏡は、平面反射鏡にしてもよい。

そのため、紫外線硬化装置は、集光、冷却風の乱れなどにより熱が滞留しランプ寿命が短縮、性能低下することを解消でき、併せて、各象限エリアを対応しているため、隣り合う位置のワークとの距離が、紫外線照射ユニットが重なる分において、小さくできる。

本発明に係る紫外線硬化装置は以下の優れた効果を奏するものである。
紫外線硬化装置は、紫外線放電灯の灯数を少なくして、かつ、効率的な紫外線硬化が行えると共に、高スピード化が実現でき、また、ワークの径が変わっても効率的に紫外線硬化を行うことができる。さらに、紫外線硬化装置は、紫外線放電灯同士が対向して配置されないので、熱がこもり難く紫外線放電灯の使用寿命を長くすることができる。
また、紫外線硬化装置は、ワークを複数ラインとしたときに、前記した紫外線硬化における性能を維持して、かつ、設置スペースに対して省スペース化が実現できる。

以下、本発明に係る紫外線硬化装置を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、紫外線硬化装置を模式的に示す斜視図、図２は、第１紫外線照射ユニットとワークとの位置関係について、模式的に示す断面図である。

図１に示すように、紫外線硬化設備Ａは、長尺体である１本のワークＷを支持して長軸線方向に搬送する複数の搬送ローラ（ここでは搬送ローラ１１ａ、１１ｂを示す）と、この搬送ローラ１１ａ、１１ｂで搬送されるワークＷに紫外線硬化塗料を吹付ける吹付手段（ここでは噴霧ノズル１２ａ、１２ｂのみを示す）と、紫外線硬化装置１と、を備えている。

紫外線硬化装置１は、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄと、この第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄにそれぞれ付設した第１反射鏡１３３および第２反射鏡１３４と、を備えており、ここでは筐体１Ａ，１Ｂ内に収納されて設置されている。この紫外線硬化装置１は、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄと、各ユニットのそれぞれ付設した第１反射鏡１３３および第２反射鏡１３４と、が共同してワークＷに塗布された紫外線硬化塗料（ここでは、一例の防錆塗膜Ｐとして説明する）に紫外線を照射して乾燥硬化するものである。

長尺体のワークＷは、具体的には石油田開発、ガス田開発などに使用するシームレス管、鋼管、板、角板等が対象であり、ここでは、例えば、直径が２５ｍｍから１２０ｍｍで、かつ、長さが例えば４ｍ〜１５ｍである円筒管を一例として説明する。この実施形態の紫外線硬化装置１は、所定範囲におけるサイズのワークＷに対して汎用性を有するように構成されている。

搬送ローラ１１ａ、１１ｂは、その設置間隔（図１に示す寸法Ｌ）が、最小長さ（例えば４ｍ）のワークＷが下流側の搬送ローラへ次々に円滑に乗り移れるよう設置され、ワークＷを長軸線方向に搬送するものであれば、特にその構成に限定されるものではなく、ここでは、紫外線硬化装置１の外部に配置される構成として説明するが、筐体１Ａ，１Ｂ内に設置されている構成であっても構わない。この搬送ローラ１１ａは、ここでは、周方向にＶ溝或いはＵ溝が形成された溝付きローラであり、そのＶ溝あるいはＵ溝にワークＷを載置すると位置規制することができ、モータ（図示しない）により回転して、ワークＷを長軸線方向に搬送するように構成されている。

吹付手段１２は、ワークＷを挟んだ位置に設置される一対の噴霧ノズル１２ａ、１２ｂと、コンプレッサ（図示しない）と、紫外線硬化塗料を貯留する塗料貯留タンク（図示しない）と、塗料貯留タンク内に設けられ紫外線硬化塗料をパイプ（図示しない）と電磁開閉弁（図示しない）とを介して噴霧ノズル１２ａ、１２ｂに給送する塗料給送ポンプ（図示しない）とを備え、塗料給送ポンプにより噴霧ノズル１２ａ、１２ｂに給送されている紫外線硬化塗料を、電磁開閉弁が開いたときにコンプレッサの高圧エアが噴霧ノズル１２ａ、１２ｂのエゼクタ部で真空吸引して噴霧するように構成されている。

一対の噴霧ノズル１２ａ、１２ｂは、ワークＷの先端が搬送ローラ１１ａを通過する直前に、センサ（図示しない）がワークＷの先端を検知するようになっており、コントローラ（図示しない）が電磁開閉弁を開くように構成され、紫外線硬化塗料をワークＷに自動的に噴霧している。また、ワークＷの後端が搬送ローラ１１ａを通過して一対の噴霧ノズル１２ａ、１２ｂの間に位置する直前になると、センサ（図示しない）がワークＷの後端を検知するようになっていて、コントローラ（図示しない）が所要時定数だけ遅らせて電磁開閉弁を閉じるように構成されている。

図１および図２に示すように、紫外線硬化装置１の第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、予め設定された基準となる直径のワークＷの中心ＣＰを仮想の四分円の中心とした第１象限エリアから第４象限エリアに順配列に、かつ、前記ワークＷの長軸線方向に沿って異なる位置に配置されている。

第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、紫外線放電灯１３１と、この紫外線放電灯１３１の後部側からワークＷ側に向かって覆い、かつ、ワークＷに向かって開口する曲面反射鏡１３２とを備えている。そして、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄは、それぞれ第１反射鏡１３３，第２反射鏡１３４を、曲面反射鏡１３２の開口端に隙間を設けて隣接した位置に設置している。

紫外線硬化装置１は、ここでは、搬送ローラ１１ｂを境に筐体１Ａ，１Ｂが設置され、第１および第２紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂが筐体１Ａ側に設置され、また、第３および第４紫外線照射ユニット１３Ｃ、１３Ｄが筐体１Ｂ側に設置されている。
そして、紫外線硬化装置１は、ワークＷの下面側となる第３象限エリアと第４象限エリアに第１紫外線照射ユニット１３Ａと第２紫外線照射ユニット１３Ｂが設置され、また、ワークＷの上面側となる第２象限エリアと第１象限エリアに、第３紫外線照射ユニット１３Ｃと第４紫外線照射ユニット１３Ｄとが設置されている。

ここでは、第１紫外線照射ユニット１３Ａは、基準としたワークＷの中心ＣＰを仮想する四分円の中央としたとき、第３象限エリアとなる左斜め下４５度から照射光をワークＷに照射するように設けられている。第２紫外線照射ユニット１３Ｂは、基準としたワークＷの中心ＣＰを円の中央としたときに、第４象限エリアとなる右斜め下４５度から照射光をワークＷに照射するように設けられ、また、同様に、第３紫外線照射ユニット１３Ｃは、第１象限エリアとなる右斜め上４５度からの照射光をワークＷに照射するように設けられ、第４紫外線照射ユニット１３Ｄは、第２象限エリアとなる左斜め上４５度からの照射光をワークＷに照射するように設けられている。

なお、第１紫外線照射ユニット１３Ａと第２紫外線照射ユニット１３Ｂの傾斜が逆でも良い。また、第３紫外線照射ユニット１３Ｃと第４紫外線照射ユニット１３Ｄの傾斜が逆でも良い。また、ワークＷに形成された防錆塗膜Ｐは、液状で未乾燥な状態なので搬送ローラに接触する前に硬化させる必要があり、塗布後は迅速に乾燥硬化する必要がある。そのため、ここでは、紫外線硬化装置１は、第１および第２紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂを、第３および第４紫外線照射ユニット１３Ｃ，１３Ｄより上流側に配置して、防錆塗膜Ｐの塗布直後に紫外線照射を行なって迅速に乾燥硬化するようにしている。

なお、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄ、および、それぞれの第１反射鏡１３３，第２反射鏡１３４は、設置される向きは異なるものの、同じ構成であるため、第１紫外線照射ユニット１３Ａおよびその第１紫外線照射ユニット１３Ａに対応する第１反射鏡１３３，第２反射鏡１３４の構成を代表して説明する。
紫外線放電灯１３１は、ここでは、マイクロ波励起方式の無電極紫外線放電灯が使用されている。この紫外線放電灯１３１は、ワークＷの長軸線方向に沿ってその長手方向が平行となる向きに配置されている。なお、一例として、紫外線放電灯１３１からワークＷまでのギャップ（間隔）は、１００ｍｍとするのが好ましい。

曲面反射鏡１３２は、紫外線放電灯１３１からの光を拡散光として反射する所定の曲率に形成された曲面を備えており、開口部分に無電極紫外線放電灯であるときに、マイクロ波（電磁波）が外部に漏れないように、マイクロ波遮断網１３５を当該曲面反射鏡１３２の開口にわたって設置している。なお、曲面反射鏡１３２は、紫外線放電灯１３１を強制的に空冷するための空冷機構（図示せず）が設けられている。なお、ランプ冷却後の空気は排気ダクト１５から排気する構成としている（図４参照）。

紫外線放電灯１３１を無電極紫外線放電灯として使用することで、入力電力が、有電極の紫外線ランプでは１２０Ｗ／ｃｍ〜１６０Ｗ／ｃｍであるのに対して約２倍の２５０Ｗ／ｃｍとして使用することができる。このように、この無電極紫外線放電灯を紫外線放電灯１３１として使用するときには、従来の有電極の紫外線ランプに比較し、ランプの単位長さ当たりの入力電力が大きく、これに加えて、ランプ径が小さく、瞬時点滅が可能で、長寿命であるなどの特長があるため、省スペース、高速の紫外線乾燥硬化処理が可能でかつ灯数も少なくするためには有効である。さらに、この無電極紫外線放電灯の分光特性は、タイプを変えることで、分光感度特性が異なる紫外線硬化塗料にも、適性のあった分光特性を有するランプ選択が可能である。

第１反射鏡１３３および第２反射鏡１３４は、ここでは平面反射鏡が使用されており、予め設定される基準となる大きさのワークＷの長軸線方向に直交する断面の中心ＣＰと紫外線放電灯１３１の中心を結ぶ線に対して対称となる同距離の位置で、予め設定した基準となるワークＷに対して効率よく、曲面反射鏡１３２および前記紫外線放電灯１３１からの光を反射する位置（少なくとも紫外線放電灯１３１および曲面反射鏡１３２からの光の一部をワークＷに反射する位置）に設置されている。

そして、第１反射鏡１３３は、当該第１反射鏡１３３の一端が、曲面反射鏡１３２の開口端部の一端に隙間を有して近接する位置となり、かつ、当該第１反射鏡１３３の他端が、少なくともワークＷの一部を覆う位置（ここでは全部を覆う位置）となるように設置されている。また、第２反射鏡１３４は、当該第２反射鏡１３４の一端が、曲面反射鏡１３２の開口端部の他端に隙間を有して近接する位置となり、かつ、当該第２反射鏡１３４の他端が、少なくともワークＷの一部を覆う位置（ここでは全部を覆う位置）に設置されている。
このように曲面反射鏡１３２と、第１反射鏡１３３および第２反射鏡１３４との間をあけて配置されること、および、対面する位置に紫外線放電灯１３１が設置されていないことにより、紫外線放電灯１３１からの熱が滞留する原因が最小限となり都合がよい。

さらに、第１および第２紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂは、互いの曲面反射鏡１３２，１３２の側端が長軸線方向において隣接する位置に配置されている。また、第３および第４紫外線照射ユニット１３Ｃ、１３Ｄは、互いの曲面反射鏡１３２，１３２が長軸線方向において隣接する位置に配置されている（図１参照）。そのため、長軸線方向においても設置スペースを最小限とする配置となる。

図２において、予め設定される基準のワークＷは、ここでは、搬送ローラ１１ａ，１１ｂで搬送される最大のものとしての外径が、例えば、１１４ｍｍφであるものを基準としている。また、基準のワークＷに対して、搬送ローラ１１ａ，１１ｂで送られる符号Ｗ２で示すワークは、外径が例えば６０ｍｍφであり、さらに符号Ｗ３のワークは、外径が例えば２５ｍｍφであるものを示しており、搬送ローラ１１ａ，１１ｂに支持して搬送されるワークの直径が異なる場合がある。

図２に示すように、６０ｍｍφであるワークＷ２および２５ｍｍφであるワークＷ３を搬送ローラ１１ａ，１１ｂに別々に支持してそれぞれ処理するときには、ワークＷ２、Ｗ３の長軸線（中心）がワークＷの長軸線よりも低くなり、設定された第１反射鏡１３３および第２反射鏡１３４からの距離が対称ではなくなる。このように、紫外線硬化装置１では、第１反射鏡１３３および第２反射鏡１３４からの距離が対称ではない状態となっても、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３Ｄからの直接および反射する照射光、ならびに、第１反射鏡１３３および第２反射鏡１３４からの反射する照射光により、ワークＷ２，Ｗ３の周面全体を照射することができる。そのため、紫外線硬化装置１では、第１反射鏡１１および第２反射鏡１３４からの距離等を、各長軸線を中央とするように移動調整することなしに、適切にワークＷ２，Ｗ３の周面に照射光を照射することができる。

このような構成により、紫外線硬化装置１は、ワークの径が変化しても、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３Ｄの位置を変化させることなく紫外線を照射して紫外線硬化塗料としての防錆塗膜Ｐを乾燥、硬化処理することができるので、紫外線硬化装置１の構成の簡素化とともに可動部品がなく、装置自体の故障が少なくなり安定性の向上が期待できる。

次に、紫外線硬化装置１の作用を説明する。
紫外線硬化装置１にワークＷを挿入していくと、このワークＷを搬送ローラが支持して長軸線方向に搬送する。このワークＷの先端が上下一対の噴霧ノズル１２ａ、１２ｂ間に位置すると、噴霧ノズル１２ａ、１２ｂが紫外線硬化塗料を噴霧して、この紫外線硬化塗料をワークＷに吹付けて防錆塗膜Ｐを形成する。噴霧ノズル１２ａ、１２ｂによる紫外線硬化塗料のワークＷへの吹付けは、ワークＷの後端が噴霧ノズル１２ａ、１２ｂ間を通過した時点で間欠停止する。

第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３Ｄは、それぞれ、紫外線放電灯１３１より所定波長の紫外線を含む照射光によりワークＷの対向面を照射する。曲面反射鏡１３２は、紫外線放電灯１３１の照射光を反射してワークの対向面に重ねて照射する。また、紫外線放電灯１３１が無電極紫外線放電灯であった場合には、マイクロ波（電磁波）をマイクロ波遮断網１３５が遮蔽して外部に流出させないようにしている。ワークＷの紫外線が照射されない側部分は、第１反射鏡１３３および第２反射鏡１３４が、紫外線放電灯１３１からの照射光および曲面反射鏡の反射光を反射することで照射する（図２参照）か、または、つぎに設置される第２ないし第４紫外線照射ユニット１３Ｂ〜１３Ｄにより照射される。

噴霧ノズル１２ａ、１２ｂの下流側に隣接して設けられた第１および第２紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂは、ワークＷに吹付け形成されたばかりの防錆塗膜Ｐに対して、左斜め下４５°の方向と右斜め下４５°の方向からそれぞれ照射光を照射して、ワークＷの下半面を含み上面側の側面部にわたる大きな面積の防錆塗膜Ｐを乾燥硬化させる。このため、紫外線硬化装置１では、未硬化の防錆塗膜Ｐが搬送ローラ１１ｂに付着しない。

さらに、搬送ローラ１１ｂの下流側に隣接して設けられた第３および第４紫外線照射ユニット１３Ｃ、１３Ｄは、それぞれ所定波長の紫外線を含む照射光を、ワークＷに吹付け形成された防錆塗膜Ｐに対して、右斜め上４５°の方向と左斜め上４５°の方向からそれぞれ照射して、ワークＷの上半面を含み下面側の側面部にわたる大きな面積の防錆塗膜Ｐを乾燥硬化させる。

このようにして、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３ＤがワークＷに沿って９０度異なる方向（第１象限エリア〜第４象限エリア）で、かつ、ワークＷの長軸線方向にずらした位置から紫外線照射を行うように複数配置されているので、ワークの走行と相俟ってワークの全面に吹付け形成した防錆塗膜Ｐを速い処理スピードで強力に全面的に硬化させることができる。

そして、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３Ｄは、対面する位置になく、また、ワークＷを中央にして取り囲んで、かつ、ワークＷに沿って複数配置された構成であるため、集光、冷却風の乱れなどにより熱が滞留しランプ寿命が短縮、性能低下するという、従来において生じていた問題を解消できる。

図３は、第２の実施の形態に係る紫外線硬化装置を概略して示す平面図、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視における一部を省略して示す断面図、図５は、図３のＶ−Ｖ矢視における一部を省略して示す断面図である。
紫外線硬化装置１０は、３本のワークＷを３列処理するためのものであり、図１を用いて示した第１の実施形態の紫外線硬化装置１を３列に並べたものであり、第１の実施形態の紫外線硬化装置１の構成と相違しないので、同一の構成は、同一の符号を付けて説明は省略する。

この紫外線硬化装置１０は、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄがそれぞれ、予め設定された基準となるワークＷの中心を仮想する四分円の中心とした第１象限エリア〜第４象限エリアに設置され、ここでは、各４５°の傾斜角度をもって設けられている。そして、ワークＷの長軸線方向に直交する方向に、同じ区分の前記各象限エリアを対応させて設定し（例えば、第１象限エリア同士、第２象限エリア同士、第３象限エリア同士、第４象限エリア同士）、前記第４象限エリアの第２紫外線照射ユニット１３Ｂと、隣り合うワークＷにおける前記第３象限エリアの第１紫外線照射ユニット１３Ａとが、前記長軸線方向に平行な直線上において、吹付手段１２側から見たとき、見かけ上重なる位置に設置されている。

そのため、紫外線硬化装置１０は、隣り合う第１紫外線照射ユニット１３Ａ同士、隣り合う第２紫外線照射ユニット１３Ｂ同士、隣り合う第３紫外線照射ユニット１３Ｃ同士、隣り合う第４紫外線照射ユニット１３Ｄ同士を重なった状態で設置できるため、３本のワークＷの間隔を狭くすることができ、装置の小型化、省スペース化が実現できる。

また、第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３Ｄは、それぞれケース１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに囲まれていて、埃が付かないようになっていると共に、各ケース１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ内に連通するダクト１５を介して第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３Ｄを空冷する。なお、後段側のケース１４ｃ，１４ｄは、支持台に支持され、所定高さとなるように設置されている。第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３Ｄは、それぞれケース１４ａ〜１４ｄに収納されていることで、各ユニットごとにメンテナンスが可能になり取り扱いがし易くなる。

図３、図４に示す第２実施形態の紫外線硬化装置１０を使用し、鋼管（ワークＷ）の搬送スピードとランプ（紫外線放電灯１３１）の出力を変化させるようにして、直径が２５ｍｍ、６０ｍｍ、１１４ｍｍの３種類の鋼管について、紫外線硬化塗料を塗布して防錆塗膜を形成し（静電塗装）、防錆塗膜に対して紫外線を照射して乾燥硬化するテストを実施し、防錆塗膜の乾燥の度合と硬化の度合を調べ、表１の結果を得た。
なお、防錆塗膜の厚さは、２５μｍ±１０μｍの厚さ（乾燥後の膜厚）になるように調整した。

無電極ランプの出力は６ｋＷ（ランプ発光長２４ｃｍ、２５０Ｗ／ｃｍ、水銀タイプのランプ使用）を使用した。
また、ワークＷの搬送スピードは、２５ｍｍφの鋼管を８０ｍ／ｍｉｎの搬送速度、１１４ｍｍφの鋼管を８０ｍ／ｍｉｎの搬送速度、１１４ｍｍφの鋼管を６０ｍ／ｍｉｎの搬送速度とした。
さらに、紫外線硬化塗料として、アルカリ脱脂可能な一般的な一次防錆塗膜を使用した｛例えば、（Ａ）ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートと酸無水物との付加反応化合物が２０〜４０重量％と、（Ｂ）一分子中にアクリロイル基を少なくとも１個有する架橋重合性不飽和化合物が３０〜８０重量％と、（Ｃ）ビニルピロリドンが１〜６重量％と、（Ｄ）変性シリコン０．０１〜１．０重量％と、（Ｅ）高沸点極性溶剤１〜６重量％と、（Ｆ）光開始剤２〜７重量％とが含有されていて、その体積固有抵抗値が１５〜７０ＭΩ・ｃｍ（２５℃）且つ粘度が１５〜４０ｃｐｓ（２５℃）で、表面張力が３０ｄｙｎｅ／ｃｍ（２５℃）以下である被覆組成物｝。

表１の結果から分かるように、直径が２５ｍｍφ、６０ｍｍφ、１１４ｍｍφの３種類の鋼管（ワークＷ）に塗布形成する紫外線硬化塗料である防錆塗膜を高スピードでも良好に乾燥し硬化することができる。
また、直径が６０ｍｍφと１１４ｍｍφの鋼管ではランプの出力が５０％でも良好に乾燥し硬化することができる。直径が２５ｍｍφの鋼管ではランプの出力が７０％で良好に乾燥し硬化することができ、ランプの出力が５０％でも良好に乾燥し防錆塗膜硬度は鉛筆硬度（ＪＩＳＫ５６００―５−４）でＨＢ以上になり高度は基準を満たしている。したがって、ランプの径時的な劣化およびゴミなどによる照度平均化反射鏡の劣化に余裕を持って対応できる。

以上、説明したように、紫外線硬化装置１０は、４つの紫外線照射ユニットを、最大径のワークに対して９０°異なる４方向から紫外線照射する位置に配設したが、各象限エリア内で、かつ、全体としてワークＷの周面に照射光を照射できれば、均等な角度ごとでなくても構わない。
また、ここでは、四分円の各象限エリアに第１ないし第４紫外線照射ユニット１３Ａ〜１３Ｄを配置する構成として説明したが、省スペース化を達成できることを考慮すれば、他の構成の紫外線硬化装置として、円を均等に三分割した三分円の各象限エリアに３つの紫外線照射ユニットを、最大径のワークに対して１２０°ごとに異なる３方向から紫外線照射する位置に配設しても構わない。

以上、図面を参照して本発明に係る紫外線照射装置を詳述してきたが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の設計変更をした形態を含むものである。例えば、第１反射鏡および第２反射鏡は、平面反射鏡ではなく、曲面反射鏡であっても構わない。

本発明における第１の実施の形態に係る紫外線硬化装置を模式的に示す斜視図である。本発明の第１紫外線照射ユニットとワークとの位置関係について、模式的に示す断面図である。本発明における第２の実施の形態に係る紫外線硬化装置を概略して示す平面図である。図３のＩＶ−ＩＶ矢視における一部を省略して示す断面図である。図３のＶ−Ｖ矢視における一部を省略して示す断面図である。

符号の説明

Ｗワーク
１紫外線硬化装置
１１ａ、１１ｂ搬送ローラ
１２吹付手段
１２ａ、１２ｂ噴霧ノズル
１３Ａ〜１３Ｄ第１ないし第４紫外線照射ユニット
１３１紫外線放電灯
１３２曲面反射鏡
１３３第１反射鏡
１３４第２反射鏡
１０紫外線硬化装置

Claims

紫外線硬化塗料が塗布された長尺体であるワークを搬送ローラにより長軸線方向に搬送する際に、前記ワークに紫外線を照射して前記紫外線硬化塗料を硬化させる紫外線硬化装置であって、
前記ワークの長軸線方向に沿って設置される複数の紫外線照射ユニットと、この紫外線照射ユニットからの所定波長の紫外線を含む照射光の少なくとも一部を前記ワークに向けて反射する第１反射鏡および第２反射鏡とを備え、
前記紫外線照射ユニットは、所定波長の紫外線を含む照射光を照射する紫外線放電灯と、この紫外線放電灯を囲むように設置され前記ワークに向かって開口を向けた曲面反射鏡と、を有し、
前記第１反射鏡および前記第２反射鏡は、予め設定される基準となる大きさのワークの長軸線方向に直交する断面の中心から対称となる位置に設定され、
前記第１反射鏡の一端が、前記曲面反射鏡の開口端部の一端に近接する位置で、前記第１反射鏡の他端が、少なくとも前記ワークの一部を覆う位置に配置され、
前記第２反射鏡の一端が、前記曲面反射鏡の開口端部の他端に近接する位置で、前記第２反射鏡の他端が、少なくとも前記ワークの一部を覆う位置に配置され、
前記紫外線放電灯は、前記ワークの前記中心における四分円の第１象限エリアから第４象限エリア内にそれぞれ前記ワークの長軸線方向に沿って配置され、
前記ワークの下面側となる前記第三象限エリアおよび前記第四象限エリアを、前記ワークの上面側となる前記第一象限エリアおよび前記第二象限エリアより前記ワークの搬送上流側として設定し、
前記ワークの複数を並列させ、それぞれの前記搬送ローラで前記長軸線方向に搬送されるように設定したときに、前記ワークの長軸線方向に直交する方向に、前記各象限エリアを対応させ、前記第一象限エリアから前記第四象限エリアに配置される前記紫外線照射ユニットがそれぞれの位置で上下方向に重なるように配置したことを特徴とする紫外線硬化装置。
前記第１反射鏡および前記第２反射鏡は、平面反射鏡であることを特徴とする請求項１に記載の紫外線硬化装置。