JPH0697563B2 - 光照射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は少なくとも一方が光透過性を有する被着体どう
しを光硬化性の接着剤または粘接着剤で接着する際に使
用する光照射装置に関するものである。

従来技術 光硬化型の接着剤または粘接着剤は光の照射により短時
間に接着させることができるので非常に便利である。

一般に光硬化型接着剤はベースポリマー、反応性オリゴ
マー、光重合性モノマーおよび光重合開始剤で構成さ
れ、また光硬化型粘接着剤はベースポリマーと粘着付与
剤、反応性オリゴマー、光重合性モノマーおよび光重合
開始剤で構成されている。

これは液状またはフィルム状をなし被着体の接触面に塗
布または貼り合わされて用いられている。

これら接着剤または粘接着剤を硬化させる光エネルギー
源としては太陽光、キセノンランプ、ハロゲンランプ、
ケミカルランプあるいは超高圧から低圧までの水銀灯さ
らには窒素レーザー等のレーザー光が利用されている。

このように被着体の接触部に光源の光を照射する必要か
ら、従来は光源の下をコンベア等に載せられた被着体を
通過させて硬化接着させる方法が一般的であった。

光硬化型接着剤を塗布し小さな部品を高速接着したり、
光硬化型塗料をシートあるいはフィルム等にコーティン
グしたものを硬化させるときなどには上記方法は適切で
ある。

発明が解決しようとする問題点 しかし光源からの副射熱が直接被着体に当たるので被着
体の温度を上昇させる欠点があり、熱変形を起す材料を
接着する場合には使用できない。

また光透過率の高い被着体が外部に露出した状態であっ
て接着させるときには有効であるが、半製品化された被
着体の特定の部分とくに内部において部品を接着しよう
となると、従来の方法では困難である。

さらにコンベアで移動中の自動車、電気製品等の半製品
化されたものの一部に所定時間光を照射させて接着させ
るためには移動方向に適当な距離に亘って光を投射する
装置を設けたりしなければならず無駄が多く、コスト的
にも高いものとなる。

本発明はかかる点に鑑みなされたものでその目的とする
処は、可撓性の光伝送手段を用いることで特に移動中の
物品に対し部分的にかつ低温で高速接着することができ
る光照射装置を供する点にある。

問題点を解決するための手段および作用 本発明の構成を第１図に基づいて説明する。

光硬化型の接着剤または粘接着剤Ａを用いて少なくとも
一方が光透過性を有する被着体B,Cを接着させる光照射
装置において、Ｄは光発生手段であり、Ｅは同光発生処
断Ｄにより発生した光を集光させる集光手段であり、Ｆ
は光伝送手段である。

光伝送手段Ｆは前記集光手段Ｅにより集光した光を一端
に入射し被着体B,C側に伝送して他端より接着剤または
粘接着剤Ａに光を照射するものである。

光硬化型の接着剤または粘接着剤Ａは光伝送手段Ｆから
照射された光により高速に硬化し被着体B,Cを接着せる
ことができる。

その際光伝送手段Ｆを介することで被着体を昇温させる
ことなく、光伝送手段Ｆの先端部を適当に移動して被着
体の接着部に部分的に光照射することができる。

実施例 以下第２図ないし第４図に図示する本発明に係る実施例
について説明する。

第２図は本実施例の光伝送型紫外線照射装置の外観図で
ある。

同図において１は集光型紫外線発生装置であり、箱状の
同装置１の側面から光伝送ケーブルである単独ライトガ
イド２が外部に延びており、同単独ライトガイド２の先
端部には紫外光漏れ防止用の保護カバー３が取付けられ
ている。

集光型紫外線発生装置１内で発生した紫外光は単独ライ
トガイド２を通ってその先端部から照射されるものであ
る。

第３図は集光型紫外線発生装置１の内部概略図である。

同図において中央に超高圧水銀ランプ４が位置調整用ラ
ンプ支持台９上に起立しており、該ランプを内側中央に
位置するように椀状の楕円形反射鏡５が下方に支持され
ており、上方には平面鏡６がランプ側に表面を向けてほ
ぼ45度の傾斜をもって支持されている。

平面鏡６の右方集光型紫外線発生装置１の側板には単独
ライトガイド２の取付口があり、周囲を放熱フィン７で
覆われた円筒状のライトガイド用ホルダー８が側板を貫
通して付設されている。

ライトガイド用ホルダー８に単独ライトガイド２が接続
される。

平面鏡６とライトガイド用ホルダー８との間には出し入
れ自在のシャッター10が配置されている。

したがってシャッター10を開いた状態で超高圧水銀ラン
プ４を点灯すると、同ランプから紫外光が発生し、楕円
形反射鏡５で反射されて平面鏡６に集中し、平面鏡６で
さらに反射されてライトガイド用ホルダー８に至り、以
後単独ライトガイド２内を進行することになる。

なお集光型紫外線発生装置１の内部には水銀ランプ点灯
により発生する熱がこもるのを防止するため冷却ファン
11および排気用ファン12が備えられている。

第４図は単独ライトガイド２の断面図である。

本実施例に使用する単独ライドガイド２は液体封入型の
ライトガイドであり、屈接率の小さなフッ素系のプラス
チックパイプ13をパイプ保護カバー14が被服しており、
プラスチックパイプ13内部にはパイプ内面で光を全反射
させるグリセリン15が注入され、プラスチックパイプ13
の両端に嵌合された石英ガラスロッド16,17によってグ
リセリン15は封入されている。

また石英ガラスロッドは光の伝達を遮断する熱カットフ
ィルターとしての役割も果すものである。

単独ライトガイド２の先端に取付けられた紫外光漏れ防
止保護カバー３は円錐状をなしその内面は反射鏡18を形
成している。

同反射鏡18は照射される光のエネルギーを均一化するた
めに有効である。

前記集光型紫外線発生装置１から単独ライトガイド２の
石英ガラスロッド16部分に入射された紫外光はプラスチ
ックパイプ13の内面で反射しつつグリセリン15内を進行
し石英ガラスロッド17より外部に照射される。

本実施例では超高圧水銀ランプ４からの波長365nmの紫
外光により石英ガラスロッド17より外方9cmの面におけ
る最大エネルギー強度は190mW/cm²であり、該単独ライ
トガイド２の伝送効率は50％であった。

なおプラスチックパイプ13内部に注入する液体として
は、パイプ内面で光を全反射させるものであればよく、
グリセリンのほか塩化カルシウムの飽和水溶液等を用い
てもよい。

以上のような光照射装置により実験した結果を以下に示
す。

実験に用いた接着剤および粘接着剤Ｂは次の調合による
ものである。

接着剤Ａは メタクリル変性液状ポリブタジエン …40重量部 シクロヘキシルメタクリレート …45重量部 ２−ヒドロキシエチルメタクリレート …15重量部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン…１重量
部 ベルゾインイソプロピルエーテル …１重量部 ハイドロキノンモノエチルエーテル …0.005重量部 を調合したものである。

なおメタクリル変性液状ポリブタジエンは日本曹達
（株）製Ｂ−3000（商品名）の分子量1000に対しポリマ
ー変性剤としてｔ−ブチルハイポクロライドを用いメタ
クリル酸を付加反応させたものである。

また粘接着剤Ｂは メタクリル変性共役ブチルゴン …35重量部 ポリブテン …52重量部 シリカ粉 …７重量部 トリメチロールプロパントリアクリレート …５重量部 γ−メタクリロプロピルトリメトキシシラン …0.7重量
部 ベンゾインイソプロピルエーテル …0.7重量部 2.6−ジ第３級−ブチル−Ｐ−クレゾール …0.3重量部 を調合したものである。

なおメタクリル変性共役ブチルゴンはエクソン社製共役
ブチルゴムの分子量3000に対し、ポリマー変性剤として
ｔ−ブチルハイポクロライドを用いメタクリル酸を付加
反応させたものであり、ポリブテンは出光石油化学社製
ポリブデン2000H（商品名）を用いた。

また被着材料としては一方を厚さ5mmのフロートガラ
ス、他方を厚さ5mmのアルミニウムを用い、フロートガ
ラス側から紫外光線を照射させた。

実験に用いた接着剤Ａは液状のにものであり、粘接着剤
Ｂは厚み0.3mmのシート状のものでそれぞれ中間層に用
いて接着させた。

一方比較例として4kwの高圧水銀灯（波長365nmのエネル
ギー強度80mW/cm²）の下をコンベアに載せた試験片（前
記実験例で用いものと同じもの）を通過させて硬化接着
させた。

同時に試験片の昇温状態も測定した。

照射時間を10秒、20秒、30秒、45秒、60秒の５段階と
し、各時間に対し接着された試験片について圧縮剪断力
測定を行った結果を次表に示す。

なお圧縮剪断力測定は圧縮速度0.5cm/分で行った。

上記実験結果より本実施例における光照射装置の場合、
ライトガイドを介して光を伝送していることから試験片
が昇温することなく、短時間で十分接着していることが
分る。

本実施例は比較例と比べてほぼ同じ圧縮剪断力を示して
いるのに対し温度の上昇は大幅に押えられている。

比較例におけるように温度の上昇が大きい場合は、熱変
形し易いプラスチック等を被着材としたときには致命的
な不具合を生じる。

次に別の実施例について第５図に基づいて説明する。

本実施例は前記実施例の如く単独ライトガイドではな
く、ライトガイドの先端が４ツ又に分れてタコ足型をし
ており、各足の先端部には前記実施例と同様の紫外線漏
れ防止保護カバー26が取付けられている。

その他プラスチックパイプ20、パイプ保護カバー21、グ
リセリン22、石英ガラスロッド23,24、反射鏡25、等お
よび集光型紫外線発生装置は前記実施例と同様である。

このタコ足型ライトガイド19は、各足の先端a,b,c,dの
石英ガラスロッド24から前方9cmの面における波長365nm
の紫外光の最大エネルギー強度は各々250mW/cm²であ
り、伝送効率は約80％であった。

いま本実施例の装置により前記接着剤Ａを用い厚さ5mm
のフロートガラスと厚さ5mmのアルミニウムを接着した
場合の実験結果を次表に示す。

いずれの接着試験片も各足の先端a,b,c,dによって大き
なバラツキもなく、接着していることが分る。

次に実際に自動車の艤装工程において前記実施例の単独
ライトガイドを用いた装置を応用する例を第６図および
第７図に示す。

コンベアベルト30に載せられて搬送過程にある自動車ボ
ディ31のフロントガラス32にバックミラー台座33を接着
しようとするものである。

バックミラー台座33はアルミニウム製で車体の内側から
フロントガラス32に前記接着剤を中間層として押圧し車
外から単独ライトガイド２の先端部の紫外光漏れ防止保
護カバー３をフロントガラス32に当てがい紫外線照射を
行う。

低温のまま短時間でバックミラー台座33が接着できコン
ベアベルト30を停止することなく、円滑に作業が進行で
きる。

なお以上の実施例においては光伝送手段として中に液体
を封入したライトガイドを用いたが、石英の光ファイバ
ーを多本数束としたいわゆるバンドル型ファイバーを用
いてもよい。

発明の効果 本発明は被着体の温度を低温に保ったまま光硬化型の接
着剤あるいは粘接着剤を短時間で硬化させることができ
るので、熱変形し易い材料でも変形させることなく接着
が可能である。

また可撓性の光伝送手段を用いることで従来の部品等の
接着場所が物品の内部にあるため、接着が困難であった
処でも光伝送手段の先端部を同場所まで持って行くこと
ができる処ならば接着可能である。

さらに流れ作業により移動する物品に部品を接着する場
合にも適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明に係
る実施例の光照射装置の外観図、第３図は同装置の集光
型紫外線発生装置の内部概略図、第４図は同装置の単独
ライトガイドの断面図、第５図は別の実施例におけるタ
コ足型ライトガイドの断面図、第６図、第７図は第２図
記載の光照射装置の応用例である。 １……集光型紫外線発生装置、２……単独ライトガイ
ド、３……紫外光漏れ防止保護カバー、４……超高圧水
銀ランプ、５……楕円形反射鏡、６……平面鏡、７……
放熱フィン、８……ライトガイド用ホルダー、９……位
置調整用ランプ支持台、10……シャッター、11……冷却
ファン、12……排気用ファン、13……プラスチックパイ
プ、14……パイプ保護カバー、15……グリセリン、16…
…石英ガラスロッド、17……石英ガラスロッド、18……
反射鏡、19……タコ足型ライトガイド、20……プラスチ
ックパイプ、21……パイプ保護カバー、22……グリセリ
ン、23……石英ガラスロッド、24……石英ガラスロッ
ド、25……反射鏡、26……紫外光漏れ防止保護カバー、 30……コンベアベルト、31……自動車ボディ、32……フ
ロントガラス、33……バックミラー台座。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光硬化型の接着剤または粘接着剤を用いて
   少なくとも一方が光透過性を有する被着体どうしを接着
   させる光照射装置において、光発生手段と、同光発生手
   段により発生した光を集光させる集光手段と、同集光手
   段により集光された光を一端に入射し被着体側に伝送す
   る可撓性の光伝送手段とよりなり、同光伝送手段を介し
   その他端から被着体の接着部に光を照射することで低温
   接着することを特徴とする光照射装置。