(57)【要約】【課題】ドライアイスのような冷媒を用いても装置を大型化することなく被照射物を効率良く冷却することができ電子線照射装置を提供する。【解決手段】  被照射物（Ｗ）を巻回する第一のローラ（１）及び第二のローラ（２）と、第一のローラ（１）を収容する第一の冷却室（１０）及び第二のローラ（２）を収容する第二の冷却室（２０）と、第一の冷却室（１０）と第二の冷却室（２０）の間に形成され、被照射物に電子線を照射する電子線照射室（３０）と、前記第一の冷却室（１０）、前記第二の冷却室（２０）及び前記電子線照射室（３０）を冷却する冷却手段（４）とを有し、第一の冷却室（１０）で冷却した被照射物を第一のローラ（１）から巻き出して電子線照射室（３０）に導入し、この電子線照射室（３０）で冷却しつつ電子線を照射し、さらに、第二の冷却室（２０）で冷却しながら第二のローラ（２）で巻き取るように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射物を搬送しながら前記被照射物の電子線照射処理を行う電子線照射装置において、
前記被照射物に電子線を照射する電子線照射室と、
被照射物を巻回する第一のローラ及び第二のローラと、
前記電子線照射室の両側に隣接して設けられ、第一のローラを収容する第一の冷却室及び第二のローラを収容する第二の冷却室と、
前記第一の冷却室、前記第二の冷却室及び前記電子線照射室を冷却するための冷媒を収容する冷媒収容部と、
を有し、
前記第一の冷却室で冷却した前記被照射物を前記第一のローラから巻き出して前記電子線照射室に導入し、この電子線照射室で冷却しつつ電子線を照射し、さらに、前記第二の冷却室で冷却しながら前記第二のローラで巻き取ること、
を特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
前記冷媒がドライアイスであることを特徴とする請求項１に記載の電子線照射装置。
【請求項３】
前記冷媒によって前記第一の冷却室，前記電子線照射室及び前記第二の冷却室から空気を追い出す空気追い出し口を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子線照射装置。
【請求項４】
前記被照射物への電子線照射処理を開始する前及び／又は電子線照射処理を行う際に、前記第一のローラと前記第二のローラとの間で前記被照射物を往復移動させること、
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記第一の冷却室及び前記第二の冷却室に、前記冷媒による冷却気体を送気するファンを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電子線照射装置。
【請求項６】
被照射物を搬送しながら前記被照射物の電子線照射処理を行う電子線照射方法において、
被照射物及び前記被照射物を巻回する第一のローラを第一の冷却室の予冷却雰囲気中に設置し、
前記第一のローラから巻き出した前記被照射物を、前記予冷却雰囲気中を通して電子線照射室に搬出し、
前記電子線照射室の冷却雰囲気中で前記被照射物を搬送しながら電子線を照射して電子線照射処理を行い、
電子線照射処理の終了した前記被照射物を、第二の冷却室の冷却雰囲気中を搬送しつつ第二のローラで巻き取ること、
を特徴とする電子線照射方法。
【請求項７】
前記第一の冷却室、前記電子線照射室及び前記第二の冷却室の冷却を冷媒によって行う場合に、前記電子線照射処理を開始するに先立って、前記冷媒の冷気によって、前記第一の冷却室、前記電子線照射室及び前記第二の冷却室内の空気を追い出すことを特徴とする請求項６に記載の電子線照射方法。
【請求項８】
前記被照射物への電子線照射処理を開始する前及び／又は電子線照射処理を行う際に、前記第一のローラと前記第二のローラとの間で前記被照射物を往復移動させることを特徴とする請求項６又は７に記載の電子線照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被照射物を搬送しつつ前記被照射物に電子線を照射する電子線照射装置及び電子線照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子線照射装置および電子線照射方法は、高エネルギーの電子線を、その透過作用を利用して被照射物に照射するものである。一例として、ポリエチレン等の高分子基材に電子線を照射してグラフト鎖を形成し、このグラフト鎖にキレート形成基を導入してなる吸着材を挙げることができる。このような吸着材は、金などの有用稀少金属を吸着回収したり、廃液中の有害物質を吸着除去したりするのに用いられる（例えば、特許文献１参照）。
ところで、電子線照射によるグラフト重合においては、電子線の照射時及び照射後に被照射物を冷却にすることで、ラジカル重合の消滅を抑制できることが知られている（特許文献２，３参照）。例えば、特許文献２の段落００２６には、照射時の温度を室温以下にすることで、ラジカルの消滅が起こりにくくなることが記載されている。また、特許文献３の段落００３４には、室温又はドライアイスなどによる冷却下で放射線を照射することが記載されている。
【０００３】
また、布帛やフィルム等の長尺帯状又は紐状の被照射物を搬送しながら電子線照射処理を行う電子線照射装置が一般に知られている（例えば、特許文献４〜７参照）。
例えば、特許文献５に記載の紫外線照射装置では、照射炉内に冷却ドラム３３を設け、この冷却ドラム３３にワークを接触させつつ搬送しながら、紫外線を照射するようにしている。また、特許文献６に記載の電子線照射装置では、筐体内を被照射物が搬送されながら電子線を照射する電子線照射装置において、電子線照射窓に吹き付ける冷却風（不活性ガス）で前記電子線照射窓と前記被照射物の二つを冷却するようにしている。同様に、特許文献７に記載の装置においても、電子線照射時に被照射物を冷却する冷却器Ｃを、電子線照射位置に設けている。
【特許文献１】特開２００５−１５４９７３号公報
【特許文献２】特開２００８−１０８７２３号公報（段落００２６の記載参照）
【特許文献３】特開２００８−１０５０２５号公報（段落００３４の記載参照）
【特許文献４】特開平９−５４２００号公報（図面参照）
【特許文献５】特開２００８−７３５９７号公報（段落００２６及び図２参照）
【特許文献６】実公平７−３４３９９号公報（明細書の（２）頁左欄一番下から右欄上から２行目の記載参照）
【特許文献７】国際公開公報ＷＯ２００５−８６１７６号公報（図１及び段落００２７の記載参照）
【０００４】
しかし、これら従来の電子線照射装置は、以下のような問題がある。
効率良く被照射物を冷却できる冷却装置は、高価かつ大型であるため、電子線照射装置の価格を押し上げ、設置スペースも増大させて電子線処理のコスト高の一因となる。特許文献２には、冷媒として安価なドライアイスを用いることが提案されているが、ドライアイスのような冷媒を用いてどのように被照射物を冷却するかについての具体的手段は開示されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、ドライアイスのように冷媒を用いて被照射物を効率良く冷却することができ、装置を複雑かつ大型化することなく、高いグラフト率の電子線照射処理を低廉なコストで行うことのできる電子線照射装置及び電子線照射方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被照射物を搬送しながら前記被照射物の電子線照射処理を行う電子線照射装置において、前記被照射物に電子線を照射する電子線照射室と、被照射物を巻回する第一のローラ及び第二のローラと、前記電子線照射室の両側に隣接して設けられ、第一のローラを収容する第一の冷却室及び第二のローラを収容する第二の冷却室と、前記第一の冷却室、前記第二の冷却室及び前記電子線照射室を冷却するための冷媒を収容する冷媒収容部とを有し、前記第一の冷却室で冷却した前記被照射物を前記第一のローラから巻き出して前記電子線照射室に導入し、この電子線照射室で冷却しつつ電子線を照射し、さらに、前記第二の冷却室で冷却しながら前記第二のローラで巻き取る構成としてある。
【０００７】
この構成によれば、第一の冷却室で予冷却された被照射物が電子線照射室に送られ、搬送さなれながら電子線が照射される。電子線照射室も冷却されているので、被照射物の温度上昇を最小に抑制することができる。電子線照射の終了した被照射物は、さらに第二の冷却室でも冷却されながら第二のローラに巻き取られる。そのため、ラジカル消滅が少なく、高グラフト率の処理を行うことが可能になる。
冷媒としては、液体窒素等を用いることもできるが、請求項２に記載するように、ドライアイスを用いることができる。ドライアイスは低価格であるため、グラフト率の高い電子線照射処理を行うことのできる電子線照射装置を低価格で提供することができる。
また、請求項３に記載するように、前記冷媒によって前記第一の冷却室，前記電子線照射室及び前記第二の冷却室から空気を追い出す空気追い出し口を設けるとよい。
この構成によれば、ドライアイス等の冷媒を用いた場合に、気化した冷媒によって前記第一の冷却室、前記第二の冷却室及び前記電子線照射室内の空気が空気追い出し口から追い出され、第一の冷却室、第二の冷却室及び電子線照射室に窒素ガス等の不活性ガスを充填する必要がなくなる。
【０００８】
さらに、本発明では、第一のローラと第二のローラとの間で被照射物を往復搬送しながら、電子線照射処理開始前の被照射物の予冷却や電子線照射処理を行うことが可能である。具体的に、請求項４に記載の発明は、前記被照射物への電子線照射処理を開始する前及び／又は電子線照射処理を行う際に、前記第一のローラと前記第二のローラとの間で前記被照射物を往復移動させる構成としてある。
このようにすれば、電子線照射開始前には、被照射物を第一の冷却室、第二の冷却室及び電子線照射室内で往復移動させることで予冷却することができ、電子線照射処理時には、一回当たりの電子線の照射量を小さくして、電子線照射による温度上昇を抑制し、グラフト率を高めることができる。
【０００９】
請求項５に記載するように、前記第一の冷却室及び前記第二の冷却室には、前記冷媒による冷却気体を送気するファンを設けてもよい。このファンによって、冷却気体を前記第一の冷却室内及び前記第二の冷却室内で強制的に循環させて、室内の温度を均一にすることができる。
また、各室の冷却温度は、−２０℃〜１０℃の間で一定に保持されるのが好ましいが、ファンの回転速度を調整することで、各室の温度を上記の範囲内に調整することも可能である。この場合は、例えば、各室に温度センサーを設けるとともに、この温度センサーが検出した温度に基づいて、ファンの回転速度を調整するようにするとよい。
なお、前記ファンは、電子線照射室にも設けてよい。
【００１０】
本発明の電子線照射方法は、請求項６に記載するように、被照射物を搬送しながら前記被照射物の電子線照射処理を行う電子線照射方法において、被照射物及び前記被照射物を巻回する第一のローラを第一の冷却室の予冷却雰囲気中に設置し、前記第一のローラから巻き出した前記被照射物を、前記予冷却雰囲気中を通して電子線照射室に搬出し、前記電子線照射室の冷却雰囲気中で前記被照射物を搬送しながら電子線を照射して電子線照射処理を行い、電子線照射処理の終了した前記被照射物を、第二の冷却室の冷却雰囲気中を搬送しつつ第二のローラで巻き取る方法である。
請求項７に記載するように、前記第一の冷却室、前記電子線照射室及び前記第二の冷却室の冷却を冷媒によって行う場合に、前記電子線照射処理を開始するに先立って、前記冷媒の冷気によって、前記第一の冷却室、前記電子線照射室及び前記第二の冷却室内の空気を追い出すようにしてもよい。
また、請求項８に記載するように、前記被照射物への電子線照射処理を開始する前及び／又は電子線照射処理を行う際に、前記第一のローラと前記第二のローラとの間で前記被照射物を往復移動させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、装置を大型化することなく、さらなる装置の小型化を可能にするとともに、高いグラフト率で電子線照射処理を行うことのできる電子線照射装置及び電子線処理方法を低廉なコストで提供することができる。
本発明によれば、従来装置及び方法で３０％程度であったグラフト率を、５５〜９０％まで高めることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の電子線照射装置の一実施形態にかかり、装置構成を説明する概略正面図である。
電子線照射装置は、電子線を照射する電子線照射室３０と、この電子線照射室３０の一側（図の左側）に隣接して配置された第一の冷却室１０と、電子線照射室３０の他側（同右側）に隣接して配置された第二の冷却室２０とを有している。
第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０のそれぞれは、密閉状に形成されているとともに、第一の冷却室１０と電子線照射室３０との間には、被照射物Ｗが挿通する孔が貫通形成され、第二の冷却室２０と電子線照射室３０との間には、被照射物Ｗが挿通する孔が貫通形成されている。また、第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０には、第一のローラ１から巻き出された被照射物Ｗを、前記孔を通して電子線照射室３０内の電子線照射領域に案内し、さらに電子線照射室３０から前記孔を通して第二のローラ２まで案内する複数のガイドローラ５が設けられている。
【００１３】
第一の冷却室，第二の冷却室２０の床面近傍及び電子線照射室３０の中程には、冷媒であるドライアイス４５を収容する冷媒収容部４１，４２，４３が設けられている。冷媒収容部４１，４２，４３は、上方を開口した箱状に形成され、第一の冷却室，第二の冷却室２０及び電子線照射室３０に対して引き出し状に出し入れが自在である。
なお、図示するように、第一の冷却室１０の冷媒収容部４１及び第二の冷却室２０の冷媒収容部４２には、ドライアイス４５が気化して発生した冷却気体を第一の冷却室１０及び第二の冷却室２０の全体で強制循環させ、室内を均一温度にするファン４１ａ，４２ａを設けるのが好ましい。
また、この実施形態では、電子線照射室３０の冷媒収容部４３にはファンを設けていないが、電子線照射室３０の冷媒収容部４３にファンを設けてもよいことは言うまでもない。
【００１４】
さらに、上記のファン４１ａ，４２ａを用いて、第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０の温度を−２０℃〜１０℃の範囲内になるように調整するようにしてもよい。この場合は、各室に温度センサーを設置し、各室の温度の変化に応じて、制御装置が、ファン４１ａ，４２ａの回転速度を調整する指令を出力する。第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０の温度は、同一の温度になるように設定してもよいし、異なる温度になるように設定してもよい。例えば、被照射物Ｗを第一のローラ１と第二のローラ２との間で往復搬送しながら電子線照射処理を繰り返し行う場合は、往路で被照射物Ｗの予冷却を行う第一の冷却室１０と、復路で被照射物Ｗの予冷却を行う第二の冷却室２０とを同一の温度に設定するとよい。
【００１５】
第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０を構成する天井材、側壁材及び床材は、断熱性の高い材料で形成するのが好ましい。また、特に図示はしないが、電子線照射室３０の天井，側壁及び床は、電子線の照射による温度上昇を抑制するために、冷却水の配管を敷設するなど、冷却手段を設けるのが好ましい。なお、この冷却手段は、従来の電子線照射装置に一般的に設けられている公知のものを用いることができる。
【００１６】
電子線照射室３０の外側上面には、電子線照射室３０の上面に開口する電子線照射口３を通して電子線照射室３０内の被照射物Ｗに電子線を照射する電子銃６が配置されている。この電子銃６は、電子線照射室３０の上面外側に取り付けられた電子銃室６０に収容されている。
【００１７】
長尺帯状の被照射物Ｗは、第一のローラ１に巻回された状態で、第一のローラ１とともに第一の冷却室１０に収容される。また、第一のローラ１から巻き出され、電子線照射処理が終了した被照射物Ｗを巻き取る第二のローラ２は、第二の冷却室２０に収容される。
【００１８】
第一のローラ１及び第二のローラ２は、サーボモータ等の駆動体によって、それぞれ速度調整可能かつ反転可能に回転される。前記駆動体の駆動は、第一のローラ１の巻き出し速度と第二のローラの巻き取り速度とが同一になるように、図示しない制御装置によって制御される。
【００１９】
次に、上記構成の電子線照射装置の作用を、本発明の電子線照射方法とともに説明する。
第一の冷却室１０に被照射物Ｗを巻回した第一のローラ１を搬入し、所定位置に設置する。また、第二の冷却室２０には第二のローラ２を搬入し、所定位置に設置する。冷媒収容部４１，４２，４３のそれぞれには、ドライアイス４５を収容する。
次いで、第一のローラ１から巻き出した被照射物Ｗを、第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０のガイドローラ５に案内させて送りながら、その先端を第二のローラ２に係合させる。
この後、第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０の各扉を閉じて、密閉状態にする。
【００２０】
冷媒収容部４１，４２，４３のドライアイス４５が気化した冷却気体により、第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０内の空気が、電子線照射口３を通して外気中に放出される。一定時間が経過すると、第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０はドライアイス４５が気化した冷却気体が充満する。そのため、この実施形態においては、窒素ガス等の不活性ガスを用いる必要は特に無い。勿論、補助的に、窒素ガス等の不活性ガスを電子線照射室３０等に供給することは可能である。
冷却気体を各室に充満させた後、ファン４１ａ，４２ａを駆動させて冷却気体を第一の冷却室１０及び第二の冷却室２０内で強制的に循環させる。これにより、第一の冷却室１０及び第二の冷却室２０の内部温度が均一になる。なお、電子線照射室３０内の冷却気体は、ファンを設けなくても、被照射物Ｗの搬送によって攪拌され、内部温度が均一にされる。
第一のローラ１に巻回された被照射物Ｗは、第一の冷却室１０内で予冷却される。なお、電子線照射処理開始前に、第一のローラ１と第二のローラ２との間で被照射物Ｗを複数回往復させることで、被照射物Ｗの予冷却を迅速に行うことができ。
被照射物Ｗが十分に冷却された後、第一のローラ１及び第二のローラ２を回転させるとともに、電子銃６から電子線を発射させて被照射物の電子線照射処理を開始する。
【００２１】
被照射物Ｗへの電子線照射処理は、第一のローラ１から巻き出された被照射物Ｗが、電子線照射室３０を通過して第二のローラ２に巻き取られる一回の搬送で完了してもよい。
また、第二のローラ２で被照射物Ｗを巻き取った後に、第二のローラ２及び第一のローラ１を反転させ、第二のローラ２から巻き出した被照射物Ｗを第一のローラ１で巻き取る過程で再度電子線照射処理を行うようにしてもよい。
このように、被照射物Ｗを往復搬送させつつ、電子線照射処理を複数回繰り返すことで、一回当たりの電子線照射量を少なくすることができ、電子線照射による温度上昇を抑制して、グラフト率をさらに高めることができる。
【００２２】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、冷媒収容部４１，４２，４３を設ける位置は、上記の実施形態に限らず、第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０の天井部分でもよいし背面部分でもよい。また、冷媒収容部は、第一の冷却室１０，電子線照射室３０及び第二の冷却室２０を冷却することができるのであれば、各室のいずれか一つ又は二つに設けてもよい。
さらに、上記の実施形態では、空気追い出し口は、電子線照射口３であるとして説明したが、冷媒収容部４１，４２，４３のいずれかに設けた専用の空気追い出し口であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、本発明は、被照射物を搬送しつつ電子線を照射するあらゆる電子線照射処理に広範に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の電子線照射装置の一実施形態にかかり、その全体構成を説明する概略正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１：第一のローラ
１０：第一の冷却室
２：第二のローラ
２０：第二の冷却室
３：電子線照射口（空気追い出し口）
３０：電子線照射室
４１，４２，４３：冷媒収容部
４１ａ，４２ａ：ファン
５：ガイドローラ
６：電子銃
６０：電子銃室
Ｗ：被照射物
【図１】
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